[发明专利]具有碱土金属的焊接电极焊丝

说明书

所披露的技术总体上涉及焊接，并且更具体地涉及用于金属电弧焊的可消耗电极焊丝，以及使用所述可消耗电极焊丝的用于金属电弧焊的方法和系统。在一个方面，被配置成用于在金属电弧焊期间充当电极的可消耗焊丝包含基于所述焊丝的总重量处于0.005％与10％之间的浓度的一种或多种碱土金属元素。

背景技术

技术领域

所披露的技术总体上涉及焊接，并且更具体地涉及用于金属电弧焊的可消耗电极焊丝。

相关技术的说明

在金属电弧焊技术中，在可消耗焊接电极焊丝与工件之间产生电弧，该可消耗焊接电极焊丝充当朝向该工件推进的一个电极，该工件充当另一电极。电弧熔化金属焊丝的尖端，由此产生沉积到该工件上的熔融金属焊丝的液滴，形成焊道。

随着焊接要求的复杂性持续增长，正在提出各种用于解决日益复杂的要求的技术方法。例如，竞争性要求包括实现对于生产率的高沉积速率，并同时实现外观和机械特性(例如高屈服强度、延展性和断裂韧性)上高品质的焊道。

特别地，重快原子轰击(heavy fab)使用者经常希望非常高的沉积速率，例如约30lbs/hr或更高的沉积速率，用于明弧焊。一些焊接技术旨在通过改进耗材来解决这个和其他的要求，例如，通过改进电极焊丝的物理设计和组成。然而，在现有技术的电极中，以如此高的沉积速率进行沉积经常导致等离子弧的不稳定性，这进而导致焊道的不可接受的品质。因此，需要能够在高沉积速率下使用同时产生高品质焊缝的可消耗焊接电极焊丝。

发明内容

在一个方面，配置成用于在焊接期间充当电极的可消耗焊丝(例如，金属芯可消耗焊丝)包括具有第一基础金属组合物的鞘。该焊丝附加地包括芯，该芯被该鞘包围并且包括颗粒，这些颗粒具有与基于该焊丝的总重量处于0.005％与10％之间的浓度的一种或多种碱土金属元素混合的第二基础金属组合物。

另一方面，一种金属电弧焊的方法包括提供配置成用于充当电极的可消耗焊丝，例如金属芯可消耗焊丝，该焊丝包含基于该金属芯焊丝的总重量处于0.005％与10％之间的浓度的一种或多种碱土金属元素，其中该一种或多种碱土金属元素的原子与基础金属组合物合金化。该方法此外包括施加电流以产生足以产生由该焊丝的材料形成的稳定熔融液滴流的等离子弧，从而以超过30磅/小时的沉积速率将这些熔融液滴沉积到工件上。

在又另一方面，一种用于金属电弧焊的系统包括配置成用于充当电极的可消耗焊丝，例如金属芯可消耗焊丝，其中该焊丝包含基于该焊丝的总重量处于0.005％与10％之间的浓度的一种或多种碱土金属元素，并且其中该一种或多种碱土金属元素的原子与基础金属组合物合金化。该系统此外包括电源，该电源被配置为用于施加电流以产生足以产生由该焊丝的材料形成的稳定熔融液滴流的等离子弧。该系统还包括焊枪，该焊枪被配置成用于以超过30磅/小时的沉积速率将熔融液滴沉积到工件上。

附图说明

图1是金属电弧焊方法中的电极的配置的示意图。

图2A是根据实施例的包含一种或多种碱土金属元素的电极焊丝的示意图。

图2B是根据实施例的使用包含一种或多种碱土金属元素的电极焊丝的焊道形成示意图。

图2C是沿着图2B的焊缝中心线A-A’的该一种或多种碱土金属元素的浓度分布的示意图。

图3A是根据实施例的具有包含一种或多种碱土金属元素的芯的金属芯电极焊丝的示意图。

图3B是根据实施例的具有包含一种或多种碱土金属元素的芯的金属芯电极焊丝的示意图。

图4是根据实施例的具有包含一种或多种碱土金属元素以及含氟颗粒的芯的金属芯电极焊丝的示意图。

图5是根据实施例的配置成用于高沉积速率的使用包含一种或多种碱土金属元素的电极焊丝的金属电弧焊系统的示意图。