專利名稱：自蔓延釬焊熱源藥粉、自蔓延釬焊裝置及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體的說，是涉及將自蔓延焊接和釬焊結(jié)合的焊接方 法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的野外應(yīng)急修理中一般采用手工電弧焊和氣焊，兩種焊接方法都需要復雜、 笨重的設(shè)備，并且都要求操作者必須經(jīng)過嚴格的專門訓練，這些條件極大地限制了野外作 業(yè)以及特殊地極端災(zāi)害情況下應(yīng)急焊修任務(wù)的完成。因此，對于在野外無電無氣條件下，損 傷零件的應(yīng)急快速修理作業(yè)研究具有十分重要的意義。近幾年出現(xiàn)的手工自蔓延焊接是利用自蔓延反應(yīng)的放熱及其產(chǎn)物來焊接受焊母 材，將可進行自蔓延反應(yīng)的焊藥制成形狀類似筆狀的燃燒型焊條，焊藥反應(yīng)放出的熱量使 焊條維持燃燒并產(chǎn)生類似焊弧的燃燒弧，采用手工電弧焊的運條方法，即可實施焊接。例如，中國專利公開號為CN101444876的發(fā)明專利公開了一種手工熱劑焊條及其 制備和使用方法。焊條焊藥由鋁熱劑、造渣劑和合金劑組成。按比例稱取原料，裝入球磨 罐內(nèi)，加入研磨球和球磨介質(zhì)，濕磨后烘干即得到焊藥，將焊藥填入紙質(zhì)圓筒中，在圓筒的 一端安裝引線，另一端由塑料堵頭密封即構(gòu)成熱劑焊條，將焊條裝入到紙制套筒中，密封保 存。使用時，將套筒固定在焊條后端的堵頭上，用手握住套筒，點燃焊條前端的引線后，即 可進行手工焊接或切割作業(yè)。雖然這種焊條小巧輕便，可隨時隨地進行焊接、切割作業(yè)， 但是由于這種焊條的各種原料全部裝在紙質(zhì)圓筒當中，反應(yīng)生成物中不僅含有Fe，也含有 Al203,因此該方法實現(xiàn)焊接的焊縫中均存在熔渣分離不徹底，焊縫缺陷較多的情況。另一 方面，因為焊接反應(yīng)較為劇烈，反應(yīng)可控性差，而使用時又是由操作人員手持焊條操作，焊 接的高度、角度都要準確度都需要人為操作，所以對操作人員的要求較高。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明要解決的第一個技術(shù)問題是提供一種適用于野外應(yīng)急 作業(yè)的用于產(chǎn)生熱量的自蔓延釬焊熱源藥粉熱源藥粉按照質(zhì)量百分比由下列組分組成=Fe2O3粉末20 45%，Al粉10 30%，CuO粉末30 50%，其中三種組分的粒徑均勻。本發(fā)明要解決的第二個技術(shù)問題是提供一種適用于野外應(yīng)急作業(yè)的將自蔓延焊 接與釬焊結(jié)合的焊接裝置一種含上述熱源藥粉的自蔓延釬焊裝置，該裝置包括厚度為0. 5cm 4cm，底部中 心設(shè)通孔的耐高溫容器，所述耐高溫容器由耐熱溫度在800°C 2000°C之內(nèi)的材料制成， 所述耐高溫容器中間設(shè)置有厚度為0. 5cm 4cm、底部開口的釬焊導熱罐，所述釬焊導熱罐 底部開口大于所述耐高溫容器底部的通孔，所述釬焊導熱罐內(nèi)設(shè)置有釬料，所述釬焊導熱 罐外壁與所述耐高溫容器內(nèi)壁之間設(shè)置有熱源藥粉，所述熱源藥粉中插有引線。本發(fā)明要解決的第三個技術(shù)問題是提供上述自蔓延釬焊焊接裝置的制備方法
