一種水下切割用藥芯割絲的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種水下切割用藥芯割絲，其由外部金屬皮和粉狀藥芯組成，外部金屬皮為低碳鋼帶；內(nèi)部藥芯由鋁熱劑、白云石、碳酸鉀、稀土元素、鉀長石、氟化鋰組成，各組成成分的質(zhì)量百分比為：鋁熱劑40?60%，白云石30?50%，碳酸鉀5?10%，稀土元素0?2%，鉀長石0?5%，氟化鋰0?5%。本發(fā)明中的藥芯割絲，在電弧熱作用下，借助藥芯中添加的放熱性組分的產(chǎn)熱作用，無需額外供氧和氣體保護(hù)，可以對(duì)水下金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行切割，具有制作簡單、切割效率高的特點(diǎn)。
【專利說明】
一種水下切割用藥芯割絲
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于金屬材料的焊接與切割材料技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種水下濕法電弧 切割用藥芯割絲。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，海洋資源開發(fā)也進(jìn)入了新的發(fā)展階段，海洋平臺(tái)拆除、沉船 打撈及其他水下鋼結(jié)構(gòu)工程急需水下切割技術(shù)的發(fā)展。盡管我國這幾年在水下切割材料和 新技術(shù)方面取得較大發(fā)展，但切割技術(shù)在經(jīng)濟(jì)性和適用性上與發(fā)達(dá)國家還存在差距。目前， 水下熱切割技術(shù)中，工程上最常用就是電弧-氧切割(割條），但是電弧-氧切割耗氧量量大、 切割效率低，限制了它的應(yīng)用，所以需要開發(fā)新型自動(dòng)化程度高的水下切割材料。
[0003] 專利申請(qǐng)CN 102699556 A公開了一種水下切割材料，采用鋼管包裹多根鋁藥芯焊 絲的結(jié)構(gòu)，原理與電弧-氧切割一致，切割過程中需要氧氣，且頻繁更換切割材料，效率較 低。
[0004] 前蘇聯(lián)專利SU 1358254A1和國內(nèi)專利CN 102554520 B分別公開了一種自保護(hù)水 下濕式熔化極電弧切割方法，開發(fā)了水下專用藥芯割絲，這兩種割絲藥芯中均含有較多造 氣組分，可以有效地對(duì)碳鋼及低合金鋼進(jìn)行切割。但是，這種割絲需要工藝參數(shù)很大，不適 于深水條件下切割;并且氧化對(duì)不銹鋼不起作用，只能切割碳鋼和低合金鋼，限制了該類割 絲的實(shí)際應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種組成合理， 制作簡單，能夠借助藥芯中添加的放熱性組分的產(chǎn)熱作用，無需額外供氧和氣體保護(hù)的水 下切割用藥芯割絲。
[0006] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種水下切割用藥芯割絲，包括 外層金屬皮和內(nèi)部藥芯，其特征在于:所述外層金屬皮為低碳鋼帶，所述內(nèi)部藥芯由鋁熱 劑、白云石、碳酸鉀、稀土元素、鉀長石和氟化鋰組成，各組成成分的質(zhì)量百分比為:鋁熱劑 40-60%，白云石30-50%，碳酸鉀5-10%，稀土元素0-2%，鉀長石0-5%，氟化鋰0-5%。
[0007] 本發(fā)明所述鋁熱劑是由微米級(jí)鋁熱劑和納米級(jí)鋁熱劑組成，二者在藥芯中的質(zhì)量 百分比分別為微米級(jí)鋁熱劑20-60%，納米級(jí)鋁熱劑0-30%。納米鋁熱劑為納米鋁粉和納米氧 化銅粉的組合物，按質(zhì)量百分比1: 2.5進(jìn)行配比;微米鋁熱劑為微米鋁粉和微米氧化銅粉的 組成物，按照質(zhì)量百分比1:2.5進(jìn)行配比。
