專(zhuān)利名稱(chēng)：一種手工熱劑焊條及其制備和使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種手工熱劑焊條及其制備和使用方法。
背景技術(shù)：
焊接作業(yè)和切割作業(yè)是兩種非常重要的工程作業(yè)方式，作業(yè)時(shí)往往需要專(zhuān)門(mén) 的電氣設(shè)備。然而在一些特殊情況下，例如野外作業(yè)、井下作業(yè)，以及在一些極 端情況下，例如地震、冰凍雨雪災(zāi)害等自然突發(fā)災(zāi)害下，傳統(tǒng)的焊接和切割作業(yè) 往往因?yàn)樾枰獢y帶笨重的設(shè)備而影響搶險(xiǎn)作業(yè)的效率，而在大多數(shù)情況下，更是 因?yàn)殡娏υO(shè)施或道路的癱瘓而使上述兩種搶險(xiǎn)作業(yè)根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)。
鋁熱劑焊接是一種不需提供外部熱源，即可實(shí)現(xiàn)焊接的一種方法。然而，目 前所有鋁熱劑悍接都需要借助輔助設(shè)備才能實(shí)現(xiàn)焊接，如焊桶或坩鍋等。因?yàn)殇X
熱劑反應(yīng)后的熔融產(chǎn)物為還原出的金屬和A1203，由于A1203的熔點(diǎn)遠(yuǎn)高于金屬 的熔點(diǎn)，Al203將先于金屬凝固而留在金屬之中，無(wú)法分離。因此，如果不將A1203 從金屬液中去除，則不能實(shí)現(xiàn)鋁熱劑焊接作業(yè)。以往的解決方法是，借助輔助一 個(gè)保溫的容器裝置，如焊桶或坩鍋，才能實(shí)現(xiàn)焊接。其焊接過(guò)程是首先將大量 鋁熱劑裝入該保溫的容器之中，之后，將容器內(nèi)的大量鋁熱劑點(diǎn)燃后，由于容器 的保溫作用，大量鋁熱劑反應(yīng)后將釋放出巨大熱量，反應(yīng)后的熔體將維持在很高 的溫度而不發(fā)生凝固，等靜置一定時(shí)間，在重力作用下，密度較輕的Al203將浮 于金屬液體之上，該保溫的容器裝置底部有可開(kāi)關(guān)的孔洞，焊接時(shí)，將該孔洞對(duì) 準(zhǔn)待焊母材，打開(kāi)開(kāi)關(guān)后，金屬液將出孔洞中流出，進(jìn)行焊接?？梢?jiàn)，現(xiàn)有的鋁熱劑焊接的過(guò)程較為繁瑣，用于應(yīng)急搶修時(shí)，由于需要借助 輔助設(shè)備，所以仍然不夠便利。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種手工熱劑焊條及其制備和使用方法。 一種手工熱劑焊條，其特征在于，焊條焊藥由鋁熱劑、造渣劑和合金劑組成， 構(gòu)成鋁熱劑的成分及各成分質(zhì)量占焊藥總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)為CuO粉40 50%、 0120粉0 10%、 NiO粉或Fe203粉10 15%、 Al粉10 15%，構(gòu)成造渣
劑的成分及各成分質(zhì)量占焊藥總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)為B2(D3粉10 15%、 Si02粉
5 10%、 CaO粉0 5%、 CaF2粉0 5%，構(gòu)成合金劑的成分及各成分質(zhì)量占 焊藥總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)為Fe粉0 2%、 Mn粉0 2%、 Si粉0 1%。 一種手工熱劑焊條的制備方法，其特征在于，該方法步驟為
(1) 按所述比例稱(chēng)取原料，裝入球磨罐內(nèi)，按球料比1: 1加入研磨球，球磨
介質(zhì)為乙醇或丙酮，濕磨12 24小時(shí)后，烘干即得到焊藥2;
(2) 將焊藥2填入直徑10 20mm，長(zhǎng)度150 250mm的紙制圓筒3中，在圓 筒一端安裝引線4，另一端由一塑料堵頭1密封即構(gòu)成熱劑焊條；
(3) 將焊條裝入一個(gè)直徑比焊條直徑大1 2mm的紙制套筒5中，密封保存。 所述原料的粒徑均小于100pm。
所述研磨球?yàn)閆r02研磨球。 所述引線4為普通的煙花爆竹引火線。
