一种水下切割用药芯割丝制造技术

本发明专利技术公开了一种水下切割用药芯割丝，其由外部金属皮和粉状药芯组成，外部金属皮为低碳钢带；内部药芯由铝热剂、白云石、碳酸钾、稀土元素、钾长石、氟化锂组成，各组成成分的质量百分比为：铝热剂40‑60%，白云石30‑50%，碳酸钾5‑10%，稀土元素0‑2%，钾长石0‑5%，氟化锂0‑5%。本发明专利技术中的药芯割丝，在电弧热作用下，借助药芯中添加的放热性组分的产热作用，无需额外供氧和气体保护，可以对水下金属结构进行切割，具有制作简单、切割效率高的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于金属材料的焊接与切割材料
，具体地说是一种水下湿法电弧切割用药芯割丝。
技术介绍
随着国民经济的发展，海洋资源开发也进入了新的发展阶段，海洋平台拆除、沉船打捞及其他水下钢结构工程急需水下切割技术的发展。尽管我国这几年在水下切割材料和新技术方面取得较大发展，但切割技术在经济性和适用性上与发达国家还存在差距。目前，水下热切割技术中，工程上最常用就是电弧-氧切割（割条），但是电弧-氧切割耗氧量量大、切割效率低，限制了它的应用，所以需要开发新型自动化程度高的水下切割材料。专利申请CN 102699556 A公开了一种水下切割材料，采用钢管包裹多根铝药芯焊丝的结构，原理与电弧-氧切割一致，切割过程中需要氧气，且频繁更换切割材料，效率较低。前苏联专利SU 1358254A1和国内专利CN 102554520 B分别公开了一种自保护水下湿式熔化极电弧切割方法，开发了水下专用药芯割丝，这两种割丝药芯中均含有较多造气组分，可以有效地对碳钢及低合金钢进行切割。但是，这种割丝需要工艺参数很大，不适于深水条件下切割；并且氧化对不锈钢不起作用，只能切割碳钢和低合金钢，限制了该类割丝的实际应用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是为了克服现有技术的不足，提供了一种组成合理，制作简单，能够借助药芯中添加的放热性组分的产热作用，无需额外供氧和气体保护的水下切割用药芯割丝。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种水下切割用药芯割丝，包括外层金属皮和内部药芯，其特征在于：所述外层金属皮为低碳钢带，所述内部药芯由铝热剂、白云石、碳酸钾、稀土元素、钾长石和氟化锂组成，各组成成分的质量百分比为：铝热剂40-60%，白云石30-50%，碳酸钾5-10%，稀土元素0-2%，钾长石0-5%，氟化锂0-5%。本专利技术所述铝热剂是由微米级铝热剂和纳米级铝热剂组成，二者在药芯中的质量百分比分别为微米级铝热剂20-60%，纳米级铝热剂0-30%。纳米铝热剂为纳米铝粉和纳米氧化铜粉的组合物，按质量百分比1:2.5进行配比；微米铝热剂为微米铝粉和微米氧化铜粉的组成物，按照质量百分比1:2.5进行配比。本专利技术所用低碳钢带为软态的SPCC钢带，带宽8mm，厚度为0.5mm。这种钢带加工性能好，药粉的填充率高。本专利技术所述白云石和钾长石粒径为150-180μm，氟化锂和碳酸钾粒径均为38-45μm，稀土元素粒径为40μm，微米铝粉粒径为100-150μm，微米氧化铜粒径为45μm，纳米铝粉粒径为50nm，纳米氧化铜粉粒径为40nm。本专利技术的优势和特点在于：本专利技术的药芯割丝，使用SPCC低碳钢金属外皮。药芯中含有大量产热组分，药芯中除含有微米级铝热剂外，药粉中加入了较多的纳米铝热剂，依靠纳米颗粒比表面积大的特点加剧反应的进行，进一步促进电弧切割过程。本专利技术切割过程是在化学热和电弧热共同作用下进行的，可以有效降低切割电流大小，降低对切割电源特性的要求。此外，药粉中加入的钾长石和碳酸钾等可以使切割过程稳定，实现对水下金属结构的稳定切割。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步说明。本专利技术一种水下切割用药芯割丝，包括外层金属皮和内部药芯，所述外层金属皮为低碳钢带，所述内部药芯由铝热剂、白云石、碳酸钾、稀土元素、钾长石和氟化锂组成，各组成成分的质量百分比为：铝热剂40-60%，白云石30-50%，碳酸钾5-10%，稀土元素0-2%，钾长石0-5%，氟化锂0-5%。