改进的包含添加硫源和氧化镁的抗裂焊丝电极制造技术

一种用于电弧焊接的管状焊接电极，具有改善的抗裂性，包含钢护套，该钢护套设置成围绕粒状粉末焊剂填充芯。该粒状粉末焊剂填充芯包含氧化镁和硫源诸如铁硫化物。

【技术实现步骤摘要】
改进的包含添加硫源和氧化镁的抗裂焊丝电极
本公开总体上涉及焊接，并且更具体地涉及用于电弧焊接的钢丝电极，该钢丝电极至少部分地由于添加硫源和氧化镁而具有改进的抗裂性。
技术介绍
焊接是在各种工业中广泛用于各种应用的方法。例如，焊接通常用于诸如造船、海上平台、建筑、管道制造厂等应用中。某些焊接技术(例如，气体保护金属极电弧焊接(GMAW)、气体保护焊剂芯电弧焊接(FCAW-G)和气体保护钨极电弧焊接(GTAW))通常采用保护气体(例如，氩气、二氧化碳或氧气)以在焊接过程期间在焊接电弧和焊接熔池中和周围提供特定的局部气氛，而其他(例如，焊剂芯电弧焊接(FCAW)、埋弧焊(SAW)和保护金属极电弧焊接(SMAW))则没有。另外，某些类型的焊接可以包含焊丝形式的焊接电极。焊丝通常可以为焊缝提供填充金属的供应，并且在焊接过程期间为电流提供路径。此外，某些类型的焊丝(例如管状焊丝)可以包含通常可改变焊接过程或所得焊缝的性能的一种或多种成分(例如焊剂、电弧稳定剂或其他添加剂)。可以将硫源添加到钢丝电极(例如焊剂芯丝电极)的焊剂中。与没有添加硫源的电极相比，在焊剂中包含相对大量硫源(例如，按电极的重量计约0.01wt.％至0.1wt.％的硫源)的钢丝电极倾向于表现出显著改进的液体金属润湿性能。不管固体表面是否清洁，这种钢丝电极对固体表面的改进的润湿性能持续存在。然而，在焊剂中包含大量添加的硫源的钢丝电极在焊缝金属凝固后更可能破裂。因此，需要改善已向焊剂中添加大量硫源的钢丝电极的抗裂性。
技术实现思路
根据本公开的一个方面，一种管状焊接电极包含钢护套，所述钢护套设置成围绕粒状粉末焊剂填充芯。所述粒状粉末焊剂填充芯包含氧化镁和硫。所述粒状粉末焊剂填充芯包含按所述电极的重量计0.5wt.％至4.0wt.％的氧化镁(例如2.0wt.％至3.0wt.％的氧化镁或2.5wt.％的氧化镁)和0.01wt.％至0.1wt.％的硫源(例如0.02wt.％至0.05wt.％的硫源或0.03wt.％的硫源)。所述硫源可以是铁硫化物。根据本专利技术的另一方面，一种用于制造管状焊接电极的方法包含以下步骤：提供具有长度的钢材带；沿着所述长度将所述带成形为“U”形；用粒状粉末焊剂填充所述带的“U”形；以及机械闭合所述“U”形以形成包含粒状粉末焊剂芯的管状焊接电极。粒状粉末焊剂包含按所述电极的重量计0.5wt.％至4.0wt.％的氧化镁和0.01wt.％至0.1wt.％的硫源。例如，所述粒状粉末焊剂填充芯可以包含按电极的重量计2.0wt.％至3.0wt.％的氧化镁或2.5wt.％的氧化镁；以及0.02wt.％至0.05wt.％的硫源或0.03wt.％的硫源。所述硫源可以是铁硫化物。所述方法可以进一步包含附加步骤：将所述管状焊接电极拉制成期望的直径。机械闭合步骤可以包含形成对接接缝或重叠接缝。根据本专利技术的另一方面，一种用于制造管状焊接电极的方法可以包含以下步骤：提供具有长度的钢材带；沿着所述长度将所述带成形为大致圆柱形形状；焊接所述带以形成沿着所述长度密封的管；以及用粒状粉末焊剂填充所述管以形成管状焊接电极。所述粒状粉末焊剂包含按所述电极的重量计0.5wt.％至4.0wt.％的氧化镁和0.01wt.％至0.1wt.％的硫源。例如，所述粒状粉末焊剂填充芯可以包含按电极的重量计2.0wt.％至3.0wt.％的氧化镁或2.5wt.％的氧化镁；以及0.02wt.％至0.05wt.％的硫源或0.03wt.％的硫源。所述硫源可以是铁硫化物。所述方法可以进一步包含附加步骤：将所述管状焊接电极拉制成期望的直径。机械闭合步骤可以包含形成对接接缝或重叠接缝。应当理解，前面的概括描述和下面的详细描述都描述了各种实施例，并且旨在提供概述或框架以便于理解所要求保护的主题的性质和特征。包含附图以提供对各种实施例的进一步理解，并且附图被并入本说明书中并构成本说明书的部分。附图示出了本文中描述的各种实施例，并且与说明书一起用于解释所要求保护的主题的原理和操作。附图说明以下是对附图中描述的示例的描述。附图不一定是按比例的，并且为了清楚或简明，附图的某些特征和某些视图可以比例放大地或示意性地示出。图1是根据本公开的实施例气体保护金属极电弧焊接(GMAW)系统的框图；图2是根据本公开的实施例管状焊丝的截面图；图3是根据本公开的实施例管状焊丝可用于焊接工件的过程；以及图4是根据本公开的实施例用于制造管状焊丝的过程。当结合附图阅读时，将更好地理解前面的概述以及下面的详细描述。应当理解，权利要求不限于图中所示的布置和手段。此外，图中所示的外观是可用于实现装置的所述功能的许多装饰外观之一。具体实施方式在以下详细描述中，可以阐述具体细节以实现对本公开的实施例的透彻理解。然而，本领域技术人员将清楚何时可以在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下实践所公开的示例。为了简洁起见，可能未详细描述众所周知的特征或过程。此外，相似或相同的附图标记可用于标识共同或相似的元件。当介绍本公开的各种实施例的元件时，冠词“一(a)”、“一(an)”、“该”和“所述”旨在表示存在一个或多个元件。术语“包含”、“包括”和“具有”意在包含性并且意味着可以存在除了所列出的元件之外的其他元件。应当理解，如本文所用，术语“管状焊接电极”或“管状焊丝”可以表示具有金属护套和粒状或粉状芯的任何焊丝或焊接电极，例如金属芯焊接电极或焊剂芯焊接电极。还应当理解，术语“稳定剂”或“添加剂”通常可以用于表示改善电弧质量、焊接质量或以其他方式影响焊接过程的管状焊接的任何成分。此外，如在本文中使用的，“约”可以总体上是指在某些实施例中可以表示与实际值相差(例如，更高或更低)小于0.01％、小于0.1％、或小于1％的近似值。也就是说，在某些实施例中，“约”值可以精确到(例如，加或减)所述值的0.01％内、0.1％内或1％内。如上所述，某些类型的焊接电极(例如，管状焊丝)可以包括一种或多种成分(例如，焊剂、电弧稳定剂或其他添加剂)，所述成分通常可以改变焊接过程和所得焊缝的特性。本公开的焊接电极改善了在以高焊接行进速度(例如，在约100in/min和750in/min之间)在刻度板上焊接过程的金属润湿和焊道外观。根据本公开的一个方面，具有长度的管状焊接电极包含粒状粉末焊剂填充芯和钢护套，所述粒状粉末焊剂填充芯基本上沿着电极的长度延伸，所述钢护套基本上沿着电极的长度延伸并且基本上包围粒状焊剂填充芯。根据本公开的另一方面，钢护套的硫含量可以尽可能地降低。例如，钢护套可以不包含添加的硫，并且存在的任何硫将是不可避免的杂质。相反，粒状粉末焊剂填充芯可以包含按电极的重量计0.01wt.％至0.1wt.％的硫源，例如铁硫化物(其可以具有化学式FeS、Fe2S3、Fe3S4或Fe7S8)、硫酸亚铁(FeSO4)、硫酸钙(CaSO4)或硫酸镁(MgSO4)。例如，粒状粉末焊剂填充芯可以包含按电极的重量计0.02wt.％至0.05wt.％的硫源或0本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种管状焊接电极，包含：/n钢护套，所述钢护套设置成围绕粒状粉末焊剂填充芯，/n其中所述粒状粉末焊剂填充芯包含按所述电极的重量计0.5wt.％至4.0wt.％的氧化镁和0.01wt.％至0.1wt.％的硫源。/n

