具有更薄护套以提高沉积速率的管状焊丝制造技术

本公开大体上涉及焊接，并且更具体地，涉及用于诸如气体金属弧焊(GMAW)、焊药芯弧焊(FCAW)和埋弧焊(SAW)等的弧焊过程的管状焊丝。所述管状焊丝包括包围粒状芯的金属护套。所述金属护套包括大于大约0.6重量％的锰和大于大约0.05重量％的硅。此外，所述金属护套的厚度在大约0.008英寸和大约0.02英寸之间。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请要求于2015年8月11日申请的、标题为“具有更薄护套以提高沉积速率的管状焊丝(TUBULARWELDINGWIREWITHATHINNERSHEATHFORIMPROVEDDEPOSITIONRATES)”的美国临时申请序列号62/203,627的优先权和权益，该申请的全部内容出于所有目的以引用的方式并入本文中。
本公开通常涉及焊接，并且更具体地说，涉及用于诸如气体金属弧焊(GMAW)、焊药芯弧焊(FCAW)和埋弧焊(SAW)等的弧焊过程的管状焊丝。
技术介绍
焊接是一种在各种行业中已变成普遍用于各种应用的过程。例如，焊接通常用在诸如造船、海上平台、建筑物、轧管机等等的应用中。某些焊接技术(例如，GMAW、SAW或FCAW)通常采用形式为焊丝的焊接电极。焊丝通常可在焊接过程期间为焊缝提供一定量的填料金属，以及提供电流路径。
技术实现思路
在一个实施例中，管状焊丝包括包围粒状芯的金属护套。所述金属护套包括大于约0.6重量％的锰和大于约0.05重量％的硅。此外，所述金属护套的厚度在大约0.008英寸和大约0.02英寸之间。在另一实施例中，一种制造管状焊丝的方法包括在金属护套内部放置粒状芯，其中所述金属护套包括大于约0.6重量％的锰和大于约0.05重量％的硅，并且其中所述金属护套的厚度在大约0.008英寸和大约0.02英寸之间。所述方法包括压缩所述金属护套内的所述粒状芯以产生所述管状焊丝，其中所述管状焊丝的直径在大约0.03英寸和大约0.25英寸之间。附图说明当参考附图阅读以下具体实施方式时，将会更好地理解本公开的这些和其它特征、方面和优点，其中，在所有附图中，相同符号表示相同部件，其中：图1A是根据本公开的实施例的气体金属弧焊(GMAW)系统的方框图；图1B是根据本公开的实施例的埋弧焊(SAW)系统的方框图；图2是根据本公开的实施例的管状焊接电极的横截面视图；图3是根据本公开的实施例的过程的流程图，其中通过该过程可使用管状焊接电极以使用图1A的GMAW系统来焊接工件；图4是示出了针对两个典型管状焊丝的焊接电流对焊缝沉积物沉积速率的图表；以及图5是根据本公开的实施例的用于制造管状焊接电极的过程的流程图。具体实施方式下文将描述本公开的一个或多个具体实施例。为了努力提供对这些实施例的简明描述，在本说明书中可能并不描述实际实施方式的全部特征。应当明白的是，在任何此类实际实施方式的开发中，如在任何工程或设计项目中，可作出很多特定于实施方式的决策来实现开发者的特定目标，诸如与系统相关和业务相关的限制的兼容性，其可随着实施方式的变化而变化。此外，应当理解，此类开发努力可能是复杂的并且耗时的，但是尽管如此将是获益于本公开的一般技术人员的日常设计、制作和制造任务。在介绍本公开的各种实施例的元件时，冠词“一个”、“一种”、“该”和“所述”旨在意指存在一个或多个元件。术语“包含”、“包括”和“具有”旨在为包括的并且意指可存在除所列出元件之外的另外的元件。目前公开的管状焊丝的实施例可包括通常改变焊接过程和/或所得焊缝的性质的一种或多种组分(例如，焊药、稳弧剂或其它添加剂)。此外，除了所述组分之外，可能还期望管状焊丝具有某些物理性质。例如，由于在焊接期间管状焊丝被消耗，所以管状焊丝可从卷轴(例如，在焊丝馈送器中)馈送到焊炬。因此，举例而言，如果焊丝的刚度太低，那么当焊丝在退卷和/或馈送期间遇到阻力时，焊丝可能起皱、缠结或以其它方式不正确地馈送。目前认识到，这尤其是较大直径的管状焊丝(其通常可更容易屈曲)所存在的一个问题。当管状焊丝在馈送期间屈曲时，其可形成缠结的“鸟巢”，这通常浪费焊丝和操作员的时间以及在某些情况下不利地影响焊接系统(例如，焊丝馈送器、卷丝轴或焊接系统的类似馈丝部件)的操作。此外，当更大直径的焊丝的刚度太低时，丝更有可能变形(例如，使得管状丝具有“蛋”形)，这可导致馈丝时的滑动和/或其它不一致性，这对焊接过程可具有不利影响。因此，可能需要具有更高刚度的焊丝，以使得丝在焊接过程期间将不太可能经历退卷或馈送问题。此外，目前据信通过提高护套(相对薄的护套)的刚度和/或韧性，可生产大直径的管状焊丝，其提供用于馈送的合适物理性质，同时也实现更高的沉积速率。考虑到上述情况，本文所述的管状焊丝的实施例具有金属护套，所述金属护套包括一种或多种组分、合金元素诸如锰和/或硅，其可能不以目前公开的水平包括在其它焊丝的金属护套中。应当明白，这些组分可包括由常规焊丝的粒状芯所提供的组分。