改进的焊接方法技术

在此描述的本发明专利技术总体上涉及在焊接领域中的改进方法，该方法使用了比推荐的更长的接触端到工件距离、结合有效减少的保护气体流量，是通过将在0.25‑10份之间的至少一种孔隙度降低剂添加到包含石灰‑氟化物基熔渣的电极组合物中进行的，该电极组合物，该孔隙度降低剂选自：(a)至少一种金属氮化物形成物，其选自由以下各项组成的组：Ti、Zr、Ca、Ba以及Al，包括其金属合金或与所指定的金属中的至少一种结合的合金，并且进一步地，其中当该至少一种金属氮化物形成物中不存在Al时，用Li化合物代替；或(b)至少一种稀土金属，其选自由以下各项组成的组：La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Sc以及Y，包括(a)与(b)的组合。

【技术实现步骤摘要】

在此描述的本专利技术总体上涉及一种改进的焊接方法，该方法使用比推荐的更长的接触端到工件距离结合降低的保护气体流量和焊接组合物以实现该方法。专利技术背景当使用与推荐距离相比过大的接触端到工件距离(“CTWD”)(例如，当推荐距离可以例如是13/8”时高达2.5”)并且使用过大的电压(例如，高达36伏)和比推荐的更高的保护气体流量(由于湍流而产生有效降低的保护气体流量)焊接并且接合大型材板时，以上所有这些在使用T5焊接电极时产生内部焊道孔隙度。没有被束缚于任何一种理论或操作方式，据信此孔隙度的原因中的至少一个是在熔融焊池中过量的氮。专利技术概述根据本专利技术，提供了一种使用带焊剂芯的受保护的电极降低焊道孔隙度的方法，该焊道是在推荐的接触端到工件距离之外制成的，该方法包括将至少一种选自下组的孔隙度降低剂添加到电极组合物的步骤，该组由以下各项组成：(a)至少一种金属氮化物形成物或(b)至少一种稀土化合物，前述“或”以析取性意义使用，以及对于(a)和(b)的组合，前述“和”以合取性意义使用。在本专利技术的一个方面，该至少一种金属氮化物形成物选自由以下各项组成的组：Ti、Zr、Ca、Ba以及Al，包括其金属合金或与所指定的
金属中的至少一种结合的合金。在本专利技术的另一个方面，该至少一种氮化物形成物的金属合金包含Al/Zr粉末合金(50/50)和Ca/Si/Ba粉末合金(4-19％的Ca/45-65％的Si/8-18％的Ba/最多9％的Fe/最多1％的Al)。应进一步注意的是在本专利技术的又另一个方面中，稀土金属的添加改善了渗氮特征。如在本申请中所使用的，稀土金属(经常以硅化物或氧化物的形式)包括：元素周期表中的一组十七种化学元素，具体地是十五种镧系元素：La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu；以及Sc和Y。钪和钇被认为是稀土元素，因为它们趋向于在与镧系元素相同矿床中出现并且展现出相似的化学特性。虽然其名称如此，稀土元素(除放射性钷外)在地壳中是相对丰富的。它们趋向于在自然界中一起出现并且难以相互分离。然而，由于其地球化学特性，稀土元素是典型分散的并且不经常发现作为稀土矿物集中在经济可采性矿床中。在本专利技术的再一个方面，提供了一种用于T5带焊剂芯的受保护的电极，该电极满足如表I中所描述的H4扩散氢水平。如在本申请中所使用的，具有T5标志的电极组合物将与CO2保护气一起使用，尽管这些电极可以与CO2和Ar的共混物一起使用以降低飞溅。应进一步注意到，如在本申请中所使用的，这些电极具有石灰-氟化物基熔渣(CaF2)。