[0008] 本發(fā)明所用低碳鋼帶為軟態(tài)的SPCC鋼帶，帶寬8mm，厚度為0.5mm。這種鋼帶加工性 能好，藥粉的填充率高。
[0009] 本發(fā)明所述白云石和鉀長石粒徑為150-180μπι，氟化鋰和碳酸鉀粒徑均為38-45μ m，稀土元素粒徑為40μηι，微米錯(cuò)粉粒徑為100-150卩111，微米氧化銅粒徑為45卩1]1，納米錯(cuò)粉粒 徑為50nm，納米氧化銅粉粒徑為40nm。
[0010] 本發(fā)明的優(yōu)勢和特點(diǎn)在于:本發(fā)明的藥芯割絲，使用spec低碳鋼金屬外皮。藥芯中 含有大量產(chǎn)熱組分，藥芯中除含有微米級(jí)鋁熱劑外，藥粉中加入了較多的納米鋁熱劑，依靠 納米顆粒比表面積大的特點(diǎn)加劇反應(yīng)的進(jìn)行，進(jìn)一步促進(jìn)電弧切割過程。本發(fā)明切割過程 是在化學(xué)熱和電弧熱共同作用下進(jìn)行的，可以有效降低切割電流大小，降低對(duì)切割電源特 性的要求。此外，藥粉中加入的鉀長石和碳酸鉀等可以使切割過程穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)對(duì)水下金屬結(jié) 構(gòu)的穩(wěn)定切割。
【具體實(shí)施方式】
[0011] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0012] 本發(fā)明一種水下切割用藥芯割絲，包括外層金屬皮和內(nèi)部藥芯，所述外層金屬皮 為低碳鋼帶，所述內(nèi)部藥芯由鋁熱劑、白云石、碳酸鉀、稀土元素、鉀長石和氟化鋰組成，各 組成成分的質(zhì)量百分比為：鋁熱劑40-60%，白云石30-50%，碳酸鉀5-10%，稀土元素0-2%，鉀 長石0-5%，氟化鋰0-5%。本發(fā)明所述鋁熱劑是由微米級(jí)鋁熱劑和納米級(jí)鋁熱劑組成，二者在 藥芯中的質(zhì)量百分比分別為微米級(jí)鋁熱劑20-60%，納米級(jí)鋁熱劑0-30%。納米鋁熱劑為納米 鋁粉和納米氧化銅粉的組合物，按質(zhì)量百分比1:2.5進(jìn)行配比;微米鋁熱劑為微米鋁粉和微 米氧化銅粉的組成物，按照質(zhì)量百分比1:2.5進(jìn)行配比。
[0013]本發(fā)明所用低碳鋼帶為軟態(tài)的SPCC鋼帶，帶寬8mm，厚度為0.5mm。這種鋼帶加工性 能好，藥粉的填充率高。
[0014] 本發(fā)明所述白云石和鉀長石粒徑為150-180μπι，氟化鋰和碳酸鉀粒徑均為38-45μ m，稀土元素粒徑為40μηι，微米錯(cuò)粉粒徑為100-150卩111，微米氧化銅粒徑為45卩1]1，納米錯(cuò)粉粒 徑為50nm，納米氧化銅粉粒徑為40nm。
[0015] 本發(fā)明的藥芯割絲的制備方法為，選擇軟態(tài)SPCC低碳鋼帶，帶寬8mm，厚度為 0.5mm。由拔絲機(jī)制作而成，藥芯割絲截面呈'0'形，割絲直徑2.0mm。
[0016] 上述內(nèi)部藥芯的化學(xué)成分中，各組成的含量和作用機(jī)制如下： 本發(fā)明中鋁熱劑是含量較多的成分，由微米級(jí)鋁熱劑和納米級(jí)鋁熱劑組成，它們?cè)陔?弧熱高溫作用下發(fā)生反應(yīng)，放出較多的熱量，輔助電弧將待切割金屬熔化;納米級(jí)鋁熱劑是 利用納米鋁粉和納米氧化銅粉，通過超聲分散復(fù)合的方法制得，依靠納米鋁熱劑反應(yīng)速度 快，能量釋放率高的特點(diǎn)，促進(jìn)切割過程，但是納米鋁熱劑含量不能太高，否則會(huì)使藥芯流 動(dòng)性變差，影響藥芯焊絲制作工藝性。本發(fā)明中微米級(jí)鋁熱劑加入量為20-60%，納米級(jí)鋁熱 劑的加入量0-30%。
[0017]本發(fā)明中加入的白云石主要起造氣作用，水下切割時(shí)，白云石釋放的氣體起到保 護(hù)割口、降低掛渣量的作用，并增加水下電弧挺力和穿透力。本發(fā)明中白云石的加入量為 30-50%〇
