使用具有同轴供电的电极的焊接方法和设备技术

一种焊接方法，其使用具有同轴供电的电极（100）的实施例。电极包括限定中空芯（110）的金属圆筒（105）。中空芯提供用于经由递送装置（200）在其间递送芯供给材料（150）的管道。圆筒可由用于形成期望的超合金材料组合物的纯金属或可挤出合金形成；同时所递送的芯供给材料包括用于形成该期望的超合金材料组合物的组成成分的余量。由于至少圆筒材料和芯供给材料的组合，所得沉积物实现了期望的超合金组合物。电极还可包括包围圆筒的焊剂涂层（120）。由于焊接操作，焊剂材料也可有助于期望的超合金组合物。

Welding methods and equipment using electrodes with coaxial power supply

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用具有同轴供电的电极的焊接方法和设备
本公开一般涉及材料
，并且更特别地涉及使用具有同轴供电的电极的焊接方法和设备。
技术介绍
超合金的焊接由于优化这些合金要实现的高强度（以及对应的低延展性）而提出了各种技术挑战。一个挑战涉及焊接填料金属焊丝（wire），其通常被制造成提供特定/特别的合金沉积物（即，用于特定超合金的期望的沉积物组合物），以用于经由电弧焊（例如，GTAW、PAW、GMAW等）进行常规加工或用于利用焊丝进行束（例如，激光）加工（例如，LBW）。这种特异性限制了试图实现超合金沉积物的各种组合物的任何灵活性。
技术实现思路
应了解，本专利技术人已认识到现有技术的焊接填料金属焊丝和电极的以上局限性，并且现在公开了一种供在焊接操作中使用的新电极。在一个实施例中，提供了一种供在焊接操作中使用的电极。该电极包括金属圆筒，该金属圆筒限定其间的中空芯。中空芯提供用于经由递送装置在其间递送一种或多种材料的管道。圆筒可由用于形成期望的超合金材料组合物的纯金属或金属合金形成，同时经由管道递送的材料包括用于形成该期望的超合金材料组合物的组合物成分的余量。由于至少圆筒材料和芯递送材料的组合，所得沉积物实现了期望的超合金组合物。应了解，圆筒的纯金属或金属合金是容易被挤出（例如，塑性成形）成其圆筒形式的材料。电极还可包括包围圆筒的焊剂材料和/或例如经由管道递送的焊剂材料。作为焊接操作的结果，焊剂材料也可有助于期望的超合金组合物。递送装置可以是载气辅助气体或机械组件，该机械组件可操作地连接到电极以将一种或多种材料递送到电极的递送端部。附图说明图1是根据本文提供的公开内容的电极的实施例的示意性图示；图2是根据本文提供的公开内容的图1的电极的另外的实施例的示意性图示；图3图示了根据本文提供的公开内容的焊接方法的框图。具体实施方式本专利技术人已开发出一种用于沉积各种难沉积合金的新颖的方法和设备。该方法涉及屏蔽的金属电弧焊（SMAW）加工的变型，SMAW加工也被称为焊条焊接或涂层电极焊接。该新颖的加工涉及使用由中空金属或金属合金护套/芯构成的电极，该护套/芯可由屏蔽装置（例如，粘附的涂层焊剂）包围。在操作中，中空护套/芯的金属合金传导焊接电流，同时焊剂涂层提供屏蔽。在焊接操作期间，中空金属护套/芯熔化掉并提供例如用于沉积物的基础材料，例如纯镍或合金镍、铁等，同时经由中空芯递送的填料材料提供例如形成期望的沉积物所需的剩余材料。焊剂涂层在焊接操作期间熔化，释放屏蔽气体，并提供熔渣（先熔化然后成固体）以保护熔化的沉积物免受大气反应的影响。应了解，焊剂也可有助于沉积物的化学性质，并且可起到从熔池中去除杂质的作用。应了解，本专利技术人的新颖的电极现在提供了由单个电极形成各种沉积物超合金组合物的灵活性。例如，对于镍基超合金，包括纯镍金属圆筒的电极可以用于形成任何镍基沉积物超合金组合物，因为现在可经由电极的中空芯来递送用于形成期望的沉积物组合物的剩余或余量组成成分。换句话说，现在有可能的是，通过改变通过电极中空芯递送的材料以形成期望的沉积物而不是改变电极来形成例如多种类型的镍沉积物。除了本文提及的超合金之外，电极的实施例还可包括其他材料并且可被应用于其他材料，例如不锈钢、氧化物弥散强化合金等，其中金属圆筒将由例如铁形成，同时经由中空芯提供用于形成不锈钢沉积物的剩余成分。现在参考附图，其中，所示内容仅仅是为了图示本文主题的实施例的目的而不是为了限制本文主题的实施例，图1是焊接设备（即，电极100）的一个示例性实施例的示意性图示。电极100可以是SMAW电极100，并且可包括圆筒105（例如，金属圆筒或管），该圆筒限定在其间的中空芯110以用于在焊接操作期间建立电流。芯110可以是圆筒形的，从而限定内部（即，芯内部），该内部适于或尺寸被设置成提供用于在其间递送材料150（例如，粉末状供给材料（例如，金属合金粉末和/或其他成分）流）和材料递送装置（例如，载气（辅助）气体或旋转系统）的管道。圆筒105可由可延展材料形成，诸如：元素金属，例如铁、镍、钴、铝或可挤出的金属合金材料，包括有助于限定期望的（例如，超合金）材料的组合物的元素的子集，例如镍或镍合金（例如，CM247、Inconel718、Inconel939、Haynes282、ERNiCr-3……）。在操作中，管道110（即，电极100的中空芯部分）可有利于以粉末形式并利用载气气体来递送组成成分的余量，例如Cr、Mo、Ti、Al、W、Mo、C、Ta等。应了解，在可能的预期的挥发性损失之后，圆筒材料和芯递送材料的组合导致实现沉积的超合金组合物。载气（辅助）气体可以是任何已知类型的电弧焊辅助气体，例如氩气、氦气、氢气、二氧化碳、氧气、氮气等或其共混物，并且取决于提供电极100的何种实施例，可以任选地需要所述（辅助）气体。利用辅助气体的粉末供给速率可被调整为与例如电极100的燃尽速率一致，以实现期望的超合金沉积物组合物。专利技术人已确定该方法中用于贫化或富集芯粉末供给速率或调整芯粉末组合物以调节沉积物组合物的增加的和潜在无限的灵活性。继续参考附图，电极100还可包括屏蔽装置120，从而当在电极的端部和待焊接的基底之间建立电弧时提供屏蔽以免受例如大气反应的影响。在一个实施例中，屏蔽装置可以是粘附的焊剂涂层120，其可包围电极100的金属合金芯部分110。焊剂涂层120可例如在SMAW操作期间提供屏蔽，并且当在电极的端部和待焊接的基底之间建立电弧时提供保护以免受例如大气反应的影响。焊剂涂层120可以是完整的焊剂涂层，使得它能够例如在SMAW操作屏蔽期间提供完全屏蔽，而无需例如来自另一个屏蔽源的任何进一步的辅助。附加地或替代地，焊剂涂层120可以是缩减的焊剂涂层，这可需要附加的屏蔽装置来辅助屏蔽功能。附加地或替代地，屏蔽装置可以是通过管道110投送或递送的焊剂材料。管道递送的焊剂可与任何中空芯供给材料一起提供，例如与其混合并同时被供给抑或作为成团颗粒提供。在又另外的示例性实施例中，屏蔽装置120可以是辅助气体，其可围绕或通过管道110被供给以例如在焊接点处提供屏蔽或附加屏蔽。附加的屏蔽装置可与焊剂涂层（完整的或缩减的）中的任一者一起被提供，或者可代替焊剂涂层120。附加地或替代地，还可例如在焊接点处提供辅助性屏蔽气体，以例如在金属合金管状芯焊丝100的外表面处提供附加的屏蔽。在又另外的实施例中，附加的粉末状焊剂也可通过管道110被投送或递送，以作为附加的屏蔽装置来辅助屏蔽。继续参考附图，且现在参考图2，提供了电极100的另外的实施例。在图2的实施例中，用于通过中空芯110递送材料的递送装置可以是用于通过管道110机械地递送供给材料（例如，粉末）的机械组件200。在一个实施例中，机械组件200可以是旋转螺杆或螺旋钻200（图2），其可被操作地构造成控制材料穿过芯110的流动和/或通过量。螺旋钻200可被构造成相对于电极100并以电极100的燃尽速率轴向地缩回或撤回。附加地或替代地，在焊接操作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电极（100），其包括：/n金属圆筒（105），其限定中空内部（110），所述中空内部的尺寸被设置成提供用于在其间并且朝向所述电极的焊接端部递送材料（150）的管道。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电极（100），其包括：
金属圆筒（105），其限定中空内部（110），所述中空内部的尺寸被设置成提供用于在其间并且朝向所述电极的焊接端部递送材料（150）的管道。


