專利名稱：一種鋼結(jié)構(gòu)件切割用燃燒型切割彈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及應(yīng)急切割領(lǐng)域，特別涉及一種以固體切割劑聚能燃燒切割鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)件的燃燒型切割彈。
背景技術(shù)：
應(yīng)急切割是野外工程設(shè)施裝備緊急安裝、搶修和破拆的重要技術(shù)，也是部隊(duì)?wèi)?zhàn)場(chǎng)搶修中必不可少的技術(shù)。統(tǒng)計(jì)表明，裝備零部件在野外或戰(zhàn)場(chǎng)上出現(xiàn)卡死、折斷、穿孔等損壞，影響使用性能，大部分需首先采用應(yīng)急切割的方法快速加以解決。在地震、雪災(zāi)、塌方、沉船等災(zāi)害搶險(xiǎn)救援中和日常消防救護(hù)中同樣迫切需要輕便安全的應(yīng)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(jìn)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(shè)備，在野外上嚴(yán)重制約搶修的靈活機(jī)動(dòng)性；氣割是利用可燃?xì)怏w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，并將燃燒后產(chǎn)生的氧化物熔渣吹掉實(shí)現(xiàn)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、不銹鋼、有色金屬等金屬，而且需要儲(chǔ)氣設(shè)備等。近些年，技術(shù)人員在新可燃?xì)怏w研發(fā)，儲(chǔ)氣設(shè)備小型化作了大量工作，但是無論使用何種可燃?xì)怏w、液體或其它引燃方式，都離不開強(qiáng)助燃劑氧氣或液態(tài)氧，氧氣儲(chǔ)罐小型化必然帶來儲(chǔ)罐更換頻繁，必然要配備研制大型專用灌氣或液設(shè)備，同時(shí)高壓氧氣罐在槍林彈雨、煙熏火燎的環(huán)境下極易損傷或破裂十分危險(xiǎn)。利用燃燒合成技術(shù)，基于手工自蔓延焊接技術(shù)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(shè)備的野外應(yīng)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(shè)備條件下燒穿切割金屬，但是由于切割筆(棒)燃燒產(chǎn)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。便攜式固體切割劑切割技術(shù)是一種新型鋼結(jié)構(gòu)件打孔或切割技術(shù)，其切割用器材由便攜式切割槍和燃燒型切割彈兩部分組成。切割時(shí)將燃燒型切割彈裝填入切割槍中，手持切割槍對(duì)準(zhǔn)切割件，擊發(fā)切割彈底火，底火點(diǎn)燃彈內(nèi)引燃劑，引燃劑點(diǎn)燃切割劑，產(chǎn)生高溫冶金熔體和高壓氣體，產(chǎn)物經(jīng)噴嘴聚能壓縮后噴出，將鋼結(jié)構(gòu)件局部熔化并被高壓氣體吹除，實(shí)現(xiàn)打孔或切割。該方法可實(shí)現(xiàn)對(duì)各種碳鋼、合金鋼等金屬的手工操作切割。由于燃燒產(chǎn)生的高溫冶金熔體和高壓氣體是經(jīng)過噴嘴聚能壓縮后噴出，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(yīng)用面廣、使用儲(chǔ)運(yùn)安全性好等特點(diǎn)。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(jiǎn)單、安全可靠的金屬構(gòu)件切割新方法，是應(yīng)急快速熱切割金屬的理想技術(shù)手段，對(duì)更好更快地完成野外或戰(zhàn)場(chǎng)情況下的應(yīng)急搶修和搶險(xiǎn)救災(zāi)任務(wù)，具有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種無需外界能源和設(shè)備，攜帶方便、操作簡(jiǎn)單，滿足野外、戰(zhàn)場(chǎng)等危急情況下的金屬零部件應(yīng)急熱切割的切割材料。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種鋼結(jié)構(gòu)件切割用燃燒型切割彈，其特征在于所述切割彈由彈底、底火、彈殼、引燃劑、切割劑和噴嘴組成。所述的切割彈，全彈長(zhǎng)90 150mm、彈徑20 40mm、彈殼為1.5 2.5mm厚紙管；彈內(nèi)底部壓裝3 5mm厚引燃劑，切割劑為固體粉末混合壓制成的中空結(jié)構(gòu)，中空孔道約為彈徑的1/5左右，彈內(nèi)前端為石墨或陶瓷材質(zhì)、內(nèi)錐孔加直孔結(jié)構(gòu)的噴嘴，噴嘴厚10 20mm、直孔口徑2 10mm，噴嘴外徑同彈殼內(nèi)徑，并采用耐高溫粘接劑與彈殼內(nèi)徑粘接。所述切割彈內(nèi)切割劑中高熱劑由CuO、Fe2O3氧化劑和Al、Mg還原劑組成，約占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，約占切割劑總重量的百分比為5% 25% ;造渣劑選自Al203、Cr203、Si02、Ti02、V205，約占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，約占切割劑總重量的百分比為5% 10%。