[0018] 本發(fā)明中加入的稀土元素、碳酸鉀、氟化鋰和鉀長石，主要作用穩(wěn)定電弧，增加切 割電弧的長弧穩(wěn)定性，使水下切割容易引弧，本發(fā)明中稀土元素加入量為0-2%，碳酸鉀加入 量為5_10%，氣化裡加入量為0-5%，鉀長石加入量為0_5%。
[0019] 表1為本發(fā)明各實(shí)施例中內(nèi)部藥芯的化學(xué)成分及組成含量。
[0020] 實(shí)施例1的藥芯組分制備藥芯割絲，在切割電流350-380A，電壓40V左右條件下，對(duì) 12_厚Q235鋼板進(jìn)行水下切割，可以得到質(zhì)量較好的割口。
[0021] 實(shí)施例2的藥芯組分制備藥芯割絲，在切割電流300-320A，電壓40左右條件下，對(duì) 12mm厚Q235鋼板進(jìn)行水下切割，得到質(zhì)量較好的割口。
[0022] 實(shí)施例3的藥芯組分制備藥芯割絲，在切割電流400-430A，電壓45V左右條件下，對(duì) 16mm厚Q235鋼進(jìn)行水下切割，可以得到割口。
[0023] 實(shí)施例4的藥芯組分制備藥芯割絲，在切割電流300-340A，電壓30V左右條件下，對(duì) 8mm厚Q235鋼進(jìn)行水下切割，得到質(zhì)量較好的割口。
[0024] 實(shí)施例5的藥芯組分制備藥芯割絲，在切割電流380-410A，電壓40V左右條件下，對(duì) 12mm厚Q235鋼進(jìn)行水下切割，得到質(zhì)量較好的割口。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種水下切割用藥芯割絲，包括外層金屬皮和內(nèi)部藥芯，其特征在于:所述外層金屬 皮為低碳鋼帶，所述內(nèi)部藥芯由鋁熱劑、白云石、碳酸鉀、稀土元素、鉀長石、氟化鋰組成，各 組成成分的質(zhì)量百分比為：鋁熱劑40-60%，白云石30-50%，碳酸鉀5-10%，稀土元素0-2%，鉀 長石0-5%，氟化鋰0-5%。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下切割用藥芯割絲，其特征在于:所述外層金屬皮為軟態(tài)的 SPCC低碳鋼帶，其帶寬8mm，厚度為0.5mm。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下切割用藥芯割絲，其特征在于:所述鋁熱劑是由微米級(jí)鋁 熱劑和納米級(jí)鋁熱劑組成，微米級(jí)鋁熱劑在內(nèi)部藥芯中的質(zhì)量百分比為20-60%，納米級(jí)鋁 熱劑在內(nèi)部藥芯中的質(zhì)量百分比為0-30%;納米鋁熱劑由納米鋁粉和納米氧化銅粉組成，按 質(zhì)量百分比1:2.5進(jìn)行配比；微米鋁熱劑由微米鋁粉和微米氧化銅粉組成，按照質(zhì)量百分比 1:2.5進(jìn)行配比。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的水下切割用藥芯割絲，其特征在于:所述白云石和鉀長石粒徑 為150-180卩111，氟化鋰和碳酸鉀粒徑均為38-45卩111，稀土元素粒徑為40卩111，微米錯(cuò)粉粒徑為 100-150μηι，微米氧化銅粒徑為45μηι，納米錯(cuò)粉粒徑為50nm，納米氧化銅粉粒徑為40nm。
【文檔編號(hào)】B23K35/368GK105921913SQ201610483436
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年6月28日
【發(fā)明人】馮吉才, 李洪亮, 劉多, 郭寧, 段如東
【申請(qǐng)人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）