CN114012319B - 一种焊接笔 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种焊接笔，包括：焊接柱；添加剂；焊条外管，其内套设所述焊接柱和添加剂；所述焊接柱包括多根呈螺旋状的焊接剂，相邻焊接剂之间存在间隙，所述焊接柱的外侧与所述焊条外管的内壁之间形成容置空间，所述容置空间内填充添加剂。本发明提供的一种焊接笔，很好地解决了现有技术中焊接笔焊接金属的焊接效率低、焊接厚度小、焊接质量差的问题。
Description
技术领域
本发明涉及应急焊接技术领域，尤其是涉及一种焊接笔。
背景技术
应急焊接是野外工程设施装备紧急安装、抢修的重要技术，也是部队战场抢修中必不可少的技术。统计表明，金属零部件在野外或战场上出现折断、穿孔、断裂等损坏，影响使用性能，大部分需首先采用应急焊接的方法快速加以解决，在地震、雪灾、塌方等灾害抢险救援中同样需要采用应急焊接技术。
目前，虽然现有技术中的焊接笔可在无电源、无气源及无设备条件下焊接金属，但是由于焊接笔内部的药剂为粉末混合后压制而成，燃烧模式是从前端向后端逐渐燃烧，没有将能量进行聚能，燃烧产生的熔渣不易分离，所以燃烧产生的温度有限、热量散失大，而造成金属焊接效率低、焊接厚度小、焊接质量差的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种焊接笔，旨在解决现有技术中焊接笔焊接金属的焊接效率低、焊接厚度小、焊接质量差的问题。
本发明提供一种焊接笔，包括：焊接柱；添加剂；焊条外管，其内套设所述焊接柱和添加剂；所述焊接柱包括多根呈螺旋状的焊接剂，相邻焊接剂之间存在间隙，所述焊接柱的外侧与所述焊条外管的内壁之间形成容置空间，所述容置空间内填充添加剂。
进一步地，所述焊接剂包括焊芯以及包覆在焊芯表面的高热剂。
进一步地，所述添加剂包括造渣剂、稀释剂以及合金剂。
进一步地，所述焊接笔还包括外壳以及堵头；所述外壳中空且一端开口；
所述焊条外管内置所述外壳，所述堵头堵住开口。
进一步地，所述焊条外管的一端被密封块密封，所述焊条外管的另一端被密封片密封。
进一步地，所述焊接笔还包括引燃块；
所述引燃块的一端与所述密封片相接触，所述引燃块的另一端与所述焊接柱相接触。
进一步地，所述焊接笔还包括引信；所述引信内置所述外壳。
进一步地，所述堵头远离所述外壳的一端开设卡接口；所述卡接口的内径与所述焊条外管的外径相匹配。
本发明的技术方案通过在焊条外管内套设焊接柱和添加剂，其中，焊接柱包括多根呈螺旋状的焊接剂，焊接柱的燃烧模式既包含焊接剂从前端向后端燃烧的模式，还包含沿焊接剂螺旋线方向燃烧的模式，产生螺旋燃烧模式，两种燃烧模式使得焊接柱燃烧更加充分，燃烧产生的热量更高，同时，燃烧产生的螺旋气流可以对形成的熔池进行搅拌，有助于金属液流和熔渣分离，最终提高金属焊接的焊接效率和焊接质量。
另外，由于添加剂处于焊接柱与焊条外管之间的容置空间内，所以焊接柱中的焊接剂与添加剂未混合在一起，而是处于分开状态，但是燃烧时添加剂是同时参与燃烧反应并生成相应的反应产物；焊接剂发生燃烧反应时产生的高温及其高温熔体产物熔化金属为主，同时在添加剂的作用下，共同生成熔融金属化合物，促使被焊接金属融化，使熔融金属与被焊接材料形成焊接，通过焊接剂和添加剂的分开作用，增加焊接剂燃烧效率，产生更多的能量，提高金属焊接的焊接效率、焊接厚度以及焊接质量。
因此，本发明的技术方案很好地解决了现有技术中焊接笔焊接金属的焊接效率低、焊接厚度小、焊接质量差的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的焊接笔的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的焊接笔的主剖视图；
图3为本发明实施例提供的焊接笔使用状态下的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的焊接柱、添加剂、焊条外管的组合示意图；
图5为本发明实施例提供的焊接柱的结构示意图。
附图标记说明：
