一、碳弧氣刨的特點
它是利(li)用石墨棒(bang)或碳棒(bang)作為電(dian)極，與工(gong)(gong)件(jian)間產生電(dian)弧將金(jin)屬(shu)熔(rong)化(hua)，并用壓(ya)縮(suo)空(kong)氣(qi)將熔(rong)化(hua)金(jin)屬(shu)吹除的一種表面(mian)加工(gong)(gong)溝槽的方法。
氣(qi)刨(bao)(bao)時，電弧(hu)最(zui)高溫度達6000～7000℃，放出的(de)熱量能使工件(jian)表(biao)面熔(rong)(rong)(rong)化，通(tong)過碳弧(hu)氣(qi)刨(bao)(bao)噴嘴(zui)噴出的(de)壓(ya)縮空氣(qi)（0.4～0.6MPa）將熔(rong)(rong)(rong)化了(le)的(de)金(jin)屬和所生產的(de)熔(rong)(rong)(rong)渣吹(chui)走。電弧(hu)不斷燃燒，壓(ya)縮空氣(qi)連續(xu)吹(chui)掉熔(rong)(rong)(rong)融物(wu)，實現在金(jin)屬表(biao)面上所需要加工的(de)溝槽。
這種氣(qi)刨工藝主要用于雙面焊(han)時，清(qing)除背(bei)面焊(han)根(gen)、清(qing)除焊(han)縫中的缺陷，也可以作為(wei)單件或不(bu)規(gui)則的焊(han)道加工坡口。
碳弧氣刨的加工功能與(yu)風鏟(chan)或砂輪(lun)相比，具有下列特點：
1. 手工碳弧氣刨的靈活性(xing)較(jiao)大(da)，可進行(xing)全位置操作。
2. 在清(qing)除焊縫或鑄件(jian)的(de)缺(que)陷時(shi)，可以清(qing)楚地觀察到(dao)缺(que)陷的(de)形狀和深度。
3. 操作時的噪聲比(bi)風鏟小，生產效率比(bi)它高。
4. 對(dui)于受到限(xian)制的位置或可達(da)性(xing)差的部位，碳弧氣刨更適(shi)于操作。
5. 碳(tan)弧(hu)氣(qi)刨時有煙霧(wu)、粉塵，對(dui)環境(jing)有污染(ran)，同時對(dui)操作技術要求較高。
二、碳弧氣刨所用設備
碳(tan)弧氣刨由(you)電源(yuan)、壓縮空氣氣源(yuan)、刨槍、碳(tan)棒、電纜和氣管等組成，如(ru)圖6-4所(suo)示。
電(dian)源(yuan)采用陡(dou)降外(wai)特性(xing)的(de)弧(hu)焊整(zheng)流(liu)(liu)(liu)器，其(qi)額(e)定(ding)電(dian)流(liu)(liu)(liu)應大于碳(tan)弧(hu)氣(qi)刨所需的(de)電(dian)流(liu)(liu)(liu)。例(li)如(ru)，用φ7mm的(de)圓形碳(tan)棒(bang)，需要碳(tan)弧(hu)氣(qi)刨的(de)切割電(dian)流(liu)(liu)(liu)為350A，宜選用額(e)定(ding)電(dian)流(liu)(liu)(liu)為500A的(de)弧(hu)焊整(zheng)流(liu)(liu)(liu)器。
碳(tan)弧(hu)氣刨的(de)氣刨槍主要用于夾持碳(tan)棒和吹送壓(ya)縮空氣。常用的(de)氣刨槍如圖6-5所示，它有(you)側面(mian)送風和圓周送風兩種形式。
碳棒(bang)應具(ju)有耐高溫(wen)、導電性好和(he)不(bu)易折斷(duan)的特點。為了提高其(qi)導電性和(he)增加表面強度，往往在碳棒(bang)表面鍍一層(ceng)純銅。碳棒(bang)分圓形(xing)和(he)扁(bian)(bian)形(xing)（長方(fang)形(xing)斷(duan)面）兩種，圓形(xing)碳棒(bang)主要用于焊縫反(fan)面開槽；扁(bian)(bian)形(xing)碳棒(bang)可以用于開坡口(kou)、刨焊瘤和(he)切割大量金(jin)屬的場合。
三、氣刨工(gong)藝(yi)
為(wei)了獲得優質的(de)刨槽，必(bi)須有(you)正確的(de)工(gong)藝(yi)參數為(wei)保證(zheng)，影響氣刨質量的(de)有(you)下列因素：
1. 電(dian)源極性
