CN111673309A

CN111673309A - 一种阻抗焊丝

Info

Publication number: CN111673309A
Application number: CN202010567471.6A
Authority: CN
Inventors: 魏宏兵; 刘卫华
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-06-19
Filing date: 2020-06-19
Publication date: 2020-09-18

Abstract

本发明公开了一种阻抗焊丝，包括药芯和包裹在所述药芯外侧的药筒，所述药筒的内表面设有多个粗糙结构，所述粗糙结构为凸起结构或凹陷结构，所述药芯填充于所述药筒的内侧。和同直径传统药芯焊丝相比：焊接稳定燃烧电流更低，热输入更小，可实现窄间隙焊；阻抗更高，即电流通过时表现出更好的热丝效应；多线螺纹末端阳极斑点压力具有水平方向分量，可实现焊接电弧自主旋转。

Description

一种阻抗焊丝

技术领域

本发明涉及电弧焊用焊接材料技术领域，具体涉及一种阻抗焊丝。

背景技术

自上世纪50年代药芯焊丝问世以来，由于其成型美观、电弧稳定、熔覆效率高等优势，经过我国科研人员的不懈努力，药芯焊丝生产线及整体水平有了质的飞越，如今中国民族品牌药芯焊丝已占中国市场半数以上销量，不仅已基本将进口产品挤出门外，并在和外资品牌竞争上逐渐占据上风。尤其近几年来，一批药芯焊丝高新技术通过关键设备技术转让，扶植了一大批药芯焊丝企业，带动了国内药芯焊丝企业的发展，并产量已经居世界第一位，其在冶金、钢结构、船舶、桥梁、海工、压力容器等诸多领域得到了广泛的应用。

尽管我国药芯焊丝产业有了长足的发展，但技术方面还是跟跑国外熔渣型药芯及金属芯药芯的发展，其立足的优势仍然是同比焊条而言的高效、节能、自动化程度等相关。

公布号为CN200920045272.8的中国实用新型专利公开了一种多股绞合焊丝。近年来，以江苏科技大学方臣富教授为代表的团队研究发现多股绞合焊丝(也称缆式焊丝、绞股焊丝)各单丝末端均存在阳极斑点并伴随焊丝送给产生电弧耦合并旋转的重要特征。该技术在提高焊接侧壁熔深、加速熔池搅动即加速焊接气孔与条渣等快速逸出并细化焊缝晶粒等诸多方面有着突出的贡献。但该技术是在常规焊丝基础上进一步拉细后进行多丝绞合，出现成本大幅提高、外螺旋致使导电嘴磨损大、刚性不足导致送丝不畅、点线接触导致导电不良、焊枪过长或焊丝过细时均无法正常送丝及送丝不稳定等弊端。此类问题严重制约该技术在市场应用中的进展。

申请号为CN202010107149.5的中国发明专利公开了一种螺纹焊芯焊条结构设计，对于焊条而言，由于其设备比较简单，且可交直流两用，并在交流焊接时，电子的自由移动表现出表面趋肤效应，即电子可沿着焊芯外表面螺纹进行移动进而表现出电弧旋转的主要特征，但对于焊条而言，其无法实现连续的自动化焊接。而伴随当前科学技术的发展，自动化焊接趋势呈逐年提高态势，而对于适合于自动化焊接的焊丝而言，若考虑在其表面加工螺纹，由于通用的焊丝直径如1.0mm，1.2mm，1.6mm等普遍较小，其表面连续性的螺纹无法加工，即使加工出来其螺纹，导电嘴间的送丝问题同样亦难以解决，且由于熔化极气体保护焊受熔滴过渡形式限制，通常采用直流或直流脉冲下的射流熔滴过渡形式，交流时难以焊接并交流设备非常复杂。而对于直流焊接时的实芯焊丝，在不考虑送丝问题的情况下，即使外表面加工螺纹，对于块状体而言，在通电情况下，其电子发射主要从块状体中间定向移动为主，外表面的螺纹不具备高束电子流通过并产生电弧旋转的效应。

2008年4月，由电子科技大学唐武教授为代表的研究团队在《稀有金属材料与工程》第37卷第4期发表了“金属薄膜电阻率与表面粗糙度、残余应力的关系”重要研究论文，研究发现，对于Au薄膜电阻率与表面粗糙度的关系，通以一定电流后，薄膜表面的电子存在漫反射，且该漫反射对于电导影响很大，在试验范围内，电阻率几乎呈线性增长，即表现出较高的阻抗。