1为焊接柱，11为焊接剂；2为添加剂；3为焊条外管；4为外壳；5为堵头，51为卡接口；6为密封块；7为密封片；8为引燃块；9为引信。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参阅图1-图2所示，本发明提供一种焊接笔，所述焊接笔包括焊条外管3，焊条外管3内置焊接柱1和添加剂2，所述焊条外管3材质为纸管，随着焊接柱1和添加剂2的燃烧，焊条外管3也随之烧短。
参阅图5所示，焊接柱1包括多根呈螺旋状的焊接剂11，且相邻焊接剂11之间存在间隙；设置螺旋状的焊接柱1的效果在于：焊接柱1的燃烧模式既包含焊接剂11从前端向后端燃烧的模式，还包含沿焊接剂11螺旋线方向燃烧的模式，产生螺旋燃烧模式，两种燃烧使得焊接柱1燃烧更加充分，燃烧产生的热量更高，同时，燃烧产生的螺旋气流有助于熔渣分离，最终提高金属焊接的焊接效率和焊接质量，还能够增加焊接金属的厚度。
而从制作工艺上来说，是先有一个个直线型焊接剂11，然后再把它们放在一起，通过设备将其扭转成螺旋型焊接剂11，每个螺旋形的焊接剂11之间存在间隙，这个间隙有利于形成螺旋形燃烧模式，因为如果没有这个间隙，燃烧只能从前端向后端燃烧，无法沿螺旋药柱的螺旋线方向燃烧。
这不同于现有焊接笔只有从前端向后端燃烧的模式，由于只能从前端向后端燃烧，焊接笔的药剂燃烧不充分，所以燃烧产生热量有限、生成物的温度低，造成焊接时所能用于焊接的单位能量密度小；并且燃烧产生的熔渣不易分离。
参阅图4所示，进一步地，所述焊接柱1的外侧与所述焊条外管3的内壁之间形成容置空间，所述容置空间内填充添加剂2，由于添加剂2处于焊接柱1与焊条外管3之间的容置空间内，所以焊接柱1中的焊接剂11与添加剂2未混合在一起，而是处于分开状态；焊接剂11发生燃烧反应时产生的高温及其高温熔体产物熔化金属为主，同时在添加剂2的作用下，共同生成熔融金属化合物，促使被焊接金属融化，使熔融金属与被焊接材料焊接。
这不同于现有焊接笔中的内部药剂为粉末混合后压制而成，也就是说，添加剂在燃烧时需要吸收一定的热量，可能会降低内部药剂整体燃烧所产生的热量，进而影响焊接效果。
焊接剂11的每个实芯药柱直径相同，约为弹径的1/10-1/5左右，其包括焊芯以及包覆在焊芯表面的高热剂，焊芯采用一定韧性的金属制成，所述高热剂包括CuO、Fe2O3、Fe3O4、NiO、Al以及粘接剂，其中，CuO、Fe2O3、Fe3O4、NiO为氧化剂，Al为还原剂，丙烯酸酯为粘接剂。
所述添加剂2为固体粉末，其包括造渣剂、稀释剂、合金剂，其中；所述造渣剂包括V2O5、B2O3、MnFe、SiFe；所述稀释剂包括Al2O3、SiO2、火棉胶以及虫胶；所述合金剂包括Ni、Ag、Ti及稀土材料。
焊接柱1和添加剂2被引燃后发生自蔓延反应，高热剂反应产生热量除维持反应进行外，还提供足够的热量使金属熔化，同时高热剂熔化焊芯与金属的熔融部分共同形成熔池，在高温下进行冶金反应；造渣剂与高热剂生成的Al203共同形成了低熔点、低粘度的焊渣，在熔池中与金属成份有效分离，将Al203带出，避免焊缝金属出现夹渣缺陷；合金剂中的合金成份在高热剂产生的高温下进入熔池，共同参加熔池的冶金反应，使焊缝金属具有理想的微观组织与合理的力学性能；稀释剂的作用是调剂焊药自蔓延反应速度，便于操作。
其中，各成分占焊接剂和添加剂的整体质量份数组成如下：焊芯4-8份、CuO为15-31份、Fe2O3为13-25份、Fe3O4为6-20份、NiO为6-8份、Al为4-15份、丙烯酸酯为2-10份；造渣剂：V2O5为2-8份、B2O3为2.1-4份、MnFe为2.3-6.2份、SiFe为2.5-4.7份；稀释剂：Al2O3为1.4-3.2份、SiO2为2.4-4份、虫胶为1.4-3.7份、火棉胶为1.4-3.7份；合金剂：Ni为0.4-0.8份、Ag为1.2-2.4份、Ti为0.4-0.8份、镧系稀土元素为1.2-2.4份。
优选地，焊芯4份、CuO为21份、Fe2O3为18份、Fe3O4为6份、NiO为6份、Al为15份、丙烯酸酯为3份；造渣剂：V2O5为2份、B2O3为3份、MnFe为5份、SiFe为3份；稀释剂：Al2O3为4份、SiO2为3份、虫胶为1.5份、火棉胶为1.5份；合金剂：Ni为0.5份、Ag为1.4份、Ti为0.6份、镧系稀土元素为1.5份。
