[发明专利]铝或铝合金的电焊

说明书

本发明涉及铝或铝合金的电焊方面，并且特别地焊接是在存在强磁场的地点，如铝电解车间(electrolysis hall)执行的。

更具体地说，本发明涉及一种如在所附的权利要求1的前序中公开的电焊的方法，用于电焊工艺且如在所附的权利要求12的前序中公开的焊接电极，用于电焊接且如在各自所附的权利要求15的前序中公开的设备，用于制造焊丝(welding wire)且如在所附的权利要求28的前序中公开的方法，如在权利要求33中公开的焊丝的应用，如在权利要求36中公开的可补给(feedable)和可消耗(consumable)焊丝，用于制造焊丝和如在所附的权利要求37的前序中公开的装置，以及用于焊接工艺且如在所附的权利要求41的前序中公开的焊枪。

在本文中，术语“焊丝”应理解为与术语“焊接电极”是同义的。

为了说明现有技术，可以提及US 3894210、US2004/0173593A1、US 6303892、日本专利摘要&JP 04365881、GB 285674和GB731836。

US 3894210描述了一种其中铝不加入焊池的方案，如仅使用非可消耗的钨电极。该文献描述了一种用于铝的TIG焊接的方波交流电的电路。在这种情况下，对于氧化物清洗来说，交流电是必需的。方波形式而非正弦形式促进了零交叉过程中的再点火。而且，电流幅度可以是脉冲的(用于熔池控制)并且在起动/停止时增大/减小。如今这是标准商业TIG程序。它不能与MIG(GMAW)焊接一起使用。

US 2004/0173593 A1描述了在GMAW焊接铝中使用保护气体以防止焊穿，从而桥接较大的根部间隙(焊缝根部面积，root gap)并增加焊接速率。通过减小的焊透和每安培电流强度更多的沉积，交流电的使用有助于此。少量反应气体以及氦被加入到氩保护气体中。关于交流电，在该情况下似乎涉及的频率在0.4-0.25Hz的范围内。

US 6303892仅涉及在保护气体中利用额外大量的氦(83-95％)来交流TIG焊接铝。为了使该加入稳定，少量不同的多原子反应气体与剩余氩气一起加入。众所周知的是，交流电减少穿透深度，而加入氦气增加穿透深度。因此氦气用于补偿交流电。

日本专利摘要&JP 04365881描述了电阻点焊并且与电弧焊无关。铝的点焊比钢的点焊更困难，因为基材(basic material)易于粘附至铜合金的压力电极。为了防止此，钢(即，工件)通过阳极氧化给出额外厚的氧化层。该氧化层然后被涂覆有薄金属层，该薄金属层给出良好的电接触。

GB 285674涉及电弧焊初期的技术，其涉及覆盖的电极(屏蔽的金属电弧焊，SWAW)。GMAW在当时尚未发明。该文件提供了一种适合于焊接和低温焊(软钎焊，soldering)铝的焊剂(flux)屏蔽的配方。屏蔽用于防止在熔融液滴和熔融池上形成氧化铝。保护气体当然没有用于该方法中。该文件指出铝条可在将焊剂屏蔽设置在外部之前用铜或镍电解涂覆。可选地，目的不仅在于减少熔体中氧化物的量。铜是作为用作焊剂的粘接剂的目的而施加的。焊剂看似具有防止熔池与空气反应的用途，即与在GMAW焊接中加入保护气体相同的功能。

GB 731836描述了加入到电极、保护气体、或工件上的各种添加剂，以便能够执行使用交流电的GMAW焊接。添加剂的目的是降低熔融金属的电离电势，以便促进零交叉过程中的电弧的再点火。在8个测试实施例中，有7个实施例涉及钢，并且1个实施例涉及铝。

有案可查地，可以提及的是，公知的是钢可在8-16kHz频率范围内的磁场中焊接。然而，这里焊弧的不对称性不是问题，因为电极是热的并且因此具有高的电子发射率，这会产生对称电流。因此，与强磁场中铝和铝合金的焊接关联的问题与先前已知的非常不同。

已知存在大量涉及执行铝的电焊接的实际问题。在用于铝工厂的生产车间中，所用的电轨(动力轨道，power rail)通常由铝制成，并且为了接合这样的电轨，存在两种可能性：使用以螺母和螺栓紧固的接合板(鱼尾板，fish plate)，或使用焊接在成层上以在接头位置上方形成电桥连接的接合板。通常，优选避免首先提及的可选方案而是试图焊接接头。