具有高熔敷率及具有魯棒沖擊韌性的焊縫的焊劑芯弧焊系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】弧焊系統(tǒng)（100）包括絲送進機構(gòu)（140）和焊接電源供應(yīng)器（120），所述絲送進機構(gòu)（140）用來給焊接操作遞送焊絲（152、154），所述焊接電源供應(yīng)器（120）用來生成用于焊接的電流到所述焊絲（152、154）。所述焊絲（152、154）包括至少兩種不同類型的焊條。
【專利說明】具有高熔敷率及具有魯棒沖擊韌性的焊縫的焊劑芯弧焊系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及焊接系統(tǒng)，并且更具體地，涉及具有高熔敷率、創(chuàng)建具有魯棒沖擊韌性(robust impact toughness)的焊縫的焊劑芯弧焊系統(tǒng),并且涉及操作焊接系統(tǒng)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]焊接是在各種產(chǎn)品和結(jié)構(gòu)的加工和構(gòu)造中的重要工藝。焊接的應(yīng)用分布廣泛并且遍及全世界被使用，例如，列舉幾例來說，船舶、建筑物、橋梁、車輛和管道的建造和維修?？梢栽诟鞣N各樣的地點執(zhí)行焊接，比如在采用固定焊接操作的工廠中，或在采用手提式焊接機(weIder)的現(xiàn)場。
[0003]在自動的或機械化焊接中，用戶/操作者(即焊接工)編程或指示焊接設(shè)備來產(chǎn)生焊縫。例如，在埋弧焊(SAW)中，可消耗的實心或管狀(藥劑芯)焊條可以被連續(xù)送進到通過“埋”于焊劑(例如一層由石灰、硅石、氧化錳、氟化鈣或其他適合的化合物構(gòu)成的粒狀可熔材料)之下而免受大氣污染的熔融焊縫或焊弧區(qū)中。例如，這種類型的焊接可以是自保護或氣體保護的。一般地，無論在何種情況下，當(dāng)被熔融時，焊劑都變得具有導(dǎo)電性并且在焊條和工件之間提供電流路徑。焊劑的厚層完全覆蓋熔融金屬由此可以防止飛濺和火星并且抑制可能會是弧焊工藝的一部分的強烈的紫外線輻射和煙氣。在這樣的工藝中，可以使用范圍從300到2000A的電流。此外，高達5000A的電流可以與多個焊弧一起使用。存在所述工藝的單個或多個焊絲變化方式。另外，在多個焊條系統(tǒng)中可以使用DC或AC電源和/或DC和AC的組合。一般地，恒定電壓焊接電源供應(yīng)器是最常使用的；然而，恒定電流系統(tǒng)結(jié)合電壓感測絲送進器也是可行的。
[0004]在手動或半自動的焊接中，用戶/操作者(即焊接工)編程或指示焊接設(shè)備來產(chǎn)生焊縫。例如，在電弧焊接中，所述焊接工可以手動地定位焊條或焊絲，并且在焊接位置處產(chǎn)生生成熱的電弧。在這種類型的焊接中，焊條離開所述焊接位置的間距與被生成的電弧有關(guān)，并且與母體金屬和焊條或焊絲金屬的最佳的熔化/熔合的實現(xiàn)有關(guān)。這樣的焊縫的質(zhì)量通常直接依賴于焊接工的技能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明涉及具有高熔敷率、創(chuàng)建具有高魯棒沖擊韌性的焊縫的焊接系統(tǒng)。
[0006]在至少一個實施方案中，弧焊系統(tǒng)包括絲送進機構(gòu)和焊接電源供應(yīng)器，所述絲送進機構(gòu)用來給焊接操作遞送焊絲，所述焊接電源供應(yīng)器用來生成用于焊接的電流到所述焊絲。所述焊絲包括至少兩種不同類型的焊條。
[0007]從以下的具體實施方案、附圖和權(quán)利要求書，本發(fā)明的各種方面和特征對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來講將變得清晰。
【專利附圖】

【附圖說明】[0008]圖1是利用雙絲遞送(twin wire delivery)的焊接系統(tǒng)的示意圖；
[0009]圖2是利用前面的單/后面的單縱排絲遞送(tandem wire delivery)的焊接系統(tǒng)的不意圖；
[0010]圖3是利用前面的單/后面的雙絲遞送的焊接系統(tǒng)的示意圖；
[0011]圖4是利用前面的雙/后面的單絲遞送的焊接系統(tǒng)的示意圖；以及