一種手工熱劑焊條的使用方法，其特征在于，將套筒固定在焊條后端的堵頭 上，用手握住套筒，焊接時(shí)，將焊條對(duì)準(zhǔn)待悍工件，點(diǎn)燃焊條前端的引線，焊條 發(fā)生放熱鋁熱反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)生的熔融液滴滴落在工件的待焊部位進(jìn)行焊接作業(yè)， 當(dāng)用熱劑焊條切割時(shí)，點(diǎn)燃焊條前端的引線，將悍條燃燒火焰緊貼待切割處，自蔓延反應(yīng)的熱量把待切件熔穿，達(dá)到切割的目的。
所述焊接作業(yè)，當(dāng)待焊件厚度《5mm時(shí)，使焊條燃燒火焰距待焊件l 5mm 進(jìn)行焊接，當(dāng)待焊件厚度〉5mm時(shí)，在待焊處打出坡口后進(jìn)行焊接作業(yè)。 本發(fā)明的有益效果為
(1) 本發(fā)明制備的焊條是以自蔓延反應(yīng)放出的熱量為焊接熱源，以自蔓延反應(yīng) 后的熔化金屬為焊縫填料，采用手工焊接的方法，最終實(shí)現(xiàn)待焊母材間的牢固連 接；當(dāng)使用焊條切割時(shí)，是以自蔓延反應(yīng)放出的熱量為切割熱源使待切部件熔化， 該焊接、切割方法，無(wú)需外界熱源和任何設(shè)備。
(2) 焊條小巧輕便，可隨身攜帶，焊接、切割操作簡(jiǎn)便、快捷、安全，可隨時(shí) 隨地進(jìn)行焊接、切割作業(yè)，焊接質(zhì)量可靠，焊條可應(yīng)用于鋼材、不銹鋼或銅合金 材料的焊接和切割。
(3) 本發(fā)明通過(guò)在鋁熱劑中添加造渣劑，利用造渣劑對(duì)鋁熱反應(yīng)產(chǎn)物^203的
快速吸收并最終與之形成焊渣而去除，解決了鋁熱劑反應(yīng)后金屬產(chǎn)物和Al203的
快速分離和去除問(wèn)題，本發(fā)明真正實(shí)現(xiàn)了一種不需借助任何附加工具、設(shè)備，隨
時(shí)隨地進(jìn)行焊接切割作業(yè)的方法。


圖1是手工熱劑焊條示意圖中標(biāo)號(hào)l-堵頭；2-焊藥；3-紙制圓筒；4-引線；5-套筒。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供一種手工熱劑焊條，鋁熱劑是所述焊條焊藥的主要成分，其作用 是利用鋁熱劑間發(fā)生的氧化還原反應(yīng)(MO+A1—A1203+M， M代表金屬元素，如 Cu、 Ni、 Fe等)所釋放的巨大熱量來(lái)作為悍接熱源，使待焊母材熔化，同時(shí)利用 反應(yīng)還原出的金屬液體來(lái)填充焊縫，實(shí)現(xiàn)兩母材間的焊接；造渣劑可實(shí)現(xiàn)在極短的時(shí)間內(nèi)，將八1203從鋁熱反應(yīng)后的金屬液中去除形成焊渣，此焊渣將覆蓋在焊 縫表面起著隔絕空氣，保護(hù)焊縫的作用；焊藥中的合金劑能起到細(xì)化晶粒，提高 強(qiáng)度，提高韌性，提高耐腐蝕性等性能的作用。
下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明
實(shí)施例1
一種手工熱劑焊條，焊條焊藥由鋁熱劑、造渣劑和合金劑組成，構(gòu)成鋁熱劑 的成分及各成分質(zhì)量占焊藥總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)為CuO粉43%、 CU20粉10%、 NiO粉8%、 Al粉13%，構(gòu)成造渣劑的成分及各成分質(zhì)量占焊藥總質(zhì)量的百 分?jǐn)?shù)為8203粉13%、 Si02粉9%、 CaO粉2%，構(gòu)成合金劑的成分及各成 分質(zhì)量占焊藥總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)為Fe粉1%、 Mn粉1%，所用原料粒徑均小 于100pm。
一種手工熱劑焊條的制備方法，該方法步驟為
(1) 按比例稱(chēng)取原料，裝入球磨罐內(nèi)，按球料比l: l加入Zr02研磨球，球磨 介質(zhì)為丙酮，濕磨24小時(shí)后，烘干即得到焊藥2;
(2) 將焊藥2填入直徑15mm，長(zhǎng)度150mm的紙制圓筒3中，在圓筒一端安 裝引線4，引線為普通的煙花爆竹引火線，另一端由一堅(jiān)硬和耐熱的塑料堵頭1 密封即構(gòu)成熱劑焊條；
(3) 將焊條裝入一個(gè)直徑比焊條直徑大lmm的紙制套筒5中，密封保存，手
工熱劑焊條示意圖如圖l所示。
