[发明专利]根部焊道焊接方案

说明书

相关申请的参见引用

本申请要求2012年7月30日提交的标题为“根部焊道焊接解决方案”的美国临时申请序列号61/677,143的优先权和权益，为了所有目的该申请的全部内容以参见的方式并入本文。

背景技术

本系统和方法总体上涉及焊接系统领域，并且更具体地涉及具有自保护电极的药芯焊丝电弧焊系统(FCAW-S)。

焊接是在各种行业的多种应用中已变得普遍存在的工艺。例如，焊接经常被用于诸如造船、海上平台、建筑、轧管机等应用中、弧焊系统通常将电流施加到电极以在电极和工件之间形成弧，从而在工件上形成焊接沉积物。一般来说，电极可以是推进焊接系统到达工件的连续的焊丝。进一步地，焊丝的化学组分和成分的物理状态可显著地影响焊缝质量。

例如，在药芯焊丝电弧焊(FCAW)过程中，随着电极和工件被电弧加热，电极的一部分和工件的一部分可熔化并混合以形成焊接沉积物。对于某些焊接应用，工件被焊接在一起的部分可被设置为间隔开。通过具体范例，在管道的根部焊道焊接过程中，根部焊道焊缝可横穿根部开口与管道的一部分熔融在一起；然而，焊根间隙增加了焊接工艺的复杂性。例如，在根部焊道焊接过程中，可使用衬垫以在焊接过程中支撑在根部开口中的熔融材料，该熔融材料可增加与各焊接操作相关的成本和时间。此外，在根部焊道焊接过程中，可使用保护气体替换围绕熔融的焊接沉积物的环境以改善焊接沉积物的特性(如限制孔隙度和脆性)。然而，使用保护气体增加了焊接系统的重量、复杂性和成本。

发明内容

在一个实施例中，管状焊丝包括芯体和围绕芯体设置的护套。进一步地，管状焊丝包括重量大于约2.4％的玻璃状熔渣促进剂。

在另一个实施例中，一种焊接电极的制造方法，包括：提供颗粒状芯体，其中提供颗粒状芯体包括将第一团聚物和第二团聚物与玻璃状熔渣促进剂混合。该方法进一步包括将颗粒状芯体设置在金属护套内以形成焊接电极，其中焊接电极包括重量大于约2.4％的玻璃状熔渣促进剂。

在另一个实施例中，一种焊接方法，包括：将焊丝馈送到焊接设备内，以及在短路传输模式下在工件上形成至少部分焊丝的焊接沉积物。该方法进一步包括在多个阶段将电流供给到焊接设备。该多个阶段包括球状阶段，该球状阶段配置为通过将电流增加到第一电流电平，以在焊丝末端处形成熔融球并将焊池推至工件中。

附图说明

本发明的这些和其他特征、方面和优点将在参照附图阅读以下详细描述时变得更好理解，全部附图中相同标记代表相同部件，其中：

图1是根据本公开的各方面的具有控制电路和送丝器的焊接系统的框图；

图2是根据本公开的各实施例的管状焊丝的横截面视图；

图3是根据本公开的各方面的管接头的实施例的示意图；

图4是根据本公开的各方面的V形-凹槽接合处的实施例的示意图；

图5是根据本公开的各方面的J形-凹槽接合处的实施例示意图；

图6是根据本公开的各方面的短路焊接自保护管状焊丝的实施例的流程图；以及

图7是根据本公开的各方面的短路焊接循环的图表。

具体实施方式

要介绍，在说明书中可以不描述实际实施方式的所有特征。应当意识到在开发任何这样的实际实施方式时，例如在任何的工程或设计项目中，都必须做出大量的实施方式专用决策，以实现开发者的特定目标，例如符合与系统相关和业务相关的约束条件，而这些特定目标在不同的实施方式中可能有所不同。而且，应该意识到尽管这样的开发工作可能是复杂且耗时的，但对受益于本公开的本领域普通技术人员来说这仍然是一种从事设计、制造和加工的常规手段。

如前所述，在根部焊道焊接过程中，根部开口使得焊接工艺复杂化。例如，在典型的根部焊道焊接过程中，可使用衬垫以在焊接操作期间支撑在根部开口中的熔融材料，并且可使用保护气体替换围绕熔融的焊接沉积物的周围环境。然而，如上所述，衬垫和/或保护气体的使用增加了焊接系统和焊接操作的复杂性、重量和成本。