CN113695790B - 一种电弧刨割条的双层药皮及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种电弧刨割条的双层药皮及其制备方法，药皮包括内层药皮及外层药皮，所述内层药皮采用原料的质量份数比为：45‑65份铝矾土，8‑12滑石粉，10‑15份钛白粉；所述外层药皮采用原料的质量份数比为：20‑30份微晶纤维素，5‑10份木粉，8‑12份金红石，5‑10份石墨，3‑5份铁砂，5‑12份菱苦土，5‑8份白泥；强化了药皮的隔热能力，提高了药皮的耐热性和刨割条的载流能力；强化了造气反应，以获得强劲的电弧吹力，并兼顾刨割条的良好引弧性和稳弧性；本发明的药皮成本低廉，电弧稳定，熔渣少且易于清理，烟尘安全无毒，刨割面光滑美观，无氧化及增碳层，刨割效率高，可以广泛应用于造船、锅炉、压力容器制造等领域，尤其适合铁路、石化、电力等企业的野外、高空施工和检修工程。

Description

一种电弧刨割条的双层药皮及其制备方法
技术领域
本发明属于金属结构焊接技术领域，涉及一种金属结构焊接及修复的辅助材料，尤其涉及一种电弧刨割条的双层药皮及其制备方法。
背景技术
在造船、锅炉、压力容器制造和石化、电力等企业高空、野外安装、检修施工工程建设中，经常要用碳弧气刨、氧乙炔焰切割等方法清除焊接缺陷。碳弧气刨、氧乙炔焰等方法作为传统的刨割方法，在工业制造领域得到广泛的应用。这两种方法需要专门的设备和装置，比如碳弧气刨需要配备专门的焊枪和空气压缩机，氧乙炔焰切割需要配备氧气及乙炔气等消耗性气体，对于车间内的生产尚可以接受，但对野外或长距离施工则十分不便，且增加施工成本。参见图1，电弧刨割条1的外形和普通焊条相同，通过药皮3在电弧5高温下产生喷射气流，可以达到刨割的目的。与碳弧气刨相比，电弧刨割条只需用普通交、直流手弧焊机和焊钳，不需要空压机，焊工只需要随身携带几根，用来清除气孔、夹渣等缺陷，使用方便，这对野外长距离、高频次施工尤为重要。
我国电弧刨割条的研制及应用始于上世纪90年代，上海船舶工艺研究所王念慈、戴条娟等开发并报道了ST-11、ST-33等国内刨割条，并对相关开发结果及应用情况进行了报道，在期刊《焊接》1990年第10期上发表的“ST-11电弧刨割条的研制及应用”、《造船技术》1992年第7期上发表的“新型电弧刨割条ST-33”、《机械工人(热加工)》1992年第7期上发表的“ST-33电弧刨割条在生产中的应用”、《焊接研究与生产》1995年3期上发表的“电弧刨割条的原理，使用要求和操作方法”、《焊接技术》1997年第2期上发表的“电弧刨割条工作原理、特点及使用要求”，报道重点主要集中在刨割效果及操作要领方面，未见刨割条药皮方面的报道。期刊《焊接技术》1994年第2期上发表(作者任新海)的“国产电弧刨割条的操作特点及用途”、期刊《电焊机》1999年第29期上发表(作者罗春信)的“电弧刨割条”等也近报道刨割条的操作经验，未见刨割条药皮开发相关的具体报道。从相关报道及试验结果可知，国产刨割条在载流能力、刨割质量等方面与国外同类产品还存在一定的差距。为了提升刨割条的刨割质量，公开号为CN105983797A的国内发明专利在刨割条结构上进行了改进，但未见在影响刨割质量和效率的药皮上的贡献。目前，我国的刨割条主要依赖进口，国内市场主要被多家国外公司如美国Postle公司、美国R&D工业公司、瑞典ESAB公司、德国SCHLOH公司等垄断，进口刨割条价位高，且供货渠道单一，严重影响企业的生产成本。
与普通焊条相比，刨割条药皮3的特点必须具备：(1)套筒4长。刨割条前端药皮熔化后形成的套筒比普通焊条的长，这样使电弧和气流的方向性增强，使能量集中。(2)耐热性好。刨割条药皮在大电流下要不易失效，因此可大幅度提高电流密度，从而提高电弧温度，增加电弧中的化学反应过程。(3)强化造气反应。在电弧高温下能发生强烈的造气反应，所产生的气体在套筒区域受高温快速膨胀，由于套筒限制而发生高压气流的径向喷射，实现对工件6熔池的吹扫，达到刨割的目的。无论是刨割条的套筒长度控制、还是耐热性和造气问题，均需要通过刨割条药皮配方来实现。目前关于刨割条药皮配方等属国外厂商的保密资料，未见公开报道。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种电弧刨割条的双层药皮及其制备方法，通过内层药皮强化隔热能力，提高药皮的耐热性和刨割条的载流能力；通过外层药皮强化造气反应，以获得强劲的电弧吹力，并兼顾刨割条的良好引弧性和稳弧性，刨割快速、高效，成本低，适用性广。
