專利名稱：一種無電焊接型焊條及其制備和焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于焊接材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種焊條，尤其是一種無電焊接型焊條及其制備和焊接方法。
背景技術(shù)：
焊接技術(shù)不僅在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，而且也是戰(zhàn)場裝備和民用機(jī)械應(yīng)急搶修的重要手段之一，機(jī)械裝備在使用中零部件出現(xiàn)斷裂、裂紋、穿孔、破損等損壞時，大部分均須采用焊接的方法加以修復(fù)。目前在機(jī)械應(yīng)急修理中一般采用手工電弧焊或氣焊，電弧焊需要輸出千瓦以上功率的電源和重量達(dá)數(shù)十公斤以上的電焊機(jī)，氣焊則需要儲存氧氣和乙炔氣體的高壓設(shè)備，操作者需經(jīng)過嚴(yán)格的專門訓(xùn)練，這些都極大地限制在戰(zhàn)場和野外等特殊環(huán)境下應(yīng)急焊修任務(wù)的機(jī)動、靈活、高效開展。當(dāng)今，各類野外工程機(jī)械作業(yè)強(qiáng)度的增大對應(yīng)急維修提出了更高要求。焊接是裝備應(yīng)急維修的重要技術(shù)手段之一，目前常用的焊接技術(shù)是電弧焊和氣焊，但應(yīng)急維修現(xiàn)場的特殊地理環(huán)境及惡劣的工作條件使得大功率電源與儲氣設(shè)備等難以得到保證。在通常情況下，工程機(jī)械或軍事武器裝備在野外使用中，經(jīng)常出現(xiàn)發(fā)動機(jī)、傳動裝置等的零部件不可避免出現(xiàn)的損傷和管路斷裂，比如箱體裂紋、裂縫、孔隙以及油水管路、箱體的跑、冒、滴、漏等現(xiàn)象，將嚴(yán)重影響工程機(jī)械的正常使用和訓(xùn)練。傳統(tǒng)的野外應(yīng)急維修方法如電焊、氣焊、膠粘等，修理時需要專業(yè)人員和車、電、氣、工具等專用設(shè)備，牽連的工程比較大，粘結(jié)固化時間長，不能滿足野外應(yīng)急的使用需要。另外，在高空、地下、水下等能源不方便供應(yīng)的條件下，這些傳統(tǒng)的應(yīng)急維修方法也無法施展。同時在能源日益緊張的今天，傳統(tǒng)的焊接技術(shù)由于在焊接時需使用大量的能源而限制了其應(yīng)用。因此開發(fā)一種具有快速、高效、節(jié)能的新型焊接技術(shù)，彌補(bǔ)傳統(tǒng)焊接技術(shù)的不足已顯得非常必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種無電焊接型焊條及其制備和焊接方法，其將焊接材料制成專用手持式焊筆，只需火柴點燃即引發(fā)反應(yīng)，以高熱劑自身釋放的化學(xué)能為焊接熱源，使反應(yīng)產(chǎn)物和母材熔化，通過潤濕、擴(kuò)散及反應(yīng)結(jié)晶等機(jī)理實現(xiàn)被焊母材牢固結(jié)合。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來解決的這種無電焊接型焊條，包括堵頭、藥柱、紙管、引火帽、管堵頭和套管；所述堵頭與紙管通過乳膠同軸粘接在一起，藥柱和引火冒成型于紙管內(nèi)，所述套管套在紙管上，套管一端與堵頭緊配合連接，另一端由管堵頭進(jìn)行密封。上述藥柱的主體系為CuO+Al、Fe203+Al、Si02、CaO, TiO2和硅酸鹽。進(jìn)一步的，以質(zhì)量百分比計，所述藥柱的成份配比為CuO+Al :40. 