此外，某些公开的管状焊丝的实施例由于将这些组分加载到金属护套而非粒状芯中而同样拥有优越的物理性质(即，刚度、硬度和/或韧性)。具体地说，某些公开的管状焊丝的实施例包括比常规金属护套显著更高的锰含量(例如，高出两倍或三倍)，其可提高管状焊丝的刚度并用于增加焊缝的锰含量。此外，某些管状焊丝的实施例包括比某些常规金属护套显著更高的硅含量(例如，高出两倍或三倍)，其也可提高管状焊丝的刚度并用于增加焊缝中的硅含量。因此，本公开的管状焊丝在粒状芯的组分选择方面实现更大的灵活性，这是因为这些组分的至少一部分可替代地由金属护套传递。所公开的金属护套的改进的物理性质实现具有更薄护套(例如，小于0.028英寸、小于0.020英寸、小于或等于0.016英寸、小于或等于0.014英寸、小于或等于0.008英寸厚)和更高粒状芯负载(例如，其中粒状芯占丝的总重量的大于25％、大于30％、或大于40％)的管状焊丝的生产，这将实现比其它焊丝更高的沉积速率，如下文更详细论述。此外，应当明白，尽管本论述大体上涉及管状焊丝，但是在其它实施例中，本技术可用于生产其它焊接消耗品(例如，焊条)。由于所公开的金属护套的机械性质因前述合金元素的存在而得到了改进，所以可使用更薄金属护套来制造管状焊丝的某些实施例。如下文所论述，此更薄的金属护套实现具有更高的粒状芯负载的管状焊丝的生产。除了上文所提及的改进的馈送之外，认为所公开的薄护套管状焊丝在以类似安培数焊接时实现比相当的常规管状焊丝更高的馈丝速度和沉积速率。此外或另选地，认为所公开的薄护套管状焊丝在使用更小安培数时实现与相当的常规焊丝类似的沉积速率，这导致更少的热量传递到工件的表面并且热影响区(HAZ)更小。可以理解的是，此减小的热传递可显著减小工件在焊缝附近处的部分的热致变形，尤其对于更薄的工件。例如，对于船舶焊接应用，外壳面板相对较薄并且通常使用大量角焊缝焊接到加固件，并且大型船只可包括数英里的角焊缝。对于此类应用，可能期望使用提供高沉积速率的焊丝以减少总焊接时间并且提高焊接操作的效率；然而，常规焊丝可以在高沉积速率时传递过多的热量到工件，从而导致不可接受的工件烧穿。相比之下，通过在焊接操作期间传递更少的热量到工件，目前公开的薄护套管状焊丝的实施例实现以高沉积速率焊接薄工件而不导致工件的烧穿或产生大的HAZ。一般来讲，利用管状焊丝存在多个优点，其中通常在管状焊丝的粒状芯中发现的一种或多种组分替代地由金属护套提供，如目前所公开的。即，某些对焊缝的化学成分有贡献的组分可存在于常规管状焊丝的粒状芯内。可以理解的是，当将具有相同直径和不同护套厚度的两个管状焊丝进行比较时，具有更薄护套的焊丝必然提供更大的内部体积本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种管状焊丝，其包括：金属护套，其包围粒状芯，其中所述金属护套包括大于大约0.6重量％的锰和大于大约0.05重量％的硅，并且其中所述金属护套的厚度在大约0.008英寸和大约0.02英寸之间。

【技术特征摘要】
2015.08.11 US 62/203,627;2016.05.11 US 15/151,6621.一种管状焊丝，其包括：金属护套，其包围粒状芯，其中所述金属护套包括大于大约0.6重量％的锰和大于大约0.05重量％的硅，并且其中所述金属护套的厚度在大约0.008英寸和大约0.02英寸之间。2.根据权利要求1所述的管状焊丝，其中所述金属护套包括介于大约0.9重量％和大约1.1重量％之间的锰和介于大约0.1重量％和大约0.4重量％之间的硅。3.根据权利要求2所述的管状焊丝，其中所述金属护套包括大约1重量％的锰和大约0.3重量％的硅。4.根据权利要求1所述的管状焊丝，其中所述金属护套的厚度在大约0.008英寸和大约0.016英寸之间。5.根据权利要求1所述的管状焊丝，其中所述管状焊丝的外直径在大约0.03英寸和大约0.25英寸之间。6.根据权利要求5所述的管状焊丝，其中所述管状焊丝的外直径在大约0.04英寸和大约0.10英寸之间。7.根据权利要求1所述的管状焊丝，其中所述粒状芯占所述管状焊丝的比例为介于大约10重量％和大约60重量％之间。8.根据权利要求7所述的管状焊丝，其中所述粒状芯占所述管状焊丝的比例为介于大约20重量％和大约40重量％之间。9.根据权利要求1所述的管状焊丝，其中所述粒状芯包括铬、镍和钼，并且其中所述管状焊丝被构造成形成不锈焊接沉积物。10.根据权利要求1所述的管状焊丝，其中所述粒状芯包括小于2重量％的锰和小于2重量％的硅。11.根据权利要求10所述的管状焊丝，其中所述粒状芯包括小于1重量％的锰和小于1重量％的硅。12.根据权利要求1所述的管状焊丝，其中所述金属护套包括介于大约0.01重量％和大约0.15重量％之间的碳。13.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂文·爱德华·巴霍斯特，约瑟夫·C·邦迪，迈克尔·斯科特·伯特仑，
申请(专利权)人：霍伯特兄弟公司，
类型：发明
国别省市：美国;US