碳弧(hu)(hu)氣刨(bao)(bao)(bao)不銹鋼時(shi)，采(cai)用(yong)(yong)直流反極(ji)性連(lian)接(jie)（電極(ji)接(jie)電源(yuan)正極(ji)），氣刨(bao)(bao)(bao)時(shi)電弧(hu)(hu)穩定，刨(bao)(bao)(bao)削速(su)度均勻，電弧(hu)(hu)發生連(lian)續的(de)刷(shua)刷(shua)聲，刨(bao)(bao)(bao)槽(cao)兩側寬窄一致，表面光滑明(ming)亮。若采(cai)用(yong)(yong)直流正極(ji)性連(lian)接(jie)（碳棒(bang)接(jie)電源(yuan)負(fu)極(ji)），則電弧(hu)(hu)發生抖動，并發出(chu)斷續的(de)嘟嘟聲，刨(bao)(bao)(bao)槽(cao)兩側呈現與氣刨(bao)(bao)(bao)抖動聲相對應(ying)的(de)圓弧(hu)(hu)狀(zhuang)，若有此現象發生，應(ying)將極(ji)性更換過來再重新進行氣刨(bao)(bao)(bao)。
2. 氣(qi)刨(bao)電流與碳棒直徑
氣刨(bao)(bao)電(dian)流增(zeng)大(da)(da)時刨(bao)(bao)槽(cao)寬度(du)增(zeng)大(da)(da)，槽(cao)深增(zeng)加，刨(bao)(bao)削(xue)速度(du)也(ye)增(zeng)快，可以獲得(de)較為光滑的刨(bao)(bao)槽(cao)質量。但(dan)若氣刨(bao)(bao)電(dian)流過大(da)(da)，碳(tan)(tan)棒(bang)燒(shao)損(sun)較快，甚(shen)至(zhi)碳(tan)(tan)棒(bang)熔化，會造成嚴重滲碳(tan)(tan)且刨(bao)(bao)槽(cao)表(biao)(biao)面粗糙；若氣刨(bao)(bao)電(dian)流過小(xiao)，則電(dian)弧(hu)不穩，刨(bao)(bao)槽(cao)小(xiao)而淺，刨(bao)(bao)削(xue)速度(du)不穩定，效率低且容(rong)易造成粘渣(zha)現(xian)象。表(biao)(biao)6-3介紹了常用(yong)碳(tan)(tan)弧(hu)氣刨(bao)(bao)的參數(shu)。
碳棒(bang)直徑(jing)的(de)(de)選擇與鋼板(ban)厚度有(you)關(guan)，見表6-4。它與所(suo)要求的(de)(de)刨(bao)槽寬度有(you)關(guan)，碳棒(bang)直徑(jing)越大(da)，則刨(bao)槽越寬。一般碳棒(bang)直徑(jing)應(ying)比所(suo)要求的(de)(de)刨(bao)槽寬度小2～4mm。
3. 刨削速度
它必須與(yu)氣刨(bao)電流、風壓相適(shi)應，才(cai)能(neng)保證氣刨(bao)過程的(de)正(zheng)常進行(xing)。速(su)度(du)(du)過快(kuai)或碳棒極向下送進時過猛，碳極頭部將碰(peng)到(dao)液態(tai)金(jin)屬或碰(peng)到(dao)未熔(rong)化的(de)金(jin)屬上，電弧(hu)(hu)(hu)就會(hui)(hui)因短路而熄滅。速(su)度(du)(du)過快(kuai)，還會(hui)(hui)使碳極的(de)頭部脫(tuo)落，粘在(zai)未熔(rong)化的(de)金(jin)屬上，產生夾碳缺陷(xian)。出現這(zhe)種情(qing)況時，應在(zai)缺陷(xian)前端重(zhong)新引弧(hu)(hu)(hu)，反手輕輕刨(bao)掉一層(ceng)，將缺陷(xian)清除(chu)掉，再繼續刨(bao)削。氣刨(bao)速(su)度(du)(du)過慢，則電弧(hu)(hu)(hu)拉(la)長，會(hui)(hui)引起電弧(hu)(hu)(hu)不(bu)穩定(ding)，甚至熄弧(hu)(hu)(hu)。
一般(ban)刨削速度以(yi)0.8～1.2m／min為(wei)宜。
4. 壓縮空(kong)氣壓力
