一种多段式焊药及自预热的多段式无电焊条和其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种多段式焊药及自预热的多段式无电焊条和其制备方法，上述焊药包括预热段药柱、高热段药柱、低热段药柱，预热段药柱中各组分为Al 16

【技术实现步骤摘要】
一种多段式焊药及自预热的多段式无电焊条和其制备方法


[0001]本专利技术涉及特种焊接
，尤其涉及一种多段式焊药及自预热的多段式无电焊条和其制备方法。

技术介绍

[0002]野外作业、行驶的机械、家庭水管气管在使用中结构件、箱体、管路等零部件难免出现损伤与故障，比如裂纹、孔隙跑、冒、滴、漏等，将严重影响机械的正常使用。
[0003]焊接是使两种或两种以上同种或异种材料通过原子或分子之间的结合和扩散连接成一体的工艺过程，是民用、工程机械及军事装备与制造、抢修及应急维修安装的重要手段。传统的焊接方式主要采用电焊、气焊等方式，但是焊条电弧焊需要能够输出千瓦以上功率的焊接电源和沉重的电焊机；气焊则需要储存氧气和乙炔等可燃性气体的高压专用设备，安全性无法保障，操作者也必须受过专门的训练；传统的胶粘固化时间长，不能满足野外应急的使用需要。这极大地限制了在野外、野战、停电、雨雪天气等情况下应急焊接抢修任务机动、灵活、高效的展开。
[0004]另外，在高空、地下、水下等能源不方便供应的极端特殊条件下，传统的应急维修方法也无法施展。同时，在地震、火灾等抢险救灾，消防破拆中，亦迫切需要一种无需外界任何能源和设备，且使用方便的切割焊接工具。因此开发一种具有快速、高效、节能的新型焊接技术，弥补传统焊接技术的不足已显得非常必要。
[0005]自蔓延焊接技术及基于自蔓延反应的无电焊条正是在这一背景下开发出来的。自蔓延体系点燃后根据燃烧波的蔓延程度，分为四个区：已反应区、燃烧区、预热区和未反应区，反应自上而下自发的持续进行，整个反应体系的反应速度非常快，一般可在几秒到十几秒的短时间内反应完全，反应放出大量热量在短时间内使反应体系达到很高的温度(最高温度可以达到5000℃左右)。通过在自蔓延体系中加入控制燃烧的成分和冶金成分可以用来制备无电焊条，比如，专利CN200810227057.X中利用铝热焊的基本原理将高热剂(CuO粉、Cu2O粉、NiO粉、Fe2O3粉和Al粉)、造渣剂(B2O3粉、SiO2粉、CaO粉和CaF2粉)、合金剂(Fe粉、Mn粉和Si粉)按照一定比例采用球磨机混合均匀后成型于纸质圆筒内，再装上其他部件构成热剂焊条；专利CN201310557331.0提出了一种自蔓延铝焊剂及焊条，该焊剂由普通石膏粉、铝粉、铜粉、锡粉、锌粉、硅粉、氟化钙粉、氟硅酸钠粉、钪粉、钇粉、银粉组成，该专利中将上述焊剂和松香粉、石蜡粉经脱水、混合、压力加工、致密化处理、定型、包装等步骤制得焊条，其主要结构包括药柱、引燃线、手柄、药柱外包薄铝筒四个部分。
[0006]上述专利均通过配方的优化实现更优的焊接表现，但是均未考虑实际焊接中焊接母材受热不均的问题，即在自蔓延焊条点燃开始焊接时母材为常温状态，因此需要较长的加温时间才可达到母材熔点实现焊接。而在焊接的后续阶段，母材已处于类预热和高温状态，焊条只需停留较短的时间即可完成焊接。若希望整个焊缝均达到较好的熔合效果，在焊接过程中需不停改变运条速度，对施工人员的操作技术有较高要求；其次，自蔓延焊接不同于传统焊接，燃烧过程中会产生大量高熔点杂质，若在焊接初始阶段运条速度过慢，会使杂
质在表面淤积，影响热量传导到母材上。而实际操作中，焊缝各部位焊接质量不一致，是制约整体焊接效果的主要原因之一。

