用由氩/氦气体混合物构成的保护气体的电弧堆焊方法技术

本发明专利技术涉及一种用于包覆金属部件(8)的至少一部分的方法，所述方法使用非自耗电极(4)、自耗金属填充焊丝(1)、在电极(4)和部件(8)之间形成的电弧(5)以产生熔融金属池(2)，金属填充焊丝(1)的端部通过电弧(5)来熔化以实现熔融金属从填充焊丝(1)到熔融金属池(2)的转移并且使用金属沉积层(6)来包覆部件(8)的至少一部分，所述方法使用含有20％到70％的氦和剩余为氩(体积百分比)的气体混合物对电极(4)、填充焊丝(1)和熔融金属池(2)进行气体保护。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于氩弧焊(TIG)包覆(熔覆)金属部件的至少一部分的方法，其具有大大提高的生产率和熔敷特性。
技术介绍
包覆是一种方法，包括：使用沉积层涂覆部件、或部件的一部分或基片，取决于所使用材料的性质，包覆沉积层和基片之间的结合以电学的、机械的或热学的方式实现。通常，在部件的制造或维修期间进行包覆操作。这些操作主要执行为改善部件对各种应力，例如磨损、压力和/或腐蚀的阻抗力，或者以修复受到恶劣磨损条件的部件。避免管子腐蚀或者阀的表面覆层是示例性的应用。涂覆层和基片通常地由金属制成，取决于情况，包覆材料可以与基片的材料相同或不同。限定和控制包覆沉积层的组成以使得最适合于使用条件。可以使用最常规的焊接方法来制造包覆沉积层。然后通过熔化金属基片的表面以制造熔融金属池并且熔化转移到该熔融金属池中的金属填充物以将其与基片的基底金属结合并且形成包覆沉积层来完成包覆。例如，电极保护焊接包覆、金属惰性气体/金属活性气体(MIG/MAG)焊接包覆、等离子体焊接包覆和钨极惰性气体保护(TIG)接包覆。但是，已有的方法没有一个完全令人满意的。因此，尽管电极焊接相对简单和灵活，其在包覆沉积层的表面形成附着熔渣，在每一焊道后熔渣必须被去除。另外，电极焊接产生低的沉积率(一般在0.5和2Kg/h之间)和填充金属对基片金属的较高稀释度(为约30％到50％)。需要注意到的是稀释是在焊接期间基片金属和沉积的填充金属的不可避免的混合。目的为使该稀释降至最低以优化包覆沉积层的性能。一般地，从5％到20％并且优选地小于10％的稀释度被认为是低的，而大于30％或甚至大于50％的稀释度是高的。关于沉积率，最多约2kg/h的值是低的。高沉积率，表示至少5kg/h并且优选地至少6kg/h的沉积率。MIG/MAG焊接包覆通常包括通过自耗电极使用药芯焊丝，所希望的包覆沉积层的组成材料不能以固体焊丝的形式得到。这也导致熔渣的形成，在进行后续焊道之前，该熔渣必须去除。所获得沉积率高，一般在5和6.5kg/h之间，但是MIG/MAG焊接导致为约30％到50％的高稀释度。对于等离子包覆，其导致低的稀释度和少量的基片变形，因为所输送的热量被很好地控制。但是，该方法的实施复杂且昂贵，设备要求用于熔化填充金属的加热系统和用于熔化基底金属的等离子体喷枪的结合。TIG包覆取决于在非自耗电极和被涂覆的基片之间引入的电弧的使用，自耗金属焊丝的端部通过该电弧熔化以将填充金属输送到熔融池中并且形成沉积层。TIG产生具有低稀释度(一般从5％到20％)和待被包覆的基片微量的变形的沉积，该基片被较少地加热。但是，TIG包覆产生通常限制在约2到2.5kg/h的沉积率，主要是因为通过电弧传输到基片的少量的热量。这降低了TIG包覆方法的生产率——生产率主要受到沉积率控制。另外，TIG方法需要分开相继形成的并排的焊道的距离来形成被精确地控制的沉积。如果该控制没有被实现，特别地，如果焊道之间的距离过大，所沉积的焊道显示较差的润湿度并且具有不规则的外观。必须执行的特定预防措施也降低了TIG包覆方法的整体生产率。
技术实现思路
鉴于此，所要解决的问题是减轻上述缺陷的全部或部分。特别地本专利技术的一个目的是提供具有改进的生产率的包覆方法，该方法通过以高的沉
积率、特别地至少4kg/h的沉积率形成沉积层来实现，而同时就润湿性和熔深轮廓而言改善了所形成的沉积层的形态。本专利技术的解决方案因而是用于包覆金属部件的至少一部分的方法，所述方法采用非自耗电极、自耗金属填充焊丝、在电极和所述部件之间引入的电弧来产生金属熔池，金属填充焊丝的端部通过电弧来熔化以实现熔融金属从填充焊丝到金属熔池的转移并将所述部件的至少一部分覆有金属沉积层，其特征在于，使用气体混合物作为保护气体来保护该电极、填充焊丝和金属熔池，所述气体混合物的组成为20％至70％的氦气，其余为氩气(体积百分比)。另外，取决于所讨论的实施例，本专利技术可包括下述特征中的一个或多个：–所述气体混合物包含最多50％的氦气(体积百分比)。–所述气体混合物包括最多30％的氦气(体积百分比)。–该保护气体混合物由20％的氦和80％的氩组成(体积百分比)。–该保护气体混合物由70％的氦和30％的氩组成(体积百分比)。–熔融金属到金属熔池的转移经由液体桥实现，使得在所述金属熔池和所述填充焊丝的熔融端之间具有恒久的接触。