CN102059426A

CN102059426A - 一种手工快速切割系统及其应用

Info

Publication number: CN102059426A
Application number: CN 201010536009
Authority: CN
Inventors: 衣衍亮; 孟欣
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-11-09
Filing date: 2010-11-09
Publication date: 2011-05-18
Anticipated expiration: 2030-11-09
Also published as: CN102059426B

Abstract

本发明公开了一种手工快速切割系统，包括手柄、夹持器、氧气控制阀、输气管道、碳纤维消防氧气瓶和手工快速切割材料，其中，夹持器夹持手工快速切割材料，夹持器上有4个宽度为2mm，切深为17mm的切槽，切槽将夹持器端部割成4个卡爪，夹持插入其中的手工快速切割材料，设置切槽的作用是使所得卡爪保持弹性，可以保证卡爪将切割管材夹持牢固，所述夹持器材质牌号为H62的黄铜；输气管道一端连接碳纤维消防氧气瓶，一端通过中空的手柄与手工快速切割材料相连，氧气通过输气管道进入中空的手工快速切割材料，氧气流量的大小通过安装在手柄上的氧气控制阀控制。该系统可用于抗震救灾过程中钢筋混凝土的快速切割和破解，无需切割燃气和切割电源，切割效率高，携带方便、安全，操作简单且成本低。

Description

一种手工快速切割系统及其应用

技术领域

本发明属于用于手工快速切割的金属材料切割技术领域，涉及一种手工快速切割系统。

背景技术

我国是一个地震多发国家，地震造成道路中断、电力设施瘫痪、房屋倒塌，大量群众被压在房屋、瓦砾之下。需要在72小时的黄金期内，快速及时的将被压群众救治出来，然而，地震造成的道路中断使得大型设备无法及时到达地震现场开展救灾工作。同时，一些需要带电作业的设备也由于电力设施的瘫痪无法进行救援工作。现在救灾主要的方法还是手工救灾，救灾人员使用的工具也主要是镐头、撬杠、铁锹等，但楼房主要采用钢筋混凝土建造，混凝土在地震过程中虽已断裂，但却由钢筋连接在一起，给救援工作带来了巨大困难。现在，消防官兵主要采用钢筋剪、氧-乙炔火焰切割方法割断钢筋，但这两种方法效率都很低，而且也只能对金属进行切割，有时候对外面有混凝土包敷的钢筋进行切割就无能为力，需要救援人员砸开外面的混凝土，漏出钢筋，才能采用钢筋剪、氧-乙炔火焰切割钢筋，有条件的时候，也可以采用高压水枪将外面的混凝土去除掉，再进行切割，这两种情况更进一步降低了切割的效率、拖延了救援时间。

发明内容

本发明针对现有抗震救灾过程中各种技术的缺陷，利用放热材料在氧气中的燃烧特性，提供一种无需切割燃气和切割电源，切割效率高，切割对象范围广，携带方便、安全，操作简单且成本低的手工快速切割系统，用于抗震救灾过程中钢筋混凝土的快速切割和破解。

利用放热合金CuO和Fe在氧气中燃烧放出的热量就可以支持切割材料能持续不断地燃烧，而不需要利用动力电源或燃气，从而提供一种无需切割燃气和切割电源，切割效率高，切割对象范围广，携带方便、安全，操作简单且成本低快速切割系统，用于抗震救灾过程中钢筋混凝土的快速切割和破解。

一种手工快速切割系统，包括手柄、夹持器、氧气控制阀、输气管道、碳纤维消防氧气瓶和手工快速切割材料，其中，夹持器夹持手工快速切割材料，夹持器上有4个宽度为2mm，切深为17mm的切槽，切槽将夹持器端部割成4个卡爪，夹持插入其中的手工快速切割材料，设置切槽的作用使所得卡爪保持弹性，可以保证卡爪将切割管材夹持牢固，所述夹持器材质牌号为H62的黄铜；输气管道一端连接碳纤维消防氧气瓶，一端通过中空的手柄与手工快速切割材料相连，氧气通过输气管道进入中空的手工快速切割材料，氧气流量的大小通过安装在手柄上的氧气控制阀控制。

由于在工作过程中要频繁更换切割材料，拆装时夹持器端部有紧有驰，需要夹持器材质在热态和冷态时都要有较好的塑性，选用牌号为H62的黄铜，保证了卡爪在夹持切割管材时有一定硬度和韧性，此外还利用了其具有优良的切削加工性能的特点。

