專利名稱：減少銅裂紋的焊劑體系的制作方法
技術領域：
本發(fā)明整體上涉及焊接領域，更特別地針對具有改進的焊縫形成性質的焊劑，更加特別地針對涉及用于焊極的以減少在形成的焊縫中產生銅裂紋的焊劑體系。
背景技術：
在電弧焊接領域內，焊接工藝的主要種類使用實心焊絲的熔化極氣體保護電弧焊(GMAW)或者使用金屬芯焊絲的熔化極氣體保護電弧焊(GMAW-C)、氣體保護藥芯焊絲電弧焊(FCAW-G)、自保護藥芯焊絲電弧焊(FCAW-S)、焊條電弧焊(SMAW)以及埋弧焊(SAW)。這些工藝中，使用實心或者金屬芯焊條的熔化極氣體保護電弧焊正日益用于連接和被覆金屬部件。由于該類型的焊接工藝具有高的生產性和通用性，因此，其變得日益普及。這種生產性和通用性的提高來自于熔化極氣體保護電弧焊(GMAW &GMAW-C)中焊條的連續(xù)性，其具有超過焊條電弧焊(SMAW)的相當高的生產率。而且，這些焊條形成非常漂亮的焊縫，其具有非常少的熔渣，這樣就節(jié)省了用于清潔焊縫以及處理熔渣的時間和成本，而這是其它焊接工藝所常見的問題。熔渣熔渣在使用實心或者金屬芯焊條的熔化極氣體保護電弧焊中，在焊接過程中使用保護氣體來為焊縫提供保護免受空氣污染。實心焊條適當摻雜配料，與保護氣體相結合提供具有期望的物理和機械性能的無孔焊縫。在藥芯焊條中，這些配料在內部，在金屬外殼的中心(填充物)，并提供了與實心焊條相類似的功能。
設計實心或者藥芯焊條以在適當的氣體保護的情況下提供實心實質上無孔的焊縫，該焊縫具有屈服強度、抗張強度、延性以及沖擊強度以在最終的應用中發(fā)揮令人滿意的功能。也將這些焊條設計成在焊接過程中使所產生的熔渣量最小化。藥芯焊條日益成為實心焊條的替代品，因為其在結構部件的焊接加工中具有高的生產率。藥芯焊條是一種組合焊條，其由包圍芯體(填充物)材料的金屬外殼組成。該芯體可以主要由金屬粉末組成。該芯體可以還含有焊劑組分以協助電弧穩(wěn)定性、焊縫潤濕性(wetting)以及外形等，以便在焊接中獲得需要的物理和機械性能。藥芯焊條通過下述方法制造混合芯體材料的成分，并將其堆積在成型條帶(formed strip)內，接著將條帶閉合并拉伸至最終的直徑。與實心焊條相比，藥芯焊條具有更高的沉積速率，形成更寬、更一致的熔接透入輪廓(weld penetration profile)。而且，與實心焊條相比，它們具有改善的電弧行為、產生更少的煙霧和飛濺并賦予焊接沉積物更好的潤濕性能。
在焊接領域中，以往在開發(fā)以預定方式發(fā)揮功能的具有預定焊劑組分的焊劑組合物方面已經花費了許多的精力。已經開發(fā)了多種組合物用作電弧焊的焊劑，同時也可以作為一般的焊接焊劑。在電弧焊接中使用焊劑用于控制電弧穩(wěn)定性、改性焊接金屬組成并提供防止大氣污染的保護。電弧穩(wěn)定性通常通過改變焊劑組成來控制。焊劑也通過在金屬中提供更易熔的雜質和可以與這些雜質結合的且優(yōu)先于金屬形成熔渣的物質來調節(jié)焊接金屬組成。熔渣可以加入其它的材料來降低熔渣熔點、提高熔渣的流動性并作為焊劑顆粒的粘結劑。
熔渣在管截面的焊接中，通常要使用一種或多種焊條，將該焊條加料到要連接的管截面之間的凹槽內，將該管截面連接在一起。在管截面之間的凹槽內一般填充有顆粒焊料，用于保護焊縫免受大氣污染。在焊接工藝過程中，來自熔化的焊條的熔化金屬被由顆粒焊劑形成的熔化的熔渣所覆蓋。焊接焊條，無論是實心焊絲或芯焊絲，一般都含有銅外層，其用于在焊接焊條及電焊機電源之間形成電連接。銅層的電阻率非常低，以致于電流從焊槍的接觸端傳到焊接焊條時，不會產生大量的熱損失。在焊條通過焊槍給料焊條時，銅片通常要從焊條的外表面被去除。