气焊火焰常由氧气与乙炔混合燃烧而成,称为氧乙炔焰(或氧炔焰)。
1、氧乙炔焰的性质
氧乙炔焰可根据氧气与乙炔气的不同比值,分为中性焰、碳化焰和氧化焰三种。
(1)中性焰
氧气与乙炔的混合比为1.1-1.2时燃烧所形成的火焰称中性火焰,在一次燃烧(可燃气体与氧气预先按一定比例混合好的气体的燃烧)区内既无过量的氧,又无游离碳。由此可见,中性焰是乙炔和氧气量比例相适应的火焰。火焰内呈现出一个很清晰的焰心,对熔化了的金属既没有氧化作用,也没有碳化作用,适用于大多数金属及其合金的焊接。
中性焰的火焰温度沿着轴向而变化,其最高温度是在焰心末端前2-4mm处的范围内,可达3150℃。火焰的温度还随距轴断面中心的距离而变化,断面中心的温度最高,越向边缘温度越低。
(2)碳化焰
氧气与乙炔的混合比小于1.1时的火焰称碳化焰。因有过剩的乙炔,在火焰的高温中分解出游离碳,因此在焰心周围出现內焰,其长度比焰心长1-2倍,是个明显可见的富碳区。
碳化焰的最高温度一般为2700-3000℃,在焊接低碳钢时会出现渗碳现象,使焊缝金属的力学性能改变,尤其是塑性降低。而且有过多的氢进入熔池,使焊缝易产生气孔及裂纹。
轻微的碳化焰常应用于镁及镁合金、中合金钢、高合金钢和铸铁件的焊接,而强碳化焰没有使用价值。
(3)氧化焰
氧气与乙炔的混合比大于1.2时的火焰称氧化焰。火焰中含有过量的氧,氧化反应剧烈,最高温度可达3300-3400℃。该火焰在焊接钢材时,焊缝金属易被氧化,使焊缝产生气孔和变脆,严重影响着焊件的使用性能。
2、氧乙炔焰的调节
氧乙炔焰的调节包括火焰性质调节和火焰能率调节。
(1)火焰性质调节
钢点燃的火焰通常为碳化焰,然后根据所含材料的不同进行调节。要选用中性焰,即逐渐增加氧气,火焰由长变短,颜色由淡红色变为蓝白色,直至焰心及外焰的轮廓显得特别清楚。內焰与外焰间的明显界限消失为止。
在中性焰的基础上减少氧气或增加乙炔均可得到碳化焰。这时出现逐渐增长的内焰,使火焰长度变长。焊接时所用的碳化焰,其內焰长度一般为焰心长度的2倍左右。
在中性焰的基础上逐渐增加氧气,这时整个火焰将缩短,当听到有急剧的嘶嘶声时便是氧化焰。
(2)火焰能率调节
气焊火焰的能率是以每小时混合气体的消耗量(L/h)来衡量的。气焊生产中,根据焊件厚度及热物理性能等的不同,选择不同的焊焰型号及焊嘴号码,并通过调节阀门来控制氧乙炔焰混合气体的流量,以决定火焰的能率。
当要减小中性焰或氧化焰的能率时,应先调节氧气阀门减少氧气流量,后调节乙炔阀门减少乙炔流量。若需增加火焰能力时,应先调节乙炔阀门增加乙炔流量,后调节氧气阀门增加氧气流量。而调节碳化焰能率的方法,则与上述顺序相反。
(3)氧乙炔焰的选用
氧乙炔焰的性质对焊接质量的关系很大。当混合气体乙炔量过多时,会引起焊缝金属渗碳,使焊缝的硬度和脆性增加,同时还会产生气孔等缺陷;相反,混合气体内氧气量过多时,会引起焊缝金属的氧化而出现脆性,使焊缝金属的强度和塑性降低。