氣體保護的藥芯焊絲制造技術(shù)

一種用于熔敷焊道金屬的氣體保護的藥芯焊絲具有由鐵管環(huán)繞的填料芯，該填料具有合金化劑和氧化物造渣成分，該造渣成分包括其量為填料重量４０－６０％的二氧化鈦，０. ３－０. ５％的氧化硼，以及鋁粉，該鋁粉與氧化物造渣成分相比與氧有較高的親合力，以及鋁粉量選擇成在焊縫金屬中產(chǎn)生０. ０２－０. ０８％的鈦、小于０. ００２％的硼和小于０. １０％的鋁。（*該技術(shù)在2013年保護過期，可自由使用*）

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本申請是系列號為902，020的未審查的在先申請的連續(xù)的一部份，申請902，020是1992年7月22日提出的，是與本申請的代理承認的委托概要No.L-8793相同的。本申請涉及到一種利用熔化鋼焊絲的電弧焊技術(shù)，特別涉及到一種改進的氣體保護的藥芯焊絲。做為一種背景資料，1992年7月22日提出的系列在先申請No.902，020，有聯(lián)系的概要No.L-8793結(jié)合在這里做為背景資料的參考。在先的未審查的申請指出一種利用氣體保護的藥芯焊絲，該藥芯焊絲在該焊絲的芯中使用了少量的鋁粉，以便減少電弧焊過程中產(chǎn)生的煙塵。這種粉末化的鋁與在焊絲的包皮和芯料中的其它成分在一區(qū)域或者反應(yīng)區(qū)反應(yīng)確定了電弧由保護氣體環(huán)繞。該反應(yīng)區(qū)位于該焊絲與熔化金屬焊道之間。當發(fā)展一種新型的具有減少煙塵特性的藥芯焊絲時，在氣體保護的藥芯焊絲工藝中的產(chǎn)生了相當多的一般性的專利技術(shù)。在藥芯焊絲技術(shù)中的最新進展就涉及到本專利技術(shù)。該在先申請包含的本專利技術(shù)的背影資料和某些狀況這里就不需要重復(fù)了。Oku的專利3，558，851結(jié)合在這里參考做為背景資料，少量的鋁鐵加到填充材料中，做為一種強脫氧成份。少量的鋁鐵或者鋁粉用于焊道的鋼材脫氧和不在焊道的熔化金屬之上的電弧區(qū)域進行反應(yīng)。在這個專利中的鋁鐵的量實際上小于本專利技術(shù)的實踐中發(fā)現(xiàn)的必需的量。這個專利沒有指出為了合金化而利用鋁還原二氧化鈦和/或氧化硼，在Oku的專利的焊絲中也沒有足夠量的鋁用于實現(xiàn)利用本專利技術(shù)的氮的去除功能。Kobayashi的專利4，510，374涉及到用于在保護電弧焊過程中使用的焊絲的低碳包皮。還有，鋁被描述為一種脫氧劑，該脫氧劑是一般的，然而，在先專利使用的鋁是用于合金化目的鋁鐵或者鋁粉。另外，這里并沒有指出為了實現(xiàn)本專利技術(shù)的功能而必需的鋁的量，這本專利技術(shù)中鋁粉在焊接金屬的熔化金屬之上起反應(yīng)，以便在離開熔化金屬的一位置上實現(xiàn)還原作用。在該在先申請中，這種鋁鐵或者鋁粉進入焊接金屬然后做為一種脫氧劑。這種作用產(chǎn)生了氧化鋁，該氧化鋁必須涂在焊道表面上并且包含在復(fù)蓋在表面上的渣中。本專利技術(shù)采用的鋁粉用于在焊道上當鋁進入焊道前進行化學(xué)反應(yīng)。這樣，通過在焊道以外的反應(yīng)區(qū)域鋁的作用而實現(xiàn)了一種化學(xué)還原的效果。然而，在本專利技術(shù)中鋁適用于清除焊接金屬中的氮。