本發(fā)明的燃燒型切割彈燃燒合成反應(yīng)速度快(達(dá)5 20mm/s)，能量密度大(達(dá)6 X IOVcm2以上)，燃燒溫度高(達(dá)4000K以上)，切割吹力大。切割以切割劑中高熱劑發(fā)生燃燒反應(yīng)產(chǎn)生的高溫及其高溫熔體產(chǎn)物熔化金屬為主，以造氣劑產(chǎn)生的大量過氧氣體與鋼材發(fā)生放熱并形成低熔點(diǎn)氧化物的氧化反應(yīng)為輔，在持續(xù)高速氣流作用下吹掉熔融金屬和熔渣實(shí)現(xiàn)切割。該燃燒型切割彈適用于野外或戰(zhàn)場(chǎng)無電、無氣、無設(shè)備條件下各種鋼結(jié)構(gòu)件的快速應(yīng)急熱切割及其水下切割。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。圖1是燃燒型切割彈結(jié)構(gòu)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(shí)施方式
:外徑23mm燃燒型切割彈,全彈長(zhǎng)120mm、底火為底_6乙、彈殼為1.5mm厚紙管；彈內(nèi)底部壓裝3_厚引燃劑，切割劑為固體粉末混合壓制成的中空結(jié)構(gòu)，中空孔道約為彈徑6mm,彈內(nèi)前端為石墨材質(zhì)、內(nèi)錐孔加直孔結(jié)構(gòu)的噴嘴，噴嘴厚12mm、直孔口徑4mm,噴嘴外徑同彈殼內(nèi)徑，并采用水玻璃粘接劑與彈殼內(nèi)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后，于120°C烘干2小時(shí)，按配比混合均勻，通過自制的成型機(jī)成型切割劑。將特制引燃劑裝入切割彈底部，再裝入成型后的切割齊U。裝藥完成后，裝上噴嘴，I發(fā)外徑23mm燃燒型切割彈制成(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(shí)將燃燒型切割彈從防靜電密封袋中取出，裝填入特制切割槍中，手持切割槍對(duì)準(zhǔn)切割件，擊發(fā)切割彈底火，底火點(diǎn)燃彈內(nèi)引燃劑，引燃劑點(diǎn)燃切割劑，產(chǎn)生高溫冶金熔體和高壓過氧氣體，產(chǎn)物經(jīng)噴嘴聚能壓縮后噴出，將鋼結(jié)構(gòu)件局部熔化燃燒并被高壓氣體吹除。該切割彈能夠?qū)崿F(xiàn)20mm厚鋼結(jié)構(gòu)件的切割。
權(quán)利要求
1.一種鋼結(jié)構(gòu)件切割用燃燒型切割彈，其特征在于所述切割彈由彈底、底火、彈殼、弓丨燃劑、切割劑和噴嘴組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的切割彈，全彈長(zhǎng)90 150mm、彈徑20 40mm、彈殼為1.5 2.5mm厚紙管；彈內(nèi)底部壓裝3 5mm厚引燃劑，切割劑為固體粉末混合壓制成的中空結(jié)構(gòu)，中空孔道約為彈徑的1/5左右，彈內(nèi)前端為石墨或陶瓷材質(zhì)、內(nèi)錐孔加直孔結(jié)構(gòu)的噴嘴，噴嘴厚10 20mm、直孔口徑2 10mm，噴嘴外徑同彈殼內(nèi)徑，并采用耐高溫粘接劑與彈殼內(nèi)徑粘接。
3.根據(jù)權(quán)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，約占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，約占切割劑總重量的百分比為5% 25% ;造渣劑選自Al203、Cr203、Si02、Ti02、V205，約占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，約占切割劑總重量的百分比為5% 10%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋼結(jié)構(gòu)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，約占切割劑重量的百分比為65％～85％，造氣劑以硝酸鉀為主，約占切割劑重量的百分比為5％～25％，造渣劑和合金劑約占切割劑重量的百分比為7％～20％。切割時(shí)將燃燒型切割彈裝填入切割槍中，手持切割槍對(duì)準(zhǔn)切割件，擊發(fā)切割彈底火，底火點(diǎn)燃彈內(nèi)引燃劑，引燃劑點(diǎn)燃切割劑，產(chǎn)生高溫冶金熔體和高壓氣體，產(chǎn)物經(jīng)噴嘴聚能壓縮后噴出，將鋼結(jié)構(gòu)件局部熔化，實(shí)現(xiàn)切割。該切割彈主要用于各種鋼結(jié)構(gòu)件的快速熱切割及其水下切割。
文檔編號(hào)B23K28/00GK103182609SQ20111044197
公開日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2011年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月27日
發(fā)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(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍軍械工程學(xué)院