[发明专利]用于焊接应用的自调节式包复丝

说明书

技术领域

本发明涉及焊接和连接方法以及在这些方法中使用的材料和物品。在另一方面，本发明涉及包括对准金属丝等的过程。

背景技术

本部分提供有助于理解本发明的信息，但是并不必然构成现有技术。

气体保护金属极电弧焊(GMAW)经常被称为金属惰性气体保护焊(MIG)，是一种将连续、可消耗的焊接金属丝或填料金属丝用作电极的电弧焊过程。在气体保护金属极电弧焊中，可消耗的金属丝电极穿过焊枪或焊炬并从由导电金属例如铜合金制成的焊炬导电嘴伸出。加在导电嘴和待焊接金属工件之间的电势在金属丝内产生电流，该电流支持金属丝末端和金属工件之间的电弧。电弧通过气体或气体混合物（通常是惰性气体混合物）流而与大气隔离，其中从可消耗的金属丝电极通过电弧将金属转移至工件。激光钎焊也是将填料金属丝送至焊接位置，在此通过直接的激光照射使金属丝熔化。熔融的金属丝滴桥接两个工件之间的连接部。

弯曲的金属丝以及金属丝与工件的不对准在电弧焊接、激光钎焊、电弧钎焊、使用填料金属丝的TIG焊接以及使用填料金属丝的其他连接过程或热加工过程期间是常见现象。金属丝相对于焊缝的不对准可能会造成不稳定的连接过程并且导致焊接质量不佳。因此，经常需要手动调节以矫直弯曲的金属丝，导致延误生产。弯曲的金属丝以及金属丝对工件的不对准在其他的过程中例如在将金属丝穿过小孔时或者在将金属丝焊接在一起时也会是一种问题。

发明内容

本部分提供概述而不是对本发明完整保护范围或其所有特征的全面公开。

公开的是自调节式金属丝，制造这些自调节式金属丝的方法，以及热连接过程(例如气体保护电弧焊、激光钎焊、电弧钎焊、TIG焊接和其他连接过程)还有其中可以利用热量来矫直或对准这些自调节式金属丝的其他过程例如金属丝到金属丝的焊接和穿丝等。金属丝具有由形状记忆合金构成的芯材以及由并非形状记忆合金例如适合在连接过程中用作连接材料的金属或金属合金构成的外层。外层可以具有任意结构，例如可以是包复层、螺旋缠绕芯材的连续条、网或者是非连续层例如由并非形状记忆合金的金属或金属合金构成的一根或多根纵向条。自调节式金属丝中的形状记忆合金被“训练”为在其奥氏体相的训练温度下是直丝形状；在使用过程中，金属丝被加热至其奥氏体相变温度以上以使自调节式金属丝的任何弯曲都通过由形状记忆合金所产生的恢复应力而被矫直，从而恢复其训练直丝形状。

自调节式金属丝可以通过将由金属或金属合金例如连接金属或金属合金构成的层加至或者固定至由形状记忆合金构成的芯材例如通过将由金属或金属合金构成的连续层或者一根或多根纵向条加至或者固定至由形状记忆合金构成的芯材外部以制作具有连接或其他金属或金属合金外层和形状记忆金属芯材的组合件而制成。外层或条中的金属或金属合金通常都不是形状记忆合金而可以是例如连接金属或金属合金。具有连接材料或者其他金属或金属合金的外层以及形状记忆合金芯材的组合件可以经历进一步的成形操作例如拉丝以获得用于成品自调节式金属丝的所需截面形状和截面尺寸(例如直径或宽度)。无论是连续还是不连续地围绕金属丝或条的圆周的外侧都可以有各种规则或不规则的形状和厚度，包括包复层、网、编织层、螺旋条，并且可以有规则或不规则变化的厚度。具有连接(或其他)金属或金属合金的外层(例如包复层或外部纵向条)以及形状记忆合金芯材的成品金属丝随后通过将金属丝加热至用于形状记忆合金的马氏体到奥氏体的相变温度(该温度在本说明书中也被简称为“相变温度”或“奥氏体相变温度”)以上并保持加热的金属丝的长度笔直直到其冷却至奥氏体到马氏体的转变温度以下为止而被训练为直丝形状。如果自调节式金属丝在形状记忆合金处于其马氏体相时被弯曲，那么自调节式金属丝在使用它的热加工过程(例如连接过程或对准过程)期间被加热至相变温度以上时会再次变直。

进一步公开了一种热连接过程，其中自调节式金属丝被用作连接两个金属工件的填料材料。在连接过程中，自调节式金属丝达到形状记忆合金的马氏体到奥氏体的相变温度以上的温度，这将促使自调节金属丝的弯曲变直。在不同的实施例中，连接过程是气体保护金属极电弧焊，其中自调节式金属丝被输送穿过焊炬并从焊炬导电嘴送出。电势被加在导电嘴和待焊接金属工件之间，促使自调节式金属丝内的电流将离开焊炬的金属丝加热至形状记忆合金相变温度以上的温度，结果是使弯曲的金属丝变直。矫直金属丝有助于连接过程期间将金属或金属合金置于合适的位置。

在另一些实施例中，热源被用于通过将金属丝加热至形状记忆合金的马氏体到奥氏体的相变温度以上，来使自调节式金属丝的端部或一部分变直，从而促使金属丝变直并且实现金属丝的正确定位或对准。