CN112292229A - 由铜涂覆条带制成的管状焊丝 - Google Patents

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Abstract

本公开内容涉及一种用于制造管状焊接电极的方法，该方法包括以下步骤：提供具有长度以及第一表面和第二表面的铜涂覆钢材料的条带，其中，该条带的至少该第一表面至少基本上涂覆有铜合金；使该条带沿该长度形成为U形；用粒状粉末助焊剂填充该条带的该U形；以及机械地闭合该U形以形成铜涂覆钢材料的护套，该护套基本上包封该粒状粉末助焊剂，从而形成管状焊接电极。

Description

由铜涂覆条带制成的管状焊丝
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年3月30日提交的美国临时专利申请号62/650475的优先权的权益，该美国临时专利申请通过援引以其全文并入本文。
技术领域
本公开内容总体上涉及焊丝，并且更具体地涉及由铜涂覆条带制成的管状焊丝。
背景技术
用于制造管状焊接电极的现有工艺使用未涂覆的钢带。未涂覆的钢带填充有粒状助焊剂填充物，该粒状助焊剂填充物成为管状焊接电极的芯部。然后，机械地闭合未涂覆的钢带，例如采用对接接缝或重叠接缝。该接缝是机械的并且未密封。由于接缝未密封，因此不会在这些管状焊接电极的表面施加涂层。如果要施加涂层，不期望的镀覆化学品和酸可能会进入粒状助焊剂填充芯部中，这将对焊接性能产生不利影响。
用于制造管状焊接电极的另一种工艺方法有时被称为“无缝”工艺。无缝工艺涉及使用形成为相对较大(直径大约为5/8英寸)的全圆周圆管形状的条带。然后，将条带的相邻纵向边缘焊接在一起(例如，以去除接缝)以形成管。在离线振动填充过程中将助焊剂添加到管中。该过程可能费时超过24小时才能完成。在一系列退火和拉拔还原步骤中将填充的管拉拔到最终期望的丝直径。拉拔完成后，可以对无缝管状电极进行铜镀覆。在此，没有这样的被裸露的接缝：该接缝可以捕获与镀覆工艺相关联的不期望的酸或其他化学品或允许其进入芯部。尽管这种“无缝”丝电极允许电极具有铜涂层(因此提高了电导率并且减少了焊接时的接触端头磨损)，但是它们制造起来相对较昂贵，该制造过程包括多个工艺步骤，这些工艺步骤难以或不可能作为在线工艺进行并且需要大量的在程工作(WIP)。
因此，需要一种铜涂覆的管状丝电极，该管状丝电极可以通过比通常的无缝工艺相对高效且更便宜的途径制造，但是不允许酸或其他不期望的化学品与粒状助焊剂填充芯部发生反应。
发明内容
根据本公开内容的一个方面，一种具有长度的管状焊接电极包括基本上沿该电极的长度延伸的粒状芯部以及基本上沿该电极的长度延伸并且基本上包封该粒状芯部的钢护套。该粒状芯部可以是粒状粉末助焊剂填充芯部或金属芯部。如本公开内容中所使用的，“基本上沿长度延伸”是指沿长度的至少大部分延伸，包括(但不是必需)整个长度。如本公开内容中所使用的，“基本上包封”是指至少大部分地包封，包括(但不是必需)完全包封。
该钢护套具有内表面和外表面。该钢护套具有和相对的径向端，这些径向端基本上沿该电极的长度延伸。该钢护套的内表面或外表面中的至少一个至少基本上涂覆有铜或铜合金。在该钢护套的相对的径向端连结之前，该内表面或外表面至少基本上涂覆有铜或铜合金。如本公开内容中所使用的，“至少基本上涂覆”的表面是至少90％被涂覆的表面(并且可以被完全涂覆，或者完全被涂覆、除了涂层中的无意缺陷之外)。铜或铜合金可以通过镀覆施加到该钢护套。内表面或外表面或这两者均可以涂覆有铜合金。该钢护套的相对的径向端可以经由基本上沿该电极的长度延伸的接缝而连结。该接缝可以是对接接缝或重叠接缝。
