一种基于高放热体系的嵌套式无电焊笔制造技术

本发明专利技术提供一种基于高放热体系的嵌套式无电焊笔，其包括：引火帽、药管、堵头和套筒；内外层药管均由不锈钢制成，内层药管填装有第一焊剂，外层药管与内层药管外壁之间填装有第二焊剂；第一焊剂包括：铝粉16～18wt.％，氧化铜70～72wt.％以及硅铁粉1～3wt.％；第二焊剂包括：铝粉16～20wt.％，氧化铜65～67wt.％以及硫酸盐3～6wt.％。本发明专利技术提供的无电焊笔，焊剂采用铝/硫酸盐的高放热体系，不锈钢制成的管体对内部焊剂的保护性更强，本发明专利技术将不锈钢管体与高放热体系的焊剂相配合，整体焊接热量显著提高，焊接过程中，不锈钢壳体熔化并填充焊缝，为焊缝金属引入合金元素强化焊缝，提升焊接效果。本发明专利技术还具有成本低廉、轻巧易携带等优势，在野外紧急维修、抢险等领域具有一定的推广及应用前景。推广及应用前景。推广及应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种基于高放热体系的嵌套式无电焊笔


[0001]本专利技术属于焊接
，具体涉及一种基于高放热体系的嵌套式无电焊笔。

技术介绍

[0002]焊接，作为现代制造业中最为重要的材料成形和加工技术之一，应用领域遍及石油化工、机械制造、交通运输、航空航天、建筑工程及微电子等几乎所有的工业制造方面。近年来，人们凭借着能源科学的不断进步与发展，致力于不断开发机械化程度更高，焊接能源更集中先进，焊接质量更好的焊接工艺。但同时，焊接技术的发展越来越依靠先进的能源及复杂昂贵的设备，如果离开电力及相关设备，所有焊接方法将无法实现。
[0003]事实上，在野外大型器械应急维修，地震、海啸等突发自然灾害下的抢险作业，战场装备紧急抢修等特定环境中，通常需要在无电情况下进行焊接作业。目前，气焊或者外加发电机伴随的手工电弧焊仍是野外紧急抢险作业的主要方式，军队中也是采用工程车伴随方式的焊条电弧焊处理装备的应急维修。但是，这些焊接方法都需要高压气瓶、笨重电源及电焊机等外界辅助设备，这直接限制了人们在特殊环境下，如高空、水下、井下或狭小空间内展开灵活、机动、快速的应急抢修。因此，如何快速高效完成无电条件下的焊接修补成为业内一大关键性问题。
[0004]针对上述焊接要求，专利200810227057.X提出了一种手工热剂焊条，专利201210391069.2提出一种无电焊接型焊条，专利201110126018.2公布了一种便携式焊笔，专利201210159201.7公布了一种简易无电焊笔，专利201521118973.1公开了一种自引火便携式焊笔，上述专利均采用铝热反应作为主要放热体系，最终产品能够满足特定条件下的焊接需求，但在实际应用中，仍然存在一大重要问题未能解决，即受制于放热量的问题，所有焊笔或焊条最终均采用纸管或PVC管，对焊笔的保护性较弱，在阴雨天水分容易通过纸筒浸入焊药中，使焊剂受潮，点燃过程易发生爆炸和喷射，且在碰撞过程中纸管容易被戳破。尤其是在野外行军过程中，难免遇到极端天气和极端状况，这一问题尤为突出。
[0005]基于此，提供一种管体结构坚固、焊剂放热量高的无电焊笔，以保证优异的焊接性能的同时并满足运输、携带及使用的需求，是亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种管体结构坚固、焊剂放热量高的无电焊笔。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：提供一种基于高放热体系的嵌套式无电焊笔，其包括引火帽、药管、堵头和套筒；
[0008]所述药管包括内层药管和套设于其外部的外层药管；所述内层药管与所述外层药管均采用不锈钢制成；所述内层药管填装有第一焊剂；所述外层药管与内层药管外壁之间填装有第二焊剂；
[0009]所述第一焊剂的成分包括：铝粉16～18wt.％，氧化铜70～72wt.％以及硅铁粉1～
3wt.％；所述第二焊剂的成分包括：铝粉16～20wt.％，氧化铜65～67wt.％以及硫酸盐3～6wt.％。
[0010]本专利技术采用高放热体系的焊剂与双层不锈钢药管相配合，提供了一种高效、反应平稳可靠、保护效果更好的嵌套式无电焊笔：
[0011]一方面，本专利技术将药管分为内外两层管体，第一焊剂和第二焊剂的主要成分均采用了高放热的铝/氧化铜的成分；此外，考虑到内外层药管的不锈钢管体需在使用过程中熔化，本专利技术还在第二焊剂中还引入了一定比例的硫酸盐，硫酸盐与铝和氧化铜，构成了铝硫酸盐的高放热体系，放热量大而剧烈，不仅能够熔化不锈钢管体，还能满足较厚的焊接母材的焊接需求。考虑到自蔓延焊接过程中熔池凝固快，气体排出熔池时间短的问题，本专利技术在第一焊剂中引入少量的硅铁，起到除气的作用(主要是氧气)，同时硅铁粉可参与反应，生成的SiO2能够起到造渣的作用，生成的铁的氧化物能够促进焊缝和基体形成良好的冶金结合，尤其改善焊缝边缘的形貌。