[0012]圖5是利用前面的雙/后面的雙絲遞送的焊接系統(tǒng)的示意圖。
【具體實施方式】
[0013]現(xiàn)參照附圖，圖1中圖示說明根據(jù)一個實施方案的弧焊系統(tǒng)110。弧焊系統(tǒng)110包括焊接電源供應(yīng)器112和絲送進機構(gòu)114。
[0014]在焊接系統(tǒng)110中，焊接電源供應(yīng)器112包括焊接電源120并且絲送進機構(gòu)114包括驅(qū)動馬達130和雙絲送進器140。
[0015]在驅(qū)動馬達130的驅(qū)動下，雙絲送進器140給工件160上的焊接操作遞送焊絲150。焊絲150包括第一焊條152和第二焊條154。工件160被圖示說明為相對于焊接系統(tǒng)110移動。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，可以是焊接系統(tǒng)110和工件160中的任一個實際上進行物理上的移位。在焊接操作期間，焊接電源供應(yīng)器112生成用于焊接的電流到焊絲150。在本實施例中，焊接電源供應(yīng)器112的焊接電源120是用于第一和第二焊條152和154中的二者的焊接電力的源。
[0016]第一和第二焊條152和154是兩種不同類型的焊條。在本實施方案中，第一和第二焊條152、154 二者均為在化學(xué)成分或尺寸或者這兩方面都不同的某類焊劑芯焊條。
[0017]在操作中，弧焊系統(tǒng)110給焊接操作遞送兩種不同類型的焊條(例如第一和第二焊條152和154)。第一和第二焊條152和154利用由雙絲送進器140遞送的雙絲來被遞送。在焊接操作期間，在兩根不同的第一和第二焊劑芯焊條152和154被遞送給雙弧焊工藝的情況下，實現(xiàn)高熔敷率。通過改變第一和第二焊條152和154的成分和/或尺寸，可以產(chǎn)生具有例如高于151bs/小時的熔敷率的、具有魯棒沖擊性質(zhì)的X-射線質(zhì)控的高質(zhì)量焊縫。
[0018]在圖2中圖示說明的是根據(jù)另一實施方案的弧焊系統(tǒng)210?；『赶到y(tǒng)210包括焊接電源供應(yīng)器212和絲送進機構(gòu)214。
[0019]在焊接系統(tǒng)210中，焊接電源供應(yīng)器212包括第一焊接電源220和第二焊接電源222。絲送進機構(gòu)214包括第一驅(qū)動馬達230和第二驅(qū)動馬達232。絲送進機構(gòu)214還包括第一絲送進器240和第二絲送進器242。
[0020]在驅(qū)動馬達230和232的驅(qū)動下，縱排絲送進器240和242給工件260上的焊接操作遞送焊絲250。焊絲250包括第一焊條252和第二焊條254。工件260被圖示說明為相對于焊接系統(tǒng)210移動。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，可以是焊接系統(tǒng)210和工件260中的任一個實際上進行物理上的移位。在焊接操作期間，焊接電源供應(yīng)器212生成用于焊接的電流到焊絲250。在本實施例中，焊接電源供應(yīng)器212的焊接電源220和222是分別用于第一和第二焊條252和254中的每個的焊接電力的源。
[0021]第一和第二焊條252和254是兩種不同類型的焊條。在本實施方案中，第一和第二焊條252和254 二者均具有在化學(xué)成分或尺寸或者這兩方面都不同的某類焊劑芯焊條。[0022]在操作中，弧焊系統(tǒng)210給焊接操作遞送兩種不同類型的焊條(例如第一和第二焊條252和254)。第一和第二焊條252和254利用以縱排絲送進器240和242遞送的縱排絲來被遞送。在焊接操作期間，在兩根不同的第一和第二焊劑芯焊條252和254被遞送給雙弧焊工藝的情況下，實現(xiàn)高熔敷率。通過改變第一和第二焊條252和254的成分和/或尺寸，可以產(chǎn)生具有例如高于151bs/小時的熔敷率的、具有魯棒沖擊性質(zhì)的X-射線質(zhì)控的高質(zhì)量焊縫。[0023]在圖3中圖示說明的是，根據(jù)又另一實施方案的弧焊系統(tǒng)310。如下面所描述的那樣，可以期望，弧焊系統(tǒng)310類似于圖1和圖2的弧焊系統(tǒng)110和210。類似的部件以類似的標(biāo)識符標(biāo)示?；『赶到y(tǒng)310包括縱排絲送進機構(gòu)314，該縱排絲送進機構(gòu)314包括前面的單絲送進器340以及后面的雙絲送進器342。前面的單絲送進器340和后面的雙絲送進器342 一起遞送第一、第二和第三焊條352、354和356。第一、第二和第三焊條352、354和356中的至少一根與另外兩根為不同類型的焊條。應(yīng)當(dāng)理解的是，這可以是第一焊條352或者第二和第三焊條354和354中的任一個。此外，應(yīng)當(dāng)理解的是，預(yù)期所有第一、第二和第三焊條352、354和356這三個具有不同類型。