一種上述自蔓延釬焊裝置的制備方法，該制備方法包括以下步驟(1)按Fe2O3粉末20 45%，Al粉10 30%，CuO粉末30 50%的質(zhì)量百分 比稱取粒徑均勻的原料，研磨均勻，得到熱源藥粉；(2)將熱源藥粉填入到厚度為0. 5cm 4cm，底部中心設(shè)通孔的耐高溫容器中，所 述耐高溫容器由耐熱溫度在800°C 2000°C之內(nèi)的材料制成；(3)在耐高溫容器中間放入底部開口的釬焊導熱罐，釬焊導熱罐底部開口應(yīng)大于 耐高溫容器底部的通孔，使熱源藥粉擠壓在釬焊導熱罐外壁與耐高溫容器內(nèi)壁之間，釬焊 導熱罐的厚度為0. 5cm 4cm ；(4)將釬料放入到釬焊導熱罐中；(5)在熱源藥粉中插入引線。其中，所述引線由鎂條制備而成。所述耐高溫容器由剛玉陶瓷、氧化鎬陶瓷、氧化鎂陶瓷或釬料等耐熱溫度達到 800 V 2000 V的材料制成，選用材料能夠達到耐高溫要求即可。本發(fā)明要解決的第四個技術(shù)問題是提供一種適用于野外應(yīng)急作業(yè)的自蔓延釬焊 方法將上述自蔓延釬焊裝置放置于工件的待焊處，點燃引線，熱源藥粉發(fā)生鋁熱反應(yīng)， 放出熱量熔化釬料，滴于待焊處形成焊縫。本發(fā)明的有益效果是(一)本發(fā)明利用焊藥發(fā)生鋁熱反應(yīng)放出大量的熱作為熱源，融化釬料實現(xiàn)焊接， 無需接觸任何焊接設(shè)備和電源，制備過程簡單，焊接操作簡便快捷安全，可以隨時隨地進行 焊接作業(yè)，尤其適用于野外應(yīng)急作業(yè)。( 二)本發(fā)明的焊藥與釬料隔離較好，可以使鋁熱反應(yīng)產(chǎn)物和釬劑較好的分離，令 焊縫較為純凈，缺陷較少，焊縫成型較好。(三)本發(fā)明可焊性較好，熱輸入量低，母材不熔化，母材熱變形較小，可控性強， 使用時直接將焊接裝置放置于待焊處，不需要持續(xù)手持，對操作人員的技術(shù)要求不會太高。(四)本發(fā)明熱源藥粉成分簡單，無需造渣劑、合金劑等成分，僅僅利用反應(yīng)產(chǎn)生 的熱量作為釬焊的熱源，另外，熱源藥粉原料的粒徑均相近，反應(yīng)均勻，反應(yīng)進行順利，不至 太過劇烈。


附圖是本發(fā)明的自蔓延釬焊裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1 耐高溫容器，2 熱源藥粉，3 引線，4 釬料，5 通孔，6 釬焊導熱罐。
具體實施例方式本發(fā)明提供一種用于野外應(yīng)急焊接的自蔓延釬焊方法，主要利用鋁熱反應(yīng)放出大 量的熱作為熱源，熔化釬料用于焊接。根據(jù)具體情況的連接強度設(shè)計自蔓延釬焊熱源藥粉成分及其比例。其中的鋁熱反 應(yīng)為 2A1+Fe203 = 2Fe+Al203+2Fe+836kJ2Al+3Cu0 = 3Cu+Al203+1519kJ
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下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細描述實施例1按照以下質(zhì)量百分比稱取Fe2O3粉末20%，Al粉30%，CuO粉末50%，其中三種 組分的粒徑均相近，將以上原料研磨均勻，得到熱源藥粉2。將熱源藥粉2填入到耐高溫容器1中，耐高溫容器1厚度為0. 5cm，底部中心設(shè)通 孔5，由剛玉陶瓷制成，剛玉陶瓷的耐熱溫度一般為1600°C。在耐高溫容器1中間放入底部開口的釬焊導熱罐6，釬焊導熱罐6底部開口大于耐 高溫容器1底部的通孔5，使熱源藥粉2擠壓在釬焊導熱罐6外壁與耐高溫容器1內(nèi)壁之 間，并且密封不泄露，釬焊導熱罐6的厚度為0. Scm0將釬料4放入到釬焊導熱罐6中。在熱源藥粉中插入鎂條作為引線。對2. 5mm厚的鋼板進行焊接，將上述自蔓延釬焊裝置放置于工件的待焊處，點燃 引線3，熱源藥粉2發(fā)生鋁熱反應(yīng)，放出熱量熔化釬料4，滴于待焊處形成焊縫。經(jīng)抗拉強度測試試驗測定，抗拉強度為356Mpa。實施例2按照以下質(zhì)量百分比稱取Fe2O3粉末32%，Al粉20%，CuO粉末48%，其中三種 組分的粒徑均勻，將原料研磨均勻，得到熱源藥粉2。將熱源藥粉2填入到耐高溫容器1中，耐高溫容器1厚度為2cm，底部中心設(shè)通孔 5，由氧化鎬陶瓷制成，氧化鎬陶瓷的耐熱溫度一般為2000°C。在耐高溫容器1中間放入底部開口的釬焊導熱罐6，釬焊導熱罐6底部開口大于耐 高溫容器1底部的通孔5，使熱源藥粉2擠壓在釬焊導熱罐6外壁與耐高溫容器1內(nèi)壁之 間，并且密封不泄露，釬焊導熱罐6的厚度為2cm。將釬料4放入到釬焊導熱罐6中。在熱源藥粉中插入鎂條作為引線。對2mm厚的鋼板進行焊接，將上述自蔓延釬焊裝置放置于工件的待焊處，點燃引 線3，熱源藥粉2發(fā)生鋁熱反應(yīng)，放出熱量熔化釬料4，滴于待焊處形成焊縫。經(jīng)抗拉強度測試試驗測定，抗拉強度為343Mpa。實施例3按照以下質(zhì)量百分比稱取Fe2O3粉末38%，Al粉22%，CuO粉末40%，其中三種 組分的粒徑均勻，將原料研磨均勻，得到熱源藥粉2。將熱源藥粉2填入到耐高溫容器1中，耐高溫容器1厚度為1. 2cm，底部中心設(shè)通 孔5，由氧化鎂陶瓷制成，氧化鎂陶瓷的耐熱溫度一般為1600°C。在耐高溫容器1中間放入底部開口的釬焊導熱罐6，釬焊導熱罐6底部開口大于耐 高溫容器1底部的通孔5，使熱源藥粉2擠壓在釬焊導熱罐6外壁與耐高溫容器1內(nèi)壁之 間，并且密封不泄露，釬焊導熱罐6的厚度為1. 5cm。將釬料4放入到釬焊導熱罐6中。在熱源藥粉中插入鎂條作為引線。對1.5mm厚的鋼板進行焊接，將上述自蔓延釬焊裝置放置于工件的待焊處，點燃 引線3，熱源藥粉2發(fā)生鋁熱反應(yīng)，放出熱量熔化釬料4，滴于待焊處形成焊縫。
經(jīng)抗拉強度測試試驗測定，抗拉強度為313Mpa。實施例4按照以下質(zhì)量百分比稱取Fe2O3粉末45%，Al粉25%，CuO粉末30%，其中三種 組分的粒徑均勻，將原料研磨均勻，得到熱源藥粉2。將熱源藥粉2填入到耐高溫容器1中，耐高溫容器1厚度為4cm，底部中心設(shè)通孔 5，由剛玉陶瓷制成。在耐高溫容器1中間放入底部開口的釬焊導熱罐6，釬焊導熱罐6底部開口大于耐 高溫容器1底部的通孔5，使熱源藥粉2擠壓在釬焊導熱罐6外壁與耐高溫容器1內(nèi)壁之 間，并且密封不泄露，釬焊導熱罐6的厚度為4cm。將釬料4放入到釬焊導熱罐6中。在熱源藥粉中插入鎂條作為引線。對Imm厚的鋼板進行焊接，將上述自蔓延釬焊裝置放置于工件的待焊處，點燃引 線3，熱源藥粉2發(fā)生鋁熱反應(yīng)，放出熱量熔化釬料4，滴于待焊處形成焊縫。經(jīng)抗拉強度測試試驗測定，抗拉強度為307Mpa。實施例5按照以下質(zhì)量百分比稱取Fe2O3粉末44%，A1粉10%，Cu0粉末46%，其中三種 組分的粒徑均勻，將原料研磨均勻，得到熱源藥粉2。將熱源藥粉2填入到耐高溫容器1中，耐高溫容器1厚度為3cm，底部中心設(shè)通孔 5，由釬料制成，釬料的耐熱溫度一般為800°C 825°C。釬料制作耐高溫容器是用厚度為0. 5mm 3mm的釬料板卷成圓柱筒，圓柱筒的長 度一般為6cm 8cm，半徑為Icm 2cm。在耐高溫容器1中間放入底部開口的釬焊導熱罐6，釬焊導熱罐6底部開口大于耐 高溫容器1底部的通孔5，使熱源藥粉2擠壓在釬焊導熱罐6外壁與耐高溫容器1內(nèi)壁之 間，并且密封不泄露，釬焊導熱罐6的厚度為3cm。將釬料4放入到釬焊導熱罐6中。在熱源藥粉中插入鎂條作為引線。對0.5mm厚的鋼板進行焊接，將上述自蔓延釬焊裝置放置于工件的待焊處，點燃 引線3，熱源藥粉2發(fā)生鋁熱反應(yīng)，放出熱量熔化釬料4，滴于待焊處形成焊縫。經(jīng)抗拉強度測試試驗測定，抗拉強度為298Mpa。盡管上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上 述的具體實施方式
，上述的具體實施方式
僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通 技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護的范圍情況下，還可 以作出很多形式的具體變換，這些均屬于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種用于自蔓延釬焊的熱源藥粉，其特征在于，按照質(zhì)量百分比由下列組分組成Fe2O3粉末20～45％，Al粉10～30％，CuO粉末30～50％，其中三種組分的粒徑均勻。
2.一種含權(quán)利要求1熱源藥粉的自蔓延釬焊裝置，其特征在于，該裝置包括厚度 為0. 5cm 4cm，底部中心設(shè)通孔的耐高溫容器，所述耐高溫容器由耐熱溫度在800°C 2000°C之內(nèi)的材料制成，所述耐高溫容器中間設(shè)置有厚度為0. 5cm 4cm、底部開口的釬焊 導熱罐，所述釬焊導熱罐底部開口大于所述耐高溫容器底部的通孔，所述釬焊導熱罐內(nèi)設(shè) 置有釬料，所述釬焊導熱罐外壁與所述耐高溫容器內(nèi)壁之間設(shè)置有熱源藥粉，所述熱源藥 粉中插有引線。
3.—種權(quán)利要求2自蔓延釬焊裝置的制備方法，其特征在于，該制備方法包括以下步驟(1)按Fe2O3粉末20 45%，A1粉10 30%，CuO粉末30 50%的質(zhì)量百分比稱 取粒徑均勻的原料，研磨均勻，得到熱源藥粉；(2)將熱源藥粉填入到厚度為0.5cm 4cm，底部中心設(shè)通孔的耐高溫容器中，所述耐 高溫容器由耐熱溫度在800°C 2000°C之內(nèi)的材料制成；(3)在耐高溫容器中間放入底部開口的釬焊導熱罐，釬焊導熱罐底部開口應(yīng)大于耐高 溫容器底部的通孔，使熱源藥粉擠壓在釬焊導熱罐外壁與耐高溫容器內(nèi)壁之間，釬焊導熱 罐的厚度為0. 5cm 4cm ；(4)將釬料放入到釬焊導熱罐中；(5)在熱源藥粉中插入引線。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種適于野外應(yīng)急作業(yè)的自蔓延釬焊裝置的制備方法， 其特征在于，所述引線由鎂條制備而成。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種適于野外應(yīng)急作業(yè)的自蔓延釬焊裝置的制備方法， 其特征在于，所述耐高溫容器由剛玉陶瓷、氧化鎬陶瓷、氧化鎂陶瓷或釬料制成。
6.一種自蔓延釬焊方法，其特征在于，將權(quán)利要求2的自蔓延釬焊裝置放置于工件的 待焊處，點燃引線，熱源藥粉發(fā)生鋁熱反應(yīng)，放出熱量熔化釬料，滴于待焊處形成焊縫。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自蔓延釬焊熱源藥粉、自蔓延釬焊裝置及其制備方法，按Fe2O3粉末20～45％，Al粉10～30％，CuO粉末30～50％的質(zhì)量百分比研磨均勻得到熱源藥粉；將熱源藥粉填入底部設(shè)通孔的耐高溫容器，耐高溫容器中放入底部開口的釬焊導熱罐，使熱源藥粉擠壓在兩容器之間，釬料在釬焊導熱罐中，熱源藥粉中插入引線。焊接時放置于工件的待焊處，點燃引線，焊藥發(fā)生鋁熱反應(yīng)，放出熱量熔化釬料，滴于待焊處形成焊縫。本發(fā)明利用焊藥發(fā)生鋁熱反應(yīng)放熱，融化釬料實現(xiàn)焊接，無需借助任何焊接設(shè)備和電源，焊接操作簡便快捷安全，還可以使鋁熱反應(yīng)產(chǎn)物和釬劑較好的分離，令焊縫較為純凈，熱輸入量低，母材熱變形較小，可控性強。
文檔編號B23K35/34GK101972905SQ20101052216
公開日2011年2月16日 申請日期2010年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月27日
發(fā)明者凡乃峰, 敖三三, 白楊, 羅震 申請人:天津大學