CN102699521A - 简易无电焊笔及其制备方法 - Google Patents

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罗震
李立峰
蒋俊亮
李丰
任吉刚
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Abstract

本发明公开了一种简易无电焊笔，包括药管、焊药和引线，所述的焊药为铝热剂，其原料组成及其质量百分比含量为CuO粉末60-70％，Al粉15-20％，KClO3粉末2-4％，及1-2％的KNO3+S+C混合粉末，CaF2粉末4-6％，CaSO4粉末4-6％，Fe粉1-2％，Mn粉1-2％；所述混合粉末为KNO3、S和C的任意混合。本发明解决了现有技术的焊接焊缝存在熔渣分离不彻底、焊缝缺陷较多的问题，无需任何焊接设备和电源，制备过程简单，焊接操作简便、快捷、安全，尤其适用于野外应急作业。

Description

简易无电焊笔及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种焊接装置，具体的说，是涉及一种热剂焊的简易无电焊笔及其制备方法。
背景技术
现有的野外应急修理中一般采用手工电弧焊和气焊，两种焊接方法都需要复杂、笨重的设备，并且都要求操作者必须经过严格的专门训练，这些条件极大地限制了野外作业以及特殊地极端灾害情况下应急焊修任务的完成。因此，对于在野外无电无气条件下，损伤零件的应急快速修理作业研究具有十分重要的意义。近几年出现的热剂焊是利用化学反应的放热及其产物来焊接受焊母材，将可进行化学反应的焊药制成笔状形式的焊条，焊药反应放出的热量使焊条维持燃烧并产生类似焊弧的燃烧弧，采用手工电弧焊的运条方法，即可实施焊接。
例如，中国专利公开号为CN2920508的发明专利公开了一种袖珍式焊笔及制备和使用方法。袖珍式焊笔，焊药由放热剂、造渣剂和合金剂组成。由笔管、药筒、锥形助燃罩、引火头、阻燃头、引燃段等部分组成，药筒里面的铝热剂含有铝粉、镁粉、钦粉、铁的氧化物和用作粘接剂的二甲基硅氧烷，药筒的成分类似焊条药皮成分，包括硅酸盐、碳酸盐、锰铁及钛铁矿等。此专利把造渣剂单独成型为药筒的形式，同时铝热剂里面含有较贵重的钛粉，成本较高。而且由于焊药成分配比不尽完美，该方法实现焊接的焊缝中存在熔渣分离不彻底，焊缝缺陷较多的情况。另一方面，因为焊接反应较为剧烈，反应可控性差。
发明内容
本发明的目的是，解决现有技术的焊接焊缝存在熔渣分离不彻底、焊接过程不太稳定及由此而造成的焊接缺陷的问题，如不稳定导致气孔、成形不良等，提供一种改进焊药成分的无电焊笔。
本发明采用如下技术方案：
一种简易无电焊笔，包括药管、焊药和引线，其特征在于，所述药管2内设置的焊药4为铝热剂，药管2的一端设置有引线5，引线5与铝热剂之间设置有引燃段3，药管2的另一端设置有堵头1，堵头1对药管2进行密封，药管2的外部设置有笔筒6，笔筒6的内径大于药管2外径1mm，笔筒6的长度大于药管2长度4mm，笔筒6的内径与堵头相配合；
所述铝热剂的原料组成及其质量百分比含量为CuO粉末60-70％，Al粉15-20％，KClO3粉末2-4％，及1-2％的KNO3+S+C混合粉末；CaF2粉末4-6％，CaSO4粉末4-6％；Fe粉1-2％，Mn粉1-2％；所述KNO3+S+C混合粉末为KNO3、S和C的任意混合。
所述铝热剂由放热剂、造渣剂和合金剂3部分组成，放热剂的组成为CuO粉末、Al粉、KClO3粉末及1-2％的KNO3+S+C混合粉末；造渣剂的组成为CaF2粉末和CaSO4粉末；合金剂的组成为Fe粉和Mn粉；
所述引线5的主要成分为红磷，所述引燃段3采用镁粉。
所述药管2为工业用纸制成，厚度为0.2mm，其外形直径为12mm，长度为140mm。
所述铝热剂的原料为颗粒度在100目-200目之间的粒径均匀原料。
简易无电焊笔的制备方法，具有如下步骤：
(1)按CuO粉末60-70％，Al粉15-20％，KClO3粉末2-4％，及1-2％的KNO3+S+C混合粉末，CaF2粉末4-6％，CaSO4粉末4-6％，Fe粉1-2％，Mn粉1-2％质量百分比称取粒径均匀的原料，研磨均匀，得到铝热剂；
