專利名稱：焊接用金屬絲的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適于在碳鋼或不銹鋼的自動或半自動焊接中使用的焊絲，尤其是涉及一種能提高焊絲的可供料性的焊絲。本發(fā)明適用于涂鍍的金屬絲及無覆蓋層金屬絲或有空洞的金屬絲。
在焊絲用于自動或半自動焊接時，需要將金屬絲從卷絲筒或供應(yīng)部件輸送到電弧焊接位置。該焊接絲傳送經(jīng)過彈性襯里如管纜的內(nèi)部到達電弧焊接部分。當焊絲在通道中容易通過彈性襯里時，便定義為焊絲的可供料性，顯示好地可供料性的焊絲可通過在其上施加小的供送力即可通過長的管纜。在焊接地點其中如在造船廠中，頻繁地使用長的管纜，最重要的是焊絲的可供料性要好。
在焊絲的供料系統(tǒng)處于苛刻條件下的焊接地點，長時間的焊接會引起表面或膜的灰塵沉積在供料輥上及彈簧襯里內(nèi)部，從而引起金屬絲的供料失效。為了提高焊絲的可供料性能。通常的作法是向金屬絲的表面施用具有好的滑動性能的各種類型潤滑劑。為了提高滑動性能，曾提出用于焊接的一種金屬絲，如通過向焊絲表面涂布潤滑油如植物油(如棕櫚油)及動物油(如豬油)和如石墨和二硫化鉬的潤滑物質(zhì)的顆粒，可以改進金屬絲的可供料性(特開平6-285678)。當這些潤滑和潤滑顆粒適量施于金屬絲表面時，焊絲表面和彈簧襯里的內(nèi)壁部分之間的摩擦系數(shù)可以減小。且因此，它們顯示良好的潤滑性能。因此改善了金屬絲的可供料性。
另外，已知的其它方法中包括一種方法(特開平1-166898)其中具有大量碳原子且具有線性或支型結(jié)構(gòu)的高級脂肪酸如硬脂酸，油酸，亞油酸或亞麻酸的鈉鹽或鉀鹽沉積在金屬絲的表面，隨后進行最后的拉絲且進一步在得到的金屬絲上施用潤滑油以改進金屬絲的可供料性。另一種方法(特開平2-284792)包括在金屬絲表面沉積一種含有某些羧酸的鈉鹽或鉀鹽的油潤滑劑，從而改進金屬絲的可供料性。在兩種方法中，通過在金屬線表面沉積適量的高級脂肪酸的堿金屬鹽的潤滑油改進了金屬絲的可供料性。
然而，這些已有技術(shù)具有下面的缺點。首先，在有焊絲的情況下(特開平6-285678)其中通過施用潤滑油和由二硫化鉬和石墨制成的潤滑物質(zhì)到焊接絲表面上而改進了金屬絲的可供料性，當焊絲經(jīng)過長時間的焊接操作時，潤滑物質(zhì)沉積在彈簧襯里的內(nèi)表面，從而引起了襯里被諸塞。麻煩地阻礙了金屬絲的順利供給。這是由于潤滑物質(zhì)不能和金屬線表面結(jié)合，潤滑物質(zhì)從金屬絲表面容易分離的原因。
另一方面，在該方法中(特開平1-166898)中，其中將較高脂肪酸的鈉或鉀鹽沉積于金屬表面上，隨后進行拉絲并施用潤滑油，以及在另一方法中(特開平2-284792)其中含有羧酸的鈉鹽或鉀鹽的油潤滑劑沉積于金屬絲的表面，當焊接進行較長時間時，如第一種情況那樣高級脂肪酸的堿金屬鹽和潤滑油從金屬絲表面分離并沉積在彈性襯里的內(nèi)部，從而引起了彈簧襯里阻塞。因此，金屬絲的可供料性下降。這是由于羧酸鹽中的烴部分的鏈長度太長，因此金屬絲表面和潤滑油的結(jié)合力較差。這使得潤滑物質(zhì)容易從金屬絲表面分離，從而引起在彈性襯里產(chǎn)生沉積。另外，高級脂肪酸的金屬鹽包括硬脂酸鈉用作拉絲使用的一種良好的潤滑油，且這種具有高分子量的高級脂肪酸鹽的金屬鹽能在金屬絲的表面形成堅固的厚膜。因此，盡管提高了金屬絲的滑動性能，但害怕金屬絲在供給輥上滑動，從而產(chǎn)生供料失效。特別是，金屬絲是涂鍍的，滑動會使涂鍍的膜脫落。
本發(fā)明的目的在于提供一種焊線，它克服了已有技術(shù)同類焊絲的缺點，在該焊絲的表面上有一種與它以化學方法結(jié)合的潤滑油，以便當焊絲用于長時間焊接時，潤滑物質(zhì)不會從金屬絲上分離及不會產(chǎn)生由于使用金屬絲而產(chǎn)生的任何麻煩。如在它的內(nèi)部的彈簧襯里的堵塞。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種具有改進的金屬絲可供料性的焊絲，并確保焊絲的穩(wěn)定的、平滑地供料。
