CN103648702A

CN103648702A - 具有高熔敷率及具有鲁棒冲击韧性的焊缝的焊剂芯弧焊系统

Info

Publication number: CN103648702A
Application number: CN201280034405.6A
Authority: CN
Inventors: L·麦克法丹; B·K·纳瑞雅南; S·约翰逊
Original assignee: Lincoln Global Inc
Current assignee: Lincoln Global Inc
Priority date: 2011-05-10
Filing date: 2012-05-10
Publication date: 2014-03-19
Also published as: BR112013028882A2; CA2836808A1; EP2707168B1; US20120285938A1; WO2012153177A1; PL407195A1; RU2013154487A; EP2707168A1

Abstract

弧焊系统（100）包括丝送进机构（140）和焊接电源供应器（120），所述丝送进机构（140）用来给焊接操作递送焊丝（152、154），所述焊接电源供应器（120）用来生成用于焊接的电流到所述焊丝（152、154）。所述焊丝（152、154）包括至少两种不同类型的焊条。

Description

具有高熔敷率及具有鲁棒冲击韧性的焊缝的焊剂芯弧焊系统

技术领域

本公开涉及焊接系统，并且更具体地，涉及具有高熔敷率、创建具有鲁棒冲击韧性（robust impact toughness）的焊缝的焊剂芯弧焊系统，并且涉及操作焊接系统的方法。

背景技术

焊接是在各种产品和结构的加工和构造中的重要工艺。焊接的应用分布广泛并且遍及全世界被使用，例如，列举几例来说，船舶、建筑物、桥梁、车辆和管道的建造和维修。可以在各种各样的地点执行焊接，比如在采用固定焊接操作的工厂中，或在采用手提式焊接机（welder）的现场。

在自动的或机械化焊接中，用户/操作者（即焊接工）编程或指示焊接设备来产生焊缝。例如，在埋弧焊（SAW）中，可消耗的实心或管状（药剂芯）焊条可以被连续送进到通过“埋”于焊剂（例如一层由石灰、硅石、氧化锰、氟化钙或其他适合的化合物构成的粒状可熔材料）之下而免受大气污染的熔融焊缝或焊弧区中。例如，这种类型的焊接可以是自保护或气体保护的。一般地，无论在何种情况下，当被熔融时，焊剂都变得具有导电性并且在焊条和工件之间提供电流路径。焊剂的厚层完全覆盖熔融金属由此可以防止飞溅和火星并且抑制可能会是弧焊工艺的一部分的强烈的紫外线辐射和烟气。在这样的工艺中，可以使用范围从300到2000A的电流。此外，高达5000A的电流可以与多个焊弧一起使用。存在所述工艺的单个或多个焊丝变化方式。另外，在多个焊条系统中可以使用DC或AC电源和/或DC和AC的组合。一般地，恒定电压焊接电源供应器是最常使用的；然而，恒定电流系统结合电压感测丝送进器也是可行的。

在手动或半自动的焊接中，用户/操作者（即焊接工）编程或指示焊接设备来产生焊缝。例如，在电弧焊接中，所述焊接工可以手动地定位焊条或焊丝，并且在焊接位置处产生生成热的电弧。在这种类型的焊接中，焊条离开所述焊接位置的间距与被生成的电弧有关，并且与母体金属和焊条或焊丝金属的最佳的熔化/熔合的实现有关。这样的焊缝的质量通常直接依赖于焊接工的技能。

发明内容

本发明涉及具有高熔敷率、创建具有高鲁棒冲击韧性的焊缝的焊接系统。

在至少一个实施方案中，弧焊系统包括丝送进机构和焊接电源供应器，所述丝送进机构用来给焊接操作递送焊丝，所述焊接电源供应器用来生成用于焊接的电流到所述焊丝。所述焊丝包括至少两种不同类型的焊条。

从以下的具体实施方案、附图和权利要求书，本发明的各种方面和特征对于本领域技术人员来讲将变得清晰。

附图说明

图1是利用双丝递送（twin wire delivery）的焊接系统的示意图；

图2是利用前面的单/后面的单纵排丝递送（tandem wire delivery）的焊接系统的示意图；

图3是利用前面的单/后面的双丝递送的焊接系统的示意图；

图4是利用前面的双/后面的单丝递送的焊接系统的示意图；以及

图5是利用前面的双/后面的双丝递送的焊接系统的示意图。

具体实施方式

现参照附图，图1中图示说明根据一个实施方案的弧焊系统110。弧焊系统110包括焊接电源供应器112和丝送进机构114。

在焊接系统110中，焊接电源供应器112包括焊接电源120并且丝送进机构114包括驱动马达130和双丝送进器140。

在驱动马达130的驱动下，双丝送进器140给工件160上的焊接操作递送焊丝150。焊丝150包括第一焊条152和第二焊条154。工件160被图示说明为相对于焊接系统110移动。然而，应当理解的是，可以是焊接系统110和工件160中的任一个实际上进行物理上的移位。在焊接操作期间，焊接电源供应器112生成用于焊接的电流到焊丝150。在本实施例中，焊接电源供应器112的焊接电源120是用于第一和第二焊条152和154中的二者的焊接电力的源。

