用于焊接镀锌工件的系统和方法技术方案

一种焊接系统包括焊接电源、气体供应系统和焊丝进给器，所述焊接电源被配置成提供脉冲正电直流电流(DCEP)，所述气体供应系统被配置成提供至少90％氩气(Ar)的保护气体流，所述焊丝进给器被配置成提供管状焊丝。所述DCEP、所述管状焊丝以及所述保护气体流被结合以在镀锌工件上形成焊缝熔敷物，其中当在所述镀锌工件上形成所述焊缝熔敷物时小于约10重量％的所述管状焊丝被转化成飞溅。

System and method for welding zinc plated workpieces

The welding power supply, gas supply system and the wire feeding device comprises a welding system, the welding power source is configured to provide positive pulse direct current (DCEP), the gas supply system is configured to provide at least 90% argon (Ar) protection of gas flow, the wire feeder is configured to provide a tubular wire. The DCEP, the flux and the gas stream is combined to form weld in galvanized workpiece, wherein when the galvanized workpiece forming the weld material of the tubular wire less than about 10 wt% was transformed into a splash.

【技术实现步骤摘要】
用于焊接镀锌工件的系统和方法相关申请的交叉引用本申请是2013年1月16日提交的名称为“用于焊接电极的系统和方法(SYSTEMSANDMETHODSFORWELDINGELECTRODES)”的美国专利申请序号13/743,178的部分继续申请，所述美国专利申请13/743,178是2012年8月28日提交的、并在2015年12月1日以美国专利号9,199,341公开的名称为“用于焊接电极的系统和方法(SYSTEMSANDMETHODSFORWELDINGELECTRODES)”的美国专利申请序列号13/596,713的部分继续申请，出于所有目的通过全文引用将这些专利申请的披露内容并入本文。
本专利技术总体上涉及焊接，并且更具体涉及用于诸如熔化极气体保护焊(GMAW)或药芯焊丝电弧焊(FCAW)的电弧焊接的电极。
技术介绍
焊接是已成为在不同行业中用于各种应用的普遍存在的工艺。例如，焊接通常使用在诸如造船、海上平台、建筑、轧管机等的应用中。某些焊接技术(例如，熔化极气体保护焊(GMAW)、气体保护药芯焊丝电弧焊(FCAW-G)、以及钨极气体保护焊(GTAW))通常采用保护气体(例如，氩气、二氧化碳、或氧气)以在焊接过程中在焊接电弧和焊接熔池之中或周围提供特定的局部气氛，而其他焊接技术(例如，药芯焊丝电弧焊(FCAW)、埋弧焊(SAW)、以及保护金属电弧焊(SMAW))则不采用保护气体。此外，某些类型的焊接可涉及呈焊丝形式的焊接电极。焊丝通常在焊接过程中可以提供用于焊缝的填充金属的供给以及提供电流路径。此外，某些类型的焊丝(例如，管状焊丝)可以包括通常可以改变焊接过程和/或所产生的焊缝的特性的一种或多种组分(例如，焊药、电弧稳定剂或其他添加剂)。
技术实现思路
在一个实施例中，一种焊接系统包括焊接电源、气体供应系统、焊丝进给器，所述焊接电源被配置成提供脉冲正电直流电流(DCEP)，所述气体供应系统被配置成提供至少90％氩气(Ar)的保护气体流，所述焊丝进给器被配置成提供管状焊丝。所述DCEP、所述管状焊丝以及所述保护气体流被结合以在镀锌工件上形成焊缝熔敷物(welddeposit)，其中当在所述镀锌工件上形成所述焊缝熔敷物时小于约10重量％的所述管状焊丝被转化成飞溅。在另一实施例中，一种在镀锌工件上形成焊缝熔敷物的方法包括朝向镀锌工件的表面进给管状焊丝，其中用脉冲正电直流电流(DCEP)对所述管状焊丝进行通电。所述方法包括在所述管状焊丝附近朝向所述镀锌工件的所述表面引导保护气体流，其中所述保护气体流是至少90％氩气(Ar)。所述方法进一步包括使用所述管状焊丝在所述镀锌工件上形成焊缝熔敷物而同时在所述焊缝熔敷物附近提供所述保护气体流，其中当在所述镀锌工件上形成所述焊缝熔敷物时小于约10重量％的所述管状焊丝被转化成飞溅。