專(zhuān)利名稱(chēng):自蔓延釬焊熱源藥粉、自蔓延釬焊裝置及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及焊接技術(shù)領(lǐng)域,具體的說(shuō),是涉及將自蔓延焊接和釬焊結(jié)合的焊接方 法。
背景技術(shù):
現(xiàn)有的野外應(yīng)急修理中一般采用手工電弧焊和氣焊,兩種焊接方法都需要復(fù)雜、 笨重的設(shè)備,并且都要求操作者必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的專(zhuān)門(mén)訓(xùn)練,這些條件極大地限制了野外作 業(yè)以及特殊地極端災(zāi)害情況下應(yīng)急焊修任務(wù)的完成。因此,對(duì)于在野外無(wú)電無(wú)氣條件下,損 傷零件的應(yīng)急快速修理作業(yè)研究具有十分重要的意義。近幾年出現(xiàn)的手工自蔓延焊接是利用自蔓延反應(yīng)的放熱及其產(chǎn)物來(lái)焊接受焊母 材,將可進(jìn)行自蔓延反應(yīng)的焊藥制成形狀類(lèi)似筆狀的燃燒型焊條,焊藥反應(yīng)放出的熱量使 焊條維持燃燒并產(chǎn)生類(lèi)似焊弧的燃燒弧,采用手工電弧焊的運(yùn)條方法,即可實(shí)施焊接。例如,中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)為CN101444876的發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)了一種手工熱劑焊條及其 制備和使用方法。焊條焊藥由鋁熱劑、造渣劑和合金劑組成。按比例稱(chēng)取原料,裝入球磨 罐內(nèi),加入研磨球和球磨介質(zhì),濕磨后烘干即得到焊藥,將焊藥填入紙質(zhì)圓筒中,在圓筒的 一端安裝引線(xiàn),另一端由塑料堵頭密封即構(gòu)成熱劑焊條,將焊條裝入到紙制套筒中,密封保 存。使用時(shí),將套筒固定在焊條后端的堵頭上,用手握住套筒,點(diǎn)燃焊條前端的引線(xiàn)后,即 可進(jìn)行手工焊接或切割作業(yè)。雖然這種焊條小巧輕便,可隨時(shí)隨地進(jìn)行焊接、切割作業(yè), 但是由于這種焊條的各種原料全部裝在紙質(zhì)圓筒當(dāng)中,反應(yīng)生成物中不僅含有Fe,也含有 Al203,因此該方法實(shí)現(xiàn)焊接的焊縫中均存在熔渣分離不徹底,焊縫缺陷較多的情況。另一 方面,因?yàn)楹附臃磻?yīng)較為劇烈,反應(yīng)可控性差,而使用時(shí)又是由操作人員手持焊條操作,焊 接的高度、角度都要準(zhǔn)確度都需要人為操作,所以對(duì)操作人員的要求較高。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問(wèn)題,本發(fā)明要解決的第一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供一種適用于野外應(yīng)急 作業(yè)的用于產(chǎn)生熱量的自蔓延釬焊熱源藥粉熱源藥粉按照質(zhì)量百分比由下列組分組成=Fe2O3粉末20 45%,Al粉10 30%,CuO粉末30 50%,其中三種組分的粒徑均勻。本發(fā)明要解決的第二個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供一種適用于野外應(yīng)急作業(yè)的將自蔓延焊 接與釬焊結(jié)合的焊接裝置一種含上述熱源藥粉的自蔓延釬焊裝置,該裝置包括厚度為0. 