CN104690419A - 一种适于野外应急作业的水下自蔓延焊接装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适于野外应急作业的水下自蔓延焊接装置，它包括耐高温容器，耐高温容器底部中间位置为燃烧室，在燃烧室内填有焊料容器，焊料容器内填充焊料，沿焊料容器开口处在耐高温容器底部为点火槽，点火槽尺寸与焊料容器开口尺寸一致，点火槽内填充热源药粉，热源药粉中插有发热体，热源药粉与焊料接触，在接触位置及热源药粉上部浇铸密封材料进行防水。本发明利用焊料发生铝热反应放热烧穿焊料容器、熔化待焊母材，反应产生液态金属填充焊缝，反应喷出气体抵消水压，隔绝水环境，保护焊缝，实现焊接，无需借助任何焊接设备和大功率电源，焊接过程无须人工干预，操作简便，焊缝与熔渣分离彻底，接头性能良好，可控性强。

Description

一种适于野外应急作业的水下自蔓延焊接装置

技术领域

本发明涉及水下焊接技术领域，特别是一种适合野外应急作业、不需手持、安全便携式水下自蔓延焊接装置。 

背景技术

水下焊接由于水的存在，使焊接过程变得更加复杂，并且会出现各种各样陆地焊接所未遇到的问题，目前，世界各国正在应用和研究的水下焊接方法种类繁多，应用较成熟的是电弧焊，按照具体实施手段，又可归为湿法水下焊接、局部干法水下焊接和干法水下焊接三大类。但是，从各国海洋开发和军事应用的前景来看，水下焊接的研究远远不能适应形势发展、尤其是野外应急作业的需要。目前的水下焊接方法通常需要复杂、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应急水下作业以及极端灾害情况下水下应急焊修任务的完成。因此，对于在野外无大功率电源、无气条件下，开展损伤水下结构件的应急快速修理作业研究具有十分重要的意义。 

近年来出现的手工自蔓延焊接是利用自蔓延反应的放热及其产物来焊接待焊母材，将可进行自蔓延反应的焊药制成形状类似笔状的燃烧型焊条，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，采用手工电焊条的运条方法，即可实施焊接。例如，中国专利公开号为CN101444876的实用新型专利公开了一种手工热剂焊条及其制备和使用方法。焊条焊药多由铝热剂、造渣剂和合金剂组成。 

虽然这种焊条小巧轻便，可随时随地进行陆上焊接、切割作业，但是因为焊接反应较为剧烈，反应可控性差，而使用时又是由操作人员手持焊条操作，焊接高度、角度、准确度都需要人为控制，所以对操作人员的要求较高。另外，对于水下焊接，由于水的存在及产生的水压使得水下焊接过程远比陆上焊接过程复杂，因此燃烧型焊条不适于水下焊接。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种无需外界大功率能源和设备，携带方便、操作简单，满足战场或野外情况下水下应急焊接、焊补的水下自蔓延焊接装置。 

为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现： 

一种适于野外应急作业的水下自蔓延焊接装置，由装置本体构成，其特征在于，所述装 置包括耐高温容器，耐高温容器底部中间位置为燃烧室，燃烧室内填有焊料容器，焊料容器内填充焊料，沿焊料容器开口处在耐高温容器底部为点火槽，点火槽尺寸与焊料容器开口尺寸一致，点火槽内填充热源药粉，热源药粉中插有发热体，热源药粉与焊料接触，在接触位置及热源药粉上部浇铸密封材料进行防水。 

所述耐高温容器由刚玉陶瓷、氧化锆陶瓷、氧化镁陶瓷、莫来石陶瓷或石墨制成。 

所述焊料容器，其材质为矩形钢管，厚度为0.5mm～1mm，采用氩弧焊进行封接，其开口处与点火槽尺寸一致。 

所述发热体为钨螺旋丝、陶瓷发热体、电阻丝，通电电流为5A～15A。 

所述发热体通过漆包线与通用控制开关、蓄电池连接，蓄电池电压为24V～48V。 

所述密封材料为环氧树脂、酚醛树脂或石蜡。 

本发明的有益效果是： 

(一)本发明利用焊料发生铝热反应放热烧穿焊料容器、熔化待焊母材，反应产生液态金属填充焊缝，反应喷出气体抵消水压，隔绝水环境，保护焊缝，实现焊接。 

(二)本发明无需借助任何焊接设备和大功率电源，焊接过程无须人工干预，操作简便。 

(三)本发明焊缝与熔渣分离彻底，获得良好接头，可控性强。 

附图说明

附图1为本发明的水下自蔓延焊接装置的结构示意图。 

图1中：1：耐高温容器，2：燃烧室，3：焊料容器，4：焊料，5：点火槽，6：热源药粉，7：发热体，8：密封材料，9：导线，10：点火开关，11：便携式电源。 

附图2为本发明的水下自蔓延焊接装置的耐高温容器结构示意图。 

具体实施方式

本发明提供一种用于野外应急焊接的水下自蔓延焊接装置，主要利用铝热反应放热烧穿焊料容器、熔化待焊母材，反应产生液态金属填充焊缝，反应喷出气体抵消水压，隔绝水环境，保护焊缝，实现焊接。 