根据本公开内容的另一方面，一种用于制造管状焊接电极的方法包括以下步骤：(a)提供具有长度以及第一表面和第二表面的铜涂覆钢材料的条带，其中，该条带的至少第一表面至少基本上涂覆有铜合金；(b)使该条带沿该长度形成为“U”形；(c)用粒状助焊剂填充该条带的“U”形；以及(d)机械地闭合该“U”形以形成铜涂覆钢材料的护套，该护套基本上包封该粒状助焊剂，从而形成管状焊接电极。该机械地闭合可以涉及形成对接接缝或重叠接缝。该铜合金可以被镀覆到该钢材料的条带上。该方法可以包括将该管状焊接电极拉拔到期望直径的进一步步骤(e)。在步骤(b)期间，铜涂覆的表面可以位于该“U”形的内侧或外侧或这两者上。
根据本公开内容的另一方面，一种用于制造管状焊接电极的方法包括以下步骤：(a)提供具有长度以及第一表面和第二表面的铜涂覆钢材料的条带，其中，该条带的第一表面至少基本上涂覆有铜合金；(b)使该条带沿该长度形成为基本上圆形的形状；(c)对该条带进行焊接以形成沿该长度密封的管；以及(d)用粒状助焊剂填充该密封管以形成管状焊接电极。该铜合金可以被镀覆到该钢材料的条带上。该方法可以包括将该管状焊接电极拉拔到期望直径的进一步步骤(e)。在步骤(b)中，铜涂覆的表面可以位于该圆形形状的内侧或外侧或这两者上。
应当理解的是，前述总体描述和以下详细描述都描述了各种实施例，并且旨在提供综述或框架，以理解所要求保护的主题的性质和特征。包含这些附图以提供进一步理解各实施例，并结合在本说明书内、构成本说明书的一部分。附图展示了本文所描述的各实施例，并且与说明书一起用于解释所要求保护的主题的原理和操作。
附图说明
以下是对附图中描绘的示例的描述。附图不一定按比例绘制，并且出于清晰或简明的目的，附图的某些特征和某些视图可能按比例夸大或示意性示出。
图1是示出了材料条带的图；
图2是示出了已经形成为“U”形的材料条带的图；
图3是示出了填充有粒状助焊剂的“U”形条带的图；
图4是示出了形成为填充有粒状助焊剂并且用对接接缝闭合的护套的条带的图；
图5是示出了形成为填充有粒状助焊剂并用重叠接缝闭合的护套的条带的图；以及
图6是示出了根据本公开内容的制造方法的流程图。
当结合附图阅读时，将更好地理解前述发明内容以及以下详细的描述。应当理解的是，权利要求不限于附图中所示的布置和工具。此外，图中所示的外观是可以被采用以实现装置的所述功能的许多装饰性外观之一。
具体实施方式
在以下详细的描述中，阐述了具体的细节，以便提供对本公开内容的实施例的全面理解。然而，本领域技术人员将清楚，在没有这些特定细节中的一些或全部的情况下也可以实践所公开的示例。为简洁起见，可能并不详细描述众所周知的特征或工艺。此外，相似或相同的附图标记可以用于标识相同或相似的元件。
以下示例涉及铜涂覆的管状焊接电极。示例管状焊接电极是通过首先提供具有长度和相对的平面表面(图1中示出了一个平面表面110)的涂覆钢带100来制造的。钢带的材料可以是碳钢。可替代地，在可行的情况下，可以使用其他金属代替钢带。钢带上的涂层可以是铜或铜合金。代替铜或铜合金，涂层可以由另一种金属(诸如镍或镍合金、铬或铬合金、锌或锌合金、锡或锡合金、或者铝或铝合金)形成。例如，涂层可以是铝-硅合金(铝包含5-11wt.％的硅)，这将在该合金被涂覆到钢上时导致渗铝钢。这些金属或合金可以通过镀覆施加到钢带的表面上。镀覆可以是电镀覆或无电镀覆(化学镀覆)。可替代地，这些涂层金属或涂层合金可以通过喷涂施加到钢带的表面上。将涂层施加到钢带的一个或两个平面表面上。
