一種水下濕法電弧切割用藥芯割絲的制作方法
【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，涉及一種水下濕法電弧切割用 藥芯割絲，具體地說是一種自保護(hù)、無需額外供氧半自動水下電弧切割用藥芯割絲。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著國家進(jìn)一步加快海洋資源開發(fā)，艦船修復(fù)技術(shù)、水下采油鉆井平臺建設(shè)、海底 輸油管道鋪設(shè)以及其他海洋鋼結(jié)構(gòu)工程急需水下濕法焊接與切割材料的發(fā)展。盡管我國這 幾年在水下焊接與切割材料方面取得較大發(fā)展，但西方國家領(lǐng)導(dǎo)地位仍很明顯，因此，我們 必須下更大力度開發(fā)水下焊接與切割材料。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)，水下割條在西方國家有較多研宄，國內(nèi)在這方面也有長足發(fā)展。但是割 條使用時(shí)，需要額外供氧且氧氣消耗量大，增加成本，再則割條需要頻繁更換，降低切割效 率。所以需要開發(fā)新型自動化程度高的水下切割材料。
[0003] 專利申請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)，藥芯配方僅包括產(chǎn)熱成分，可以對水下鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行切割，但是 該切割材料缺乏對母材的保護(hù)，割口質(zhì)量差，另外該切割材料也需要頻繁更換，降低效率。
[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，對碳鋼及低合金鋼進(jìn)行切割，割絲 均以低碳鋼帶為金屬外皮。前蘇聯(lián)專利SU 1358254A1藥粉中加入了較多造氣組分，加強(qiáng)對 割口保護(hù)；國內(nèi)專利CN 102554520 B則在自保護(hù)情形下，加入較多釋放氧氣的過氧化物， 氧氣的作用是將待切割金屬氧化并將熔融金屬吹走，形成切縫。但是這種割絲的割口很難 清渣，并且氧化作用對不銹鋼不起作用，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，此外，制作割絲所用的低碳鋼鋼帶的成本較高，可以考慮用別的金屬皮代替。

【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，提供了一種制作簡單， 成本低廉，切割速度快，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)的水下濕法電弧切割用藥芯割絲。
[0006] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種水下濕法電弧切割用藥芯割 絲，包括外層金屬皮和內(nèi)部藥芯，其特征在于：所述外層金屬皮為純鋁帶，所述內(nèi)部藥芯由 鋁熱劑和鎂熱劑、大理石、碳酸鉀、稀土元素、鐵粉、鎳粉、氯酸鉀、羥甲基纖維素組成，各組 成成分的質(zhì)量百分比為：鋁熱劑和鎂熱劑40-60%，大理石10-35%，碳酸鉀5-10%，稀土元素 0-2%，鐵粉0-20%，鎳粉0-10%，氯酸鉀0-15%，羥甲基纖維素5-10%。
[0007] 本發(fā)明所述純鋁帶型號為1060的O態(tài)，帶寬8mm，厚度為0. 3mm。這種鋁帶加工性 能非常好，藥粉的填充率很高，同時(shí)鋁帶成本相比鋼帶降低較多。
[0008] 本發(fā)明所述金屬粉粒度為100-200目，氯酸鉀粒度為100-200目，大理石和碳酸鉀 粒度均為300-400目，赤鐵礦粉與羥甲基纖維素均為100-300目。
[0009] 本發(fā)明所述鋁熱劑和鎂熱劑中鋁熱劑為鋁粉和赤鐵礦粉的組合物，考慮到鋁粉易 氧化，按質(zhì)量百分比1:2. 5進(jìn)行配比；鎂熱劑為鎂粉和赤鐵礦粉的組合物，同理，按質(zhì)量百 分比1:2進(jìn)行配比。內(nèi)部藥芯中鋁熱劑和鎂熱劑的質(zhì)量百分比分別為鋁熱劑0-60%，鎂熱劑 0-60%〇
[0010] 本發(fā)明的優(yōu)勢和特點(diǎn)在于：本發(fā)明的藥芯割絲，使用純鋁金屬外皮，割絲重量輕， 易攜帶，成本低，制作簡單，割口容易清渣。同時(shí)，藥粉中加入了較多產(chǎn)熱組分，依靠鋁熱劑 和鎂熱劑的氧化還原反應(yīng)，放出大量熱量，從而輔助電弧切割過程。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，降低對切割電源特性的要 求。此外，藥粉中加入的穩(wěn)弧劑可以使切割過程穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)對水下金屬結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定切割。
【具體實(shí)施方式】