为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种电弧刨割条的双层药皮，包括内层药皮7及外层药皮8；所述内层药皮7采用原料的质量份数比为：45-65份铝矾土，8-12份滑石粉，10-15份钛白粉；
所述外层药皮8采用原料的质量份数比为：20-30份微晶纤维素，5-10份木粉，8-12份金红石，5-10份石墨，3-5份铁砂，5-12份菱苦土，5-8份白泥。
所述内层药皮7厚度0.3-0.5mm。
一种电弧刨割条的双层药皮的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤一、按质量份数比取如下组分：45-65份铝矾土，8-12份滑石粉，10-15份钛白粉，混合均匀，然后加入内层药皮组分总质量的30-50％的钠水玻璃混合均匀，压涂在焊芯2上，烘干，形成内层药皮7；
步骤二、按质量份数比取如下组分：20-30份微晶纤维素，5-10份木粉，8-12份金红石，5-10份石墨，3-5份铁砂，5-12份菱苦土，5-8份白泥，混合均匀，然后加入外层药皮组分总质量的30-50％的钠水玻璃混合均匀，压涂在步骤一形成的内层药皮7上，烘干，形成外层药皮8。
所述钠水玻璃密度为1.3-1.4g/mm3，模数为3.5-4.0M。
本发明相对现有技术以下有益效果：
1.通过双层药皮刨割条的设计，仅采用普通的焊芯就可以达到其它刨割条采用合金焊芯的效果，降低了成本。
2.内层药皮7为隔热陶瓷涂料，其成分中的铝矾土(主要成分为氧化铝)形成氧化铝隔热层，避免刨割条在大电流使用过程中焊芯产生的焦耳热对外层药皮的过度加热，防止刨割条药皮发红及药皮失效，可以大幅度提高刨割条的载流能力和刨割效率；通过内层药皮中的钛白粉和滑石粉，可以增强刨割条的引弧性和稳弧性。
3.在解决隔热问题的前提下，通过设计纤维素、木粉为主的外层药皮成分，可以发挥有机物在造气方面的优势，大幅度增加电弧吹力，提高刨割效率。
4.利用石墨的脱氧能力，降低电弧的氧化性，并通过石墨氧化反应，进一步增加药皮的造气能力；石墨的加入还能调节外层药皮的熔点和导电性，增加刨割条套筒长度和药皮的导电能力。
5.本发明的刨割条药皮原料来源广泛，成本低廉，电弧稳定，熔渣少且易于清理，烟尘安全无毒，刨割面光滑美观，无氧化及增碳层，刨割效率高，可以广泛应用于造船、锅炉、压力容器制造等领域，尤其适合铁路、石化、电力等企业野外、高空施工和检修工程。
附图说明
图1为电弧刨割条的工作原理图。
图2为本发明中电弧刨割条的结构示意图。
其中：1、电弧刨割条；2、焊芯；3、药皮；4、套筒；5、电弧；6、工件；7、内层药皮；8、外层药皮。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的技术方案作进一步的说明，而这些实施例并不是对本发明的限制。除非特别说明，实施例中采用的试剂、设备和方法为本领域常规市购的试剂、设备和方法和常规使用方法。
实施例1：
一种电弧刨割条的双层药皮，包括内层药皮7及外层药皮8；所述内层药皮7采用原料的质量份数比为：45份铝矾土，8份滑石粉，10份钛白粉；
所述外层药皮8采用原料的质量份数比为：20份微晶纤维素，5份木粉，8份金红石，5份石墨，3份铁砂，5份菱苦土，5份白泥。
一种电弧刨割条的双层药皮的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤一、按质量份数比取如下组分：45份铝矾土，8份滑石粉，10份钛白粉，混合均匀，然后加入内层药皮组分总质量的30％的钠水玻璃混合均匀，压涂在焊芯2上，烘干形成0.3mm内层药皮7；
