[发明专利]用于焊接应用的自调节焊丝

说明书

技术领域

本发明涉及焊接和结合方法以及用于这种方法的材料和物品。在另一个方面，本发明涉及关于焊丝等的对准的工序。

背景技术

本节提供有助于理解本发明但不一定是现有技术的信息。

经常也称为金属惰性气体(MIG)焊接的气体保护金属极电弧焊(GMAW)是使用连续、自耗焊接或填充焊丝作为电极的电弧焊工序。在金属惰性气体电弧焊接中，自耗焊丝电极穿过焊枪或焊炬并且穿出焊炬接触末端，所述自耗焊丝由诸如铜合金的导电金属制成。施加在接触末端与待焊接金属工件之间的电位导致焊丝中的电流，所述电流支持焊丝端部与金属工件之间的电弧。通过气体或气体混合物-经常为惰性气体混合物的流动来保护电弧使其与大气隔离，其中金属通过电弧从自耗焊丝电极传送到工件。激光钎焊也将填充焊丝供给到焊接部位，在所述焊接部位通过引导激光辐照来熔化焊丝。焊丝熔滴将两个工件之间的接缝桥接。

弯曲的焊丝以及焊丝与工件的错位通常在电弧焊接、激光钎焊、电弧钎焊、使用填充焊丝的TIG焊接以及使用填充焊丝的其他结合工序或加热工序期间发生。焊丝相对于焊缝的错位可导致结合工序不稳定并且导致焊接质量变差。因此，通常需要手动调节来使弯曲的焊丝变直，从而使生产延期。例如当焊丝穿过孔时或当焊丝被焊接到一起时，弯曲的焊丝以及焊丝与工件的错位在其他工序中也可导致产生问题。

发明内容

本节提供本发明的总体描述，而非其全部范围或所有特征的全面公开。

本发明公开了自调节焊丝、制造这些自调节焊丝的方法和加热结合工序(例如气体保护电弧焊、激光钎焊、电弧焊、TIG焊接以及其他结合工序)以及诸如线间焊接和热量可用于矫直或对准这些自调节焊丝的穿线操作的其他工序。所述焊丝具有金属或金属合金-例如适于在结合工序中用作结合材料的金属或金属合金的芯以及形状记忆合金的外层。所述外层可具有任何构造，例如它可以是包覆层、绕芯螺旋卷绕的连续带、网状物或诸如形状记忆合金的一个或多个纵向带的不连续层。自调节焊丝的形状记忆合金在其奥氏体相中在训练温度下被“训练”成直的焊丝形状；在该工序中，焊丝被加热到高于其奥氏体相变温度的温度，从而通过形状记忆合金恢复到其被训练的直的焊丝形状来将自调节焊丝的任何弯曲矫直。

所述自调节焊丝可通过将形状记忆合金层施加或固定到金属或金属合金-例如结合金属或金属合金的芯上来制成，例如通过将连续层或者形状记忆合金的一个或多个纵向带施加或固定到金属或金属合金(这些金属或金属合金通常不是形状记忆合金并且可以是例如结合金属或金属合金以便制成具有结合金属或其他金属或金属合金的芯和形状记忆合金的外层的复合材料)的芯的外部。具有结合材料或其他金属的芯以及形状记忆合金的外层的复合材料可受到进一步成形操作-例如拉拔，从而获得期望的最终自调节焊丝的横截面形状和横截面大小(例如直径或宽度)。无论连续或不连续环绕焊丝或带的外周，外层(包括包覆层、网状物、编制物、螺旋带)可具有各种规则或不规则的形状和厚度，并且可具有规则和不规则地改变的厚度。具有结合金属或金属合金芯以及形状记忆合金外层(例如，包覆层或外部纵向带)的最终焊丝随后通过将所述焊丝加热到高于形状记忆合金的马氏体到奥氏体相变温度(在本说明书中它还被简称为“相变温度”或“奥氏体相变温度”)并且使加热的焊丝长度保持直的状态直到它冷却到低于奥氏体到马氏体相变温度而被训练成直的焊丝形状。如果自调节焊丝在形状记忆合金处于其马氏体相时是弯曲的，那么当所述自调节焊丝在其被使用的加热工序(例如，结合工序或对准工序)期间被加热到高于相变温度时会再次变直。

本发明进一步公开了一种自调节焊丝在结合两个金属工件时用作填充物的热结合工序。在该结合工序中，自调节焊丝达到高于形状记忆合金的马氏体到奥氏体相变温度的温度，从而导致自调节焊丝的弯曲被矫直。在各种实施方式中，该结合工序是气体保护金属极电弧焊工序，在所述工序中自调节焊丝被馈送穿过焊炬并且送出焊炬接触末端。电位被施加在接触末端与待焊接金属工件之间，从而导致自调节焊丝中的电流将焊丝加热以使焊炬的温度高于形状记忆合金的相变温度，从而导致焊丝中的弯曲被矫直。

在其他实施方式中，热源被用于通过将焊丝加热到高于形状记忆合金的马氏体到奥氏体相变温度的温度来矫直自调节焊丝的端部或一部分，从而导致所述焊丝被矫直并且使所述焊丝能够适当地定位或对准。