[实用新型]一种热气钻

说明书

技术领域

本实用新型属于金属材料加工技术领域。

背景技术

目前工作时需要工业氧气、乙炔气体，切割或加工工作时可能发生易爆事故。加工的孔的深度受限制。

发明内容

本实用新型的目的就是提供一种结构简单，易于加工和实际操作的热气钻。

本实用新型的工作原理是：利用主要成分为铁的金属材料在高压工业氧气的作用下，燃烧产生高温气体，将所需要加工的工件的某一部分快速熔化，对金属零件进行切割或深孔加工，是一种钢质材料深孔现场加工器，主要应用于金属材质零件现场的高效快速粗加工。

化学反应式为：

3Fe(固体)+2O2(气体)＝Fe3O4(固体)+1119.13kJ

基于上述反应式，可以利用反应放出的热，使被切割、加工对象的局部接近或达到熔化状态，在高压氧气流的冲刷作用下来实现切割或孔的加工。在此过程中铁是燃烧介质，相当于氧-乙炔焰中的乙炔，而氧气是助燃介质，起着支持燃烧和排渣的作用。

本实用新型的技术解决方案是，本实用新型包括依次连接的氧气瓶、减压阀、气管；护具；操作工具；耗材。耗材的外围是金属管，内部是填充的助燃金属丝，其中：钢管起着导气和固定铁丝的作用；内部的金属丝是主要的助燃材料。为了提供尽可能多和集中的热量，铁丝的排列应该尽量紧密，以排列的密度最大化为最佳。

金属管与金属丝含碳量的选择

从铁-碳相图可知，碳的含量越低，钢的熔点也就越高，因此，必须选用低碳钢。为保证较广的切割或加工对象的范围，金属管和内部金属丝材料选用含碳量范围为0.008％～0.1％。考虑到燃烧环境，金属管因与外界空气接触，其燃烧温度及周围氧气量都略低于内部铁丝，但同时要保证铁丝的燃烧热不会因外部钢管燃烧过快而丧失在空气中，因此，应使金属管燃烧速率与内部金属丝同步，综合两方面因素，为实现最佳燃烧效果，钢管的含碳量应与铁丝保持相同或差异微小，钢管壁厚也应与铁丝直径相近。

本实用新型所达到的有益效果是：

(1)安全可靠。由于工作时只需要工业氧气，不需要乙炔气体，彻底避免了氧气+乙炔气体切割或加工工作时可能发生的易爆事故。

(2)可加工的孔的深度不受限制。孔的深度可达10～1000mm。

(3)通过改变耗材的外径尺寸可加工出不同直径的深孔；当切断氧气后，加工工作自动停止，操作非常简单，可大幅度提高工效。

(4)该热气钻特别适用于用目前现有普通方法不能或不易实现的深孔现场快速粗加工及切割等。

(5)成本分析：我们所设计的加工器是以金属为助燃烧介质，且金属消耗量也比较大，这与传统的氧-乙炔焰加工方法相比成本较高，可能不适应用于在大范围使用和推广，但是在一些特殊的行业中，特别是在工作环境复杂、安全要求较高的场合，如：修船过程中大型锈蚀螺栓的切割等，该切割、加工方式与传统的氧炔焰切割、加工方法比较起来，有较高的安全性，也有操作简便、对工作人员的操作技术水平要求低等特点。

(6)切割、加工对象：由于该特种加工器原理的限制，该方法的切割、加工质量较差(粗糙)，不适用于精加工操作。主要适用于船舶以及大型矿山机械等连接件的破坏性的切割。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的工作原理简图。

图2是本实用新型的截面示意图。

图3是简化的Fe-Fe₃C相图

图中1.工业氧气，2.工具，3.工具与耗材的接头，4.耗材，5.燃烧端，6.高温燃气出口，7.铁管，8.铁丝。

具体实施方式

氧气瓶、减压阀、气管；护具；操作工具；耗材依次连接。耗材的外围是金属管，内部是填充的助燃金属丝。

表1：耗材直径与内置金属丝数量关系

金属管与金属丝含碳量的选择

金属管和内部金属丝材料选用含碳量为0.05％，钢管壁厚与铁丝直径相同。