技术实现思路

[0007]针对上述问题，现提供一种多段式焊药及自预热的多段式无电焊条和其制备方法，以利用焊条自预热功能使得焊接过程中无需改变运条速度，从而提高焊接质量。
[0008]具体技术方案如下：
[0009]本专利技术的第一个方面是提供一种多段式焊药，具有这样的特征，由上至下依次包括预热段药柱、高热段药柱、低热段药柱，以质量百分比计，预热段药柱中各组分为Al 16
‑
18％、CuO 40
‑
44％、MnO
2 15
‑
20％、CaF
2 5％，高热段药柱中各组分为Al 20
‑
25％、CuO 60
‑
65％、Ni 3％、SiO
2 4.5％、纳米级W粉2％、CaF
2 3％、CaO 2.5％，低热段药柱中各组分为Al 18
‑
20％、CuO 60
‑
62％、Ni 3％、SiO
2 4.5％、纳米级W粉2％、CaF
2 5％、CaO 5.5％。
[0010]本专利技术的第二个方面是提供一种自预热的多段式无电焊条，由药管、焊药、引火帽、夹持端、套管组成，焊药装载于药管中，药管的一端与夹持端连接，药管的另一头塞入引火帽进行封装，药管和引火帽装入一端封闭的套管中，其具有这样的特征，焊药为权利要求1中自预热的多段式焊药。
[0011]上述的多段式无电焊条，还就有这样的特征，药管由纸卷或薄壁不锈钢制成。
[0012]上述的多段式无电焊条，还就有这样的特征，引火帽是将铝热焊引火粉与粘结剂混合混匀后压制成型为高3
‑
5mm的圆柱体，并插上烟花引线制成。
[0013]上述的多段式无电焊条，还就有这样的特征，套管的内径比药管外径大1
‑
2mm，套管的长度比药管长度长3
‑
4mm。
[0014]本专利技术的第三个方面是提供一种上述多段式无电焊条的制备方法，具有这样的特征，包括如下步骤：
[0015]1)按质量百分比称取各物料，于混粉机中混合，即可制得焊药；
[0016]2)将焊药依次装入与夹持端堵头封闭的药管中，并不断敦实，以依次制得低热段药柱、高热段药柱、预热段药柱，距离药管端口4
‑
6mm处停止装药；
[0017]3)在药管端口塞入引火帽，保证引火帽与焊药紧密接触；
[0018]4)将药管装入套管中，即可完成焊条的制作。
[0019]上述方案的有益效果是：
[0020]1)、本专利技术中利用预热段药柱在实际焊接开始前将焊接起始位置加热至理想焊接温度，以避免因为温度不足、母材没有充分熔化导致的虚焊；
[0021]2)本专利技术中根据实际施工中母材温度的变化规律将焊药分为高热段药柱、低热段药柱，以在母材温度较低时放出高热量，并相应在母材温度较高时放出低热量，从而保证焊接所需的温度的同时避免母材过热烧蚀；这样，使用时工人可以均一的速度运条焊接，以大幅度降低操作难度，同时，焊接过程中也不需要改变焊接倾角和焊接高度，工人稍作培训即可进行焊接；
[0022]3)、本专利技术提供的焊条运用了多种强化机理，焊后抗拉强度可达410Mpa，接近手工电弧焊水平；
[0023]4)、本专利技术提供的焊条除了可对低碳钢、低合金钢进行焊接之外，还可以用来对
3mm以下的薄板进行快速切割；
[0024]5)、本专利技术提供的焊条焊接切割过程中热量均匀、燃烧平稳，不会因过热发生喷溅或者局部喷爆现象；
[0025]6)、本专利技术提供的无电焊条焊接时不需要外加电、气等预热工艺，实现了节能的同本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多段式焊药，其特征在于，由上至下依次包括预热段药柱、高热段药柱、低热段药柱，以质量百分比计，所述预热段药柱中各组分为Al 16
‑
18％、CuO 40
‑
44％、MnO
2 15
‑
20％、CaF
2 5％，所述高热段药柱中各组分为Al 20
‑
25％、CuO 60
‑
65％、Ni 3％、SiO
2 4.5％、纳米级W粉2％、CaF
2 3％、CaO 2.5％，所述低热段药柱中各组分为Al 18
‑
20％、CuO 60
‑
62％、Ni 3％、SiO 24.5％、纳米级W粉2％、CaF
2 5％、CaO 5.5％。2.一种自预热的多段式无电焊条，由药管、焊药、引火帽、夹持端、套管组成，所述焊药装载于所述药管中，所述药管的一端与所述夹持端连接，所述药管的另一头塞入所述引火帽进行封装，所述药管和所述引火帽装入一...

【专利技术属性】
技术研发人员：张国栋，周怡成，肖亚东，李孟钊，龚寅卿，汪昌顺，李成林，梅青松，杨兵，薛龙建，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：