发明内容

本发明的目的是提供一种生产工艺简单，刚直性好，导电性优，送丝通畅，并可获得高熔化系数、低焊接热输入的阻抗焊丝。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种阻抗焊丝，包括药芯和包裹在所述药芯外侧的药筒，所述药筒的内表面设有多个粗糙结构，所述粗糙结构为凸起结构或凹陷结构，所述药芯填充于所述药筒的内侧。

上文中，药筒作为导电电极，用于熔化用金属填充及电弧旋转用，药芯位于药筒中间，用于造渣、造气保护及其金属填充与成分调整用。和传统药芯焊丝相比，本发明实现了更高的焊接电阻热，即表现出更高的阻抗，焊接热效率更高，电能更省。和多股绞合焊丝相比，本发明克服了多股绞合焊丝刚直性差、送丝不畅的问题。和金属薄膜材料相比，其导电材料领域表面粗糙致使阻抗变高的缺点，在包覆药芯后用于焊接电极材料反而具有高熔覆效率特征。同时由于药筒卷制前表面压制技术成熟，操作简单，使得制造成本大幅降低。本发明尤其适合厚壁材料窄间隙焊、线能量敏感及有色金属材料的低热输入焊，高效焊接及耐蚀、耐磨等堆焊领域的应用。

进一步的，所述药筒的外表面呈光滑状。克服了多股绞合焊丝导电不良的问题。

进一步的，所述药芯紧密填充于所述药筒的内侧。

进一步的，所述粗糙结构呈点状或螺纹状或其它起伏结构。

进一步的，所述多个粗糙结构全部连续设置，或全部不连续设置，或者部分连续设置，其余部分不连续设置。

进一步的，所述多个粗糙结构全部为凸起结构，或全部为凹陷结构，或者部分为凸起结构，其余部分为凹陷结构。

进一步的，所述多个粗糙结构组成至少一条连续设置的螺纹结构，所述药筒的壁厚为0.2-0.4mm。通过将药筒的壁厚设置在0.2-0.4mm之间，使得焊丝作为电极材料在直流焊接时亦具有电弧旋转的重要特征，使得熔敷金属元素均匀化更好、焊接热输入更低、焊接合格率更高。

进一步的，所述多个粗糙结构组成多线螺纹结构。通过多线小螺距的药筒内壁设计，克服了多股绞合焊丝阳极斑点数量一定，最小捻距受单丝直径影响等局限，即具有多线时阳极斑点数量多，对于熔池的搅拌能力更强，小螺距使得熔池旋转搅拌的频率更高等特殊优势。

进一步的，所述药芯为熔渣型或金属粉芯型或自保护型。

进一步的，所述药筒为碳钢、合金钢、不锈钢、镍基合金、铜合金、钛合金以及铝合金中的一种。

进一步的，所述焊丝直径≥0.8mm。

本发明中的药筒内表面粗糙度及粗糙的起伏结构几何形状不进行限制，优选的，所述药筒内表面为多线螺纹。

本发明对药芯的不进行限制，只要能够实现并适合使用即可。例如，所述药芯为熔渣型、金属粉芯型或自保护型。

本发明对材料不进行限制，只要能够实现并适合使用即可。例如，材料为碳钢、不锈钢、镍合金、钛合金等。

本发明对焊丝直径不进行限制，只要能够实现并适合使用即可。例如，焊丝直径为0.8mm、1.0mm、1.2mm、1.6mm、2.0mm、3.0mm等。

本发明对焊丝药筒加工成型不进行限制，只要能够实现并适合使用即可。例如，有缝的药芯采用表面压制的方式形成粗糙结构，无缝的药芯采用表面攻丝的方式形成粗糙结构。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1)本发明公开的阻抗焊丝，和同直径传统药芯焊丝相比：焊接稳定燃烧电流更低，热输入更小，可实现窄间隙焊；阻抗更高，即电流通过时表现出更好的热丝效应；

2)本发明公开的阻抗焊丝，焊接电弧具有自主物理旋转特征，可利于熔池搅拌，加速气、渣等缺陷排出；

3)本发明公开的阻抗焊丝，和多股绞合焊丝相比，焊丝刚直性更好；导电性更佳；导电嘴磨损更小；加工成本更低；多线小螺距时阳极斑点更多，熔池旋转搅拌推力更强，并旋转频率更高，元素均匀化效果更好；

4)本发明公开的阻抗焊丝，本发明特别适用于大型结构件的焊接、有色金属焊接、窄间隙焊接、表面堆焊等工程领域。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的一些附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例一中4线等距螺纹阻抗焊丝的端面示意图；

图2为实施例一中4线等距螺纹阻抗焊丝的主视隐线示意图；

图3为实施例二中6线等距螺纹阻抗焊丝的端面示意图；

图4为实施例二中6线等距螺纹阻抗焊丝的主视隐线示意图；

图5为实施例三中8线等距螺纹阻抗焊丝的端面示意图；

图6为实施例三中8线等距螺纹阻抗焊丝的主视隐线示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“外围”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须有特点的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例一