表I此处所描述的是一种使用带焊剂芯的受保护的T5电极降低焊道孔隙度的方法，该焊道是在推荐的接触端到工件距离之外制成的，由该T5电极制成的焊缝具有如按mL/100g焊缝熔敷测量的小于或等于4.0的扩散氢，该方法包括如下步骤：将在0.25-10份之间的至少一种孔隙度降低剂添加到包含石灰-氟化物基熔渣的电极组合物中，该孔隙度降低剂选自以下各项组成的组：(a)至少一种金属氮化物形成物，该金属氮化物形成物选自由以下各项组成的组：Ti、Zr、Ca、Ba以及Al，包括其金属合金或与所指定的金属中的至少一种结合的合金，并且进一步地，其中当该至少一种金属氮化物形成物中不存在Al时，用Li化合物代替；或(b)至少一种稀土金属，该稀土金属选自由以下各项组成的组：La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Sc以及Y，包括(a)与(b)的组合。在以上方法中，该Li化合物选自由Li2CO3和LiF组成的组，优选LiF。在该方法中，该至少一种氮化物形成物的金属合金包括Al/Zr粉末合金和Ca/Si/Ba粉末合金。在本专利技术的一个方面，所要求保护的方法将包括添加至少一种稀土金属，该稀土金属选自由铈和镧组成的组。在成分上，带焊剂芯的受保护的电极具有在源自该电极的焊缝中小于或等于4.0mL/100g焊缝熔敷的扩散氢，该电极包含至少一种孔隙度降低剂，该电极形成石灰-氟化物基熔渣，该至少一种孔隙度降低剂选自由以下各项组成的组：(a)至少一种金属氮化物形成物，该金属氮化物形成物选自由以下各项组成的组：Ti、Zr、Ca、Ba以及Al，包括其金属合金或与所指定的金属中的至少一种结合的合金，并且进一步地，其中当该至少一种金属氮化物形成物中不存在Al时，用Li化合物代替；或(b)至少一种稀土金属，该稀土金属选自由以下各项组成的组：La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Sc以及Y，包括(a)与(b)的组合。该Li化合物选自由Li2CO3和LiF组成的组，优选LiF。该至少一种氮化物形成物的金属合金包括Al/Zr粉末合金和Ca/Si/Ba粉末合金。该至少一种稀土金属优选地选自由以下各项组成的组：镧和铈。在本专利技术的另一个方面，描述了一种使用带焊剂芯的受保护的T5电极降低焊道孔隙度的方法，该焊道是在推荐的接触端到工件距离之外制成的，所述由该T5电极制成的焊缝具有如按mL/100g焊缝熔敷测量的小于或等于4.0的扩散氢，该方法包括如下步骤：将在0.25-10份之间的至少一种孔隙度降低剂添加到包含石灰-氟化物基熔渣的电极组合物中，该至少一种孔隙度降低剂包含至少一种选自下组的稀土金属，该组由以下各项组成：La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Sc以及Y。在该方法中，该带焊剂芯的受保护的电极进一步包含Li化合物，该Li化合物选自由Li2CO3和LiF组成的组，优选LiF。该至少一种稀土金属优选地选自由以下各项组成的组：铈和镧。在本专利技术的又再一个方面，描述了带焊剂芯的受保护的电极具有在源自该电极的焊缝中小于或等于4.0mL/100g焊缝熔敷的扩散氢，该电极包含至少一种孔隙度降低剂，该电极形成石灰-氟化物基熔渣，并且其中该至少一种孔隙度降低剂包括至少一种稀土金属，该稀土金属选自由以下各项组成的组：La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Sc以及Y。该Li化合物典型地选自由Li2CO3和LiF组成的组，优选LiF，而该至少一种稀土金属选自由镧和铈组成的组。当根据附图、详细说明和所附权利要求考虑时，本专利技术的这些和其他目的将是明显的。附图简要说明图1是在使用不同电极的单道焊中氮的图表，其中从端焊道的末端将该焊道钻两英寸，并且其中所使用的焊接条件是CTWD＝2.5”；送丝速度(“WFS”)＝300ipm；电压＝36V；行进速度＝11.9ipm；安培数＝约450安；CO2气体流量为35CFH；并且焊丝直径为3/32”。专利技术详细说明现在将出于图示说明在递交本专利申请时申请人已知的最佳模式的目的，描述实施本专利技术的最佳模式。