專利名稱：用于藥芯焊條的鋇和鋰的比例的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于藥芯焊條的鋇和鋰特別的比例，例如用于各種弧焊接工藝中的藥芯焊條。
背景技術(shù)：
弧焊領(lǐng)域中，焊接工藝的主要類型是使用實(shí)心焊絲的氣護(hù)金屬電弧焊(GMAW)或者使用金屬芯焊絲的氣護(hù)金屬電弧焊(GMAW-C)、氣護(hù)藥芯弧焊(FCAW-G)、自護(hù)藥芯弧焊(FCAW-S)、焊條弧焊(SMAW)以及埋弧焊(SAW)。
金屬芯焊條正日益被用作實(shí)心焊絲的替代品，由于在結(jié)構(gòu)組件的焊接加工過(guò)程中的提高了生產(chǎn)率。金屬芯焊條是由被金屬外殼包圍的芯(填充)材料所組成的復(fù)合焊條。該芯主要由鐵粉和合金化組分和焊藥組分以輔助弧穩(wěn)定性、焊接潤(rùn)濕性(wetting)以及外形等，以便在焊接中獲得需要的外觀和機(jī)械性能。通過(guò)下列步驟制造藥芯焊條混合芯體材料的成分，并將其堆積在成型的條帶(formed strip)內(nèi)，接著將條帶閉合并拉伸至最終的直徑。與實(shí)心焊條相比，藥芯焊條具有更高的沉積速率，形成更寬、更一致的焊接透入輪廓(weld penetration profile)。而且，與實(shí)心焊條相比，它們具有改善的電弧行為、產(chǎn)生更少的煙霧和飛濺并賦予焊接沉積物更好的潤(rùn)濕性能。
在焊接過(guò)程中，F(xiàn)CAW-S焊條不使用任何保護(hù)，并通過(guò)使用去氧劑和去氮?jiǎng)├鏏l、Mg、Ti和Zr來(lái)達(dá)到保護(hù)焊接金屬免受周圍環(huán)境的影響。然而，通常使用一定的鋇與鋰的比例來(lái)控制熔渣和焊接熔池的熔化范圍和流動(dòng)性?？梢詫⑦@種比例進(jìn)行修改以使焊條足以在不在適當(dāng)?shù)奈恢眠M(jìn)行焊接，例如垂直向上或者垂直向下。通過(guò)氟化鋇、氟化鋰和氟化鍶的三元相圖，已知熔點(diǎn)通常會(huì)隨著氟化鋰水平的提高而降低。
盡管已知含有鋇和鋰化合物的焊條，但對(duì)焊條和表現(xiàn)出提高性能的最終熔渣組合物仍有需求，特別是對(duì)于鋇和鋰的比例以及其所得到熔渣和焊接熔池的流動(dòng)性能。

發(fā)明內(nèi)容
在第一個(gè)方面中，本發(fā)明提供了一種藥芯焊條，其中選擇芯的組分以產(chǎn)生特別的熔渣系統(tǒng)。該芯焊條含有大約35％～大約55％的氟化鋇，和大約2％～大約12％的氟化鋰。
在另一個(gè)方面中，本發(fā)明提供了一種藥芯焊條，其含有鋇和鋰，其中總鋇比總鋰的質(zhì)量比為大約8∶1～大約12∶1。
在另一個(gè)方面中，本發(fā)明提供了一種來(lái)自藥芯焊條的熔渣系統(tǒng)，其中該熔渣系統(tǒng)來(lái)自在焊條的芯中含有大約35％～大約55％的氟化鋇，和大約2％～大約12％的氟化鋰的焊條。
在另一個(gè)方面中，本發(fā)明提供了一種使用藥芯焊條進(jìn)行弧焊的方法。該方法包括提供一種藥芯焊條，其產(chǎn)生來(lái)自在焊條的芯中含有(i)大約35％～大約55％的氟化鋇和(ii)大約2％～大約12％的氟化鋰的焊條的熔渣系統(tǒng)。該方法還包括將電流通過(guò)焊條，這樣產(chǎn)生了熔渣系統(tǒng)。
在另一個(gè)方面中，本發(fā)明提供了一種使用藥芯焊條進(jìn)行弧焊的方法。該方法包括提供一種藥芯焊條，其含有鋇和鋰，其中總鋇比總鋰的質(zhì)量比為大約8∶1～大約12∶1。該方法還包括將電流通過(guò)焊條，這樣產(chǎn)生了熔渣系統(tǒng)。
通過(guò)下面的描述，本發(fā)明的這些和其他的目標(biāo)以及優(yōu)點(diǎn)將變得清楚。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明基于發(fā)現(xiàn)如果在熔渣中以一定比例使用鋇和鋰，可以得到最終熔渣的非常好的性能。相應(yīng)地，提供了熔渣系統(tǒng)、用于形成這些熔渣系統(tǒng)的焊條組合物以及所涉及使用的方法的各種優(yōu)選實(shí)施方式。