這些銅片或銅顆粒通常在焊接過程中與顆粒焊劑相混合。這些銅片或銅顆粒在焊接過程中從被加熱的熔渣中熔化出來，然后經過熔渣并與所形成的焊縫相接觸。所形成的鐵基合金焊縫一般在約1400-1800EC下開始固化。銅的熔點是約1085EC。因此，熔化的銅常常經過熔化的熔渣，并最終在固化的焊縫的上表面上凝固。熔化的銅有低的表面張力，因此容易在焊縫的晶界處移到固化的焊縫中。熔化的銅移入晶界內會導致銅裂紋。在管焊接中任何種類的裂紋都是不能被接受的缺陷。當再循環(huán)再利用顆粒焊劑時，銅裂紋的發(fā)生率就變得更加明顯，由于該再利用的顆粒焊劑具有增加的銅片或銅顆粒含量。在再利用的顆粒焊劑中增加銅片或銅顆粒的量，會導致在所形成的焊縫中增加銅裂紋的發(fā)生率。為了降低銅裂紋的可能性，通常建議只一次性使用顆粒焊劑。這個建議既昂貴，并會導致對大量有效顆粒焊劑的浪費。另一個降低銅裂紋發(fā)生的方法，是減少焊條上焊接端的研磨行為，因此降低銅從焊條上剝落的發(fā)生率。這種方式要求要經常注意焊機，這既浪費時間又導致相對高頻率的停工期，以用于更換焊槍的部件。因此，這兩種方法既降低了銅裂紋的發(fā)生率，又增加了成本和時間，因此，增加了形成焊縫的成本，也增加了形成焊縫的時間。
根據焊接技術的現狀，需要一種顆粒焊劑，可以降低銅裂紋的發(fā)生率，同時可以使再利用顆粒焊料成為可能。

發(fā)明內容
本發(fā)明屬于用于焊接的熔渣體系，更特別地屬于與焊條一起使用的顆粒焊劑體系，它是為降低形成焊縫時銅裂紋的發(fā)生率而配制的。顆粒焊劑體系是針對應用于埋弧焊工藝而特別配制的，且將在此外的特別說明中進行描述；然而，可以理解，該顆粒焊劑體系可以用于其它種類的焊接工藝中，顆粒焊劑體系還針對通過埋弧焊工藝將管子截面焊接在一起而特別配制，且將在此外的特別說明中進行描述；然而，可以理解，用本發(fā)明的顆粒體系可以將其他種類的加工件焊接在一起。顆粒焊劑體系是為降低在焊接過程中銅裂紋的發(fā)生率而配制的。當熔化的銅移到固化的焊縫時會產生銅裂紋。銅一般來源于在焊接操作中，當銅表皮焊條經過焊槍時，落入顆粒焊劑的銅片。在顆粒焊劑中的部分銅片由于焊接電弧產生的熱量而熔化，并且移通過顆粒焊劑及在焊接過程中產生的熔化的熔渣。由于熔化的銅的低表面張力，所以熔化的銅最終移過熔渣到與剛剛固化的焊縫相接觸，繼續(xù)進入繼續(xù)冷卻形成焊縫的固態(tài)焊縫的晶界中。銅進入焊縫的晶界中可能導致裂紋。本發(fā)明的顆粒焊劑體系是為降低熔化的銅與剛剛固化的焊縫相接觸的發(fā)生率而配制的，其通過加快熔化熔渣的凝固速率，和/或制造較高結晶度結構的固化熔渣。已經發(fā)現，通過加快熔化熔渣的凝固或固化速率，可以減少與剛剛固化的焊縫相接觸的熔化的銅的量。熔化熔渣的凝固速率可以隨熔渣的溶化溫度的升高而提高。由于熔渣的熔化溫度升高，所以將溶化熔渣冷卻到低于其熔點溫度所需要的時間就會縮短，因此增加了熔化熔渣的凝固速率。當熔渣處于熔化狀態(tài)時，熔化的銅就很容易移過熔渣與焊縫相接觸。一旦熔渣凝固，熔化的銅經過固化熔渣的移動速率會顯著降低或停止。通過停止熔化的銅流經固態(tài)熔渣的速率，減少了滲透過熔化熔渣及晶粒而與焊縫相接觸的熔化的銅的量，因此降低了銅裂紋的產生率。熔化的銅在固態(tài)熔渣中的不良移動，其結果是銅在到達與焊縫相接觸之前，就最終固化于熔渣內了，因此限制了該銅在焊縫中造成銅裂紋的機會。停止熔化的銅移過熔化熔渣的速率，其結果是減少與固化的焊縫相接觸的熔化的銅量。如前所述，一旦熔化的熔渣固化，熔化的銅移過固化的熔渣的速率會顯著減少或停止。進而還發(fā)現，通過配制顆粒焊劑，從而形成具有增加的晶體結構的固態(tài)熔渣，可以減小熔化的銅移過固態(tài)熔渣的速率。一定的熔渣組分當冷卻到固態(tài)形式時，具有形成玻璃態(tài)結構的趨勢，而其他熔渣組分在固化時形成晶體結構。玻璃態(tài)結構是更易流動的結構，并允許熔化的銅移過固態(tài)熔渣。已發(fā)現晶體結構基本上阻擋了熔化的銅的移動。因此，增加熔渣固化時形成晶體結構的熔渣組分的百分比，會明顯阻止熔化的銅移過固態(tài)熔渣。