5cm 4cm,底部中 心設(shè)通孔的耐高溫容器,所述耐高溫容器由耐熱溫度在800°C 2000°C之內(nèi)的材料制成, 所述耐高溫容器中間設(shè)置有厚度為0. 5cm 4cm、底部開(kāi)口的釬焊導(dǎo)熱罐,所述釬焊導(dǎo)熱罐 底部開(kāi)口大于所述耐高溫容器底部的通孔,所述釬焊導(dǎo)熱罐內(nèi)設(shè)置有釬料,所述釬焊導(dǎo)熱 罐外壁與所述耐高溫容器內(nèi)壁之間設(shè)置有熱源藥粉,所述熱源藥粉中插有引線(xiàn)。本發(fā)明要解決的第三個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供上述自蔓延釬焊焊接裝置的制備方法
一種上述自蔓延釬焊裝置的制備方法,該制備方法包括以下步驟(1)按Fe2O3粉末20 45%,Al粉10 30%,CuO粉末30 50%的質(zhì)量百分 比稱(chēng)取粒徑均勻的原料,研磨均勻,得到熱源藥粉;(2)將熱源藥粉填入到厚度為0. 5cm 4cm,底部中心設(shè)通孔的耐高溫容器中,所 述耐高溫容器由耐熱溫度在800°C 2000°C之內(nèi)的材料制成;(3)在耐高溫容器中間放入底部開(kāi)口的釬焊導(dǎo)熱罐,釬焊導(dǎo)熱罐底部開(kāi)口應(yīng)大于 耐高溫容器底部的通孔,使熱源藥粉擠壓在釬焊導(dǎo)熱罐外壁與耐高溫容器內(nèi)壁之間,釬焊 導(dǎo)熱罐的厚度為0. 5cm 4cm ;(4)將釬料放入到釬焊導(dǎo)熱罐中;(5)在熱源藥粉中插入引線(xiàn)。其中,所述引線(xiàn)由鎂條制備而成。所述耐高溫容器由剛玉陶瓷、氧化鎬陶瓷、氧化鎂陶瓷或釬料等耐熱溫度達(dá)到 800 V 2000 V的材料制成,選用材料能夠達(dá)到耐高溫要求即可。本發(fā)明要解決的第四個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供一種適用于野外應(yīng)急作業(yè)的自蔓延釬焊 方法將上述自蔓延釬焊裝置放置于工件的待焊處,點(diǎn)燃引線(xiàn),熱源藥粉發(fā)生鋁熱反應(yīng), 放出熱量熔化釬料,滴于待焊處形成焊縫。本發(fā)明的有益效果是(一)本發(fā)明利用焊藥發(fā)生鋁熱反應(yīng)放出大量的熱作為熱源,融化釬料實(shí)現(xiàn)焊接, 無(wú)需接觸任何焊接設(shè)備和電源,制備過(guò)程簡(jiǎn)單,焊接操作簡(jiǎn)便快捷安全,可以隨時(shí)隨地進(jìn)行 焊接作業(yè),尤其適用于野外應(yīng)急作業(yè)。( 二)本發(fā)明的焊藥與釬料隔離較好,可以使鋁熱反應(yīng)產(chǎn)物和釬劑較好的分離,令 焊縫較為純凈,缺陷較少,焊縫成型較好。(三)本發(fā)明可焊性較好,熱輸入量低,母材不熔化,母材熱變形較小,可控性強(qiáng), 使用時(shí)直接將焊接裝置放置于待焊處,不需要持續(xù)手持,對(duì)操作人員的技術(shù)要求不會(huì)太高。(四)本發(fā)明熱源藥粉成分簡(jiǎn)單,無(wú)需造渣劑、合金劑等成分,僅僅利用反應(yīng)產(chǎn)生 的熱量作為釬焊的熱源,另外,熱源藥粉原料的粒徑均相近,反應(yīng)均勻,反應(yīng)進(jìn)行順利,不至 太過(guò)劇烈。