Mun2的專利4，723，061是針對藥芯焊絲而采用氧化鋁控制復(fù)蓋在焊道上的熔化渣的物理性能。該氧化鋁僅僅用于形成渣。大量的氧化鋁用于包括在填充料中的渣粘度的控制成份。鋁粉可以提供用于氧化和用于控制渣。這個專利技術(shù)沒有指出用于產(chǎn)生氧化鋁的鋁量，這是由于供應(yīng)氧化鋁僅僅是用于該在先專利說明的目的。這里沒有與形成氧化鋁不同的以任何比例利用鋁而得到在氣體保護焊絲中的任何特殊作用的例子。Bushey的專利5，095，191說明了一種利用銫的氣體保護電弧焊絲。建議相當量的鋁做為許多合金化元素中的一種;然而，這里沒有指出鋁除了合金化目的之外能夠用于任何特殊目的方法。許多年來，鋁合金系統(tǒng)就成功的用于自保護藥芯焊絲，以便產(chǎn)生具有特殊沖擊的焊接沉積和強度性能。當采用自保護的藥芯焊絲和熔敷金屬具有大約為0.5%的鋁含量時可以產(chǎn)生一種特殊的機械性能。可以認為，鋁形成一種氮化物，該氮化物沉淀在焊道的金屬中，并且增加了焊接金屬的機械性能。該鋁用于焊縫金屬的合金化，以便從凝固的焊道中去除氧和氮。在用于產(chǎn)生自保護藥芯焊絲的特殊發(fā)展的工藝中，利用鋁加到焊道的合金中，結(jié)果在焊道合金中具有大約0.5-1.0%的鋁。利用這樣的合金成份形成氮化鋁，以及游離的氮一般是不適用的。當合金化的鋁量在焊縫金屬中減少時，發(fā)現(xiàn)焊縫金屬的氣孔增加，這樣焊接接頭的強度和沖擊性能就下降了。因此認為，當鋁做為一種合金劑用于自保護焊接的焊縫金屬時，在焊縫金屬中的鋁的量必須大于0.5%。這種鋁用于控制焊道的性能允許鋁在焊道中做為一種合金成份相互作用。由于這種焊絲是自保護的，這種由電弧驅(qū)逐空氣產(chǎn)生的氣體和予防氧和氮由于電弧而產(chǎn)生的氣體的快速外溢，而由入口進入熔化金屬。所以，在電弧中不存在反應(yīng)區(qū)域，在該區(qū)域鋁主要與其它成份反應(yīng)。鋁進入焊道和使焊道金屬合金化。當利用氣體保護的藥芯焊絲做為本專利技術(shù)的一種企圖時，焊縫金屬的脫氧或者在焊縫金屬中氮的控制并不主要依賴于鋁。這種特殊的焊絲主要是一種碳-錳-硅系統(tǒng)型，該焊絲依靠氣體借助于排除周圍的大氣而阻止氮對焊接熔池金屬的污染。錳和硅做為合金劑用于在焊道金屬中脫氧或者鎮(zhèn)靜。在保護氣體焊絲中可利用任何類型的鋁，這種鋁在實踐中已不是一種概念性的應(yīng)用，但僅僅是建議做為焊縫金屬合金化的許多可能的方法中的一種。這里并沒有建議鋁用于在保護氣體類型的電弧焊接方法中位于焊接熔池金屬之上的電弧反應(yīng)區(qū)域的反應(yīng)。因此，在用于氣體保護電弧焊的焊絲中故意的避免鋁進入焊縫熔敷金屬中，并認為在熔敷金屬中無鋁可以有助于改善機械性能。以前鋁合金劑在實踐中沒用于氣體保護的焊絲，在焊縫金屬中通常沒有鋁。這被認為可以保證較好的強度和沖擊性能。當利用氣體保護型的藥芯焊絲時并沒有嘗試在焊道中鋁做為一種合金劑。最近發(fā)現(xiàn)，少量的粉末狀鋁位于焊絲芯中在沒有內(nèi)部保護氣體時有助于減少在高焊絲給進速度條件下的煙塵水平并改善電弧作用。發(fā)現(xiàn)在芯中利用一直到達約1.0-2.0%鋁粉能改善傳統(tǒng)的碳-錳-硅系統(tǒng)以減少煙塵。