2.3 气焊及气割设备
气焊是利用可燃气体和氧气通过焊炬混合后燃烧所产生的高热，使焊件接头处的金属和焊丝熔化（有的不用焊丝），冷却后形成焊缝的一种焊接工艺方法。
气割是利用氧乙炔焰或氧液化气焰的热能，将工件切割处预热到一定温度后，通过高速切割气流，使金属燃烧并放出热量而实现切割的方法。
尽管前者是一种连接加工，后者是下料分割，但其所采用的设备有许多相同之处。
1.气焊的设备
采用不同的可燃气体进行气焊，所使用的设备和工具略有不同。氧乙炔焰气焊是生产中应用最为广泛的气焊方法。图2-10所示为其设备的组成，主要由氧气瓶和氧气减压器、乙炔气瓶和乙炔减压器、回火保险器和焊炬等组成。
1）氧气瓶与乙炔气瓶。氧气瓶是贮存高压氧气的圆柱形容器，外表漆成天蓝色作为标志，最高压力为16.7MPa，容积约为40L，贮气量约为6m3。氧气瓶属高压容器，有爆炸危险，使用时必须注意安全，如搬运时应避免剧烈振动和撞击，焊接时氧气瓶距明火或热源应在5m以上；夏日要防止暴晒，冬天若阀门冻结，严禁用火烘烤，应用热水解冻。另外，瓶中氧气不允许全部用完，余气表压应保持98～196kPa，以防瓶内混入其他气体而引起爆炸。
乙炔气瓶是贮存及运输乙炔的专用容器，外形与氧气瓶相似，但比氧气瓶略短（为1.12m）、直径略粗（为250mm），瓶体表面涂白漆，并用红漆在瓶体标注“乙炔”字样。为保证乙炔稳定和安全地贮存，在乙炔瓶内充满了浸渍丙酮的多孔填料。乙炔气瓶在搬运、装卸及使用时都应竖立放稳，严禁在地面卧放。使用乙炔时，必须经减压器减压，禁止直接使用。
2）减压器。减压器是将高压气体降压为低压气体的调节装置，其作用是将气瓶中流出的高压气体的压力降低到需要的工作压力，并保持压力的稳定。图2-11所示为一种单级减压器的结构原理图。顺时针旋转调节螺钉1，使减压活门8开启，从气瓶来的高压气体由高压室7经减压活门8流入低压室12，压力降低至工作压力，然后从出气口11流出。工作压力的高低通过改变调节螺钉1的位置调节。工作弹簧2和副弹簧6的作用是保证当气瓶内压力逐渐降低时，减压活门8能正常自动开启并保持平衡，使工作压力稳定不变。
氧气和溶解乙炔气的减压器，必须选用符合气体特性的专用氧气减压器和乙炔气减压器。
表2-6给出了减压器的常见故障及排除方法。
图2-10 氧乙炔焰气焊设备
1—工件 2—焊炬 3—胶管 4—回火保险器 5—乙炔减压器 6—氧气减压器 7—氧气瓶
8—乙炔瓶
图2-11 单级减压器结构原理图
1—调节螺钉 2—工作弹簧 3—弹性薄膜 4—传动杆 5—高压表 6—副弹簧 7—高压室 8—减压活门 9—安全阀 10—低压表 11—出气口 12—低压室
表2-6 减压器的常见故障及排除方法
3）焊炬及胶管。气焊炬又称气焊枪，是进行气焊工作的主要工具。它的作用是使可燃气体（乙炔等）与助燃气体（氧气）按一定比例混合，并以一定流速喷出燃烧，生成具有一定能量、成分和形状的稳定的火焰，以便进行气焊工作。
焊炬按可燃性气体与氧气混合的方式不同分为射吸式和等压式，其中以射吸式焊炬使用较为广泛。
射吸式焊炬主要由进气管、调节阀、喷嘴、射吸管、混合气体管、焊嘴等部分组成，其结构原理如图2-12所示。
图2-12 射吸式焊炬结构原理图
1—焊嘴 2—混合气体通道 3—射吸管 4—喷嘴 5—喷射管 6—乙炔通道 7—氧气通道 8—氧气调节阀 9—乙炔调节阀
射吸式焊炬工作时，氧气由氧气通道7进入喷射管5，再从直径非常细小的喷嘴4喷出。当氧气从喷嘴4喷出时，吸出聚集在喷嘴周围的低压乙炔，这样氧气与乙炔就按一定比例混合，并以一定速度通过混合气体通道2从焊嘴1喷出。
射吸式焊炬的优点是可以使用低压乙炔。缺点是施焊过程中，混合气体的成分不够稳定，所以在使用过程中，必须时刻注意火焰的形状与颜色，以判断混合气体的成分，随时调整火焰。射吸式焊炬的主要技术数据见表2-7。
表2-7 射吸式焊炬的主要技术数据
注：1.气体消耗置为参考数据。
2.焊炬型号中H表示焊炬，01表示射吸式，6、12、20表示可焊接的最大厚度（mm）。①1kgf/cm2=0.098MPa。
射吸式焊炬的常见故障及排除方法见表2-8。
表2-8 射吸式焊炬的常见故障及排除方法
