背景
燃?xì)?/span>-氧氣型釬焊熱源（即氣焊、風(fēng)焊等，具體請(qǐng)參見(jiàn)上一篇，即517篇）對(duì)氧氣的消耗較快，以6升氧氣鋼瓶為例，最大充裝壓力約120atm，折合為常壓氧氣量約700L，可能數(shù)小時(shí)就用完，在應(yīng)用中帶來(lái)很多不便。
無(wú)氧焊槍即是基于這一背景推出的產(chǎn)品，其工作時(shí)不用純氧而用空氣，應(yīng)用空氣中的氧氣與燃?xì)馊紵艧嶙鳛殁F焊的熱源。
原理與特點(diǎn)
無(wú)氧焊槍是利用燃?xì)饩哂械膲毫Γㄈ绫樵?/span>20℃時(shí)壓力約8.36atm），通過(guò)壓力燃?xì)鈬娚鋷?dòng)燃?xì)馀c空氣混合，并與空氣中的氧氣燃燒，以一定速度噴出焊槍，如下圖。
目前應(yīng)用較多的無(wú)氧焊槍主要有兩種，一種是采用液化石油氣（也簡(jiǎn)稱為液化氣，主成分即丙烷）為燃料的無(wú)氧焊槍，一種是采用曼普氣（MAPP）為燃料的無(wú)氧焊槍，如下圖。
優(yōu)化設(shè)計(jì)
無(wú)氧焊槍在使用中可能存在加熱強(qiáng)度不足等問(wèn)題，這可能與產(chǎn)品設(shè)計(jì)或使用等均有關(guān)，可通過(guò)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化解決，基本思路是提高火焰溫度、增強(qiáng)火焰勁度等。
火焰溫度
以液化氣（丙烷）無(wú)氧焊槍為例，丙烷燃燒的反應(yīng)方程為：
C3H8+5O2=4H2O+3CO2
由上式可見(jiàn)，1升丙烷燃燒需5L氧氣，所以氧氣的消耗量遠(yuǎn)多于燃?xì)狻?/span>
丙烷的燃燒熱約為2218kJ/mol，常壓（1atm）常溫（20℃）密度約2.0kg/m3，在空氣中可燃極限為2.1%～9.5%（體積分?jǐn)?shù)），在空氣中燃燒的理論濃度約為1/26=3.8%（體積分?jǐn)?shù)），點(diǎn)燃溫度約450℃，常溫折射率1.286，Lennard-Jones參數(shù)為287.89K和4.8912A。
理論火焰溫度（丙烷和空氣按理論比率混合、燃燒熱全部用于加熱產(chǎn)物而無(wú)其他損失等，此外，燃燒熱也有高熱值與低熱值之分，此處取低熱值約2055kJ/mol）的估算方法為：
1mol丙烷燃燒時(shí)需要5mol氧氣，空氣中1mol氧氣伴隨約4mol氮?dú)?，因此理論燃燒后產(chǎn)物約為20mol氮?dú)狻?/span>4mol水蒸氣、3mol二氧化碳，1mol丙烷燃燒的產(chǎn)物質(zhì)量約為：
20*28+4*18+3*44=764g
產(chǎn)物的比熱約為（1000℃）1.26kJ/(kg.℃)；設(shè)環(huán)境溫度20℃時(shí)，則燃燒產(chǎn)物理論溫度（理論火焰溫度）約為：
0.764*1.26*(T-20)=2055
T=2155℃
實(shí)際中，由于與丙烷混合的空氣量通常偏離理論空氣量，且燃燒產(chǎn)物通過(guò)熱輻射、熱對(duì)流等向環(huán)境傳遞熱量，實(shí)際火焰溫度會(huì)明顯低于理論火焰溫度。
當(dāng)空氣不足時(shí)，丙烷不能充分燃燒，燃燒熱顯著下降，火焰溫度也顯著下降。
當(dāng)空氣過(guò)量時(shí)，如實(shí)際空氣量是理論空氣量的1.2倍時(shí)，多余約1mol氧氣和4mol氮?dú)鈺?huì)作為產(chǎn)物吸收燃燒熱，會(huì)導(dǎo)致火焰溫度降低約：
2055/(0.764*1.26)- 2055/(0.908*1.26)
=339℃
由于理論燃燒1升丙烷約需要約26升空氣，因此實(shí)際的無(wú)氧焊槍中，可能因?yàn)楸楹涂諝饣旌系牟痪鶆?，空氣不足和空氣過(guò)?，F(xiàn)象可能同時(shí)存在，因此，設(shè)計(jì)焊槍中良好的丙烷與空氣混合機(jī)構(gòu)對(duì)提高火焰溫度有重要影響，如采用合理的微噴射器結(jié)構(gòu)，在焊槍內(nèi)形成適宜的局部負(fù)壓吸收適量空氣，且通過(guò)強(qiáng)力擾動(dòng)實(shí)現(xiàn)空氣與丙烷的充分混合等（噴射器設(shè)計(jì)后面專文展開(kāi)）。
此外，不同的燃?xì)獾睦碚摶鹧鏈囟纫灿兴煌缫胰?/span>2620℃，乙烯2343℃，丙烯2224℃等，通過(guò)調(diào)配適宜的燃?xì)饨M份也可提高火焰溫度。
火焰勁度
火焰勁度可理解為火焰噴出焊槍的速度，這一速度較高時(shí)，有利于火焰熱量快速傳遞給被焊接管件，提高焊槍的加熱性能；此外，部分焊槍當(dāng)燃?xì)饬髁枯^小時(shí)容易燒紅焊槍管，這也與火焰噴出槍口速度偏低有關(guān)。
獲得較高火焰勁度的主要方法是提高火焰燃燒速度（也稱火焰?zhèn)鞑ニ俣龋?。常溫常壓下丙?/span>-空氣的火焰燃燒速度通常不大于0.5m/s，通過(guò)在焊槍端口處形成一定壓力、對(duì)燃?xì)饣旌衔镞M(jìn)行適當(dāng)預(yù)熱、采取適當(dāng)?shù)亩丝谡{(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)等，均可使火焰勁度獲得顯著提高。
此外，通過(guò)多噴口并聯(lián)方式也可提高火焰勁度，進(jìn)而提高無(wú)氧焊槍的加熱能力，如下圖。
綜上，通過(guò)合理設(shè)計(jì)和應(yīng)用無(wú)氧焊槍，基本可以滿足制冷空調(diào)熱泵等領(lǐng)域銅、鋁、不銹鋼等材料對(duì)釬焊熱源的要求。
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