附圖是本發(fā)明的自蔓延釬焊裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1 耐高溫容器,2 熱源藥粉,3 引線(xiàn),4 釬料,5 通孔,6 釬焊導(dǎo)熱罐。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供一種用于野外應(yīng)急焊接的自蔓延釬焊方法,主要利用鋁熱反應(yīng)放出大 量的熱作為熱源,熔化釬料用于焊接。根據(jù)具體情況的連接強(qiáng)度設(shè)計(jì)自蔓延釬焊熱源藥粉成分及其比例。其中的鋁熱反 應(yīng)為 2A1+Fe203 = 2Fe+Al203+2Fe+836kJ2Al+3Cu0 = 3Cu+Al203+1519kJ
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下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述實(shí)施例1按照以下質(zhì)量百分比稱(chēng)取Fe2O3粉末20%,Al粉30%,CuO粉末50%,其中三種 組分的粒徑均相近,將以上原料研磨均勻,得到熱源藥粉2。將熱源藥粉2填入到耐高溫容器1中,耐高溫容器1厚度為0. 5cm,底部中心設(shè)通 孔5,由剛玉陶瓷制成,剛玉陶瓷的耐熱溫度一般為1600°C。在耐高溫容器1中間放入底部開(kāi)口的釬焊導(dǎo)熱罐6,釬焊導(dǎo)熱罐6底部開(kāi)口大于耐 高溫容器1底部的通孔5,使熱源藥粉2擠壓在釬焊導(dǎo)熱罐6外壁與耐高溫容器1內(nèi)壁之 間,并且密封不泄露,釬焊導(dǎo)熱罐6的厚度為0. Scm0將釬料4放入到釬焊導(dǎo)熱罐6中。在熱源藥粉中插入鎂條作為引線(xiàn)。對(duì)2. 5mm厚的鋼板進(jìn)行焊接,將上述自蔓延釬焊裝置放置于工件的待焊處,點(diǎn)燃 引線(xiàn)3,熱源藥粉2發(fā)生鋁熱反應(yīng),放出熱量熔化釬料4,滴于待焊處形成焊縫。經(jīng)抗拉強(qiáng)度測(cè)試試驗(yàn)測(cè)定,抗拉強(qiáng)度為356Mpa。實(shí)施例2按照以下質(zhì)量百分比稱(chēng)取Fe2O3粉末32%,Al粉20%,CuO粉末48%,其中三種 組分的粒徑均勻,將原料研磨均勻,得到熱源藥粉2。將熱源藥粉2填入到耐高溫容器1中,耐高溫容器1厚度為2cm,底部中心設(shè)通孔 5,由氧化鎬陶瓷制成,氧化鎬陶瓷的耐熱溫度一般為2000°C。在耐高溫容器1中間放入底部開(kāi)口的釬焊導(dǎo)熱罐6,釬焊導(dǎo)熱罐6底部開(kāi)口大于耐 高溫容器1底部的通孔5,使熱源藥粉2擠壓在釬焊導(dǎo)熱罐6外壁與耐高溫容器1內(nèi)壁之 間,并且密封不泄露,釬焊導(dǎo)熱罐6的厚度為2cm。將釬料4放入到釬焊導(dǎo)熱罐6中。在熱源藥粉中插入鎂條作為引線(xiàn)。對(duì)2mm厚的鋼板進(jìn)行焊接,將上述自蔓延釬焊裝置放置于工件的待焊處,點(diǎn)燃引 線(xiàn)3,熱源藥粉2發(fā)生鋁熱反應(yīng),放出熱量熔化釬料4,滴于待焊處形成焊縫。經(jīng)抗拉強(qiáng)度測(cè)試試驗(yàn)測(cè)定,抗拉強(qiáng)度為343Mpa。實(shí)施例3按照以下質(zhì)量百分比稱(chēng)取Fe2O3粉末38%,Al粉22%,CuO粉末40%,其中三種 組分的粒徑均勻,將原料研磨均勻,得到熱源藥粉2。將熱源藥粉2填入到耐高溫容器1中,耐高溫容器1厚度為1. 2cm,底部中心設(shè)通 孔5,由氧化鎂陶瓷制成,氧化鎂陶瓷的耐熱溫度一般為1600°C。在耐高溫容器1中間放入底部開(kāi)口的釬焊導(dǎo)熱罐6,釬焊導(dǎo)熱罐6底部開(kāi)口大于耐 高溫容器1底部的通孔5,使熱源藥粉2擠壓在釬焊導(dǎo)熱罐6外壁與耐高溫容器1內(nèi)壁之 間,并且密封不泄露,釬焊導(dǎo)熱罐6的厚度為1. 5cm。將釬料4放入到釬焊導(dǎo)熱罐6中。在熱源藥粉中插入鎂條作為引線(xiàn)。對(duì)1.5mm厚的鋼板進(jìn)行焊接,將上述自蔓延釬焊裝置放置于工件的待焊處,點(diǎn)燃 引線(xiàn)3,熱源藥粉2發(fā)生鋁熱反應(yīng),放出熱量熔化釬料4,滴于待焊處形成焊縫。
