电弧焊丝制造技术

电弧焊丝，其控制成以下表面状态：焊丝圆周方向的表层部硬度偏差在４５内，用原子间力显微镜或扫描型原子显微镜，对焊丝表面的测定区域，测定各坐标和高度，用下式计算随测定距离值Ｒ而变化的粗度相关函数值Ｇ（Ｒ），把Ｒ和Ｇ（Ｒ）的值做成曲线，其坡降收敛到一定时临界测定距离Ｒ（Ａ）和临界粗度相关函数Ｇ（Ｒ）（Ａ↑［２］）值，分别满足１．０×１０↑［４］～２．０×１０↑［５］，５．０×１０↑［４］～１．０×１０↑［８］，Ｇ（Ｒ）＝＜［Ｚ（ｘ、ｙ）－Ｚ（ｘ、ｙ）］２＞。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及包括实心焊丝、带焊剂焊丝等的电弧焊丝，具体地说，涉及适合于软钢、高拉力钢、不锈钢等的焊接的、电弧稳定性和递送性好的电弧焊丝。实心焊丝的制造时，用热轧或拉拔形成直径为5.5～8.0mm的线材(焊丝)，在该线材的表面通常残存着高温锈垢，随着时间的经过，与空气中的分反应生成低温锈垢。因此，为了除去该锈垢，要进行弯曲加工或刷丝加工等，或者采用喷丸除锈、喷砂除锈等物理方法。另外，也可以把附着着上述锈垢的焊丝浸渍到盐酸或硫酸中，用化学方法除锈。也可以用超声波酸清洗这样的物理化学方法，除去高温锈垢和低温锈垢。用干式或湿式润滑剂和拉丝用模子，对用上述方法除去了锈垢的线材(焊丝)进行拉丝，拉到预定的线径。拉线时，在焊丝中央作用付加的压缩应力，另外，从表面作用着拉伸应力，当超过了塑性极限时就产生变形，断面缩小，同时朝长度方向延伸。这时，即使取消付加应力，作用应力成为塑性变形而不被消耗，未超过弹性极限的一部分疲劳应力，弹性回复。但是，因焊丝内部的晶格缺陷和表面缺陷等原因，塑性变形时，弹性极限和塑性极限在焊丝表面不平衡，变形应力因剪切应力到达临界值时，表面产生破坏。即，沿长度方向延伸的纤维组织被切断，象树皮那样产生剥离，在剥离的组织痕迹上形成深的沟槽。这通常称为拉丝时摩擦引起的热裂纹(表面龟裂)。再继续拉丝作业时，剥离组织的铁屑烧结在拉丝用模子与焊丝之间，结果，使拉丝用模子磨耗，并且损伤焊丝表面，难以制成优质的焊丝。因此，为了提高冷拉丝性，防止焊丝与拉丝模子直接摩擦并使其具有润滑性，通常是在焊丝的表面涂敷Zn系磷酸盐(Zn3(PO4).4H2O)或硼砂(Na2B4O7.5H2O,Na2B4O7.10H2O)，在拉丝前形成复盖膜，同时，为了吹入拉丝润滑剂，采用了压力模和压接辊等。接着，在拉丝后的焊丝表面，利用化学反应和电解反应镀铜。进行长时间的焊接作业时，由于存在镀层剥离等的问题，所以也广泛采用不镀层的实心焊丝。但是，如附图说明图1所示，上述那样制成的焊丝，即使去除在拉丝作业时从其表面作用的付加应力，该作用应力由于全部成为塑性变形而不被消耗，一部分疲劳应力作为残存应力留下。具体地说，由于焊丝内部的晶格缺陷和表面缺陷的原因，在塑性变形时，弹性极限和塑性极限在表面不平衡，变形应力在拉丝方向有连续性，而在与拉丝方向垂直的方向、即焊丝圆周方向的张拉应力(+σ)和压缩应力(-σ)是断续的。由于该断续的残存应力的不均衡，焊丝为了保持自身的平衡，与张拉应力(+σ)和压缩应力(-σ)对应地、产生晶格变形以求稳定化，因此，焊丝朝着压缩应力(-σ)的方向变形或产生翘曲变形，所以焊接作业时，在缆线内焊丝呈现出方向性，这是一个很大的问题。即，当递送缆线朝着焊丝的-σ方向翘曲时，可减少递送时的阻力，具有柔软性，摩擦力也减小。但是，当递送缆线朝着+σ的方向翘曲时，递送阻力增加，摩擦力也增加，摩擦面也增加。另外，由于焊丝的翘曲变形，焊接时的电弧焦点移动，形成为波形的焊珠，或者，在焊丝朝-σ方向翘曲的状态递送时，会在焊接部位以外形成焊珠。该问题在自动焊接或机械手焊接时尤为严重。因此，为了限制上述的变形特性，美国焊接学会(AWSA5.18)规定，直径0.8mm时，铸件(キャスト)是305mm(12inch)，直径0.9mm以上时，铸件是380mm(15inch)，螺线(ヘリツクス)是25mm(inch)以下。为了遵守该美国焊接学会(AWSA5.18)规定，通常是用矫正辊或直线机等，对翘曲变形了的焊丝进行强制矫正。另外，在日本特开昭57-168722号公报中揭示的方法是，用矫正辊将焊丝强制地矫正，将其铸件径偏差控制在10mm以内，将卷绕在卷轴上的焊丝的铸件的最大值和最小值之间差控制在40mm以下。但是，用该强制矫正方法制造的焊丝，从表面残留着断续的残存应力的不均衡，为了保持自身的平衡，焊丝随着时间的经过而复原。