MXPA06007359A - Relacion de bario y litio para electrodo de nucleo con fundente. - Google Patents
Relacion de bario y litio para electrodo de nucleo con fundente.Info
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Abstract
Se proveen varios sistemas de escoria que exhiben caracteristicas de flujo y propiedades mejoradas de sedimento de soldadura. Tambien se proporcionan electrodos de nucleo con fundente para reducir los sistemas conocidos de escoria y metodos relacionados de soldadura de arco.
Description
RELACIÓN DE BARIO Y LITIO PARA ELECTRODO DE NUCLEO CON FUNDENTE DESCRIPCIÓN
Antecedentes y campo de la invención
La actual invención se relaciona con relaciones particulares de bario y litio para electrodos de núcleo con fundente tales como los utilizados en una variedad de procesos de soldadura de arco. En el campo de la soldadura de arco, los tipos principales de procesos de soldadura son soldadura de arco de gas-metal con alambres sólidos (GMAW) o alambres con núcleo metálico (GMAW-C) , soldadura de arco de núcleo con fundente con gas protector (FCAW-G) , soldadura de arco de núcleo con fundente autoprotegido (FCAW-S) , soldadura de arco con metal protector (SMAW) y soldadura de arco sumergido (SAW) . Los electrodos de núcleo metálico se utilizan cada vez más como alternativa a los alambres sólidos debido a productividad incrementada durante la fabricación de la soldadura de componentes estructurales . Los electrodos de núcleo metálico son electrodos compuestos que consisten en un material de núcleo (relleno) rodeado por una envoltura externa metálica. El núcleo consiste principalmente de polvo de hierro e ingredientes de aleación y fundentes para ayudar con la estabilidad del arco, adherencia de soldadura y aspecto etc . , de manera tal que la apariencia y propiedades mecánicas deseadas se obtienen en la soldadura. Los electrodos de núcleo metálico son fabricados al mezclar los ingredientes del material del núcleo y depositarlos dentro de una tira formada, y después cerrando y extruyendo la tira al diámetro final . Los electrodos de núcleo metálico proporcionan mejores índices de deposición y producen un perfil más amplio, penetración de soldadura más consistente comparado con electrodos sólidos. Por otra parte, proporcionan acción mejorada del arco, generan menos humo y salpicadura y proveen depósitos de soldadura con mejor adherencia de soldadura comparada a electrodos sólidos. Los electrodos FCAW-S no utilizan ningún protector durante la soldadura y la protección del metal de soldadura contra el ambiente se alcanza con el uso de desoxidantes y desnitrificantes como Al, Mg, Ti y Zr. Sin embargo, una cierta relación de bario a litio se utiliza a menudo para controlar la gama de fusión y fluidez de la escoria y sedimento de soldadura. Esta relación se puede modificar para hacer el electrodo apropiado para soldar fuera de posición, es decir verticalmente arriba o verticalmente abajo. De diagramas ternarios de bario, fluoruros de estroncio y litio, se sabe que el punto de fusión es reducido generalmente con el aumento de niveles de fluoruro de litio. Aunque los electrodos con compuestos de bario y litio se conocen, todavía sigue habiendo una necesidad de composiciones de electrodo y escoria resultante que exhiban propiedades mejoradas, particularmente con respecto a las proporciones de bario y litio y las características de flujo de las propiedades de la escoria y sedimento de soldadura que resultan de allí. LA INVENCIÓN En un primer aspecto, la actual invención proporciona un electrodo de núcleo con fundente en el cual los componentes del núcleo se eligen para producir un sistema particular de escoria. Los componentes del núcleo incluyen cerca de 35% a cerca de 55% de fluoruro de bario, y cerca de 2% a cerca de 12% de fluoruro de litio. En otro aspecto, la actual invención proporciona un electrodo de núcleo con fundente que comprende bario y litio en una relación de masa de bario total a litio total • de cerca de 8:1 a cerca de 12:1. En otro aspecto, la actual invención proporciona un sistema de escoria que resulta de un electrodo de núcleo con fundente, el sistema de escoria que resulta de la presencia de cerca de 35% a cerca de 55% de fluoruro de bario y de cerca de 2% a cerca de 12% de fluoruro de litio en el núcleo del electrodo. En otro aspecto, la actual invención proporciona un método de soldadura de arco que utiliza un electrodo de núcleo con fundente. El método comprende proporcionar un electrodo de núcleo con fundente que produzca un sistema de escoria que resulta de la presencia (i) de cerca de 35% a cerca de 55% de fluoruro de bario y (ii) de cerca de 2% a cerca de 12% de fluoruro de litio en el núcleo del electrodo. El método también comprende pasar una corriente eléctrica a través del electrodo de tal modo para producir el sistema de escoria. En otro aspecto, la actual invención proporciona un método de soldadura de arco que utiliza un electrodo de núcleo con fundente. El método comprende proporcionar un electrodo de núcleo con fundente que incluye bario y litio en una relación de masa de bario total a litio total de cerca de 8:1 a cerca de 12:1. El método también comprende pasar una corriente eléctrica a través del electrodo de tal modo que produzca el sistema de escoria. Estos y otros objetos y ventajas serán evidentes de la descripción siguiente. MODALIDADES PREFERIDAS La actual invención se basa en un descubrimiento que excelentes propiedades en una escoria