一种用于密闭带压空间切割的药芯切割丝的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于密闭带压空间切割的药芯切割丝。该药芯切割丝由药芯和外皮低碳钢带组成，其特征是，所述药芯按质量百分比计，组成为Fe3O4：8～26%，NiO:5～14%,钾水玻璃:0.1～2.5%,稀土铈：0.6～2.4%，余量Al粉，药粉均过100目筛子。制备步骤是，先按配方配粉，将药粉混合均匀；然后采用成型机将外皮低碳钢带扎成U型槽状，将混合均匀的药粉填充到U型槽内，再经过成型辊的后钢带闭合成圆形，最后采用拉丝机逐道拉拔、减径，得到药芯切割丝。该药芯切割丝用于密闭带压空间切割钢结构，不产生CO2，延长工作人员作业时间，切割效率高，成本低。
【专利说明】—种用于密闭带压空间切割的药芯切割丝
【技术领域】
[0001]本发明属于焊接与切割材料【技术领域】，涉及一种药芯切割丝，更具体地说，涉及一种用于密闭带压空间切割的药芯切割丝及其制备方法。
【背景技术】
[0002]地铁盾构机在地下掘进时，有可能会遇到钢管或钢板等挡道，使盾构机动弹不了。这时需要进入盾构机土舱人工割除钢管或钢板等障碍物。由于盾构机前方为大量石、土等，在土舱切割过程中需要加压，防止石、土等进入舱内，土舱中压强相当于水下40-50米深的压强，并且土舱是一个密闭的空间。
[0003]目前常用碳弧气割的方法割除盾构机前障碍物。但是在碳极电弧产生过程中，伴随着碳棒的烧损，会产生CO2,在密闭空间内产生的CO2,会对作业人员的身体健康产生不良影响，同时当O2消耗，CO2浓度增大到一定程度时，必须对土舱内气氛进行处理，并更换作业人员。由于土舱中压力太大，作业人员进入土舱进行切割前，需要在一个中间舱通过逐渐加压到土舱中压力以适应土舱中环境，此过程一般耗时6小时，所以更换工作人员会极大地降低工作效率，增加成本。
[0004]专利CN201010536018提供了一种手工快速切割材料，该切割材料由外部的切割管材和内部的多跟切割丝材组成的中空管状结构组成，其中所述切割管材是采用锻压工艺制备而成的钢管，钢管内外采用电镀工艺各镀有0.1mm厚的镀铜层；所述切割丝材长度与切割管材相同，由外皮和粉芯组成，所述外皮为低碳08F钢带；所述粉芯以重量百分比计，组成为CuO粉2?8 %，稀土铈0.4?2 %，余量为铁粉。但是CuO和Fe在氧气中燃烧放出的热量不够，导致切割效率低，并且该切割材料有生产工艺复杂，成本较高等缺点。
[0005]专利CN102699556公开了一种切割材料，该切割材料由外部的切割管材和内部的多根切割丝材组成，切割管外侧有一层绝缘层；切割丝材由外皮和粉芯组成，所述外皮为铝带，所述粉芯一重量百分比记，组成为Fe2O3:5?25%，余量为Al粉，其中:所述Fe2O3粒度为-80?200目，铝粉粒度为-80?200目；所述绝缘层是缠绕在切割管材外侧的聚乙烯胶带层或涂敷在切割管材外侧的环氧树脂层。该切割材料外皮为铝带，成本较高，并且生产工艺复杂。
[0006]本发明以铝热反应为基础，利用电弧引燃铝热剂，放出大量的热从而实现切割，切割枪中带有小孔用来通氧气流，将金属氧化，借助气流的作用力吹落氧化渣，从而形成割口，使被切割材料分离。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是为了解决和克服密闭带压空间切割中现有技术所存在的问题和缺陷，以实现在密闭带压空间中对金属进行快速切割，并且不产生CO2，而提供一种用于密闭带压空间切割的药芯切割丝及其制备方法。
[0008]为了达到上述目的，发明的药芯切割丝外皮为低碳钢带，粉芯由各种药粉组成。利用电弧引燃铝热合金，铝热反应释放的高热量用来加热和融化被切割金属；利用切割枪中小孔通氧气流，将金属氧化，借助气流的作用力吹落氧化渣，从而形成割口 ；通过添加适量的稳弧剂，提高电弧的燃烧稳定性，使切割能连续进行；通过添加稀土铈可以提高切割材料的燃烧效率，当稀土铈超过一定量时，对燃烧效率的提高基本不变，并且考虑到稀土的价格昂贵和成本问题，稀土铺的含量为0.6?2.4%。
[0009]本发明的具体技术方案是:
[0010]一种用于密闭带压空间切割的药芯切割丝，由外皮和药芯组成，其特征是，所述外皮为低碳钢带，所述药芯按质量百分比计，组成为Fe3O4:8?26%，NiO:5?14%，钾水玻璃:0.1?2.5%,稀土铈:0.6?2.4%，余量Al粉。所述药粉的粒径为过100目筛。
