CN104858565A

CN104858565A - 一种水下湿法电弧切割用药芯割丝

Info

Publication number: CN104858565A
Application number: CN201510296645.9A
Authority: CN
Inventors: 刘多; 李洪亮; 冯吉才; 郭宁; 刘嘉伟
Original assignee: Harbin Institute of Technology Weihai
Current assignee: Harbin Institute of Technology; Harbin Institute of Technology Weihai
Priority date: 2015-06-03
Filing date: 2015-06-03
Publication date: 2015-08-26
Anticipated expiration: 2035-06-03
Also published as: CN104858565B

Abstract

本发明公开了一种用于水下湿法熔化极电弧热切割的药芯割丝，其由外部金属皮和粉状药芯组成，外部金属皮为纯铝带；内部药芯由铝热剂和镁热剂、大理石、碳酸钾、稀土元素、铁粉、镍粉、氯酸钾、羟甲基纤维素组成，各组成成分的质量百分比为：铝热剂和镁热剂40-60%，大理石10-35%，碳酸钾5-10%，稀土元素1-2%，铁粉0-20%，镍粉0-10%，氯酸钾0-15%，羟甲基纤维素5-10%。本发明中的药芯割丝，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、成本低廉、切割速度快的特点。

Description

一种水下湿法电弧切割用药芯割丝

技术领域

本发明属于金属材料的焊接与切割材料技术领域，涉及一种水下湿法电弧切割用药芯割丝，具体地说是一种自保护、无需额外供氧半自动水下电弧切割用药芯割丝。

背景技术

随着国家进一步加快海洋资源开发，舰船修复技术、水下采油钻井平台建设、海底输油管道铺设以及其他海洋钢结构工程急需水下湿法焊接与切割材料的发展。尽管我国这几年在水下焊接与切割材料方面取得较大发展，但西方国家领导地位仍很明显，因此，我们必须下更大力度开发水下焊接与切割材料。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），水下割条在西方国家有较多研究，国内在这方面也有长足发展。但是割条使用时，需要额外供氧且氧气消耗量大，增加成本，再则割条需要频繁更换，降低切割效率。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，药芯配方仅包括产热成分，可以对水下钢结构和钢筋混凝土结构进行切割，但是该切割材料缺乏对母材的保护，割口质量差，另外该切割材料也需要频繁更换，降低效率。

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，对碳钢及低合金钢进行切割，割丝均以低碳钢带为金属外皮。前苏联专利SU 1358254A1药粉中加入了较多造气组分，加强对割口保护；国内专利CN 102554520 B则在自保护情形下，加入较多释放氧气的过氧化物，氧气的作用是将待切割金属氧化并将熔融金属吹走，形成切缝。但是这种割丝的割口很难清渣，并且氧化作用对不锈钢不起作用，只能切割碳钢和低合金钢，限制了该类割丝的实际应用，此外，制作割丝所用的低碳钢钢带的成本较高，可以考虑用别的金属皮代替。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为了克服现有技术的不足，提供了一种制作简单，成本低廉，切割速度快，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湿法电弧切割用药芯割丝。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种水下湿法电弧切割用药芯割丝，包括外层金属皮和内部药芯，其特征在于：所述外层金属皮为纯铝带，所述内部药芯由铝热剂和镁热剂、大理石、碳酸钾、稀土元素、铁粉、镍粉、氯酸钾、羟甲基纤维素组成，各组成成分的质量百分比为：铝热剂和镁热剂40-60%，大理石10-35%，碳酸钾5-10%，稀土元素0-2%，铁粉0-20%，镍粉0-10%，氯酸钾0-15%，羟甲基纤维素5-10%。

本发明所述纯铝带型号为1060的O态，带宽8mm，厚度为0.3mm。这种铝带加工性能非常好，药粉的填充率很高，同时铝带成本相比钢带降低较多。

本发明所述金属粉粒度为100-200目，氯酸钾粒度为100-200目，大理石和碳酸钾粒度均为300-400目，赤铁矿粉与羟甲基纤维素均为100-300目。

本发明所述铝热剂和镁热剂中铝热剂为铝粉和赤铁矿粉的组合物，考虑到铝粉易氧化，按质量百分比1:2.5进行配比；镁热剂为镁粉和赤铁矿粉的组合物，同理，按质量百分比1:2进行配比。内部药芯中铝热剂和镁热剂的质量百分比分别为铝热剂0-60%，镁热剂0-60%。