参见图1和图2，如其中的图例所示，一种阻抗焊丝，包括药芯1和包裹在药芯1外侧的药筒2，药筒2的内表面设有多个粗糙结构3，粗糙结构为凸起结构或凹陷结构，药芯1填充于药筒2的内侧。

本实施例中，药筒2具有光滑外表面，药芯1紧密填充在药筒2的内侧，多个粗糙结构形成4线螺纹结构，药芯1为熔渣型或金属粉芯型，药筒2为碳钢、合金钢、不锈钢、镍基合金、铜合金、钛合金以及铝合金中的一种，焊丝直径≥0.8mm，药筒壁厚为0.2mm。

4线等距螺纹阻抗焊丝螺距P为20mm时，导程S为80mm，其焊接电弧由具有周向分量等离子流力的四个阳极斑点伴随焊丝送给产生电弧旋转，当焊接送丝速度为20米/分钟，电弧旋转频率f高达4.2HZ。

实施例二

参见图3和图4，如其中的图例所示，一种阻抗焊丝，包括药芯1和包裹在药芯1外侧的药筒2，药筒2的内表面设有多个粗糙结构3，粗糙结构为凸起结构或凹陷结构，药芯1填充于药筒2的内侧。

本实施例中，药筒2具有光滑外表面，药芯1紧密填充在药筒2的内侧，多个粗糙结构形成6线螺纹结构，药芯1为熔渣型或金属粉芯型，药筒2为碳钢、合金钢、不锈钢、镍基合金、铜合金、钛合金以及铝合金中的一种，焊丝直径≥0.8mm，药筒壁厚为0.3mm。

6线等距螺纹阻抗焊丝螺距P为20mm时，导程S为120mm，其焊接电弧由具有周向分量等离子流力的六个阳极斑点伴随焊丝送给产生电弧旋转，当焊接送丝速度为20米/分时，电弧旋转频率f高达2.8HZ。

实施例三

参见图5和图6，如其中的图例所示，一种阻抗焊丝，包括药芯1和包裹在药芯1外侧的药筒2，药筒2的内表面设有多个粗糙结构3，粗糙结构为凸起结构或凹陷结构，药芯1填充于药筒2的内侧。

本实施例中，药筒2具有光滑外表面，药芯1紧密填充在药筒2的内侧，多个粗糙结构形成8线螺纹结构，药芯1为熔渣型或金属粉芯型，药筒2为碳钢、合金钢、不锈钢、镍基合金、铜合金、钛合金以及铝合金中的一种，焊丝直径≥0.8mm，药筒壁厚为0.4mm。

8线等距螺纹阻抗焊丝螺距P为20mm时，导程S为160mm，其焊接电弧由具有周向分量等离子流力的8个阳极斑点伴随焊丝送给产生电弧旋转，当焊接送丝速度为20米/分时，电弧旋转频率f高达2.1HZ。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种阻抗焊丝，包括药芯和包裹在所述药芯外侧的药筒，其特征在于，所述药筒的内表面设有多个粗糙结构，所述粗糙结构为凸起结构或凹陷结构，所述药芯填充于所述药筒的内侧。

2.如权利要求1所述的阻抗焊丝，其特征在于，所述药筒的外表面呈光滑状。

3.如权利要求1所述的阻抗焊丝，其特征在于，所述药芯紧密填充于所述药筒的内侧。

4.如权利要求1所述的阻抗焊丝，其特征在于，所述粗糙结构呈点状或螺纹状。

5.如权利要求1所述的阻抗焊丝，其特征在于，所述多个粗糙结构全部连续设置，或全部不连续设置，或者部分连续设置，其余部分不连续设置。

6.如权利要求1所述的阻抗焊丝，其特征在于，所述多个粗糙结构全部为凸起结构，或全部为凹陷结构，或者部分为凸起结构，其余部分为凹陷结构。

7.如权利要求1所述的阻抗焊丝，其特征在于，所述多个粗糙结构组成至少一条连续设置的螺纹结构，所述药筒的壁厚为0.2-0.4mm。

8.如权利要求1所述的阻抗焊丝，其特征在于，所述多个粗糙结构组成多线螺纹结构。

9.如权利要求1所述的阻抗焊丝，其特征在于，所述药芯为熔渣型或金属粉芯型或自保护型。

10.如权利要求1所述的阻抗焊丝，其特征在于，所述药筒为碳钢、合金钢、不锈钢、镍基合金、铜合金、钛合金以及铝合金中的一种。