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2.掌握碳弧气刨的要求：槽形宽窄和深浅都要均匀一致；槽形要与槽口的中心线对称，不发生偏斜；槽口表面光洁平滑，无黏渣和铜斑；开坡口时，坡口尺寸既要符合碳弧气刨的技术要求，同时也要符合焊接的技术要求；经碳弧气刨刨切的表面不能有裂纹。

任务单如图6.21所示。

(1)直流电弧焊机：AX1—500型或ZX5—500型。

(2)碳棒：镀铜实心碳棒，直径8mm、长度355mm。

(3)刨槽用工件：低碳钢板厚12mm、长400mm、宽210mm。

(4)电焊面罩、碳弧气刨枪及刨削用的辅助工具等。

三、任务相关知识

碳弧气刨是利用石墨碳棒与工件间产生的电弧将金属熔化，并用压缩空气将其吹掉，实现在金属表面加工沟槽的方法。碳弧气刨示意图见图6.22。

碳弧气刨与风铲切削比较，具有生产效率高、噪声小、使用方便等优点，因此它在造船、机械制造、锅炉压力容器等金属结构制造中应用很广泛。利用碳弧气刨可以挑焊根和加工各种形式的焊接坡口，还可以用它来刨掉焊缝中的缺陷，并可进行切割。如切割铸件的浇冒口、毛刺，切割不锈钢、铜、铜合金及铝等。

1.碳弧气刨的设备和材料

(1)设备。碳弧气刨应采用具有陡降外特性的直流电源，因此，功率较大的硅整流式焊机或旋转式直流弧焊机均可作为碳弧气刨的电源。电源的额定电流应在300A左右。

(2)刨枪。碳弧气刨枪结构有侧面送风式和圆周送风式二种。图6.23所示为侧面送风式碳弧气刨枪构造示意图。它的特点是送风孔开在钳口附近一侧，工作时压缩空气从此处喷出，气流恰好对准碳棒的后侧，将熔化的铁水吹走，从而达到刨槽或切割的目的。

1—碳棒；2—小轴；3—弹簧；4—手柄；5—通风道；6—导线接头； 7—空气管接头；8—活动钳口手柄；9—侧面送风孔

碳弧气刨枪应具有导电性良好，吹出的压缩空气集中而准确，碳棒电极夹持牢固且更换方便，外壳绝缘良好，质量较轻，体积小及使用方便等性能。碳弧气刨枪的末端分别与电源导线和压缩空气胶管连接。为了防止电源导线发热和便于操作，可以采用电风合一的软管，软管外形和截面示意图见图6.24。

(3)碳棒。碳棒用作碳弧气刨时的电极材料。对碳棒的要求有耐高温、导电性良好、组织致密、成本低等。一般采用镀铜实心碳棒，其断面形状多为圆形；刨宽槽或平面时，可采用扁形碳棒。

(4)外部接线。进行碳弧气刨时，若同时采用电风合一软管和电焊电缆线，应使用一个专用的接头。该接头的作用是：既要与来自电源的电缆线相连，又要与来自压缩空气气源的胶管相通，然后与电风合一的软管相接。该接头的外部形状及气刨设备的外部接线见图6.25。如不采用电风合一软管，则将气刨枪的导线接头和空气管接头分别接到电源导线和气源导管上。

1—接头；2—电风合一软管；3—碳棒；4—刨枪钳口；5—压缩空气气流； 6—工件；7—进气胶管；8—电缆线；9—硅整流弧焊电源

2.碳弧气刨的工艺参数

碳弧气刨时的工艺参数有极性、碳棒直径、刨削电流、刨削速度、压缩空气压力、弧长、碳棒的倾角和伸出长度，刨缝装配间隙等。它们对刨削过程与刨削质量有以下几方面的影响。

(1)极性。碳弧气刨一般碳钢时采用直流反接。此时，熔化金属流动性好，刨削过程稳定，刨槽光滑。

(2)碳棒直径与刨削电流。被刨钢板厚度和碳棒直径与刨削电流之间的关系，见表6.10。

(3)刨削速度。刨削速度增大，刨槽深度就会减小，而且可能造成碳棒与金属相接触，使碳进入金属中，形成“夹碳”缺陷。刨削速度一般为0.5～1.2m/min。

(4)压缩空气压力。压缩空气压力高，刨削有力，能迅速吹走熔化的金属；反之，吹走熔化金属的作用将减弱，刨削表面粗糙。一般碳弧气刨使用的压缩空气压力为0.4～0.6MPa。且刨削电流增大时，压缩空气的压力也相应增加。电流与压缩空气压力之间的关系见表6.11。

(5)弧长。碳弧气刨时，弧长通常控制在1～3mm。弧长过短时，容易引起“夹碳”，过长时，电弧不稳定，引起刨槽高低不平、宽窄不均。

(6)碳棒的倾角和伸出长度。碳棒的倾角示意图见图6.26。倾角的大小主要影响刨槽的深度，倾角增大，槽深增加。一般采用30°～45°的倾角。碳弧气刨时，碳棒的伸出长度是指从钳口导电嘴到电弧端的碳棒长度，即伸出长度就是碳棒导电部分的长度。碳棒伸出长度越大，电阻越大，在同样的电流下发热越多，碳棒烧损越快，同时钳口离电弧越远，吹到铁水上的风力也越弱，从而影响铁水的及时排出。若碳棒伸出长度太短，则钳口离电弧太近，不仅影响操作者的视线，看不清刨槽方向，而且容易造成刨枪与工件短路。一般碳棒伸出长度为80～100mm，当烧损20～30mm时，就需要及时调整。