实例和附图仅仅是说明性的而不意味着要限制本专利技术，本专利技术通过权利要求书的范围和精神来衡量。除非上下文中清楚地指出，否则词语“和”指示为合取性的；词语“或”指示为析取性的；当物品以析取性表达时，接着是词语“或二者都”或“其组合”时，旨在是合取性和析取性两者。熔融焊池中的孔隙度可能是由很多本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用带焊剂芯的受保护的T5电极降低焊道孔隙度的方法，所述由该T5电极制成的焊缝具有如按mL/100g焊缝熔敷测量的小于或等于4.0的扩散氢，该方法包括如下步骤：将在0.25‑10份之间的至少一种孔隙度降低剂添加到包含石灰‑氟化物基熔渣的该电极组合物中，该孔隙度降低剂选自以下各项组成的组：(a)至少一种金属氮化物形成物，该金属氮化物形成物选自由以下各项组成的组：Ti、Zr、Ca、Ba以及Al，包括其金属合金或与所指定的金属中的至少一种结合的合金，并且进一步地，其中当该至少一种金属氮化物形成物中不存在Al时，用Li化合物代替；或(b)至少一种稀土金属，该稀土金属选自由以下各项组成的组：La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Sc以及Y；包括(a)与(b)的组合。

【技术特征摘要】
2015.05.01 US 62/155,522;2016.04.25 US 15/137,0851.一种使用带焊剂芯的受保护的T5电极降低焊道孔隙度的方法，所述由该T5电极制成的焊缝具有如按mL/100g焊缝熔敷测量的小于或等于4.0的扩散氢，该方法包括如下步骤：将在0.25-10份之间的至少一种孔隙度降低剂添加到包含石灰-氟化物基熔渣的该电极组合物中，该孔隙度降低剂选自以下各项组成的组：(a)至少一种金属氮化物形成物，该金属氮化物形成物选自由以下各项组成的组：Ti、Zr、Ca、Ba以及Al，包括其金属合金或与所指定的金属中的至少一种结合的合金，并且进一步地，其中当该至少一种金属氮化物形成物中不存在Al时，用Li化合物代替；或(b)至少一种稀土金属，该稀土金属选自由以下各项组成的组：La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Sc以及Y；包括(a)与(b)的组合。2.如权利要求1所述的方法，其中该Li化合物选自由Li2CO3和LiF组成的组。3.如权利要求2所述的方法，其中该Li化合物是LiF。4.如权利要求1所述的方法，其中该至少一种氮化物形成物的金属合金包含Al/Zr粉末合金和Ca/Si/Ba粉末合金。5.如权利要求1所述的方法，其中该至少一种稀土金属选自由以下各项组成的组：铈和镧。6.如权利要求1所述的方法，其中该带焊剂芯的受保护的T5电极包含：成分份铸铁粉末3.5-5Fe50-60TiO20.4-1.0Mn3.2-4.2硅铁(47-52％的Si)0.15-0.35锰铁硅(59-63％的Mn/29-32％的Si)8.6-12.6CaF218-22K2TiO33.0-7.0至少一种孔隙度降低剂0.25-10.0总计100。7.一种带焊剂芯的受保护的电极，具有在源自该电极的焊缝中小于或等于4.0mL/100g焊缝熔敷的扩散氢，该电极包含至少一种孔隙度降低剂，该电极形成石灰-氟化物基熔渣，该至少一种孔隙度降低剂选自由以下各项组成的组：(a)至少一种金属氮化物形成物，该金属氮化物形成物选自由以下各项组成的组：Ti、Zr、Ca、Ba以及Al，包括其金属合金或与所指定的金属中的至少一种结合的合金，并且进一步地，其中当该至少一种金...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·M·基根，
申请(专利权)人：林肯环球股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US