專利名稱：一種新型的焊條及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型的焊條及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著智能、高能彈藥的迅猛發(fā)展，戰(zhàn)場裝備極易遭受遠(yuǎn)程精確打擊，戰(zhàn)場裝備應(yīng)急搶修能力的強(qiáng)弱，是關(guān)系戰(zhàn)爭成敗的重要因素之一。研究統(tǒng)計表明，戰(zhàn)場裝備金屬構(gòu)件的損傷占全部損傷構(gòu)件的80%以上，而且大部分損傷的部件需要焊接方法進(jìn)行修復(fù)。另外，隨著全球氣候的不斷變暖，各種極端天氣時有發(fā)生，對工業(yè)設(shè)施和民用設(shè)備都有一定的破壞作用，如2008年我國南方出現(xiàn)極端冰凍天氣，造成基礎(chǔ)電力設(shè)施的嚴(yán)重破壞，其修復(fù)大多也需要焊接技術(shù)。傳統(tǒng)的焊接方法如手工電弧焊、氣焊以及新開發(fā)的激光焊和電子束焊等，由于受到焊接能源、焊接設(shè)備以及焊接工藝等方面的限制，不能做到隨時隨地、便捷地展開焊接操作。正是由于受到這些限制，傳統(tǒng)的焊接方法已不能滿足戰(zhàn)場應(yīng)急搶修及民用設(shè)施搶險救援的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對上述現(xiàn)狀，提供了一種具有攜帶方便、操作簡便、使用安全、燃燒可控性強(qiáng)、不需外界能源等特點(diǎn)的適合用于戰(zhàn)場裝備應(yīng)急搶修及民用設(shè)施搶險救援的新型焊條。本發(fā)明還提供了上述焊條的制備方法。本發(fā)明采取的技術(shù)方案
一種新型焊條，由如下重量份的組分制成
硝化棉2-20份
高熱劑37-97份
造渣劑7-18份
安定劑O. 5-2份。所述高熱劑由30-65重量份的氧化銅、0-15重量份氧化鐵和7_15重量份的鋁粉組成。所述造渣劑由3-6重量份二氧化硅、3-8重量份氧化鈣和1-4重量份氟化鈣組成。所述安定劑為二苯胺。本發(fā)明還提供了制備上述新型焊條的方法，具體步驟如下
(O按比例稱取硝化棉，烘干備用；
(2)按比例稱取高熱劑和造渣劑，混合均勻后烘干得無機(jī)混合物，按比例稱取安定劑并烘干；
(3)依次將硝化棉、有機(jī)溶劑、安定劑和無機(jī)混合物加入膠化機(jī)中于2(T25°C下膠化 4. 5飛小時形成塑性藥團(tuán)；所述有機(jī)溶劑由l:f I. 5 (v/v)的乙醇和丙酮組成，有機(jī)溶劑的加入量為硝化棉質(zhì)量的15 30% ；(4)將上述塑性藥團(tuán)用模具擠壓成型，20-25°C下進(jìn)行涼藥I小時，切成所需尺寸，然后于55飛(TC下干燥5飛小時徹底驅(qū)溶即得所述焊條。本發(fā)明采用上述技術(shù)方案取得的有益效果是
本發(fā)明焊條利用硝化棉和高熱劑的燃燒熱將焊料及焊接母材的表面熔化，形成焊接母材與焊料間的原子結(jié)合，進(jìn)而實現(xiàn)焊接。整個焊接過程不需外界提供任何能源，也不需要特殊地焊接設(shè)備，極大地方便了其焊接操作。使用本發(fā)明焊條進(jìn)行焊接時不需要特殊的設(shè)備， 焊接技術(shù)采用電弧焊的操作方式，焊接工藝類似于釬焊，整個焊接過程僅需有限地焊接工具即可完成，且燃燒安全性強(qiáng)，焊接操作人員可放心使用，本發(fā)明焊條的燃燒屬于截面穩(wěn)定燃燒，燃燒穩(wěn)定性強(qiáng)，不會出現(xiàn)串燃或爆燃現(xiàn)象，焊條在擠壓成型過程中，在擠壓力和硝化棉粘結(jié)劑的共同作用下，焊條中各組分之間的大部分氣體都將逸出，大大減小了各組分間的空隙及氣體量，降低了焊條燃燒時氣體的熱膨脹力，避免了爆燃現(xiàn)象的發(fā)生。