現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)與一般的看法相反，在氣體保護的藥芯焊絲中，焊絲芯中的鋁粉能夠?qū)е吕鞆姸群虲harpy沖擊特性接近實芯焊絲達到的水平。這是藥芯焊絲技術(shù)的一個主要目的。到目前為止，藥芯焊絲具有方便的優(yōu)點，但損失了機械性能。接近實芯焊絲的性能的目的是按照本專利技術(shù)、利用鋁粉在氣體保護的藥芯焊絲的芯中的控制量而加以解決。因此，本專利技術(shù)涉及到一種在氣體保護的藥芯焊絲的碳-錳-硅系統(tǒng)中鋁的使用，在焊縫金屬上的電弧中鋁強烈的反應(yīng)，以便實現(xiàn)希望的作用，并在任何的殘余物之前進入焊縫金屬。人們發(fā)現(xiàn)鋁在電弧中可以還原二氧化鈦和氧化硼，以及允許微量的鈦和硼做為合金化元素進入焊縫金屬的熔池中。在與C-Mn-Si-Ti系統(tǒng)比較時可看出降低了在焊接熔敷層中總的氮含量。大量的鋁(在本專利技術(shù)中定義為百分比)在焊縫金屬中產(chǎn)生一定量的殘余鋁。利用本專利技術(shù)而引起的焊縫金屬的這樣的鋁成份的量是特別有益的。這種殘余的鋁用于減少焊縫金屬中的游離的氮。由于焊接熔敷金屬的缺口的韌性和“CTOD”性能，當游離的氮在焊縫金屬中增加時將迅速的變壞，所以這種焊縫金屬的鋁成份是有利的。利用本專利技術(shù)，鋁還原了二氧化鈦和/或氧化硼，其目的是在焊縫金屬中產(chǎn)生一定量的元素鈦和/或硼。鈦和/或硼在氣體保護的藥芯焊絲技術(shù)中的優(yōu)點是公知的。本專利技術(shù)也可用于鈦-硼型焊絲。此外，本專利技術(shù)允許氧化硼和受控量的鋁粉的結(jié)合以便控制在焊縫金屬中的實際的硼。這一概念比利用硼做為一種在焊絲的鋼包皮中的合金要好，并且比在焊芯中使用元素硼要容易控制。在本專利技術(shù)中，最重要的一些特點之一是與在藥芯焊絲中給定氮量的傳統(tǒng)的C-Mn-Si-Ti系統(tǒng)相比，本專利技術(shù)是通過鋁的使用來減少在焊縫金屬中的總氮量。這或者是通過減少在電弧中形成氧化氮而減少氮進入焊縫金屬來實現(xiàn)，或者借助于阻止在焊縫金屬表面形成氧化鐵而幫助氮由焊縫金屬釋放出來實現(xiàn)。而且，在本專利技術(shù)中，在焊縫金屬中的殘余的鋁小于焊縫金屬重量的0.1%。在焊縫金屬中受控制量的鋁足以減少在焊道中的游離的氮量。這種在焊縫金本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種用于熔敷焊道金屬的氣體保護的藥芯焊絲，該焊絲具有由鐵管環(huán)繞的填料芯，該填料具有合金化劑和氧化物造渣成份，以及包括填料重量４０－６０％的二氧化鈦和１. ０－５. ０％的鋁粉，具有與該合金化劑相比對氧有較高親合力的鋁粉和該氧化物造渣成份，以及鋁粉量選擇成在焊縫金屬產(chǎn)生０. ０２－０. ０８％的鈦和小于０. １０％的鋁。

【技術(shù)特征摘要】
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【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：丹尼斯D克羅克特，羅納德J戈迪師，卡爾J庫利克斯凱，羅伯特P芒茲，
申請(專利權(quán))人：林肯電學(xué)公司，
類型：發(fā)明
國別省市：US[美國]