一种水下切割用药芯割丝的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种水下切割用药芯割丝，其由外部金属皮和粉状药芯组成，外部金属皮为低碳钢带；内部药芯由铝热剂、白云石、碳酸钾、稀土元素、钾长石、氟化锂组成，各组成成分的质量百分比为：铝热剂40?60%，白云石30?50%，碳酸钾5?10%，稀土元素0?2%，钾长石0?5%，氟化锂0?5%。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、切割效率高的特点。
【专利说明】
一种水下切割用药芯割丝
技术领域
[0001] 本发明属于金属材料的焊接与切割材料技术领域，具体地说是一种水下湿法电弧 切割用药芯割丝。
【背景技术】
[0002] 随着国民经济的发展，海洋资源开发也进入了新的发展阶段，海洋平台拆除、沉船 打捞及其他水下钢结构工程急需水下切割技术的发展。尽管我国这几年在水下切割材料和 新技术方面取得较大发展，但切割技术在经济性和适用性上与发达国家还存在差距。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），但是电弧-氧切割耗氧量量大、 切割效率低，限制了它的应用，所以需要开发新型自动化程度高的水下切割材料。
[0003] 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，原理与电弧-氧切割一致，切割过程中需要氧气，且频繁更换切割材料，效率较 低。
[0004] 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，这两种割丝药芯中均含有较多造 气组分，可以有效地对碳钢及低合金钢进行切割。但是，这种割丝需要工艺参数很大，不适 于深水条件下切割;并且氧化对不锈钢不起作用，只能切割碳钢和低合金钢，限制了该类割 丝的实际应用。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是为了克服现有技术的不足，提供了一种组成合理， 制作简单，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 下切割用药芯割丝。
[0006] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是:一种水下切割用药芯割丝，包括 外层金属皮和内部药芯，其特征在于:所述外层金属皮为低碳钢带，所述内部药芯由铝热 剂、白云石、碳酸钾、稀土元素、钾长石和氟化锂组成，各组成成分的质量百分比为:铝热剂 40-60%，白云石30-50%，碳酸钾5-10%，稀土元素0-2%，钾长石0-5%，氟化锂0-5%。
[0007] 本发明所述铝热剂是由微米级铝热剂和纳米级铝热剂组成，二者在药芯中的质量 百分比分别为微米级铝热剂20-60%，纳米级铝热剂0-30%。纳米铝热剂为纳米铝粉和纳米氧 化铜粉的组合物，按质量百分比1: 2.5进行配比;微米铝热剂为微米铝粉和微米氧化铜粉的 组成物，按照质量百分比1:2.5进行配比。
[0008] 本发明所用低碳钢带为软态的SPCC钢带，带宽8mm，厚度为0.5mm。这种钢带加工性 能好，药粉的填充率高。
[0009] 本发明所述白云石和钾长石粒径为150-180μπι，氟化锂和碳酸钾粒径均为38-45μ m，稀土元素粒径为40μηι，微米错粉粒径为100-150卩111，微米氧化铜粒径为45卩1]1，纳米错粉粒 径为50nm，纳米氧化铜粉粒径为40nm。
[0010] 本发明的优势和特点在于:本发明的药芯割丝，使用spec低碳钢金属外皮。药芯中 含有大量产热组分，药芯中除含有微米级铝热剂外，药粉中加入了较多的纳米铝热剂，依靠 纳米颗粒比表面积大的特点加剧反应的进行，进一步促进电弧切割过程。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，药粉中加入的钾长石和碳酸钾等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】
[0011] 下面结合实施例对本发明做进一步说明。
[0012] 本发明一种水下切割用药芯割丝，包括外层金属皮和内部药芯，所述外层金属皮 为低碳钢带，所述内部药芯由铝热剂、白云石、碳酸钾、稀土元素、钾长石和氟化锂组成，各 组成成分的质量百分比为：铝热剂40-60%，白云石30-50%，碳酸钾5-10%，稀土元素0-2%，钾 长石0-5%，氟化锂0-5%。本发明所述铝热剂是由微米级铝热剂和纳米级铝热剂组成，二者在 药芯中的质量百分比分别为微米级铝热剂20-60%，纳米级铝热剂0-30%。纳米铝热剂为纳米 铝粉和纳米氧化铜粉的组合物，按质量百分比1:2.5进行配比;微米铝热剂为微米铝粉和微 米氧化铜粉的组成物，按照质量百分比1:2.5进行配比。