經(jīng)抗拉強(qiáng)度測(cè)試試驗(yàn)測(cè)定,抗拉強(qiáng)度為313Mpa。實(shí)施例4按照以下質(zhì)量百分比稱(chēng)取Fe2O3粉末45%,Al粉25%,CuO粉末30%,其中三種 組分的粒徑均勻,將原料研磨均勻,得到熱源藥粉2。將熱源藥粉2填入到耐高溫容器1中,耐高溫容器1厚度為4cm,底部中心設(shè)通孔 5,由剛玉陶瓷制成。在耐高溫容器1中間放入底部開(kāi)口的釬焊導(dǎo)熱罐6,釬焊導(dǎo)熱罐6底部開(kāi)口大于耐 高溫容器1底部的通孔5,使熱源藥粉2擠壓在釬焊導(dǎo)熱罐6外壁與耐高溫容器1內(nèi)壁之 間,并且密封不泄露,釬焊導(dǎo)熱罐6的厚度為4cm。將釬料4放入到釬焊導(dǎo)熱罐6中。在熱源藥粉中插入鎂條作為引線(xiàn)。對(duì)Imm厚的鋼板進(jìn)行焊接,將上述自蔓延釬焊裝置放置于工件的待焊處,點(diǎn)燃引 線(xiàn)3,熱源藥粉2發(fā)生鋁熱反應(yīng),放出熱量熔化釬料4,滴于待焊處形成焊縫。經(jīng)抗拉強(qiáng)度測(cè)試試驗(yàn)測(cè)定,抗拉強(qiáng)度為307Mpa。實(shí)施例5按照以下質(zhì)量百分比稱(chēng)取Fe2O3粉末44%,A1粉10%,Cu0粉末46%,其中三種 組分的粒徑均勻,將原料研磨均勻,得到熱源藥粉2。將熱源藥粉2填入到耐高溫容器1中,耐高溫容器1厚度為3cm,底部中心設(shè)通孔 5,由釬料制成,釬料的耐熱溫度一般為800°C 825°C。釬料制作耐高溫容器是用厚度為0. 5mm 3mm的釬料板卷成圓柱筒,圓柱筒的長(zhǎng) 度一般為6cm 8cm,半徑為Icm 2cm。在耐高溫容器1中間放入底部開(kāi)口的釬焊導(dǎo)熱罐6,釬焊導(dǎo)熱罐6底部開(kāi)口大于耐 高溫容器1底部的通孔5,使熱源藥粉2擠壓在釬焊導(dǎo)熱罐6外壁與耐高溫容器1內(nèi)壁之 間,并且密封不泄露,釬焊導(dǎo)熱罐6的厚度為3cm。將釬料4放入到釬焊導(dǎo)熱罐6中。在熱源藥粉中插入鎂條作為引線(xiàn)。對(duì)0.5mm厚的鋼板進(jìn)行焊接,將上述自蔓延釬焊裝置放置于工件的待焊處,點(diǎn)燃 引線(xiàn)3,熱源藥粉2發(fā)生鋁熱反應(yīng),放出熱量熔化釬料4,滴于待焊處形成焊縫。經(jīng)抗拉強(qiáng)度測(cè)試試驗(yàn)測(cè)定,抗拉強(qiáng)度為298Mpa。盡管上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述,但是本發(fā)明并不局限于上 述的具體實(shí)施方式
,上述的具體實(shí)施方式
僅僅是示意性的,并不是限制性的,本領(lǐng)域的普通 技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下,在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下,還可 以作出很多形式的具體變換,這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種用于自蔓延釬焊的熱源藥粉,其特征在于,按照質(zhì)量百分比由下列組分組成Fe2O3粉末20~45%,Al粉10~30%,CuO粉末30~50%,其中三種組分的粒徑均勻。