對(duì)3mm厚低碳鋼板進(jìn)行焊接，將兩低碳鋼板對(duì)接水平放置，將套筒固定在 焊條后端的堵頭上，用手握住套筒，將焊條對(duì)準(zhǔn)兩鋼板連接處，用火柴點(diǎn)燃焊條 前端的引線，焊條發(fā)生放熱鋁熱反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)生的熔融液滴滴落在工件的待焊部 位進(jìn)行焊接作業(yè)，焊后，兩鋼板對(duì)接處均被焊透，可達(dá)到單面焊雙面成形效果。據(jù)我國(guó)焊接權(quán)威檢測(cè)機(jī)構(gòu)"哈爾濱工業(yè)大學(xué)焊接國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室"測(cè)定，采用
INSTRON-5569電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行焊接接頭拉伸試驗(yàn)，焊縫的抗拉強(qiáng)度達(dá)到 285.4MPa，滿(mǎn)足焊接作業(yè)要求。 實(shí)施例2
一種手工熱劑焊條，焊條焊藥由鋁熱劑、造渣劑和合金劑組成，構(gòu)成鋁熱劑 的成分及各成分質(zhì)量占焊藥總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)為CuO粉48%、 0120粉4%、 NiO粉10%、 Al粉12%，構(gòu)成造渣劑的成分及各成分質(zhì)量占焊藥總質(zhì)量的百 分?jǐn)?shù)為B203粉11%、 Si02粉10%、 CaO粉3%，構(gòu)成合金劑的成分及各 成分質(zhì)量占焊藥總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)為Fe粉1%、 Mn粉1%，所用原料粒徑均 小于訓(xùn)[im。
一種手工熱劑焊條的制備方法，該方法步驟為
(1) 按比例稱(chēng)取原料，裝入球磨罐內(nèi)，按球料比h l加入Zr02研磨球，球磨 介質(zhì)為乙醇，濕磨12小時(shí)后，烘干即得到焊藥2;
(2) 將焊藥2填入直徑19mm，長(zhǎng)度200mm的紙制圓筒3中，在圓筒一端安 裝引線4，引線為普通的煙花爆竹引火線，另一端由一堅(jiān)硬和耐熱的塑料堵頭1 密封即構(gòu)成熱劑焊條；
(3) 將焯條裝入一個(gè)直徑比焊條直徑大2mm的紙制套筒5中，密封保存。
對(duì)5mm厚低碳鋼板進(jìn)行焊接，將兩低碳鋼板對(duì)接水平放置，將套筒固定在 焊條后端的堵頭上，用手握住套筒，將焊條對(duì)準(zhǔn)兩鋼板連接處，用火柴點(diǎn)燃焊條 前端的引線，焊條發(fā)生放熱鋁熱反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)生的熔融液滴滴落在工件的待焊部 位進(jìn)行焊接作業(yè)，焊后，兩鋼板對(duì)接處均被焊透，可達(dá)到單面焊雙面成形效果。
實(shí)施例3
一種手工熱劑焊條，焊條焊藥由鋁熱劑、造渣劑和合金劑組成，構(gòu)成鋁熱劑的成分及各成分質(zhì)量占焊藥總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)為CuO粉44%、 CU20粉4%、 Fe203粉12%、 Al粉15%，構(gòu)成造渣劑的成分及各成分質(zhì)量占焊藥總質(zhì)量的 百分?jǐn)?shù)為8203粉15%、 Si02粉6%、 CaO粉2%，構(gòu)成合金劑的成分及各 成分質(zhì)量占焊藥總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)為Fe粉1%、 Mn粉1%，所用原料粒徑均 小于100pm。
一種手工熱劑焊條的制備方法，該方法步驟為
(1) 按比例稱(chēng)取原料，裝入球磨罐內(nèi)，按球料比l: l加入Zr02研磨球，球磨
介質(zhì)為丙酮，濕磨18小時(shí)后，烘干即得到焊藥2;
(2) 將焊藥2填入直徑18mm，長(zhǎng)度250mm的紙制圓筒3中，在圓筒一端安 裝引線4，引線為普通的煙花爆竹引火線，另一端由一堅(jiān)硬和耐熱的塑料堵頭1 密封即構(gòu)成熱劑焊條；
(3) 將焊條裝入一個(gè)直徑比焊條直徑稍大的紙制套筒5中，密封保存。
