[发明专利]具有包括锂铝合金的焊剂的焊条以及制造焊条的方法

说明书

技术领域

本发明提供分别根据权利要求1和10的前序部分的焊条和制造焊条的方法。此外，为了获得改进的焊缝性能提供焊条和方法。更特殊地，提供包含锂铝合金的焊条和方法。

背景技术

常规的焊条以及制造这样的焊条的方法已出现多年。然而，尽管这样的常规焊条和方法略微阻止氮在焊接工艺期间进入焊缝，但它们不足以从焊弧等离子体排除氮以防止铝热反应。铝热反应的消除将会改进焊缝金属延展性。因此，本发明的目的是提供改进的焊条以及制造焊条的方法。

发明内容

本发明提供分别根据权利要求1和10的焊条和制造焊条的方法。

依照一个实施方案，焊条包括金属电极部分和相邻并且附接该金属电极部分的焊剂部分。焊剂部分包括包含锂铝合金的金属。

依照另一个实施方案，制造焊条的方法包括将焊剂部分附接金属电极部分以形成焊条。焊剂部分包括包含锂铝合金的材料。

进一步的实施方案可从本说明书，权利要求书，以及附图推出。

附图说明

尽管本说明书以特殊指出并且明显要求保护本发明的权利要求书作结，据信的是，本说明书将会通过以下与附图结合的描述被更好地理解，附图中：

图1是铁-碳相图的示意图；

图2是描绘依照一个实施方案的焊条的剖视图；以及

图3是描绘依照另一个实施方案的焊条的剖视图。

具体实施方式

本文中，多个实施方案结合附图的图1至图3被详细地描述，其中相似的数字(例如110，210)在整个附图指示相同的或相应的要素。

图1描绘一般地示出钢的热力学有区别的γ，δ，以及α相的每个平衡相的铁-碳相图。图1作为帮助进一步理解以下涉及如本文中讨论的焊条和制造方法的讨论的参考被提供。

图2和图3图示说明焊条110和210的剖面。如图2图示说明的焊条110，描绘焊剂芯焊条的实施方案，其中焊剂部分120可以基本上被金属电极部分130围绕并且焊剂部分120可以用作焊条110的芯。图3描绘具有一般地被称为“手工焊条”(stick electrode)的结构的的自保护焊条210，其中金属电极部分230可以基本上被敷有金属电极部分230的焊剂部分220围绕。在每个如图2和图3中图示说明的构型中，焊剂部分120和220被采用，以在焊接操作期间为了阻止氮进入焊缝金属提供保护气体，这可以通过保护焊池在焊接操作期间远离空气来完成。这些焊条的类型被一般地已知为自保护焊条。自保护焊条用于许多不同类型的焊接操作中，如保护金属电弧焊(“SMAW”)和焊剂芯电弧焊(“FCAW”)。在一个实施方案中，焊剂部分可以在焊条的从约5％至约50％重量的范围内。在另一个实施方案中，焊剂部分可以在焊条的从约10％至约30％重量的范围内。

为实现从焊缝金属排除氮，常规的自保护焊条在焊剂部分，或在金属电极部分，或者在二个部分包括一定质量的铝。铝的存在帮助阻挡氮和氧进入焊缝金属。然而，焊缝金属中铝的存在具有闭合铁-碳相图上γ环(loop)的倾向(γ环在图1中一般地图示说明)。归因于此，铝的存在趋于限制从δ到γ到α相的相变。这种限制的结果是在焊缝金属结构中生成大的粗颗粒(unrefined grains)，这又导致具有不理想的延展性并且是脆性的焊缝。锂铝合金中锂的存在从焊池蒸发和移动氮和氧。在这种情况中，存在于锂铝合金中的锂可以与氮和氧反应形成锂的氧化物或氮化物。锂还可以生成金属蒸气并且减少焊缝等离子体中氧和氮的分压。脆性的焊缝在许多应用中是不合乎期望的。这样，焊条需要具有在焊接操作期间阻挡氮进入焊缝金属中并且不闭合或显著干扰焊缝金属的相变的组成。

在以上一般地讨论的焊接过程中，焊条经由材料形成焊剂生成其自身的保护气体，以从焊接熔池区去除氧和氮。保护气体由包括在焊剂部分中的在焊接期间分解和/或蒸发的化合物生成。释放的气体降低焊接电弧环境中氮和氧的分压以使来自焊池的氮和氧的吸收降低。