[0013]本发明所用低碳钢带为软态的SPCC钢带，带宽8mm，厚度为0.5mm。这种钢带加工性 能好，药粉的填充率高。
[0014] 本发明所述白云石和钾长石粒径为150-180μπι，氟化锂和碳酸钾粒径均为38-45μ m，稀土元素粒径为40μηι，微米错粉粒径为100-150卩111，微米氧化铜粒径为45卩1]1，纳米错粉粒 径为50nm，纳米氧化铜粉粒径为40nm。
[0015] 本发明的药芯割丝的制备方法为，选择软态SPCC低碳钢带，带宽8mm，厚度为 0.5mm。由拔丝机制作而成，药芯割丝截面呈'0'形，割丝直径2.0mm。
[0016] 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： 本发明中铝热剂是含量较多的成分，由微米级铝热剂和纳米级铝热剂组成，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;纳米级铝热剂是 利用纳米铝粉和纳米氧化铜粉，通过超声分散复合的方法制得，依靠纳米铝热剂反应速度 快，能量释放率高的特点，促进切割过程，但是纳米铝热剂含量不能太高，否则会使药芯流 动性变差，影响药芯焊丝制作工艺性。本发明中微米级铝热剂加入量为20-60%，纳米级铝热 剂的加入量0-30%。
[0017]本发明中加入的白云石主要起造气作用，水下切割时，白云石释放的气体起到保 护割口、降低挂渣量的作用，并增加水下电弧挺力和穿透力。本发明中白云石的加入量为 30-50%〇
[0018] 本发明中加入的稀土元素、碳酸钾、氟化锂和钾长石，主要作用稳定电弧，增加切 割电弧的长弧稳定性，使水下切割容易引弧，本发明中稀土元素加入量为0-2%，碳酸钾加入 量为5_10%，氣化裡加入量为0-5%，钾长石加入量为0_5%。
[0019] 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。
[0020] 实施例1的药芯组分制备药芯割丝，在切割电流350-380A，电压40V左右条件下，对 12_厚Q235钢板进行水下切割，可以得到质量较好的割口。
[0021] 实施例2的药芯组分制备药芯割丝，在切割电流300-320A，电压40左右条件下，对 12mm厚Q235钢板进行水下切割，得到质量较好的割口。
[0022] 实施例3的药芯组分制备药芯割丝，在切割电流400-430A，电压45V左右条件下，对 16mm厚Q235钢进行水下切割，可以得到割口。
[0023] 实施例4的药芯组分制备药芯割丝，在切割电流300-340A，电压30V左右条件下，对 8mm厚Q235钢进行水下切割，得到质量较好的割口。
[0024] 实施例5的药芯组分制备药芯割丝，在切割电流380-410A，电压40V左右条件下，对 12mm厚Q235钢进行水下切割，得到质量较好的割口。
【主权项】
1. 一种水下切割用药芯割丝，包括外层金属皮和内部药芯，其特征在于:所述外层金属 皮为低碳钢带，所述内部药芯由铝热剂、白云石、碳酸钾、稀土元素、钾长石、氟化锂组成，各 组成成分的质量百分比为：铝热剂40-60%，白云石30-50%，碳酸钾5-10%，稀土元素0-2%，钾 长石0-5%，氟化锂0-5%。2. 根据权利要求1所述的水下切割用药芯割丝，其特征在于:所述外层金属皮为软态的 SPCC低碳钢带，其带宽8mm，厚度为0.5mm。3. 根据权利要求1所述的水下切割用药芯割丝，其特征在于:所述铝热剂是由微米级铝 热剂和纳米级铝热剂组成，微米级铝热剂在内部药芯中的质量百分比为20-60%，纳米级铝 热剂在内部药芯中的质量百分比为0-30%;纳米铝热剂由纳米铝粉和纳米氧化铜粉组成，按 质量百分比1:2.5进行配比；微米铝热剂由微米铝粉和微米氧化铜粉组成，按照质量百分比 1:2.5进行配比。4. 根据权利要求3所述的水下切割用药芯割丝，其特征在于:所述白云石和钾长石粒径 为150-180卩111，氟化锂和碳酸钾粒径均为38-45卩111，稀土元素粒径为40卩111，微米错粉粒径为 100-150μηι，微米氧化铜粒径为45μηι，纳米错粉粒径为50nm，纳米氧化铜粉粒径为40nm。
【文档编号】B23K35/368GK105921913SQ201610483436
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年6月28日
【发明人】冯吉才, 李洪亮, 刘多, 郭宁, 段如东
【申请人】哈尔滨工业大学（威海）