用于带芯焊条的送进润滑剂、带芯焊条以及GMAW工艺制造技术

一种用于在焊条上使用的送进润滑剂，所述送进润滑剂包括约10至40wt.%的至少一种皂基润滑剂，约40至90wt.%的至少一种固体颗粒润滑剂，所述固体颗粒润滑剂选自MoS2、WS2、ZnO、石墨和PTFE，以及最高20wt.%的至少一种可选的附加颗粒润滑剂成分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于带芯焊条的送进润滑剂、带芯焊条以及GMAW工艺本专利技术涉及用于带芯焊条的送进润滑剂、带芯焊条以及GMAW工艺。
技术介绍
熔化极气体保护电弧焊(GMAW)，有时以其子类型被称为熔化极惰性气体保护(MIG)焊或者活性气体保护(MAG)焊，是一种半自动或者自动极弧焊接工艺，其中连续的并且可消耗的焊丝焊材(“焊丝”)和保护气体经焊枪被送进。图I和图2图示说明了常规工业GMAW系统的基本设计。如在这些图中所示，GMAW系统10包括电源12、焊丝驱动组件14、保护气体供应系统16以及用于承载电能、焊丝和保护气体到要被焊接的工件20的缆线组件18。焊丝驱动组件14典型地包括用于承载连续的可消耗的焊丝焊材的滚筒24的卷轴架22，以及包括一个或更多个驱动轮(未示出)的驱动 机构26，所述驱动机构用于驱动焊丝从滚筒24经缆线组件18至工件20。同时，保护气体供应系统16通常包括保护气体源28和与缆线组件18流体连通的气体供应导管30。尤其如在图2中图示说明的，缆线组件18典型地表现为一端附接到电源12、焊丝驱动组件14和气体供应系统16并且另一端附接到焊枪34的延长的柔性缆线32的形式。如在图3 (图3为柔性缆线32的径向横截面)中图示说明的，此柔性缆线通常包括用于提供焊接电能到焊枪40的导电嘴的电缆34，用于运输保护气体的气体导管36，以及用于置放所述焊丝的柔性护套48。实际上，柔性缆线32通常为至少10英尺Γ3πι)长，更典型地至少15英尺Γ4. 6m),至少20英尺Γ6. lm)，至少25英尺Γ7. 6m)，或者甚至至少30英尺Γ9. Im)长，以致在焊枪34被手移动到各种不同的位置时，电源12、焊丝驱动组件14和保护气体供应系统16可以基本上保持静止。另外，柔性缆线32通常被制作得尽可能的柔韧，因为这为在任意期望的位置移动和定位的焊枪34方面提供了最大程度的灵活性。所以，例如，柔性缆线32通常被制作得足够柔韧以致所述柔性缆线32可以做相对急转的弯曲，比如被盘绕成好几圈(如在图2中图示说明的)。为了防止焊丝在柔性缆线32内部缠结，焊丝被穿入柔性护套48的内部。通常，此柔性护套由紧卷成螺旋的金属丝制成，所述柔性护套的内直径仅稍微大于所述焊丝的外直径，因为在柔性缆线32中的此结构提供了高度的灵活性，而同时防止了在所述焊丝和在所述柔性缆线内部的其他构件之间的接触。由于延长的柔性缆线32的长度和灵活性，经常要用相当大的力以驱动焊丝从滚筒24经缆线组件18到工件20上。因此，用焊丝送进润滑剂包覆焊丝以降低在所述焊丝外表面和所述焊丝通过的柔性护套的内表面之间的摩擦系数是在工业中的惯例做法。钠基皂和钙基皂，例如硬脂酸钠和硬脂酸钙，最常见地被用于本目的。可替换地，某些固体颗粒材料，比如MoS2、WS2、ZnO (通常与WS2—起)、石墨和/或PTFE (特氟隆)，也已经被用于本目的。皂基送进润滑剂真正的优势是润滑能力和送进能力，也即，所述润滑剂的能力使能用最小的力并且尽可能平稳地使焊丝从焊丝的供应滚筒运输到焊枪组件，尤其是当送进被许多个起停打断时。这是因为处于在送进期间遇到的温度、剪应力和其他局部条件之下，皂基润滑剂有变软或者塑化为滑的、柔顺的半固体材料的倾向，在这种意义上，皂基润滑剂大体上是柔软的并且是柔顺的。一般而言，固体颗粒送进润滑剂不提供相同优越水平的送进能力，因为它们在送进操作期间保持硬的、固体颗粒的形式。皂基送进润滑剂的另一个优势是电弧稳定能力，S卩，促进在导电嘴和要被焊接的工件之间一致的不间断的电弧的润滑剂的能力。稳定的电弧促进均匀焊道的形成，因为正是电弧熔化了焊条。一般而言，颗粒送进润滑剂不提供与皂基润滑剂相同优越的电弧稳定能力，再次地，因为它们在送进操作期间保持硬的、固体颗粒的形式。尽管皂基送进润滑剂在送进能力和电弧稳定能力方面优越于固体颗粒送进润滑齐U，但是在形成的焊缝金属的氢污染方面，尤其当带芯焊条被使用时，它们是较差的。过度的氢污染能够导致增加的开裂，因此在军事和其他需要高强度焊缝接合的应用中经常避免使用带芯焊条。