按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種顆粒焊劑體系，包括增加的氧化鎂和/或氧化鈣的量。在顆粒焊劑體系內的氧化鎂和/或氧化鈣的增加量，其結果是提高熔化熔渣的熔點，且促進更多晶體熔渣的形成。在本發(fā)明的一個實施方式中，顆粒焊劑體系中的氧化鈣的重量百分比是至少約3重量％，更有代表性地是約3.5-8重量％，且更有代表性地是約5-6重量％。在本發(fā)明的另一個和/或可替代的實施方式中，在顆粒焊劑體系內的氧化鎂重量百分比至少約10重量％，更有代表性地是約12-20重量％，更有代表性地是約15.75-17重量％。在仍然是本發(fā)明的另一和/或可替代的實施方式中，顆粒焊劑體系內的氧化鈣和氧化鎂的重量百分比是至少約15重量％，更有代表性地是約18-28重量％，更有代表性地是約20.7-23.5重量％。
仍然按照本發(fā)明的另一和/或可替代的方面，提供了一種顆粒焊劑體系，包括減少量的氧化鈉、二氧化硅和/或氧化鋯。顆粒焊劑體系中的氧化鈉、二氧化硅和/或氧化鋯會導致造成熔渣熔點的降低和/或促進形成更多的玻璃-態(tài)熔渣。在顆粒焊劑體系中減少氧化鈉、二氧化硅和/或氧化鋯，可以用于提高熔渣的熔點、和/或造成熔渣形成更多晶體結構。在本發(fā)明的一個實施方式中，顆粒焊劑體系中氧化鈉的重量百分比小于約6重量％，更有代表性地是約0-4重量％，且更有代表性地是約1.5-3重量％。在本發(fā)明的另一個和/或可替代的實施方式中，顆粒焊劑體系中二氧化硅的重量百分比是小于約30重量％，更有代表性地是約10-25重量％，且更有代表性地是約15-20重量％。仍然在本發(fā)明的另一個和/或可替代的實施方式中，顆粒焊劑體系中氧化鋯的重量百分比是小于約6重量％，更有代表性地是約0-3重量％，且更有代表性地是約0-1重量％。還是在本發(fā)明的另一個和/或可替代的實施方式中，顆粒焊劑體系中氧化鈉、二氧化硅和/或氧化鋯的重量百分比是小于約40重量％，更有代表性地是約10-25重量％，且更有代表性地是約15-24.2重量％。
仍然按照本發(fā)明的另一個和/或可替代的方面，提供了一種顆粒焊劑體系，具有下列重量百分比組成組份實施例A實施例B實施例C實施例D實施例EAl2O310-40％15-30％20-35％22-33％24-29％CaO 3-10％ 4-8％ 5-9％ 4-7％ 5-7％CaF28-20％ 10-20％10-18％10-18％12-15％FeOx0-5％ 0-4％ 0-3％ 0-3％ 0.5-2％K2O0-4％ 0-3％ 0-3％ 0-2％ 0-1％MgO 8-25％ 10-20％12-20％14-22％14-18％MnO 5-20％ 8-18％ 9-16％ 10-16％10-14％Na2O 0-6％ 0-4％ 0-4％ 1-4％ 1-3％SiO210-25％12-22％12-20％14-20％15-18％TiO20-8％ 0-5％ 0-4％ 0-3％ 0.1-1％ZrO20-4％ 0-3％ 0-2％ 0-2％ 0-2％仍然按照本發(fā)明的另一個和/或可替代的方面，在埋弧焊工藝中，使用顆粒焊劑的金屬焊條，一般是實心金屬焊絲、或在焊絲的芯里含有金屬粉末的金屬焊絲。