步骤二、按质量份数比取如下组分：20份微晶纤维素，5份木粉，8份金红石，5份石墨，3份铁砂，5份菱苦土，5份白泥，混合均匀，然后加入外层药皮组分总质量的30％的钠水玻璃混合均匀，压涂在步骤一形成的内层药皮7上，烘干形成外层药皮8。
实施例2：
一种电弧刨割条的双层药皮，包括内层药皮7及外层药皮8；所述内层药皮7采用原料的质量份数比为：65份铝矾土，12份滑石粉，15份钛白粉；
所述外层药皮8采用原料的质量份数比为：26份微晶纤维素，8份木粉，11份金红石，9份石墨，4份铁砂，10份菱苦土，7份白泥。
一种电弧刨割条的双层药皮的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤一、按质量份数比取如下组分：65份铝矾土，12滑石粉，15份钛白粉，混合均匀，然后加入内层药皮组分总质量的35％的钠水玻璃混合均匀，压涂在焊芯2上，烘干形成0.5mm内层药皮7
步骤二、按质量份数比取如下组分：26份微晶纤维素，8份木粉，11份金红石，9份石墨，4份铁砂，10份菱苦土，7份白泥，混合均匀，然后加入外层药皮组分总质量的35％的钠水玻璃混合均匀，压涂在步骤一形成的内层药皮7上，烘干形成外层药皮8。
实施例3：
一种电弧刨割条的双层药皮，包括内层药皮7及外层药皮8；所述内层药皮7采用原料的质量份数比为：51份铝矾土，9份滑石粉，12份钛白粉；
所述外层药皮8采用原料的质量份数比为：30份微晶纤维素，10份木粉，12份金红石，10份石墨，5份铁砂，12份菱苦土，8份白泥。
一种电弧刨割条的双层药皮的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤一、按质量份数比取如下组分：51份铝矾土，9份滑石粉，12份钛白粉，混合均匀，然后加入内层药皮组分总质量的40％的钠水玻璃混合均匀，压涂在焊芯2上，烘干形成0.4mm内层药皮7；
步骤二、按质量份数比取如下组分：30份微晶纤维素，10份木粉，12份金红石，10份石墨，5份铁砂，12份菱苦土，8份白泥，混合均匀，然后加入外层药皮组分总质量的40％的钠水玻璃混合均匀，压涂在步骤一形成的内层药皮7上，烘干形成外层药皮8。
实施例4：
一种电弧刨割条的双层药皮，包括内层药皮7及外层药皮8；所述内层药皮7采用原料的质量份数比为：58份铝矾土，11份滑石粉，14份钛白粉；
所述外层药皮8采用原料的质量份数比为：24份微晶纤维素，6份木粉，9份金红石，7份石墨，3份铁砂，12份菱苦土，6份白泥。
一种电弧刨割条的双层药皮的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤一、按质量份数比取如下组分：58份铝矾土，11份滑石粉，14份钛白粉，混合均匀，然后加入内层药皮组分总质量的50％的钠水玻璃混合均匀，压涂在焊芯2上，烘干形成0.3mm内层药皮7；
步骤二、按质量份数比取如下组分：24份微晶纤维素，6份木粉，9份金红石，7份石墨，3份铁砂，12份菱苦土，6份白泥，混合均匀，然后加入外层药皮组分总质量的50％的钠水玻璃混合均匀，压涂在步骤一形成的内层药皮7上，烘干形成外层药皮8。
所述焊芯2采用普通焊芯H08A。
所述钠水玻璃的加入量可根据实际应用的需要作出调整。
采用实施例1-4得到的药皮组分进行压涂试验，结果表明：双层药皮塑性优良，压涂后表面光滑、无开裂，与焊芯及层间结合良好、无脱落。通过电弧刨割条工艺性能试验，试验结果表明：刨割时电弧引燃容易，电弧稳定好，再引弧性优良，形成的套筒4长度约为4-6mm，电弧吹力强劲，液态金属及熔渣吹扫彻底，渣量少、易清理，刨割面光滑美观、光亮无氧化，烟尘安全无毒性，无红条现象。

Claims (8)

1.一种电弧刨割条的双层药皮，包括内层药皮(7)及外层药皮(8)，其特征在于，所述内层药皮(7)采用原料的质量份数比为：45-65份铝矾土，8-12份滑石粉，10-15份钛白粉；
