一、碳弧氣刨的特點
它是利(li)用石墨棒(bang)或(huo)碳棒(bang)作為電(dian)極，與工件(jian)間產生電(dian)弧將(jiang)金屬(shu)(shu)熔化，并用壓縮(suo)空氣將(jiang)熔化金屬(shu)(shu)吹除的(de)一種表面加工溝(gou)槽的(de)方法。
氣(qi)刨時，電弧最高(gao)溫度達6000～7000℃，放出(chu)的(de)熱量能(neng)使工(gong)件表(biao)面(mian)(mian)熔(rong)化，通(tong)過碳弧氣(qi)刨噴嘴噴出(chu)的(de)壓(ya)縮(suo)空氣(qi)（0.4～0.6MPa）將熔(rong)化了的(de)金屬和所(suo)生產的(de)熔(rong)渣吹走。電弧不斷燃(ran)燒(shao)，壓(ya)縮(suo)空氣(qi)連(lian)續(xu)吹掉熔(rong)融物，實現在金屬表(biao)面(mian)(mian)上所(suo)需(xu)要加工(gong)的(de)溝(gou)槽。
這種氣刨工(gong)藝主要(yao)用于雙面焊時(shi)，清(qing)除(chu)背(bei)面焊根(gen)、清(qing)除(chu)焊縫中的缺陷(xian)，也可(ke)以作為單件或不規則(ze)的焊道加工(gong)坡口。
碳弧(hu)氣刨(bao)的加工功能與風鏟(chan)或(huo)砂輪相比，具有下列特點：
1. 手工(gong)碳(tan)弧氣刨的靈活性(xing)較大，可進行全位置操作(zuo)。
2. 在清除焊縫或鑄件的缺陷時，可以清楚地觀察到缺陷的形狀(zhuang)和(he)深度。
3. 操作時的(de)噪聲比(bi)(bi)風鏟小(xiao)，生產效(xiao)率(lv)比(bi)(bi)它高(gao)。
4. 對于受到限制的位置或可達性差的部(bu)位，碳弧氣刨更適于操作。
5. 碳(tan)弧氣刨時有(you)煙(yan)霧、粉(fen)塵，對(dui)(dui)環(huan)境有(you)污(wu)染，同時對(dui)(dui)操作技(ji)術(shu)要求較高。
二、碳弧氣刨所用設備(bei)
碳弧氣(qi)刨由電源、壓縮空(kong)氣(qi)氣(qi)源、刨槍(qiang)、碳棒(bang)、電纜和氣(qi)管(guan)等(deng)組成(cheng)，如圖6-4所示。
電(dian)源采(cai)用(yong)陡降外特性的弧焊整流(liu)器(qi)，其額定(ding)電(dian)流(liu)應(ying)大于碳弧氣刨所需(xu)的電(dian)流(liu)。例如(ru)，用(yong)φ7mm的圓形碳棒，需(xu)要碳弧氣刨的切(qie)割電(dian)流(liu)為350A，宜選用(yong)額定(ding)電(dian)流(liu)為500A的弧焊整流(liu)器(qi)。
碳(tan)(tan)弧氣刨的氣刨槍(qiang)主(zhu)要用(yong)于夾持碳(tan)(tan)棒和(he)吹送(song)壓(ya)縮(suo)空氣。常用(yong)的氣刨槍(qiang)如圖6-5所示，它有側面(mian)送(song)風和(he)圓周送(song)風兩種形式。
碳(tan)(tan)棒(bang)(bang)應具有耐高(gao)(gao)溫、導(dao)電性好和不(bu)易折斷(duan)的特點。為了提高(gao)(gao)其(qi)導(dao)電性和增加表面強(qiang)度(du)，往往在碳(tan)(tan)棒(bang)(bang)表面鍍一層(ceng)純(chun)銅(tong)。碳(tan)(tan)棒(bang)(bang)分(fen)圓形(xing)和扁(bian)(bian)形(xing)（長方形(xing)斷(duan)面）兩(liang)種，圓形(xing)碳(tan)(tan)棒(bang)(bang)主要用于焊縫反(fan)面開(kai)槽；扁(bian)(bian)形(xing)碳(tan)(tan)棒(bang)(bang)可(ke)以用于開(kai)坡口、刨焊瘤和切割(ge)大量(liang)金屬的場合。
