[发明专利]使用具有同轴供电的电极的焊接方法和设备

说明书

一种焊接方法，其使用具有同轴供电的电极（100）的实施例。电极包括限定中空芯（110）的金属圆筒（105）。中空芯提供用于经由递送装置（200）在其间递送芯供给材料（150）的管道。圆筒可由用于形成期望的超合金材料组合物的纯金属或可挤出合金形成；同时所递送的芯供给材料包括用于形成该期望的超合金材料组合物的组成成分的余量。由于至少圆筒材料和芯供给材料的组合，所得沉积物实现了期望的超合金组合物。电极还可包括包围圆筒的焊剂涂层（120）。由于焊接操作，焊剂材料也可有助于期望的超合金组合物。

技术领域

本公开一般涉及材料技术领域，并且更特别地涉及使用具有同轴供电的电极的焊接方法和设备。

背景技术

超合金的焊接由于优化这些合金要实现的高强度（以及对应的低延展性）而提出了各种技术挑战。一个挑战涉及焊接填料金属焊丝（wire），其通常被制造成提供特定/特别的合金沉积物（即，用于特定超合金的期望的沉积物组合物），以用于经由电弧焊（例如，GTAW、PAW、GMAW等）进行常规加工或用于利用焊丝进行束（例如，激光）加工（例如，LBW）。这种特异性限制了试图实现超合金沉积物的各种组合物的任何灵活性。

发明内容

应了解，本发明人已认识到现有技术的焊接填料金属焊丝和电极的以上局限性，并且现在公开了一种供在焊接操作中使用的新电极。

在一个实施例中，提供了一种供在焊接操作中使用的电极。该电极包括金属圆筒，该金属圆筒限定其间的中空芯。中空芯提供用于经由递送装置在其间递送一种或多种材料的管道。圆筒可由用于形成期望的超合金材料组合物的纯金属或金属合金形成，同时经由管道递送的材料包括用于形成该期望的超合金材料组合物的组合物成分的余量。由于至少圆筒材料和芯递送材料的组合，所得沉积物实现了期望的超合金组合物。应了解，圆筒的纯金属或金属合金是容易被挤出（例如，塑性成形）成其圆筒形式的材料。电极还可包括包围圆筒的焊剂材料和/或例如经由管道递送的焊剂材料。作为焊接操作的结果，焊剂材料也可有助于期望的超合金组合物。递送装置可以是载气辅助气体或机械组件，该机械组件可操作地连接到电极以将一种或多种材料递送到电极的递送端部。

附图说明

图1是根据本文提供的公开内容的电极的实施例的示意性图示；

图2是根据本文提供的公开内容的图1的电极的另外的实施例的示意性图示；

图3图示了根据本文提供的公开内容的焊接方法的框图。

具体实施方式

本发明人已开发出一种用于沉积各种难沉积合金的新颖的方法和设备。该方法涉及屏蔽的金属电弧焊（SMAW）加工的变型，SMAW加工也被称为焊条焊接或涂层电极焊接。该新颖的加工涉及使用由中空金属或金属合金护套/芯构成的电极，该护套/芯可由屏蔽装置（例如，粘附的涂层焊剂）包围。在操作中，中空护套/芯的金属合金传导焊接电流，同时焊剂涂层提供屏蔽。在焊接操作期间，中空金属护套/芯熔化掉并提供例如用于沉积物的基础材料，例如纯镍或合金镍、铁等，同时经由中空芯递送的填料材料提供例如形成期望的沉积物所需的剩余材料。焊剂涂层在焊接操作期间熔化，释放屏蔽气体，并提供熔渣（先熔化然后成固体）以保护熔化的沉积物免受大气反应的影响。应了解，焊剂也可有助于沉积物的化学性质，并且可起到从熔池中去除杂质的作用。

应了解，本发明人的新颖的电极现在提供了由单个电极形成各种沉积物超合金组合物的灵活性。例如，对于镍基超合金，包括纯镍金属圆筒的电极可以用于形成任何镍基沉积物超合金组合物，因为现在可经由电极的中空芯来递送用于形成期望的沉积物组合物的剩余或余量组成成分。换句话说，现在有可能的是，通过改变通过电极中空芯递送的材料以形成期望的沉积物而不是改变电极来形成例如多种类型的镍沉积物。除了本文提及的超合金之外，电极的实施例还可包括其他材料并且可被应用于其他材料，例如不锈钢、氧化物弥散强化合金等，其中金属圆筒将由例如铁形成，同时经由中空芯提供用于形成不锈钢沉积物的剩余成分。