氣焊的火焰是用來加熱、熔化焊件和填充金屬(焊絲)進行焊接的熱源；焊接的氣流又是熔化金屬的保護介質(zhì)。焊接火焰直接影響到焊接質(zhì)量和焊接生產(chǎn)率，氣焊時要求焊接火焰應(yīng)有足夠的溫度，體積要小，焰芯要直，熱量要集中；還應(yīng)要求焊接火焰具有保護性，以防止空氣中的氧、氮對熔滴和熔池的氧化和污染。
一、焊接火焰的分類
氣焊的氣體火焰包括氧-乙炔焰、氫氧焰及液化石油氣體[丙烷(C3H8)含量占50％～80％，此外還有丁烷(C4H10)、丁烯(C4H8)等]燃燒的火焰。乙炔與氧混合燃燒形成的火焰，稱為氧-乙炔焰。氧-乙炔焰具有很高的溫度(約3200℃)，加熱集中，因此，是氣焊中主要采用的火焰。
氫與氧混合燃燒形成的火焰，稱為氫氧焰。氫氧焰是最早的氣焊利用的氣體火焰，由于其燃燒溫度低(溫度可達2770℃)，且容易發(fā)生爆炸事故，未被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，目前主要用于鉛的焊接及水下火焰切割等。
液化石油氣燃燒的溫度比氧-乙炔火焰要低，丙烷在氧氣中燃燒溫度為2000～2850℃。液化石油氣體燃燒的火焰主要用于金屬切割，用于氣割時，金屬預(yù)熱時間稍長，但可以減少切口邊緣的過燒現(xiàn)象，切割質(zhì)量較好，在切割多層疊板時，切割速度比使用乙炔快20％～30％。液化石油氣體燃燒的火焰除越來越廣泛地應(yīng)用于鋼材的切割外，還用于焊接有色金屬。國外還有采用乙炔與液化石油氣體混合，作為焊接氣源。
乙炔(C2H2)在氧氣(O2)中的燃燒過程可以分為兩個階段，首先乙炔在加熱作用下被分解為碳(C)和氫(H2)，接著碳和混合氣中的氧發(fā)生反應(yīng)生成一氧化碳 (CO)，形成第一階段的燃燒；隨后在第二階段的燃燒是依靠空氣中的氧進行的，這時一氧化碳和氫氣分別與氧發(fā)生反應(yīng)分別生成二氧化碳 (CO2)和水(H2O)。上述的反應(yīng)釋放出熱量，即乙炔在氧氣中燃燒的過程是一個放熱的過程。
氧一乙炔火焰根據(jù)氧和乙炔的不同比例，可分為中性焰、碳化焰和氧化焰三種類型
二、中性焰
中性焰是氧與乙炔容積的比值(O2／C2H2)為1.1～1.2的混合氣燃燒形成的氣體火焰，中性焰在第一燃燒階段既無過剩的氧又無游離的碳。當(dāng)氧與丙烷容積比值(O2／C3H8)為3.5時，也可得到中性焰。中性焰有三個顯著區(qū)別的區(qū)域，分別為焰芯、內(nèi)焰和外焰。
(一)焰芯
中性焰的焰芯呈尖錐形，色白而明亮，輪廓清楚。焰芯由氧氣和乙炔組成，焰芯外表分布有一層由乙炔分解夠所生成的碳素微粒，由于熾熱的碳粒發(fā)出明亮的白光，因而有明亮而清楚的輪廓。
在焰芯內(nèi)部進行著第一階段的燃燒。焰芯雖然很亮，但溫度較低(800～1200℃)，這是由于乙炔分解而吸收了部分熱量的緣故。
(二)內(nèi)焰
內(nèi)焰主要由乙炔的不完全燃燒產(chǎn)物，即來自焰芯的碳和氫氣與氧氣燃燒的生成物一氧化碳和氫氣所組成。內(nèi)焰位于碳素微粒層外面，呈藍白色，有深藍色線條。內(nèi)焰處在焰芯前2～4mm部位，燃燒最激烈，溫度最高，可達3100～3150℃。氣焊時，一般就利用這個溫度區(qū)域進行焊接，因而稱為焊接區(qū)。
由于內(nèi)焰中的一氧化碳(CO)和氫氣(H2)能起還原作用，所以焊接碳鋼時都在內(nèi)焰進行，將工件的焊接部位放在距焰芯尖端2～4mm處。內(nèi)焰中的氣體中一氧化碳的含量約占60％～66％，氫氣的含量約占30％～34％，由于對許多金屬的氧化物具有還原作用，所以焊接區(qū)又稱為還原區(qū)。
(三)外焰