下面结合附图对本发明作进一步的详细描述： 

如附图1所示，本发明首先包括一个耐高温容器1，具体结构如图2所示，耐高温容器1底部中间位置为燃烧室2，燃烧室2内填有焊料容器3，焊料容器3内填充有焊料4，沿焊料容器3开口处在耐高温容器1底部为点火槽5，点火槽5尺寸与焊料容器3开口尺寸一致，点火槽5内填充热源药粉6，热源药粉6中插有发热体7，热源药粉6与焊料4紧密接触，在接触位置及热源药粉上部浇铸密封材料8进行防水。 

耐高温容器1一般由耐热温度在1600℃～2000℃之内的材料制成，例如，可采用刚玉 陶瓷、氧化锆陶瓷、氧化镁陶瓷、莫来石陶瓷整体烧制成形，也可采用耐火温度更高的石墨，对其进行切削加工成形。 

焊料容器3的整体尺寸略小于燃烧室2尺寸，以使焊料容器3能完全放入燃烧室2内，且保持紧密接触，焊料容器3底部与耐高温容器1的底部在同一个平面。 

焊料4含有高热剂、造渣剂、合金剂、造气剂四种组成。高热剂的作用是提供反应所需要的热量和产生连接使用的金属，造渣剂的作用是使反应产生的熔渣尽快从熔池中脱出并在后期提供保温作用，合金剂的作用保证焊接接头具有良好的力学性能与其他特殊性能，造气剂的作用是在焊料燃烧时产生气体，抵消水压，隔绝水环境，保护焊缝，可通过调节造气剂的焊料来确定焊接深度，如按高热剂(CuO+Cu₂O+Al)混合粉末：80％～85％，造渣剂B₂0₃粉末：5％～8％，合金剂FeSi粉术：4.5％～6.5％，造气剂CaCO₃粉末：3.3％～5.5％的质量百分比称取粒径小于300^#的原料，混合均匀，填充到焊料容器中，进行水下焊接时，可在水深0.5m条件下以平焊方式焊接厚度3mm～5mm的Q235钢。造气剂除了选用CaCO₃外，还可选用纤维素。 

热源药粉6最好按KNO₃粉末：60％～65％，Mg粉末：20％～25％，Al粉末：15％～20％的质量百分比称取粒径相近的原料，研磨均匀而得。 

点火槽5中的发热体7两端通过导线9分别与便携式电源11的两电极连接，在其中一条导线上设置点火开关10。 

使用时，将水下自蔓延焊接装置放置于工件待焊处，保持焊料容器3与待焊母材完全接触，接通导线上开关，引燃热源药粉6，热源药粉6产生热量加热并引燃焊料4，发生铝热反应，反应喷出气体抵消水压，隔绝水环境，保护焊缝，反应放热烧穿焊料容器底部、熔化待焊母材，反应产生液态金属沉积于待焊处，形成焊缝。 

根据具体应用情况选择自蔓延焊接装置中耐高温容器1的材质以及位于其底部的燃烧室和点火槽的尺寸，并最终决定焊料容器3的尺寸。 

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体操作方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利保护的范围情况下，还可以做出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。 

Claims (6)

1.一种适于野外应急作业的水下自蔓延焊接装置，由装置本体构成，其特征在于，所述装置包括耐高温容器，耐高温容器底部中间位置为燃烧室，燃烧室内填有焊料容器，焊料容器内填充焊料，沿焊料容器开口处在耐高温容器底部为点火槽，点火槽尺寸与焊料容器开口尺寸一致，点火槽内填充热源药粉，热源药粉中插有发热体，热源药粉与焊料接触，在接触位置及热源药粉上部浇铸密封材料进行防水。

2.根据权利要求1所述的一种适于野外应急作业的水下自蔓延焊接装置，其特征在于，所述耐高温容器由刚玉陶瓷、氧化锆陶瓷、氧化镁陶瓷、莫来石陶瓷或石墨制成。

3.根据权利要求1所述的一种适于野外应急作业的水下自蔓延焊接装置，其特征在于，所述焊料容器，其材质为矩形钢管，厚度为0.5mm～1mm，采用氩弧焊进行封接，其开口处与点火槽尺寸一致。

4.根据权利要求1所述的一种适于野外应急作业的水下自蔓延焊接装置，其特征在于，所述发热体为钨螺旋丝、陶瓷发热体、电阻丝，通电电流为5A～15A。

5.根据权利要求1所述的一种适于野外应急作业的水下自蔓延焊接装置，其特征在于，所述发热体通过漆包线与普通控制开关、蓄电池连接，蓄电池电压为24V～48V。

6.根据权利要求1所述的一种适于野外应急作业的水下自蔓延焊接装置，其特征在于，所述密封材料为环氧树脂、酚醛树脂或石蜡。