所述手工快速切割材料，由外部的切割管材和内部的多根切割丝材组成的中空管状结构，其中所述切割管材长度为600mm，是采用锻压工艺制备而成的钢管，钢管内外采用电镀工艺各镀有0.1mm厚的镀铜层；所述切割丝材长度为600mm，由外皮和粉芯组成，所述外皮为低碳钢08F钢带，其化学组成为：以重量百分比计，C 0.05％～0.11％，Si≤0.03％，Mn 0.25％～0.50％，P≤0.035％，S≤0.035％，Ni≤0.25％，Cr≤0.10％，其余为铁和不可避免的杂质；所述粉芯以重量百分比计，组成为CuO粉2～8％，稀土铈0.4～2％，余量为铁粉。

所述铁粉粒度为-80目，CuO粉粒度为-80～200目，稀土铈粒度为-300目。

一种手工快速切割系统的应用，将其应用于金属材料或非金属材料的切割。

本发明中切割丝材中CuO粉的加入是利用CuO与铁反应放出大量热量，支持切割的顺利进行。当CuO粉重量百分比小于2％时，放出的热量少，切割速度较小，而当CuO粉重量比大于8％时，CuO与铁反应剧烈，燃烧速度过快，不容易控制。

稀土铈的加入可以提高切割材料的燃烧效率，促进切割材料在氧气中充分燃烧。当稀土铈重量百分比小于0.4％时，对燃烧效率的提高作用很小，在0.4-2％范围内，随着稀土铈重量比的增大，对燃烧效率的提高也越来越大，但超过2％，对燃烧效率的提高与2％的相比变化不大，而稀土铈价格较高，为了节约成本，选为0.4-2％。

所述切割丝材的直径与切割管材的壁厚之比范围在2.1～3。

本发明所述的“手工快速切割材料”是指与氧-乙炔火焰切割等传统切割方法相比，其切割速度要快许多，约为3-8倍。

一种用于手工快速切割材料的切割丝材的制备方法，先用混料搅拌机将铁粉、CuO粉和稀土合金粉按配比混合均匀，并准备好08F钢带，然后通过多功能粉芯丝材成型机，采用多辊连续轧制和多道连续拔丝减径方法制造，经过裁带、轧带、填粉、封口、拔丝、校直、剪切等一序列过程，即得成品丝材。

制备丝材的速度为10-30m/min，如果制丝速度慢了，效率低，制丝速度快了，容易拉断丝材。丝材校直在丝材校直机上进行，校直速度约为5-22m/min；如果校直速度慢了，校直效率低，校直速度快了，丝材校直达不到要求，影响与切割管材的装配。在校直过程中，先要对丝材进行加热，加热设备采用管状中温炉，加热温度200-400℃，加热的目的是便于丝材校直，让丝材穿过管状中温炉，加热后，进入丝材校直机进行校直，最后裁剪成一定长度的丝材以便与管材装配。

切割管材与切割丝材的装配有尺寸配合要求，不然会造成切割管材与切割丝材燃烧的不同步，我们得出的规律是切割丝材的直径与切割管材的壁厚之比范围在2.1～3之间，燃烧同步性较好。这样，采用不同规格的管材，内装直径、根数不一样的切割丝材，可以装配成不同尺寸的手工快速切割材料，进行切割。下面是具体的几种手工快速切割材料的尺寸规格：

规格1：

选用壁厚约0.7mm的锻压无缝钢管，再采用电镀工艺，在其内外两侧镀上约厚0.1mm的镀铜层，制备出具有铜-铁-铜三层结构的复合管材。管材总的壁厚约为0.9mm；内径5.2mm，外径7mm，制备的切割管材长约为600mm。

切割丝材直径为2.4mm，长约为600mm，共3根装配在切割管材中。

规格2：

选用壁厚约0.8mm的锻压无缝钢管，再采用电镀工艺，在其内外两侧镀上约厚0.1mm的镀铜层，制备出具有铜-铁-铜三层结构的复合管材。管材总的壁厚约为1mm；内径6.6mm，外径8.6mm，制备的切割管材长约为600mm。

切割丝材直径为2.4mm，长约为600mm，共5根装配在切割管材中。

规格3：

选用壁厚约0.8mm的锻压无缝钢管，再采用电镀工艺，在其内外两侧镀上约厚0.1mm的镀铜层，制备出具有铜-铁-铜三层结构的复合管材。管材总的壁厚约为1mm；内径8mm，外径10mm，制备的切割管材长约为600mm。