[0024]在圖4中圖示說明的是，根據(jù)進一步的實施方案的弧焊系統(tǒng)410?；『赶到y(tǒng)410類似于圖3的弧焊系統(tǒng)310，如下面所期望的，包括縱排絲送進機構(gòu)414，該縱排絲送進機構(gòu)414包括前面的雙絲送進器440和后面的單絲送進器442。類似的部件以類似的標(biāo)識符標(biāo)示。
[0025]在圖5中圖示說明的是，根據(jù)又進一步的實施方案的弧焊系統(tǒng)510?；『赶到y(tǒng)510類似于圖3和圖4的弧焊系統(tǒng)310和410，如下面所期望的，包括縱排絲送進機構(gòu)514，該縱排絲送進機構(gòu)514包括前面的雙絲送進器540和后面的雙絲送進器542。類似的部件以類似的標(biāo)識符標(biāo)不。第一、第二、第三和第四焊條552、554、556和558中的至少一根與另外三根為不同類型的焊條。應(yīng)當(dāng)理解的是，預(yù)期所述焊條中的兩根可以為一種類型的，另外兩根為另一類型的。可能的是，第一和第二焊條552和554具有一種類型，而第三和第四焊條556和558為另一種,或者，以進一步的例子來說，第一和第三焊條552和556可以為一種類型，第二和第四焊條554和558為另一種。
[0026]因此，在至少一個實施方案中，使用縱排和/或雙弧焊工藝，利用焊劑芯焊條實現(xiàn)高熔敷率。預(yù)期的是，至少兩種不同類型的焊條的使用將使焊縫系統(tǒng)中鋁水平最小化，獲得更高的韌性以及更高的生產(chǎn)率。進一步預(yù)期的是，通過使至少兩根焊條的成分和/或尺寸不同，可以產(chǎn)生具有例如高于151bs/小時的熔敷率的、具有魯棒沖擊性質(zhì)的X-射線質(zhì)控的
高質(zhì)量焊縫。
[0027]本發(fā)明適用于手動焊接或半自動的焊接，并且還可以被用于自動的焊接或機械化焊接。
[0028]盡管對于特定的實施方案，操作的原則和模式已被解釋和被圖示說明，然而，必須理解的是，除了如具體地被解釋和被圖示說明的之外，這可以以其他方式被實行，而不背離其精神和范圍。
[0029]參考標(biāo)號
[0030]110弧焊系統(tǒng)442后面的絲送進器
[0031]112焊接電源供應(yīng)器510弧焊系統(tǒng)[0032]114絲送進機構(gòu)514縱排絲送進機構(gòu)
[0033]120焊接電源540前面的雙絲送進器
[0034]130驅(qū)動馬達542后面的雙絲送進器
[0035]140雙絲送進器552第一焊條
[0036]150焊絲554第二焊條
[0037]152第一焊條556第三焊條
[0038]154第二焊條558第四焊條
[0039]160工件
[0040]210弧焊系統(tǒng)
[0041]212焊接電源供應(yīng)器
[0042]214絲送進機構(gòu)
[0043]220第一焊接電源
[0044]222第二焊接電源
[0045]230第一驅(qū)動馬達
[0046]232第二驅(qū)動馬達
[0047]240第一絲送進器
[0048]242第二絲送進器
[0049]250焊絲
[0050]252第一焊條
[0051]254第二焊條
[0052]260工件
[0053]310弧焊系統(tǒng)
[0054]314縱排絲送進機構(gòu)
[0055]340前面的絲送進器
[0056]342后面的雙絲送進器
[0057]352第一焊條
[0058]354第二焊條
[0059]356第三焊條
[0060]410弧焊系統(tǒng)
[0061]414縱排絲送進機構(gòu)
[0062]440前面的雙絲送進器
【權(quán)利要求】