采用优选方案中质量份数的焊接剂11和添加剂2，焊接柱1和添加剂2的燃烧合成反应速度稳定(达5～15mm/s)，能量密度大(达6×103w/cm2以上)，燃烧理论温度高(达4000K以上)；以焊接笔中高热剂发生燃烧反应时产生的高温及其高温熔体产物熔化金属为主，以还原剂发生燃烧反应时产生形成低熔点氧化物Al203的氧化反应为辅的大量保护性焊渣，同时在内部添加剂(造渣剂、稀释剂和合金剂等)作用下，将被焊接金属融化焊接，使熔融金属与被焊接材料形成焊接，该焊接笔适用于野外或战场无电、无气、无设备条件下各种钢结构件的快速应急焊接及其水下焊接。
具体而言，所述焊接笔还包括外壳4以及堵头5；所述外壳4中空且一端开口；所述焊条外管3内置所述外壳4，所述堵头5堵住开口；由于焊接笔适用于野外环境，不使用时，可以将焊条外管3内置所述外壳4，然后将堵头5堵住开口，使焊条外管3处于一个密封的环境，还能够保证焊条外管3内的焊接柱1以及添加剂2免收外界环境的影响。
进一步地，所述焊条外管3的一端被密封块6密封，所述焊条外管3的另一端被密封片7密封；通过首先在焊条外管3内置焊接柱1和添加剂2，并将两端分别通过密封块6和密封片7密封，将焊接柱1和添加剂2处于一个密封的环境。
进一步地，所述焊接笔还包括引燃块8以及引信9；所述引燃块8的一端与所述密封片7相接触，所述引燃块8的另一端与所述焊接柱1、所述添加剂2相接触；所述引信9内置所述外壳4。在使用焊接笔时，将引信9穿过密封片7并刺入引燃块8内即可。
进一步地，所述堵头5远离所述外壳4的一端开设卡接口51；所述卡接口51的内径与所述焊条外管3的外径相匹配。在使用焊接笔时，将焊条外管3插入卡接口51内。
参阅图1-图2所示，焊接笔处于密封状态时，焊条外管3内置焊接柱1和添加剂2，且焊条外管3内置于所述外壳4内、引信9内置于所述外壳4内。
参阅图3所示，焊接笔处于使用状态时：
(1)打开堵头5，取出焊条外管3和引信9后关上堵头5；
(2)将引信9穿过密封片7并将引信9插入到引燃块8内；
(3)将密封块6一端的焊条外管3插入到堵头5的卡接口51内，并将引信9朝外；
(4)手持外壳4，点燃引信9，引信9引燃引燃块8，引燃块8点燃焊接柱1和添加剂2，产生高温冶金熔体和高压气体，将金属构件局部熔化并实现焊接。
综上，本发明的技术方案通过在焊条外管3内套设焊接柱1和添加剂2，其中，焊接柱2包括多根呈螺旋状的焊接剂11，焊接柱1的燃烧模式既包含焊接剂11从前端向后端燃烧的模式，还包含沿焊接剂11螺旋线方向燃烧的模式，产生螺旋燃烧模式，两种燃烧模式使得焊接柱燃烧更加充分，燃烧产生的热量更高，同时，燃烧产生的螺旋气流可以对形成的熔池进行搅拌，有助于金属液流和熔渣分离，最终提高金属焊接的焊接效率、焊接厚度以及焊接质量。
另外，由于添加剂2处于焊接柱1与焊条外管3之间的容置空间内，所以焊接柱1中的焊接剂11与添加剂2未混合在一起，而是处于分开状态；焊接剂11发生燃烧反应时产生的高温及其高温熔体产物熔化金属为主，同时在添加剂2的作用下，共同生成熔融金属化合物，促使被焊接金属融化，使熔融金属与被焊接材料形成焊接，通过焊接剂和添加剂的分开作用，增加焊接剂燃烧效率，产生更多的能量，提高金属焊接的焊接效率、焊接厚度以及焊接质量。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (3)
1.一种焊接笔，其特征在于，包括：
焊接柱；
添加剂；
焊条外管，其内套设所述焊接柱和添加剂；所述焊条外管的一端被密封块密封，所述焊条外管的另一端被密封片密封；
所述焊接笔还包括引燃块；
所述引燃块的一端与所述密封片相接触，所述引燃块的另一端与所述焊接柱相接触；
所述焊接笔还包括外壳以及堵头；
所述焊接笔还包括引信；所述引信内置所述外壳；
所述焊接柱包括多根呈螺旋状的焊接剂，相邻焊接剂之间存在间隙，所述焊接柱的外侧与所述焊条外管的内壁之间形成容置空间，所述容置空间内填充添加剂；
所述外壳中空且一端开口；
所述焊条外管内置所述外壳，所述堵头堵住开口；
所述堵头远离所述外壳的一端开设卡接口；所述堵头朝向所述外壳的一端开设固定槽，所述引信设置于所述固定槽；
所述卡接口的内径与所述焊条外管的外径相匹配。
2.根据权利要求1所述的焊接笔，其特征在于，所述焊接剂包括焊芯以及包覆在焊芯表面的高热剂。
3.根据权利要求1所述的焊接笔，其特征在于，所述添加剂包括造渣剂、稀释剂以及合金剂。
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