resultante se pueden obtener si se utilizan bario y litio en ciertas proporciones, en la escoria. Por consiguiente, varias modalidades preferidas de sistemas de escoria, composiciones de electrodo para formar tales sistemas de escoria, y métodos relacionados de uso se proporcionan. Una composición preferida de electrodo de acuerdo con la actual invención comprende: fluoruro de bario, como la fuente de bario, de cerca de 35 a cerca de 55% del material del núcleo (en peso) , fluoruro de litio, como la fuente de litio, de cerca de 2 a cerca de 12% del material del núcleo (en peso) , carbonato de bario, como fuente secundaria de bario, de cerca de 0 a cerca de 8% del material del núcleo (en peso) , carbonato de litio, como fuente secundaria de litio, de cerca de 0 a cerca de 8% del material del núcleo (en peso) como carbonato de litio, óxido de litio, de cerca de 2 a cerca de 15% del material del núcleo, óxido de hierro, de cerca de 5 a cerca de 20% del material del núcleo, óxido de calcio, de cerca de 0 a cerca de 5% del material del núcleo, óxido de silicio, de cerca de 0 a cerca de 5% del material del núcleo, óxido de manganeso, de cerca de 0 a cerca de 5% del material del núcleo, aluminio, magnesio, titanio, circonio, o combinaciones de los mismos, hasta cerca de 25% del material del núcleo, para desoxidación y desnitrificación, y el material restante del núcleo que incluye metálicos tal como, pero no limitado a hierro, níquel, manganeso y/o silicio. Preferiblemente, una relación bario a litio de cerca de 8:1 a cerca de 12:1, respectivamente, se utiliza para una capacidad de soldadura óptima y buen rango de operación. Esta relación es la relación de masa de bario total a litio total en el electrodo . Una relación menor que cerca de 8:1 provocará acción de arco pobre mientras que una relación mayor que cerca de 12:1 provocará gama pobre de voltaje y producirá soldaduras con porosidad. Se dispone abajo en la tabla 1 de una formulación representativa del núcleo de un electrodo de núcleo con fundente usado para formar los sistemas preferidos de escoria. Todos los porcentajes en la tabla 1 se basan sobre el peso de la formulación del núcleo del electrodo, que alternadamente constituye cerca de 20% del electrodo en peso . Tabla 1 Formulación Representativa del Núcleo
Las modalidades preferidas de sistemas de escoria y electrodos para formar tales sistemas pueden emplear una amplia gama de compuestos usados en el electrodo para proporcionar una fuente de bario en la escoria que resulta. Por ejemplo, se prevé que el monoferrato de bario (BaFe204) y los complejos de BaO, Fe203, CaO, Si02, y/o Ti02 se pueden utilizar en el electrodo. Aunque generalmente menos preferido debido a sus fuertes propiedades higroscópicas, BaO por si mismo, podría en ciertas modalidades, ser utilizado en el electrodo. Las modalidades preferidas de sistemas de escoria y electrodos para formar tales sistemas pueden utilizar un amplio arreglo de compuestos usados en el electrodo para proporcionar una fuente de litio en la escoria que resulta. Por ejemplo, se prevé que varios complejos de Li20, Fe203, Mn02, CaO, Si02, y/o Ti02 se pueden utilizar en el electrodo. Aunque generalmente menos preferido debido a sus fuertes propiedades higroscópicas, Li20 por sí mismo, se podría en ciertas modalidades utilizar en el electrodo. Los niveles de fluoruro de bario y litio fueron cambiados para evaluar el efecto de estos agentes formadores de escoria en estabilidad del arco y resistencia a la porosidad. Las pruebas automatizadas de soldadura en aumento de voltajes secuencialmente en la posición vertical abajo fueron utilizadas para evaluar el rango de operación de un producto del electrodo. Las adiciones de aumento de fluoruro de bario hicieron la capacidad de soldadura del electrodo mejor, pero no mejoraron la gama operable del electrodo. El aumento de fluoruro de litio aumentó la gama de voltaje del electrodo en una prueba robótica automatizada. La disminución de fluoruro de litio disminuyó el rango de operación del electrodo. El actual desarrollo se dirige particularmente a proporcionar electrodos y particularmente electrodos de núcleo con fundente para soldadura de arco, que utilizan cantidades relativamente grandes de fluoruros de bario y litio. Aunque el desarrollo incluye electrodos con carbonatos de bario y/o litio, el desarrollo se refiere sobre todo a las composiciones de electrodo en las cuales los fluoruros de bario y litio son los componentes principales, y fluoruros tales que están en combinación opcional con cantidades menores de carbonatos de bario y/o litio . Detalles adicionales de materiales de soldadura de arco y específicamente, electrodos de núcleo para soldadura se proporcionan en las patentes de los Estados Unidos de América 5,369,244; 5,365,036; 5,233,160; 5,225,661; 5,132,514; 5,120,931; 5,091,628; 5,055,655; 5,015,823; 5,003,155; 4,833,296; 4,723,061; 4,717,536; 4,551,610; y 4,186,293; las cuáles son incorporadas por este medio a manera de referencia. La descripción precedente, actualmente, se considera ser la modalidad preferida de la actual invención. Sin embargo, se prevé que varios cambios y modificaciones evidentes para expertos en la materia, pueden realizarse sin separarse de la actual invención. Por lo tanto, la descripción precedente pretende cubrir todos esos cambios y modificaciones comprendidos dentro del espíritu y alcance de la actual invención, incluyendo todos los aspectos equivalentes .