切割丝材直径为2.4mm，长约为600mm，共7根装配在切割管材中。

说明书附图

附图1是手工快速切割系统的示意图；

其中，1-切割工件；2-手工快速切割材料；3-手柄；4-输气管道；5-碳纤维消防氧气瓶；6-氧气控制阀；

附图2是手工快速切割材料的横截面示意图；

其中，1-切割管材；2-切割丝材；3-外皮；4-粉芯；

附图3是规格1的手工快速切割材料的横截面示意图；

附图4是规格2的手工快速切割材料的横截面示意图；

附图5是规格3的手工快速切割材料的横截面示意图。

具体实施方式

通过如下实例对抗震救灾用快速切割系统作进一步描述。

如图1所示，包括手柄3、夹持器(图1中未示出)、氧气控制阀6、输气管道4、碳纤维消防氧气瓶5和手工快速切割材料2。其中，夹持器夹持手工快速切割材料，夹持器上有4个宽度为2mm，切深为17mm的切槽，切槽将夹持器端部割成4个卡爪，夹持插入其中的手工快速切割材料2，设置切槽的作用是使所得卡爪保持弹性，可以保证卡爪将切割管材夹持牢固，所述夹持器材质牌号为H62的黄铜；输气管道4一端连接碳纤维消防氧气瓶5，一端通过中空的手柄3与手工快速切割材料2相连，氧气通过输气管道4进入中空的手工快速切割材料2，氧气流量的大小通过氧气控制阀6控制。

下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明：

实施例1

首先，旋开碳纤维消防氧气瓶5的气阀，然后稍微打开手柄3上的氧气控制阀6，少量氧气通过输气管道4，流经中空的手柄3流入中空的手工快速切割材料2，其中，所述手工快速切割材料2尺寸采用前述规格1的尺寸标准，(即选用壁厚约0.7mm的锻压无缝钢管，再采用电镀工艺，在其内外两侧镀上约厚0.1mm的镀铜层，制备出具有铜-铁-铜三层结构的复合管材。管材总的壁厚约为0.9mm；内径5.2mm，外径7mm，制备的切割管材长约为600mm；切割丝材直径为2.4mm，长约为600mm，共3根装配在切割管材中)，粉芯采用如表1所示的组分。然后，将手工快速切割材料2在点燃的木条上引燃，并通过控制氧气控制阀6加大氧气供应量，直至手工快速切割材料2稳定的燃烧，再将手工快速切割材料2移至厚20mm的45#钢板进行切割，切割速度为5.3mm/s。

表1

粉芯成分	重量百分比％
		CuO粉	3％
稀土铈	1％
		铁粉	余量

实施例2

本实施方式与实施例1不同的是：所述手工快速切割材料2尺寸采用前述规格2的尺寸标准，(即选用选用壁厚约0.8mm的锻压无缝钢管，再采用电镀工艺，在其内外两侧镀上约厚0.1mm的镀铜层，制备出具有铜-铁-铜三层结构的复合管材。管材总的壁厚约为1mm；内径6.6mm，外径8.6mm，制备的切割管材长约为600mm。切割丝材直径为2.4mm，长约为600mm，共5根装配在切割管材中)，粉芯采用如表2所示的组分。对厚20mm的45#钢板进行切割试验，切割速度为5.9mm/s。

表2

粉芯成分	重量百分比％
		CuO粉	5％
稀土铈	1％
		铁粉	余量

实施例3

本实施方式与实施例1不同的是：所述手工快速切割材料2尺寸采用前述规格3的尺寸标准，(即选用壁厚约0.8mm的锻压无缝钢管，再采用电镀工艺，在其内外两侧镀上约厚0.1mm的镀铜层，制备出具有铜-铁-铜三层结构的复合管材。管材总的壁厚约为1mm；内径8mm，外径10mm，制备的切割管材长约为600mm。切割丝材直径为2.4mm，长约为600mm，共7根装配在切割管材中)，粉芯采用如表3所示的组分。对厚20mm的45#钢板进行切割试验，切割速度为8.27mm/s。

