[发明专利]除渣效果更强的焊丝

说明书

总的来说，本发明涉及用于对接表面焊的焊丝，确切地说，本发明涉及产生有自剥落性或容易除去的渣堆的更好的焊接熔敷物的金属芯焊丝。

实心焊丝和金属芯焊丝常被用于低碳钢基和低合金钢基金属的电弧焊中。这些焊丝在单道或多道高速焊接中产生高强度焊缝。这些焊丝被确定产生了坚固的且具有抗拉强度、韧性和抗冲击强度以满足所需的最终应用的无孔焊道。实心焊丝和金属芯焊丝也被认为能够减少焊渣，但是小渣堆或细渣线通常产生于焊趾中。必须在喷漆或涂覆焊缝前除去这些渣堆或渣线，因为如果要在喷漆或涂覆后除去它们，则它们有损于产品外观或者起到了腐蚀发起点的作用。

实心焊丝是最常用的一种焊丝。与屏蔽金属电弧焊相比(焊条电弧焊)，可以用实心焊丝进行的连续焊接产生了更高的生产率。实心焊丝是通过将具有特殊化学成分的热轧棒材拉拔成理想粗细而形成的。接着，清洗实心焊丝并且如果需要镀上铜。在实心焊丝中的锰和硅在焊接过程中氧化并产生了独立的薄渣堆。实心焊丝产生的生产率优势有时被除去成型于焊缝表面上的渣堆或渣块所需的时间抵消掉了。

金属芯焊丝因在结构焊接方面有更高生产率而逐渐被用作实心焊丝的替代品。金属芯焊丝是复合管状填芯金属电极，它具有金属套和一个含各种粉末材料组合物的芯。金属芯焊丝的芯的成分包括铁粉，它通常被用作填料。芯的成分约占总焊丝重量的1％-45％。铁粉成分通常是相当可观的并且通常约占总焊丝重量的0％-44％。在金属芯焊丝制造过程中，混合芯的成分并将其堆覆到钢带上，所述钢带在一台成型加工装置中被制成环绕其芯成分的管或套。包围芯成分的钢套接着通过缩径模被拉拔到一个特定的直径。金属芯焊丝产生了比实心焊丝更高的焊接熔敷速度和更宽、更连续的熔透截面形状。此外，与实心焊丝相比，金属芯焊丝产生了更少的烟尘和飞溅并产生了更好的电弧稳定性以及具有更好浸润性的焊接熔敷物。但是，金属芯焊丝产生的这些生产率优势有时被除去成型于焊缝表面上的渣堆或渣块所需的时间抵消掉了。

如果利用传统的实心焊丝和金属芯焊丝，则渣堆会成型于焊缝边缘上或焊趾上。在该部位上，焊缝如图1所示地具有略微成凹形的轮廓。渣堆具有被拉入该凹腔的趋势，因而很难除去它们。根据本发明，我们发现，通过给实心焊丝和金属芯焊丝添加某种合金，渣堆会主要形成于远离焊缝边缘的位置上。在这些位置上，渣堆自动剥落或容易被除去。

授予Godai等人的US4345140涉及一种用于焊接不锈钢的管状焊芯复合焊丝。该专利披露了添加低熔点金属氧化物如铅、铜、铋、锑和锡的氧化物有助于提高渣的隔离性。低熔点金属氧化最好以约0.1％-0.25％的量被加入。用于不锈钢焊接的低熔点管状焊芯复合焊丝根本上不同于本发明的低碳钢和低合金钢焊丝。用于焊接不锈钢的管状焊芯复合焊丝含有一种包括非金属无机成分的焊剂，与在低碳钢或低合金钢焊丝中的情况相比，所述非金属无机成分的百分含量要高许多(如5％-10％)。管状焊芯复合焊丝产生了覆盖整个焊缝表面并且粘附在焊道上的渣，从而很难除去它。金属芯焊丝具有主要包括明显减少了非金属成分(如少于5％)的金属粉和合金粉的芯成分。与金属芯焊丝相比，管状焊芯复合焊丝没有在焊接熔敷物的焊趾区内形成小渣堆。

我们发现，给焊接合金添加锑、铋和/或锗造成渣堆或渣块成型于远离低碳钢和低合金钢焊道边缘或焊趾区的位置上并且由此方便了去除渣堆。这些元素可以作为金属、合金或金属化合物(如氧化物、碳酸物、氟化物、硫化物或硫酸物)被加入。因此，本发明的一个表现形式就是含这些金属添加物的焊丝，本发明另一个更具体的表现形式就是含这些添加物的低碳钢或低合金钢焊丝。本发明还包括一种焊道，其中渣堆位于远离焊趾的区域内。本发明的另一个表现形式就是其锑、铋和/或锗的含量足以帮助除去渣堆的低合金焊丝。优选的添加物是锑或锑的氧化物。

本发明的另一个表现形式就是含有锑、铋和/或锗的实心焊丝或金属芯焊丝。另一个表现形式就是包括一个钢套和一个芯的金属芯焊丝，其中芯和/或钢套含有锑、铋和/或锗。根据本发明的另一个表现形式，焊丝被用于低碳钢或低合金钢焊接。

本发明的另一个表现形式就是一种形成焊缝的方法，它包括熔化一种具有上述成分的实心焊丝或金属芯焊丝的步骤。

本发明的再一个表现形式就是一种形成焊缝的方法，它包括通过施加电弧来熔化一种具有上述成分的金属芯焊丝的步骤。

图1是在传统金属芯焊缝中的渣堆的横截面示意图，它画出了焊趾上的渣堆。

图2是在本发明焊缝中的渣堆的横截面示意图，它示出了在焊缝中心的渣堆。

图3是利用常规金属芯焊丝的焊缝表面的示意图。