【技术特征摘要】
20181212 US 16/217,9651.一种管状焊接电极，包含：
钢护套，所述钢护套设置成围绕粒状粉末焊剂填充芯，
其中所述粒状粉末焊剂填充芯包含按所述电极的重量计0.5wt.％至4.0wt.％的氧化镁和0.01wt.％至0.1wt.％的硫源。


2.如权利要求1所述的管状焊接电极，其中所述粒状粉末焊剂填充芯包含按所述电极的重量计2.0wt.％至3.0wt.％的氧化镁。


3.如权利要求2所述的管状焊接电极，其中所述粒状粉末焊剂填充芯包含按所述电极的重量计2.5wt.％的氧化镁。


4.如权利要求1所述的管状焊接电极，其中所述粒状粉末焊剂填充芯包含按所述电极的重量计0.02wt.％至0.05wt.％的硫源。


5.如权利要求4所述的管状焊接电极，其中所述粒状粉末焊剂填充芯包含按所述电极的重量计0.03wt.％的硫源。


6.如权利要求1所述的管状焊接电极，其中所述硫源是铁硫化物。


7.一种用于制造管状焊接电极的方法，包含以下步骤：
a.提供具有长度的钢材带；
b.沿着所述长度将所述钢材带成形为“U”形；
c.用粒状粉末焊剂填充所述钢材带的所述“U”形；以及
d.机械闭合所述“U”形以形成包含所述粒状粉末焊剂的芯的管状焊接电极；
其中所述粒状粉末焊剂包含按所述电极的重量计0.5wt.％至4.0wt.％的氧化镁和0.01wt.％至0.1wt.％的硫源。


8.如权利要求7所述的方法，其中所述粒状粉末焊剂包含按所述电极的重量计2.0wt.％至3.0wt.％的氧化镁。


9.如权利要求8所述的方法，其中所述粒状粉末焊剂包含按所述电极的重量计2.5wt.％的氧化镁。...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖志刚，
申请(专利权)人：霍伯特兄弟有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US