所述KNO3+S+C混合粉末为KNO3、S和C的任意混合；
所述铝热剂由放热剂、造渣剂和合金剂3部分组成，放热剂的组分为CuO粉末、Al粉、KClO3粉末及1-2％的KNO3+S+C混合粉末；造渣剂的组分为CaF2粉末和CaSO4粉末；合金剂的组分为Fe粉和Mn粉；
(2)将铝热剂填入厚度为0.2mm的药管2中，所述药管2是用工业用纸做成，其外形直径为12mm，长度为140mm；
(3)将药管2的前端安装引燃段3和引线5，后端安装堵头1进行密封；所述引线5由红磷制备而成，引燃段3由镁粉制备而成；
(4)将药管2装入直径大于其直径1mm、长度大于其长度4mm的笔筒6中，即制成简易无电焊笔。
本发明的有益效果是：
(一)本发明利用焊药发生铝热反应放出大量的热作为热源，反应融化后的金属熔滴滴到焊缝处实现焊接，无需接触任何焊接设备和电源，制备过程简单，焊接操作简便快捷安全，可以随时随地进行焊接作业，尤其适用于野外应急作业。
(二)焊笔体积小、轻便、可随时携带，可以用于不同合金的焊接，也可用于切割，操作简便。
(三)本发明可焊性较好，热输入量相对较小，母材热变形小，可控性强，使用时直接将焊接装置放置于待焊处，不需要持续手持，对操作人员的技术要求不高。
(四)本发明热源药粉铝热剂成分简单，解决了熔渣分离不彻底、焊接过程不太稳定及由此而造成的焊接缺陷的问题。另外，热源药粉原料的粒径均匀，反应进行顺利，不至造成很大飞溅。
附图说明
图1是本发明简易无电焊笔的结构示意图。
附图标记如下：
1——堵头      2——药管
3——引燃段    4——焊药
5——引线      6——笔筒
具体实施方式
本发明主要利用铝热反应放出大量热作为热源，反应熔融的金属滴到焊接处形成焊缝用于焊接，提供了一种用于野外应急的简易焊接装置，
可以根据具体的连接强度设计焊笔热源药粉成分及其比例。其中的铝热反应为：2Al+3CuO＝3Cu+Al2O3+1519kJ。在焊接时，Al和CuO发生剧烈的铝热反应，反应时CuO被还原，Al被氧化，同时放出大量的热量进行焊接。
下面结合实例例对本发明作进一步的详细描述。
如图1所示，本发明简易无电焊笔，在药管2内设置的焊药4为铝热剂，也称为热源药粉，药管2的前端设置有引线5，引线5与铝热剂之间设置有引燃段3，药管2的后端设置有堵头1，堵头1对药管2进行密封，药管2的外部设置有笔筒6，笔筒6的内径大于药管2外径1mm，笔筒6的长度大于药管2长度4mm，笔筒6的内径与堵头相配合。
简易无电焊笔的制备方法，具有如下步骤：
(1)按CuO粉末60-70％，Al粉15-20％，KClO3粉末2-4％，及1-2％的KNO3+S+C混合粉末，CaF2粉末5-7％，CaSO4粉末5-7％，Fe粉0-2％，Mn粉0-2％质量百分比称取粒径均匀的原料，装入球磨罐内，按球料比1∶1加入ZrO2研磨球，研磨均匀，得到铝热剂，其为颗粒度在100目-200目之间的粒径均匀原料；
所述KNO3+S+C混合粉末为KNO3、S和C的任意混合；
所述铝热剂由放热剂、造渣剂和合金剂3部分组成，放热剂的组分为CuO粉末、Al粉、KclO3粉末及1-2％的KNO3+S+C混合粉末；造渣剂的组分为CaF2粉末和CaSO4粉末；合金剂的组分为Fe粉和Mn粉；
(2)将铝热剂填入厚度为0.2mm的药管2中，所述药管2是用工业用纸做成，其外形直径为12mm，长度为140mm。
(3)将药管2的前端安装引燃段3和引线5，后端安装堵头1进行密封；所述引线5由红磷制备而成，引燃段3由镁粉制备而成；
(4)将药管2装入直径大于其直径1mm、长度大于其长度4mm的笔筒6中，即制成简易无电焊笔。
采用本发明对2mm厚低碳钢板进行焊接，将两钢板水平对接，将笔筒6固定在焊条后端的堵头上，用手握住笔筒，将焊条对准两钢板连接处，用火柴点燃焊笔前端的引线5，焊笔发生放热铝热反应，反应产生的熔融液滴滴落在工件的待焊部位进行焊接。焊后，两钢板对接处均被焊透，可达到单面焊双面成形的效果。
本发明具体实施例的原料组成及其含量详见表1。
表1
Figure BDA00001664933600041
焊笔不使用时笔筒6套在药管2的外面，以保护药管；使用时，抽出笔筒6，套在堵头1上，可以起到固定和支撑焊笔的作用。