附图说明当参照附图阅读下面的详细说明时，本专利技术的这些和其他特征、方面以及优点将变得更好理解，其中在所有附图中相似的符号表示相似的部分，在附图中：图1是根据本披露内容的实施例的熔化极气体保护焊(GMAW)系统的框图；图2是根据本披露内容的实施例的管状焊丝的截面视图；图3是根据本披露内容的实施例的一种工艺，通过这种工艺可以使用管状焊丝来焊接工件；并且图4是根据本披露内容的实施例的用于制造管状焊丝的工艺。具体实施方式将在下面描述本披露内容的一个或多个具体实施例。为了致力于提供这些实施例的简明描述，在本说明书中可能未描述实际实施方式的所有特征。应认识到的是，在任何的这样的实际实施方式的研发中，就如在任何的工程或设计项目中一样，必须作出许多实施方式特定的决定以实现研发者的特定目标，例如顺应系统相关和商业相关的约束，其在不同实施方式之间可能有所不同。此外，应认识到的是，这样的研制工作可能是复杂的且耗时的，但对于受益于本披露内容的那些普通技术人员来说，这不过是设计、制造及生产的例行任务。当介绍本披露内容的多个不同实施例的元素时，冠词“一个(a/an)”、“该(the)”以及“所述(said)”旨在意指存在一个或多个元件。术语“包括(comprising)”、“包含(including)”以及“具有(having)”旨在是包含性的并且意指除了列出的元素之外可存在额外的元素。应认识到的是，如本文所使用的，术语“管状焊接电极”或“管状焊丝”可以指具有金属套管和颗粒状或粉末状内芯的任何焊丝或电极，例如金属芯或药芯的焊接电极。还应认识到的是，术语“稳定剂”或“添加剂”通常可以用来指改善电弧质量、焊缝质量或以其他方式影响焊接过程的管状焊丝的任何组分。此外，如本文中所使用的，“约”一般可以指近似值，在某些实施例中所述近似值表示与真实值之间小于0.01％、小于0.1％或小于1％的(例如，更高或更低的)差异。也就是说，在某些实施例中，“近似”值可以精确位于规定值的(例如，正或负)0.01％、0.1％或1％的范围内。如所提及的，某些类型的焊接电极(例如，管状焊丝)可以包括通常可以改变焊接过程和所产生的焊缝的特性的一种或多种组分(例如，焊药、电弧稳定剂或其他添加剂)。例如，当前披露的某些焊接电极的实施例包括有机稳定剂(例如，基于纤维素衍生物的组分)，所述有机稳定剂通常可以提高电弧的稳定性同时提供有益于焊接涂敷工件的还原气氛。例如，当前披露的焊接电极和焊接条件对于焊接镀锌(Zn)工件(例如，镀锌(galvanized)、镀锌退火(galvannealed)、用锌基漆喷涂)可以是特别有用的，所述镀锌工件在工件的表面包含富锌涂层。当前披露的某些焊接电极的实施例还包括稀土硅化物组分，所述稀土硅化物组分通常可以在焊接过程中有助于控制电弧的形状和熔深(penetration)。此外，如在下文中详细阐述的，所披露的焊接电极的实施例可以包括其他组分，例如碳组分(例如，石墨、炭黑或其他合适的碳组分)以及烧结稳定剂组分(例如，钾/钛酸盐/锰酸盐的烧结物)。因此，当前披露的焊接电极增强了涂敷(例如，镀锌、镀锌退火、喷涂等)工件和/或较薄(例如，20-、22-、24-gauge厚度或更薄的)工件即使是在高行进速度(例如，大于40英寸/分钟)下的可焊性。此外，所披露的焊接电极总体上实现了在不同的焊接配置(例如，直流反接(DCEN)、直流正接(DCEP)、交流(AC)等等)下和/或在不同的焊接方法(例如，涉及在焊接过程中的圆形或蛇形的焊接电极移动)下的可接受的焊缝。另外，当前披露的某些焊接电极可以被拉制到特定的直径(例如，0.030英寸、0.035英寸、0.040英寸或其他合适的直径)，以提供良好的传热率和熔敷率。此外，披露了多种不同的焊接条件(例如，焊接工艺、极性、保护气体)，这些焊接条件与所披露的焊接电极结合，使得在焊接镀锌工件时即使在相对高的行进速度(例如，大于30英寸每分钟)下也实现极低的飞溅率和良好的焊缝熔敷物。转到附图，图1展示了根据本披露内容的利用焊接电极(例如，管状焊丝)的熔化极气体保护焊(GMAW)系统10的实施例。应当理解的是，尽管本讨论可以具体地集中于图1中所示的GMAW系统10上，但是当前披露的焊接电极可以对任何使用焊接电极的电弧焊接工艺(例如，FCAW、FCAW-G、GTAW、SAW、SMAW或类似电弧焊接工艺)有益。应认本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种焊接系统，包括：焊接电源，所述焊接电源被配置成提供脉冲正电直流电流(DCEP)；气体供应系统，所述气体供应系统被配置成提供保护气体流，所述保护气体流是至少90％氩气(Ar)；以及焊丝进给器，所述焊丝进给器被配置成提供管状焊丝，其中所述DCEP、所述管状焊丝以及所述保护气体流被结合以在镀锌工件上形成焊缝熔敷物，其中当在所述镀锌工件上形成所述焊缝熔敷物时小于约10重量％的所述管状焊丝被转化成飞溅。

