一種水下切割材料的製作方法
2023-11-11 01:26:17
專利名稱：一種水下切割材料的製作方法
技術領域：
本發明屬於用於水下切割的金屬材料切割技術領域，涉及一種手工水下快速切割材料。
背景技術：
21世紀是海洋的世紀，隨著海洋的開發，大量的海上建築被建造，同時，也必將造成大量的廢舊碼頭、廢棄鑽井平臺等水下建築需要被拆除，為航海清除障礙。而這些水下建築破障的難點在於水下部分結構只能在水下拆除，而且這些水下建築具有鋼筋混凝土結構，也增加了拆除的難度。現在，拆除水下金屬結構和鋼筋混凝土結構主要採用水下切割技術，目前常用的水下切割技術有氧-可燃氣切割、水下氧-弧切割、金屬-電弧切割、水下機械切割、水射流 切割、水下等離子切割、爆炸切割等。氧-可燃氣切割不適宜於切割耐腐蝕鋼、不鏽鋼、鑄鐵和除鈦以外的有色金屬，水下氧-弧切割、金屬-電弧切割、水下機械切割、水射流切割、水下等離子切割都需要帶電作業，存在安全隱患，而且水射流切割、水下等離子切割所需要的設備較為複雜，設備造價昂貴、龐大不易便攜，而爆炸切割危險性較大。專利申請CN201010536018. 5公開了一種手工快速切割材料，一種手工快速切割材料，其特徵在於由外部的切割管材和內部的多根切割絲材組成的中空管狀結構，其中所述切割管材是採用鍛壓工藝製備而成的鋁管，鋁管內外採用電鍍工藝各鍍有0. Imm厚的鍍銅層；所述切割絲材長度與切割管材相同，由外皮和粉芯組成，所述外皮為低碳鋼08F鋼帶，其化學組成為以重量百分比計，C 0. 05% 0. 11%，Si彡0. 03%，Mn 0.25% 0. 50%, P ^ 0. 035%, S ^ 0. 035%, Ni ( 0. 25%, Cr ^ 0. 10%，其餘為鐵和不可避免的雜質；所述粉芯以重量百分比計，組成為CuO粉2 8%,稀土鋪0. 4 2%,餘量為鐵粉。但是，該手工快速切割材料的粉芯組分及組分含量只適合在空氣中進行切割，其放熱合金CuO和Fe在氧氣中燃燒放出的熱量遠遠不夠支持切割材料在水中持續不斷的燃燒,從而無法滿足其在水下進行切割。另外，上述切割材料的生產成本較高，應用範圍受到限制。因此，亟需在研究電弧引燃放熱合金材料產生高能量原理的基礎上，開發一種無需切割燃氣和切割電源，切割速度快，安全，攜帶方便、操作簡單且成本低的水下切割材料，用於水下環境鋼結構及鋼筋混凝土的快速切割和拆裝。
發明內容
本發明針對現有各種水下切割技術的缺陷，利用放熱材料在氧氣中的燃燒特性，提供一種無需切割燃氣和切割電源，切割效率高，切割對象範圍廣，攜帶方便、安全，操作簡單且成本低的水下切割材料及其製備方法，用於水下金屬和鋼筋混凝土的快速切割和破解。本發明的技術方案是一種水下切割材料，其特徵在於該切割材料由外部的切割管材和內部的多根切割絲材組成，切割管材外側有一層絕緣層；所述切割絲材長度與切割管材長度相同，切割 絲材由外皮和粉芯組成，所述外皮為鋁帶，所述粉芯以重量百分比計，組成為Fe2O3 :5 25 %，餘量為Al粉，其中所述Fe2O3粒度為-80 200目，鋁粉粒度為-80 200目；所述絕緣層是纏繞在切割管材外側的聚乙烯膠帶層或塗敷在切割管材外側的環氧樹脂層；所述切割絲材的直徑與切割管材的壁厚之比範圍在2. I 3。進一步地，外部的切割管材是採用鍛壓工藝製備而成的鋁管，鋁管內外採用電鍍工藝各鍍有0. Imm厚的鍍銅層，所述切割絲材沿外部的切割管材內壁均布，並在切割管材中心位置形成中空結構。進一步地，外部的切割管材由鋁帶繞制而成,並由此實現切割管材的柔性彎曲,所述切割絲材沿外部管材內壁均布，並在切割管材中心位置形成中空結構。進一步地，所述鋁帶的上下表面採用電鍍工藝各鍍有0. Imm厚的鍍銅層。