專利名稱：一種用于水下濕式電弧切割的藥芯割絲及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬材料類的焊接與切割材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種切割焊絲，更具體地說，涉及一種用于自保護水下濕式電弧切割的環(huán)保型藥芯割絲及其制備方法。
背景技術(shù)：
水下切割技術(shù)中常用的是氧-電弧切割法與氧-火焰切割法，兩者屬熱切割范疇， 是利用電弧或火焰產(chǎn)生的高溫熔化被切割金屬，需額外噴出氧氣燃燒熔融金屬并將氧化渣吹落從而形成割口。日本專利JP02324521、專利名稱“Method for arc-cutting steel material in water”提出一種優(yōu)化后的水下氧-電弧切割技術(shù)，使得鋼板更容易被氧化且去除熔渣更方便，但依然具有該方法普遍存在的不足之處需額外提供氧氣，且氧氣消耗量大，并在實際應(yīng)用中還存在著切割自動化程度不高等缺點。專利申請?zhí)朇N200410090671.8、 專利名稱“一種環(huán)保節(jié)能型工業(yè)用燃氣”公開了一種綜合耗氣成本低于乙炔的燃氣，燃燒產(chǎn)生火焰用于實現(xiàn)水下彈簧鋼板的切割，但水下氧-火焰切割法普遍存在火焰在水下容易熄滅等缺點。自保護水下濕式熔化極電弧切割方法，和目前常規(guī)水下切割方法相比，自動化程度高，且無需額外提供氣體。該切割方法的關(guān)鍵在于其藥芯割絲的成分設(shè)計，前蘇聯(lián)專利 SU1358254A1 (Flux-cored wire for underwater cutting)提供了一種藥芯割絲用于該方法，該藥芯成分以菱鐵礦為主，通過造氣對切割處進行保護，但由于該藥芯成分側(cè)重于對鋼板的造氣保護，缺乏氧氣供給，導(dǎo)致對鋼板的氧化作用不足，制約了該藥芯割絲的切割效果，在實際應(yīng)用中，切割過程出現(xiàn)斷弧現(xiàn)象，得到的割口存在搭橋、掛渣等缺陷。本發(fā)明人通過積極持久并且有益的試驗，以過氧化鈣或過氧化鋇作為藥芯中的氧氣供給源，在二氧化鈰和二氧化錳的催化作用下提供具有一定壓力和流量的氧氣，有效氧化待切割金屬，并將氧化渣吹落從而形成割口，同時在藥芯成分中添加易電離的銫鹽和鉀鹽以改善藥芯割絲的引弧性能并提高電弧燃燒的穩(wěn)定性。本發(fā)明到目前為止，尚未見相關(guān)報導(dǎo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決和克服上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的技術(shù)問題和缺陷，以實現(xiàn)對低碳鋼以及低合金鋼板的自保護水下濕式電弧切割，而提供一種用于自保護水下濕式電弧切割的環(huán)保型藥芯割絲及其制備方法。為了達到上述目的，本發(fā)明采用低碳鋼帶作為外層包裹材料，藥芯材料由各種藥粉組成。利用其電弧產(chǎn)生的熱量用來加熱和熔化被切割鋼板；通過在藥芯配方中添加足量的造氣劑，利用其產(chǎn)生的氣體排開周圍水，對待切割處起保護作用；通過添加足量的氧化劑，在切割時利用其發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)放出氧氣將鋼板氧化，借助氧氣流的作用力吹落氧化渣，從而形成割口 ；并通過添加合適的穩(wěn)弧劑，改善藥芯割絲的引弧性能以及提高電弧燃燒的穩(wěn)定性，使切割能連續(xù)進行。
本發(fā)明實現(xiàn)目的的具體技術(shù)方案是一種用于水下濕式電弧切割的藥芯割絲，由藥芯和外層鋼帶組成，其特征是，所述藥芯按質(zhì)量百分比由藥粉白云石為8 M%，石英砂為0. 5 4%，碳酸銫為0. 1 3 %， 碳酸鉀為0. 1 3 %，二氧化鈰為0. 6 2. 4%，二氧化錳為2. 4 4. 8 %，其余為過氧化鈣或過氧化鋇組成，總質(zhì)量百分比為100%。其中所述二氧化鈰與所述二氧化錳兩種藥粉的質(zhì)量比為0. 10 0.50 1。所述的藥粉的粒徑為過100目篩。所述的外層鋼帶的材質(zhì)為低碳鋼，厚度為0. 4 0. 6mm。