一種鋼結構件切割用燃燒型切割彈的製作方法
2023-07-21 14:12:56 2
專利名稱：一種鋼結構件切割用燃燒型切割彈的製作方法
技術領域：
本發明涉及應急切割領域，特別涉及一種以固體切割劑聚能燃燒切割鋼質結構件的燃燒型切割彈。
背景技術：
應急切割是野外工程設施裝備緊急安裝、搶修和破拆的重要技術，也是部隊戰場搶修中必不可少的技術。統計表明，裝備零部件在野外或戰場上出現卡死、折斷、穿孔等損壞，影響使用性能，大部分需首先採用應急切割的方法快速加以解決。在地震、雪災、塌方、沉船等災害搶險救援中和日常消防救護中同樣迫切需要輕便安全的應急切割方法。目前，野外搶修中常用的熱切割方法是等離子切割或氣割。等離子切割是利用高能量密度、高溫高速氣流進行切割的一種熱切割方法，可以切割多種金屬，但它需要大功率電源和沉重昂貴的設備，在野外上嚴重製約搶修的靈活機動性；氣割是利用可燃氣體與氧氣混合燃燒形成的高溫火焰和金屬在氧氣流中劇烈燃燒，並將燃燒後產生的氧化物熔渣吹掉實現金屬分割的一種熱切割方法，可以切割碳素鋼、低合金鋼，但不能有效切割鑄鐵、不鏽鋼、有色金屬等金屬，而且需要儲氣設備等。近些年，技術人員在新可燃氣體研發，儲氣設備小型化作了大量工作，但是無論使用何種可燃氣體、液體或其它引燃方式，都離不開強助燃劑氧氣或液態氧，氧氣儲罐小型化必然帶來儲罐更換頻繁，必然要配備研製大型專用灌氣或液設備，同時高壓氧氣罐在槍林彈雨、煙燻火燎的環境下極易損傷或破裂十分危險。利用燃燒合成技術，基於手工自蔓延焊接技術成果，拓展研究出的手工自蔓延切割方法，是一種無需外界能源和設備的野外應急切割新方法，其使用的切割器材為適合手工操作的燃燒型切割筆(棒)。雖然該方法可在無電源、無氣源及無設備條件下燒穿切割金屬，但是由於切割筆(棒)燃燒產生的噴射射流溫度低、射流速度小、能量密度小、熱量損失大、含氧量低等原因，造成金屬切割效率低、厚度薄、切口寬度大且不整齊等難以克服的問題。可攜式固體切割劑切割技術是一種新型鋼結構件打孔或切割技術，其切割用器材由可攜式切割槍和燃燒型切割彈兩部分組成。切割時將燃燒型切割彈裝填入切割槍中，手持切割槍對準切割件，擊發切割彈底火，底火點燃彈內引燃劑，引燃劑點燃切割劑，產生高溫冶金熔體和高壓氣體，產物經噴嘴聚能壓縮後噴出，將鋼結構件局部熔化並被高壓氣體吹除，實現打孔或切割。該方法可實現對各種碳鋼、合金鋼等金屬的手工操作切割。由於燃燒產生的高溫冶金熔體和高壓氣體是經過噴嘴聚能壓縮後噴出，噴射射流溫度高、射流速度大、能量密度大、熱量損失小，具有切割金屬厚度大、效率高、應用面廣、使用儲運安全性好等特點。因此，這種適合手工操作，且無需外界電源和氣源，攜帶方便、操作簡單、安全可靠的金屬構件切割新方法，是應急快速熱切割金屬的理想技術手段，對更好更快地完成野外或戰場情況下的應急搶修和搶險救災任務，具有十分重要的意義。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種無需外界能源和設備，攜帶方便、操作簡單，滿足野外、戰場等危急情況下的金屬零部件應急熱切割的切割材料。為解決上述技術問題，本發明提供一種鋼結構件切割用燃燒型切割彈，其特徵在於所述切割彈由彈底、底火、彈殼、引燃劑、切割劑和噴嘴組成。所述的切割彈，全彈長90 150mm、彈徑20 40mm、彈殼為1.5 2.5mm厚紙管；彈內底部壓裝3 5mm厚引燃劑，切割劑為固體粉末混合壓製成的中空結構，中空孔道約為彈徑的1/5左右，彈內前端為石墨或陶瓷材質、內錐孔加直孔結構的噴嘴，噴嘴厚10 20mm、直孔口徑2 10mm，噴嘴外徑同彈殼內徑，並採用耐高溫粘接劑與彈殼內徑粘接。所述切割彈內切割劑中高熱劑由CuO、Fe2O3氧化劑和Al、Mg還原劑組成，約佔切割劑總重量的百分比為65% 85% ;造氣劑選自KN03、CaCO3和含有氟碳化合物，約佔切割劑總重量的百分比為5% 25% ;造渣劑選自Al203、Cr203、Si02、Ti02、V205，約佔切割劑總重量的百分比為2% 10%。合金劑選自N1、Zr、Ti及稀土材料，約佔切割劑總重量的百分比為5% 10%。本發明的燃燒型切割彈燃燒合成反應速度快(達5 20mm/s)，能量密度大(達6 X IOVcm2以上)，燃燒溫度高(達4000K以上)，切割吹力大。切割以切割劑中高熱劑發生燃燒反應產生的高溫及其高溫熔體產物熔化金屬為主，以造氣劑產生的大量過氧氣體與鋼材發生放熱並形成低熔點氧化物的氧化反應為輔，在持續高速氣流作用下吹掉熔融金屬和熔渣實現切割。該燃燒型切割彈適用於野外或戰場無電、無氣、無設備條件下各種鋼結構件的快速應急熱切割及其水下切割。