進一步地，鋁帶為中間部分厚、邊緣薄的結構；鋁帶纏繞過程中，邊緣相互重疊，邊緣重疊之後的厚度與鋁帶中間部分的厚度一致，從而使得纏繞切割絲材後形成的切割管材的外表面平滑。本發明的有益效果是I)便攜性，整個系統主要有引弧電源、工業氧氣瓶、切割槍等，切割過程中，蓄電池引弧電源、工業氧氣瓶處在水面以上，操作人員只需要攜帶切割槍和切割材料在水下工作，單人就可以攜帶，不必像機械切割、等離子切割等需要複雜笨重的設備；2)不需要切割電源和切割燃氣，只需要在水下引燃切割材料就可以斷開引弧電源，藉助氧氣助燃作用，利用切割材料燃燒自身放出的熱量支持水下切割材料進一步持續燃燒對工件進行切割，不需要切割電源和切割燃氣；3)通過改變外皮的材料，特別是採用鋁做外皮後，增強了切割材料的易燃性，使得其燃燒過程中放出的能量進一步提高；4)切割效率高，手工快速切割材料燃燒可以達到4000°C以上的高溫，切割效率是氧-可燃氣體切割的3-15倍，具有較高的切割速度，切割效率高。5)切割對象範圍廣，水下切割材料是利用材料燃燒本身放出的熱量支持切割材料進一步持續燃燒，本發明所述的切割材料甚至在超過60米水深的水下進行作業，同時，該材料不像氧-乙炔火焰那樣受所切割對象材料成分的限制，可以切割所有金屬材料，也可以切割混凝土、磚或巖石等非金屬材料，切割對象範圍廣。6)大幅降低了成本，該水下切割材料不需要複雜的設備，所用的材料成分主要為鐵和鋁，因此，製造成本極低。
附圖I是切割管材為鋁管構成的水下切割材料示意圖；附圖2是切割管材為鋁帶構成的水下切割材料的橫截面示意圖；附圖3是規格I的水下切割材料的橫截面示意圖；附圖4是規格2的水下切割材料的橫截面示意圖；附圖5是規格3的水下切割材料的橫截面示意圖；附圖6是鋁帶的示意圖。其中，I-切割管材；2_切割絲材；3_絲材外皮；4_絕緣層
具體實施例方式下面結合實施例和附圖1-6對本發明作進一步的描述本發明所述的一種水下切割材料，該切割材料由外部的切割管材和內部的多根切割絲材組成，切割管材外側有一層絕緣層；所述切割絲材長度與切割管材長度相同，切割絲材由外皮和粉芯組成，所述外皮為鋁帶，所述粉芯以重量百分比計，組成為Fe2O3 :5 25%，餘量為Al粉。本發明的優選實施方式中，一種外皮為鋁帶；所述粉芯以重量百分比計，組成為Fe2O3 :5 25%，餘量為Al粉;根據工程應用的不同需求，可以加工規格不同的切割材料，
規格I :例如圖3所示，選用壁厚約0. 7mm的鍛壓無縫鋁管，再採用電鍍工藝，在其內外兩側鍍上約厚0. Imm的鍍銅層，或者在鋁帶的上下表面採用電鍍工藝各鍍有0. Imm厚的鍍銅層。製備鋁帶，可採用鍛壓工藝製備成厚度為0. 8mm的鋁帶，再進行鍍銅，鍍銅流程為丙酮除油-水洗-7%稀鹽酸除鏽-水洗-電鍍鎳打底-水洗-鍍銅-水洗-吹乾；再將鋁帶纏繞在多根切割絲材上，製備成具有中空結構的切割材料，在切割管材外側有一層絕緣層，是由一種聚乙烯膠帶纏繞在切割管材外側而形成。如圖6所示，鋁帶為中間部分厚、邊緣薄的結構；鋁帶纏繞製成複合管材過程中，邊緣相互重疊，邊緣重疊之後的厚度與鋁帶中間部分的厚度一致，從而使得形成的切割管材的外表面平滑。切割管材總的壁厚約為0. 9mm ;內徑5. 2mm,外徑7mm,製備的切割管材長約為600mmo切割絲材直徑為2. 4mm，長約為600mm，共3根裝配在切割管材中。所述切割絲材沿外部管材內壁均布，並在切割管材中心位置形成中空結構。規格2 :例如圖4所示，選用壁厚約0.8mm的鍛壓無縫鋁管，再採用電鍍工藝，在其內外兩側鍍上約厚0. Imm的鍍銅層；或製備鋁帶，用鋁帶纏繞後構成外部的切割管材。管材總的壁厚約為Imm ;內徑6. 6mm,外徑8. 6mm,製備的切割管材長約為600mm。切割絲材直徑為2. 4mm,長約為600mm,共5根裝配在切割管材中。規格3 :例如圖5所示，選用壁厚約0.8mm的鍛壓無縫鋁管，再採用電鍍工藝，在其內外兩側鍍上約厚0. Imm的鍍銅層；或製備製備鋁帶，用鋁帶纏繞後構成外部的切割管材。管材總的壁厚約為Imm ;內徑8mm,外徑40mm,製備的切割管材長約為600mm。切割絲材直徑為2. 4mm,長約為600_，共7根裝配在切割管材中。經過試驗研究發現，所述切割絲材的直徑與切割管材的壁厚之比範圍在2. I 3，可達到較好的燃燒效果。根據工程應用的不同需求，可以採用不同的重量百分比粉芯加工切割材料，例如
