CN1339994A - 馈送优良的焊接用实心焊丝 - Google Patents

Abstract

一种馈送优良的焊接用实心焊丝,其特征是加工后的焊丝的弹性限比=弹性限/拉伸强度调整到50～88%,通过卷材调整纵横滚轮辊后设置的D/d=40～60%。其优点是馈送性好、电弧稳定的,表面有镀铜薄膜的焊接用实心焊丝。

Description

馈送优良的焊接用实心焊丝

技术领域：

本发明涉及一种焊接用的实心焊丝，特别是一种馈送性好电弧稳定性优良的表面有镀铜薄膜的实心焊丝。

背景技术：

目前，一般焊接用焊丝与实心焊丝和管状焊丝等焊丝种类无关，就电弧焊接来说，从提高焊接的焊蚕部质量角度出发，非常重视焊接中的电弧稳定性。并且广泛认识到这种电弧稳定性与焊丝馈送性能密切相关。例如，在特开昭56-144892号公报中公布：是将焊丝进行晶间氧化处理，通过湿式拉丝形成沟槽，这种沟槽存有液体润滑剂，从而提高馈送性的镀铜实心焊丝的技术。另外，在特公平5-1120号公报上还记载了在电镀处理前，增加一道以上湿式拉丝，净化表面，通过改进电镀密合性，提高电弧稳定性。由于公布了改良拉丝时使用的润滑剂，使馈送性稳定化，提高了电弧稳定性的技术。尤其是最近专利公报第2682806号、第2731505号公告，对实心焊丝与焊剂涂层焊丝，压低焊丝实际表面积与根据线径计算的外观表面积的比，使表面平滑，提高电弧的稳定性。另外，专利公报第2723793号、第2723799号还记载了减少残留在焊丝表面直径0.2μm的不纯附着物，提高电弧稳定性的技术。这些技术都是与焊丝表面性状有关的技术。

尽管上述公告的专利技术对提高焊丝馈送、电弧稳定性有很大改变，但是仍然存在如下问题。

图1是镀铜的焊接用实心焊丝的送给系统图，(A)示使用焊丝卷轴，(B)示使用包装桶的各种情况。焊丝6从焊丝卷轴1或包装桶10出来通过送给滚轮辊2或9传送，送到焊接部的焊枪头5，前者由导向台3经缆索4、后者直接经缆索传送，因缆索大多数情况有弯曲部X或Y，焊丝与缆索内壁接触受到较大阻力，使送给性降低。再有，图中7示焊丝6前端与焊接部材料间焊蚕形成部的电弧，8是电源。另外，图2是焊枪头部5的剖面图，如焊丝6通过焊枪头内部接触点A、B、C时，将受到较大阻力，影响送给性。这些情况，如上述焊丝表面性状的变化当然影响到送给性，即影响到送给的焊丝6前端电弧7的稳定性，但是焊丝的机械特性与送给性有什么关系完全不清楚，这点作为较大问题遗留下来，有待研究清楚。而且最近对高效率焊接作业的要求也比较高，焊丝传送速度有增加的倾向，各种电弧稳定性技术的开发也正在进行，以求进一步提高性能。

发明内容：

本发明的目的是针对上述存在的问题，提供一种馈送性好、电弧稳定的，表面有镀铜薄膜的焊接用实心焊丝。

为了达到上述目的，本发明者等为了按新方法研究清楚焊丝的馈送性，限定以镀铜后湿式拉丝那样表面性状变化非常小的焊接用实心焊丝为对象，详细分析图1、图2送给路线所具有的意义，研究焊丝本身所具有的机械特性与送给性能的相关性。其结果是，终于发现焊丝的馈送性与其焊丝的机械性质有密切关系的新见解。

即，发明者等根据对比由卷轴及包装桶中取出、放开的实心焊丝的卷曲和中止焊接仅由焊枪头送出实心焊丝后随意截断时的卷曲，发现由焊枪头送出的卷材卷曲变动在某种范围时焊丝稳定性好，能焊出良好的焊蚕，得到其与焊丝的弹性限比即[弹性限/拉伸强度]有密切关系的新见解，实现了本发明。即，本发明的特征是：对表面有镀铜薄膜的电弧焊接用实心焊丝来说，将最终成品焊丝的弹性限比＝弹性限/拉伸强度调整到50～88％。以下就此进行详细论述。

图面简单说明

图1是焊接用实心焊丝的送给系统图。

图2是焊枪头的剖面图。

图3是示实心焊丝弹性限比与焊丝卷曲和焊接性之间关系的曲线图。

图4是将焊丝截断成1m弦时弧高说明图。

图5是为了求弹性限比的应力-延伸率曲线图。

图6是现有卷材调整纵横滚轮辊正面图。

图7是本发明弹性限比控制滚轮辊的说明图。

符号说明

1…焊丝卷轴、2…焊丝送给滚轮辊、4…缆索、5…焊枪头、6…焊丝、7…焊接电弧、9…弹性限比控制滚轮辊、10…包装桶、12…弹性限比控制滚轮辊(转向滚轮辊)X、Y…缆索屈曲部

具体实施方式：

图3示上述实心焊丝的弹性限比和焊丝卷曲与电弧稳定性等焊接性之间的关系的曲线图。图3示：弧高x(mm/m)、卷材径缩减率y(％)、夹渣、蛇行焊蚕、焊接中电流值偏移幅度、直径1mm以上飞溅数(个/10cm)的测定法介绍如下。

1)弧高x(mm)

取出放置于包装桶中的实心焊丝后，在100mmφ圆筒上缠2圈，保持30秒后放开，如图4所示截成1m弦时弧的高度。2)卷材径缩减率y(％)

放开缠绕在卷轴上的焊丝，在100mmφ圆筒上缠2圈，保持30秒后，根据放开时的卷材径与缠绕前的卷材径之间的差求得卷材径缩减率。

3)夹渣、蛇行焊蚕、焊接中电流值偏移幅度、直径1mm以上飞溅数，实际上是在平焊位置实行焊接时进行判定的。

4)弹性限比

根据实心焊丝的拉伸试验制成图5的应力-延伸率曲线图，将相当于永久延伸率0.05％的应力定为弹性限。再有，图5示弹性限比＝弹性限/拉伸强度＝102/125＝81.6％的情况。

从图3曲线图中获得新见解，弹性限比越低实心焊丝越容易弯曲，线性和随意卷径变化越大，但焊接性与这种倾向不同，弹性限比50～88％时非常好。而且对这种倾向进行各种研究，结果明确了如下内容。

即，因弹性限比低焊丝易弯曲、打卷，所以缠在卷轴1上的焊丝6具有大的卷径，而包装桶10的焊丝是具有近似直线的光滑的焊丝，通过图1中的x和y部缆索屈曲部容易引起转向变形，焊丝6容易迎合缆索屈曲形状，因此与缆索内壁间的阻力不会增大，另一方面因在图2所示最终出口焊枪头5的内面完全为直线状的孔，不易弯曲的焊丝受到较大阻力。因此，结果使焊丝的送给性恶化、焊接质量降低。

一方面，弹性限比高时，由于图1的X和Y部缆索屈曲部的转向，卷材的变形、直线性变化小，焊丝通过图2具有直线状孔的焊枪头送给没有问题，但因在图1的x、y部的缆索屈曲部难以弯曲，焊丝反拔大，在缆索内受到较大阻力，结局是因经由滚轮辊送出的焊丝不能顺利滑动，使电弧不稳定，终归还是同弹性限比低时一样造成焊接质量劣化。

因此，作为这些倾向的折中形，弹性限比不高不低在50～88％时，因焊丝无论在X和Y部的缆索屈曲部还是在焊枪头部都不会受到大的阻力，可以进行送给，所以电弧稳定、焊接质量提高。即，本发明技术要点是：

从供给源到焊枪头之间不能形成焊丝受到极大阻力的状况。因而，上述“如果研究中止焊接，由焊枪头自动送出焊丝时的焊丝卷曲与电弧稳定性的关系，卷曲在某种范围内的焊丝电弧稳定”的事实，可以明确是与上述分析内容相吻合的现象。

可是，保持这种弹性限比50￣88％的技术研究有多种方法，一般制造镀铜实心焊丝，在湿式拉丝后，使用如图6所示那样调整卷材纵横滚轮辊，分别由8-12个的纵滚轮辊14、横滚轮辊15组成的纵横滚轮辊9(D/d≈20左右，但D是滚轮辊径，d是焊丝径)，由上下、左右方向进行控制，调整卷材，其后分装于包装桶、卷轴等。但为了将本发明的弹性限比控制在50～88％，这种纵横滚轮辊直弯不充分，如按图6所示方式勉强装入，焊丝6将小周期出现屈曲(小波变形)，招致电弧不稳定化，判定不能适用。

本发明，为了使焊丝稳定不出现小波变形，控制弹性限比，在图6所示纵横滚轮辊之后，作为弹性控制滚轮辊，必需如图7所示的D/d＝40￣60％(D：滚轮辊径，d：焊丝径)左右的纵横滚轮辊各3～8个。图7示U字滚轮辊5个型，由一对导向滚轮辊11之间、经由作为纵滚轮辊的5个转向滚轮辊12，从一对导向滚轮辊13之间引出焊丝，将同型横滚轮辊连续设置成之字形。由此没有小波变形，可制造出弹性限比稳定的实心焊丝。这样，焊丝的走行路线就与图6情况不同，如图7所示必须设置成U字形。