三、氣刨工藝
為了獲(huo)得優(you)質(zhi)的(de)刨(bao)槽(cao)，必須有正確(que)的(de)工藝參數(shu)為保證，影響氣刨(bao)質(zhi)量的(de)有下列因素：
1. 電源極性
碳(tan)弧(hu)氣刨(bao)(bao)不銹鋼時，采(cai)用直(zhi)流反極性連(lian)接（電(dian)極接電(dian)源正極），氣刨(bao)(bao)時電(dian)弧(hu)穩(wen)定，刨(bao)(bao)削(xue)速度均勻，電(dian)弧(hu)發(fa)(fa)生(sheng)連(lian)續(xu)的刷刷聲，刨(bao)(bao)槽兩側寬窄一(yi)致，表(biao)面光滑明亮。若采(cai)用直(zhi)流正極性連(lian)接（碳(tan)棒接電(dian)源負極），則電(dian)弧(hu)發(fa)(fa)生(sheng)抖(dou)(dou)動(dong)，并發(fa)(fa)出(chu)斷續(xu)的嘟嘟聲，刨(bao)(bao)槽兩側呈現與氣刨(bao)(bao)抖(dou)(dou)動(dong)聲相對應的圓弧(hu)狀，若有此現象(xiang)發(fa)(fa)生(sheng)，應將極性更換過來再重新進行(xing)氣刨(bao)(bao)。
2. 氣刨電流與(yu)碳棒直(zhi)徑
氣刨(bao)電流增(zeng)(zeng)大(da)時刨(bao)槽(cao)(cao)寬(kuan)度(du)(du)增(zeng)(zeng)大(da)，槽(cao)(cao)深增(zeng)(zeng)加，刨(bao)削(xue)(xue)速度(du)(du)也增(zeng)(zeng)快，可以獲得較(jiao)(jiao)為光滑的(de)刨(bao)槽(cao)(cao)質量。但若氣刨(bao)電流過大(da)，碳(tan)棒燒損(sun)較(jiao)(jiao)快，甚至(zhi)碳(tan)棒熔(rong)化(hua)，會造成嚴重滲碳(tan)且刨(bao)槽(cao)(cao)表面粗糙；若氣刨(bao)電流過小(xiao)(xiao)，則電弧不(bu)穩(wen)，刨(bao)槽(cao)(cao)小(xiao)(xiao)而淺，刨(bao)削(xue)(xue)速度(du)(du)不(bu)穩(wen)定，效率(lv)低(di)且容易造成粘渣現象。表6-3介紹了常用碳(tan)弧氣刨(bao)的(de)參數。
碳(tan)(tan)棒(bang)(bang)直(zhi)(zhi)徑(jing)的(de)選擇與鋼板(ban)厚(hou)度有關，見表(biao)6-4。它與所要求(qiu)的(de)刨(bao)槽(cao)寬(kuan)度有關，碳(tan)(tan)棒(bang)(bang)直(zhi)(zhi)徑(jing)越(yue)大，則刨(bao)槽(cao)越(yue)寬(kuan)。一般碳(tan)(tan)棒(bang)(bang)直(zhi)(zhi)徑(jing)應比(bi)所要求(qiu)的(de)刨(bao)槽(cao)寬(kuan)度小2～4mm。
3. 刨(bao)削速度
它必須(xu)與氣刨(bao)電流(liu)、風壓相適應，才能保證氣刨(bao)過(guo)程的(de)正常進行。速度過(guo)快或碳棒極(ji)向下送進時(shi)過(guo)猛，碳極(ji)頭(tou)部將(jiang)碰到液(ye)態金(jin)(jin)(jin)屬(shu)或碰到未熔(rong)化的(de)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)上(shang)，電弧就會(hui)因短路而(er)熄滅。速度過(guo)快，還會(hui)使碳極(ji)的(de)頭(tou)部脫(tuo)落(luo)，粘(zhan)在未熔(rong)化的(de)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)上(shang)，產生夾碳缺陷(xian)。出現這種情況時(shi)，應在缺陷(xian)前端重新引弧，反(fan)手輕輕刨(bao)掉一層，將(jiang)缺陷(xian)清除掉，再繼續刨(bao)削(xue)。氣刨(bao)速度過(guo)慢，則電弧拉長，會(hui)引起(qi)電弧不(bu)穩定，甚(shen)至熄弧。