Claims (1)
- REIVINDICACIONES 1. Un electrodo de núcleo con fundente caracterizado porque tiene una composición de núcleo que incluye : de cerca de 35% a cerca de 55% de fluoruro de bario; y de cerca de 2% a cerca de 12% de fluoruro de litio en peso de los materiales del núcleo. 2. El electrodo de núcleo con fundente de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque tiene una composición del núcleo que además incluye: hasta cerca de 8% de carbonato de bario en peso de los materiales del núcleo. 3. El electrodo de núcleo con fundente de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque tiene una composición del núcleo que además incluye: hasta cerca de 8% de carbonato de litio en peso de los materiales del núcleo. . El electrodo de núcleo con fundente de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además incluye: de cerca de 2% a cerca de 15% de óxido de litio en peso de los materiales de la base. 5. El electrodo de núcleo con fundente de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además incluye: de cerca de 5% a cerca de 20% de óxido de hierro en peso de los materiales de la base. 6. El electrodo de núcleo con fundente de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además incluye por lo menos uno de (i) , (ii) , y (iii) como sigue : (i) hasta 5% de óxido de calcio; (ii) hasta 5% de óxido de silicio; y (iii) hasta 5% de óxido de manganeso en peso de los materiales del núcleo . 7. El electrodo de núcleo con fundente de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además incluye : hasta cerca de 25% en peso de los materiales del núcleo de un agente seleccionado del grupo que consiste de aluminio, magnesio, titanio, circonio, y combinaciones de los mismos. 8. El electrodo de núcleo con fundente de conformidad con la reivindicación 1, en el cual los materiales del núcleo también incluyen: por lo menos un agente seleccionado del grupo que consiste de hierro, níquel, manganeso, silicio y combinaciones de los mismos. 9. Un electrodo de núcleo con fundente caracterizado porque comprende bario y litio en una relación de masa de bario total a litio total de cerca de 8:1 a cerca de 12:1. 10. El electrodo de núcleo con fundente de conformidad con la reivindicación 9, en donde el electrodo comprende una fuente de bario seleccionada del grupo que consiste de fluoruro de bario, carbonato de bario, monoferrato de bario, óxido de bario, complejos que incluyen óxido de bario, y combinaciones de los mismos. 11. El electrodo de núcleo con fundente de conformidad con la reivindicación 9, en donde el electrodo comprende una fuente del litio seleccionada del grupo que consiste de fluoruro de litio, carbonato de litio, óxido de litio, complejos que incluyen óxido de litio y combinaciones de los mismos. 12. El electrodo de núcleo con fundente de conformidad con la reivindicación 9 , en donde el electrodo comprende fluoruro de bario y fluoruro de litio. 13. El electrodo de núcleo con fundente de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque además comprende carbonato de bario. 14. El electrodo de núcleo con fundente de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque además comprende carbonato de litio. 15. El electrodo de núcleo con fundente de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque produce un sistema de escoria que comprende además: de cerca de 0 a cerca de 8% de carbonato de bario; y de cerca de 0 a cerca de 8% de carbonato de litio . 16. El electrodo de núcleo con fundente de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque produce un sistema de escoria que comprende además: de cerca de 2% a cerca de 15% de óxido de litio. 17. El electrodo de núcleo con fundente de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque produce un sistema de escoria que comprende además: de cerca de 5% a cerca de 20% de óxido de hierro. 18. El electrodo de núcleo con fundente de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque produce un sistema de escoria que comprende además por lo menos uno de (i) , (ii) , y (iii) : (i) de cerca de 0 a cerca de 5% de óxido de calcio; (ii) de cerca de 0 a cerca de 5% de óxido de silicio; y (iii) de cerca de 0 a cerca de 5% de óxido manganeso . 19. El electrodo de núcleo con fundente de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque produce un sistema de escoria que comprende además: hasta cerca de 25% de un agente seleccionado del grupo que consiste de aluminio, magnesio, titanio, circonio y combinaciones de los mismos. 