第一和第二焊条152和154是两种不同类型的焊条。在本实施方案中，第一和第二焊条152、154二者均为在化学成分或尺寸或者这两方面都不同的某类焊剂芯焊条。

在操作中，弧焊系统110给焊接操作递送两种不同类型的焊条（例如第一和第二焊条152和154）。第一和第二焊条152和154利用由双丝送进器140递送的双丝来被递送。在焊接操作期间，在两根不同的第一和第二焊剂芯焊条152和154被递送给双弧焊工艺的情况下，实现高熔敷率。通过改变第一和第二焊条152和154的成分和/或尺寸，可以产生具有例如高于15lbs/小时的熔敷率的、具有鲁棒冲击性质的x-射线质控的高质量焊缝。

在图2中图示说明的是根据另一实施方案的弧焊系统210。弧焊系统210包括焊接电源供应器212和丝送进机构214。

在焊接系统210中，焊接电源供应器212包括第一焊接电源220和第二焊接电源222。丝送进机构214包括第一驱动马达230和第二驱动马达232。丝送进机构214还包括第一丝送进器240和第二丝送进器242。

在驱动马达230和232的驱动下，纵排丝送进器240和242给工件260上的焊接操作递送焊丝250。焊丝250包括第一焊条252和第二焊条254。工件260被图示说明为相对于焊接系统210移动。然而，应当理解的是，可以是焊接系统210和工件260中的任一个实际上进行物理上的移位。在焊接操作期间，焊接电源供应器212生成用于焊接的电流到焊丝250。在本实施例中，焊接电源供应器212的焊接电源220和222是分别用于第一和第二焊条252和254中的每个的焊接电力的源。

第一和第二焊条252和254是两种不同类型的焊条。在本实施方案中，第一和第二焊条252和254二者均具有在化学成分或尺寸或者这两方面都不同的某类焊剂芯焊条。

在操作中，弧焊系统210给焊接操作递送两种不同类型的焊条（例如第一和第二焊条252和254）。第一和第二焊条252和254利用以纵排丝送进器240和242递送的纵排丝来被递送。在焊接操作期间，在两根不同的第一和第二焊剂芯焊条252和254被递送给双弧焊工艺的情况下，实现高熔敷率。通过改变第一和第二焊条252和254的成分和/或尺寸，可以产生具有例如高于15lbs/小时的熔敷率的、具有鲁棒冲击性质的x-射线质控的高质量焊缝。

在图3中图示说明的是，根据又另一实施方案的弧焊系统310。如下面所描述的那样，可以期望，弧焊系统310类似于图1和图2的弧焊系统110和210。类似的部件以类似的标识符标示。弧焊系统310包括纵排丝送进机构314，该纵排丝送进机构314包括前面的单丝送进器340以及后面的双丝送进器342。前面的单丝送进器340和后面的双丝送进器342一起递送第一、第二和第三焊条352、354和356。第一、第二和第三焊条352、354和356中的至少一根与另外两根为不同类型的焊条。应当理解的是，这可以是第一焊条352或者第二和第三焊条354和354中的任一个。此外，应当理解的是，预期所有第一、第二和第三焊条352、354和356这三个具有不同类型。

在图4中图示说明的是，根据进一步的实施方案的弧焊系统410。弧焊系统410类似于图3的弧焊系统310，如下面所期望的，包括纵排丝送进机构414，该纵排丝送进机构414包括前面的双丝送进器440和后面的单丝送进器442。类似的部件以类似的标识符标示。

在图5中图示说明的是，根据又进一步的实施方案的弧焊系统510。弧焊系统510类似于图3和图4的弧焊系统310和410，如下面所期望的，包括纵排丝送进机构514，该纵排丝送进机构514包括前面的双丝送进器540和后面的双丝送进器542。类似的部件以类似的标识符标示。第一、第二、第三和第四焊条552、554、556和558中的至少一根与另外三根为不同类型的焊条。应当理解的是，预期所述焊条中的两根可以为一种类型的，另外两根为另一类型的。可能的是，第一和第二焊条552和554具有一种类型，而第三和第四焊条556和558为另一种，或者，以进一步的例子来说，第一和第三焊条552和556可以为一种类型，第二和第四焊条554和558为另一种。

因此，在至少一个实施方案中，使用纵排和/或双弧焊工艺，利用焊剂芯焊条实现高熔敷率。预期的是，至少两种不同类型的焊条的使用将使焊缝系统中铝水平最小化，获得更高的韧性以及更高的生产率。进一步预期的是，通过使至少两根焊条的成分和/或尺寸不同，可以产生具有例如高于15lbs/小时的熔敷率的、具有鲁棒冲击性质的x-射线质控的高质量焊缝。