[0011] 下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0012] 本發(fā)明一種水下濕法電弧切割用藥芯割絲，包括外層金屬皮和內(nèi)部藥芯，所述外 層金屬皮為純鋁帶，所述內(nèi)部藥芯由鋁熱劑、鎂熱劑、大理石、碳酸鉀、稀土元素、鐵粉、鎳 粉、氯酸鉀、羥甲基纖維素組成，各組成成分的質(zhì)量百分比為：鋁熱劑和鎂熱劑40-60%，大 理石10-35%，碳酸鉀5-10%，稀土元素0-2%，鐵粉0-20%，鎳粉0-10%，氯酸鉀0-15%，羥甲基 纖維素5-10%。
[0013] 本發(fā)明的藥芯割絲的制備方法為，選擇O態(tài)1060純錯(cuò)帶，帶寬8mm，厚度為0. 3mm。 由拔絲機(jī)制作而成，藥芯割絲截面呈'0'形，割絲直徑2. 0mm。
[0014] 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，鋁熱劑和鎂熱劑是含量較多的成分，它們在電弧熱高溫作用下發(fā)生反應(yīng)，放 出較多的熱量，輔助電弧將待切割金屬熔化，本發(fā)明中鋁熱劑和鎂熱劑的加入量為40-60%。
[0015] 本發(fā)明中，加入的大理石主要起造氣作用，水下切割時(shí)，大理石釋放的氣體起到保 護(hù)割口的作用，本發(fā)明中大理石的加入量為10-35%。
[0016] 本發(fā)明中，加入的羥甲基纖維素（CMC)主要是起造氣作用，增加水下電弧的挺力， 本發(fā)明中羥甲基纖維素的加入量為5-10%。
[0017] 本發(fā)明中，加入的稀土元素和碳酸鉀，主要作用穩(wěn)定電弧，使水下切割容易引弧， 切割過程穩(wěn)定，本發(fā)明中稀土元素加入量為0-2%，碳酸鉀加入量為5-10%。
[0018] 本發(fā)明中，加入的鎳粉在電弧中熔化后，與外層金屬皮熔化后形成的液態(tài)鋁發(fā)生 二元反應(yīng)，進(jìn)一步增加產(chǎn)熱量，本發(fā)明中鎳粉加入量為0-10%。
[0019] 本發(fā)明中，加入的鐵粉主要是增加水下電弧挺力和穿透力，使得藥芯割絲的切割 效果更好，同時(shí)與氯酸鉀產(chǎn)生的氧氣，發(fā)生氧化反應(yīng)，本發(fā)明中鐵粉加入量為0-20%，氯酸鉀 加入量為0-15%。
[0020] 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。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種水下濕法電弧切割用藥芯割絲，包括外層金屬皮和內(nèi)部藥芯，其特征在于： 所述外層金屬皮為純鋁帶，所述內(nèi)部藥芯由鋁熱劑和鎂熱劑、大理石、碳酸鉀、稀土元素、 鐵粉、鎳粉、氯酸鉀、羥甲基纖維素組成，各組成成分的質(zhì)量百分比為：鋁熱劑和鎂熱劑 40-60%，大理石10-35%，碳酸鉀5-10%，稀土元素0-2%，鐵粉0-20%，鎳粉0-10%，氯酸鉀 0-15%，羥甲基纖維素5-10%。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下濕法電弧切割用藥芯割絲，其特征在于：所述外層金屬 皮為O態(tài)的1060純鋁帶，其帶寬8mm，厚度為0? 3mm〇
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下濕法電弧切割用藥芯割絲，其特征在于：所述鋁熱劑為 鋁粉和赤鐵礦粉的組合物，按質(zhì)量百分比1:2. 5進(jìn)行配比；鎂熱劑為鎂粉和赤鐵礦粉的組 合物，按質(zhì)量百分比1:2進(jìn)行配比；內(nèi)部藥芯中鋁熱劑和鎂熱劑的質(zhì)量百分比分別為鋁熱 劑0-60%，鎂熱劑0-60%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下濕法電弧切割用藥芯割絲，其特征在于：所述金屬粉粒 度為100-200目，氯酸鉀粒度為100-200目，大理石和碳酸鉀粒度均為300-400目，赤鐵礦 粉與羥甲基纖維素均為100-300目。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于水下濕法熔化極電弧熱切割的藥芯割絲，其由外部金屬皮和粉狀藥芯組成，外部金屬皮為純鋁帶；內(nèi)部藥芯由鋁熱劑和鎂熱劑、大理石、碳酸鉀、稀土元素、鐵粉、鎳粉、氯酸鉀、羥甲基纖維素組成，各組成成分的質(zhì)量百分比為：鋁熱劑和鎂熱劑40-60%，大理石10-35%，碳酸鉀5-10%，稀土元素1-2%，鐵粉0-20%，鎳粉0-10%，氯酸鉀0-15%，羥甲基纖維素5-10%。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)，可以對水下金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行切割，具有制作簡單、成本低廉、切割速度快的特點(diǎn)。
【IPC分類】B23K35-28
【公開號】CN104858565
【申請?zhí)枴緾N201510296645
【發(fā)明人】劉多, 李洪亮, 馮吉才, 郭寧, 劉嘉偉
【申請人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年6月3日