下面結合附圖和實施對本發明做進一步說明。圖1是燃燒型切割彈結構圖。圖1中，I是噴嘴，2是切割劑，3是彈殼，4是引燃劑，5是底火，6是彈底。
具體實施方式
:外徑23mm燃燒型切割彈,全彈長120mm、底火為底_6乙、彈殼為1.5mm厚紙管；彈內底部壓裝3_厚引燃劑，切割劑為固體粉末混合壓製成的中空結構，中空孔道約為彈徑6mm,彈內前端為石墨材質、內錐孔加直孔結構的噴嘴，噴嘴厚12mm、直孔口徑4mm,噴嘴外徑同彈殼內徑，並採用水玻璃粘接劑與彈殼內徑粘接。切割劑組成為CuO(-200目)8% 12%, Fe2O3(-200 目)45% 50%、Al (-250 目)18% 22%、KNO3(-100 目)10% 15%、CaCO3(-100 目)2%、Al203(-150 目)1.5%、Cr2O3(-200 目)1.5%、Ni (-150 目)5% 8%、Ti (-100目)1%及微量成分。上述物料分別球磨過篩後，於120°C烘乾2小時，按配比混合均勻，通過自製的成型機成型切割劑。將特製引燃劑裝入切割彈底部，再裝入成型後的切割齊U。裝藥完成後，裝上噴嘴，I發外徑23mm燃燒型切割彈製成(如圖1所示)。備用的切割彈裝入防靜電塑料薄膜袋，抽真空熱塑封。切割時將燃燒型切割彈從防靜電密封袋中取出，裝填入特製切割槍中，手持切割槍對準切割件，擊發切割彈底火，底火點燃彈內引燃劑，引燃劑點燃切割劑，產生高溫冶金熔體和高壓過氧氣體，產物經噴嘴聚能壓縮後噴出，將鋼結構件局部熔化燃燒並被高壓氣體吹除。該切割彈能夠實現20mm厚鋼結構件的切割。
權利要求
1.一種鋼結構件切割用燃燒型切割彈，其特徵在於所述切割彈由彈底、底火、彈殼、弓丨燃劑、切割劑和噴嘴組成。
2.根據權利要求1所述的切割彈，全彈長90 150mm、彈徑20 40mm、彈殼為1.5 2.5mm厚紙管；彈內底部壓裝3 5mm厚引燃劑，切割劑為固體粉末混合壓製成的中空結構，中空孔道約為彈徑的1/5左右，彈內前端為石墨或陶瓷材質、內錐孔加直孔結構的噴嘴，噴嘴厚10 20mm、直孔口徑2 10mm，噴嘴外徑同彈殼內徑，並採用耐高溫粘接劑與彈殼內徑粘接。
3.根據權利要求1所述的切割彈，切割劑中高熱劑由CuO、Fe2O3氧化劑和Al、Mg還原劑組成，約佔切割劑總重量的百分比為65% 85% ;造氣劑選自KN03、CaCO3和含有氟碳化合物，約佔切割劑總重量的百分比為5% 25% ;造渣劑選自Al203、Cr203、Si02、Ti02、V205，約佔切割劑總重量的百分比為2% 10%。合金劑選自N1、Zr、Ti及稀土材料，約佔切割劑總重量的百分比為5% 10%。
全文摘要
本發明公開了一種鋼結構件切割用燃燒型切割彈。該燃燒型切割彈由彈底、底火、彈殼、引燃劑、切割劑和噴嘴組成；切割劑中高熱劑以鋁熱劑為主，約佔切割劑重量的百分比為65％～85％，造氣劑以硝酸鉀為主，約佔切割劑重量的百分比為5％～25％，造渣劑和合金劑約佔切割劑重量的百分比為7％～20％。切割時將燃燒型切割彈裝填入切割槍中，手持切割槍對準切割件，擊發切割彈底火，底火點燃彈內引燃劑，引燃劑點燃切割劑，產生高溫冶金熔體和高壓氣體，產物經噴嘴聚能壓縮後噴出，將鋼結構件局部熔化，實現切割。該切割彈主要用於各種鋼結構件的快速熱切割及其水下切割。
文檔編號B23K28/00GK103182609SQ20111044197
公開日2013年7月3日 申請日期2011年12月27日 優先權日2011年12月27日
發明者辛文彤, 張龍, 王瑞林, 孫宏濤, 李永建, 胡仁喜, 孫立明, 崔秀梅, 王森, 吳永勝 申請人:中國人民解放軍軍械工程學院