Claims (5)

1.一种简易无电焊笔，包括药管、焊药和引线，其特征在于，所述药管(2)内设置的焊药(4)为铝热剂，药管(2)的一端设置有引线(5)，引线(5)与铝热剂之间设置有引燃段(3)，药管(2)的另一端设置有堵头(1)，堵头(1)对药管(2)进行密封，药管(2)的外部设置有笔筒(6)，笔筒(6)的内径大于药管(2)外径1mm，笔筒(6)的长度大于药管(2)长度4mm，笔筒(6)的内径与堵头(1)相配合；
所述铝热剂的原料组成及其质量百分比含量为CuO粉末60-70％，Al粉15-20％，KClO3粉末2-4％，及1-2％的KNO3+S+C混合粉末；CaF2粉末4-6％，CaSO4粉末4-6％；Fe粉1-2％，Mn粉1-2％；所述KNO3+S+C混合粉末为KNO3、S和C的任意混合。
所述铝热剂由放热剂、造渣剂和合金剂3部分组成，放热剂的组成为CuO粉末、Al粉、KClO3粉末及1-2％的KNO3+S+C混合粉末；造渣剂的组成为CaF2粉末和CaSO4粉末；合金剂的组成为Fe粉和Mn粉。
2.根据权利要求1的简易无电焊笔，其特征在于，所述引线(5)的主要成分为红磷，所述引燃段(3)采用镁粉。
3.根据权利要求1的简易无电焊笔，其特征在于，所述药管(2)为工业用纸制成，厚度为0.2mm，其外形直径为12mm，长度为140mm。
4.根据权利要求1的简易无电焊笔，其特征在于，所述铝热剂的原料为颗粒度在100目-200目之间的粒径均匀原料。
5.权利要求1的简易无电焊笔的制备方法，具有如下步骤：
(1)按CuO粉末60-70％，Al粉15-20％，KClO3粉末2-4％，及1-2％的KNO3+S+C混合粉末，CaF2粉末4-6％，CaSO4粉末4-6％，Fe粉1-2％，Mn粉1-2％质量百分比称取粒径均匀的原料，研磨均匀，得到铝热剂；
所述KNO3+S+C混合粉末为KNO3、S和C的任意混合；
所述铝热剂由放热剂、造渣剂和合金剂3部分组成，放热剂的组分为CuO粉末、Al粉、KClO3粉末及1-2％的KNO3+S+C混合粉末；造渣剂的组分为CaF2粉末和CaSO4粉末；合金剂的组分为Fe粉和Mn粉；
(2)将铝热剂填入厚度为0.2mm的药管(2)中，所述药管(2)是用工业用纸做成；
(3)将药管(2)的前端安装引燃段(3)和引线(5)，后端安装堵头(1)进行密封；所述引线(5)由红磷制备而成，引燃段(3)由镁粉制备而成；
(4)将药管(2)装入直径大于其直径1mm、长度大于其长度4mm的笔筒(6)中，即制成简易无电焊笔。 
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