氧-乙炔焰：种类与特点分析

1.氧-乙炔焰

乙炔与氧气混合燃烧所产生的火焰称为氧乙炔焰。它具有很高的温度，加热集中，因此是目前气焊中主要采用的火焰。氧乙炔焰的外形、构造及火焰的温度分布和氧气与乙炔的混合比大小有关。

根据氧与乙炔混合比的大小不同，氧-乙炔焰可分为三种不同性质的火焰，即中性焰、碳化焰和氧化焰。

（1）中性焰 中性焰是氧与乙炔混合比为1.1∶1.2时燃烧所形成的火焰，如图7-2所示。中性焰燃烧后的气体中既无过剩氧气，也无过剩的乙炔。中性焰由焰芯、内焰和外焰三部分组成。焰芯是火焰中靠近焊炬（或割炬）喷嘴孔的呈尖锥状而发亮的部分，中性焰的焰芯呈光亮蓝白色圆锥形，轮廓清楚，温度为800～1200℃。在焰芯的外表面分布着乙炔分解所生成的碳微粒层，因受高温而使焰芯形成光亮而明显的轮廓；在内焰处，乙炔和氧气燃烧生成的一氧化碳及氢气形成还原气氛，在与熔化金属相互作用时，能使氧化物还原。中性焰的最高温度在距焰芯2～4mm处，为3050～3150℃。用中性焰焊接时主要利用内焰这部分火焰加热焊件。

图7-2 中性焰结构示意图

由于中性焰的焰芯和外焰温度较低，而内焰温度最高，且具有还原性，可以改善焊缝的力学性能，所以采用中性焰焊接大多数金属及其合金时，均利用内焰。中性焰适用于焊接一般低碳钢和要求焊接过程对熔化金属不渗碳的金属材料，如不锈钢、纯铜、铝及铝合金等。

（2）碳化焰 碳化焰是氧与乙炔的混合比小于1.1时燃烧所形成的火焰。它燃烧后的气体中尚有过剩的乙炔。火焰中含有游离碳，具有较强的还原作用，也有一定的渗碳作用。碳化焰可明显地分为焰芯、内焰和外焰三部分，如图7-3所示。碳化焰整个火焰比中性焰长，碳化焰中有过剩的乙炔，并分解成游离状态的碳和氢，碳渗到熔池中使焊缝的含碳量增加，塑性下降；氢进入熔池使焊缝产生气孔和裂纹。碳化焰的最高温度为2700～3000℃。

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图7-3 碳化焰结构示意图

碳化焰的焰芯呈蓝白色，内焰呈淡白色。碳化焰的最高温度为2700～3000℃。由于碳化焰对焊缝金属具有渗碳作用，所以不能用来焊接低碳钢及低合金钢，只适用于含碳量较高的高碳钢、铸铁、硬质合金及高速钢的焊接。

（3）氧化焰 氧化焰是氧与乙炔的混合比大于1.2时得到的火焰，它燃烧后的气体中有部分过剩的氧气，在尖形焰芯外面形成了一个有氧化性的富氧区。其火焰构造和形状如图7-4所示。氧化焰的焰芯呈淡紫蓝色，轮廓也不太明显。由于氧化焰在燃烧过程中氧的浓度极大，氧化反应进行得非常激烈，所以焰芯和外焰都缩短了，内焰和外焰层次不清，氧化焰没有碳素微粒层，外焰呈蓝紫色，火焰挺直，燃烧时发生急剧的“嘶嘶”噪声。氧化焰的大小决定于氧的压力和火焰中氧的比例。氧的比例越大，则整个火焰越短，噪声也越大。

图7-4 氧化焰结构示意图

氧化焰的最高温度可达3100～3300℃。整个火焰具有氧化性。所以，这种火焰很少采用。但焊接黄铜和锡青铜时，采用含硅焊丝，利用轻微氧化焰的氧化性，生成硅的氧化物薄膜，覆盖在熔池表面，则可阻止锌、锡的蒸发。

2.氧-液化石油气火焰

氧-液化石油气火焰的构造同氧-乙炔火焰基本一样，也分为氧化焰、碳化焰和中性焰三种。其焰心也有部分分解反应，不同的是焰心分解产物较少，内焰不像氧-乙炔焰那样明亮，而是有点发蓝，外焰则显得比氧-乙炔焰清晰而且较长。氧-液化石油气的温度比氧-乙炔焰略低，温度可达2800～2850℃。目前氧-液化石油气火焰主要用于气割，并部分地取代了氧-乙炔焰。