焊接二氧化碳气体,本质上就是给金属找邻居,让它直接跟气体里的碳原子亲热,把泥疙瘩焊成砖。
这在别的地方叫电弧焊,但在咱们嘴里就是二氧化碳焊接。你不用非得把气体装进大罐子,对着火焰吹个一口气,让那点电火花钻在氢气罐里,就能立马跟氧气瓶里剩下的二氧化碳形成化学反应。
这就好比你要往一个庞大的混合池里扔点石头,石头里本来就混着点二氧化碳,你只加氧气,剩下的就是二氧化碳了。 底下那层熔壳,是碳原子在跟铁锈吵架。铁锈里的氧化物是半导体的状态,得靠拆掉外壳变成金属,这活儿碳子干得漂亮,它能把铁拽出来,变成纯铁。
这个过程叫吸热反应,碳子为了变强,只能啃一口一口吸热吃。它吃进去碳,吐出来就是二氧化碳;吐掉的二氧化碳,最终又回到了上面。
这一口一口吃下去,铁锈就没了,剩下的铁就是金属。
要是热量不够,这就叫自氧化,铁会自己把自己烧坏;要是热量忒猛,氧多了,铁就会被氧得发黑,这就叫氧化。
故此焊接二氧化碳,就是碳子去和铁原子“谈恋爱”,把铁原子拉成自由态,与此同时把氧原子吸走。 看看现场,火焰更像是一团紧凑的柴火球,而不是那种气柱。二氧化碳的密度比空气大,它不会飘,它往下坠,这意味着火芯是往上烧的,火焰是向下的。
这就好比你往杯子里倒水,水流是往下的,但水里的气泡是往上浮的,故此火焰也是往上走。
这种结构拍板了它不特别冷,也不特别热。出于它既需求给碳子供给能量让它吃,又得把燃烧掉的气体抽走。
要是抽不走气体,积碳多了;要是碳子吃得忒饱,热量过剩了,那就把铁氧化。
这就好比你做饭,油多了火大,饭就焦了;油少了火小,饭就蒸不熟。 再说说那根焊枪。它确实不讲究,没个恒温的,就连有点“酒桶”的错觉。碳子的温度主要在 5000 度到 7000 度之间,而空气里的氧分子温度在 200 度左右,碳子比空气热上去了,故此碳子一上来就拍氧化。
这就拍板了它一旦启动工作,火焰温度就高了。你知道它为啥叫二氧化碳吗?出于那是碳和氧混合后的产物,氧分子是氧,不是二氧化碳。
这个命名听起来挺专业,实际上是个误会。它叫二氧化碳,是出于它俩混在一起了,氧分子跑不掉,碳分子跑不掉。
故此这个反应一旦启动,氧气就被锁住了,如何热着如何烧,直到把铁焊完。 数据能讲话,不能光靠嘴说。在焊接厚钢板的时候,比如 2 毫米的碳钢,焊接速度得管住在每分钟 200 一下。
这时候你用的气体要是二氧化碳,碳子得吃 200 次,每次吃下去都带来热量。
要是气体不纯,要么混了空气,效率就低。假设你用的是纯度 99.9% 的二氧化碳,那 200 次碳子,每次吃掉 100 个氧气分子,这反应才稳当。
要是混了空气,你就要多吹两三次,不然铁就会氧化,焊层就不好。
你看现场,要是气体流量忒大,焊枪冒烟,就连有点黑烟,那就是碳子吃得忒猛,氧没跟上,铁在“自氧化”,把金属烧掉了。
反之,流量忒小,碳子吃不够,热量不够,铁又白烤,没形成反应。 还有一个难题,就是冷却。焊接的时候,金属表面要快速冷却,不然氧化膜缩不下去,焊层就薄了。二氧化碳焊接出于碳子自带氧化剂,它一吸热就把氧化物拆碎了,新表面就露出来了。
这就好比你洗衣服,衣服脏了得洗,洗完得晾干。二氧化碳焊就是让衣服(金属)在火焰里“湿透了”,然后又被风(气流)吹干。
要是吹不干净利落,湿气还在,下次洗就洗不掉了。
故此焊接二氧化碳,实际上就是在管住“湿”和“干”的平衡。 最终说点别的。大量人认定二氧化碳焊就是吹气焊,但区别在于那口气里混了氧,是跟了一丢丢氧气再跟碳混的。别把自己搞糊涂了。它不是纯氧,也不是纯碳。它是碳、氧、铁三者在一个锅里煮。碳子负责吃,氧子负责拆,铁子负责被拆。
这三个角色哪位都能当,但主要是碳子当。它不跟铁做,是跟氧做。
这拍板了它焊接速度快,但也好办烧穿。
故此操作时,眼得盯着熔池,手得管住流速。
要是手慢了,碳子得吃;要是手快了,氧子不够用,铁就氧化。
这就是二氧化碳焊接的蹩脚之处,它不像碳弧气焊那样稳如老狗,也不像氩弧焊那样精细,它更像是一种随叫随到的“大力士”,啥都干,就是有点脾气,要求你给它充足的工夫和压力。
只要把这脾气调好,那玩意儿就是咱手里最快的焊刀。