2.一種含權(quán)利要求1熱源藥粉的自蔓延釬焊裝置,其特征在于,該裝置包括厚度 為0. 5cm 4cm,底部中心設(shè)通孔的耐高溫容器,所述耐高溫容器由耐熱溫度在800°C 2000°C之內(nèi)的材料制成,所述耐高溫容器中間設(shè)置有厚度為0. 5cm 4cm、底部開(kāi)口的釬焊 導(dǎo)熱罐,所述釬焊導(dǎo)熱罐底部開(kāi)口大于所述耐高溫容器底部的通孔,所述釬焊導(dǎo)熱罐內(nèi)設(shè) 置有釬料,所述釬焊導(dǎo)熱罐外壁與所述耐高溫容器內(nèi)壁之間設(shè)置有熱源藥粉,所述熱源藥 粉中插有引線(xiàn)。
3.—種權(quán)利要求2自蔓延釬焊裝置的制備方法,其特征在于,該制備方法包括以下步驟(1)按Fe2O3粉末20 45%,A1粉10 30%,CuO粉末30 50%的質(zhì)量百分比稱(chēng) 取粒徑均勻的原料,研磨均勻,得到熱源藥粉;(2)將熱源藥粉填入到厚度為0.5cm 4cm,底部中心設(shè)通孔的耐高溫容器中,所述耐 高溫容器由耐熱溫度在800°C 2000°C之內(nèi)的材料制成;(3)在耐高溫容器中間放入底部開(kāi)口的釬焊導(dǎo)熱罐,釬焊導(dǎo)熱罐底部開(kāi)口應(yīng)大于耐高 溫容器底部的通孔,使熱源藥粉擠壓在釬焊導(dǎo)熱罐外壁與耐高溫容器內(nèi)壁之間,釬焊導(dǎo)熱 罐的厚度為0. 5cm 4cm ;(4)將釬料放入到釬焊導(dǎo)熱罐中;(5)在熱源藥粉中插入引線(xiàn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種適于野外應(yīng)急作業(yè)的自蔓延釬焊裝置的制備方法, 其特征在于,所述引線(xiàn)由鎂條制備而成。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種適于野外應(yīng)急作業(yè)的自蔓延釬焊裝置的制備方法, 其特征在于,所述耐高溫容器由剛玉陶瓷、氧化鎬陶瓷、氧化鎂陶瓷或釬料制成。
6.一種自蔓延釬焊方法,其特征在于,將權(quán)利要求2的自蔓延釬焊裝置放置于工件的 待焊處,點(diǎn)燃引線(xiàn),熱源藥粉發(fā)生鋁熱反應(yīng),放出熱量熔化釬料,滴于待焊處形成焊縫。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種自蔓延釬焊熱源藥粉、自蔓延釬焊裝置及其制備方法,按Fe2O3粉末20~45%,Al粉10~30%,CuO粉末30~50%的質(zhì)量百分比研磨均勻得到熱源藥粉;將熱源藥粉填入底部設(shè)通孔的耐高溫容器,耐高溫容器中放入底部開(kāi)口的釬焊導(dǎo)熱罐,使熱源藥粉擠壓在兩容器之間,釬料在釬焊導(dǎo)熱罐中,熱源藥粉中插入引線(xiàn)。焊接時(shí)放置于工件的待焊處,點(diǎn)燃引線(xiàn),焊藥發(fā)生鋁熱反應(yīng),放出熱量熔化釬料,滴于待焊處形成焊縫。本發(fā)明利用焊藥發(fā)生鋁熱反應(yīng)放熱,融化釬料實(shí)現(xiàn)焊接,無(wú)需借助任何焊接設(shè)備和電源,焊接操作簡(jiǎn)便快捷安全,還可以使鋁熱反應(yīng)產(chǎn)物和釬劑較好的分離,令焊縫較為純凈,熱輸入量低,母材熱變形較小,可控性強(qiáng)。
文檔編號(hào)B23K35/34GK101972905SQ20101052216
公開(kāi)日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月27日
發(fā)明者凡乃峰, 敖三三, 白楊, 羅震 申請(qǐng)人:天津大學(xué)