03 40. 60% ;Fe203+Al 30. 05 30. 90% ；CaO :12. 4 13. 40% ；Si02 :6. 2 7. 50% ；CaF2 :0. 5 0. 90% ；TiO2 4. 3 5. 6% ；N1:1. 02 1. 40% ；Mn :2 3% ；T1:2 3. 4%。本發(fā)明提出一種上述無電焊接型焊條的制備方法，具體為將紙管與堵頭用乳膠進(jìn)行牢固粘接，然后將按比例混合的藥粉進(jìn)行灌裝，并不斷進(jìn)行敦實，形成藥柱，在距紙管頂端8-lOmm處，停止灌裝，將引火藥膏填塞進(jìn)紙管，形成引火冒，插上引火線，放入試管架，靜置24小時后，觀察引火冒，變干，即完成焊條制作。本發(fā)明還提出一種上述無電焊接型焊條的焊接方法，使用時將套管取下反裝在管堵頭上作為焊接手柄；使引火冒處在焊條最前端，實施焊接時用火源將引火冒引燃，自蔓延反應(yīng)從弓I火冒開始，進(jìn)而將藥柱弓I燃，完成焊接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果本發(fā)明的無電焊接型焊條在焊接時，無需對低碳鋼母材的待焊部位進(jìn)行開坡口、清污、除油、去除氧化膜等處理，只需火源(如火柴)點燃焊條的引火帽即引發(fā)反應(yīng)，以高熱劑自身釋放的化學(xué)能為高溫焊接熱源使焊接母材局部融化，以燃燒合成反應(yīng)的產(chǎn)物為填料，使反應(yīng)產(chǎn)物和母材熔化，通過潤濕、擴(kuò)散及反應(yīng)結(jié)晶等機(jī)制實現(xiàn)被焊母材牢固結(jié)合，采用手工電弧焊的操作方式，解決低碳鋼母材的快速焊接修復(fù)；本發(fā)明提供的方法能解決應(yīng)急焊接維修、提高焊接質(zhì)量、降低勞動強(qiáng)度、操作簡單迅速。


圖1是無電焊接型焊條結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是無電焊接型焊條構(gòu)成示意圖。其中1、堵頭；2、藥柱；3、紙管；4、引火冒；5、管堵頭；6、套管。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述參見圖1和圖2，本發(fā)明的無電焊接型焊條包括堵頭1、藥柱2、紙管3、引火帽4、管堵頭5和套管6 ;所述堵頭I與紙管3通過乳膠同軸粘接在一起，藥柱2和引火冒4成型于紙管3內(nèi)，所述套管6套在紙管3上，套管6 —端與堵頭I緊配合連接，另一端由管堵頭5進(jìn)行密封。藥柱2的主體系為Cu0+Al、Fe203+Al、Si02、Ca0、Ti02和硅酸鹽。以質(zhì)量百分比計，所述藥柱的成份配比為CuO+Al 40. 03 40. 60% ；Fe203+Al :30. 05 30. 90% ；CaO :12. 4 13. 40% ；Si02 6. 2 7. 50% ；CaF2 :0. 5 0. 90% ；Ti02 :4. 3 5. 6% ；N1:1. 02 1. 40% ；Mn 2 3% ；Ti 2 3. 4%。本發(fā)明提出一種上述無電焊接型焊條的制備方法，具體為將紙管3與堵頭I用乳膠進(jìn)行牢固粘接，然后將按比例混合的藥粉進(jìn)行灌裝，并不斷進(jìn)行敦實，形成藥柱2，在距紙管頂端8-lOmm處，停止灌裝，將引火藥膏填塞進(jìn)紙管，形成引火冒4，插上引火線，放入試管架，靜置24小時后，觀察引火冒，變干，即完成焊條制作。本發(fā)明還提出一種上述無電焊接型焊條的焊接方法，使用時將套管6取下反裝在管堵頭5上作為焊接手柄；使引火冒4處在焊條最前端，實施焊接時用火源將引火冒4引燃，自蔓延反應(yīng)從引火冒4開始，進(jìn)而將藥柱引燃，完成焊接。