當金屬焊條是帶芯的金屬焊絲時，一般，焊絲的金屬外殼主要由鐵(如碳鋼、低碳鋼、不銹鋼、低合金鋼等)制成；然而，金屬外殼可以主要由其他材料制成。一般填充組分占焊條總重量的至少約1重量％，且不超過焊條總重量的80重量％，且一般是焊條總重量的約8-60重量％，更有代表性地為焊條總重量的約10-40重量％。填充組分包含一種或多種金屬合金化試劑，其針對至少接近滿足焊接金屬組分的需要和/或獲得所形成的焊縫所需的性質來選擇。該合金金屬的非限定性例子包括鋁、銻、鉍、硼、鈣、碳、鉻、鈷、銅、鐵、鉛、錳、鉬、鎳、鈮、硅、錫、鈦、鎢、釩、鋅、鋯等。
仍然是本發(fā)明的進一步和/或可替代的方面，與焊條和顆粒焊劑體系相協同作用的保護氣，對焊縫提供保護，以防止大氣中的元素和/或化合物。保護氣通常包含一種或多種氣體。這些一種或多種氣體通常是惰性的、或對于焊縫組分來講實質上是惰性的。在一種實施方式中，氬氣、二氧化碳或其混合物至少部分用作保護氣。該實施方式的一個方面，保護氣包括約2-40體積％的二氧化碳，其余是氬氣。該實施方式的另一個和/或可替代的方面，保護氣包括約5-25體積％的二氧化碳，其余是氬氣。能夠理解，可以使用其他和/或另加的惰性或實質上惰性的氣體。
本發(fā)明的主要目的是提供焊接工藝，其結果是減少焊縫中的銅裂紋。
本發(fā)明的另一個和/或可替代的目的，是提供可減少焊縫中銅裂紋的顆粒焊劑。
仍然是本發(fā)明的另一個和/或可替代的目的，是提供顆粒焊劑體系，其形成在較高溫度下固化或凝固的熔渣，和/或形成具有較高結晶度結構的固體熔渣。
仍然是本發(fā)明的另一個和/或可替代的目的，是提供可再利用的顆粒焊劑，而不造成焊縫中銅裂縫發(fā)生率的實質性增加。
這些或其他目的或優(yōu)點，將在本發(fā)明與現有技術之間區(qū)別的討論中，并結合如附圖所示的優(yōu)選實施方式，變得清晰。


圖1是埋弧焊系統(tǒng)的流程示意圖；
圖2是圖1沿2-2線的橫截面放大示意圖；圖2A是與圖2相似的橫截面放大示意圖，示出以芯焊條作為焊絲；圖3示出焊條與周圍具有在埋弧焊工藝中使用的焊劑的加工件之間關系的側面示意圖；圖4示出現有技術中，如圖3所示的現有焊接工藝中，當大顆粒純銅沉積于固化焊接金屬外表面時，銅移入或滲入晶界的橫截面放大示意圖；圖5示出當熔化的熔渣冷卻時，現有的熔渣以及由本發(fā)明的顆粒焊劑所形成的熔渣的粘度隨時間變化的曲線圖；圖6示出在現有技術的熔渣中、以及在由本發(fā)明的顆粒焊劑所形成的熔渣中，熔化的銅的移動速率隨時間的變化曲線圖。
發(fā)明的詳細描述現更詳細地參見附圖，其中所示的內容，目的僅在于說明本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，不在于限定本發(fā)明，圖1示意性地示出使用電弧焊絲W的埋弧焊工藝，該電弧焊絲W設置于卷軸10上，且通過驅動輥12，14從卷軸上拉出。本發(fā)明的顆粒焊劑體系，主要配制用于埋弧焊工藝；然而，可以理解，該顆粒焊劑體系也可以用于其他種類的焊接工藝。再參見圖1，輥給焊絲W施力，使其經接觸點16至接地的加工件WP，在此處，焊絲被來自AC、DC+或DC-電源20的電流熔化。為了執(zhí)行焊接工藝，電源線22與焊槍的接觸點16相連接。按照標準技術，焊絲是實心焊絲、焊劑芯焊絲或金屬芯焊絲。實心金屬焊絲如圖2所示。實心金屬焊絲W包括實心金屬芯30，其具有用低電阻率表層40覆蓋或涂覆的圓筒狀外表皮32。按照工業(yè)實施標準，低電阻率表層40主要是純銅。圖2示出金屬芯焊絲W。金屬芯焊絲包括金屬外殼120和在金屬外殼內的金屬粉末122。該金屬外殼具有用低電阻率表層130如主要是純銅覆蓋或涂覆的圓筒狀外表皮124。