例如，参见D. D. Harwig等，焊接参数和焊条大气曝露对气体保护药芯电弧焊缝的扩散氢含量的影响(Effects of Welding Parameters and Electrode Atmospheric Exposure on the Diffusible Hydrogen Content of Gas Shielded Flux Cored ArcWelds),焊接研究副干丨J (Welding Research Supplement), 1999 年 9 月，第 314-321 页。因此，将被理解的是，常规焊丝送进润滑剂具有的固有的问题——提供供在GMAW设备中使用的期望程度的送进能力(润滑能力)的那些焊丝送进润滑剂生成不可接受的量的氢污染，而产生可接受的低水平氢污染的那些焊丝送进润滑剂不能提供足够的送进能力(润滑能力)。
技术实现思路
根据本专利技术，已经发现，通过将送进润滑剂配制为固体颗粒润滑剂(solidparticulate lubricant)和阜基润滑剂(soap-based lubricant)的混合物,但只在此混合物中皂基润滑剂的量为约40wt. %或更少时，提供达成两个目标的改进的焊丝送进润滑剂是可能的，即，提供供在GMAW设备中使用的期望程度的送进能力(润滑能力)且不生成不可接受的量的氢污染。因此，本专利技术提供改进的焊丝送进润滑剂，所述焊丝送进润滑剂包括约10至40wt. %的至少一种阜基润滑剂,约40至90wt. %的至少一种固体颗粒润滑剂,所述固体颗粒润滑剂选自MoS2、WS2、Zn0、石墨和PTFE，以及最高20wt. %的至少一种可选的附加润滑剂成分。另外，本专利技术还提供供GMAW和其他电弧焊接工艺使用的改进的焊条，所述改进的焊条包括用上述焊丝送进润滑剂包覆的带芯焊条。另外，本专利技术进一步提供改进的GMAW方法，在所述GMAW方法中，被润滑的焊丝借助于驱动组件经延长的柔性护套和与所述延长的柔性护套连通的焊枪被送进到工件，其中所述被润滑的焊丝包括用上述送进润滑剂包覆的带芯焊条。进一步的技术方案被公开在下面说明示例的实施方案的描述、附图和权利要求中。附图说明通过参考下面的附图，本专利技术可以被更容易地理解，其中图I和图2是图不说明常规GMAW焊接系统的不意图和透视图；图3是在图I和图2的GMAW系统的缆线组件中使用的典型的延长的柔性缆线的示意性径向横截面；图4是示出根据送进润滑剂的组成，在下文描述的扩散氢控制实验中所产生的扩散氢的量以及所使用的充分润滑的焊条的表面钠计数(surface sodium count)的曲线图；以及图5是示出在下文描述的送进能力控制实验中根据送进润滑剂组成所需要的平均和最大送进力的图表。具体实施例方式根据本专利技术，在用于GMAW和其他电弧焊工艺的焊条上的送进润滑剂由固体颗粒 润滑剂和皂基润滑剂的混合物构成，其中皂基润滑剂的量为约40wt.%或更少。采用这种方法时，相较于其中送进润滑剂全部由常规皂基润滑剂构成的常规惯例，被引入焊缝的不想要的扩散氢的量被实质性地降低了。尽管如此，由这些皂基类润滑剂而变为可能的优越的送进能力和电弧稳定能力被保留。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.04.02 US 12/753,1351.一种用于在焊条上使用的送进润滑剂，所述送进润滑剂包括约10至40wt. %的至少一种皂基润滑剂，约40至90wt. %的至少一种固体颗粒润滑剂，所述固体颗粒润滑剂选自MoS2, WS2、ZnO、石墨和PTFE，以及最高20wt. %的至少一种可选的附加颗粒润滑剂成分。2.如权利要求I所述的送进润滑剂，其中所述送进润滑剂基本上不含有机粘结剂。3.如权利要求I或2所述的送进润滑剂，其中所述送进润滑剂基本上由约10至40wt.%的至少一种含Na或含Ca皂基润滑剂以及约60至90wt. %的至少一种固体颗粒润滑剂组成。4.如权利要求I至3之一所述的送进润滑剂，其中所述皂基润滑剂的浓度以及所述固体颗粒润滑剂的浓度被选择，以致所述送进润滑剂在具有1/16英寸(I. 59mm)的直径的焊条上呈现不大于约22磅(约98牛顿)的送进能力并且当根据ANSI/AWS A4. 3测试时，每100克熔敷焊缝金属产生少于4毫升H2。5.如权利要求I至4之一所述的送进润滑剂，其中所述固体颗粒润滑剂是MoS2和WS2中的至少一种。6.如权利要求I至5之一所述的送...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·潘戴，V·B·拉简，J·V·里德，C·I·西德斯，
申请(专利权)人：林肯环球股份有限公司，
类型：
国别省市：