含氟药芯焊条制造技术

一种药芯焊条，其形成具有很少或者没有气体痕迹的焊缝。该药芯焊条包括金属鞘和填料组合物。该填料组合物含有熔渣形成剂和至少一种含氟化合物。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及焊接领域，特别地涉及具有改进的焊缝形成性能的焊条，更特别地涉及一种形成具有降低的气体痕迹量的焊缝的焊条。
技术介绍
电弧焊领域中，焊接工艺的主要类型是使用实心焊丝的气保护金属电弧焊(GMAW)或者使用金属芯焊丝的气保护金属电弧焊(GMAW-C)、气体保护药芯电弧焊(FCAW-G)、自保护药芯电弧焊(FCAW-S)、保护金属电弧焊(SMAW)以及埋弧焊(SAW)。这些工艺中，使用实心或者金属芯焊条的气保护金属电弧焊正日益用于连接和被覆金属元件。由于该类型的焊接工艺具有提高的生产率和通用性，因此，其变得日益普及。这种在生产率和通用性方面的提高来自于气保护金属电弧焊(GMAW & GMAW-C)中焊条的连续性，其具有超过保护金属电弧焊(SMAW)的相当高的生产率。而且，这些焊条形成带有非常少的熔渣的非常漂亮的焊缝，这样就节省了用于清洁焊缝以及去除熔渣的时间和成本，而这是其它焊接工艺所常见的问题。在使用实心或者药芯焊条的气保护金属电弧焊中，使用保护气以在焊接过程中为焊接提供保护免受空气污染。实心焊条适当掺杂成分，其与保护气相结合，提供具有期望的物理和机械性能的无孔焊接。在药芯焊条中，这些成分在内部，在金属鞘的芯部(填充物)，并具有与实心焊条相类似的功能。设计实心或者药芯焊条，以在适当的气保护情况下，提供实心的、实质上无孔的焊接，该焊接具有屈服强度、抗张强度、延展性以及冲击强度，以在最终的应用中发挥令人满意的功能。也将这些焊条设计成在焊接过程中使所产生的熔渣量最小化。药芯焊条日益成为实心焊条的替代品，因为其在结构部件的焊接加工中具有增加的生产率。药芯焊条是一种组合焊条，其由金属鞘包围的药芯(填料)材料组成。该药芯主要由金属粉末和焊药组分组成以获得电弧稳定性、焊接润湿性(wetting)以及外形等，以便在焊接中获得需要的物理和机械性能。药芯焊条通过下述方法制造混合药芯材料的成分，并将其沉积在成型条带内，接着将条带闭合并拉伸至最终的直径。与实心焊条相比，药芯焊条具有更高的沉积速率，形成更宽、更连续的焊接渗透轮廓。而且，与实心焊条相比，它们具有改善的电弧行为，产生更少的烟雾和飞溅，并赋予焊接沉积物更好的润湿性。在焊接领域中，以往在开发以预定方式发挥功能的具有预定焊药组分的焊药组合物方面，已经花费了许多的精力。已经开发了大量组合物用作电弧焊的焊药。在电弧焊中使用焊药以控制电弧稳定性，调节焊接金属组成，并提供保护免受空气污染。通常通过调节焊药的组成来控制电弧稳定性。因此，希望在焊药混合物中具有能够很好地起到等离子电荷载体作用的物质。焊药也通过在金属中提供更易熔的杂质以及优先于金属与这些杂质结合且形成熔渣的物质来调节焊接金属组成。也可以加入其它材料来降低熔渣熔点，提高熔渣的流动性，并作为焊药颗粒的粘结剂。药芯焊条通常用于钢基金属的电弧焊中。这些焊条通常以高焊接速度在单道焊接和多道焊接中产生高强度的焊接。配制这些焊条用以提供实心的、实质上无孔的的焊缝，其具有抗张强度、延展性以及冲击强度以满足各种领域所需要的最终用途。在2005年1月3日提交的美国专利No.11/028,344中公开了这样的焊接焊条，其标题为“用于降低可扩散氢的药芯焊条”(“CoredElectrode to Reduce Diffusable Hydrogen”)，这里作为参考文献加以引用。在焊接金属形成的过程中，许多难题之一是形成高质量的焊缝。焊缝形成过程中的一个现象是气体痕迹(gas tracking)。在气保护药芯焊丝电弧焊的过程中观察到了气体痕迹的现象，其中在焊缝的表面观察到类似蠕虫的凹陷。这种现象主要是在快速冷却的熔渣体系中观察到，其中熔渣凝固得比焊池要快得多。由于熔渣的快速凝固，从熔化的焊缝中所散出的气体被部分留住，这样就在焊缝表面形成了凹陷。鉴于与药芯焊条结合使用的填料组合物领域的目前状态，需要一种能形成高质量的、气体痕迹所形成表面凹陷量降低的焊缝的焊条。