圖3更詳細地示出埋弧焊工藝，其中焊絲W的低端50面向加工件WP。當焊條或焊絲W以如圖3所示的箭頭的方向橫向移動時，來自電源20的電流產生電弧A。焊接工藝從加工件和前進的焊絲W上熔化下金屬，形成最終固化成焊縫60的熔化金屬漿。焊絲W從大量顆粒焊劑62中移過。顆粒焊劑配制成在焊接過程中部分熔化，并在焊縫60上形成保護熔渣層80。該熔渣層是設計用于保護焊縫，防止大氣中的不利分子(如氧氮等)和/或化合物(如水等)與熔化的焊縫相接觸。
在焊接過程中，當焊絲經過焊槍時，將銅片或銅顆粒70從焊絲W外表面刮下。這些銅片或銅顆粒70相當大量地且在某些情況下以球狀積累于顆粒焊劑62內，如在圖3中示意性地示出。這些大量來自焊絲W表層40的金屬顆?；蚱?0，在焊接工藝中熔化，并移過顆粒焊劑72和/或熔化的熔渣80。移動路線90表示熔化的銅顆?；驂K狀物70移過熔化的熔渣80。熔渣一般配制為固化溫度低于被焊金屬或焊縫60的固化溫度；然而，如移動路線90所示，熔化的銅片或顆粒70可以移動到與固化并形成晶粒的焊接金屬相接觸。
參見圖4，熔化的銅示于熱焊縫60的上表面64上。在這種情況下，一塊銅70a已經移過熔化的熔渣80到達焊縫60的上表面64上。這種現象是本發(fā)明所針對的現有技術存在的問題。在焊縫60的上表面64上，純銅塊70a具有低的表面張力，并容易滲入至固體焊縫的晶粒102、104的晶界100內。雖然熔化的銅顆粒70a的大小與晶界的大小100不成比例；但是圖4示意性地示出當熔化的純銅塊移過熔化的熔渣80并與焊接金屬焊縫60相接合。純銅進入固化的焊縫的晶界內。因此會降低整個焊接的強度，在存在殘余應力的位置將形成裂紋。這種裂紋是不可接受的缺陷。
本發(fā)明的顆粒焊劑，為降低銅裂紋的發(fā)生率而配制，即使在多次循環(huán)利用顆粒焊劑時。選擇顆粒焊劑組分，基于1)提高熔化熔渣的熔點溫度，因此使熔渣更快地凝固，和/或2)形成在結構中有更多晶體的固體熔渣。顆粒焊劑是現有的具有低熔點熔化熔渣、并形成玻璃態(tài)熔渣的焊劑體系的改進。將一種現有技術中的顆粒焊劑體系與新的顆粒焊劑體系的非限定性例子相比較，焊劑體系的重量百分比如下所示化合物 現有技術新配方Al2O326.6％ 27.3％CaO4.97％ 5.81％CaF213.5％ 13.9％FeOx1.2％ 1.7％K2O 0％ 0％
MgO15.7％ 16.6％MnO10.5％ 12.5％Na2O 3.1％ 2.3％SiO219％ 17.7％TiO20.8％ 0.8％ZrO22.2％ 0％顆粒焊劑體系的新配方克服了一些與焊縫內銅裂紋相關的以前的問題。新配方形成具有大量晶體結構的熔渣，而現有技術形成玻璃態(tài)熔渣。作為這些新配方的特征所帶來的結果，在焊接工藝中，明顯地更少量熔化的銅移過熔渣，因此在焊接冷卻時，進入固化焊縫晶界內的熔化的銅的量有明顯減少。減少熔化的銅移過熔渣的量的效果示于圖5和6中。圖5示出用實線表示的由本發(fā)明的顆粒焊劑所形成的一種非限定性熔渣的粘度，相對于用虛線表示的由與如上所述的例子相似的現有技術的顆粒焊劑所形成的熔渣的粘度。如圖5所示，當熔化的熔渣冷卻且形成具有晶體結構的熔渣時，如垂直線所示出的，粘度會非?？斓厣仙?。由現有的顆粒焊劑所形成的熔化的熔渣具有較低的粘度，其粘度逐漸上升直到熔渣冷卻并凝固或固化。由現有的焊劑體系所形成的熔渣具有較低的熔點，因此與按照本發(fā)明的顆粒焊劑相比，要用更長時間來固化。