[0011]所述的外皮低碳钢带，厚度为0.4?0.6mm
[0012]上述的一种用于密闭带压空间切割的药芯切割丝的制备方法，其步骤如下:
[0013]1、合金及矿物粉的配置:将粉料按配方设计的比例称量，并混合均匀，然后放入粉芯线材成型机的送粉装置中。
[0014]2、丝材的轧制成型:钢带经过几道轧辊的轧制后形成U形槽，将混合均匀的药粉填充到U型槽内，再经过成型辊的后钢带闭合成圆形。
[0015]3、拔丝:采用拉丝机逐道拉拔、减径，得到药芯切割丝。
[0016]本发明与现有技术相比，其有益效果主要是:
[0017]I)本发明研制的药芯切割丝，在切割过程中不产生CO2，不会对工作人员的健康产生影响，使工作人员在土舱中作业时间增加，大大提高了工作效率，降低了人工成本。
[0018]2)利用铝热反应Al和Fe3O4及NiO反应放出大量的热，加热和熔化被切割材料，通过切割枪提供具有一定压力氧气流将金属氧化，并将熔渣吹落，从而形成割口，且切割效果良好。
[0019]3)钾水玻璃作为药芯中的稳弧剂，有利于提高带压切割下电弧燃烧的稳定性；通过添加稀土铈可以提高切割材料的燃烧效率，使切割效率进一步提高。
[0020]4)切割效率高，切割材料燃烧可以达到5000°C以上，切割效率是氧乙炔切割的10倍以上，具有较高的切割速度。
【具体实施方式】
[0021]下面通过实施例对本发明的一种用于密闭带压空间切割的药芯切割丝及其制备方法作进一步的详细说明。
[0022]实施例1
[0023]一、药芯成分配比
[0024]按质量百分比，称取8%的Fe3O4,14%的NiO, 1.6%的钾水玻璃，0.8%的稀土铈，其余为Al粉。
[0025]二、制备方法
[0026]1、将药粉混合均匀，过100目筛子；
[0027]2、选取厚度为0.5mm的H08A低碳钢带做外皮，将其扎成U型槽状；
[0028]3、将混合均匀的药粉填充到U型槽内，再经过成型辊的后钢带闭合成圆形。
[0029]4、采用拉丝机将药芯切割丝分别通过不同直径的拉丝模，逐道拉拔、减径，最终得到直径为2.2mm的药芯切割丝。
[0030]三、实验结果
[0031]本实例制得的药芯切割丝在切割电流为450?500A、切割电压为45?50V的条件下，对20mm厚度的Q235钢在压力仓中进行切割试验,在最大切割速度为5.0mm/s的工况下，未发生断弧和出现搭桥、挂渣现象。
[0032]实施例2
[0033]按质量百分比，称取17%的Fe3O4,10%的NiO, 1.6%的钾水玻璃，1.6%的稀土铈，其余为Al粉。
[0034]选取厚度为0.5mm的H08A低碳钢带做外皮，按照实例I的制备方法进行制备得到直径为2.2mm的药芯切割丝。
[0035]本实例制得的药芯切割丝在切割电流为450?500A、切割电压为45?50V的条件下，对20mm厚度的Q235钢在压力仓中进行切割试验,在最大切割速度为6.0mm/s的工况下，未发生断弧和出现搭桥、挂渣现象。
[0036]实例3
[0037]按质量百分比，称取26%的Fe3O4, 5%的NiO, 1.6%的钾水玻璃，2.4%的稀土铈，其余为Al粉。
[0038]选取厚度为0.5mm的H08A低碳钢带做外皮，按照实例I的制备方法进行制备得到直径为2.2mm的药芯切割丝。
[0039]本实例制得的药芯切割丝在切割电流为450?500A、切割电压为45?50V的条件下，对20mm厚度的Q235钢在压力仓中进行切割试验,在最大切割速度为5.6mm/s的工况下，未发生断弧和出现搭桥、挂渣现象。
【权利要求】
1.一种用于密闭带压空间切割的药芯切割丝，由外皮和药芯组成，其特征是，所述药芯按质量百分比计，组成为Fe3O4:8?26%，Ni0:5?14%，钾水玻璃:0.1?2.5%，稀土铈:0.6?2.4%，余量Al粉。
2.根据权利要求1所述的用于密闭带压空间切割的药芯切割丝，其特征是，所述药芯的粒径为过100目筛。
3.根据权利要求1所述的用于密闭带压空间切割的药芯切割丝，其特征是，所述外皮为低碳钢带，厚度为0.4?0.6mm。
【文档编号】B23K35/22GK103909357SQ201410138012
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年4月8日 优先权日:2014年4月8日
【发明者】蒋建敏, 王楠, 何峰, 李小岗, 王百泉, 贺定勇, 周正, 王曾洁 申请人:北京工业大学, 中铁隧道集团有限公司