[发明专利]焊接设备、焊条头和方法

说明书

技术领域

本公开涉及焊接，并且更具体地，涉及用于包覆(cladding)工件的焊接设备、焊条头(electrode head)和方法。

背景技术

不仅由于断裂的原因还由于磨损和磨耗(包括机械磨损(磨耗和压力)、化学腐蚀和/或热)的原因，金属部件常常无法实现其预期用途。磨损在尺寸上改变金属部件并且由此在功能上改变金属部件。将耐用材料附着到变劣的表面来修复被磨损的金属部件的工艺是已知的。类似地，耐用材料可以被附着到预期可能会遭受磨损的而先前并没有被磨损的表面。对于金属组件，这通常被称为包覆或表面硬化，包覆或表面硬化可以被定义为通过焊接或接合将耐磨材料堆积(build up)到部件的表面上的应用。包覆的成本远低于替换的成本，并且由于包覆可以被应用于诸如钢、不锈钢、镍基合金以及铜基合金等多种基底金属(base metal)，所以其目前被广泛应用于整个工业。

先前用于包覆的方法和系统使用单根焊条，所述单根焊条具有足够大的直径来以一成本有效的速率沉积包覆材料。然而，一般地，这样会导致更深的熔深和更高的掺混(admixture)。其他系统使用带状包覆(strip cladding)，带状包覆是不灵活的并且不适于与许多合金一起使用。此外，带状焊条(strip electrode)制造和使用的成本昂贵。

发明内容

在一个实施方案中，焊接设备包括焊条头，所述焊条头适于以间隔开的结构同时容置相关联的多根连续输送的焊条的阵列，以将包覆材料同时沉积在相关联的工件的表面上。焊条头可以是可被致动通过一焊接轨迹的。焊接设备还包括焊接电源以及用于通过所述焊条头同时驱动所述相关联的多根连续输送的焊条的阵列的装置，所述焊接电源适于提供电力来在所述相关联的多根连续输送的焊条中的每根与所述相关联的工件之间同时建立焊弧。从具体实施方式、附图和权利要求中可推知其他的实施方案。

附图说明

图1为焊接设备的立体视图；

图2为焊条头的实施方案的立体视图；

图3A为示例性焊接电源供应器的图示表征；

图3B为示例性焊接电源供应器的图示表征；

图4为焊接设备的另一实施方案的立体视图；

图5为焊接设备的另一实施方案的立体视图；

图6为焊接设备的另一实施方案的立体视图；

图7A为焊接设备的另一实施方案的立体视图；

图7B为焊接设备的另一实施方案的立体视图；

图8为焊接设备的另一实施方案的立体视图；

图9为焊条头的另一实施方案的立体视图；

图10A为焊条头的另一实施方案的立体视图；以及

图10B为图10A中所示的焊条头的实施方案的剖切平视图；

图10C为焊条头的实施方案的剖切平视图；以及

图11为包覆方法的流程图。

具体实施方式

现在参考附图，其中图示内容仅出于图示说明本发明的实施方案的目的，而非出于限制本发明的实施方案的目的，图1示出一般以10描绘的焊接设备。可以设想的是，设备10一般地可以被用于通过埋弧焊或电渣焊接工艺对工件进行包覆或表面硬化，然而还可以使用其他焊接工艺，例如GMAW、FCAW、TIG以及激光焊接。

包覆或表面硬化可以被定义为这样的工艺，即包覆材料通过所述工艺被附着到现有组件(称为衬底或工件)的表面。所述工艺粘合或注入(infuse)可以比该组件材料更硬的包覆材料或填充焊丝。以这种方式，包覆材料包括耐磨表面和针对使用期间的磨耗、侵蚀和热的阻隔物(barrier)。

焊接设备10可以包括焊条头20，焊条头20可以适于同时容置多根连续输送的焊条32的阵列30。焊条32可以为气体保护的、自保护的或金属芯的。这些焊条可以为在气体保护下使用、在使用埋弧焊焊剂下使用或在电渣焊接工艺中使用的实心焊丝、金属芯焊丝或药芯焊丝。在药芯焊条的实例中，考虑的是焊条外壳(electrode sheath)可以为碳钢、不锈钢或镍合金。焊条32可以在盘卷70上被提供。盘卷70可以包括沿共同的旋转轴排列的多个单独的线卷，每个线卷包括单根焊条。再者，可以选择递送填充焊丝或包覆材料的任何方式，而不偏离本发明的实施方案意图覆盖的范围。