對(duì)3mm厚低碳鋼板進(jìn)行焊接，將兩低碳鋼板對(duì)接水平放置，將套筒固定在 焊條后端的堵頭上，用手握住套筒，將焊條對(duì)準(zhǔn)兩鋼板連接處，用火柴點(diǎn)燃焊條 前端的引線，焊條發(fā)生放熱鋁熱反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)生的熔融液滴滴落在工件的待悍部 位進(jìn)行焊接作業(yè)，焊后，兩鋼板對(duì)接處均被焊透，可達(dá)到單面焊雙面成形效果。
實(shí)施例4
一種手工熱劑焊條，焊條焊藥由鋁熱劑、造渣劑和合金劑組成，構(gòu)成鋁熱劑 的成分及各成分質(zhì)量占焊藥總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)為CuO粉47%、 NiO粉15%、
Al粉13%，構(gòu)成造渣劑的成分及各成分質(zhì)量占焊藥總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)為B203 粉10%、 Si02粉8%、 CaO粉2%、 CaF2粉2°/。，構(gòu)成合金劑的成分及各成 分質(zhì)量占焊藥總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)為Fe粉2%、 Mn粉1%，所用原料粒徑均小 于100fim。一種手工熱劑焊條的制備方法，該方法步驟為
(1) 按比例稱(chēng)取原料，裝入球磨罐內(nèi)，按球料比h l加入Zr02研磨球，球磨 介質(zhì)為丙酮，濕磨20小時(shí)后，烘干即得到焊藥2;
(2) 將焊藥2填入直徑20mm，長(zhǎng)度220mm的紙制圓筒3中，在圓筒一端安 裝引線4，引線為普通的煙花爆竹引火線，另一端由一堅(jiān)硬和耐熱的塑料堵頭1 密封即構(gòu)成熱劑焊條；
(3) 將焊條裝入一個(gè)直徑比焊條直徑稍大的紙制套筒5中，密封保存。 對(duì)3mm厚1Crl8Ni9Ti奧氏體型不銹鋼板進(jìn)行焊接，將兩低碳鋼板對(duì)接水平
放置，將套筒固定在焊條后端的堵頭上，用手握住套筒，將焊條對(duì)準(zhǔn)兩鋼板連接 處，用火柴點(diǎn)燃焊條前端的引線，焊條發(fā)生放熱鋁熱反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)生的熔融液滴 滴落在工件的待焊部位進(jìn)行焊接作業(yè)，焊后，兩不銹鋼板對(duì)接處均被焊透，可達(dá) 到單面焊雙面成形效果。 實(shí)施例5
一種手工熱劑焊條，焊條焊藥由鋁熱劑、造渣劑和合金劑組成，構(gòu)成鋁熱劑 的成分及各成分質(zhì)量占焊藥總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)為CuO粉40%、 CU20粉10%、 MO粉10%、 Al粉13%，構(gòu)成造渣劑的成分及各成分質(zhì)量占焊藥總質(zhì)量的百 分?jǐn)?shù)為8203粉13%、 Si02粉9%、 CaO粉2%，構(gòu)成合金劑的成分及各成 分質(zhì)量占焊藥總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)為Fe粉1%、 Mn粉1%、 Si粉1%。，所用 原料粒徑均小于10(Vm。
一種手工熱劑焊條的制備方法，該方法步驟為-
(l)按比例稱(chēng)取原料，裝入球磨罐內(nèi)，按球料比l: l加入Zr02研磨球，球磨
介質(zhì)為丙酮，濕磨14小時(shí)后，烘干即得到焊藥2;
(2膽焊藥2填入直徑16mm，長(zhǎng)度180mm的紙制圓筒3中，在圓筒一端安裝引線4，引線為普通的煙花爆竹引火線，另一端由一堅(jiān)硬和耐熱的塑料堵頭1 密封即構(gòu)成熱劑焊條；
(3)將焊條裝入一個(gè)直徑比焊條直徑稍大的紙制套筒5中，密封保存。 對(duì)3mm厚H62黃銅合金板進(jìn)行焊接，將兩銅合金板對(duì)接水平放置，將其預(yù) 熱至250。C，將套筒固定在焊條后端的堵頭上，用手握住套筒，將焊條對(duì)準(zhǔn)兩銅 合金板連接處，用火柴點(diǎn)燃焊條前端的引線，焊條發(fā)生放熱鋁熱反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)生 的熔融液滴滴落在工件的待焊部位進(jìn)行焊接作業(yè)，焊后，兩銅合金板對(duì)接處均被 焊透，可達(dá)到單面焊雙面成形效果。