由現有的焊劑所形成的熔渣一旦固化，就形成玻璃態(tài)熔渣，其與由按照本發(fā)明的焊劑體系所形成的晶體結構熔渣相比，具有較低的最終粘度。由現有的焊劑體系所形成的熔渣的最終粘度用線的扁率來表示。由按照本發(fā)明的焊劑體系所形成的熔化熔渣快速凝固時間所帶來的結果是，可以使更少的熔化的銅移過熔渣。這種現象示于圖6中。如圖6所示，熔化的銅移過按照本發(fā)明的焊劑體系所形成的熔化熔渣的速率是相對低的，認為這部分由于熔化熔渣的較高粘度和/或熔渣的結構。當熔化的熔渣固化時，熔渣的晶體結構根本上阻止了熔化的銅進一步通過熔渣的移動。由現有的顆粒焊劑所形成的溶化的熔渣在形成時具有較低的粘度，因些熔化的銅通過熔化的熔渣的移動速率較大。當熔化的熔渣開始冷卻時，熔渣的粘度升高且熔化的銅通過熔渣的移動速率降低。一旦熔渣固化，熔化的銅通過固態(tài)熔渣的移動速率會更低，但是由于固態(tài)熔渣的玻璃態(tài)結構，所以熔化的銅仍然可以移過固態(tài)熔渣，從而滲過熔渣至固態(tài)金屬焊縫。每條線下的面積表示在熔化的及固態(tài)熔渣內移動的熔化的銅的相對量。表示按照本發(fā)明的焊劑體系所形成的熔渣的實線下的面積，明顯小于表示由現有焊劑體系所形成熔渣的虛線下的面積。這種移過按照本發(fā)明的焊劑體系所形成的熔渣的熔化的銅的顯著減少，其結果是顯著減少了在焊縫冷卻中熔化的銅滲入到焊縫晶粒的事故。因此，通過使用本發(fā)明的焊劑體系所以減少了銅裂紋的發(fā)生。事實上，本發(fā)明的顆粒焊劑體系所形成的熔渣允許非常少量的銅移過熔渣，沒有使用的顆粒焊劑可以在其他焊接操作用再使用，不會造成銅裂紋發(fā)生率的明顯增加。
所討論的實施方式、以及本發(fā)明的其他實施方式的這些或其他變化，從此處所公開的內容，對于本領域技術人員來講是顯而易見的、且有啟示的，因此，可以明確理解，前面的敘述性的內容僅解釋為對本發(fā)明的描述，且不作為其限定。
權利要求
1.一種顆粒焊劑，其為減少在焊接過程中移過熔渣的熔化的銅的量而配制，所述顆粒焊劑包含至少約15重量％的高熔點組分，以及小于約40重量％的促進玻璃態(tài)熔渣的組分，所述高熔點組分與所述促進玻璃態(tài)熔渣的組分的重量比至少約為0.86∶1，所述高熔點組分包括從下列物質組成的組中選擇的化合物CaO、MgO或其組合，所述促進玻璃態(tài)熔渣的組分包括從下列物質組成的組中選擇的化合物Na2O、SiO2、ZrO2或其組合。
2.如權利要求1所述的顆粒焊劑，其中，所述高熔點組分與所述促進玻璃態(tài)熔渣的組分的重量比約為0.9-1.5∶1。
3.如權利要求2所述的顆粒焊劑，其中，所述高熔點組分與所述促進玻璃態(tài)熔渣的組分的重量比約為0.95-1.2∶1。
4.如權利要求1-3任一所述的顆粒焊劑，其中，所述高熔點組分的重量百分比大于所述促進玻璃態(tài)熔渣的組分的重量百分比。
5.如權利要求1-4任一所述的顆粒焊劑，其中，所述Na2O、SiO2、ZrO2或其組合構成最多約30重量％的所述顆粒焊劑。
6.如權利要求5所述的顆粒焊劑，其中，所述Na2O、SiO2、ZrO2或其組合構成最多約24.2重量％的所述顆粒焊劑。
7.如權利要求1-6任一所述的顆粒焊劑，其中，所述CaO、MgO或其組合構成至少約18重量％的所述顆粒焊劑。
8.如權利要求7所述的顆粒焊劑，其中，所述CaO、MgO或其組合構成至少約20.7重量％的所述顆粒焊劑。
9.如權利要求1-8任一所述的顆粒焊劑，其中，所述CaO構成至少約3重量％的所述顆粒焊劑。
