[发明专利]用于焊接带有轧制氧化皮的工件的系统和方法

说明书

本发明概括地涉及气体保护金属极电弧焊接(GMAW)，更具体地涉及带有轧制氧化皮的钢工件的金属芯电弧焊接(MCAW)。公开了一种金属芯焊丝，该金属芯焊丝包括鞘和芯，能够在没有预先去除轧制氧化皮的情况下焊接带有轧制氧化皮的工件。金属芯焊丝具有按金属芯焊丝的重量计占约0.04％至约0.18％的硫源，并且具有按金属芯焊丝的重量计占约0.09％至约0.54％的纤维素源。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年10月17日提交的题为“用于焊接带有轧制氧化皮的工件的系统和方法(SYSTEMS AND METHODS FOR WELDING MILL SCALED WORKPIECES)”的美国临时申请序列号为62/065,371的优先权和权益，出于所有目的其全部内容通过引用并入本文中。

技术领域

本发明概括地涉及气体保护金属极电弧焊接(GMAW)，更具体地涉及带有轧制氧化皮的钢工件的金属芯电弧焊接(Metal-cored Arc Welding(MCAW))。

背景技术

电弧焊接通常用于诸如造船、海上平台、建筑、重型设备、轧管机等多种应用中。某些电弧焊接工艺(例如，气体保护金属极电弧焊接(GMAW)和金属芯电弧焊接(MCAW))使用焊丝，焊丝通常为焊缝熔敷提供填充金属的供给，并且在电弧焊过程中提供电流通路。管状焊丝例如包括围绕颗粒状芯的金属鞘。具体地，金属芯焊丝是一种类型的管状焊丝，其通常形成基本上无渣的焊缝熔敷，与其他类型的管状焊丝(例如药芯管状焊丝)相比，金属芯焊丝减少了焊后加工工序。

结构和重型设备应用中常见的一种类型的钢工件是热轧钢。由于热轧钢通常在含氧气氛中冷却，所以它形成混合的铁氧化物覆盖层，通常被称为轧制氧化皮。这种轧制氧化皮覆盖物提供了阻挡层，同时它保持完整无缺，保护下面的钢免于进一步氧化。在GMCW或MCAW工艺中使用之前，通常将带有轧制氧化皮的钢工件通过酸洗或喷砂去除轧制氧化皮覆盖物，而这大大增加了焊接过程的时间和成本。

发明内容

在一个实施例中，一种金属芯焊丝包括鞘和芯，并且能够在没有预先除轧制氧化皮的情况下焊接带有轧制氧化皮的工件。金属芯焊丝具有按金属芯焊丝的重量计占约0.04％至约0.18％的硫源，并且具有按金属芯焊丝的重量计占约0.09％至约0.54％的纤维素源。

在一个实施例中，一种焊接带有轧制氧化皮的钢工件的方法包括：将金属芯焊丝向带有轧制氧化皮的钢工件推进，其中金属芯焊丝包括鞘和芯，并且其中金属芯焊丝包括硫源和纤维素源。该方法包括在带有轧制氧化皮的钢工件的表面附近提供保护气体流，以及对金属芯焊丝通电以在金属芯焊丝与带有轧制氧化皮的钢工件之间产生电弧。该方法还包括在带有轧制氧化皮的钢工件上形成焊缝熔敷，而不形成大量熔渣层。

在一个实施例中，一种制造金属芯焊丝的方法包括：在金属鞘内设置颗粒状芯以形成金属芯焊丝。金属芯焊丝的芯包括：硫源，其按重量计占芯的约0.2％至约1％；以及纤维素源，其按重量计占芯的约1％至约3％。该方法还包括压制围绕芯的金属鞘以形成所述金属芯焊丝。

附图说明

参考附图阅读以下具体实施方式时，将更好地理解本发明的这些和其他特征、方面和优点，整个附图中相同的附图标记表示相同的部件，其中：

图1是根据本公开的实施例金属芯电弧焊接(MCAW)系统的框图；

图2是根据本公开的实施例金属芯焊丝的横截面视图；

图3是根据本公开的实施例金属芯焊丝可用于焊接带有轧制氧化皮的工件的工艺；以及

图4是根据本公开的实施例制造金属芯焊丝的方法。

具体实施方式