2.根据权利要求1所述的电极，其中，所述金属圆筒包括可延展材料。


3.根据权利要求2所述的电极，其中，所述可延展材料包括铁、镍、钴、铝、钛中的一种或多种。


4.根据权利要求2所述的电极，其中，所述可延展材料包括可挤出的金属合金材料，包括有助于限定期望的超合金材料组合物的组合物的元素的子集，并且其中，经由所述管道递送的所述一种或多种材料包括限定所述期望的超合金材料组合物的组成成分的余量。


5.根据权利要求1所述的电极，其中，所述一种或多种材料经由递送装置（200）被递送通过所述管道。


6.根据权利要求5所述的电极，其中，所述递送装置是载气气体。


7.根据权利要求6所述的电极，其中，所述载气气体选自氩气、氦气、氢气、二氧化碳、氧气、氮气或其共混物中的一种或多种。


8.根据权利要求5所述的电极，其中，所述递送装置包括机械组件。


9.根据权利要求8所述的电极，其中，所述机械组件包括螺旋钻。


10.根据权利要求9所述的电极，其中，所述螺旋钻被构造成相对于所述电极以所述电极的燃尽速率轴向地缩回。


11.根据权利要求9所述的电极，其中，所述螺旋钻是固定的，并且所述电极适于在操作中在所述螺旋钻上投送。


12.根据权利要求1所述的电极，其还包括：
围绕所述金属圆筒的焊剂涂层（120）。


13.一种电极，其包括：
包围中空芯（110）的护套（105），所述中空芯适于经由递送装置（200）将金属合金材料递送通过所述中空芯，所述递送装置可操作地连接到所述芯，其中，所述护套包括用于形成期望的超合金材料组合物的沉积物的纯金属或金属合金组合物，并且其中，经由所述中空芯递送的所述金属合金材料包括限定所述期望的超合金材料组合物的组成成分的余量。


14.根据权利要求13所述的电极，其还包括：
围绕所述护套的焊剂涂层。


15.根据权利要求13所述的电极，其中，所述纯金属选自铁、镍、钴、铝、钛中的一者。


16.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：GJ布鲁克，
申请(专利权)人：西门子能源公司，
类型：发明
国别省市：美国;US