實施例其中，所述Fe2O3粒度為-80 200目，鋁粉粒度為-80 200目。然後通過多功能粉芯絲材成型機，採用多輥連續軋制和多道連續拔絲減徑方法製造，經過裁帶、軋帶、填粉、封口、拔絲、校直和剪切工序，即得切割絲材；製備絲材速度為約40m/min,校直速度約為5m/min。採用鍛壓工藝製備而成的鋁管作為外部的切割管材，鋁管內外採用電鍍工藝各鍍有0. Imm厚的鍍銅層；採用聚乙烯膠帶纏繞在切割管材外側作為絕緣層。將3根切割絲材裝配至所述切割管材內腔中，形成水下切割材料。其中，切割管材也可以使用由鋁帶繞制而成的切割管材，在這種方式下可實現切割管材的柔性彎曲，並如軟繩般盤繞在一起。本發明的材料可以應用於水下金屬材料或非金屬材料的切割；通常非金屬材料可以為混凝土、磚或巖石，另外，由於鋁帶繞制而成的切割管材可實現切割管材的柔性彎曲， 因此，其長度可不受水下環境及設備的限制。
權利要求
1.一種水下切割材料，其特徵在於該切割材料由外部的切割管材和內部的多根切割絲材組成，切割管材外側有一層絕緣層；所述切割絲材長度與切割管材長度相同，切割絲材由外皮和粉芯組成，所述外皮為鋁帶，所述粉芯以重量百分比計，組成為Fe2O3 :5 25%，餘量為Al粉，其中所述Fe2O3粒度為-80 200目，鋁粉粒度為_80 200目；所述絕緣層是纏繞在切割管材外側的聚乙烯膠帶層或塗敷在切割管材外側的環氧樹脂層；所述切割絲材的直徑與切割管材的壁厚之比範圍在2. I 3。
2.一種如權利要求I所述的水下切割材料，其特徵在於外部的切割管材是採用鍛壓工藝製備而成的鋁管，鋁管內外採用電鍍工藝各鍍有O. Imm厚的鍍銅層，所述切割絲材沿外部的切割管材內壁均布，並在切割管材中心位置形成中空結構。
3.—種如權利要求I所述的水下切割材料，其特徵在於外部的切割管材由鋁帶繞制而成，並由此實現切割管材的柔性彎曲，所述切割絲材沿外部管材內壁均布，並在切割管材中心位置形成中空結構。
4.一種如權利要求3所述的水下切割材料，其特徵在於所述鋁帶的上下表面採用電鍍工藝各鍍有O. Imm厚的鍍銅層。
5.一種如權利要求3所述的水下切割材料，其特徵在於鋁帶為中間部分厚、邊緣薄的結構；鋁帶纏繞過程中，邊緣相互重疊，邊緣重疊之後的厚度與鋁帶中間部分的厚度一致，從而使得纏繞切割絲材後形成的切割管材的外表面平滑。
全文摘要
本發明涉及一種水下切割材料，其特徵在於該切割材料由外部的切割管材和內部的多根切割絲材組成，切割管材外側有一層絕緣層；所述切割絲材長度與切割管材長度相同，切割絲材由外皮和粉芯組成，所述外皮為鋁帶，所述粉芯以重量百分比計，組成為Fe2O35～25％，餘量為Al粉，其中所述Fe2O3粒度為-80～200目，鋁粉粒度為-80～200目；所述絕緣層是纏繞在切割管材外側的聚乙烯膠帶層或塗敷在切割管材外側的環氧樹脂層；所述切割絲材的直徑與切割管材的壁厚之比範圍在2.1～3。該材料用於水下環境鋼結構及鋼筋混凝土的快速切割和拆裝，無需切割燃氣和切割電源，切割效率高，切割對象範圍廣，攜帶方便、安全，操作簡單且成本低。
文檔編號B23K35/22GK102699556SQ20121000900
公開日2012年10月3日 申請日期2012年1月12日 優先權日2012年1月12日
發明者柳吉蘭, 衣衍亮 申請人:柳吉蘭