表3

粉芯成分	重量百分比％
		CuO粉	8％

稀土铈	1.5％
		铁粉	余量

本发明提供的手工快速切割系统所带来的有益效果如下：

1)便携性，采用消防用碳纤维氧气瓶供氧、所用的切割系统和切割材料轻便，单人就可以携带，不受地震造成的道路中断的影响；

2)不需要切割电源和切割燃气，该方法是借助氧气助燃作用，利用手工快速切割材料燃烧自身放出的热量支持手工快速切割材料进一步持续燃烧进行切割，不需要切割电源和切割燃气，可以用点燃的木条就可以引燃手工快速切割材料对工件进行切割。

3)切割效率高，手工快速切割材料燃烧可以达到5000℃以上的高温，切割效率是氧-乙炔火焰切割的3-8倍，具有较高的切割速度，可以缩短切割时间，减少救援时间，提高救援速度。

4)切割对象范围广，手工快速切割材料是利用材料燃烧本身放出的热量支持切割材料进一步持续燃烧，因此，不像氧-乙炔火焰那样受所切割对象材料成分的限制，可以切割所有金属材料，也可以切割混凝土、砖、岩石等非金属材料，切割对象范围广。

5)成本低，该手工快速切割材料不需要复杂的设备，所用的粉芯成分主要为铁，因此，制造成本较低。

Claims

1.一种手工快速切割系统，包括手柄、夹持器、氧气控制阀、输气管道、碳纤维消防氧气瓶和手工快速切割材料，其中，夹持器夹持手工快速切割材料，夹持器上有4个宽度为2mm，切深为17mm的切槽，切槽将夹持器端部割成4个卡爪，夹持插入其中的手工快速切割材料，设置切槽的作用是使所得卡爪保持弹性，可以保证卡爪将切割管材夹持牢固，所述夹持器材质牌号为H62的黄铜；输气管道一端连接碳纤维消防氧气瓶，一端通过中空的手柄与手工快速切割材料相连，氧气通过输气管道进入中空的手工快速切割材料，氧气流量的大小通过安装在手柄上的氧气控制阀控制。

2.一种如权利要求1所述的手工快速切割系统，其特征在于：所述手工快速切割材料是由外部的切割管材和内部的多根切割丝材组成的中空管状结构，其中所述切割管材是采用锻压工艺制备而成的钢管，钢管内外采用电镀工艺各镀有0.1mm厚的镀铜层；所述切割丝材长度与切割管材相同，由外皮和粉芯组成，所述外皮为低碳钢08F钢带，其化学组成为：以重量百分比计，C 0.05％～0.11％，Si≤0.03％，Mn 0.25％～0.50％，P≤0.035％，S≤0.035％，Ni≤0.25％，Cr≤0.10％，其余为铁和不可避免的杂质；所述粉芯以重量百分比计，组成为CuO粉2～8％，稀土铈0.4～2％，余量为铁粉。

3.一种如权利要求2所述的手工快速切割系统，其特征在于：所述铁粉粒度为-80目，CuO粉粒度为-80～200目，稀土铈粒度为-300目；所述切割丝材的直径与切割管材的壁厚之比范围在2.1～3。

4.一种如权利要求2或3所述的手工快速切割系统，其特征在于：所述切割管材为壁厚0.7mm的锻压无缝钢管，总的壁厚为0.9mm，内径5.2mm，外径7mm，长度为600mm；所述切割丝材直径为2.4mm，共3根装配在切割管材中。

5.一种如权利要求2或3所述的手工快速切割系统，其特征在于：所述切割管材为壁厚0.8mm的锻压无缝钢管，总的壁厚为1mm，内径6.6mm，外径8.6mm，长度为600mm；所述切割丝材直径为2.4mm，共5根装配在切割管材中。

6.一种如权利要求2或3所述的手工快速切割系统，其特征在于：所述切割管材为壁厚0.8mm的锻压无缝钢管，总的壁厚为1mm，内径8mm，外径10mm，长度为600mm；所述切割丝材直径为2.4mm，共7根装配在切割管材中。

7.一种如权利要求1-6任一所述的手工快速切割系统的应用，其特征在于：将其应用于金属材料或非金属材料的切割。

8.一种如权利要求7所述的手工快速切割系统的应用，其特征在于：将其应用于抗震救灾中金属材料或非金属材料的切割。

9.一种如权利要求8所述的手工快速切割系统的应用，其特征在于：将其应用于抗震救灾中非金属材料的切割。

10.一种如权利要求9所述的手工快速切割系统的应用，其特征在于：所述非金属材料为混凝土、砖或岩石。