图2-13所示为等压式焊炬的构造。等压式焊炬是氧气与可燃气体压力相等、混合室出口压力低于氧气及燃气压力的焊炬。工作时压力相等或相近的氧气、乙炔气同时进入混合室，具有可燃气体流量保持稳定，火焰燃烧也稳定，并且不易回火的特点，但它仅适用于中压乙炔。
图2-13 等压式焊炬的构造
1—焊嘴 2—混合管螺母 3—混合管接头 4—氧气螺母 5—氧气接头螺纹 6—氧气软管接头 7—乙炔螺母 8—乙炔接头螺纹 9—乙炔软管接头
表2-9给出了常见等压式焊炬的型号及技术数据。
表2-9 常见等压式焊炬的型号及技术数据
注：焊炬型号中H为焊（Han）的第一个字母，0表示手工，2表示等压式，12、20表示焊接低碳钢的最大厚度为12mm、20mm。
输送氧气、乙炔气或液化石油气到焊炬的橡胶软管采用优质橡胶夹麻织物或棉纤维制成。氧气胶管的允许工作压力为1.5MPa，孔径为8mm；乙炔胶管的允许工作压力为0.5MPa，孔径为10mm。为便于识别，氧气胶管采用红色，乙炔胶管采用绿色。
2.气割的设备
气割和气焊所用的气体、设备和工具是相似的，主要有氧气瓶、溶解乙炔气瓶（或乙炔发生器）、减压器等，所不同的只是气焊时使用焊炬，而气割时使用割炬。
割炬的作用是将可燃气体与氧气按一定的比例和方式混合后，形成具有一定热量和形状的预热火焰，并在预热火焰中心喷射切割氧气流来进行切割。与焊炬一样，割炬按氧和乙炔混合方式不同也分为射吸式和等压式两种，如图2-14所示。其中以射吸式割炬应用最多，且适用于低压或中压乙炔。表2-10给出了常用射吸式割炬型号及其参数。
表2-10 常用射吸式割炬型号及其参数
注：割炬型号中G表示割炬，0表示手工，1表示射吸式，后缀数字表示气割低碳钢的最大厚度（mm）。
图2-14 割炬构造原理
a）射吸式原理及外形 b）等压式外形 1—焊嘴 2、9—混合管 3—射吸管 4—喷嘴 5、10—氧气阀 6—氧气导管 7—乙炔导管 8—乙炔阀
图2-14a所示为射吸式割炬。射吸式割炬采用固定射吸管，更换切割氧孔径大小不同的割嘴，可适应切割不同厚度工件的需要，生产中使用广泛。工作时预热氧高速进入混合室，吸入周围乙炔气，并以一定比例形成混合气，由割嘴喷出，点燃后形成预热火焰，切割氧则经氧气导管由割嘴中心孔喷出，形成高速切割氧流。
表2-11给出了射吸式割炬的常见故障及排除方法。
表2-11 射吸式割炬的常见故障及排除方法
图2-14b所示为等压式割炬。等压式割炬的乙炔、预热氧、切割氧分别由单独的管路进入割嘴，预热氧和乙炔在割嘴内混合而产生预热火焰。它适用于中压乙炔，具有火焰稳定，不易回火的特点。
图2-15a、图2-15b所示分别为G02-100及G02-300两种常用等压式割炬的外形结构。
图2-15 等压式割炬的结构
a）G02-100型 b）G02-300型 1—割嘴 2—割嘴螺母 3—割嘴接头 4—氧气接头螺纹 5—氧气螺母 6—氧气软管接头 7—乙炔接头螺纹 8—乙炔螺母 9—乙炔软管接头
表2-12 给出了常用等压式割炬的型号及技术数据。
表2-12 常用等压式割炬的型号及技术数据
与气焊不同的是，在生产中，气割还常使用丙烷、液化石油气等可燃气体进行气割加工，但需配备专用的割炬。
氧丙烷切割与氧乙炔切割比较，其预热氧多消耗一倍，而切割氧消耗量是相同的，但是在切割时预热氧耗量与切割氧耗量相比要少得多，几乎可以忽略。表2-13给出了氧丙烷割炬的型号及技术数据。
表2-13 氧丙烷割炬的型号及技术数据
使用液化石油气气割时，由于液化石油气与乙炔的燃烧特性不同，因此不能直接使用乙炔射吸式割炬，需要进行改造，应配用液化石油气专用割嘴。
G01-100型乙炔割炬需改动的主要部位及其改动后的尺寸为：喷嘴孔径为1mm，射吸管直径为2.8mm，燃料气接头孔径为1mm。
等压式割炬不改造也可使用，但要配专用割嘴。液化石油气割炬除可以自行改造外，某些焊割工具厂也已开始生产专供液化石油气用的割炬，如C07-100型割炬就是供液化石油气切割用的割炬。
由于丙烷和天然气与液化石油气的性质及特点很接近，因此液化石油气割炬也可以用于丙烷切割和天然气切割。
3.焊割两用炬
焊割两用炬即在同一炬体上装上气焊用附件可进行气焊、装上气割用附件可进行气割的两用工具。焊割两用炬在一般情况下装成割炬形式，当需要气焊时，只需拆换下气管及割嘴，并关闭高压氧气阀即可。常用焊割两用炬的型号及技术数据见表2-14。
表2-14 常用焊割两用炬的型号及技术数据