本发明适用于手动焊接或半自动的焊接，并且还可以被用于自动的焊接或机械化焊接。

尽管对于特定的实施方案，操作的原则和模式已被解释和被图示说明，然而，必须理解的是，除了如具体地被解释和被图示说明的之外，这可以以其他方式被实行，而不背离其精神和范围。

参考标号

110 弧焊系统 442 后面的丝送进器

112 焊接电源供应器 510 弧焊系统

114 丝送进机构 514 纵排丝送进机构

120 焊接电源 540 前面的双丝送进器

130 驱动马达 542 后面的双丝送进器

140 双丝送进器 552 第一焊条

150 焊丝 554 第二焊条

152 第一焊条 556 第三焊条

154 第二焊条 558 第四焊条

160 工件

210 弧焊系统

212 焊接电源供应器

214 丝送进机构

220 第一焊接电源

222 第二焊接电源

230 第一驱动马达

232 第二驱动马达

240 第一丝送进器

242 第二丝送进器

250 焊丝

252 第一焊条

254 第二焊条

260 工件

310 弧焊系统

314 纵排丝送进机构

340 前面的丝送进器

342 后面的双丝送进器

352 第一焊条

354 第二焊条

356 第三焊条

410 弧焊系统

414 纵排丝送进机构

440 前面的双丝送进器

Claims

1.一种弧焊系统（110），所述弧焊系统（110）包括：

丝送进机构（114），所述丝送进机构（114）用来给焊接操作递送焊丝（150），以及

焊接电源供应器（112），所述焊接电源供应器（112）用来生成用于焊接的电流到所述焊丝（150），

其中所述焊丝（150）包括至少两种不同类型的焊条（152、154）。

2.如权利要求1的弧焊系统，其中所述至少两种类型的焊条（152、154）中的二者均为某类焊剂芯焊条。

3.如权利要求1的弧焊系统，其中所述至少两种类型的焊条（152、154）具有不同化学成分。

4.如权利要求1的弧焊系统，其中所述至少两种类型的焊条（152、154）具有不同尺寸。

5.如权利要求1的弧焊系统，其中所述丝送进机构（114）包括至少两个驱动马达。

6.如权利要求1的弧焊系统，其中所述焊接电源供应器（212）包括至少两个电源（214、220）。

7.如权利要求1的弧焊系统，其中所述丝送进机构包括纵排丝送进器（314、414、514）。

8.如权利要求1的弧焊系统，其中所述丝送进机构包括双丝送进器（140、440）。

9.一种操作焊接系统的方法，所述方法包括：

(a.)提供弧焊系统（110），所述弧焊系统（110）包括丝送进机构和焊接电源供应器（112），所述丝送进机构用来给焊接操作递送焊丝（150），所述焊接电源供应器（112）用来生成用于焊接的电流到所述焊丝（150），

(b.)利用所述丝送进机构递送至少两种不同类型的焊条（152、154），

(c.)利用所述焊接电源供应器（112）生成焊接电流，来提供到所述至少两种不同类型的焊条（152、154）以进行焊接，以及

(d.)利用所述至少两种不同类型的焊条在工件（160、260）上创建焊缝。

10.如权利要求9的方法，其中所述至少两种不同类型的焊条（152、154）的递送获得高于15lbs/小时的熔敷率。

11.如权利要求9的方法，其中所述至少两种类型的焊条（152、154）中的二者均为某类焊剂芯焊条；和/或其中所述至少两种类型的焊条（152、154）具有不同化学成分；和/或其中所述至少两种类型的焊条（152、154）具有不同尺寸。

12.如权利要求9至11之一的方法，其中所述丝送进机构包括至少两个驱动马达；和/或其中所述焊接电源供应器包括至少两个电源。

13.如权利要求9至12之一的方法，其中所述丝送进机构包括纵排丝送进器（314、414、514）；和/或其中所述丝送进机构包括双丝送进器（140、440）。

14.一种弧焊系统，所述弧焊系统包括：

焊接电源供应器，所述焊接电源供应器用来生成用于焊接的电流到焊丝，以及

用于给焊接操作递送至少两种不同类型的焊条的装置。

15.如权利要求14的弧焊系统，其中所述至少两种类型的焊条中的二者均为某类焊剂芯焊条。

16.如权利要求14的弧焊系统，其中所述至少两种类型的焊条具有不同化学成分。

17.如权利要求14的弧焊系统，其中所述至少两种类型的焊条具有不同尺寸。

18.如权利要求14的弧焊系统，其中所述用于递送的装置以纵排方式给焊接操作递送所述至少两种不同类型的焊条。

19.如权利要求18的弧焊系统，其中所述用于递送的装置以双丝方式给焊接操作递送所述至少两种不同类型的焊条。