根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的焊條組合物包括占芯材料大約35重量％～大約55重量％的氟化鋇作為鋇源，占芯材料大約2重量％～大約12重量％的氟化鋰作為鋰源，占芯材料大約0～大約8重量％的碳酸鋇作為第二鋇源，占芯材料大約0～大約8重量％的碳酸鋰以碳酸鋰作為第二鋰源，占芯材料大約2％～大約15％的氧化鋰，占芯材料大約5％～大約20％的氧化鐵，占芯材料大約0～大約5％的氧化鈣，
占芯材料大約0～大約5％的氧化硅，占芯材料大約0～大約5％的氧化錳，占芯材料達(dá)到大約25％的鋁、鎂、鈦、鋯或其組合以去氧和去氮，以及，剩余的含有例如但不限于鐵、鎳、錳和/或硅的金屬的芯材料。
優(yōu)選的，鋇與鋰的比例為大約8∶1～大約12∶1，其分別用于最佳可焊接能力和良好的操作范圍。該比例是焊條中總鋇與總鋰的質(zhì)量比。如果該比例小于大約8∶1，會(huì)造成差的電弧操作，而比例如果大于大約12∶1，則會(huì)造成差的電壓范圍并產(chǎn)生具有多孔的焊接。
下面表1所列出的是用于形成優(yōu)選熔渣系統(tǒng)的藥芯焊條的代表性芯配方。表1中所有的百分比是基于焊條芯配方的重量，并且該焊條芯占焊條的大約20重量％。
表1代表性芯配方

接下頁(yè)表1，接上頁(yè)

熔渣系統(tǒng)以及用于形成這些系統(tǒng)的焊條的優(yōu)選實(shí)施方式可以采用用于焊條的寬范圍化合物以提供所得到熔渣的鋇源。例如，可以預(yù)計(jì)的是焊條中使用單高鐵酸鋇(barium monoferrate，BaFe2O4)以及BaO、Fe2O3、CaO、SiO2和/或TiO2的復(fù)合物。盡管通常由于其強(qiáng)烈的吸濕性能而不太優(yōu)選，BaO自身在某些實(shí)施方式中可以用于焊條中。
熔渣系統(tǒng)以及用于形成這些系統(tǒng)的焊條的優(yōu)選實(shí)施方式可以采用用于焊條的化合物的多種組合以提供所得到熔渣的鋰源。例如可以預(yù)計(jì)的是焊條中使用Li2O、Fe2O3、MnO2、CaO、SiO2和/或TiO2的各種復(fù)合物。盡管通常由于其強(qiáng)烈的吸濕性能而不太優(yōu)選，Li2O自身在某些實(shí)施方式中可以用于焊條中。
可以改變氟化鋇和氟化鋰的水平來(lái)評(píng)價(jià)這些單獨(dú)的熔渣形成劑對(duì)電弧穩(wěn)定以及防止多孔性的效果。使用在垂直向下位置上，在連續(xù)提高的電壓下的自動(dòng)焊接測(cè)試來(lái)評(píng)估焊條產(chǎn)品的操作范圍。提高的氟化鋇添加使焊條的焊接性能更好，但不提高焊條的可操作范圍。在自動(dòng)的遙控機(jī)械測(cè)試中，提高的氟化鋰添加提高了焊條的電壓范圍。降低的氟化鋰降低了焊條的操作范圍。
本發(fā)明特別針對(duì)于提供焊條，特別是用于弧焊的藥芯焊條，其利用相對(duì)大量的氟化鋇和氟化鋰。盡管該開(kāi)發(fā)包括具有碳酸鋇和/或碳酸鋰，但該開(kāi)發(fā)主要針對(duì)氟化鋇和氟化鋰是主要組分的焊條組合物，可以選擇的是，這樣的氟化物可以和較少量的碳酸鋇和/或碳酸鋰進(jìn)行組合。
在美國(guó)專利5,369,244、5,365,036、5,233,160、5,225,661、5,132,514、5,120,931、5,091,628、5,055,655、5,015,823、5,003,155、4,833,296、4,723,061、4,717,536、4,551,610以及4,186,293中提供了另外的焊接材料的細(xì)節(jié)，特別是用于焊接的芯焊條，在這里將所有的作為參考文獻(xiàn)加以引用。
在本發(fā)明中，前面的描述應(yīng)被認(rèn)為是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。然而，可以預(yù)計(jì)的是可以進(jìn)行對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)清楚地各種改變和修飾，而不離開(kāi)本發(fā)明的范圍。因此，前面的描述是為了覆蓋所有在本發(fā)明的原理和范圍中所包括的改變和修改，其包括所有的等價(jià)方面。
權(quán)利要求
