根部焊道焊接方案制造技术

本系统和方法通常涉及焊接系统领域，并且更具体的涉及具有自保护焊条的药芯焊丝电弧焊系统(FCAW‑S)。在一个实施例中，管状焊丝包括芯和放置为围绕芯的外皮。进一步的，管状焊丝按重量计包括大于约2.4％的玻璃状熔渣促进剂。

Soldering scheme for root welding

The system and method usually involve the field of welding system, and more specifically relate to the flux cored wire arc welding system with self shielded electrode (FCAW S). In one embodiment, the tubular welding wire includes a core and a skin disposed around the core. Further, tubular welding wire consists of glass slag accelerators greater than about 2.4% by weight.

【技术实现步骤摘要】
根部焊道焊接方案本申请为申请日为2013年7月26日、国际申请号为PCT/US2013/052387、国家申请号为201380039397.9、专利技术名称为“根部焊道焊接方案”的专利技术专利申请的分案申请。相关申请的参见引用本申请要求2012年7月30日提交的标题为“根部焊道焊接解决方案”的美国临时申请序列号61/677,143的优先权和权益，为了所有目的该申请的全部内容以参见的方式并入本文。
技术介绍
本系统和方法总体上涉及焊接系统领域，并且更具体地涉及具有自保护电极的药芯焊丝电弧焊系统(FCAW-S)。焊接是在各种行业的多种应用中已变得普遍存在的工艺。例如，焊接经常被用于诸如造船、海上平台、建筑、轧管机等应用中、弧焊系统通常将电流施加到电极以在电极和工件之间形成弧，从而在工件上形成焊接沉积物。一般来说，电极可以是推进焊接系统到达工件的连续的焊丝。进一步地，焊丝的化学组分和成分的物理状态可显著地影响焊缝质量。例如，在药芯焊丝电弧焊(FCAW)过程中，随着电极和工件被电弧加热，电极的一部分和工件的一部分可熔化并混合以形成焊接沉积物。对于某些焊接应用，工件被焊接在一起的部分可被设置为间隔开。通过具体范例，在管道的根部焊道焊接过程中，根部焊道焊缝可横穿根部开口与管道的一部分熔融在一起；然而，焊根间隙增加了焊接工艺的复杂性。例如，在根部焊道焊接过程中，可使用衬垫以在焊接过程中支撑在根部开口中的熔融材料，该熔融材料可增加与各焊接操作相关的成本和时间。此外，在根部焊道焊接过程中，可使用保护气体替换围绕熔融的焊接沉积物的环境以改善焊接沉积物的特性(如限制孔隙度和脆性)。然而，使用保护气体增加了焊接系统的重量、复杂性和成本。
技术实现思路
在一个实施例中，管状焊丝包括芯体和围绕芯体设置的护套。进一步地，管状焊丝包括重量大于约2.4％的玻璃状熔渣促进剂。在另一个实施例中，一种焊接电极的制造方法，包括：提供颗粒状芯体，其中提供颗粒状芯体包括将第一团聚物和第二团聚物与玻璃状熔渣促进剂混合。该方法进一步包括将颗粒状芯体设置在金属护套内以形成焊接电极，其中焊接电极包括重量大于约2.4％的玻璃状熔渣促进剂。在另一个实施例中，一种焊接方法，包括：将焊丝馈送到焊接设备内，以及在短路传输模式下在工件上形成至少部分焊丝的焊接沉积物。该方法进一步包括在多个阶段将电流供给到焊接设备。该多个阶段包括球状阶段，该球状阶段配置为通过将电流增加到第一电流电平，以在焊丝末端处形成熔融球并将焊池推至工件中。附图说明本专利技术的这些和其他特征、方面和优点将在参照附图阅读以下详细描述时变得更好理解，全部附图中相同标记代表相同部件，其中：图1是根据本公开的各方面的具有控制电路和送丝器的焊接系统的框图；图2是根据本公开的各实施例的管状焊丝的横截面视图；图3是根据本公开的各方面的管接头的实施例的示意图；图4是根据本公开的各方面的V形-凹槽接合处的实施例的示意图；图5是根据本公开的各方面的J形-凹槽接合处的实施例示意图；图6是根据本公开的各方面的短路焊接自保护管状焊丝的实施例的流程图；以及图7是根据本公开的各方面的短路焊接循环的图表。具体实施方式要介绍，在说明书中可以不描述实际实施方式的所有特征。应当意识到在开发任何这样的实际实施方式时，例如在任何的工程或设计项目中，都必须做出大量的实施方式专用决策，以实现开发者的特定目标，例如符合与系统相关和业务相关的约束条件，而这些特定目标在不同的实施方式中可能有所不同。而且，应该意识到尽管这样的开发工作可能是复杂且耗时的，但对受益于本公开的本领域普通技术人员来说这仍然是一种从事设计、制造和加工的常规手段。如前所述，在根部焊道焊接过程中，根部开口使得焊接工艺复杂化。