[发明专利]一种用于水下湿式电弧切割的低成本药芯割丝及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料类的焊接与切割材料技术领域，涉及一种切割用焊丝，更具体地说，涉及一种用于自保护水下湿式电弧切割的低成本环保型药芯割丝及其制备方法。

背景技术

在水下切割领域，常利用电弧或火焰产生的高温熔化金属实现切割，即氧-电弧切割法与氧-火焰切割法，但均需额外供应氧气燃烧熔融金属并将氧化渣吹落从而形成割口。日本专利JP02324521、专利名称“Method for arc-cutting steel material in water”提出一种优化后的水下氧—电弧切割技术，使得钢板更容易被氧化且去除熔渣更方便，但依然具有该方法普遍存在的不足之处：需额外提供氧气，且氧气消耗量大，并在实际应用中还存在着切割自动化程度不高等缺点。专利申请号CN200410090671.8、专利名称“一种环保节能型工业用燃气”公开了一种综合耗气成本低于乙炔的燃气，燃烧产生火焰用于实现水下弹簧钢板的切割，但水下氧—火焰切割法普遍存在火焰在水下容易熄灭等缺点。

自保护水下湿式熔化极电弧切割方法，和目前常规水下切割方法相比，自动化程度高，且无需额外提供气体。该切割方法的关键在于其药芯割丝的成分设计，前苏联专利SU1358254A1(Flux-cored wire for underwater cutting)提供了一种药芯割丝用于该方法。在切割过程中，该药芯主要成分菱铁矿受热分解释放二氧化碳气体，对切割处进行保护，但氧化效果及效率不够，制约了该药芯割丝的切割效果。此外，切割过程电弧不稳定，得到的割口不连续。

本发明人通过积极持久并且有益的试验，以碳酸氢钠与石灰石组合造气为水下待切割钢板提供气体保护，以低成本的过氧碳酸钠作为药芯中的氧气供给源，实现气体保护与氧化作用的协调进行，有效地实现了水下切割。同时在药芯成分中添加易电离元素，以改善药芯割丝的引弧性能并提高电弧燃烧的稳定性。药芯中各成分均来源广泛，价格低廉且切割过程无毒害作用。本发明到目前为止，尚未见相关报导。

发明内容

本发明的目的是为了解决和克服上述现有技术所存在的技术问题和缺陷，以实现对低碳钢以及低合金钢板的自保护水下湿式电弧切割，而提供一种用于自保护水下湿式电弧切割的低成本环保型药芯割丝及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明采用低碳钢带作为外层包裹材料，药芯材料由各种药粉组成。利用其电弧产生的热量用来加热和熔化待切割钢板；通过在药芯配方中添加足量的造气剂，利用其产生的气体排开周围水，对待切割处起保护作用；通过添加足量的氧化剂，在切割时利用其发生的化学反应释放氧气将钢板氧化，借助气体流的作用力吹落氧化渣，从而形成割口；并通过添加适量且有效的稳弧剂，改善药芯割丝的引弧性能并提高电弧燃烧的稳定性，使切割能有效持续进行。药芯中各成分均来源广泛，价格低廉且切割过程无毒害作用。

本发明实现目的的具体技术方案是：

一种用于水下湿式电弧切割的低成本药芯割丝，由药芯和外层钢带组成，其特征是，所述药芯按质量百分比由药粉：碳酸氢钠为6～20％，石灰石为40～60％，碳酸钾为0.2～2％，稀土氧化物为0.05～2.5％，其余为过氧碳酸钠组成，总质量百分比为100％。

其中所述碳酸氢钠与所述石灰石两种药粉的质量之比为0.1～0.5︰1。

其中所述过氧碳酸钠中活性氧含量不低于13.0％。

其中所述稀土氧化物为氧化镧或氧化铈。

所述的药粉的粒径为过100目筛。

所述的外层钢带的材质为低碳钢，厚度为0.4～0.6mm。

上述的一种用于水下湿式电弧切割的低成本药芯割丝的制备方法，包括如下步骤：

(1)按配比称取药粉，并将药粉混合均匀；

(2)将混合均匀的药粉进行烘干，烘干温度不超过50℃；

(3)采用成型机将外层钢带制成U型槽状，同时将药粉填充到U型槽中，合拢槽口，药粉填充率控制在18～25％；

(4)采用拉丝机逐道拉拔，得到药芯割丝。

本发明与现有技术相比，其有益效果主要是：