可以在钢带的表面上建立多层金属或合金。例如，钢带可以涂覆有镍层或镍合金层。然后，镍基层上可以涂覆有铜层或铜合金层。镍基层可能比铜层更容易镀覆到钢带上，并且可以改善各层的接合。镍基层可以改善涂层的耐磨性和耐腐蚀性。
在钢带上施加铜涂层或铜合金涂层的优点之一是，在对管状丝电极进行焊接期间，铜基涂层提供了改善的电导率、减少的端头磨损、更好的送给和/或更少的电弧问题。
示例条带200沿该条带的长度形成为“U”形，如图2所示。“U”形也可以被称为“C”形或半圆形。一旦呈“U”形，则用粒状助焊剂310填充条带300，如图3所示。该粒状助焊剂可以是粒状粉末助焊剂或粒状金属助焊剂。在填充之后，机械地闭合“U”形(例如，经由对接接缝420或重叠接缝520)以形成铜涂覆钢材料的护套400、500，该护套至少基本上(如果不是完全地)包封粒状粉末助焊剂410、510，因此形成管状焊接电极，如图4和图5所示。相比常规无缝工艺，该制造方法提供了高效且更便宜的途径，同时仍然降低(例如，防止)酸和/或其他不期望的化学品与粒状助焊剂填充芯部发生反应的能力。接缝可以通过其他方法形成，例如，通过激光焊接。
图6的流程图中示出了示例制造方法600。提供602铜涂覆钢材料的条带。选择604有接缝制造或无接缝制造。针对有接缝制造，使涂覆的条带沿该条带的长度形成610为“U”形。一旦呈“U”形，则用粒状助焊剂填充612该条带。在填充之后，机械地闭合614“U”形以形成铜涂覆钢材料的护套，该护套包封粒状粉末助焊剂，从而形成管状焊接电极。如果期望630，则可以拉拔632管状焊接电极以将直径减小到期望直径634。
可替代地，代替将条带形成为“U”形，该条带可以沿其长度形成620为基本上圆形的形状。一旦呈圆形形状，则可以沿该条带的长度对该条带进行焊接622，以形成密封管。然后，可以例如通过振动填充工艺用粒状助焊剂填充该密封管624，以形成管状焊接电极。如果期望630，则可以拉拔632管状焊接电极以将直径减小到期望直径634。例如，可以将直径为5/8英寸的密封管或管状焊接电极拉拔到3/8英寸的直径，或者进一步拉拔到3/32英寸的直径，或者进一步拉拔到0.045英寸的直径。
本文描述的某些元件被明确标识为可选，而其他元件未以此方式标识。即使未如此标识，也应注意的是，在一些示例中，这些其他元件中的一些元件并非旨在被解释为是必需的，并且本领域技术人员将其理解为是可选的。
尽管已经参考某些实施方式描述了本公开内容，但是本领域技术人员将理解的是，在不脱离本方法和/或系统的范围的情况下，可以进行各种改变并且等效物是可以替代的。另外，在不脱离本公开内容范围的情况下，可以做出许多修改以使特定情况或材料适应于本公开内容的教导。例如，所公开的示例的系统、框和/或其他部件可以被组合、划分、重新布置和/或以其他方式被修改。因此，本公开内容不限于所公开的特定实施方式。相反，本公开内容将包括无论是从字面上还是在等同物原则下都落入所附权利要求范围内的所有实施方式。

Claims (24)

1.一种具有长度的管状焊接电极，所述管状焊接电极包括：
基本上沿所述电极的所述长度延伸的粒状芯部；以及
基本上沿所述电极的所述长度延伸并且基本上包封所述粒状芯部的钢护套；
其中，所述钢护套具有内表面和外表面；
其中，所述钢护套具有和相对的径向端，所述径向端基本上沿所述电极的所述长度延伸；
其中，所述钢护套的所述相对的径向端经由基本上沿所述电极的所述长度延伸的接缝而连结；并且
其中，在所述钢护套的所述相对的径向端连结之前，所述钢护套的所述外表面至少基本上涂覆有铜或铜合金。