10.如權利要求1-9任一所述的顆粒焊劑，其中，所述MgO構成至少約10重量％的所述顆粒焊劑。
11.如權利要求1-10任一所述的顆粒焊劑，其中，所述Na2O構成小于約6重量％的所述顆粒焊劑。
12.如權利要求1-11任一所述的顆粒焊劑，其中，所述SiO2構成小于約30重量％的所述顆粒焊劑。
13.如權利要求1-12任一所述的顆粒焊劑，其中，所述ZrO2構成小于約6重量％的所述顆粒焊劑。
14.如權利要求1-13任一所述的顆粒焊劑，其中，所述顆粒焊劑以重量百分比計包含Al2O310-40％CaO 3-10％CaF228-20％FeOx0-5％K2O 0-4％MgO 8-25％MnO 5-20％Na2O0-6％SiO210-25％TiO20-8％ZrO20-4％。
15.如權利要求1-13任一所述的顆粒焊劑，其中，所述顆粒焊劑以重量百分比計包含Al2O315-30％CaO 4-8％CaF210-20％FeOx0-4％K2O 0-3％MgO 10-20％MnO 8-18％Na2O0-4％SiO212-22％TiO20-5％ZrO20-3％。
16.如權利要求1-13任一所述的顆粒焊劑，其中，所述顆粒焊劑以重量百分比計包含Al2O320-35％CaO 5-9％CaF210-18％FeOx0-3％K2O 0-3％MgO 12-20％MnO 9-16％Na2O0-4％SiO212-20％TiO20-4％ZrO20-2％。
17.如權利要求1-13任一所述的顆粒焊劑，其中，所述顆粒焊劑以重量百分比計包含Al2O322-33％CaO 4-7％CaF210-18％FeOx0-3％K2O 0-2％MgO 14-22％MnO 10-16％Na2O1-4％SiO214-20％TiO20-3％ZrO20-2％。
18.如權利要求1-13任一所述的顆粒焊劑，其中，所述顆粒焊劑以重量百分比計包含Al2O324-29％CaO5-7％CaF212-15％FeOx0.5-2％K2O 0-1％MgO14-18％MnO10-14％Na2O 1-3％SiO215-18％TiO20.1-1％ZrO20-2％。
19.一種方法，用于減少在焊接工藝中在焊縫硬化和冷卻中所形成的晶粒內所沉積的熔化的銅的量，包括a)提供可消耗的焊接焊條，所述焊條包括外部導電的銅涂層；b)通過焊槍加料所述可消耗的焊接焊條，在通過焊槍加料所述可消耗的焊接焊條時，至少部分所述銅層從所述可消耗的焊接焊條上剝落；c)至少部分熔化所述可消耗的焊接焊條，以造成將所述可消耗的焊接焊條的熔化部分沉積于加工件上，以在至少一個工作件上形成焊接金屬；d)在所述焊接金屬形成的區(qū)域內，提供顆粒焊劑；e)至少部分熔化所述顆粒焊劑，以在至少部分所述焊接金屬周圍形成熔化的熔渣，所述顆粒焊劑為減少移過所述熔渣的熔化的銅而配制，所述顆粒焊劑包含至少約15重量％的高熔點組分，以及小于約40重量％的促進玻璃態(tài)熔渣的組分，所述高熔點組分與所述促進玻璃態(tài)熔渣的組分的重量比至少約為0.86∶1。
20.如權利要求19所述的方法，其中，所述焊接工藝是埋弧焊工藝。
21.如權利要求19所述的方法，其中，所述可消耗的焊條含有實心金屬芯。
22.如權利要求19所述的方法，其中，所述可消耗的焊條含有粉末金屬芯。
23.如權利要求19-22任一所述的方法，其中，包括引導保護氣至所述加工件上，至少部分保護所述沉積于加工件上的焊接金屬。
24.如權利要求24所述的方法，其中，所述保護氣包括氬氣、二氧化碳或其混合物。
25.如權利要求19-24任一所述的方法，其中，所述高熔點組分與所述促進玻璃態(tài)熔渣的組分的重量比約為0.9-1.5∶1。