1.一種具有芯組合物的藥芯焊條，其含有占芯材料的重量為大約35％～大約55％的氟化鋇；和大約2％～大約12％的氟化鋰。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有芯組合物的藥芯焊條，其還含有占芯材料的重量最多達(dá)到大約8％的碳酸鋇。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有芯組合物的藥芯焊條，其還含有占芯材料的重量最多達(dá)到大約8％的碳酸鋰。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的藥芯焊條，其還含有占芯材料的重量為大約2％～大約15％的氧化鋰。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的藥芯焊條，其還含有占芯材料的重量為5％～大約20％的氧化鐵。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的藥芯焊條，其還含有下面(i)、(ii)和(iii)中的至少一種占芯材料的重量(i)最多達(dá)到5％的氧化鈣；(ii)最多達(dá)到5％的氧化硅；(iii)最多達(dá)到5％的氧化鎂。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的藥芯焊條，其還含有占芯材料的重量最多達(dá)到大約25％的從由鋁、鎂、鈦、鋯及其組合所組成的組中選擇的試劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的藥芯焊條，其中芯材料還含有至少一種從由鐵、鎳、錳、硅及其組合所組成的組中選擇的試劑。
9.一種藥芯焊條，其含有鋇和鋰，其中總鋇比總鋰的質(zhì)量比為大約8∶1～大約12∶1。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的藥芯焊條，其中該焊條含有從由氟化鋇、碳酸鋇、單高鐵酸鋇、氧化鋇、含有氧化鋇的復(fù)合物以及其組合組成的組中選擇的鋇源。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的藥芯焊條，其中該焊條含有從氟化鋰、碳酸鋰、氧化鋰、含有氧化鋰的復(fù)合物及其組合組成的組中選擇的鋰源。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的藥芯焊條，其中該焊條含有氟化鋇和氟化鋰。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的藥芯焊條，其還含有碳酸鋇。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的藥芯焊條，其還含有碳酸鋰。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的藥芯焊條，其產(chǎn)生熔渣系統(tǒng)，其還含有大約0～大約8％的碳酸鋇；和大約0～大約8％的碳酸鋰。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的藥芯焊條，其產(chǎn)生熔渣系統(tǒng)，其還含有大約2％～15％的氧化鋰。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的藥芯焊條，其產(chǎn)生熔渣系統(tǒng)，其還含有大約5％～20％的氧化鐵。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的藥芯焊條，其產(chǎn)生熔渣系統(tǒng)，其還含有下面(i)、(ii)和(iii)中的至少一種(i)大約0～大約5％的氧化鈣；(ii)大約0～大約5％的氧化硅；(iii)大約0～大約5％的氧化鎂。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的藥芯焊條，其產(chǎn)生熔渣系統(tǒng)，其還含有最多達(dá)到大約25％的從由鋁、鎂、鈦、鋯及其組合所組成的組中選擇的試劑。
20.一種來(lái)自于藥芯焊條的熔渣系統(tǒng)，該熔渣系統(tǒng)含有大約35％～大約55％的氟化鋇；和大約2％～大約12％的氟化鋰。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的熔渣系統(tǒng)，其還含有最多達(dá)到大約8％的碳酸鋇。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的熔渣系統(tǒng)，其還含有最多達(dá)到大約8％的碳酸鋰。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的熔渣系統(tǒng)，其還含有大約2％～大約15％的氧化鋰。