本發(fā)明焊條力學(xué)性能優(yōu)異，焊條并非一生產(chǎn)出就被使用，需經(jīng)過一段時間的儲存和運(yùn)輸，戰(zhàn)場環(huán)境下的道路坎坷不平，運(yùn)輸過程中顛簸嚴(yán)重，易造成焊條的機(jī)械性破壞。力學(xué)性能測試結(jié)果表明， 該焊條能夠適應(yīng)戰(zhàn)場顛簸的作戰(zhàn)環(huán)境，不會因震動輕易產(chǎn)生折斷現(xiàn)象，即使被折斷其燃燒性能仍保持不變、仍可進(jìn)行有效焊接；而且焊條的內(nèi)部結(jié)構(gòu)并非為粉狀，所以其燃燒也不會因經(jīng)過震動出現(xiàn)爆燃現(xiàn)象。本發(fā)明焊條中各組分的作用如下
I、硝化棉作為焊條的主要成分，其作用主要有以下兩個方面
(1)作為粘結(jié)劑，將火藥復(fù)合焊條的其它組分粘合成均勻體，為焊條的機(jī)械強(qiáng)度提供基體；
(2)作為火藥復(fù)合焊條的能量組分，硝化棉屬于含能的高分子材料，其燃燒會放出大量的熱量，計算結(jié)果表明每千克硝化棉可以產(chǎn)生將近3000KJ的熱量，可以為焊接提供一定量的燃燒熱。2、高熱劑的成分為=CuO粉30 65wt%，F(xiàn)e203粉0 15wt%，Al粉7 17wt%。高熱劑是焊條的主要能量成分，其作用主要有兩方面一是為焊接提供提供足夠的熱量；二是提供焊縫所需的基體材料，高熱劑燃燒產(chǎn)物中含有大量的液態(tài)金屬，主要用于填補(bǔ)焊縫，確保焊道的力學(xué)性能。高熱劑焊接的化學(xué)原理，是利用活動性較強(qiáng)的金屬能夠把活動性較弱的金屬從它的氧化物中還原出來的原理。因為鋁在足夠高的溫度下有較強(qiáng)的活動性，它可以金屬的氧化物中奪取氧，而把金屬還原出來，同時放出大量的熱，溫度可達(dá)2500 3500°C, 從而使這些金屬成為液態(tài)。高熱劑焊接基本原理的主要化學(xué)方程式是
3Cu0+2Al=3Cu+A1203+1519kJ ；
Fe203+2Al=2Fe+A1203+829. 9kJ03、造渣劑的成分為Si02粉:T6wt%，Ca0粉:T8wt%，CaF2粉I 4wt%。火藥復(fù)合焊條是以高熱劑為主能量成分，高熱劑燃燒產(chǎn)物中A1203的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到30%以上，而且A1203 的熔點(diǎn)高于焊縫金屬及焊接母材。焊接過程中，A1203會首先在熔池內(nèi)凝固，無法與焊縫金屬進(jìn)行有效分離，A1203就如同石棉網(wǎng)一樣，將液態(tài)金屬同焊接母材分離，無法實現(xiàn)焊接(見圖I)。造渣劑的作用主要用于分離A1203，造渣劑的存在可降低A1203的熔點(diǎn)，與其形成熔點(diǎn)低、密度低、黏度適宜的焊渣，浮于熔池上方。這樣焊接母材就能夠?qū)崿F(xiàn)熔焊連接，形成良好的焊道。
4、安定劑的成分為二苯胺O. 5 2wt%。安定劑的作用是為了提高焊條的貯存性能。 硝化棉基火藥復(fù)合焊條中的硝化棉組分屬于含能的高分子材料，在常溫條件下就能發(fā)生緩慢的熱分解，其反應(yīng)過程如下所示
RCH20 — N02 — N02 + RCH20 — Q(I)
N02 + R' CH20 — NO + H20 + C02 + Rl' + Ql (2)
N02 + R0N02 — NO + H20 + C02 + R2 + Q2 (3)
