CN101372068B - 用于装甲车辆铝合金零件战场应急快速焊接法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于装甲车辆铝合金零件战场应急快速焊接法，它包括以下工艺步骤：配制铝热铸焊药剂；将铝热铸焊药剂置于带下孔的树脂坩埚内，树脂坩埚下孔用3-5mm石棉垫封堵，在石棉垫与铝热焊剂之间铺2mm钛粉；将TiC点火剂埋入铝热铸焊药剂内，部分外露，点燃外露部分，铝热铸焊药剂在坩埚内引发自蔓延反应，获得铁与钛的混合熔液，将其浇注到待焊的铝合金表面，当熔体刚凝固时，敲击加压，实现焊接。本发明所用铝热铸焊药剂由以下重量百分比的原料组成：200～300目铝粉19～25％；粒度小于100目、含碳量小于0.5％的氧化铁55～60％；锰铁、硅铁、铁钉头的合金剂3～12％，CaCO3CaF2-Al2O3造渣剂余量和呈碱性的辅助熔剂2～5％。本发明主要适用于装甲车辆铝合金零件战场应急快速焊接。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于装甲车辆铝合金零件战场应急快速焊接法，主要适用于装甲车辆铝合金零件战场应急快速焊接修理。属异种金属焊接技术领域。
背景技术
由于铝合金具有重量轻、强度高、耐腐蚀等优点，大量用于空投装甲车辆或水陆两栖装甲车辆的装甲板和铝合金零件制造。装甲装备铝合金零件战场应急抢修是保持装甲车辆的战场生存率和提高战斗力的再生能力的有效手段。战场上轻度战伤铝合金零件的焊接修理是很重要的一种修理方法。往往也是必须采取的方法。由于电焊机没有配备到每辆装甲装备上，战场上实施快速应急焊接修理，如果等工程车到来，不但时间长，而且一旦工程车也战伤，则无法救助其他装甲装备。这就迫切需要一种在无需电、不用气体且设备简单的条件下适用于铝合金零件的快速焊接的技术，以解决野战条件下装备的焊接修理难题。现有的焊接技术受条件和场地的限制，不能满足战场快速抢修的需要。
发明内容
本发明的目的在于解决装甲装备铝合金零件战场应急焊修难题，发明一种适用于装甲车辆铝合金零件战场应急快速抢修的用于装甲车辆铝合金零件战场应急快速焊接法。
本发明的目的是这样实现的：一种用于装甲车辆铝合金零件战场应急快速焊接法，它包括以下工艺步骤：
——配制铝热铸焊药剂
——将铝热铸焊药剂置于带下孔的树脂坩埚内，坩埚下孔用3-5mm石棉垫封闭，在石棉垫与铝热铸焊药剂之间铺2mm的钛粉；
——将TiC点火剂埋入铝热铸焊药剂内，部分外露，点燃外露部分，铝热铸焊药剂在坩埚内引发自蔓延反应，获得液态的钛与铁水的混合熔体；
——将该混合熔体浇注到待焊的装甲铝表面使其熔化并引发界面间的铁-钛和钛-铝化学反应，实现冶金结合，当熔体刚凝固时，敲击加压；
本发明所用铝热铸焊药剂由以下重量百分比的原料组成：除含有粒度为200～300目的铝粉19～25％；粒度小于100目、含碳量小于0.5％的氧化铁55～60％外，另需配入适量的合金剂、造渣剂和辅助熔剂，其各自的成分组成是锰铁、硅铁、铁钉头的合金剂3～12％，CaCO3CaF2-Al2O3造渣剂余量和呈碱性的辅助熔剂2～5％。其中锰铁、硅铁、铁钉头的合金剂中各组份的重量百分比为：锰铁1％、硅铁1％和铁钉头10％。