24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的熔渣系統(tǒng)，其還含有大約5％～大約20％的氧化鐵。
25.根據(jù)權(quán)利要求20所述的熔渣系統(tǒng)，其還含有下面(i)、(ii)和(iii)中的至少一種(i)大約0～大約5％的氧化鈣；(ii)大約0～大約5％的氧化硅；(iii)大約0～大約5％的氧化鎂。
26.根據(jù)權(quán)利要求20所述的熔渣系統(tǒng)，其還含有最多達(dá)到大約25％的從由鋁、鎂、鈦、鋯及其組合所組成的組中選擇的試劑。
27.一種使用藥芯焊條進(jìn)行弧焊的方法，該方法包括提供一種藥芯焊條，其產(chǎn)生含有一種熔渣，該熔渣含有(i)大約35％～大約55％的氟化鋇，和(ii)大約2％～大約12％的氟化鋰；以及將電流通過(guò)該焊條，這樣產(chǎn)生了熔渣系統(tǒng)。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所產(chǎn)生的熔渣還含有最多達(dá)到大約8％的碳酸鋇。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所產(chǎn)生的熔渣還含有最多達(dá)到大約8％的碳酸鋰。
30.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所產(chǎn)生的熔渣還含有大約2％～大約15％的氧化鋰。
31.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所產(chǎn)生的熔渣還含有大約5％～大約20％的氧化鐵。
32.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所產(chǎn)生的熔渣還含有下面(i)、(ii)和(iii)中的至少一種(i)最多達(dá)到大約5％的氧化鈣；(ii)最多達(dá)到大約5％的氧化硅；(iii)最多達(dá)到大約5％的氧化鎂。
33.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所產(chǎn)生的熔渣還含有最多達(dá)到大約25％的從由鋁、鎂、鈦、鋯及其組合所組成的組中選擇的試劑。
34.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所產(chǎn)生的熔渣還含有至少一種從由鐵、鎳、錳、硅及其組合所組成的組中選擇的試劑。
35.一種使用藥芯焊條進(jìn)行弧焊的方法，該方法包括提供一種藥芯焊條，其中含有鋇和鋰，其中總鋇比總鋰的質(zhì)量比為大約8∶1～大約12∶1；以及將電流通過(guò)該焊條，這樣產(chǎn)生了熔渣系統(tǒng)。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中該焊條含有從由氟化鋇、碳酸鋇、單高鐵酸鋇、氧化鋇、含有氧化鋇的復(fù)合物以及其組合組成的組中選擇的鋇源。
37.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中該焊條含有從氟化鋰、碳酸鋰、氧化鋰、含有氧化鋰的復(fù)合物及其組合組成的組中選擇的鋰源。
38.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中該焊條含有氟化鋇和氟化鋰。
39.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中該焊條還含有碳酸鋇。
40.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中該焊條還含有碳酸鋰。
全文摘要
提供了各種熔渣系統(tǒng)，其表現(xiàn)出提高的流動(dòng)特征和焊接熔池性能。同時(shí)提供了用于產(chǎn)生所述熔渣系統(tǒng)的藥芯焊條以及所涉及的弧焊方法。
文檔編號(hào)B23K9/00GK1895839SQ200610100539
公開(kāi)日2007年1月17日 申請(qǐng)日期2006年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月12日
發(fā)明者巴德利·K.·那拉亞男, 帕特里克·T.·索爾蒂斯 申請(qǐng)人:林肯環(huán)球公司