上述的一種用于水下濕式電弧切割的藥芯割絲的制備方法，包括如下步驟1、按配比稱取藥粉，并將藥粉混合均勻；2、采用成型機將外層鋼帶制成U型槽狀；3、將混合均勻的藥粉填充到U型槽中，合攏槽口 ；4、采用拉絲機逐道拉拔，得到藥芯割絲。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果主要是本發(fā)明的藥芯中的白云石在切割過程中受熱分解，放出CO2氣體對水下待切割處起保護作用，加入石英砂有利于白云石持續(xù)分解造氣從而達到最佳保護效果；過氧化鈣或過氧化鋇是切割時的氧氣供給源，除自身受熱分解產(chǎn)生氧氣外，其水解產(chǎn)物過氧化氫還將分解為水與氧氣，但由于在水中散熱較快，過氧化氫的分解速度尚不能滿足水下切割對氧氣的需求，故本發(fā)明針對該反應(yīng)的特點，研究得到二氧化鈰和二氧化錳在一定比例范圍內(nèi)的復(fù)合添加對該反應(yīng)的催化作用較好，將促使過氧化氫分解反應(yīng)快速發(fā)生且轉(zhuǎn)化率高，保證了切割時的氧氣供給，持續(xù)提供具有一定壓力和流量的氧氣將待切割處氧化，并將熔渣有效吹除，從而形成割口 ；碳酸銫和碳酸鉀作為藥芯中的穩(wěn)弧劑，有利于提高水下切割電弧的引燃能力及燃燒的穩(wěn)定性。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其特點主要在于1)本發(fā)明研制的藥芯割絲，可對低碳鋼以及低合金鋼進行自保護水下濕式電弧切割，無需額外加氣體保護，無需額外供氧，在藥芯中選用碳酸鹽作為造氣劑，選用過氧化物作為氧化氣體供給源，反應(yīng)得到的氣體排開周圍水，對待切割處起保護作用，并在切割過程中持續(xù)提供具有一定壓力和流量的氧氣將鋼板氧化，并將熔渣吹落，形成割口，且切割效果良好。2)過氧化物與水反應(yīng)生成的過氧化氫，盡管受熱將分解為水與氧氣，但由于熱量在水中散失較快，該反應(yīng)不能進行完全。本發(fā)明通過研究發(fā)現(xiàn)在藥芯中添加二氧化錳，能對切割過程中的氧氣制造起強有力的催化作用。進一步的研究發(fā)現(xiàn)，適量的二氧化鈰可作為二氧化錳優(yōu)良的輔助催化劑，當(dāng)二氧化鈰與二氧化錳的質(zhì)量之比在0.10 0.50 1之間時，對過氧化氫分解反應(yīng)的催化效果較二氧化錳單獨催化更為顯著，使過氧化氫分解完全， 且分解速率快、反應(yīng)劇烈。而當(dāng)兩者比例低于0.10 1或高于0.50 1時，二氧化鈰將喪失對二氧化錳的輔助催化作用，因此合理控制藥芯中二氧化鈰和二氧化錳的質(zhì)量比，是本發(fā)明方案的關(guān)鍵點之3)本發(fā)明在藥芯中添加電離勢較低的銫鹽和鉀鹽作為穩(wěn)弧劑，有利于提高水下切割電弧的引燃能力及燃燒的穩(wěn)定性。
具體實施例方式下面通過實施例對本發(fā)明的一種用于水下濕式電弧切割的藥芯割絲及其制備方法作進一步的詳細說明。實施例1一、藥芯成分配比稱取8%的白云石，0.5%的石英砂，0. 的碳酸銫，3%的碳酸鉀，2. 4%的二氧化鈰，4. 8%的二氧化錳，81. 2%的過氧化鈣。二、制備方法1、將所取藥粉進行混合均勻，過100目的篩子；2、選取厚度為0. 5mm的H08A鋼帶，將其軋成U形槽狀；3、將混合均勻的藥粉填充到U形槽中，合攏U形槽口；4、采用拉絲機將藥芯割絲分別通過不同直徑的拉絲模，逐道拉拔、減徑，最后獲得直徑為2. 2mm的藥芯割絲。三、有益效果本實施例制得的藥芯割絲在切割電流為450 500A、切割電壓為45 50V的條件下，對20mm厚度的Q235A鋼板進行水下切割，最大切割速度為200mm/min的工況下，未發(fā)生斷弧和出現(xiàn)搭橋、掛渣現(xiàn)象。實施例2按質(zhì)量百分比配比藥芯成分為12 %的白云石，1 %的石英砂，0. 5 %的碳酸銫， 1.5%的碳酸鉀，0. 6%的二氧化鈰，6%的二氧化錳，78. 4%的過氧化鋇。選用厚度為0. 5mm的H08A鋼帶，按照實施例1的制備方法進行制備得到2. 2mm直徑的藥芯割絲。本實施例制得的藥芯割絲在切割電流為450 500A、切割電壓為45 50V的條件下，對20mm厚度的Q235A鋼板進行水下切割，最大切割速度為220mm/min的工況下，未發(fā)生斷弧和出現(xiàn)搭橋、掛渣現(xiàn)象。