權(quán)利要求
1、一種手工熱劑焊條，其特征在于，焊條焊藥由鋁熱劑、造渣劑和合金劑組成，構(gòu)成鋁熱劑的成分及各成分質(zhì)量占焊藥總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)為CuO粉40～50％、Cu2O粉0～10％、NiO粉或Fe2O3粉10～15％、Al粉10～15％，構(gòu)成造渣劑的成分及各成分質(zhì)量占焊藥總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)為B2O3粉10～15％、SiO2粉5～10％、CaO粉0～5％、CaF2粉0～5％，構(gòu)成合金劑的成分及各成分質(zhì)量占焊藥總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)為Fe粉0～2％、Mn粉0～2％、Si粉0～1％。
2、 一種手工熱劑焊條的制備方法，其特征在于，該方法步驟為(1) 按所述比例稱(chēng)取原料，裝入球磨罐內(nèi)，按球料比1: 1加入研磨球，球磨 介質(zhì)為乙醇或丙S，濕磨12 24小時(shí)后，烘干即得到焊藥(2);(2) 將焊藥(2)填入直徑10 20mm，長(zhǎng)度150 250mm的紙制圓筒(3)中， 在圓筒一端安裝引線(4)，另一端由一塑料堵頭(1)密封即構(gòu)成熱劑焊條；(3) 將焊條裝入一個(gè)直徑比焊條直徑大1 2mm的紙制套筒(5)中，密封保存。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種手工熱劑焊條的制備方法，其特征在于，所 述原料的粒徑均小于100pm。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種手工熱劑焊條的制備方法，其特征在于，所 述研磨球?yàn)閆r02研磨球。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種手工熱劑焊條的制備方法，其特征在于，所 述引線(4)為普通的煙花爆竹引火線。
6、 一種手工熱劑焊條的使用方法，其特征在于，將套筒固定在焊條后端的 堵頭上，用手握住套筒，焊接時(shí)，將焊條對(duì)準(zhǔn)待焊工件，點(diǎn)燃焊條前端的引線， 焊條發(fā)生放熱鋁熱反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)生的熔融液滴滴落在工件的待焊部位進(jìn)行焊接作業(yè)，當(dāng)用熱劑焊條切割時(shí)，點(diǎn)燃焊條前端的引線，將焊條燃燒火焰緊貼待切割處， 自蔓延反應(yīng)的熱量把待切件熔穿，達(dá)到切割的目的。
7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種手工熱劑焊條的使用方法，其特征在于，所述焊接作業(yè)，當(dāng)待焊件厚度《5mm時(shí)，使焊條燃燒火焰距待焊件1 5mm進(jìn)行 焊接，當(dāng)待焊件厚度〉5mm時(shí)，在待焊處打出坡口后進(jìn)行焊接作業(yè)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域的一種手工熱劑焊條及其制備和使用方法。焊條焊藥由鋁熱劑、造渣劑和合金劑組成。按比例稱(chēng)取原料，裝入球磨罐內(nèi)，加入研磨球和球磨介質(zhì)，濕磨后烘干即得到焊藥，將焊藥填入紙制圓筒中，在圓筒一端安裝引線，另一端由一塑料堵頭密封即構(gòu)成熱劑焊條，將焊條裝入紙制套筒中，密封保存。使用時(shí)，將套筒固定在焊條后端的堵頭上，用手握住套筒，點(diǎn)燃焊條前端的引線后，即可進(jìn)行手工焊接或切割作業(yè)。焊條小巧輕便，可隨身攜帶，焊接、切割操作簡(jiǎn)便、快捷、安全，可隨時(shí)隨地進(jìn)行焊接、切割作業(yè)，焊接質(zhì)量可靠，焊條可應(yīng)用于鋼材、不銹鋼或銅合金材料的焊接和切割。
文檔編號(hào)B23K35/22GK101444876SQ20081022705
公開(kāi)日2009年6月3日 申請(qǐng)日期2008年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月20日
發(fā)明者袁軒一, 詹承斌, 陳克新 申請(qǐng)人:清華大學(xué)