用于焊接电极的系统和方法技术方案

本发明专利技术主要涉及焊接，并且更具体地涉及用于电弧焊例如气体保护金属极电弧焊(GMAW)或药芯焊丝电弧焊(FCAW)的焊丝。在一个实施例中，一种加工管状焊丝的方法包括在金属套管内放置内芯。进一步地，所述内芯包括有机稳定剂的成分，其中有机稳定剂的成分是有机分子或有机聚合物的碱金属或碱土金属盐。机聚合物的碱金属或碱土金属盐。机聚合物的碱金属或碱土金属盐。

【技术实现步骤摘要】
用于焊接电极的系统和方法
[0001]本申请是申请日为2013年12月12日、国家申请号为201310681752.4、专利技术名称为“用于焊接电极的系统和方法”的专利技术专利申请的分案申请。
[0002]相关申请的交叉引用
[0003]本申请是2012年8月28日提交的申请号为13/596,713且专利技术名称为“用于焊接电极的系统和方法(SYSTEMS AND METHODS FOR WELDING ELECTRODES)”的美国专利申请的部分继续申请，为了所有的目的而通过全文引用将其公开内容合并于此。

技术介绍

[0004]本专利技术主要涉及焊接，并且更具体地涉及用于电弧焊例如气体保护金属极电弧焊(GMAW)或药芯焊丝电弧焊(FCAW)的电极。
[0005]焊接是一种已经在各个行业中普及的用于各种应用场合的工艺。例如，经常要在例如造船、海上平台、建筑物和轧管机等应用场合使用焊接。某些焊接技术(例如气体保护金属极电弧焊(GMAW)、气体保护药芯焊丝电弧焊(FCAW
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G)和气体保护钨极电弧焊(GTAW))通常使用保护气(例如氩气、二氧化碳或氧气)以于焊接过程期间在焊弧和熔池内及其周围提供特定的局部氛围，而另一些焊接技术(例如药芯焊丝电弧焊(FCAW)、埋弧焊(SAW)和自动保护金属极电弧焊(SMAW))则并没有这样做。另外，某些类型的焊接可以涉及焊丝形式的焊接电极。焊丝通常可以在焊接过程期间为焊接提供填焊金属的供给并且提供用于电流的路径。而且，某些类型的焊丝(例如管状焊丝)可以包括通常能够改变焊接过程和/或所得焊缝性质的一种或多种成分(例如焊药、稳弧剂或其他添加剂)。