所述外层药皮(8)采用原料的质量份数比为：20-30份微晶纤维素，5-10份木粉，8-12份金红石，5-10份石墨，3-5份铁砂，5-12份菱苦土，5-8份白泥。
2.根据权利要求1所述的一种电弧刨割条的双层药皮，其特征在于，所述内层药皮(7)厚度为0.3-0.5mm。
3.一种电弧刨割条的双层药皮的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤一、按质量份数比取如下组分：45-65份铝矾土，8-12份滑石粉，10-15份钛白粉，混合均匀，然后加入内层药皮组分总质量的30-50％的钠水玻璃混合均匀，压涂在焊芯(2)上，烘干，形成内层药皮(7)；
步骤二、按质量份数比取如下组分：20-30份微晶纤维素，5-10份木粉，8-12份金红石，5-10份石墨，3-5份铁砂，5-12份菱苦土，5-8份白泥，混合均匀，然后加入外层药皮组分总质量的30-50％的钠水玻璃混合均匀，压涂在步骤一形成的内层药皮(7)上，烘干，形成外层药皮(8)。
4.根据权利要求3所述的一种电弧刨割条的双层药皮的制备方法，其特征在于，所述钠水玻璃密度为1.3-1.4g/mm3，模数为3.5-4.0M。
5.根据权利要求3所述的一种电弧刨割条的双层药皮的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤一、按质量份数比取如下组分：45份铝矾土，8份滑石粉，10份钛白粉，混合均匀，然后加入内层药皮组分总质量的30％的钠水玻璃混合均匀，压涂在焊芯(2)上，烘干形成0.3mm内层药皮(7)；
步骤二、按质量份数比取如下组分：20份微晶纤维素，5份木粉，8份金红石，5份石墨，3份铁砂，5份菱苦土，5份白泥，混合均匀，然后加入外层药皮组分总质量的30％的钠水玻璃混合均匀，压涂在步骤一形成的内层药皮(7)上，烘干形成外层药皮(8)。
6.根据权利要求3所述的一种电弧刨割条的双层药皮的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤一、按质量份数比取如下组分：65份铝矾土，12份滑石粉，15份钛白粉，混合均匀，然后加入内层药皮组分总质量的35％的钠水玻璃混合均匀，压涂在焊芯(2)上，烘干形成0.5mm内层药皮(7)；
步骤二、按质量份数比取如下组分：26份微晶纤维素，8份木粉，11份金红石，9份石墨，4份铁砂，10份菱苦土，7份白泥，混合均匀，然后加入外层药皮组分总质量的35％的钠水玻璃混合均匀，压涂在步骤一形成的内层药皮(7)上，烘干形成外层药皮(8)。
7.根据权利要求3所述的一种电弧刨割条的双层药皮的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤一、按质量份数比取如下组分：51份铝矾土，9份滑石粉，12份钛白粉，混合均匀，然后加入内层药皮组分总质量的40％的钠水玻璃混合均匀，压涂在焊芯(2)上，烘干形成0.4mm内层药皮(7)；
步骤二、按质量份数比取如下组分：30份微晶纤维素，10份木粉，12份金红石，10份石墨，5份铁砂，12份菱苦土，8份白泥，混合均匀，然后加入外层药皮组分总质量的40％的钠水玻璃混合均匀，压涂在步骤一形成的内层药皮(7)上，烘干形成外层药皮(8)。
8.根据权利要求3所述的一种电弧刨割条的双层药皮的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤一、按质量份数比取如下组分：58份铝矾土，11滑石粉，14份钛白粉，混合均匀，然后加入内层药皮组分总质量的50％的钠水玻璃混合均匀，压涂在焊芯(2)上，烘干形成0.3mm内层药皮(7)；
步骤二、按质量份数比取如下组分：24份微晶纤维素，6份木粉，9份金红石，7份石墨，3份铁砂，12份菱苦土，6份白泥，混合均匀，然后加入外层药皮组分总质量的50％的钠水玻璃混合均匀，压涂在步骤一形成的内层药皮(7)上，烘干形成外层药皮(8)。
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