本發(fā)明是將燃燒合成技術(shù)與傳統(tǒng)的焊接技術(shù)相結(jié)合，利用燃燒合成反應(yīng)放出的熱量為高溫?zé)嵩词购附幽覆木植咳诨?，以燃燒合成反?yīng)的產(chǎn)物為填料，采用手工電弧焊的操作方法，實現(xiàn)母材的牢固連接。無電焊接型焊條是將燃燒合成反應(yīng)的高熱劑和必要的造渣齊U、合金劑及粘接劑等均勻混合作為焊藥，成型于紙質(zhì)的外殼中，一端封閉，一端安裝引火冒制成以普通焊條相類式的結(jié)構(gòu)，也稱其為燃燒型焊條。燃燒型焊條是通過特定的工藝和方法成型于紙管中的多種化學(xué)粉體混合物。涉及焊藥的成份配比、焊藥的成型參數(shù)(成型壓力、焊藥添加量等)以及主高熱劑成份配比。進(jìn)一步本發(fā)明給出所述無電焊接型焊條的藥柱的具體成份配比配比I以質(zhì)量百分比計，所述藥柱2的成份配比為CuO+Al 40. 03% ；Fe203+Al :30. 05% ；CaO 11. 9% ；Si02 6. 2% ；CaF2 :0. 62% ；Ti02 :4. 4% ；N1:1. 4% ；Mn :2. 5% ；T1:2. 9%。配比2以質(zhì)量百分比計，所述藥柱2的成份配比為CuO+Al 40. 6% ；Fe203+Al :30. 9% ；CaO 13. 4% ；Si02 :7. 5% ；CaF2 :0. 5% ；Ti02 :4. 3% ；N1:1. 02% ；Mn :3% ；T1:3. 4%。配比3以質(zhì)量百分比計，所述藥柱2的成份配比為CuO+Al 40. 03% ；Fe203+Al :30. 3% ；CaO 13. 4% ；Si02 :6. 2% ；CaF2 :0. 5% ；Ti02 :4. 3% ；N1:1. 27% ；Mn :2% ；T1:2%。配比4以質(zhì)量百分比計，所述藥柱2的成份配比為CuO+Al 40. 2% ；Fe203+Al :30. 7% ；CaO 12. 4% ；Si02 :6. 2% ；CaF2 :0. 9% ；Ti02 :4. 3% ；N1:1. 3% ；Mn :2% ；T1:2%。配比5以質(zhì)量百分比計，所述藥柱2的成份配比為CuO+Al 40. 23% ；Fe203+Al :30. 05% ；CaO 12. 4% ；Si02 :7. 5% ；CaF2 :0. 5% ；Ti02 :4. 3% ；N1:1. 02% ；Mn :2% ；T1:2%。配比6以質(zhì)量百分比計，所述藥柱2的成份配比為CuO+Al 40. 03% ；Fe203+Al :30. 05% ；CaO 12. 4% ；Si02 :6. 2% ；CaF2 :0. 5% ；Ti02 :5. 6% ；N1:1. 02% ；Mn :2% ；T1:2. 2%。配比7以質(zhì)量百分比計，所述藥柱2的成份配比為CuO+Al 40. 03% ；Fe203+Al :30. 05% ；CaO 12. 4% ；Si02 :6. 2% ；CaF2 :0. 5% ；Ti02 :4. 3% ；N1:1. 02% ；Mn :2. 1% ；T1:3. 4%。配比8以質(zhì)量百分比計，所述藥柱2的成份配比為CuO+Al 40. 03% ；Fe203+Al :30. 05% ；CaO 12. 4% ；Si02 :6. 2% ；CaF2 :0. 5% ；Ti02 :4. 3% ；N1:1. 02% ；Mn :3% ；T1:2. 5%。其基本原理是通過鋁和氧化銅、氧化鐵的還原反應(yīng)，將氧化銅、氧化鐵中的銅、鐵還原。鋁熱焊劑一經(jīng)點燃，燃燒就會自行進(jìn)行，蔓延至整個反應(yīng)體系，反應(yīng)產(chǎn)物為Cu、Fe和Al2O30兩種鋁熱化學(xué)反應(yīng)方程式為3Cu0+2Al=3Cu+Al203+1519kJFe203+2A1 = Al203+2Fe+836kJ其中主體系為CuO+Al、Fe203+Al> SiO2, CaO, TiO2、硅酸鹽等，同時在焊藥當(dāng)中添加