技术实现思路

[0006]在一个实施例中，一种加工管状焊丝的方法包括在金属套管内放置内芯。进一步地，内芯包括有机稳定剂的成分，其中有机稳定剂的成分是有机分子或有机聚合物的碱金属或碱土金属盐。
[0007]在另一个实施例中，一种焊接方法包括将焊丝电极输送至焊枪。焊丝电极包括套管和内芯，并且该内芯包括有机稳定剂成分，其中具有有机亚成分以及I族金属、II族金属或其组合。所述方法还包括在焊丝电极和金属工件之间形成焊弧。
[0008]在另一个实施例中，一种焊接方法包括在焊接期间向工件表面提供有机稳定剂的成分。进一步地，有机稳定剂被设置用于在焊接期间分解以在工件表面附近提供还原性氛围和碱金属或碱土金属。
[0009]附图简要说明
[0010]本专利技术的各种特征、应用和优点将在参照附图阅读以下的详细说明时得到更好的理解，其中同样的附图标记在附图中始终表示相同的部件，在附图中：
[0011]图1是根据本公开实施例得到的气体保护金属极电弧焊(GMAW)系统的框图；
[0012]图2是根据本公开实施例得到的管状焊丝的截面图；
[0013]图3是根据本公开实施例得到的一种工艺，通过这种工艺即可将管状焊丝用于焊
接工件；以及
[0014]图4是根据本公开实施例得到的用于加工管状焊丝的工艺。
具体实施方式
[0015]以下介绍本公开的一个或多个具体实施例。为了致力于提供这些实施例的简明介绍，可能并未在说明书内描述具体实施方式中的所有特征。应该意识到在开发任何这样的具体实施方式时，例如在任何的工程或设计项目中，都必须要做出大量的实施方式专用决策以实现开发人员的特定目标，例如符合系统相关和业务相关的约束条件，这些特定目标在不同的实施方式之间可能有所不同。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。
[0016]在介绍本公开各种实施例中的元素时，冠词“一”、“一个”、“这个”和“所述”的意思是指存在一个或多个所述元素。术语“包括”、“包含”和“具有”的意思是指包括在内并且意味着除了列举的元素以外还可以有另外的元素。应该意识到如本文所用的术语“管状焊接电极”或“管状焊丝”可以指代具有金属套管和颗粒状或粉末状内芯的任意焊丝或电极例如金属内芯或药芯的焊接电极。还应该意识到术语“稳定剂”或“添加剂”基本上可以用于指代管状焊丝中用于改善电弧质量、焊接质量或以其他方式影响焊接过程的任何成分。而且，如本文中所用，“大约”基本上可以表示近似值，在某些实施例中这可以代表跟真实值之间小于0.01％、小于0.1％或小于1％的(例如更高或更低的)差异。也就是说，近似值在某些实施例中可以精确地位于所述值的(例如正或负)0.01％、0.1％或1％的范围内。
[0017]如上所述，某些类型的焊接电极(例如管状焊丝)可以包括通常能够改变焊接过程和所得焊缝性质的一种或多种成分(例如焊药、稳弧剂或其他添加剂)。例如，某些在此公开的焊接电极实施例包括基本上可以提高电弧稳定性同时提供有助于焊接涂覆工件(例如镀锌工件)的还原性氛围的有机稳定剂(例如基于纤维素衍生物的成分)。某些在此公开的焊接电极实施例还包括基本上可以有助于在焊接期间控制电弧的形状和熔深的稀土硅化物成分。进一步地，公开的焊接电极实施例可以包括其他成分例如含碳成分(譬如石墨、碳黑或其他合适的含碳成分)以及烧结稳定剂成分(例如钾/钛酸盐/锰酸盐的烧结物)，正如以下详细介绍的那样。
[0018]因此，本专利技术公开的焊接电极增强了涂覆(例如镀锌、镀锌退火、喷涂等)工件和/或较薄(例如20
‑
、22
‑
、24
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gauge厚度或更薄的)工件甚至是在(例如大于40英寸/分钟的)高行进速度下的可焊性。另外，公开的焊接电极基本上实现了不同焊接结构下(例如直流反接(DCEN)、直流正接(DCEP)、交流(AC)等)的可接受焊接和/或不同的焊接方法(例如涉及焊接期间焊接电极的圆形或蛇形移动)。另外，某些在此公开的焊接电极可以被拉伸为特定的直径(例如0.030英寸、0.035英寸、0.040英寸或其他合适的直径)以提供良好的传热和熔敷速率。
[0019]转至附图，图1根据本公开示出了使用焊接电极(例如管状焊丝)的气体保护金属极电弧焊(GMAW)系统10的实施例。应该意识到尽管此处的讨论可以具体关注图1所示的GMAW系统10，但是在此公开的焊接电极也可以有助于任何使用焊接电极的电弧焊过程(例如FCAW、FCAW
‑
G、GTAW、SAW、SMAW或类似的电弧焊过程)。焊接系统10包括焊接电源12、焊接
送丝机14、供气系统16和焊枪18。焊接电源12主要为焊接系统10供电并且可以通过缆束20耦合至焊接送丝机14以及通过具有夹头26的引线电缆24耦合至工件22。在图示的实施例中，焊接送丝机14通过缆束28耦合至焊枪18，目的是为了在焊接系统10工作期间向焊枪18提供可消耗的管状焊丝(也就是焊接电极)和电力。在另一个实施例中，焊接电源装置12可以耦合至焊枪18并向其直接供电。
[0020]焊接电源12主要可以包括从交流电源30(例如交流电网、发动机/发电机组或其组合)接收输入功率、调制输入功率并通过电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种加工金属芯焊丝的方法，包括：在金属套管内放置颗粒状内芯，其中所述颗粒状内芯包括基于纤维素衍生物的稳定剂成分，并且其中所述基于纤维素衍生物的稳定剂成分是纤维素聚合物，所述纤维素聚合物包括化学地结合至所述纤维素聚合物的I族金属离子、或II族金属离子、或其组合，所述I族金属离子选自由锂(Li)、钠(Na)、铷(Rb)和铯(Cs)组成的组，所述II族金属离子选自由铍(Be)、镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)和钡(Ba)组成的组；和加热所述金属套管和所述颗粒状内芯到温度低于大约650℉以获得所述金属芯焊丝，其中所述金属芯焊丝包含以重量计介于约0.01％和约5％之间的所述基于纤维素衍生物的稳定剂成分。2.如权利要求1所述的方法，其中所述基于纤维素衍生物的稳定剂成分以重量计构成所述金属芯焊丝的约0.1％到约1％。3.如权利要求1所述的方法，其中所述基于纤维素衍生物的稳定剂成分是羧甲基纤维素钠或羧甲基纤维素钾。4.如权利要求3所述的方法，其中所述羧甲基纤维素钠或所述羧甲基纤维素钾的置换度在约0.5到约2.5之间。5.如权利要求1所述的方法，其中所述颗粒状内芯包括稀土成分，所述稀土成分以重量计构成金属芯焊丝的约0.01％到约5％。6.如权利要求1所述的方法，其中所述颗粒状内芯包括含碳成分，所述含碳成分以重量计构成金属芯焊丝的约0.01％到约5％。7.如权利要求1所述的方法，包括：通过在煅烧炉或烤炉内加热氧化物的混合物形成烧结物，其中所述氧化物的混合物包括钠或钾的氧化物、钛的氧化物和锰的氧化物；和在将所述颗粒状内芯放置于所述金属套管内之前，将所述烧结物添加至所述颗粒状内芯。8.如权利要求7所述的方法，包括将所述烧结物加入所述金属芯焊丝的所述颗粒状内芯，其中所述烧结物包括以重量计占所述金属芯焊丝的约0.01％到约5％。9.如权利要求1所述的方法，其中所述颗粒状内芯以重量计构成所述金属芯焊丝的约7％到约40％。10.如权利要求1所述的方法，其中所述金属芯焊丝具有约0.024英寸到约0.062英寸之间的外径。11.如权利要求1所述的方法，包括在加热所述金属套管和所述颗粒状内芯之前通过经由一个或多个模具拉伸所述金属套管来围绕所述颗粒状内芯压缩所述金属套管。12.如权利要求1所述的方法，包括在加热所述金属套管和所述颗粒状内芯之前围绕所述颗粒状内芯辊轧成形所述金属套管。13.如权利要求1所述的方法，其中所述金属套管是无缝管状的金属套管，并且其中在所述金属套管内放置所述颗粒状内芯包括封装具有所述颗粒状内芯的所述无缝管状的金属套管。14.如权利要求1所述的方法，其中加热所述金属芯焊丝包括将所述金属芯焊丝加热至约300
°
F到约650
°
F之间约4到6小时。
15.如权利要求1所述的方法，其中所述基于纤维素衍生物的稳定剂成分基本上由Li、Na、Rb、Cs、Be、Mg、Ca...

【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂芬，
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：