20. Un sistema de escoria que resulta de un electrodo de núcleo con fundente, el sistema de escoria caracterizado porque comprende: de cerca de 35% a cerca de 55% de fluoruro de bario; y de cerca de 2% a cerca de 12% de fluoruro de litio . 21. El sistema de escoria de conformidad con la reivindicación 20 caracterizado porque comprende además: hasta cerca de 8% de carbonato de bario. 22. El sistema de escoria de conformidad con la reivindicación 20 que comprende además: hasta cerca de 8% de carbonato de litio. 23. El sistema de escoria de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque comprende además: de cerca de 2% a cerca de 15% de óxido de litio. 24. El sistema de escoria de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque comprende además: de cerca de 5% a cerca de 20% de óxido de hierro. 25. El sistema de escoria de conformidad con la reivindicación 20 caracterizado porque comprende además por lo menos uno de (i) , (ii) , y (iii) : (i) de cerca de 0 a cerca de 5% de óxido de silicio; (ii) de cerca de 0 a cerca de 5% de óxido de silicio; y (iii) de cerca de 0 a cerca de 5% de óxido de manganeso . 26. El sistema de escoria de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque comprende además: hasta cerca de 25% de aluminio, magnesio, titanio, circonio, y combinaciones de los mismos. 27. Un método de soldadura de arco que usa un electrodo de núcleo con fundente, el método caracterizado porque comprende: proporcionar un electrodo de núcleo con fundente que produce un sistema de escoria que comprende (i) de cerca de 35% a cerca de 55% de fluoruro de bario, y (ii) de cerca de 2% a cerca de 12% de fluoruro de litio; y pasar una corriente eléctrica a través del electrodo de tal modo para producir el sistema de escoria. 28. El método de conformidad con la reivindicación 27, en donde el sistema de escoria producido comprende además hasta cerca de 8% de carbonato de bario. 29. El método de conformidad con la reivindicación 27, en donde el sistema de escoria producido comprende además hasta cerca de 8% de carbonato de litio. 30. El método de conformidad con la reivindicación 27, en donde el sistema de escoria producido comprende además de cerca de 2% a cerca de 15% de óxido de litio . 31. El método de conformidad con la reivindicación 27, en donde el sistema de escoria producido comprende además de cerca de 5% a cerca de 20% de óxido de hierro . 32. El método de conformidad con la reivindicación 27, en donde el sistema de escoria producido comprende además por lo menos uno de (i) , (ii) y (iii) : (i) hasta 5% de óxido de calcio, (ii) hasta 5% de óxido de silicio, y (iii) hasta 5% de óxido de manganeso. 33. El método de conformidad con la reivindicación 27, en donde el sistema de escoria producido comprende además hasta cerca de 25% de un agente seleccionado del grupo que consiste de aluminio, magnesio, titanio, circonio y combinaciones de los mismos. 34. El método de conformidad con la reivindicación 27, en donde el sistema de escoria producido comprende además por lo menos un agente seleccionado del grupo que consiste de hierro, níquel, manganeso, silicio, y combinaciones de los mismos. 35. Un método de soldadura de arco que usa un electrodo de núcleo con fundente, el método caracterizado porque comprende : proporcionar un electrodo de núcleo con fundente que incluye bario y litio en una relación de masa de bario total a litio total de cerca de 8:1 a cerca de 12:1; y pasar una corriente eléctrica a través del electrodo de tal modo que produzca el sistema de escoria. 36. El método de conformidad con la reivindicación 35, en donde el electrodo comprende una fuente de bario seleccionada del grupo que consiste de fluoruro de bario, carbonato de bario, monoferrato de bario, óxido de bario, complejos que incluyen óxido de bario y combinaciones de los mismos. 37. El método de conformidad con la reivindicación 35, en donde el electrodo comprende una fuente de litio seleccionada del grupo que consiste de fluoruro de litio, carbonato de litio, óxido de litio, complejos que incluyen óxido de litio y combinaciones de los mismos. 38. El método de conformidad con la reivindicación 35, en donde el electrodo comprende fluoruro de bario y fluoruro de litio. 39. El método de conformidad con la reivindicación 35, en donde el electrodo comprende además carbonato de bario. 40. El método de conformidad con la reivindicación 35, en donde el electrodo comprende además carbonato de litio.
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