2.如权利要求1所述的管状焊接电极，其中，所述接缝是对接接缝或重叠接缝。
3.如权利要求1所述的管状焊接电极，其中，所述粒状芯部是粒状粉末助焊剂填充芯部。
4.如权利要求1所述的管状焊接电极，其中，所述粒状芯部是粒状金属芯部。
5.如权利要求1所述的管状焊接电极，其中，所述铜或铜合金被镀覆到所述钢护套的所述外表面上。
6.如权利要求1所述的管状焊接电极，其中，所述钢护套的所述内表面和所述外表面两者至少基本上涂覆有铜或铜合金。
7.一种具有长度的管状焊接电极，所述管状焊接电极包括：
基本上沿所述电极的所述长度延伸的粒状芯部；以及
基本上沿所述电极的所述长度延伸并且基本上包封所述粒状芯部的钢护套；
其中，所述钢护套具有内表面和外表面，并且
其中，所述钢护套的所述内表面至少基本上涂覆有铜或铜合金。
8.如权利要求7所述的管状焊接电极，其中，所述粒状芯部是粒状粉末助焊剂填充芯部。
9.如权利要求7所述的管状焊接电极，其中，所述粒状芯部是粒状金属芯部。
10.如权利要求7所述的管状焊接电极，其中，所述铜或铜合金被镀覆到所述钢护套的所述内表面上。
11.如权利要求7所述的管状焊接电极，其中，所述钢护套的所述内表面和所述外表面两者至少基本上涂覆有铜或铜合金。
12.一种用于制造管状焊接电极的方法，所述方法包括：
a.提供具有长度以及第一表面和第二表面的铜涂覆钢材料的条带，其中，所述条带的至少所述第一表面至少基本上涂覆有铜或铜合金；
b.使所述条带沿所述长度形成为“U”形；
c.用粒状助焊剂填充所述条带的所述“U”形；以及
d.机械地闭合所述“U”形以形成铜涂覆钢材料的护套，所述护套基本上包封所述粒状助焊剂，从而形成管状焊接电极。
13.如权利要求12所述的方法，其中，所述机械闭合涉及形成对接接缝或重叠接缝。
14.如权利要求12所述的方法，其中，所述铜或铜合金被镀覆到所述钢材料的条带上。
15.如权利要求12所述的方法，进一步包括将所述管状焊接电极拉拔到期望直径的步骤e)。
16.如权利要求12所述的方法，其中，所述第二表面未涂覆有铜或铜合金，并且在步骤b)期间，所述条带的所述第一表面位于所述“U”形的内侧。
17.如权利要求12所述的方法，其中，所述第二表面未涂覆有铜或铜合金，并且在步骤b)期间，所述条带的所述第一表面位于所述“U”形的外侧。
18.如权利要求12所述的方法，其中，所述条带的所述第二表面至少基本上涂覆有铜或铜合金。
19.一种用于制造管状焊接电极的方法，所述方法包括：
a.提供具有长度以及第一表面和第二表面的铜涂覆钢材料的条带，其中，所述条带的所述第一表面至少基本上涂覆有铜或铜合金；
b.使所述条带沿所述长度形成为基本上圆形的形状；
c.对所述条带进行焊接以形成沿所述长度密封的管；以及
d.用粒状助焊剂填充所述密封管以形成管状焊接电极。
20.如权利要求19所述的方法，其中，所述铜或铜合金被镀覆到所述钢材料的条带上。
21.如权利要求19所述的方法，进一步包括将所述管状焊接电极拉拔到期望直径的步骤e)。
22.如权利要求19所述的方法，其中，所述第二表面未涂覆有铜或铜合金，并且在步骤b)期间，所述条带的第一侧位于所述圆形形状的内侧。
23.如权利要求19所述的方法，其中，所述第二表面未涂覆有铜或铜合金，并且在步骤b)期间，所述条带的第一侧位于所述圆形形状的外侧。
24.如权利要求19所述的方法，其中，所述条带的所述第二表面至少基本上涂覆有铜或铜合金。
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