[0012]另一方面，药管采用了不锈钢管体的设置，相对于常规的纸管或其他材质，提高了对无电焊笔内部焊料的保护性，确保焊接质量、提高了可焊接钢板的厚度。同时，不锈钢管体成分包含的合金元素，焊接过程中随不锈钢管体的熔化进入焊缝之中，对焊缝起到了强化的作用，提高了材料的利用率，简化焊剂成分，间接提高焊剂中高热剂的含量，进而提高焊接热量及焊接质量。此外，不锈钢管体与高放热量的焊剂相配，还能够对放热体系的放热量起到调节作用，有效避免高放热体系的焊剂熔穿钢板。
[0013]优选地，所述不锈钢的化学成分按质量百分数计，包括：0.1＜C≤0.22％，0.2＜Mn≤1.4％，0.1＜Si≤0.35％，S≤0.050％，P≤0.045％，8＜Ni≤12％，18％＜Cr≤22％，其余为Fe。在一些可选的实施方式中，所述不锈钢为304不锈钢。
[0014]进一步的，所述内层药管与所述外层药管的厚度为0.2～0.4mm；所述内层药管的直径为所述外层药管的直径的25～45％。具体地，外层药管的直径和长度可根据需焊接的母材的厚度，直径可在14～20mm之间选取，长度可在180～300mm之间选取。
[0015]进一步的，所述第一焊剂的成分还包括：萤石5～7wt.％，Ni粉1～6wt.％，W粉1～3wt.％。所述第二焊剂的成分还包括：萤石4～9wt.％，石英砂1～3wt.％，生石灰2～4wt.％。
[0016]在本专利技术中，通过在第二焊剂中加入一定比例的硫酸盐，进一步提高其放热量，放出的热量除输入焊缝中，还提供全部外层药管和部分内层药管熔化所需的热量，以确保焊接的顺利进行。所述硫酸盐选自硫酸钙、硫酸镁、硫酸钡、硫酸钠中的一种或多种的组合。
[0017]进一步的，在本专利技术的前期预实验中，还对放热成分的进一步筛选。从反应的剧烈程度的方面，反应过程中，不同的硫酸盐的反应剧烈程度差别较大，根据焊接人员的可操控性进行评判，优选地，所述硫酸盐选自硫酸钙或硫酸镁；从沉积率与造渣性的方面，硫酸钙的渣成形较好，但是渣液分离效果不及硫酸镁，对造渣剂的用量有着更高的要求；硫酸镁的渣密实且薄，成形都较良好。因此，在本专利技术中，所述硫酸盐更优选为硫酸镁。
[0018]在一些较好的实施方式中，所述第一焊剂与所述第二焊剂的成分中，铝粉的目数为100～300目；氧化铜、硫酸盐、Ni粉和W粉的目数为800目；其他成分的目数为500目。将焊剂的粉料形成梯度配置，不仅保证了装填过程中较高的焊粉密度，降低了焊笔中的空气含量，而且提高了颗粒间的接触面积，使焊粉装填后燃烧更加充分。同时，采用低目数铝粉规
避了大量工业生产及携带及使用过中爆炸敏感系数过高的问题，保证了生产及使用过程的安全性。
[0019]进一步的，所述第一焊剂与所述第二焊剂的压实密度为2.6～2.8g/cm3。
[0020]进一步的，所述引火帽与所述药管之间设有引火材料。引火帽采用红磷作为主要材料；引火材料为压制成的小块状，其成分包括50～70wt.％的火药和含有Al/CuO的高热剂。
[0021]所述堵头设置于所述药管远离所述引火帽的一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于高放热体系的嵌套式无电焊笔，其包括：引火帽(1)、药管(2)、堵头(3)和套筒(4)；其特征在于，所述药管(2)由不锈钢制成，其包括内层药管(21)和套设于其外部的外层药管(22)；所述内层药管(21)填装有第一焊剂(23)；所述外层药管(22)与内层药管(21)外壁之间填装有第二焊剂(24)；所述第一焊剂(23)的成分包括：铝粉16～18wt.％，氧化铜70～72wt.％，以及硅铁粉1～3wt.％；所述第二焊剂(24)的成分包括：铝粉16～20wt.％，氧化铜65～67wt.％，以及硫酸盐3～6wt.％。2.根据权利要求1所述的基于高放热体系的嵌套式无电焊笔，其特征在于，所述不锈钢的化学成分按质量百分数计，包括：0.1＜C≤0.22％，0.2＜Mn≤1.4％，0.1＜Si≤0.35％，S≤0.050％，P≤0.045％，8＜Ni≤12％，18％＜Cr≤22％，其余为Fe。3.根据权利要求2所述的基于高放热体系的嵌套式无电焊笔，其特征在于，所述内层药管(21)与所述外层药管(22)的厚度为0.2～0.4mm；所述内层药管(21)的直径为所述外层药管(22)的直径的25～45％。4.根据权利要求1所述的基于高放热体系的嵌套式无电焊笔，其特征在于，所述第一焊剂(23)的成分还包括：萤...

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