一般刨削速(su)度(du)以0.8～1.2m／min為宜(yi)。
4. 壓縮空氣(qi)壓力(li)
壓(ya)縮空氣壓(ya)力會直接影響(xiang)到(dao)刨(bao)削(xue)速度和(he)刨(bao)槽(cao)表(biao)面(mian)質(zhi)量。壓(ya)力高，可提高刨(bao)削(xue)速度和(he)刨(bao)槽(cao)表(biao)面(mian)的光滑程(cheng)度；反之壓(ya)力過低(di)，則(ze)造成刨(bao)槽(cao)表(biao)面(mian)粘渣。
一般(ban)要求壓(ya)(ya)縮空(kong)氣壓(ya)(ya)力為0.4～0.6MPa，壓(ya)(ya)縮空(kong)氣所含水分和油可通(tong)過壓(ya)(ya)縮空(kong)氣在管路上所安裝的過濾器予以限制，過濾介質選(xuan)用新(xin)硅(gui)膠為好(hao)。
5. 碳(tan)極(ji)伸(shen)出長(chang)度
碳極伸出長度以30～70mm為(wei)佳。伸出長度過長，電阻增大，碳棒燒損嚴重；過短時，常常會由于刨(bao)槍的金屬部(bu)分(fen)與(yu)被刨(bao)工件相(xiang)碰而產(chan)生(sheng)短路，使(shi)電弧不穩。
刨削過程中，碳棒(bang)(bang)燒損(sun)是(shi)正常的，碳棒(bang)(bang)伸(shen)(shen)出(chu)長(chang)度(du)(du)要(yao)斷續進行調(diao)整。當伸(shen)(shen)出(chu)長(chang)度(du)(du)小于25mm時，應(ying)將碳極(ji)伸(shen)(shen)出(chu)長(chang)度(du)(du)重新調(diao)到70～80mm。
6. 碳棒與工件間傾角
碳棒與工(gong)件間(jian)的傾角(jiao)大(da)小(xiao)主要(yao)影響刨(bao)槽深度(du)(du)(du)和創削(xue)速(su)度(du)(du)(du)。傾角(jiao)增大(da)，則刨(bao)削(xue)深度(du)(du)(du)增加，刨(bao)削(xue)速(su)度(du)(du)(du)減小(xiao)；反之，則刨(bao)削(xue)深度(du)(du)(du)減小(xiao)而刨(bao)削(xue)速(su)度(du)(du)(du)增快。一般手工(gong)碳弧(hu)氣刨(bao)傾角(jiao)以30°～45°為宜。
7. 碳弧氣刨的(de)弧長
在(zai)刨削過(guo)(guo)程中(zhong)應(ying)盡可能使(shi)(shi)電(dian)弧(hu)長(chang)度短一些(xie)，以2～3mm為宜。電(dian)弧(hu)弧(hu)長(chang)過(guo)(guo)短，容易引起夾碳缺陷；弧(hu)長(chang)過(guo)(guo)長(chang)，冷(leng)空氣(qi)吹(chui)斷電(dian)弧(hu)，使(shi)(shi)電(dian)弧(hu)不穩，甚至滅(mie)弧(hu)。電(dian)弧(hu)弧(hu)長(chang)過(guo)(guo)長(chang)還會使(shi)(shi)壓縮空氣(qi)的吹(chui)力不集中(zhong)，被熔化的金(jin)屬(shu)來不及(ji)吹(chui)走，使(shi)(shi)刨口熱影響區增寬，刨口的表面粗(cu)糙度也(ye)變差。
此外，在刨削過(guo)程中，碳棒不要(yao)進行擺動，只要(yao)按預先選(xuan)好的角度平直向(xiang)前(qian)，就可以保證得到(dao)均勻的刨槽尺寸。
四、碳弧氣刨對不銹鋼焊縫耐蝕(shi)性(xing)的影響
碳弧氣刨不銹鋼(gang)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。