【技术特征摘要】
2015.12.04 US 14/959,8201.一种焊接系统，包括：焊接电源，所述焊接电源被配置成提供脉冲正电直流电流(DCEP)；气体供应系统，所述气体供应系统被配置成提供保护气体流，所述保护气体流是至少90％氩气(Ar)；以及焊丝进给器，所述焊丝进给器被配置成提供管状焊丝，其中所述DCEP、所述管状焊丝以及所述保护气体流被结合以在镀锌工件上形成焊缝熔敷物，其中当在所述镀锌工件上形成所述焊缝熔敷物时小于约10重量％的所述管状焊丝被转化成飞溅。2.根据权利要求1所述的焊接系统，其中所述保护气体流是至少95％Ar。3.根据权利要求2所述的焊接系统，其中所述保护气体流是至少99％Ar。4.根据权利要求1所述的焊接系统，包括焊枪，所述焊枪被配置成接收并结合所述DCEP、所述管状焊丝以及所述保护气体流以在所述镀锌工件上形成所述焊缝熔敷物。5.根据权利要求1所述的焊接系统，其中当在所述镀锌工件上形成所述焊缝熔敷物时小于约9重量％的所述管状焊丝被转化成飞溅。6.根据权利要求5所述的焊接系统，其中当在所述镀锌工件上形成所述焊缝熔敷物时小于约8重量％的所述管状焊丝被转化成飞溅。7.根据权利要求6所述的焊接系统，其中当在所述镀锌工件上形成所述焊缝熔敷物时小于到约7重量％的所述管状焊丝被转化成飞溅。8.根据权利要求7所述的焊接系统，其中所述焊缝熔敷物具有小于约10％的长度孔隙率和小于约4％的面积孔隙率。9.根据权利要求8所述的焊接系统，其中所述焊缝熔敷物具有小于到约8％的长度孔隙率和小于到约3％的面积孔隙率。10.根据权利要求9所述的焊接系统，其中所述焊缝熔敷物具有小于到约6％的长度孔隙率和小于到约2.5％的面积孔隙率。11.根据权利要求1所述的焊接系统，其中所述焊接系统是半自动或全自动焊接系统。12.根据权利要求1所述的焊接系统，其中所述管状焊丝包括布置在金属套管内部的颗粒状内芯，其中所述颗粒状内芯包括：有机稳定剂组分，所述有机稳定剂组分包括结合到一种或多种I族或II族金属的一种或多种有机分子或有机聚合物；碳组分，所述碳组分包括石墨、石墨烯、炭黑、灯黑、碳纳米管、金刚石或它们的组合；以及烧结物，所述烧结物包括I族或II族金属氧化物、氧化钛以及氧化锰。13.一种在镀锌工件上形成焊缝熔敷物的方法，包括：朝向镀锌工件的表面进给管状焊丝，其中用脉冲正电直流电流(DCEP)对所述管状焊丝进行通电；朝向在所述...

【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，马里奥·安东尼·阿马塔，特·多雷尔·赫夫林金，
申请(专利权)人：霍伯特兄弟公司，
类型：发明
国别省市：美国,US