本发明的优势和特点在于：本发明的药芯割丝，使用纯铝金属外皮，割丝重量轻，易携带，成本低，制作简单，割口容易清渣。同时，药粉中加入了较多产热组分，依靠铝热剂和镁热剂的氧化还原反应，放出大量热量，从而辅助电弧切割过程。本发明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，药粉中加入的稳弧剂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发明做进一步说明。

本发明一种水下湿法电弧切割用药芯割丝，包括外层金属皮和内部药芯，所述外层金属皮为纯铝带，所述内部药芯由铝热剂、镁热剂、大理石、碳酸钾、稀土元素、铁粉、镍粉、氯酸钾、羟甲基纤维素组成，各组成成分的质量百分比为：铝热剂和镁热剂40-60%，大理石10-35%，碳酸钾5-10%，稀土元素0-2%，铁粉0-20%，镍粉0-10%，氯酸钾0-15%，羟甲基纤维素5-10%。

本发明的药芯割丝的制备方法为，选择O态1060纯铝带，带宽8mm，厚度为0.3mm。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：

本发明中，铝热剂和镁热剂是含量较多的成分，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，本发明中铝热剂和镁热剂的加入量为40-60%。

本发明中，加入的大理石主要起造气作用，水下切割时，大理石释放的气体起到保护割口的作用，本发明中大理石的加入量为10-35%。

本发明中，加入的羟甲基纤维素（CMC）主要是起造气作用，增加水下电弧的挺力，本发明中羟甲基纤维素的加入量为5-10%。

本发明中，加入的稀土元素和碳酸钾，主要作用稳定电弧，使水下切割容易引弧，切割过程稳定，本发明中稀土元素加入量为0-2%，碳酸钾加入量为5-10%。

本发明中，加入的镍粉在电弧中熔化后，与外层金属皮熔化后形成的液态铝发生二元反应，进一步增加产热量，本发明中镍粉加入量为0-10%。

本发明中，加入的铁粉主要是增加水下电弧挺力和穿透力，使得药芯割丝的切割效果更好，同时与氯酸钾产生的氧气，发生氧化反应，本发明中铁粉加入量为0-20%，氯酸钾加入量为0-15%。

表1为本发明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250-290A，电压40V左右条件下，对8mm厚Q235钢板进行水下切割，可以得到质量较好的割口，割口容易清渣。

实施例2的药芯组分制备药芯割丝，在切割电流180-210A，电压40左右条件下，对5mm厚304不锈钢进行水下切割，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170-190A，电压30V左右条件下，对5mm厚Q345钢进行水下切割，得到质量较好的割口。

实施例4的药芯组分制备药芯割丝，在切割电流180-200A，电压30V左右条件下，对5mm厚Q345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150-180A，电压30左右条件下，对5mm厚Q345钢进行水下切割，得到质量较好的割口。

Claims

1.一种水下湿法电弧切割用药芯割丝，包括外层金属皮和内部药芯，其特征在于：所述外层金属皮为纯铝带，所述内部药芯由铝热剂和镁热剂、大理石、碳酸钾、稀土元素、铁粉、镍粉、氯酸钾、羟甲基纤维素组成，各组成成分的质量百分比为：铝热剂和镁热剂40-60%，大理石10-35%，碳酸钾5-10%，稀土元素0-2%，铁粉0-20%，镍粉0-10%，氯酸钾0-15%，羟甲基纤维素5-10%。

2. 根据权利要求1所述的水下湿法电弧切割用药芯割丝，其特征在于：所述外层金属皮为O态的1060纯铝带，其带宽8mm，厚度为0.3mm。

3. 根据权利要求1所述的水下湿法电弧切割用药芯割丝，其特征在于：所述铝热剂为铝粉和赤铁矿粉的组合物，按质量百分比1:2.5进行配比；镁热剂为镁粉和赤铁矿粉的组合物，按质量百分比1:2进行配比；内部药芯中铝热剂和镁热剂的质量百分比分别为铝热剂0-60%，镁热剂0-60%。

4. 根据权利要求1所述的水下湿法电弧切割用药芯割丝，其特征在于：所述金属粉粒度为100-200目，氯酸钾粒度为100-200目，大理石和碳酸钾粒度均为300-400目，赤铁矿粉与羟甲基纤维素均为100-300目。