在SHS(自蔓延高温合成)领域中，通过选择高放热燃烧体系，使之提供的燃烧温度超过反应产物的熔点而产生液相，再用由此获得的高温熔体进行铸焊。该技术主要涉及二点：一是利用SHS生成液相；二是通过将其浇注到被焊件后，控制冷却速度和在其凝固过程中锤击加压，提高焊件的密度。相比于其它SHS技术，SHS焊接技术设备简单，工艺易于操作，而且因在SHS过程中所产生的高温熔体使气相较易排出，焊接接头致密度较高，所以SHS焊接技术是SHS各技术中倍受重视的技术之一，其中，铝热反应由于其高放热而被广泛用于SHS焊接技术。铝热焊接技术无需用电和气，设备简单、携行方便，性能可靠，单兵即可操作。
附图说明
图1为本发明采用的用于装甲车辆铝合金零件战场应急快速焊接装置结构示意图。
图中：树脂坩埚1、铝热铸焊药剂(包括钛粉)2、石棉垫3、保温钢套4、铝片5、耐火材料6。
具体实施方式
用于装甲车辆铝合金零件战场应急快速焊接具体实施例：
一、树脂坩埚1中为铝热铸焊药剂，树脂坩埚下孔用3mm厚石棉垫堵塞，在石棉垫与铝热铸焊剂之间铺2mm的钛粉，坩埚下方为保温钢套4，里面立置铝片。最下方为耐火材料6，用于保温。焊接时，用防风打火机引燃TiC药粉，通过引燃的TiC药粉进而引燃铝热铸焊药剂，产生铁与钛的混合物液体，当其烧穿石棉垫后流下与固体铝合金接触使其熔化，通过液体中的钛与下方的铝及与上方的铁的化学反应，实现钢-钛-铝的异种金属快速焊接。为增加焊接接头密度，细化组织，消除气穴，去除表面杂质，在焊缝刚刚凝固时进行锤击加压。
二、野战条件下用于装甲车辆铝合金零件战场应急快速焊接用器材的选用
为获得高质量的钢水，尝试了采用带下孔的耐高温陶瓷坩埚、带下孔的钢坩埚、石墨坩埚、轻质耐火砖坩埚等多种坩埚，最终确定了一次性带下孔树脂坩埚。
三、点火剂的配制及点火器的选用
1、点火剂的配制和使用
引燃铝热铸焊药剂的材料叫点火剂。由于铝热铸焊药剂必须在较高的温度下才能点燃，传统的高温火柴和镁条等点火剂均不适应战场抢修。多次实验配制了反应速度适中、易点燃且发热量高的TiC点火剂和使用方法：Ti粉和C粉粒度为200目，按原子比为1的比例配制，混匀。使用时部分埋入铝热铸焊药剂内，部分外露，点燃外露部分后迅速盖上防护罩。
2、点火器的选择
选择防火打火机作为点火器。
本发明适用于装甲车辆铝合金零件战场应急快速焊接，也适用于野外作业的民用车辆或其它机械的铝合金零件应急焊修。
Claims (2)
1.一种钢-钛-铝自蔓延快速焊接方法，其特征在于：它包括以下工艺步骤：
——配制铝热铸焊药剂；
——将铝热铸焊药剂置于带下孔的树脂坩埚内，坩埚下孔用3-5mm厚的石棉垫封闭，在石棉垫与铝热铸焊剂之间铺2mm的钛粉；
——将碳粉和钛粉按1∶1得到的混合物点火剂埋入铝热铸焊药剂内，部分外露，点燃外露部分，
铝热铸焊药剂在坩埚内引发自蔓延反应，获得液态的钛与铁水的混合熔体；
——将该混合熔体浇注到待焊的装甲铝表面使其熔化并引发界面间的铁-钛和钛-铝化学反应，当熔体刚凝固时，敲击加压；
所述铝热铸焊药剂由以下重量百分比的原料组成：除含有粒度为200～300目的铝粉19～25％；粒度小于100目、含碳量小于0.5％的氧化铁55～60％外，另需配入锰铁、硅铁、铁钉头的合金剂3～12％、呈碱性的辅助熔剂2～5％和余量的CaCO3-CaF2-Al2O3造渣剂。
2.根据权利要求1所述的一种钢-钛-铝自蔓延快速焊接方法，其特征在于：所述锰铁、硅铁、铁钉头的合金剂中各组份的重量百分比为：锰铁1％、硅铁1％和铁钉头10％。
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