-填充焊丝的端部被引导以与电极的轴线成包含在5°和50°之间的角度。–填充焊丝的端部被引导并被恒久地保持在与所述电极的端部距离有小于2mm的距离D处。–引导填充焊丝的端部以与所述电极的轴线成包含在10°和25°之间的角度。–非自耗电极由钨制成。–待被包覆的部件和/或在所述部件上沉积的金属沉积层由碳钢、不锈钢、镍基合金或钴基合金制得。–所述金属沉积层具有包含在1和20mm之间且优选地在5和15mm之间的厚度。根据另一方面，本专利技术还涉及一种配置为实施本专利技术的方法的包覆机器。有利地，所述机器包括TIG焊枪，该TIG焊枪与至少一个电流产生器电连接并且和至少一个气源流体地连接，该气源适于向焊枪供应保护气体混合物，该保护气体混合物包含至少20％(体积百分比)的氦，其余为氩。优选地，该机器包括：TIG焊枪在其上布置的可移动梁或机械臂，所述焊枪选择性地可移动；数字控制系统，其适于控制且设计为控制可移动梁和/或机械臂相对于待包覆部件的移动。附图说明借助于参照单个附图给出的下面的详细描述，将能更好地理解本专利技术，该单个附图示出了根据本专利技术的方法的一个示例。具体实施方式如在附图中可以看到的，根据本专利技术的包覆方法使用布置为与待被包覆的至少一个部件8对向的非自耗电极4和自耗金属填充焊丝1。优选地，所述电极4由钨制成并且其端部由具有轴对称锥形形状的尖端形成，所述锥形的顶角一般包含在20°和40°之间。电极4被供应有电流以在所述电极4和部件8之间引起电弧5。由电弧5产生的热量允许部件8的表面被熔化，一般熔化至约1到3mm的深度，且形成金属熔池2。除了部件8的组成金属外，电弧5的热量允许填充焊丝1的组成金属被熔化。填充焊丝1以被称作是焊丝速度的速度在电弧5的方向上连续进给。接下来熔融金属从焊丝1的端部转移到金属熔池2中。由部件8的基础金属和熔融自耗焊丝的填充金属形成的液体池固化并且形成包覆沉积层6。通过由填充焊丝1和电极4构成的组件相对于待包覆的部件8的表面的相对运动，在所述部件8的定位成面向电极2的焊丝1的表面的至少一部分上获得沉积层6。需要注意的是，包覆沉积层6可包括在部件8上相
继沉积的一个或多个焊接焊道，所述焊道并排设置或部分重合。包覆沉积层6还可包括一层或彼此叠置的多层。另外，所述方法使用保护气体来保护电弧5、填充焊丝1和金属熔池2，以将它们与环境空气屏蔽。主要由于经济原因，传统地设想使用纯氩(Ar)和非自耗电极一起来执行包覆，但是，在很多情况中产生不规则焊道和较差的润湿。本专利技术的专利技术人已经证实在使用非自耗电极的包覆过程中使用由20％至70％氦(He)和其余的氩构成的气体混合物导致工艺生产率大量增加和包覆沉积层外观的改进。一个可能的解释是氦相对于氩具有较高的电离能。在具有相等的电弧长度和电流的情况中，使用氦所获得的焊接电压因此本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于包覆金属部件(8)的至少一部分的方法，所述方法使用非自耗电极(4)、自耗金属填充焊丝(1)、在电极(4)和部件(8)之间引入的电弧(5)以产生熔融金属池(2)，金属填充焊丝(1)的端部通过电弧(5)来熔化以实现熔融金属从填充焊丝(1)到熔融金属池(2)的转移并且使用金属沉积层(6)来覆盖部件(8)的至少一部分，其特征在于，使用含有20％到70％的氦和剩余为氩(体积百分比)的气体混合物作为保护气体来保护电极(4)、填充焊丝(1)和熔融金属池(2)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.07 FR 13608841.一种用于包覆金属部件(8)的至少一部分的方法，所述方法使用非自耗电极(4)、自耗金属填充焊丝(1)、在电极(4)和部件(8)之间引入的电弧(5)以产生熔融金属池(2)，金属填充焊丝(1)的端部通过电弧(5)来熔化以实现熔融金属从填充焊丝(1)到熔融金属池(2)的转移并且使用金属沉积层(6)来覆盖部件(8)的至少一部分，其特征在于，使用含有20％到70％的氦和剩余为氩(体积百分比)的气体混合物作为保护气体来保护电极(4)、填充焊丝(1)和熔融金属池(2)。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气体混合物含有最多50％氦(体积百分比)。3.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述气体混合物含有最多30％氦(体积百分比)。4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，熔融金属到熔融金属池(2)的转移经由液体桥(3)实现，以使得在所述熔融金...

【专利技术属性】
技术研发人员：JP·普朗卡尔特，
申请(专利权)人：乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR