JP2016506871A - 中空溶接ワイヤ - Google Patents

中空溶接ワイヤ Download PDF

Info

Publication number
JP2016506871A
JP2016506871A JP2015553728A JP2015553728A JP2016506871A JP 2016506871 A JP2016506871 A JP 2016506871A JP 2015553728 A JP2015553728 A JP 2015553728A JP 2015553728 A JP2015553728 A JP 2015553728A JP 2016506871 A JP2016506871 A JP 2016506871A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
welding wire
hollow
hollow welding
core
welding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2015553728A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2016506871A5 (ja
Inventor
バーホースト スティーブン
バーホースト スティーブン
アマタ マリオ
アマタ マリオ
パガーノ ケビン
パガーノ ケビン
Original Assignee
ホバート ブラザーズ カンパニー
ホバート ブラザーズ カンパニー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US13/743,178 external-priority patent/US9999944B2/en
Application filed by ホバート ブラザーズ カンパニー, ホバート ブラザーズ カンパニー filed Critical ホバート ブラザーズ カンパニー
Publication of JP2016506871A publication Critical patent/JP2016506871A/ja
Publication of JP2016506871A5 publication Critical patent/JP2016506871A5/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/36Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B23K35/0255Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in welding
    • B23K35/0261Rods, electrodes, wires
    • B23K35/0266Rods, electrodes, wires flux-cored
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/36Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest
    • B23K35/3612Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest with organic compounds as principal constituents

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Nonmetallic Welding Materials (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)

Abstract

本発明は、概括的に溶接に関し、特に、ガスメタルアーク溶接(GMAW)またはフラックスコアアーク溶接(FCAW)等のアーク溶接用の溶接ワイヤに関する。一実施形態では、中空溶接ワイヤが、シースとコアとを含み、該コアが有機安定剤成分を含む。さらに、該有機安定剤成分が、溶接中にワークの表面付近に水素を放出するように構成される有機的な副次成分を含み、第I族金属、第II族金属、またはそれらの組合せを含む。

Description

本発明は包括的には、溶接に関し、より具体的には、ガスメタルアーク溶接(GMAW)またはフラックスコアアーク溶接(FCAW)等のアーク溶接用の電極に関する。
[関連出願の相互参照]
本願は、2012年8月28日出願の米国特許出願第13/596,713号「溶接電極のためのシステムおよび方法(SYSTEMS AND METHODS FOR WELDING ELECTRODES)」の一部継続出願であり、その開示は、あらゆる目的で本願と一体をなすものとして引用する。
溶接は、多様な用途のために様々な産業に遍在するようになったプロセスである。例えば、溶接は多くの場合、造船、海上プラットフォーム、建設、パイプミル等の用途に用いられる。或る特定の溶接技法(例えば、ガスメタルアーク溶接(GMAW)、ガスシールドフラックスコアアーク溶接(FCAW-G)およびガスタングステンアーク溶接(GTAW))は通常、溶接プロセス時に、溶接アークおよび溶接プール中およびその周囲に特定の局所的な雰囲気を提供するのにシールドガス(例えば、アルゴン、二酸化炭素または酸素)を用いるのに対し、他の溶接(例えば、フラックスコアアーク溶接(FCAW)、サブマージアーク溶接(SAW)およびシールドメタルアーク溶接(SMAW))は用いない。さらに、或る特定のタイプの溶接は、溶接ワイヤの形態の溶接電極を伴い得る。溶接ワイヤは一般的に、溶接に用いる或る供給量の溶加金属を供給するとともに溶接プロセス時に電流経路を提供することができる。さらに、或る特定のタイプの溶接ワイヤ(例えば、中空溶接ワイヤ)は、溶接プロセスおよび/または得られる溶接部の特性を概ね変えることができる1または複数の成分(例えば、フラックス、アーク安定剤または他の添加剤)を有することができる。
一実施の形態では、中空溶接ワイヤが、シースとコアとを含み、該コアが有機安定剤成分を含む。さらに、該有機安定剤成分が、溶接中にワークの表面付近に水素を放出するように構成される有機的な副次成分を含み、第I族金属、第II族金属、またはそれらの組合せを含む。
別の実施の形態では、中空溶接ワイヤがシースとコアとを含む。さらに、該コアが希土類シリサイド成分を含み、該希土類シリサイドが、セリウム、ランタン、またはそれらの組合せを含む。
別の実施の形態では、中空溶接ワイヤが、被覆金属ワークを溶接するように、および毎分約30インチを超える進行速度で、溶接部1インチ当たり約0.25インチ未満の多孔度を有する溶接部をもたらすように構成される。
本発明のこれらの特徴、態様および利点並びに他の特徴、態様および利点は、同様の符号が図全体を通して同様の部品を表す添付の図面を参照しながら以下の詳細な記載を読めば、よりよく理解されることであろう。
本開示の実施形態によるガスメタルアーク溶接(GMAW)システムのブロック図である。 本開示の実施形態による中空溶接ワイヤの断面図である。 本開示の実施形態による中空溶接ワイヤを用いてワークを溶接するプロセスを示す図である。 本開示の実施形態による中空溶接ワイヤを製造するプロセスを示す図である。
本開示の1または複数の具体的な実施形態を以下に説明する。これらの実施形態の簡潔な説明を提示するために、実際の実施のあらゆる特徴を本明細書中で説明することはできない。当然のことながら、何らかの技術計画または設計計画のような、任意のかかる実際の実施の発展において、開発者の特定の目的、例えばシステム関連および事業関連の制約の順守を実現するために、実施時には多数の固有の判断を行わなければならず、これらの判断は一実施毎に異なる可能性がある。その上、当然のことながら、このような開発努力は、複雑かつ時間を要するにもかかわらず、本開示の利益を有する熟練者にとっては、設計、製作および製造のルーチン的取組みであると考えられる。
本開示の様々な実施形態の要素を採用する際、数量を特定していない冠詞(the articles "a," "an," "the," and "said")は、要素の1または複数が存在することを意味するように意図されるものである。「構成する」「含む」および「有する」("comprising," "including," and "having")という用語は、包括的なものであり、また列挙した要素以外に更なる要素が存在し得ることを意味するように意図されるものである。当然のことながら、本明細書中で使用する場合、「中空溶接電極」または「中空溶接ワイヤ」という用語は、金属シースと粒状コアまたは粉末状コアとを有する何らかの溶接ワイヤまたは溶接電極、例えば、メタルコアのまたはフラックスコアの溶接電極を指し得るものである。また、当然のことながら、「安定剤」または「添加剤」という用語も包括的に、アークの質、溶接の質を改善させるか、またはそうでなければ溶接プロセスに影響を及ぼす、中空溶接材(tubular welding)の何らかの成分を指すのに使用することができる。さらに、本明細書中で使用する場合、「約」は包括的に、或る特定の実施形態において、実際値から0.01%未満、0.1%未満、または1%未満の差(例えば、より大きいかまたはより小さいもの)を表し得る近似値を指すものとすることができる。すなわち、「近似」値は、或る特定の実施形態において、表示値の0.01%以内、0.1%以内、または1%以内の精度のもの(例えば、プラスまたはマイナス)とすることができる。
上述のように、或る特定のタイプの溶接電極(例えば、中空溶接ワイヤ)は、溶接プロセス、および得られる溶接部の特性を一般に変え得る1または複数の成分(例えば、フラックス、アーク安定剤、または他の添加剤)を含んでいてもよい。例えば、或る特定の本開示の溶接電極の実施形態は、溶接する被覆ワーク(例えば、亜鉛めっきワーク)と導電性の還元雰囲気をもたらすとともに、アークの安定性を一般に改善させ得る有機安定剤(例えば、誘導体化セルロースベース成分)を含む。或る特定の本開示の溶接電極の実施形態はまた、溶接中にアークの形状および溶け込みの制御を一般に助け得る希土類シリサイド成分を含む。さらに、開示される溶接電極の実施形態は、例えば、炭素成分(例えば、グラファイト、カーボンブラック、または他の好適な炭素成分)および凝集した安定剤成分(例えば、カリウム/チタン酸塩/マンガン酸塩凝集体)等の、以下で詳細に記載されるような他の成分を含んでいてもよい。
したがって、本開示の溶接電極は、高進行速度(例えば、40in/minより速い)であっても、被覆(例えば、亜鉛めっき、亜鉛めっき後に焼きなまし処理した、塗装等)ワークおよび/またはより薄い(例えば、20ゲージ、22ゲージ、24ゲージ、またはそれよりも薄い)ワークの溶接性を向上させる。加えて、開示される溶接電極は概して、種々の溶接条件(例えば、直流棒マイナス(DCEN)、直流棒プラス(DCEP)、交流(AC)等)および/または種々の溶接方法(例えば、溶接中に環状のまたは蛇行する溶接電極の運動を伴う)の下で許容可能な溶接部を可能とする。加えて、或る特定の本開示の溶接電極は、良好な熱伝達速度および堆積速度をもたらす特定の直径(例えば、0.030in、0.035in、0.040in、または他の好適な直径)で描かれ得る。
図を参照すると、図1は、本開示に従った溶接電極(例えば、中空溶接ワイヤ)を用いるガスメタルアーク溶接(GMAW)システム10の一実施形態を示す。本説明は、図1に示されているGMAWシステム10に特に重点を置くものであり得るが、本開示の溶接電極は、溶接電極を用いる任意のアーク溶接プロセス(例えば、FCAW、FCAW-G、GTAW、SAW、SMAWまたは同様のアーク溶接プロセス)に利することができることを理解すべきである。溶接システム10は、溶接電源12と、溶接ワイヤフィーダー14と、ガス供給システム16と、溶接トーチ18とを備える。溶接電源12は一般的に、溶接システム10に給電し、ケーブル束20を介して溶接ワイヤフィーダー14に接続することができ、また、クランプ26を有するリードケーブル24を用いてワーク22に接続することができる。図示の実施形態では、溶接ワイヤフィーダー14は、溶接システム10の動作時に筒状の消耗溶接ワイヤ(すなわち溶接電極)を供給するとともに溶接トーチ18に給電するために、ケーブル束28を介して溶接トーチ18に接続される。別の実施形態では、溶接電力ユニット12は、溶接トーチ18と接続して溶接トーチ18に直接給電することができる。
溶接電源12は一般的に、電力変換回路を有することができ、電力変換回路は、交流電源30(例えば、AC電力グリッド、エンジン/発電機セット、またはそれらの組合せ)から入力電力を受け取り、その入力電力を調節し、ケーブル20を介してDC出力電力またはAC出力電力を供給する。そのようなものとして、溶接電源12は、溶接ワイヤフィーダー14に給電することができ、この溶接ワイヤフィード14がさらに、溶接システム10の要求に従って溶接トーチ18に給電する。クランプ26において終端するリードケーブル24は、溶接電源12をワーク22に接続して、溶接電源12と、ワーク22と、溶接トーチ18との間での回路を閉じる。溶接電源12は、溶接システム10の要求による指定に応じて、AC入力電力を直流棒プラス(DCEP)出力、直流棒マイナス(DCEN)出力、DC可変極性、パルスDCまたは可変平衡(例えば、平衡または不平衡)AC出力に変換することが可能な回路素子(例えば、変圧器、整流器、スイッチ等)を有することができる。本開示の溶接電極(例えば、中空溶接ワイヤ)は、多数の異なる電力構成のために溶接プロセスに対する改善(例えば、アーク安定性の改善および/または溶接品質の改善)を可能にすることができることが理解されるべきである。
図示の溶接システム10は、ガス供給システム16を有し、このガス供給システム16が、シールドガスまたはシールドガス混合気を1または複数のシールドガス源17から溶接トーチ18に供給する。図示の実施形態では、ガス供給システム16は、ガス導管32を介して溶接トーチ18に直接接続されている。別の実施形態では、ガス供給システム16は代わりにワイヤフィーダー14に接続することができ、ワイヤフィーダー14は、ガス供給システム16から溶接トーチ18へのガスの流れを調整することができる。シールドガスとは、本明細書で用いる場合、(例えば、アークを遮断し、アーク安定性を高め、金属酸化物の形成を制限し、金属表面の湿潤を高め、溶着物の化学的性質を変える等のために)特定の局所的な雰囲気を提供するために、アークおよび/または溶接プールに供給することができる任意のガスまたはガスの混合気を指し得る。或る特定の実施形態において、シールドガス流は、シールドガスまたはシールドガス混合気(例えば、アルゴン(Ar)、ヘリウム(He)、二酸化炭素(CO2)、酸素(O2)、窒素(N2)、類似の好適なシールドガス、またはそれらの任意の混合気)であり得る。例えば、シールドガス流(例えば、導管32を経由して送達される)として、Ar、Ar/CO2混合気、Ar/CO2/O2混合気、Ar/He混合気等を挙げることができる。具体例において、或る特定の実施形態では、シールドガス流は90%のArおよび10%のCO2を含むことができる。
したがって、図示の溶接トーチ18は一般的に、ワーク22のGMAWを行うために、溶接ワイヤフィーダー14からの溶接電極(すなわち、中空溶接ワイヤ)、および電力、並びにガス供給システム16からのシールドガス流を受け取る。動作時、アーク34が消耗溶接電極(すなわち、溶接トーチ18のコンタクトチップから出ている溶接ワイヤ)とワーク22との間に形成され得るように溶接トーチ18をワーク22近くに運ぶことができる。さらに、以下で説明するように、溶接電極(すなわち、中空溶接ワイヤ)の組成を調整することによって、アーク34および/または得られる溶接部の化学的性質(例えば、組成特性および物理特性)を変えることができる。例えば、溶接電極は、フラックス成分または合金成分を有することができ、これらの成分は、溶接プロセスに影響を及ぼす(例えば、アーク安定剤として働く)ことができ、さらに、溶接部に少なくとも部分的に組み込まれることで、溶接部の機械的特性に影響を及ぼすことができる。さらに、溶接電極(すなわち、溶接ワイヤ)の或る特定の成分は、アーク近くに更なるシールド雰囲気を提供し、アーク34による移行特性に影響を及ぼし、ワークの表面を還元すること等もできる。
本開示の溶接ワイヤの実施形態の断面図を図2に図示する。図2は、粒状コアまたは粉末状コア54(フィラーとも称される)を封入する金属シース52を含む中空溶接ワイヤ50を図示するものである。或る特定の実施形態では、中空溶接ワイヤ50が、1または複数のAmerican Welding Society(AWS)の規格に準拠するものであってもよい。例えば、或る特定の実施形態において、中空溶接ワイヤ50は、AWS A5.18(「ガスシールドアーク溶接のための炭素鋼の電極および溶接棒に関する仕様(SPECIFICATION FOR CARBON STEEL ELECTRODES AND RODS FOR GAS SHEILDED ARC WELDING)」)および/またはAWS A5.36(「フラックスコアードアーク溶接のための炭素鋼および低合金鋼フラックスコアの電極並びにガスメタルアーク溶接のためのメタルコアの電極に関する仕様(SPECIFICATION FOR CARBON AND LOW-ALLOY STEEL FLUX CORED ELECTRODES FOR FLUX CORED ARC WELDING AND METAL CORED ELECTRODES FOR GAS METAL ARC WELDING)」)に従うものであってもよい。
図2に示されている中空溶接ワイヤ50の金属シース52は、任意の適した金属または合金、例えば鋼鉄から製造することができる。金属シース52の組成が、得られる溶接部の組成および/またはアーク34の特性に影響を及ぼし得ることを理解すべきである。或る特定の実施形態において、金属シース52は、中空溶接ワイヤ50の総重量の約80%〜90%を占めることができる。例えば、或る特定の実施形態では、金属シース52が、中空溶接ワイヤ50の総重量の約84%または約86%をもたらすものであってもよい。
このように、金属シース52は、所望の溶接特性をもたらすように選択され得る或る特定の添加剤または不純物(例えば、合金成分、炭素、アルカリ金属、マンガン、または同様の化合物若しくは元素)を含んでいてもよい。或る特定の実施形態では、中空溶接ワイヤ50の金属シース52が、比較的小(例えば、より少ないかまたは低減された)量の炭素(例えば、約0.06重量%未満、約0.07重量%未満、または約0.08重量%未満の炭素)を含む低炭素ストリップであってもよい。例えば、一実施形態では、中空溶接ワイヤ50の金属シース52が、約0.07重量%〜0.08重量%の炭素を含んでいてもよい。加えて、或る特定の実施形態では、金属シース52が、わずかな包有物を一般に有する鋼鉄からなるものであってもよい。例えば、或る特定の実施形態では、金属シース52が、約0.25重量%〜約0.5重量%、または約0.34重量%のマンガンを含んでいてもよい。更なる例として、或る特定の実施形態では、金属シース52が、約0.02重量%未満のリンまたは硫黄を含んでいてもよい。金属シース52はまた、或る特定の実施形態において、約0.04重量%未満のケイ素、約0.05重量%未満のアルミニウム、約0.1重量%未満の銅、および/または約0.02重量%未満のスズを含んでいてもよい。
図示される中空溶接ワイヤ50の粒状コア54は概して圧縮粉末であってもよい。或る特定の実施形態では、粒状コア54が、中空溶接ワイヤ50の総重量の約7%〜約40%、または約10%〜約20%を占めるものであってもよい。例えば、或る特定の実施形態では、粒状コア54が、中空溶接ワイヤ50の総重量の約14%、約15%、または約16%を定めるものであってもよい。さらに、或る特定の実施形態では、後述される粒状コア54の成分が、粒状コア54内に均質にまたは不均質に(例えば、クランプまたはクラスタ56形態で)配されていてもよい。例えば、或る特定の溶接電極の実施形態(例えば、メタルコアの溶接電極)の粒状コア54が、溶接部のための溶加金属の少なくとも一部をもたらし得る1または複数の金属(例えば、鉄、鉄チタン、鉄シリコン、または他の合金若しくは金属)を含んでいてもよい。具体例として、或る特定の実施形態では、粒状コア54が、約70%〜約75%の鉄粉、並びに他の合金成分、例えば、フェロ−チタン(例えば、40%グレード)、フェロ−マグネシウム−シリコンおよびフェロ−シリコン粉末(例えば、50%グレード、不安定)を含んでいてもよい。中空溶接ワイヤ50内に(すなわち、1または複数の炭素源、並びに1または複数のアルカリ金属および/またはアルカリ土類金属化合物に加えて)存在し得る成分の他の例としては、Illinois Tool Works, Inc.から入手可能なMETALLOY X−CEL(商標)溶接電極に見ることができるような、他の安定化成分、融剤成分および合金成分が挙げられる。
加えて、中空溶接ワイヤ50の本開示の実施形態は、粒状コア54中に配される有機安定剤を含んでいてもよい。有機安定剤は、1または複数のアルカリ金属イオン(例えば、第I族:リチウム(Li)、ナトリウム(Na)、カリウム(K)、ルビジウム(Rb)、セシウム(Cs))またはアルカリ土類金属イオン(例えば、第II族:ベリリウム(Be)、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、またはバリウム(Ba))を含むいずれの有機分子であってもよい。すなわち、或る特定の実施形態では、有機安定剤が、炭素、水素および酸素を含み、またアルカリ金属イオンまたはアルカリ土類金属イオンと化学結合(例えば、共有結合またはイオン結合)し得る有機的な副次成分(例えば、有機分子または有機ポリマー)を含む。他の実施形態では、有機安定剤が、アルカリ金属塩および/またはアルカリ土類金属塩(例えば、酸化カリウム、硫酸カリウム、酸化ナトリウム等)と混合された(例えば、化学結合していない)有機的な副次成分(例えば、セルロース等の有機分子または有機ポリマー)を含んでいてもよい。
具体例として、或る特定の実施形態では、有機安定剤が、ナトリウム塩またはカリウム塩(例えば、ナトリウムカルボキシメチルセルロースまたはカリウムカルボキシメチルセルロース)を形成するように誘導体化されたセルロース鎖を含むセルロースベース(例えば、セルロース系)成分であってもよい。例えば、或る特定の実施形態では、セルロースベース有機安定剤が、約0.5〜約2.5の範囲の置換度(DS)を有するナトリウムカルボキシメチルセルロースであってもよい。概して、誘導体化セルロースのDSは、多糖類の各モノマー単位における置換されたヒドロキシル部位の平均数を示す0〜3の実数とすることができる。他の実施形態では、有機安定剤が、1または複数の第I族/第II族イオンを含む他の有機分子であってもよい。例えば、或る特定の実施形態では、有機安定剤が、アルカリ金属塩またはアルカリ土類金属塩を形成するのに利用可能な1または複数のカルボン酸または硫酸塩部位を有する、誘導体化された糖(例えば、誘導体化されたスクロース、グルコース等)または多糖類を含んでいてもよい。他の実施形態では、有機安定剤が、セッケンのような分子(例えば、ドデシル硫酸ナトリウムまたはステアリン酸ナトリウム)またはアルギン酸塩を含んでいてもよい。加えて、或る特定の実施形態では、有機安定剤が、粒状コア54の約10重量%未満、約0.05重量%〜約5重量%、約0.1重量%〜約3重量%、約0.25重量%〜約2.5重量%、約0.5重量%〜約1.5重量%、または約1重量%を占めるものであってもよい。加えて、或る特定の実施形態では、有機安定剤が、中空溶接ワイヤ50の約5重量%未満、約0.05重量%〜約3重量%、約0.08重量%〜約2重量%、約0.1重量%〜約1重量%、または約0.15重量%を占めるものであってもよい。
溶接アーク付近に還元環境(例えば、水素が豊富な環境)をもたらし得るものの、重大な多孔度を溶接部に導かないような好適なレベルで中空溶接ワイヤ50の有機安定剤成分を維持し得ることが認識され得る。更に当然のことながら、有機分子を、溶接アークへの第I族/第II族イオンの少なくとも一部のための送達担体として利用することは、本開示のように、軟鋼に対して多孔質および/または弱い溶接部をもたらすおそれのあるアーク条件下で、有機分子が水素を発生させる可能性があることから、広範に使用することができない。しかしながら、以下で記載するように、本開示の有機安定剤を使用することによって、被覆(例えば、亜鉛めっき)および/または薄いワーク上において高進行速度で溶接を行っても、高品質の溶接部(例えば、低多孔性溶接部)がもたらされる。
加えて、中空溶接ワイヤ50の本開示の実施形態はまた、粒状コア54中に配される炭素成分を含んでいてもよい。例えば、粒状コア54および/または金属シース52に存在する炭素源は、多数の形態とすることができ、アーク34を安定させることができ、および/または溶接部の炭素含有量を増加させることができる。例えば、或る特定の実施形態では、グラファイト、グラフェン、ナノチューブ、フラーレンおよび/または同様の実質的にsp2混成の炭素源を、中空溶接ワイヤ50における炭素源として用いることができる。さらに、或る特定の実施形態では、グラフェンまたはグラファイトを用いて、炭素シート間の間質空間内に存在し得る他の成分(例えば、水分、ガス、金属等)を提供することもできる。他の実施形態では、実質的にsp3混成の炭素源(例えば、マイクロダイヤモンドまたはナノダイヤモンド、カーボンナノチューブ、バッキーボール)を炭素源として用いることができる。更に他の実施形態では、実質的に非晶質の炭素(例えば、カーボンブラック、ランプブラック、煤および/または同様の非晶質炭素源)を炭素源として用いることができる。さらに、本開示は、この成分を「炭素源」と呼び得るが、炭素源は、炭素以外の元素(例えば、酸素、ハロゲン、金属等)を含有し得る化学修飾された炭素源とすることができることを理解すべきである。例えば、或る特定の実施形態では、中空溶接ワイヤ50は、約20%のマンガン含有量を含有することができるカーボンブラック成分を粒状コア54中に含むことができる。或る特定の実施形態では、中空溶接ワイヤ50の炭素成分が、粉末状または粒状グラファイトであってもよい。加えて、或る特定の実施形態では、炭素成分が、粒状コア54の約10重量%未満、約0.01重量%〜約5重量%、約0.05重量%〜約2.5重量%、約0.1重量%〜約1重量%、または約0.5重量%を占めるものであってもよい。或る特定の実施形態では、炭素成分が、中空溶接ワイヤ50の約5重量%未満、約0.01重量%〜約2.5重量%、約0.05重量%〜約0.1重量%、または約0.08重量%を占めるものであってもよい。
さらに、上述の有機安定剤に加えて、中空溶接ワイヤ50はまた、アーク34を更に安定化させる1または複数の無機安定剤を含んでいてもよい。すなわち、中空溶接ワイヤ50の粒状コア54は、1または複数の第1族元素および第2族元素の化合物(例えば、Li、Na、K、Rb、Cs、Be、Mg、Ca、Sr、Ba)を含み得る。化合物の例の非限定的なリストとして、第1族(すなわち、アルカリ金属)元素および第2族(すなわち、アルカリ土類金属)元素のケイ酸塩、チタン酸塩、炭酸塩、ハロゲン化物、リン酸塩、硫化物、水酸化物、酸化物、過マンガン酸塩、シリコハライド(silicohalides:ハロゲン化ケイ素)、長石、ポルサイト、モリブデナイト、およびモリブデン酸塩が挙げられる。例えば、一実施形態において、中空溶接ワイヤ50の粒状コア54は、チタン酸カリウムマンガン、硫酸カリウム、ナトリウム長石、カリウム長石、および/または炭酸リチウムを含み得る。具体例により、粒状コア54は、カリウム源として、ケイ酸カリウム、チタン酸カリウム、アルギン酸カリウム、炭酸カリウム、フッ化カリウム、リン酸カリウム、硫化カリウム、水酸化カリウム、酸化カリウム、過マンガン酸カリウム、ケイフッ化カリウム、カリウム長石、モリブデン酸カリウム、またはそれらの組合せを含むことができる。用いることができる安定化化合物の同様の例が、米国特許第7,087,860号「STRAIGHT POLARITY METAL CORED WIRES」、および、米国特許第6,723,954号「STRAIGHT POLARITY METAL CORED WIRE」に記載されており、これら双方の米国特許は、あらゆる目的で本願と一体をなすものとして引用する。
さらに、本開示の中空溶接ワイヤ50の或る特定の実施形態について、1または複数の無機安定剤が、凝集体またはフリットの形態で粒状コア54中に含まれていてもよい。すなわち、中空溶接ワイヤ50の或る特定の実施形態は、溶接中にアークを安定化させ得る、凝集体またはフリットの上記の無機安定剤の1または複数を含んでいてもよい。「凝集体」または「フリット」という用語は、本明細書で使用する場合、混合物の成分が互いに密接に接触するように、か焼炉または炉内で燃焼または加熱された化合物の混合物を指す。凝集体は、凝集体を形成するのに使用される混合物の個々の成分とは微妙にまたは実質的に異なる化学的性質および/または物理的性質を有し得ることを理解すべきである。例えば、本開示の通りに凝集させることは、凝集されていない材料よりも溶接環境に適するフリットを提供することができる。
或る特定の実施形態において、中空溶接ワイヤ50の粒状コア54は、1または複数のアルカリ金属化合物またはアルカリ土類金属化合物(例えば、酸化カリウム、酸化ナトリウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、または他の好適なアルカリ金属化合物若しくはアルカリ土類金属化合物)の凝集体を含み得る。他の実施形態では、中空溶接ワイヤ50の粒状コア54が、アルカリ金属化合物またはアルカリ土類金属化合物と、他の酸化物(例えば、二酸化ケイ素、二酸化チタン、二酸化マンガン、または他の好適な金属酸化物)との混合物の凝集体を含み得る。例えば、中空溶接ワイヤ50の一実施形態は、酸化カリウムとシリカとチタニアとの混合物を含む凝集したカリウム源を含み得る。更なる例では、中空溶接ワイヤ50の別の実施形態が、粒状コア54中に、酸化カリウム(例えば、約22重量%〜25重量%)と、酸化ケイ素(例えば、約10重量%〜18重量%)と、二酸化チタン(例えば、約38重量%〜42重量%)と、酸化マンガンまたは二酸化マンガン(例えば、約16重量%〜22重量%)との混合物を有する別の安定化凝集体を含み得る。或る特定の実施形態において、凝集体は、約5重量%〜75重量%のアルカリ金属化合物および/またはアルカリ土類金属化合物(例えば、酸化カリウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、または他の好適なアルカリ金属化合物および/またはアルカリ土類金属化合物)、または、約5重量%〜95重量%のアルカリ金属および/またはアルカリ土類金属(例えば、カリウム、ナトリウム、カルシウム、マグネシウム、または他の好適なアルカリ金属および/またはアルカリ土類金属)を含み得る。さらに、或る特定の実施形態では、凝集体混合物中に存在する各成分の相対量を選択する際に、他の化学的要素および/または物理的要素(例えば、凝集体のアルカリ金属および/またはアルカリ土類金属の最大装填量、酸性度、安定性、および/または吸湿性)を考慮することができる。加えて、或る特定の実施形態では、凝集体が、粒状コア54の約10重量%未満、約0.1重量%〜約6重量%、約0.25重量%〜約2.5重量%、約0.5重量%〜約1.5重量%、または約1重量%を占めるものであってもよい。或る特定の実施形態では、凝集体が、中空溶接ワイヤ50の約5重量%未満、約0.05重量%〜約2.5重量%、約0.1重量%〜約0.5重量%、または約0.15重量%を占めるものであってもよい。
加えて、中空溶接ワイヤ50の粒状コア54はまた、溶接プロセスを制御する他の成分を含んでいてもよい。例えば、希土類元素は概して、アーク34の安定性および熱伝達特性に影響を及ぼし得る。このように、或る特定の実施形態では、中空溶接ワイヤ50が、希土類元素(例えば、セリウムおよびランタン)を含み得る、希土類シリサイド(例えば、Miller and Company of Rosemont, Illinoisから入手可能)等の希土類成分および他の非希土類元素(例えば、鉄およびケイ素)を含んでいてもよい。他の実施形態では、セリウムまたはランタン(例えば、ニッケルランタン合金)を含む任意の材料を、本件のアプローチの効果を損なわない量で使用することができる。具体例として、或る特定の実施形態では、希土類成分が、粒状コア54の約10重量%未満、約0.01重量%〜約8重量%、約0.5重量%〜約5重量%、約0.25重量%〜約4重量%、約1重量%〜約3重量%、約0.75重量%〜約2.5重量%、または約2重量%を占めるものであってもよい。或る特定の実施形態では、希土類成分が、中空溶接ワイヤ50の約5重量%未満、約0.01重量%〜約2.5重量%、約0.1重量%〜約0.75重量%、または約0.3重量%を占めるものであってもよい。
さらに、中空溶接ワイヤ50は付加的または代替的に、アーク安定性を与えるとともに、得られる溶接部の化学的性質を調整する、他の元素および/または無機物を有してもよい。例えば、或る特定の実施形態において、中空溶接ワイヤ50の粒状コア54および/または金属シース52は、或る特定の元素(例えば、チタン、マンガン、ジルコニウム、フッ素、またはその他の元素)および/または無機物(例えば、パイライト、マグネタイト等)を含み得る。具体例により、或る特定の実施形態は、ケイ化ジルコニウム、ニッケルジルコニウム、またはチタン、アルミニウムおよび/またはジルコニウムの合金を粒状コア54に含み得る。特に、様々な硫化物化合物、硫酸化合物、および/または亜硫酸化合物(例えば、二硫化モリブデン、硫化鉄、亜硫酸マンガン、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、または硫酸カリウム等)または硫黄含有化合物若しくは硫黄含有無機物(例えば、パイライト、石膏、または類似の硫黄含有種)を含む硫黄含有化合物は、ビーズ形状を改良し、かつスラッグが離れるのを促進することで、得られる溶接の質を改良するために粒状コア54中に含まれることができ、これは以下に説明されるように、亜鉛めっきワークの溶接の際に特に有益であり得る。さらに、或る特定の実施形態において、中空溶接ワイヤ50の粒状コア54は、複数の硫黄源(例えば、亜硫酸マンガン、硫酸バリウム、およびパイライト)を含んでいてもよく、一方中空溶接ワイヤ50の別の実施形態は、かなりの量の別の硫黄源(例えば、パイライトまたは硫化鉄)を含むことなく単一の硫黄源(例えば、硫酸カリウム)のみを含んでいてもよい。例えば、一実施形態では、中空溶接ワイヤ50の粒状コア54が、約0.01 %〜約0.5%、または約0.2%の硫酸カリウムを含んでいてもよい。
包括的に言えば、中空溶接ワイヤ50は、ワーク22に対するアーク34の形成を一般に安定化させることができる。このように、開示される中空溶接ワイヤ50は、溶接プロセスの2つ以上の側面(例えば、堆積速度、進行速度、スプラッタ、ビーズ形状、溶接品質等)を改善させることができる。さらに当然のことながら、アーク34の改善された安定性は概して、被覆金属ワークおよびより薄いワークの溶接を可能とするとともに改善させることができる。例えば、或る特定の実施形態では、被覆金属ワークとして、亜鉛めっき、亜鉛めっき後に焼きなまし処理した(例えば、亜鉛めっきおよび焼きなましの組合せ)、または同様の亜鉛で被覆されたワークが挙げられ得る。例示の被覆ワークの非限定的な列挙としては更に、浸漬、めっき(例えば、ニッケルめっき、銅めっき、スズめっき、または同様の金属を用いた電気めっき若しくは化学めっき)、クロムめっき、亜硝酸塩で被覆された、アルミニウム蒸着された、または浸炭されたワークが挙げられる。例えば、亜鉛めっきワークの場合、本開示の中空溶接ワイヤ50は概して、ワーク22の外側に亜鉛コーティングがあるにもかかわらず良好な溶接部を実現し得るように、アーク34の安定性を改善させるとともに、溶け込みを制御することができる。加えて、アーク34の安定性を改善することによって、開示される中空溶接ワイヤ50は概して、他の溶接電極を用いて行い得るものよりも薄いワークの溶接を可能とし得る。例えば、或る特定の実施形態において、開示される中空溶接ワイヤ50は、約14ゲージ、16ゲージ、18ゲージ、20ゲージ、22ゲージ、24ゲージ、または更に薄いワークを有する金属を溶接するのに使用することができる。例えば、或る特定の実施形態において、開示される中空溶接ワイヤ50は、約5mm未満、3mm未満、または更に約1.5mm未満の厚みを有するワークを溶接することを可能とし得る。
さらに、本開示の中空溶接ワイヤ50は、毎分30インチ、または更には毎分40インチを超える進行速度における溶接(例えば、薄いゲージの亜鉛めっき鋼の溶接)を可能とする。例えば、中空溶接ワイヤ50は容易に、低溶接部多孔度を有する、毎分40インチを上回る進行速度(例えば、毎分35インチまたは45インチ)における高品質の隅肉溶接を可能とする。すなわち、本開示の中空溶接ワイヤ50は、他のソリッドコア、メタルコアまたはフラックスコアの溶接ワイヤよりも速い(例えば、50%〜75%速い)進行速度を可能とし得る。進行速度が速いほど、生産速度(例えば、生産ラインにおける)が速く、コストも低減され得ることを理解すべきである。加えて、本開示の中空溶接ワイヤ50は、広いオペレーティングプロセスウィンドウを用いて、良好なギャップハンドリング(gap handling)を示すとともに、優れた溶接特性(例えば、強度、延展性(ductility)、外観等)を提供する。さらに、中空溶接ワイヤ50は概して、他のソリッドコア、メタルコアまたはフラックスコアの溶接ワイヤよりも煙およびスパッタを発生させない。
さらに、本開示の中空溶接ワイヤ50は、或る特定の溶接方法または溶接技法(例えば、溶接動作時に特定の方法で溶接電極を動かす技法)と組み合わせることもでき、この溶接方法または溶接技法は、特定のタイプのワーク用に溶接システム10の堅牢性を更に高めることができる。例えば、或る特定の実施形態では、溶接トーチ18は、中空溶接ワイヤ50とワーク22との間(例えば、中空溶接ワイヤ50のシース52とワーク22との間のみ)にアーク34を維持するために、溶接トーチ18の内部で所望のパターン(例えば、円形パターン、スピンアークパターンまたは蛇行パターン)で電極をサイクル的にまたは周期的に動かすように構成することができる。特定の例として、或る特定の実施形態では、開示の中空溶接ワイヤ50は、米国仮特許出願第61/576850号「DC ELECTRODE NEGATIVE ROTATING ARC WELDING METHOD AND SYSTEM」、米国特許出願第13/681687号「DC ELECTRODE NEGATIVE ROTATING ARC WELDING METHOD AND SYSTEM」、および、米国仮特許出願第61/676563号「ADAPTABLE ROTATING ARC WELDING METHOD AND SYSTEM」に開示されている溶接方法等の溶接方法とともに用いることができる。上記米国仮特許出願は、全て、あらゆる目的から本願と一体をなすものとして引用する。そのような溶接技法は、上述したように、薄いワーク(例えば、20ゲージ厚、22ゲージ厚または24ゲージ厚を有する)を溶接する際に特に有用であり得ることを理解すべきである。
図3は、本開示の溶接システム10および中空溶接ワイヤ50を用いて、ワーク22を溶接することができるプロセス60の一実施形態を示す。図示のプロセス60は、中空溶接電極50(すなわち、中空溶接ワイヤ50)を溶接装置(例えば、溶接トーチ18)に給送する(ブロック62)ことによって開始する。上記のように、或る特定の実施形態では、中空溶接ワイヤ50が、1または複数の有機安定剤成分(例えば、ナトリウムカルボキシメチルセルロース)と、1または複数の炭素成分(例えば、グラファイト粉末)と、1または複数の希土類成分(例えば、希土類シリサイド)とを含んでいてもよい。さらに、中空溶接ワイヤ50は、約0.024in〜約0.062in、約0.030in〜約0.060in、0.035in〜約0.052in、または約0.040inの外径を有していてもよい。また、或る特定の実施形態では、溶接システム10が、進行速度を30in/minより速く、または40in/minより速くするのを可能とするのに適した速度で、中空溶接ワイヤ50を供給し得ることが認識され得る。
さらに、プロセス60は、シールドガス流(例えば、100%アルゴン、100%二酸化炭素、75%アルゴン/25%二酸化炭素、90%アルゴン/10%二酸化炭素、または同様のシールドガス流)を溶接装置のコンタクトチップ(例えば、トーチ18のコンタクトチップ)近くに供給する(ブロック64)ことを含む。他の実施形態では、ガス供給システム(例えば、図1に示されているガス供給システム16等)を用いない溶接システムを用いることができ、中空溶接ワイヤ50の1または複数の成分(例えば、炭酸カリウム)がシールドガス成分(例えば、二酸化炭素)を提供するように分解することができる。
次に、アーク34が中空溶接ワイヤ50とワーク22との間に生じるとともに、維持されるように中空溶接ワイヤ50をワーク22近くに運ぶ(ブロック66)ことができる。アーク34は、例えば、GMAWシステム10用のDCEP、DCEN、DC可変極性、パルスDC、平衡AC電源構成または不平衡AC電源構成を用いて生成することができることを理解すべきである。アーク34をワーク22に築いたら、中空溶接ワイヤ50の一部(例えば、溶加金属および合金成分)を、溶着物の溶接ビードを形成するようにワーク22の表面上の溶接プールに動かす(ブロック68)ことができる。それと同時に、中空溶接ワイヤ50の成分の残りが、アークの電気的特性並びに溶着物の得られる化学的性質および機械的性質を制御するように、アーク安定剤、スラッグ形成剤および/または脱酸素剤として機能するために、中空溶接ワイヤ50から放出され得る(ブロック70)。
具体例として、或る特定の実施形態では、有機安定剤の第I族金属または第II族金属(例えば、カリウムイオンおよびナトリウムイオン)が包括的に、有機安定剤と分離して、アークに安定化作用をもたらし得ると考えられる。その一方で、有機部分(例えば、少なくとも炭素と水素とを含むものの、場合によっては酸素も含む)が、溶接位置にまたはその付近に還元(例えば、水素の豊富な)雰囲気をもたらすアーク条件下で分解し得ると考えられる。したがって、理論に拘束されることを望むものではないが、場合によっては第I族/第II族の安定化金属、希土類成分、循環的な動き等と併せて、本開示の得られる還元雰囲気は、被覆ワークを溶接するかまたは間隙充填を実施する場合であっても、高進行速度および低多孔度を可能とする溶接ソリューションをもたらすと考えられる。例えば、或る特定の実施形態では、中空溶接ワイヤ50が包括的に、より薄いワーク、並びに、塗装、亜鉛めっき、亜鉛めっき後に焼きなまし処理した、めっき、アルミニウム蒸着された、クロムめっき、浸炭された、または他の同様の被覆ワークの溶接を可能とし得ると考えられる。例えば、本開示の中空溶接ワイヤ50の或る特定の実施形態は、間隙充填(例えば、1mm〜3mmの間隙充填)を実施する場合であっても、高進行速度(例えば、30in/min超)および低多孔度を維持しながら、5mm未満若しくは4mm未満の厚みを有するワーク、または約1.3mm若しくは1.2mmの厚みを有するワークを溶接することを可能とし得る。
プロセス60に従う、開示される中空溶接ワイヤ50の実施形態を用いた、例示の全ての溶接金属の溶接実験についての結果を以下の表1に記載する。当然のことながら、表1に示される溶接の化学的性質は、鉄によって提示される残存パーセンテージを用いて、溶接金属の或る特定の成分(例えば、全溶接金属の約3%)を説明するものである。表1に示されるように、得られる溶接部についてのシャルピーVノッチ値は、約−30℃で約35ft.lbs.であり、約−40℃で約24ft.lbs.である。或る特定の実施形態では、開示される中空溶接ワイヤ50を用いて形成される溶接部のシャルピーVノッチ値が概して、約20ft.lbs.〜約45ft.lbs.の範囲をとり得る。加えて、表1に示される実験では、得られる溶接部が、約116キロポンド毎平方インチ(kpsi)の極限引張強度(UTS)および約105kpsiの降伏強度(YS)(例えば、20%伸長)をもたらした。或る特定の実施形態では、開示される中空溶接ワイヤ50を用いて形成される溶接部が、約100kpsi〜約130kpsiの範囲のUTS、および/または約95kpsi〜約115kpsiの範囲のYS、および/または約10%〜約40%の伸長を有し得る。
さらに、本件のアプローチが、被覆ワークを溶接する場合であっても、低多孔性(例えば、低表面多孔性および/または低全多孔性)溶接部を、高進行速度(例えば、30in/min超または40in/min超)で得ることを可能とすることが認識され得る。或る特定の実施形態では、本開示の中空溶接ワイヤ50によって可能とされる低多孔度が、実質的に非多孔性の溶接部をもたらし得る。他の実施形態では、開示される中空溶接ワイヤ50によって、各孔のそれぞれの直径以上の距離で互いに離れる、ほんの小さな間隙または孔(例えば、直径約1.6mm未満)を有する低多孔性溶接部がもたらされ得る。さらに、或る特定の実施形態では、一定方向(例えば、溶接軸)における溶接部の単位距離毎に生じる孔の直径の合計として、多孔度が表され得る。かかる実施形態では、溶接部が、溶接部1インチ当たり約0.3インチ未満、溶接部1インチ当たり約0.25インチ未満、溶接部1インチ当たり約0.2インチ未満、または溶接部1インチ当たり約0.1インチ未満の多孔度を有し得る。溶接部の多孔度は、X線解析、顕微鏡解析、または別の好適な方法を用いて測定され得ることが認識され得る。
Figure 2016506871
図4は、中空溶接ワイヤ50を製造し得るプロセス80の実施形態を図示するものである。プロセス80は、中空溶接ワイヤ50を製造する一例を単に提供するものであるが、他の実施形態では、本件のアプローチの作用を損なうことなく、中空溶接ワイヤ50を作製するのに他の製造方法を使用することができることが認識され得る。すなわち、例えば、或る特定の実施形態では、中空溶接ワイヤ50が、ロール成形法を介して、またはコア組成物を中空の金属シース中に装填することにより形成することができる。図4に図示されるプロセス80は、ストリップを(例えば、半円形または溝を作る)部分的に円形の金属シース52へと成形する数あるダイを通して平らな金属ストリップを供給することから始まる(ブロック82)。金属ストリップを金属シース52へと少なくとも部分的に成形した後、金属シース52をフィラー(例えば、粒状コア54)で充填することができる(ブロック84)。すなわち、部分的に成形された金属シース52を、様々な粉末状合金成分、アーク安定化成分、スラグ形成成分、脱酸素成分および/または充填成分で充填することができる。例えば、様々な融剤成分および合金成分の中でも、1または複数の有機安定剤成分(例えば、ナトリウムカルボキシメチルセルロース)、1または複数の炭素成分(例えば、グラファイト粉末)、および1または複数の希土類成分(例えば、希土類シリサイド)を金属シース52に添加することができる。さらに、或る特定の実施形態では、他の成分(例えば、希土類シリサイド、マグネタイト、チタン酸塩、パイライト、鉄粉、および/または他の同様の成分)を、部分的に成形された金属シース52に添加することもできる。
次に、図示されるプロセス80において、粒状コア材料54の成分が、部分的に成形された金属シース52に添加されると、次に、部分的に成形された金属シース52が粒状コア材料54を実質的に囲む(例えば、シーム58を形成する)ように、金属シース52を概ね閉じることができる1または複数のデバイス(例えば、引抜ダイスまたは他の好適な閉鎖デバイス)の中に部分的に成形された金属シース52を給送する(ブロック86)ことができる。さらに、閉じた金属シース52をその後、粒状コア材料54を圧縮することによって中空溶接ワイヤ50を縮径する(reduce the circumference)ように複数のデバイス(例えば、引抜ダイスまたは他の好適なデバイス)の中に給送する(ブロック88)ことができる。或る特定の実施形態では、続いて、中空溶接ワイヤをスプール、リールまたは輸送用ドラム上に装填する前に、中空溶接ワイヤ50を約300°F〜約650°Fに約4時間〜6時間加熱することができるのに対し、他の実施形態では、中空溶接ワイヤ50をこの焼成工程なしに装填してもよい。
本明細書において、本発明の或る特定の特徴だけが図示および説明されてきたが、当業者には多くの変更および変形が思い浮かぶであろう。それゆえ、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の趣旨に入る全てのこのような変更および変形を包含することを意図していることを理解されたい。
10 溶接システム
12 溶接電源
14 溶接ワイヤフィーダー
16 ガス供給システム
17 シールドガス源
18 溶接トーチ
20 ケーブル
22 ワーク
24 リードケーブル
26 クランプ
28 ケーブル束
30 交流電源
32 ガス導管
34 アーク
50 中空溶接ワイヤ
52 金属シース
54 粒状コア材料

Claims (19)

  1. シースとコアとを含む中空溶接ワイヤであって、
    前記コアが有機安定剤成分を含み、該有機安定剤成分が、溶接中にワークの表面付近に水素を放出するように構成される有機的な副次成分を含み、該有機安定剤成分が、第I族金属、第II族金属、またはそれらの組合せを更に含む中空溶接ワイヤ。
  2. 前記有機安定剤成分が、前記コアの約10重量%未満を構成するか、または前記中空溶接ワイヤの約5重量%未満を構成する請求項1に記載の中空溶接ワイヤ。
  3. 前記有機安定剤成分が、前記コアの約0.05重量%〜約5重量%を構成するか、または前記中空溶接ワイヤの約0.01重量%〜約4重量%を構成する請求項1に記載の中空溶接ワイヤ。
  4. 前記第I族金属、第II族金属、またはそれらの組合せが、前記有機安定剤成分の前記有機的な副次成分と化学結合する請求項1に記載の中空溶接ワイヤ。
  5. 前記有機的な副次成分が高分子である請求項1に記載の中空溶接ワイヤ。
  6. 前記有機安定剤が、アルギン酸塩またはステアリン酸塩を含む請求項1に記載の中空溶接ワイヤ。
  7. 前記有機安定剤成分が、カルボキシメチルセルロースの第I族または第II族の塩を含む請求項1に記載の中空溶接ワイヤ。
  8. 前記コアが、セリウム、ランタン、またはそれらの組合せを含む希土類成分を含み、該希土類成分が、該コアの約10重量%未満を構成するか、または前記中空溶接ワイヤの約5重量%未満を構成する請求項1に記載の中空溶接ワイヤ。
  9. 前記希土類成分が、前記コアの約0.5重量%〜約5重量%を構成するか、または前記中空溶接ワイヤの約0.01重量%〜約2.5重量%を構成する請求項9に記載の中空溶接ワイヤ。
  10. 前記コアが、グラファイト、グラフェン、カーボンブラック、ランプブラック、カーボンナノチューブ、ダイアモンドまたはそれらの組合せを含む炭素成分を含み、該炭素成分が、該コアの約10重量%未満を構成するか、または前記中空溶接ワイヤの約5重量%未満を構成する請求項1に記載の中空溶接ワイヤ。
  11. 前記炭素成分が、前記コアの約0.01重量%〜約5重量%を構成するか、または前記中空溶接ワイヤの約0.01重量%〜約2.5重量%を構成する請求項11に記載の中空溶接ワイヤ。
  12. 前記コアが、1または複数の第I族金属または第II族金属、チタンおよびマンガンの各々の酸化物を含む凝集体を含み、該凝集体が、該コアの約10重量%未満を構成するか、または前記中空溶接ワイヤの約5重量%未満を構成する請求項1に記載の中空溶接ワイヤ。
  13. 前記コアが、前記中空溶接ワイヤの約7重量%〜約40重量%を構成し、前記有機安定剤成分が、該コアの約10重量%未満を構成する請求項1に記載の中空溶接ワイヤ。
  14. シースとコアとを含む中空溶接ワイヤであって、
    前記コアが希土類シリサイド成分を含み、該希土類シリサイドが、セリウム、ランタン、またはそれらの組合せを含む、中空溶接ワイヤ。
  15. 前記希土類成分が、前記中空溶接ワイヤの約0.1重量%〜約5重量%を構成する請求項15に記載の中空溶接ワイヤ。
  16. 前記コアが、
    1または複数の第I族金属または第II族金属と結合する1または複数の有機分子または有機ポリマーを含む、有機安定剤成分と、
    グラファイト、グラフェン、カーボンブラック、ランプブラック、カーボンナノチューブ、ダイアモンド、またはそれらの組合せを含む、炭素成分と、
    1または複数の第I族金属または第II族金属、チタンおよびマンガンの酸化物を含む、凝集体とを含む請求項15に記載の中空溶接ワイヤ。
  17. 被覆金属ワークを溶接するように構成される中空溶接ワイヤであって、該中空溶接ワイヤが、毎分約30インチを超える進行速度で、溶接部1インチ当たり約0.25インチ未満の多孔度を有する溶接部をもたらすように構成される、中空溶接ワイヤ。
  18. 前記多孔度が、溶接部1インチ当たり約0.10インチ未満である請求項18に記載の中空溶接ワイヤ。
  19. 前記溶接部が、約−40°Fで約20ft.lbs.を超える、また約−30°Fで約30ft.lbs.を超えるシャルピーVノッチ靭性を有する請求項18に記載の中空溶接ワイヤ。
JP2015553728A 2013-01-16 2013-12-12 中空溶接ワイヤ Pending JP2016506871A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/743,178 2013-01-16
US13/743,178 US9999944B2 (en) 2012-08-28 2013-01-16 Systems and methods for welding electrodes
PCT/US2013/074533 WO2014113155A2 (en) 2013-01-16 2013-12-12 Systems and methods for welding electrodes

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016506871A true JP2016506871A (ja) 2016-03-07
JP2016506871A5 JP2016506871A5 (ja) 2017-02-02

Family

ID=49950024

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015553728A Pending JP2016506871A (ja) 2013-01-16 2013-12-12 中空溶接ワイヤ

Country Status (9)

Country Link
EP (1) EP2945774B1 (ja)
JP (1) JP2016506871A (ja)
KR (1) KR102210291B1 (ja)
CN (1) CN103920965B (ja)
BR (1) BR112015016170A2 (ja)
CA (1) CA2887685C (ja)
IN (1) IN2015DN02988A (ja)
MX (1) MX2015004430A (ja)
WO (1) WO2014113155A2 (ja)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010037001A2 (en) 2008-09-26 2010-04-01 Immune Disease Institute, Inc. Selective oxidation of 5-methylcytosine by tet-family proteins
US9999944B2 (en) 2012-08-28 2018-06-19 Hobart Brothers Company Systems and methods for welding electrodes
US10016850B2 (en) 2012-08-28 2018-07-10 Hobart Brothers Company Systems and methods for welding electrodes
US10543556B2 (en) 2012-08-28 2020-01-28 Hobart Brothers Llc Systems and methods for welding zinc-coated workpieces
EP3055101A2 (en) 2013-10-09 2016-08-17 Hobart Brothers Company Systems and methods for corrosion-resistant welding electrodes
US10300565B2 (en) 2014-10-17 2019-05-28 Hobart Brothers Company Systems and methods for welding mill scaled workpieces
US11370068B2 (en) 2015-02-25 2022-06-28 Hobart Brothers Llc Systems and methods for additive manufacturing using aluminum metal-cored wire
US10850356B2 (en) * 2015-02-25 2020-12-01 Hobart Brothers Llc Aluminum metal-cored welding wire
US11459573B2 (en) 2015-09-30 2022-10-04 Trustees Of Boston University Deadman and passcode microbial kill switches
CN105945456B (zh) * 2016-04-22 2018-05-08 郑州机械研究所有限公司 一种耐热耐磨药芯焊丝
CN106312249A (zh) * 2016-09-18 2017-01-11 安徽克里斯特新材料有限公司 基于改性铁基石墨烯复合焊料的压辊辊面明弧堆焊方法
CN106270926A (zh) * 2016-09-18 2017-01-04 安徽克里斯特新材料有限公司 基于金属基石墨烯复合焊料的压辊辊面明弧堆焊方法
CN106378512A (zh) * 2016-09-18 2017-02-08 安徽克里斯特新材料有限公司 基于铁基石墨烯复合焊料的压辊辊面气体保护堆焊方法
CN106312244A (zh) * 2016-09-18 2017-01-11 安徽克里斯特新材料有限公司 基于铁基石墨烯复合焊料的压辊辊面明弧堆焊方法
CN106312248B (zh) * 2016-09-18 2017-10-10 安徽克里斯特新材料有限公司 基于石墨烯复合粉末焊料的压辊辊面明弧堆焊方法
CN106270936A (zh) * 2016-09-18 2017-01-04 安徽克里斯特新材料有限公司 基于石墨烯复合粉末焊料的压辊辊面气体保护堆焊方法
CN106238963A (zh) * 2016-09-18 2016-12-21 安徽克里斯特新材料有限公司 一种改性铁基石墨烯复合焊料及其制备方法
CN106346114A (zh) * 2016-09-18 2017-01-25 安徽克里斯特新材料有限公司 基于改性铁基石墨烯复合焊料的压辊辊面气体保护堆焊方法
CN108941970B (zh) * 2018-08-15 2021-03-12 句容协鑫集成科技有限公司 一种高精度接线盒焊接用焊带及其制备方法
CN108941979B (zh) * 2018-09-05 2020-11-27 天津市永昌焊丝有限公司 一种无镀铜er50-6气保护实心焊丝
CN113523646B (zh) * 2021-07-29 2022-08-23 合肥工业大学 一种低稀释率的堆焊药芯焊丝及制备方法

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5091552A (ja) * 1973-12-10 1975-07-22
JPS61169196A (ja) * 1985-01-22 1986-07-30 Kobe Steel Ltd セルフシールド亜鉛メッキ鋼板アーク溶接用フラックス入りワイヤ
JPS63212093A (ja) * 1987-02-25 1988-09-05 Nippon Steel Corp 溶接用フラツクス入りワイヤの製造方法
JPH06198489A (ja) * 1992-10-30 1994-07-19 Lincoln Electric Co:The フラックスコアアーク溶接電極
JPH06218578A (ja) * 1993-01-26 1994-08-09 Kobe Steel Ltd 多電極用ガスシールドアーク溶接フラックス入りワイヤ
JPH10286692A (ja) * 1997-04-11 1998-10-27 Nippon Steel Weld Prod & Eng Co Ltd 耐プライマ性ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
JP2000042787A (ja) * 1998-07-28 2000-02-15 Kobe Steel Ltd ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
JP2000071096A (ja) * 1998-08-31 2000-03-07 Kobe Steel Ltd 水平すみ肉ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
JP2008500186A (ja) * 2004-05-27 2008-01-10 ベーレル・シユヴアイステヒニク・アウストリア・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング 継ぎ合わせ結合部用添加材及びその製造方法
CN101618486A (zh) * 2009-07-27 2010-01-06 天津三英焊业股份有限公司 钛型药芯焊丝及制备方法
JP2010274304A (ja) * 2009-05-28 2010-12-09 Nippon Steel Corp 高張力鋼用フラックス入りワイヤ

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB363815A (en) * 1930-12-12 1931-12-31 Quasi Arc Co Ltd Improvements relating to electrodes for use in electric arc welding and the fusion deposition of metals
US3318729A (en) * 1965-08-05 1967-05-09 Du Pont Tubular welding rod having a chlorine or fluorine substituted ethylenically unsaturated aliphatic hydrocarbon polymer core
EP0652071A1 (en) * 1993-08-12 1995-05-10 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Flux-cored wire for gas shield arc welding with low fume
US6723954B2 (en) 2002-01-22 2004-04-20 Hobart Brothers Company Straight polarity metal cored wire
US20060096966A1 (en) * 2004-11-08 2006-05-11 Lincoln Global, Inc. Self-shielded flux cored electrode for fracture critical applications
US20060207984A1 (en) * 2005-03-17 2006-09-21 Lincoln Global, Inc. Flux cored electrode
CN101323057A (zh) * 2007-06-13 2008-12-17 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 一种高强度金属芯型无缝药芯焊丝
WO2011120533A1 (en) * 2010-03-30 2011-10-06 Dow Global Technologies Inc. New high viscosity carboxymethyl cellulose and method of preparation
CN102371444A (zh) * 2010-08-26 2012-03-14 上海锦川机电技术有限公司 大直径管状高铬铁型堆焊焊条的芯粉
CN102009286B (zh) * 2010-10-27 2012-12-05 武汉铁锚焊接材料股份有限公司 改善碱性焊条压涂与外观质量的混合粉、方法及碱性焊条
US9199341B2 (en) * 2012-08-28 2015-12-01 Hobart Brothers Company Systems and methods for welding electrodes

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5091552A (ja) * 1973-12-10 1975-07-22
JPS61169196A (ja) * 1985-01-22 1986-07-30 Kobe Steel Ltd セルフシールド亜鉛メッキ鋼板アーク溶接用フラックス入りワイヤ
JPS63212093A (ja) * 1987-02-25 1988-09-05 Nippon Steel Corp 溶接用フラツクス入りワイヤの製造方法
JPH06198489A (ja) * 1992-10-30 1994-07-19 Lincoln Electric Co:The フラックスコアアーク溶接電極
JPH06218578A (ja) * 1993-01-26 1994-08-09 Kobe Steel Ltd 多電極用ガスシールドアーク溶接フラックス入りワイヤ
JPH10286692A (ja) * 1997-04-11 1998-10-27 Nippon Steel Weld Prod & Eng Co Ltd 耐プライマ性ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
JP2000042787A (ja) * 1998-07-28 2000-02-15 Kobe Steel Ltd ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
JP2000071096A (ja) * 1998-08-31 2000-03-07 Kobe Steel Ltd 水平すみ肉ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
JP2008500186A (ja) * 2004-05-27 2008-01-10 ベーレル・シユヴアイステヒニク・アウストリア・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング 継ぎ合わせ結合部用添加材及びその製造方法
JP2010274304A (ja) * 2009-05-28 2010-12-09 Nippon Steel Corp 高張力鋼用フラックス入りワイヤ
CN101618486A (zh) * 2009-07-27 2010-01-06 天津三英焊业股份有限公司 钛型药芯焊丝及制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2014113155A2 (en) 2014-07-24
KR20150105296A (ko) 2015-09-16
EP2945774A2 (en) 2015-11-25
EP2945774B1 (en) 2020-08-05
KR102210291B1 (ko) 2021-02-01
CN103920965A (zh) 2014-07-16
CA2887685C (en) 2018-04-17
MX2015004430A (es) 2015-06-24
BR112015016170A2 (pt) 2017-07-11
IN2015DN02988A (ja) 2015-09-18
CN103920965B (zh) 2020-11-06
CA2887685A1 (en) 2014-07-24
WO2014113155A3 (en) 2014-11-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20230294216A1 (en) Systems and methods for welding electrodes
JP2016506871A (ja) 中空溶接ワイヤ
US9199341B2 (en) Systems and methods for welding electrodes
US10016850B2 (en) Systems and methods for welding electrodes
US9950394B2 (en) Systems and methods for welding electrodes
CA2943252C (en) Systems and methods for welding zinc-coated workpieces
US11697171B2 (en) Systems and methods for welding zinc-coated workpieces
CN114012302B (zh) 用于焊接电极的系统和方法
JP2016533898A (ja) 耐食溶接電極用のシステムおよび方法
US12128506B2 (en) Systems and methods for welding electrodes

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20161212

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20161212

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20171207

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180109

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20180731