實施例3按質(zhì)量百分比配比藥芯成分為16%的白云石，2%的石英砂，2. 5%的碳酸銫， 0. 1 %的碳酸鉀，1. 6%的二氧化鈰，4%的二氧化錳，73. 8%的過氧化鈣。選用厚度為0. 5mm的H08A鋼帶，按照實施例1的制備方法進行制備得到2. 2mm直徑的藥芯割絲。本實施例制得的藥芯割絲在切割電流為450 500A、切割電壓為45 50V的條件下，對20mm厚度的Q235A鋼板進行水下切割，最大切割速度為MOmm/min的工況下，未發(fā)生斷弧和出現(xiàn)搭橋、掛渣現(xiàn)象。實施例4按質(zhì)量百分比配比藥芯成分為20%的白云石，3%的石英砂，的碳酸銫，2. 5% 的碳酸鉀，0. 8%的二氧化鈰，4%的二氧化錳，68. 7%的過氧化鈣。選用厚度為0. 5mm的H08A鋼帶，按照實施例1的制備方法進行制備得到2. 2mm直徑的藥芯割絲。
本實施例制得的藥芯割絲在切割電流為450 500A、切割電壓為45 50V的條件下，對20mm厚度的Q235A鋼板進行水下切割，最大切割速度為230mm/min的工況下，未發(fā)生斷弧和出現(xiàn)搭橋、掛渣現(xiàn)象。實施例5按質(zhì)量百分比配比藥芯成分為M %的白云石，4%的石英砂，3%的碳酸銫，2%的碳酸鉀，0. 6%的二氧化鈰，2. 4%的二氧化錳，64%的過氧化鋇。選用厚度為0. 5mm的H08A鋼帶，按照實施例1的制備方法進行制備得到2. 2mm直徑的藥芯割絲。本實施例制得的藥芯割絲在切割電流為450 500A、切割電壓為45 50V的條件下，對20mm厚度的Q235A鋼板進行水下切割，最大切割速度為210mm/min的工況下，未發(fā)生斷弧和出現(xiàn)搭橋、掛渣現(xiàn)象。
權(quán)利要求
1.一種用于水下濕式電弧切割的藥芯割絲，由藥芯和外層鋼帶組成，其特征是，所述藥芯按質(zhì)量百分比由藥粉白云石為8 M%，石英砂為0. 5 4%，碳酸銫為0. 1 3 %，碳酸鉀為0. 1 3%，二氧化鈰為0. 6 2. 4%，二氧化錳為2. 4 4. 8%，其余為過氧化鈣或過氧化鋇組成，總質(zhì)量百分比為100%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于水下濕式電弧切割的藥芯割絲，其特征是，所述二氧化鈰與所述二氧化錳兩種藥粉的質(zhì)量之比為0. 10 0.50 1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于水下濕式電弧切割的藥芯割絲，其特征是，所述的藥粉的粒徑為過100目篩。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于水下濕式電弧切割的藥芯割絲，其特征是，所述的外層鋼帶的材質(zhì)為低碳鋼，厚度為0. 4 0. 6mm。
5.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于水下濕式電弧切割的藥芯割絲的制備方法，其特征是，包括如下步驟(1)按配比稱取藥粉，并將藥粉混合均勻；(2)采用成型機將外層鋼帶制成U型槽狀；(3)將混合均勻的藥粉填充到U型槽中，合攏槽口；(4)采用拉絲機逐道拉拔，得到藥芯割絲。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于水下濕式電弧切割的藥芯割絲及其制備方法。該藥芯割絲由藥芯和外層鋼帶組成，其特征是，所述藥芯按質(zhì)量百分比由藥粉白云石為8～24％，石英砂為0.5～4％，碳酸銫為0.1～3％，碳酸鉀為0.1～3％，二氧化鈰為0.6～2.4％，二氧化錳為2.4～4.8％，其余為過氧化鈣或過氧化鋇組成，總質(zhì)量百分比為100％。制備步驟是，先將配比好的藥粉混合均勻；然后采用成型機將外層鋼帶制成U型槽狀；將混合均勻的藥粉填充到U型槽中，合攏槽口；最后采用拉絲機逐道拉拔，得到藥芯割絲。該藥芯割絲用于切割水下低碳鋼和低合金鋼，無需加氣體保護，無需額外供氧。
文檔編號B23K35/40GK102554520SQ20121005782
公開日2012年7月11日 申請日期2012年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月7日
發(fā)明者朱杰, 王儉辛, 王加友, 黎文航 申請人:江蘇科技大學(xué)