对于碳弧气刨的缺点：
1.手工操作对工艺规范很难掌握，清根后的焊缝往往宽窄不一，深浅不匀，容易产生结碳现象（禁止在不锈钢材料上使用碳弧气刨）。尤其是对自动焊的单V型坡口，清根后的坡口形状和尺寸很难保证，直接影响到焊缝质量和焊接效率的提高。
2.碳弧气刨清根产生的噪声、烟尘对环境污染严重，不利于环保。
3.对材料有局限性，有很多技术要求是禁止在不锈钢材料上使用碳弧气刨的；即使允许，也要求刨后的不锈钢表面必须将增碳的表面(对耐腐蚀性能有害)全部打磨清除。
4.所用碳棒烧损快，不能连续作业，工效低，施工成本高。
等离子气刨工艺研究
精细等离子在焊切领域的应用越来越广泛，它是利用高温在喷嘴处喷射出来的高速气流离子化，从而形成导电体。当电流通过时，该气体即形成高温等离子电弧，电弧的热量使工件切口处的金属局部熔化（和蒸发），并借助高速等离子气流的动力排除熔融金属以形成切口的一种加工方法。它利用环形气流技术形成的细长并稳定的等离子电弧，保证了能够平稳且经济地切割任何导电的金属，并具有切割精度高，切割速度快的优势。
等离子气刨工艺技术，它只需要70A以上较低的电源，割炬和刨嘴即可实现等离子气刨，必要时采取刨割热板，采取空气、氧气、氮气或氩气/氢气（H35）实施，若采取空气，相比等离子切割只需具有较低的空气压力，柔和的、较宽的弧，刨削倾角调整范围广，如图1所示。
通过大量的工艺试验，确定在气体压力、刨枪距工件工作面距离一定的情况下，对沟槽形状、尺寸和效率的影响，具体如表1所示，在30°~60°倾角范围内刨削效率最高。
等离子气刨的应用及对比
为了研究等离子刨削的先进性，我们分别采取某知名品牌的1000A碳弧气刨机和150A等离子气刨机进行对比试验。
试验条件为：碳弧气刨采取8mm碳棒，等离子气刨气体采用普通压缩空气，试验材料采用推土机主机架关键焊缝如图2所示，主要材质为Q460C低合金高强钢板。
图2 试验工件及焊缝位置示意
（1）刨削沟槽质量对比
针对两台同位置的焊接缺陷采取碳弧气刨（已修磨）和等离子气刨后，外观质量如图3所示，
首先本次试验碳弧气刨速度为0.6~0.8m/min，焊缝刨削质量较差，且沟槽较宽对母材影响较大，刨削速度对刨槽尺寸和表面质量都有一定的影响，刨削速度太快会造成碳棒与金属相碰，使碳粘在刨槽的顶端，形成所谓“夹碳”的缺陷，必须经过砂轮修磨后的方可进行焊接措施。刨槽表面有厚度为0.54~0.72mm的硬化层，硬化层是由于处于高温的表层金属被急冷后而造成的，而不是渗碳的结果，并随工艺参数的变化而变化，但最深≤l.0mm。
150A等离子弧速度为1.5m/min，刨削沟槽质量好，尺寸规则，且很少或基本上不需要打磨，同时无碳层，若采取氮气或氩气/氢气（H35）等介质保护实施屏蔽了空气，金属珠与空气不发生反应，可以留下一层氮化物，有助于进一步焊接。
图3 刨削焊缝外观质量
（2）烟雾发尘量对比
考虑到刨削现场产生强弧光和大量烟尘，要求刨削操作人员必须穿戴防护，尤其是防护面罩。然后针对两种刨削方式进行防护罩内、工作区以及工作区外（2m）分别收集发尘量并进行检测对比，同时针对工作区刨削沟槽产生区附近进行发尘量的采集对比，结果如图4、5所示。
图4 发尘量数据对比1
图5 刨削发尘量数据对比2
通过刨削烟雾和发尘量数据的收集进行分析，可以得出如下结论：
①烟尘量浓度由高到低依次为：工作区、工作区外、防护罩内。
②刨削产生区的烟尘量由高到低依次为熔化区、过渡区、母材区。
③单位发尘量：等离子气刨发尘量远远低于碳弧气刨。
（3）成本效率对比
两种刨削设备负载持续率按分别为等离子40%、碳弧气刨20%，采取相应的刨削速度进行多批次工艺试验，得出综合使用成本如表2所示，可以看出等离子气刨较碳弧气刨无需碳棒电极，减少了消耗品损耗，使用综合成本较碳弧气刨低约50%；同时等离子气刨不剧烈，安全性高，没有潜在的火灾危险，噪声较小，同时拥有更快的气刨速度，节约劳动力成本同时减少潜在缺陷，不需要专门配置除尘设备，如表2所示。
通过上述等离子气刨和碳弧气刨在三个方面的对比试验分析，等离子刨削具有明显的使用优越性，同时针对焊接缺陷的工件修复的沟槽焊道无需进行二次打磨，形成的一层氮化物对后续的焊接起到了促进作用，确保焊缝返修的质量效果，如图6所示。
图6 工件焊缝修复效果图
综上，等离子刨削技术在焊接缺陷的清根处理中表现出了一系列优点：
◆可以用于任何金属材料
◆刨后的沟槽，焊接前仅需少量或不需清理。
◆由于刨后的表面清洁，无任何增碳，等离子气刨特别适合于铝和不锈钢材料。
◆比碳弧气刨噪声低10db
◆比碳弧气刨时的烟尘发生量少
◆由于刨后不增碳，焊前不需要打磨除碳。
同时使用成本较低，安全性高，尤其刨削弧光弱、噪声小、烟雾少深受广大一线操作人员喜爱，更好地保护了操作者的身心健康。
