[发明专利]用于焊接电极的系统和方法

说明书

技术领域

本发明主要涉及焊接，并且更具体地涉及用于电弧焊例如气体保护金属极电弧焊(GMAW)或药芯焊丝电弧焊(FCAW)的电极。

背景技术

焊接是一种已经在很多行业普及的用于多种应用场合的过程。例如，经常要在例如造船、海上平台、建筑物、轧管机等应用场合使用焊接。某些焊接技术(例如气体保护金属极电弧焊(GMAW)、气体保护药芯焊丝电弧焊(FCAW-G)和气体保护钨极电弧焊(GTAW))通常使用保护气(例如氩气、二氧化碳或氧气)以于焊接过程期间在焊弧和熔池内及其周围提供特定的局部氛围，而另一些焊接技术(例如药芯焊丝电弧焊(FCAW)、埋弧焊(SAW)和自动保护金属极电弧焊(SMAW))则并没有这样做。另外，某些类型的焊接可以涉及焊丝形式的焊接电极。焊丝通常可以在焊接过程期间提供用于焊缝的填料金属供给并且提供用于电流的路径。而且，某些类型的焊丝(例如管状焊丝)可以包括通常能够改变焊接过程和/或所得焊缝性质的一种或多种成分(例如焊药、稳弧剂或其他添加剂)。

发明内容

在一个实施例中，一种管状焊丝型电极包括套管和内芯。内芯包括碳源和钾源，该碳源和钾源共同构成内芯的10％以下重量。而且，碳源选自以下群组：炭黑、灯黑、碳纳米管和金刚石。

在另一个实施例中，一种焊接方法包括将焊丝型电极输送到焊接装置内。焊丝型电极包括套管和内芯，并且内芯包括碳源和稳定剂，该碳源和稳定剂共同构成内芯的10％以下重量。所述方法还包括在焊丝型电极和经包覆的金属工件之间形成焊弧。

在另一个实施例中，一种焊接系统包括构造成接纳焊丝型电极的焊枪。焊丝型电极包括碳源和碱金属源，该碳源和碱金属源共同构成焊丝型电极的10％以下重量。而且，焊枪构造成在焊丝型电极和工件之间保持电弧的同时以所需模式循环移动焊丝型电极。

附图说明

本发明的各种特征、应用和优点将在参照附图阅读以下的详细说明时得到更好的理解，其中同样的附图标记在附图中始终表示相同的部件，在附图中：

图1是根据本公开实施例得到的气体保护金属极电弧焊(GMAW)系统的框图；

图2是根据本公开实施例得到的管状焊接电极的截面图；

图3是根据本公开实施例得到的一种过程，通过该过程即可将管状焊接电极用于焊接工件；以及

图4是根据本公开实施例得到的一种用于制作管状焊接电极的过程。

具体实施方式

如上所述，某些类型的焊接电极(例如管状焊丝)可以包括通常能够改变焊接过程和/或所得焊缝性质的一种或多种成分(例如焊药、稳弧剂或其他添加剂)。相应地，本公开涉及加入了各种形式的碳(例如石墨、石墨烯、炭黑、灯黑、金刚石或类似碳源)以稳定电弧和/或改变焊缝化学性质(例如增加碳含量)的焊接电极组成。而且，本焊接电极实施例可以进一步包括其他的稳定剂，例如碱金属化合物(也就是1族元素，例如锂(Li)、钠(Na)、钾(K)、铷(Rb)或铯(Cs)的化合物)，碱土金属化合物(也就是2族元素，例如铍(Be)、镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)的化合物)，稀土硅化物以及另一些元素(例如钛、锰或类似元素)和矿物质(例如黄铁矿、磁铁矿等)。如下所述，公开的焊接电极可以实现经包覆的工件(例如镀覆、镀锌、喷涂、镀铝、渗碳(carburized)或类似地经包覆的工件)和/或较薄的工件(例如20-、22-、24-gauge或更薄的工件)的焊接。另外，公开的焊接电极基本上实现了不同焊接结构(例如直流反接(DCEN)、直流正接(DCEP)、可变极性、脉冲直流(DC)、平衡或非平衡交流(AC)极性波形)和不同焊接方法(例如涉及焊接期间焊接电极的圆形或蛇形移动)下的可接受焊缝。

应该意识到如本文所用的术语“管状焊接电极”或“管状焊丝”可以指代具有金属套管和颗粒状或粉末状内芯的任意焊丝或电极例如金属内芯或药芯的焊接电极。还应该意识到术语“稳定剂”通常可以用于指代提供电弧和/或焊缝质量改善的任何管状焊接件成分。