26.如權利要求25所述的方法，其中，所述高熔點組分的重量百分比大于所述促進玻璃態(tài)熔渣的組分的重量百分比。
27.如權利要求19-26任一所述的方法，其中，所述促進玻璃態(tài)熔渣的組分包括從下列物質組成的組中選擇的化合物Na2O、SiO2、ZrO2或其組合。
28.如權利要求27所述的方法，其中，所述Na2O、SiO2、ZrO2或其組合構成最多約30重量％的所述顆粒焊劑。
29.如權利要求28所述的方法，其中，所述Na2O、SiO2、ZrO2或其組合構成最多約24.2重量％的所述顆粒焊劑。
30.如權利要求19-29任一所述的方法，其中，所述高熔點組分包括從下列物質組成的組中選擇的化合物CaO、MgO或其組合。
31.如權利要求30所述的方法，其中，所述CaO、MgO或其組合構成至少約18重量％的所述顆粒焊劑。
32.如權利要求31所述的方法，其中，所述CaO、MgO或其組合構成至少約20.7重量％的所述顆粒焊劑。
33.如權利要求19-32任一所述的方法，其中，所述CaO構成至少約3重量％的所述顆粒焊劑。
34.如權利要求19-33任一所述的方法，其中，所述MgO構成至少約10重量％的所述顆粒焊劑。
35.如權利要求19-34任一所述的方法，其中，所述Na2O構成小于約6重量％的所述顆粒焊劑。
36.如權利要求19-35任一所述的方法，其中，所述SiO2構成小于約30重量％的所述顆粒焊劑。
37.如權利要求19-36任一所述的方法，其中，所述ZrO2構成小于約6重量％的所述顆粒焊劑。
38.如權利要求19-37任一所述的方法，其中，所述顆粒焊劑以重量百分比計包含Al2O310-40％CaO 3-10％CaF28-20％FeOx0-5％K2O0-4％MgO 8-25％MnO 5-20％Na2O 0-6％SiO210-25％TiO20-8％ZrO20-4％。
39.如權利要求19-37任一所述的方法，其中，所述顆粒焊劑以重量百分比計包含Al2O315-30％CaO 4-8％CaF210-20％FeOx0-4％K2O 0-3％MgO 10-20％MnO 8-18％Na2O0-4％SiO212-22％TiO20-5％ZrO20-3％。
40.如權利要求19-37任一所述的方法，其中，所述顆粒焊劑以重量百分比計包含Al2O320-35％CaO 5-9％CaF210-18％FeOx0-3％K2O 0-3％MgO 12-20％MnO 9-16％Na2O0-4％SiO212-20％TiO20-4％ZrO20-2％。
41.如權利要求19-37任一所述的方法，其中，所述顆粒焊劑以重量百分比計包含Al2O322-33％CaO 4-7％CaF210-18％FeOx0-3％K2O 0-2％MgO 14-22％MnO 10-16％Na2O 1-4％SiO214-20％TiO20-3％ZrO20-2％。
42.如權利要求19-37任一所述的方法，其中，所述顆粒焊劑以重量百分比計包含Al2O324-29％CaO 5-7％CaF212-15％FeOx0.5-2％K2O0-1％MgO 14-18％MnO 10-14％Na2O 1-3％SiO215-18％TiO20.1-1％ZrO20-2％。
全文摘要
一種為在焊縫中減少銅裂紋而配制的顆粒焊劑。該顆粒焊劑在焊接工藝中形成熔渣，從而阻止或防止移過熔渣的熔化的銅的移動。
文檔編號B23K35/38GK1927529SQ20061011597
公開日2007年3月14日 申請日期2006年8月22日 優(yōu)先權日2005年9月8日
發(fā)明者馬休·J.·詹姆斯, 特雷沙·梅爾菲 申請人:林肯環(huán)球公司