技术实现思路
本专利技术涉及焊条，更特别地涉及含有填料组合物的焊条，其可以形成高质量的气体痕迹所形成表面凹陷量降低的焊缝的焊条。本专利技术的焊条还可以配置成降低焊缝中可扩散氢的量；但这不是必需的。本专利技术的填料组合物特别针对于药芯焊条，该药芯焊条具有包围位于鞘中心的填料组合物的金属鞘；然而，该填料组合物也可以应用于其它类型的焊条，或者用作埋弧焊工艺中焊药组合物的一部分。特别配制本专利技术的填料组合物以用于焊接低碳低合金钢的焊条；然而，该填料组合物也可以用于在其它类型金属上形成焊缝的焊条。金属焊条一般主要由铁(例如，碳钢、低碳钢、不锈钢以及低合金钢等)制成；然而，基体金属可以主要由其它材料形成。填料组合物一般占焊条总重量的至少大约1重量％，不超过焊条总重量的大约80重量％，一般地占焊条总重量的大约8～60重量％，更一般地占焊条总重量的大约10～50重量％，甚至更一般地占焊条总重量的大约11～40重量％，甚至还更一般地占焊条总重量的大约12～30重量％；然而，也可以使用其它的重量百分比。该填料组合物包含一种或者更多种熔渣形成剂、以及一种或者更多种含氟化合物。填料组合物的这些组分用于在熔化的焊接金属周围形成独特的熔渣体系以降低焊接金属的气体痕迹。这些组分也可以用于促进焊缝的形成以降低焊缝中的氢量，和/或至少部分保护所形成的焊缝免受空气的影响。一种或者更多种熔渣形成剂的大部分重量百分比包括氧化钛(例如金红石等)和/或含氧化钛的化合物(例如硅-钛酸钾、硅-钛酸钠等)。填料组合物可以含有附加的熔渣形成剂。这些一种或者更多种熔渣形成剂在填料组合物中通常小于大约80重量％，一般为大约20～75重量％，更一般为约35～60重量％；然而，也可以使用其它的量。通常，熔渣形成剂的重量百分比高于含氟化合物的重量百分比。通常熔渣形成剂与含氟化合物重量百分比的比值为大约1.1～20∶1，一般为2～15∶1，更一般为5～12∶1；然而，也可以使用其它的比例。使用一种或者更多种含氟化合物以修饰熔渣的性能，以便降低在所形成焊缝上气体痕迹的倾向。含氟化合物可以用于降低熔渣的熔点。较低的熔渣熔点可以使熔渣的熔化状态保持更长的时间，以便使气体有更多的时间从熔化的焊缝中释放并溶解在熔渣中。熔渣中含有氟也促进HF的形成。从焊缝中释放的气体之一是氢气。熔渣中氟可以和释放的氢气反应并形成HF。HF的形成降低了焊接体系中氢分压，进而降低了气体痕迹的发生。熔渣中的氟也可以降低所形成焊缝中的氢量。氢的这种降低被认为是以一种或者更多种方式完成的。确信在焊接过程中，某种氟化物分解并且向空气中释放氟气。所释放的氟气具有保护的效果，其保护熔化的焊缝免受周围潮气和/或其它氢源的影响。另外，某些氟可以和氢气反应并形成HF，其在融化的焊接金属中是不溶的。认为某些低熔点含氟化合物促进覆盖和/或涂布焊缝以形成屏障免受周围氢的影响。因此，能够扩散进入焊缝的氢量减少了。进一步认为，在焊接过程中，某种含氟化合物分解并进入覆盖融化的焊接金属的熔渣中。熔渣中的氟被认为可以调节熔渣结构以能够提高氢从熔化的焊接金属的转运。氢从熔化的焊接金属的转运降低了氢在焊缝中的量并同时降低气体痕迹的发生。填料组合物中可以包含的含氟化合物的非限制性实施例为氟化铝本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种药芯焊条，其在气保护电弧焊接过程中形成气体痕迹减少的焊缝，所述焊条包括金属鞘和填料组合物，所述填料组合物含有大约１５～８０重量％的金属氧化物熔渣形成剂、大约０．５～２０重量％的至少一种含氟化合物，以及大约１～７０重量％的金属还原剂和／或金属合金剂，所述金属氧化物熔渣形成剂的重量百分比大于所述含氟化合物的重量百分比，所述含氟化合物提供基于所述填料组合物重量的至少大约０．２重量％的氟。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：尼克希尔U卡罗高，拉吉夫卡提亚，
申请(专利权)人：林肯环球公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]