1.一種弧焊系統(tǒng)(110)，所述弧焊系統(tǒng)(110)包括: 絲送進機構(gòu)(114)，所述絲送進機構(gòu)(114)用來給焊接操作遞送焊絲(150)，以及焊接電源供應(yīng)器(112)，所述焊接電源供應(yīng)器(112)用來生成用于焊接的電流到所述焊絲(150)， 其中所述焊絲(150)包括至少兩種不同類型的焊條(152、154)。
2.如權(quán)利要求1的弧焊系統(tǒng)，其中所述至少兩種類型的焊條(152、154)中的二者均為某類焊劑芯焊條。
3.如權(quán)利要求1的弧焊系統(tǒng)，其中所述至少兩種類型的焊條(152、154)具有不同化學(xué)成分。
4.如權(quán)利要求1的弧焊系統(tǒng)，其中所述至少兩種類型的焊條(152、154)具有不同尺寸。
5.如權(quán)利要求1的弧焊系統(tǒng)，其中所述絲送進機構(gòu)(114)包括至少兩個驅(qū)動馬達。
6.如權(quán)利要求1的弧焊系統(tǒng)，其中所述焊接電源供應(yīng)器(212)包括至少兩個電源(214、220)。
7.如權(quán)利要求1的弧焊系統(tǒng)，其中所述絲送進機構(gòu)包括縱排絲送進器(314、414、514)。
8.如權(quán)利要求1的弧焊系統(tǒng)，其中所述絲送進機構(gòu)包括雙絲送進器(140、440)。
9.一種操作焊接系統(tǒng)的方法，所述方法包括: (a.)提供弧焊系統(tǒng)(110)，所述弧焊系統(tǒng)(110)包括絲送進機構(gòu)和焊接電源供應(yīng)器(112)，所述絲送進機構(gòu)用來給焊接操作遞送焊絲(150)，所述焊接電源供應(yīng)器(112)用來生成用于焊接的電流到所述焊絲(150)， (b.)利用所述絲送進機構(gòu)遞送至少兩種不同類型的焊條(152、154)， (c.)利用所述焊接電源供應(yīng)器(112)生成焊接電流，來提供到所述至少兩種不同類型的焊條(152、154)以進行焊接，以及 (d.)利用所述至少兩種不同類型的焊條在工件(160、260)上創(chuàng)建焊縫。
10.如權(quán)利要求9的方法，其中所述至少兩種不同類型的焊條(152、154)的遞送獲得高于151bs/小時的熔敷率。
11.如權(quán)利要求9的方法，其中所述至少兩種類型的焊條(152、154)中的二者均為某類焊劑芯焊條；和/或其中所述至少兩種類型的焊條(152、154)具有不同化學(xué)成分；和/或其中所述至少兩種類型的焊條(152、154)具有不同尺寸。
12.如權(quán)利要求9至11之一的方法，其中所述絲送進機構(gòu)包括至少兩個驅(qū)動馬達；和/或其中所述焊接電源供應(yīng)器包括至少兩個電源。
13.如權(quán)利要求9至12之一的方法，其中所述絲送進機構(gòu)包括縱排絲送進器(314、414,514);和/或其中所述絲送進機構(gòu)包括雙絲送進器(140、440)。
14.一種弧焊系統(tǒng)，所述弧焊系統(tǒng)包括: 焊接電源供應(yīng)器，所述焊接電源供應(yīng)器用來生成用于焊接的電流到焊絲，以及 用于給焊接操作遞送至少兩種不同類型的焊條的裝置。
15.如權(quán)利要求14的弧焊系統(tǒng)，其中所述至少兩種類型的焊條中的二者均為某類焊劑芯焊條。
16.如權(quán)利要求14的弧焊系統(tǒng)，其中所述至少兩種類型的焊條具有不同化學(xué)成分。
17.如權(quán)利要求14的弧焊系統(tǒng)，其中所述至少兩種類型的焊條具有不同尺寸。
18.如權(quán)利要求14的弧焊系統(tǒng)，其中所述用于遞送的裝置以縱排方式給焊接操作遞送所述至少兩種不同類型的焊條。
19.如權(quán)利要求18的弧焊系統(tǒng)，其中所述用于遞送的裝置以雙絲方式給焊接操作遞送所述至少兩種不同類型 的焊條。
【文檔編號】B23K9/12GK103648702SQ201280034405
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2012年5月10日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月10日
【發(fā)明者】L·麥克法丹, B·K·納瑞雅南, S·約翰遜 申請人:林肯環(huán)球股份有限公司