一定量的合金劑以調(diào)整焊縫金屬的合金成份，具體成份見下表。
權(quán)利要求
1.一種無電焊接型焊條，其特征在于，包括堵頭(I)、藥柱(2)、紙管(3)、引火帽(4)、管堵頭(5)和套管(6);所述堵頭(I)與紙管(3)通過乳膠同軸粘接在一起，藥柱(2)和引火冒(4)成型于紙管(3)內(nèi)，所述套管(6)套在紙管(3)上，套管(6)—端與堵頭(I)緊配合連接，另一端由管堵頭(5 )進(jìn)行密封。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無電焊接型焊條，其特征在于，所述藥柱(2)的主體系為 CuO+Al、Fe203+Al、Si02、CaO, TiO2 和硅酸鹽。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無電焊接型焊條，其特征在于，以質(zhì)量百分比計，所述藥柱(2)的成份配比為CuO+Al 40. 03 40. 60% ；Fe203+Al :30. 05 30. 90% ；CaO :12. 4 13. 40% ；Si02 6. 2 7. 50% ；CaF2 :0. 5 O. 90% ；Ti02 :4. 3 5. 6% ；N1:1. 02 1. 40% ；Mn 2 3% ；Ti 2 3. 4%。
4.一種權(quán)利要求1-3任意一項所述無電焊接型焊條的制備方法，其特征在于，將紙管(3)與堵頭(I)用乳膠進(jìn)行牢固粘接，然后將按比例混合的藥粉進(jìn)行灌裝，并不斷進(jìn)行敦實，形成藥柱(2)，在距紙管頂端8-lOmm處，停止灌裝，將引火藥膏填塞進(jìn)紙管，形成引火冒(4)，插上引火線，放入試管架，靜置24小時后，觀察引火冒，變干，即完成焊條制作。
5.一種權(quán)利要求1所述無電焊接型焊條的焊接方法，其特征在于，使用時將套管(6)取下反裝在管堵頭(5)上作為焊接手柄；使引火冒(4)處在焊條最前端，實施焊接時用火源將引火冒(4)引燃，自蔓延反應(yīng)從引火冒(4)開始，進(jìn)而將藥柱引燃，完成焊接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無電焊接型焊條及其制備和焊接方法，該焊條包括堵頭、藥柱、紙管、引火帽、管堵頭和套管；所述堵頭與紙管通過乳膠同軸粘接在一起，藥柱和引火冒成型于紙管內(nèi)，所述套管套在紙管上，套管一端與堵頭緊配合連接，另一端由管堵頭進(jìn)行密封。本發(fā)明將焊接材料制成專用手持式焊筆，只需火柴點燃即引發(fā)反應(yīng)，以高熱劑自身釋放的化學(xué)能為焊接熱源，使反應(yīng)產(chǎn)物和母材熔化，通過潤濕、擴(kuò)散及反應(yīng)結(jié)晶等機(jī)理實現(xiàn)被焊母材牢固結(jié)合。
文檔編號B23K23/00GK102990240SQ201210391069
公開日2013年3月27日 申請日期2012年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月15日
發(fā)明者王勝軍, 高勇, 李寶峰, 侯忠明, 田新民, 姚凱, 辛濤, 趙曉文, 侯寶科 申請人:中國人民解放軍總后勤部建筑工程研究所