(7)刨缝装配间隙。用碳弧气刨板厚不大的钢板开对接坡口时，应先进行装配，其间隙不宜大于1mm，否则容易烧穿；或者由于熔化的金属及氧化物嵌入缝隙，不易去除，使得焊接时容易产生夹渣。

3.碳弧气刨质量检验与常见缺陷产生的原因和预防方法

碳弧气刨的质量检验主要采用目视外观检查的方法，重要工件可用X光透视检查，以发现夹渣、黏渣、刨槽深浅不均、铜斑等缺陷。碳弧气刨常见缺陷、产生原因及预防方法见表6.12。

夹碳缺陷见图6.27，黏渣缺陷见图6.28，刨槽形状缺陷见图6.29，铜斑缺陷见图6.30。

1.确定和调节刨削的工艺参数

采用直径8mm镀铜的圆形实心碳棒，直流反极性。刨削电流为300～350A，压缩空气压力为0.5MPa，刨削速度控制在0.9～1.2m/min。

2.工件表面清理

用钢丝刷等工具将工件表面的油、锈彻底清除干净，以保证碳弧气刨时导电良好。

先在钢板上每隔20mm画一条准线，画到500mm。然后夹好碳棒，调节碳棒伸出长度在80～100mm，调节好压缩空气的出口和压力，使风口正好对准碳棒的后侧。调节工作台高度，使其适于站立姿势操作。开始引弧，引弧操作与手工电弧焊的引弧方法类似。

4.正常气刨过程

引弧以后，控制电弧长度在1～3mm。碳棒与工件之间的倾角根据要求的槽深而定，刨深槽时，倾角应大些。碳棒移动过程中，既不能横向摆动，也不能前后往复摆动。因为摆动时不容易保持操作平稳，刨出的槽也不整齐光洁。刨削一段长度后，碳棒因损耗而变短，需停弧调整碳棒的伸出长度。此时，不能停止送风，以便维持碳棒继续冷却。这样，既可以避免重新引弧时出现夹碳，也可以减少碳棒损耗。碳弧气刨的操作要求准、平、正。所谓“准”，就是槽的深浅要掌握准，刨槽的准线要看得准。操作时，眼睛要盯住准线，同时还要顾及到刨槽的深浅。碳弧气刨时，由于压缩空气与工件的摩擦作用会发出“嘶嘶”的响声，所以当弧长变化时，响声也随之变化。因此，可借助响声的变化来判断和控制弧长的变化。若保持均匀而清脆的“嘶嘶”声，则表示电弧稳定，能够获得光滑而均匀的刨槽。所谓“平”，就是手把要端得平稳，如果手把稍有上、下波动，刨削表面就会出现明显的凹凸不平。同时，还要求移动速度十分平稳，不能忽快忽慢。所谓“正”，就是指碳棒夹持要端正。同时，还要求碳棒在移动过程中，除了与工件之间有合适的倾角外，碳棒的中心线也要与刨槽的中心线重合，否则刨槽形状不对称。

收弧时的主要问题是防止熔化的铁水留在刨槽里。因为，在熔化的铁水中碳和氧的含量都高，而且，碳弧气刨的熄弧处往往也是以后焊接时的收弧处。而一般收弧处容易出现裂纹和气孔，如果不把这些铁水吹净，焊接时就更容易引起弧坑缺陷。因此，碳弧气刨收弧时要先断弧，过几秒钟之后，再把气门关闭。如果可能，可以采用过渡式收弧法，见图6.31。

碳弧气刨完毕后，应用扁头或尖头手锤及时将熔渣清除干净，方便下一步焊接工作的进行。

(1)在刨削工作进行中，压缩空气不允许中断。否则会造成碳棒急剧升温，外层的镀铜层熔化脱落，导致电阻增高以致烧坏气刨枪。

(2)刨削时，碳棒不断烧损，要求碳棒端头离刨枪铜头的距离不小于30mm。否则应立即调整伸出长度或更换碳棒，防止烧坏刨枪。

(3)未切断电源之前，应避免使气刨枪铜头直接接触工件，否则会烧坏气刨枪。

(4)露天作业时，尽可能顺着风向操作，以防止吹散的铁水及熔渣烧坏工作服或将操作者烧伤。

(5)气刨时使用的电流比较大，应注意防止焊机过载和连续使用而发热。

(6)操作者应注意站立位置，防止飞溅金属烫伤。

直流电弧焊机：AX1—500型或ZX5—500型。

碳棒：镀铜实心碳棒，直径8mm、长度355mm。

刨槽用工件：低碳钢板，厚12mm、长400mm、宽210mm。按图6.21要求练习。

单件工时：50min。

六、任务检测与评价

七、任务总结(任务质量分析)

(1)碳弧气刨过程中操作上的主要问题是排渣。通常采用使压缩空气吹偏一点的刨削方式，把大部分渣翻到槽的外侧。但决不能吹向操作者所在位置的一侧，以免造成烧伤。偏吹量也不能太多，否则会使侧面的渣堆积太多、太厚，散热困难而引起黏渣。因此，只要稍微偏吹一点即可。偏吹掌握得好，不仅大部分渣向前翻，另一小部分渣向外侧翻，而且，清渣时也很容易打掉。

(2)收弧时的主要问题是防止熔化的铁水留在刨槽里。因为，熔化的铁水中碳和氧的含量都高，而且碳弧气刨的熄弧处往往也是以后焊接时的收弧处。一般收弧处容易出现裂纹和气孔。因此，如果不把这些铁水吹净，焊接时就更容易引起弧坑缺陷。