将含有C 0.06％、Si 0.9％、Mn1.5％、P 0.015％、S 0.010％、Ti 0.11％成份的5.5mmφ的焊条进行酸洗、涂硼砂后，拉丝到2.2mmφ，随后通过700℃退火成半成品线。将这种半成品线进行电解酸洗(硫酸)-水洗-镀氰化铜(铜附着3g/Kg Fe)后，用塔轮拉丝机使用水溶性润滑剂以400m/分速度完成1.2mmφ实心焊丝。缠绕成大卷轴后，再制成二种成品：缠绕成20Kg小卷轴和直接放入包装桶。然后，为了使实心焊丝的弹性限比有各种变化，制成图6所示的卷材调整滚轮辊，接着该调整滚轮辊设置图7所示的本发明U字形纵横滚轮辊，使该滚轮辊D/d变成10～80，使纵横滚轮辊个数(U字形数)变成各2～10个，从而获得可使弹性限比发生各种变化的实心焊丝。焊接条件是采用平焊位置、电流300V、电压32V、屏蔽气体C02301/分，将60cm焊蚕焊接于角焊缝部。

实心焊丝本身特性，通过图5所示方法，即根据实心焊丝牵拉试验制成图5应力-延伸率曲线图，由相当于永久拉力0.05％的应力决定弹性限，由弹性限/拉伸强度求弹性限比，同时按图3所示方法对卷曲的变化进行查对。为了评价电弧稳定性，重点对焊接中的电流值偏移幅度、有无夹渣、直径1mm以上大的焊接飞溅数、焊蚕蛇行状况进行调查。表1示调查结果。

表1

序号	焊丝直径	焊接形式	弹性限制比率	卷材直径缩减速度	弧高度	夹渣程度	焊道弯曲程度	电流变化	溅出物	D/d	U型悬挂滚珠	备注
													1	1.2	卷轴	42.1	80.0	248	多	大	60	55	10	20	比较的
2	47.5	74.5	231	中	大	48	46	35	18	比较的
											3	50.0	60.0			225	无	无	10	8	40	16	本发明
4	60.1	25.0	120	无	无	7	5	48	14	本发明
											5	75.2	11.0			70	无	无	6	3	50	12	本发明
6	85.4	9	50	无	无	9	8	55	10	本发明
											7	88.0	9			48	无	无	15	17	60	6	本发明
8	91.2	9	50	中	中	49	45	65	4	比较的
											9	95.0	10			50	中	大	56	49	80	4	比较的
10	96.8	10	48	中	大	60	52		0	比较的
											11	筒件	43.2			80.0	246	多	大	58	54	10	20	比较的
12	48.0	73.0	235	中	大	49	48	35	18	比较的
											13		50.0		59.4	220	无	无	11	7	40	16	本发明
14	61.2	24.8	125	无	无	7	5	48	14	本发明
											15		76.6		11.2	72	无	无	6	3	50	12	本发明
16	86.1	8	48	无	无	8	8	55	10	本发明
											17		88.0		9	47	无	无	16	16	60	6	本发明
18	92.0	9	50	中	中	50	45	65	4	比较的
											19		94.8		10	50	中	大	57	49	80	4	比较的
20	95.2	9	48	中	大	58	49		0	比较的

如表1所明确的那样，如将焊丝本身弹性限比调整到50～88％，则无夹渣、蛇行焊蚕，焊接中的电流偏移幅度小，焊接飞溅数也少，可获得良好的焊蚕。从权利要求1记载的本发明馈送性优异的焊接用实心焊丝看，对制造镀铜电弧焊接用实心焊丝来说，通过将最终拉丝后的实心焊丝的弹性限比＝弹性限/拉伸强度调整到50～88％，可以提高焊丝馈送性，提高电弧稳定性，无夹渣、蛇行焊蚕，尤其是飞溅附着数也少，能容易地获得良好的焊蚕。

从权利要求2记载的发明看，最终拉丝后，在卷材调整纵横滚轮辊后接着设置D/d＝40～60左右、纵横各3～8个弹性限比控制滚轮辊，由此可以很容易地将实心焊丝的弹性限比调整到50～88％。

Claims (2)

1、一种馈送优良的焊接用实心焊丝，其特征是加工后的焊丝的弹性限比＝弹性限/拉伸强度调整到50～88％。

2、根据权利要求1所述，一种馈送优良的焊接用实心焊丝，其特怔是拉丝后，通过卷材调整纵横滚轮辊后设置的D/d＝40～60％(D：滚轮辊径，d：焊丝径)、纵横各3～8个弹性限比控制滚轮辊。

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