處在內(nèi)焰的外部，外焰的顏色從里向外由淡紫色變?yōu)槌赛S色。在外焰，來自內(nèi)焰燃燒生成的一氧化碳和氫氣與空氣中的氧充分燃燒，即進行第二階段的燃燒。外焰燃燒的生成物是二氧化碳和水。
外焰溫度為1200～2500℃。由于二氧化碳(CO2)和水(H2O)在高溫時容易分解，所以外焰具有氧化性。
中性焰應(yīng)用最廣泛，一般用于焊接碳鋼、紫銅和低合金鋼等。
中性焰的溫度是沿著火焰軸線而變化的，如圖4—2所示。中性焰溫度最高處在距離焰芯末端2～4mm的內(nèi)焰的范圍內(nèi)，此處溫度可達3150℃，離此處越遠，火焰溫度越低。
此外，火焰在橫斷面上的溫度是不同的，斷面中心溫度最高，越向邊緣，溫度就越低。
由于中性焰的焰芯和外焰溫度較低，而且內(nèi)焰具有還原性，內(nèi)焰不但溫度最高還可以改善焊縫金屬的性能，所以，采用中性焰焊接大多數(shù)的金屬及其合金時，都利用內(nèi)焰。
三、碳化焰
碳化焰是氧與乙炔的容積的比值(O2／C2H2)小于1.1時的混合氣燃燒形成的氣體火焰，因為乙炔有過剩量，所以燃燒不完全。碳化焰中含有游離碳，具有較強的還原作用和一定的滲碳作用。
碳化焰可分為焰芯、內(nèi)焰和外焰三部分，如圖4—1b所示。碳化焰的整個火焰比中性焰長而柔軟，而且隨著乙炔的供給量增多，碳化焰也就變得越長、越柔軟，其挺直度就越差。當(dāng)乙炔的過剩量很大時，由于缺乏使乙炔完全燃燒所需要的氧氣，火焰開始冒黑煙。
碳化焰的焰芯較長，呈藍白色，由一氧化碳(CO)、氫氣(H2)和碳素微粒組成。碳化焰的外焰特別長，呈橘紅色，由水蒸汽、二氧化碳、氧氣、氫氣和碳素微粒組成。
碳化焰的最高溫度為2700～3000℃。由于在碳化焰中有過剩的乙炔，它可以分解為氫氣和碳，在焊接碳鋼時，火焰中游離狀態(tài)的碳會滲到熔池中去，增高焊縫的含碳量，使焊縫金屬的強度提高而使其塑性降低。此外，過多的氫會進入熔池，促使焊縫產(chǎn)生氣孔和裂紋。因而碳化焰不能用于焊接低碳鋼及低合金鋼。但輕微的碳化焰應(yīng)用較廣，可用于焊接高碳鋼、中合金鋼、高合金鋼、鑄鐵、鋁和鋁合金等材料。
四、氧化焰
氧化焰是氧與乙炔的容積的比值(O2／C2H2)大于1.2時的混合氣燃燒形成的氣體火焰，氧化焰中有過剩的氧，在尖形焰芯外面形成了一個有氧化性的富氧區(qū)。
氧化焰由于火焰中含氧較多，氧化反應(yīng)劇烈，使焰芯、內(nèi)焰、外焰都縮短，內(nèi)焰很短，幾乎看不到。氧化焰的焰芯呈淡紫藍色，輪廓不明顯；外焰呈藍龜，火焰挺直，燃燒時發(fā)出急劇的“嘶嘶”聲。氧化焰的長度取決于氧氣的壓力和火焰中氧氣的比例，氧氣的比例越大，則整個火焰就越短，噪聲也就越大。
氧化焰的最高溫度可達3100～3400℃左右。由于氧氣的供應(yīng)量較多，使整個火焰具有氧化性。如果焊接一般碳鋼時，采用氧化焰就會造成熔化金屬的氧化和合金元素的燒損，使焊縫金屬氧化物和氣孔增多并增強熔池的沸騰現(xiàn)象，從而較大地降低焊接質(zhì)量。所以，一般材料的焊接，絕不能采用氧化焰。但在焊接黃銅和錫青銅時，利用輕微的氧化焰的氧化性，生成的氧化物薄膜覆蓋在熔池表面，可以阻止鋅、錫的蒸發(fā)。
由于氧化焰的溫度很高，在火焰加熱時為了提高效率，常使用氧化焰。氣割時，通常使用氧化焰。
五、各種火焰的適用范圍
以上敘述的中性焰、碳化焰、氧化焰，因其性質(zhì)不同，適用于焊接不同的材料。不同的氧與乙炔的容積比值(02／C2H2)的混合器燃燒形成的氣體火焰，對焊接質(zhì)量關(guān)系很大。各種金屬材料氣焊時火焰種類的選擇詳見表4—1。
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