[发明专利]脉冲燃烧型焊条

说明书

技术领域

本发明涉及应急焊接领域，特别涉及一种以燃烧型焊条结构和焊药成分分段变化为特点的用于手工自蔓延立焊焊接的脉冲燃烧型焊条。

背景技术

焊接技术在机器制造、石油化工、航空航天和电子工业等部门发挥着重要作用，特别是现代工业技术的进步和国防科技的发展，新材料新能源的不断出现，推动了焊接技术的发展，目前各种焊接方法已有上百种。“十一五”我国已将战场应急抢修列入国防关键技术报告。在对装甲、军械等装备出现的折断、裂纹(裂缝)、破孔等失效的修复方法中，利用焊接进行修复占具很大的比例。如何在战场进行靠前快速焊修，多年来一直是军事装备维修工作者始终探索的课题。但是目前已有的绝大多数焊接方法，由于需要外界能源，设备笨重，机动灵活性差等问题，都不能很好地解决战场环境下的快速抢修。手工自蔓延焊接作为一种全新的焊接方法，研制出了铜系、铁系、镍系三大类燃烧型焊条，可实现对各种碳钢、不锈钢、铜合金等金属的手工自蔓延焊接。手工自蔓延焊接作为一种特殊的熔焊技术，在热源、母材熔化、熔池特点、结晶机理等方面与普通熔焊存在着很大的区别，因此利用该技术进行焊件的立焊操作时，通过对熔池内熔融焊料与母材的润湿附着性，熔池深度，焊缝的形态以及熔渣生成的初步观察分析和微观组织分析及立焊焊件的力学性能测试发现，其焊件的连接状况离满足战场应急抢修的要求还有很大差距。将普通燃烧型焊条直接用于实际焊接维修过程中的立焊，由于焊条热量较高，极易导致焊接母材烧蚀甚至焊穿；另一方面，焊条冶金反应所产生金属流动性强导致焊缝金属的流失，所以难以取得理想效果。研究脉冲燃烧型焊条能更好的适应于野外战场无外界能源和设备情况下的抢修，对完成战场快速抢修任务，提高部队战斗力具有十分重要的军事和经济意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种无需外界能源和设备，携带方便、操作简单，满足战场或野外情况下立焊位置应急焊接的脉冲燃烧型焊条。

为解决上述技术问题，本发明提供一种脉冲燃烧型焊条，其特征在于所述焊条由焊药段和低热造渣段交替排列组成：焊药段燃烧产生热量较高可熔化母材，燃烧所产生的合金可填充焊缝；低热造渣段燃烧产生热量较低仅可维持燃烧，燃烧产生的熔渣覆盖焊缝合金可保护焊缝金属，焊药段和低热造渣段燃烧速度以及伴随的冶金反应均不同而达到脉冲式燃烧的效果。焊药段由高热剂、造渣剂、合金剂和脱氧剂组成，低热造渣段由高热剂、造渣剂和稀释剂组成。

第一段焊药段长度为40～45mm，第二段以及后续焊药段长度为30～38mm。焊药段中高热剂由CuO+Al、Fe₂O₃+Al组成，约占焊药重量的百分比为40％～60％。造渣剂选自MoS₂、CaCO₃、SiO₂、CuO、Fe₂O₃、CaF₂、KNO₃、V₂O₅，约占焊药重量的百分比为20％～25％。合金剂选自Zr、Ni及稀土材料，约占焊药重量的百分比为10％～20％。脱氧剂选自Ti和Mn，约占焊药重量的百分比为10％～15％。

相邻两焊药段之间以5～15mm低热造渣段隔开。低热造渣段中高热剂由CuO+Al、Fe₂O₃+Al组成，约占焊药重量的百分比为35％～50％。造渣剂选自CaCO₃、SiO₂、CaF₂、KNO₃、V₂O₅，约占焊药重量的百分比为35％～45％。稀释剂选自Na₂B₄O₇和软锰矿，约占焊药重量的百分比为15％～20％。

本发明的脉冲燃烧型焊条主要用于各种碳钢结构件的立焊焊接。在背板辅助下可实现厚度5mm内碳钢板的单面焊双面成型，焊接获得的焊缝合金为铜铁合金，抗拉强度达350MPa、伸长率20％、硬度HB70。

附图说明

下面结合附图和实施对本发明做进一步说明。

图1是脉冲燃烧型焊条示意图。

图2是脉冲燃烧型焊条剖面示意图。

图2中，1是引火线段，2、4、6分别为不同长度的第一、第二和第三焊药段，3、5是相同长度的低热造渣段，7是堵头。

具体实施方式：

外径10mm脉冲燃烧型焊条，长度为42～140mm，可焊接厚度5mm钢板。焊药段焊药组成为CuO(-200目)45％～55％、Fe₂O₃(-200目)6％～10％、Al(-250目)8％～12％、CaCO₃(-250目)2％～4％、SiO₂(-150目)5％～8％、CaF₂(-200目)3％～6％、MoS₂(-250目)0.5％～3.2％、Ni(-150目)8％、Zr(-200目)0.3％～2.8％、Ti(-100目)2％及微量成分；低热造渣段成分组成为CuO(-200目)38％～44％、Fe₂O₃(-200目)6％～8％、Al(-250目)7％～9％、CaCO₃(-250目)12％～15％、SiO₂(-150目)5％～8％、Na₂B₄O₇(-150目)5％～10％、CaF₂(-200目)4％～6％、软锰矿(-200目)2％～5％及微量成分。上述物料分别球磨过筛后，于120℃烘干2小时，按配比混合均匀，通过焊条成型机将不同焊药分段装入一端装有堵头、外径为10mm、壁厚0.2mm的纸管(如图2所示)。其中第一段焊药段长度为42mm，第二段以及后续焊药段长度均为36mm，相邻两焊药段之间以10mm低热造渣段隔开。装药完成后，装上引火线，套上套管(如图1所示)，装入防静电塑料薄膜袋，抽真空热塑封即获得10mm脉冲燃烧型焊条。