焊工工艺学教案
授课日期 授课时数 授课题目 教学目标 教学重点 教学难点 2 §2-1 气体火焰 掌握氧、乙炔的性质和氧乙炔焰的分类、特点及应用，了解液化石油气的性质以及焊丝、焊剂的牌号及适用范围。 掌握氧、乙炔的性质和氧乙炔焰的分类、特点及应用 掌握氧、乙炔的性质和氧乙炔焰的分类、特点及应用 授课班级 授课方法 授课教师 讲授 一、教学目的和要求课前提问：1）产生气体火焰的气体有哪些？
2）气体火焰的种类与性质有哪些？
导入新课：咱同学平常见到的气体火焰是怎样产生的？又怎样分类？
气焊与气割是利用可燃气体与助燃气体混合燃烧产生的气体火焰作为热源，进行金属材料的焊接或切割的一种加工工艺方法。可燃气体有乙炔、液化石油气等，助燃气体是氧气。 1．氧气
在常温和标准大气压下，氧气是一种无色、无味、无毒的气体，氧气的分子式为O2，氧
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气的密度是1.429kg/m，比空气略重（空气为1.293 kg/m）。
氧气本身不能燃烧，但能帮助其它可燃物质燃烧。氧气的化学性质极为活泼，它几乎能与自然界一切元素（除惰性气体外）相化合，这种化合作用被为氧化反应，剧烈的氧化反应称为燃烧。氧气的化合能力是随着压力的加大和温度的升高而增加。因此当工业中常用的高压氧气，如果与油脂等易燃物质相接触时，就会发生剧烈的氧化反应而使易燃物自行燃烧，甚至发生爆炸。因此在使用氧气时，切不可使氧气瓶瓶阀、氧气减压器、焊炬、割炬、氧气皮管等沾染上油脂。
气焊与气割用的工业用氧气按纯度一般分为两级，一级纯度氧气含量不低于99.2%，二级纯度氧气含量不低于98.5%。一般情况下，由氧气厂和氧气站供应的氧气可以满足气焊与气割的要求。对于质量要求较高的气焊应采用一级纯度的氧。气割时，氧气纯度不应低于98.5%。
2．乙炔
在常温和标准大气压下，乙炔是一种无色而带有特殊臭味的碳氢化合物，其分子式为C2H2。乙炔的密度是1.179kg/m3，比空气轻。
乙炔是可燃性气体，它与空气混合时所产生的火焰温度为2350°C，而与氧气混合燃烧时所产生的火焰温度为3000°C～3300°C，因此足以迅速熔化金属进行焊接和切割。 乙炔是一种具有爆炸性的危险气体，当压力在0.15MPa时，如果气体温度达到580 ～600°C，乙炔就会自行爆炸。压力越高，乙炔自行爆炸所需的温度就越低；温度越高，则乙炔自行爆炸的压力就越低。
乙炔与空气或氧气混合而成的气体也具有爆炸性，乙炔的含量（按体积计算）在2.2～
81%范围内与空气形成的混合气体，以及乙炔的含量（按体积计算）在2.8～93%范围内与氧气形成的混合气体，只要遇到火星就会立刻爆炸。
乙炔与铜或银长期接触后会生成一种爆炸性的化合物，即乙炔铜（Cu2C2）和乙炔银（Ag2C2），当它们受到剧烈震动或者加热到110°C ～120°C就会引起爆炸。所以凡是与乙炔接触的器具设备禁止用银或纯铜制造，只准用含铜量不超过70%的铜合金制造。乙炔和氯、次氯酸盐等化合会发生燃烧和爆炸，所以乙炔燃烧时，绝对禁止用四氯化碳来灭火。
乙炔爆炸时会产生高热，特别是产生高压气浪，其破坏力很强，困此使用乙炔时必须要注意安全。乙炔能大量溶解于丙酮溶液中，利用这个特性，可将乙炔装入盛有丙酮和多孔性物质的乙炔瓶内储存、运输和使用。
3．液化石油气
液化石油气是油田开发或炼油厂裂化石油的副产品，其主要成分是丙烷（C3H8），大约占50～80%，其余是丁烷（C4H10）、丙烯（C3H6）等碳氢化合物。在常温和标准大气压下，液化石油气是一种略带臭味的无色气体，液化石油气的密度为1.8 ～2.5kg/m，比空气重。如果加上0.8～1.5MPa的压力，就变成液态，便于装入瓶中储存和运输，液化石油气由此而得名。 液化石油气与乙炔一样，也能与空气或氧气构成具有爆炸性的混合气体，但具有爆炸危险的混合比值范围比乙炔小得多。它在空气中爆炸范围为3.5～16.3%（体积），同时由于燃点比乙炔高（500°C左右，乙炔为305°C），因此，使用时比乙炔安全得多。
目前，国内外已把液化石油气作为一种新的可燃气体来逐渐代替乙炔，广泛地应用于钢材的气割和低熔点的有色金属焊接中，如黄铜焊接、铝及铝合金焊接和铅的焊接等。
4．其他可燃气体 随着工业的发展，人们在探索各种各样的乙炔代用气体，目前作为乙炔代用气体中液化石油气（主要是丙烷）用量最大。此外还有丙烯、天然气、焦炉煤气、氢气以及丙炔、丙烷与丙烯的混合气体，乙炔与丙烯的混合气体，乙炔与丙烷的混合气体，乙炔与乙烯的混合气体等。还有以丙烷、丙烯、液化石油气为原料，再辅以一定比例的添加剂的气体。另外汽油经雾化后也可作为可燃气体。
根据使用效果、成本、气源情况等综合分析，液化石油气（主要是丙烷）是比较理想的代用气体。
5．氧乙炔焰
根据氧与乙炔混合比不同，可得到性质不同的中性焰、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。中性焰燃烧后的气体中既无过剩氧，也无过剩的乙炔。在焰心的外表面分布着乙炔分解所生成的碳微粒层，因受高温而使焰心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心2～4mm处，约为3050 ～3150°C。用中性焰焊接时主要利用内焰这部分火焰加热焊件。 （2）碳化焰
碳化焰是氧与乙炔的混合比小于1.1时燃烧所形成的的火焰。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°C。
（3）氧化焰
氧化焰是氧与乙快的混合比大于 1.2 时燃烧所形成的火焰。氧化焰中有过剩的氧，具有氧化性，火焰的氧化反应剧烈 ，火焰较短，内焰和外焰层次不清 。氧化焰最高温度为 3100～3300 ℃。
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6．氧液化石油气火焰
氧液化石油气火焰的构造，同氧乙快火焰基本一样，也分为氧化焰、碳化焰和中性焰三
课后总结：布置作业：师生互动：讨论氧、乙炔的性质和氧乙炔焰的分类、特点
及应用，了解液化石油气的性质以及焊丝、焊剂的牌号及适用范围。