例如，在典型的根部焊道焊接过程中，可使用衬垫以在焊接操作期间支撑在根部开口中的熔融材料，并且可使用保护气体替换围绕熔融的焊接沉积物的周围环境。然而，如上所述，衬垫和/或保护气体的使用增加了焊接系统和焊接操作的复杂性、重量和成本。同样地，当前实施例包括管状焊丝，该管状焊丝通常可通过从根部焊道焊接操作和/或其他类似的焊接操作中消除衬垫、保护气体或两者来改善根部焊道焊接。因此，在此公开的管状焊丝的实施例包括通常改变焊接工艺和/或所得的焊缝的特性的许多成分。例如，在某些实施例中，管状焊丝的一种或多种成分可在被加热时提供靠近焊弧的保护环境、影响焊弧的传输特性、将工件的表面脱氧和/或脱氮和/或其他需要的效果。进一步地，自保护管状焊丝的某些成分，例如某些氧化物(如二氧化硅)可被配置为在焊接操作过程中确实地增强焊池，使得在此公开的管状焊丝的某些实施例能够在没有衬垫的情况下实施敞开根部焊道焊缝。因此，当前公开的焊接系统和方法的实施例使得自保护药芯焊丝电弧焊系统(FCAW-S)能够在没有衬垫和/或外部保护气体供给的情况下实施敞开根部焊道焊接。同样地，公开的FCAW-S焊接系统实施例可以比使用外部保护气体供给的焊接系统更加不复杂，重量更轻和/或成本更低。进一步地，应当意识到，除了焊丝所提供的特征外，焊接系统的焊接工艺也需要具有某些特性。例如，在此公开的焊接系统的实施例可被配置为使用短路传输模式(如调整的金属沉积模式，RMDTM)，该短路传输模式提供用于焊接操作的持续时间内对电流的完全控制(如控制焊丝的一部分在工件上的沉积)。例如，在某些实施例中，使用前述的电流控制，焊接系统可被配置为以相对低的飞溅率在液滴或精细液滴短路传输模式下沉积焊缝金属。进一步地，在某些实施例中，如将在下文中详细描述的，电流可在消除短路前立即降低以在消除之后减少由弧产生的飞溅。考虑到前述内容，图1是配置为将管状焊丝12(将在下文中详细讨论的)供给到焊炬14的焊接系统10的框图。在图示实施例中，焊接系统10是FCAW-S焊接系统；然而，本方法可为其他类型的焊接系统(如GMAW、SAW或其他类似的焊接系统)提供某些益处。焊接系统10包括可操作地联接到焊炬14的基本单元16。焊炬14靠近工件18(如管接合处)放置允许由电源20供给的电流形成从管状焊丝12(如焊接电极)到工件18的弧22。弧22完成从电源20到管状焊丝12，到工件18，然后通过接地夹24和接地线缆26回到地面的电路。接地线缆26穿过控制电路28可操作地联接到电源20。由弧22产生的热可使得管状焊丝12和/或工件18转变为熔融状态(如焊池)，以促进焊接操作。基本单元16为用于焊接应用的焊炬14供电、控制焊炬14，并将耗材供给到焊炬14。送丝器30将管状焊丝12从电极供给装置32(如线轴)供给到焊炬14。电源20可包括电路元件(如变压器、整流器、交换器等)，该电路元件能够根据焊接系统10的要求所指示的那样将AC输入电力转换为直流正接(DCEP)输出、直流反接(DCEN)输出、DC可变极性、脉冲DC或可变平衡(如平衡的或不平衡的)AC输出。在一些实施例中，电源20可以是恒流电源。应当意识到，当实施敞开根部焊接工艺时，能够改进在此公开的基本单元16。例如，为了精确地控制熔融材料从管状焊丝12沉积在工件18(例如，接合处72)上，控制电路28控制电源20和送丝器28。该控制电路28可通过调节供给到焊炬14的电压和电流的波形来控制供给到焊炬14的电力。在某些实施例中，控制电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种焊接方法，包括：将焊丝馈送到焊接设备内；在短路传输模式下在工件上形成至少部分焊丝的焊接沉积物；以及在多个阶段将电流供给到焊接设备，其中所述多个阶段包括球状阶段，所述球状阶段配置为通过将电流增加到第一电流电平在焊丝末端处形成熔融球并将焊池推至工件中。

【技术特征摘要】
2012.07.30 US 61/677,143;2013.03.15 US 13/837,5781.一种焊接方法，包括：将焊丝馈送到焊接设备内；在短路传输模式下在工件上形成至少部分焊丝的焊接沉积物；以及在多个阶段将电流供给到焊接设备，其中所述多个阶段包括球状阶段，所述球状阶段配置为通过将电流增加到第一电流电平在焊丝末端处形成熔融球并将焊池推至工件中。2.根据权利要求1所述的焊接方法，其中工件包括敞开根部接合处，并且焊接沉积物包括敞开根部焊道焊缝。3.根据权利要求2所述的焊接方法，其中当形成焊接沉积物时既不使用垫衬也不使用保护气体。4.根据权利要求1所述的焊接方法，其中所述多个阶段包括基础阶段和预短路阶段中的至少一个，该基础阶段和预短路阶段配置为将电流降低至第一电流电平以下，...

【专利技术属性】
技术研发人员：理查德·马丁·哈奇森，马里奥·安东尼·阿马塔，迈克尔·斯科特·伯特仑，肖志刚，
申请(专利权)人：伊利诺斯工具制品有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US