本专利技术所述铝热剂是由微米级铝热剂和纳米级铝热剂组成，二者在药芯中的质量百分比分别为微米级铝热剂20-60%，纳米级铝热剂0-30%。纳米铝热剂为纳米铝粉和纳米氧化铜粉的组合物，按质量百分比1:2.5进行配比；微米铝热剂为微米铝粉和微米氧化铜粉的组成物，按照质量百分比1:2.5进行配比。本专利技术所用低碳钢带为软态的SPCC钢带，带宽8mm，厚度为0.5mm。这种钢带加工性能好，药粉的填充率高。本专利技术所述白云石和钾长石粒径为150-180μm，氟化锂和碳酸钾粒径均为38-45μm，稀土元素粒径为40μm，微米铝粉粒径为100-150μm，微米氧化铜粒径为45μm，纳米铝粉粒径为50nm，纳米氧化铜粉粒径为40nm。本专利技术的药芯割丝的制备方法为，选择软态SPCC低碳钢带，带宽8mm，厚度为0.5mm。由拔丝机制作而成，药芯割丝截面呈‘O’形，割丝直径2.0mm。上述内部药芯的化学成分中，各组成的含量和作用机制如下：本专利技术中铝热剂是含量较多的成分，由微米级铝热剂和纳米级铝热剂组成，它们在电弧热高温作用下发生反应，放出较多的热量，辅助电弧将待切割金属熔化；纳米级铝热剂是利用纳米铝粉和纳米氧化铜粉，通过超声分散复合的方法制得，依靠纳米铝热剂反应速度快，能量释放率高的特点，促进切割过程，但是纳米铝热剂含量不能太高，否则会使药芯流动性变差，影响药芯焊丝制作工艺性。本专利技术中微米级铝热剂加入量为20-60%，纳米级铝热剂的加入量0-30%。本专利技术中加入的白云石主要起造气作用，水下切割时，白云石释放的气体起到保护割口、降低挂渣量的作用，并增加水下电弧挺力和穿透力。本专利技术中白云石的加入量为30-50%。本专利技术中加入的稀土元素、碳酸钾、氟化锂和钾长石，主要作用稳定电弧，增加切割电弧的长弧稳定性，使水下切割容易引弧，本专利技术中稀土元素加入量为0-2%，碳酸钾加入量为5-10%，氟化锂加入量为0-5%，钾长石加入量为0-5%。表1为本专利技术各实施例中内部药芯的化学成分及组成含量。实施例1的药芯组分制备药芯割丝，在切割电流350-380A，电压40V左右条件下，对12mm厚Q235钢板进行水下切割，可以得到质量较好的割口。实施例2的药芯组分制备药芯割丝，在切割电流300-320A，电压40左右条件下，对12mm厚Q235钢板进行水下切割，得到质量较好的割口。实施例3的药芯组分制备药芯割丝，在切割电流400-430A，电压45V左右条件下，对16mm厚Q235钢进行水下切割，可以得到割口。实施例4的药芯组分制备药芯割丝，在切割电流300-340A，电压30V左右条件下，对8mm厚Q235钢进行水下切割，得到质量较好的割口。实施例5的药芯组分制备药芯割丝，在切割电流380-410A，电压40V左右条件下，对12mm厚Q235钢进行水下切割，得到质量较好的割口。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水下切割用药芯割丝，包括外层金属皮和内部药芯，其特征在于：所述外层金属皮为低碳钢带，所述内部药芯由铝热剂、白云石、碳酸钾、稀土元素、钾长石、氟化锂组成，各组成成分的质量百分比为：铝热剂40‑60%，白云石30‑50%，碳酸钾5‑10%，稀土元素0‑2%，钾长石0‑5%，氟化锂0‑5%。

【技术特征摘要】
1.一种水下切割用药芯割丝，包括外层金属皮和内部药芯，其特征在于：所述外层金属皮为低碳钢带，所述内部药芯由铝热剂、白云石、碳酸钾、稀土元素、钾长石、氟化锂组成，各组成成分的质量百分比为：铝热剂40-60%，白云石30-50%，碳酸钾5-10%，稀土元素0-2%，钾长石0-5%，氟化锂0-5%。2.根据权利要求1所述的水下切割用药芯割丝，其特征在于：所述外层金属皮为软态的SPCC低碳钢带，其带宽8mm，厚度为0.5mm。3.根据权利要求1所述的水下切割用药芯割丝，其特征在于：所述铝热剂是由微米级铝热剂和纳米级铝热剂组成...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯吉才，李洪亮，刘多，郭宁，段如东，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学威海，
类型：发明
国别省市：山东;37