壓(ya)縮空(kong)氣壓(ya)力(li)(li)會直接影響到刨(bao)(bao)(bao)削速度(du)和刨(bao)(bao)(bao)槽(cao)表(biao)面質(zhi)量。壓(ya)力(li)(li)高，可提高刨(bao)(bao)(bao)削速度(du)和刨(bao)(bao)(bao)槽(cao)表(biao)面的光(guang)滑程度(du)；反之壓(ya)力(li)(li)過低，則造成刨(bao)(bao)(bao)槽(cao)表(biao)面粘渣。
一(yi)般要(yao)求壓(ya)(ya)縮空氣壓(ya)(ya)力(li)為(wei)0.4～0.6MPa，壓(ya)(ya)縮空氣所含水(shui)分和油可通過(guo)壓(ya)(ya)縮空氣在(zai)管路上所安(an)裝的過(guo)濾(lv)器予以限制，過(guo)濾(lv)介質選(xuan)用新硅膠為(wei)好。
5. 碳極伸出長度
碳極(ji)伸(shen)出長(chang)度以30～70mm為佳。伸(shen)出長(chang)度過(guo)(guo)長(chang)，電(dian)阻增大，碳棒(bang)燒損(sun)嚴重(zhong)；過(guo)(guo)短(duan)時，常(chang)常(chang)會由于刨(bao)槍的金屬部分與被(bei)刨(bao)工件相碰而(er)產生短(duan)路，使電(dian)弧不穩(wen)。
刨削過程中，碳棒燒損是正常的，碳棒伸出(chu)長度要斷續進行調整。當伸出(chu)長度小于25mm時，應將(jiang)碳極伸出(chu)長度重新調到70～80mm。
6. 碳棒與工件間傾角
碳棒(bang)與工(gong)件間的傾角大小(xiao)(xiao)主要影響刨(bao)槽深度(du)(du)和創(chuang)削(xue)速(su)度(du)(du)。傾角增(zeng)(zeng)大，則刨(bao)削(xue)深度(du)(du)增(zeng)(zeng)加(jia)，刨(bao)削(xue)速(su)度(du)(du)減小(xiao)(xiao)；反之，則刨(bao)削(xue)深度(du)(du)減小(xiao)(xiao)而刨(bao)削(xue)速(su)度(du)(du)增(zeng)(zeng)快。一(yi)般手工(gong)碳弧氣刨(bao)傾角以(yi)30°～45°為宜(yi)。
7. 碳弧(hu)氣刨的弧(hu)長
在刨(bao)削過(guo)程(cheng)中應盡可能使電弧(hu)(hu)長(chang)度(du)短一些，以(yi)2～3mm為宜。電弧(hu)(hu)弧(hu)(hu)長(chang)過(guo)短，容易(yi)引起(qi)夾碳(tan)缺陷；弧(hu)(hu)長(chang)過(guo)長(chang)，冷空(kong)氣吹斷電弧(hu)(hu)，使電弧(hu)(hu)不穩，甚至滅弧(hu)(hu)。電弧(hu)(hu)弧(hu)(hu)長(chang)過(guo)長(chang)還(huan)會使壓縮(suo)空(kong)氣的(de)吹力(li)不集中，被(bei)熔化(hua)的(de)金屬來不及(ji)吹走，使刨(bao)口熱影響區增寬，刨(bao)口的(de)表面粗糙度(du)也變(bian)差。
此外，在刨削(xue)過程中(zhong)，碳棒不要進行擺動(dong)，只要按預先選(xuan)好的(de)角度平直向前(qian)，就(jiu)可以(yi)保證得到(dao)均勻的(de)刨槽尺寸。
四、碳弧氣(qi)刨(bao)對(dui)不銹(xiu)鋼焊縫耐蝕性的影響
碳弧氣刨不銹鋼時，它可以通過滲碳和熱作用來影響被刨金屬表面，導致破壞不銹鋼焊接接頭耐晶間腐蝕的性能。表6-5列出了碳弧氣刨18-8型不銹鋼時碳含量的分析。從表中可以看出，碳弧氣刨所產生的金屬飛濺一熔渣，其w（C）高達1.3％，但氣刨過程中滲碳的液態金屬很快地被壓縮空氣吹走，刨槽表層w（C）只有0.075％，所以說碳弧氣刨對18-8型不銹鋼的滲碳作用是極其微小的。經實測，氣刨后的金屬表面滲碳層的深度一般僅在0.02～0.05mm之間，最深處也不超過0.11mm，且滲碳層又是斷續的熔化金屬。碳弧氣刨雖然對被氣刨表面有加熱作用，但因弧柱下形成的高溫液態金屬很快被吹走，不再繼續對氣刨面起加熱作用。可以這樣認為碳弧氣刨的熱影響區比焊條電弧焊小，在正確的操作規范下，熱影響區只1mm左右。由此可見，碳弧氣刨對18-8型不銹鋼的滲碳和熱作用都是很微弱的。