從上述反應(yīng)方程式中不難發(fā)現(xiàn)，方程(I)屬于吸熱反應(yīng)，有利于硝化棉的穩(wěn)定；方程
(2)和(3)屬于放熱反應(yīng)，而且兩者的放熱總量大于方程(I)的吸熱量，若反應(yīng)熱不能及時導(dǎo)出，會形成熱積累，會加速硝化棉的熱分解。此外，反應(yīng)方程式(2)和(3)主要是有N02 參與完成，為了控制上述反應(yīng)的進(jìn)行，常采用添加安定劑的方法進(jìn)行控制，其控制原理是通過安定劑不斷地消耗方程(I)產(chǎn)生的N02，進(jìn)而減弱了方程(2)和(3)的進(jìn)程。不同硝化棉含量下硝化棉基火藥復(fù)合焊條的力學(xué)性能見表I及圖I-圖3。表I硝化棉含量與焊條力學(xué)性能的關(guān)系
權(quán)利要求
1.一種新型焊條，其特征在于其由如下重量份的組分制成硝化棉2-20份高熱劑37-97份造渣劑7-18份安定劑O. 5-2份。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型焊條，其特征在于所述高熱劑由30-65重量份的氧化銅、 0-15重量份氧化鐵和7-15重量份的鋁粉組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型焊條，其特征在于所述造渣劑由3-6重量份二氧化硅、 3-8重量份氧化鈣和1-4重量份氟化鈣組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型焊條，其特征在于所述安定劑為二苯胺。
5.一種制備權(quán)利要求1-4任一項所述的新型的焊條的方法，其特征在于其具體步驟如下(1)按比例稱取硝化棉，烘干備用；(2)按比例稱取高熱劑和造渣劑，混合均勻后烘干得無機(jī)混合物，按比例稱取安定劑并烘干；(3)依次將硝化棉、有機(jī)溶劑、安定劑和無機(jī)混合物加入膠化機(jī)中于2(T25°C下膠化·4.5飛小時形成塑性藥團(tuán)；所述有機(jī)溶劑由l:f I. 5 (v/v)的乙醇和丙酮組成，有機(jī)溶劑的加入量為硝化棉質(zhì)量的15 30% ；(4)將上述塑性藥團(tuán)用模具擠壓成型，20-25°C下進(jìn)行涼藥I小時，切成所需尺寸，然后于55飛(TC下干燥5飛小時徹底驅(qū)溶即得所述焊條。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種新型的焊條及其制備方法，所述焊條是由硝化棉、高熱劑、造渣劑和安定劑經(jīng)粉碎、膠化、擠壓成型后徹底驅(qū)溶后制成。本發(fā)明焊條利用硝化棉和高熱劑的燃燒熱將焊料及焊接母材的表面熔化，形成焊接母材與焊料間的原子結(jié)合，進(jìn)而實現(xiàn)焊接。整個焊接過程不需外界提供任何能源，也不需要特殊地焊接設(shè)備，極大地方便了其焊接操作。該焊條能夠適應(yīng)戰(zhàn)場顛簸的作戰(zhàn)環(huán)境，不會因震動輕易產(chǎn)生折斷現(xiàn)象，即使被折斷其燃燒性能仍保持不變、仍可進(jìn)行有效焊接；而且焊條的內(nèi)部結(jié)構(gòu)并非為粉狀，所以其燃燒也不會因經(jīng)過震動出現(xiàn)爆燃現(xiàn)象。
文檔編號B23K35/36GK102581503SQ201210053428
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月4日
發(fā)明者安振濤, 常文平, 杜仕國, 江勁勇, 江路明, 路桂娥 申請人:中國人民解放軍總裝備部軍械技術(shù)研究所