即，强制矫正引起局部塑性变形，该塑性变形虽然使张拉应力(+σ)和压力应力(-σ)会有一些相互抵消，但，未超过塑性极限的几乎所有残存应力，仍原样地残存着，所以，随着时间的经过，本来已变形的焊丝会渐渐复原，所以该方法不能很好地解决问题。另外，为了消除上述的残存应力，也采用在680℃前后的应力消除热处理方法。但是，由于焊丝卷绕在大容量的卷轴上，所以，在焊丝开始卷绕的内侧部位与后卷绕的外侧部位之间，有热传递时间差和温度差，所以，应力消除热处理的程度在这两个部位大不相同。另外，为了高温锈垢的问题也有采用氮气炉的方法，以及为了使上述热处理程度一定，也有采用中、高碳素线材(焊丝)的热处理用铅浴炉进行连续热处理的方法，但这些方法也同样，存在着具有使用上限的问题。另外，日本特开昭55-54296号公报中揭示的技术是，使焊丝的平均抗拉力为120～170kg/mm2，用微型维氏硬度计测定焊线的平均表面硬度，使其在250≤Hv≤450。日本公昭53-34569号公报揭示的技术是，用700℃-4hr进行热处理，将每3m长焊丝的张拉强度差调节在2kg/mm2以下，以提高递送性能。该方法，虽然能在特定范围内管理焊丝的表面硬度，减少张拉强度的偏差，将刚性保持为一定，但是，不能控制焊丝自身的刚性平衡，仍然存在着应力不均衡的问题。另外，上述方法是在拉丝作业的中间工序中采用，为了保持最终得到的焊丝的表面状态，在热处理后还必须继续拉丝作业，因此，还继续产生断续的残留应力。而且，用热处理除去应力的方法，需要较长的热处理时间，因此产生表层部的脱碳和微量的脱锰现象，导致焊接作业时的焊接性能降低，或者导致镀铜时集积在粒界的碳化物等使镀层剥落。制造带焊剂焊丝的一般工序如图2所示。使厚0.2至1.0mm、宽10mm左右的薄冷软钢板通过U形加工辊之间，将其断面形成为U字形，接着，从焊剂供给机往U字形凹部内充填焊剂(1)。然后，使其通过成形辊，将断面成形为管形，最后进行拉丝，拉成预定的直径。这样便制成了焊丝。这样制成的带焊剂焊丝，通常，在约300～400℃中进行长时间氧化热处理，使残存在带焊剂焊丝外皮(2)表面的润滑剂碳化，把由黑硬表皮层形成的低温铁氧化物层或氮化物层等作为保护膜，防止与外部接触而生锈，以求减低摩擦阻力，提高递送性能。但是，带焊剂焊丝在氧化热处理前的拉丝过程中，由于润滑剂分布不均匀，所以，该氧化热处理也难以使形成外皮表层的碳化物和低温铁氧化物或氮化物等以一定的形态分布。另外，由于带焊剂焊丝在氧化热处理中是卷绕在大容量的卷轴上，所以，先卷绕的内侧部位和后卷绕的外侧部位之间，存在热传递时间和温度差的影响，该影响使氧化热处理的程度大不相同。另外，由于其外皮表面被不稳定、不规则的表皮层复盖着，所以，焊接作业时，不规则的递送阻力造成电弧不稳定，或者，造成焊接头与带焊剂焊丝外皮表面的通电性不一定，带焊剂焊丝电极溶化付着在焊接头上，使焊接作业中断等。为了解决上述问题，日本特开平3-285794号揭示的方法是，在真空状态，将焊剂充填到带焊剂焊丝的外皮内，不进行氧化热处理的拉丝加工制造方法。日本特开平4-262894号公报揭示的方法是，将外皮的缝合部位高频焊接，减少焊接部与非焊接部的硬度差，省去中间热处理的制造方法。但是，上述方法仅是省掉了氧化热处理工序，虽然能减少制造费用，但不本文档来自技高网...

【技术保护点】
电弧焊丝，其特征在于，控制为具有以下的表面状态：焊丝圆周方向的表层部硬度偏差（ΔＨｖ）在４５以内，用原子间力显微镜或与其类似的扫描型原子显微镜，对上述焊丝表面的测定区域，测定各座标和高度，用下述式（１）计算随测定距离值（Ｒ）而变化的粗度相关函数值Ｇ（Ｒ），然后，把测定距离Ｒ和粗度相关函数Ｇ（Ｒ）的值做成曲线，其坡降收敛到一定时的临界测定距离Ｒ（Ａ）和临界粗度相关函数Ｇ（Ｒ）（＊↑［２］）值，分别满足１．０×１０↑［４］～２．０×１０↑［５］、５．０×１０↑［４］～１．０×１０↑［８］， 式（１） Ｇ（Ｒ）＝〈［Ｚ（ｘ、ｙ）－Ｚ（ｘ、ｙ）］２〉 式中，（ｘ、ｙ）表示在焊丝表面的测定区域任意的位置，Ｚ（ｘ、ｙ）表示定义为在该位置的高度的函数，〈…〉表示从测定距离Ｒ到座标的平均值。在曲线中，测定距离（Ｒ）用ｘ轴表示，粗度相关函数Ｇ（Ｒ）用ｙ轴表示。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：裴孝瑛，
申请(专利权)人：现代综合金属株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]