按照本發(fā)明，提供了一種適用于碳鋼或不銹鋼焊接的由噴鍍的或無覆蓋層固態(tài)金屬絲或助焊劑芯金屬絲組成的該類焊絲。其中至少一種烴類化合物是由具有5至12個碳原子及一種線性的或鏈狀結(jié)構(gòu)的飽和的和不飽和的烴類化合物中和具有一種環(huán)狀結(jié)構(gòu)的烴類化合物組成的組中選取的一種，且至少一種烴類化合物存在或沉積于金屬絲表面之上。
上面提到的具有一種線性或支鏈結(jié)構(gòu)的飽和的或不飽和的烴類化合物稱為“鏈狀化合物”。
鏈狀化合物的例子包括羧酸類或羧酸金屬鹽。羧酸是由從由戍酸、己酸、辛酸(caprylic acid)、辛酸(octylic acid)、Secanoic酸、辛酸(caprylic acid)，癸酸，月桂酸，5-十二(碳)烯酸組成的組中選取的一種，且金屬羧酸鹽類包括上面提到的羧酸的鹽，且其金屬是從鋰、鈉、鎂、鋁、鉀、鈣、鈦、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鋯、錫、銫、鉛和鈰中選取的。
具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的烴類化合物最好包括某些羧酸和金屬羧酸鹽。具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的烴類化合物的最好的例子包括具有如五節(jié)環(huán)或六節(jié)環(huán)的環(huán)狀結(jié)構(gòu)的環(huán)烷酸及環(huán)烷酸的金屬鹽。
金屬環(huán)烷酸鹽包括一種或多種從由鋰、鈉、鎂、鋁、鉀、鈣、鈦、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鋯、錫、銫、鉛和鈰組成的組中選取的金屬的環(huán)烷酸鹽。
另外，烴類化合物可以是環(huán)烷酸和含有從鋰、鈉、鎂、鋁、鉀、鈣、鈦、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鋯、錫、銫、鉛和鈰組成的組中選取的金屬的環(huán)烷酸鹽的混合物。
另外，最好是至少一種從動物和植物油，礦物油和合成油中選取的潤滑油存在于金屬絲的表面。另外，至少一類具有潤滑性能且從由二硫化鉬，二硫化鎢，石墨碳和聚四氟乙烯組成的組中選取的潤滑顆粒存在于金屬絲表面。在這種情況下，具有如上提到的這種鏈狀結(jié)構(gòu)或環(huán)狀結(jié)構(gòu)的烴類化合物和潤滑油的總量，或是在金屬絲表面上的鏈狀化合物或具有如上提到的這種環(huán)狀結(jié)構(gòu)的烴類化合物和潤滑顆粒的總量是在每10千克(kg)金屬絲為0.1至5克的范圍內(nèi)。


圖1(a)和圖1(b)分別是顯示由具有5至12個碳原子的鏈狀化合物制成潤滑油如何在金屬絲表面上定向以及潤滑顆粒如何固定到金屬絲表面的示意圖。其中圖1(a)顯示了使用無覆蓋物金屬線用于焊接的情況，及圖1(b)顯示了使用涂鍍的金屬絲用于焊接的情況。
圖2(a)和圖2(b)分別顯示了由環(huán)狀脂肪酸或環(huán)狀脂肪酸鹽制成的潤滑油如何在金屬絲表面定向和潤滑顆粒如何固定到金屬絲表面的示意圖，其中圖2(a)顯示使用無覆蓋物金屬線用于焊接的情況，且圖2(b)顯示使用涂鍍的金屬線用于焊接的情況；圖3(a)和圖3(b)分別顯示了鏈烴或環(huán)烴化合物單獨存在于金屬絲表面上的狀態(tài)，3(a)顯示了使用鏈烴化合物的狀態(tài)，且圖3(b)顯示了使用環(huán)烴化合物的情況；以及圖4是顯示了在本發(fā)明實施例中使用的焊接裝置的流程圖。
為了減少金屬絲表面與在導管纜繩中的金屬絲導向內(nèi)表面之間，如金屬絲與彈性襯里或聚四氟乙烯管內(nèi)表面之間的動態(tài)摩擦系數(shù)，潤滑油(例如，動物或植物油，礦物油和合成油或它們的混合物)需要具有適用于金屬絲的使用條件的熔點(軟化點)和粘度，且潤滑顆粒(由二硫化鉬，二硫化鎢，石墨碳和聚四氟乙烯等等制成)需要在金屬線表面上具有好的滑動性能(潤滑油和潤滑顆粒在下文中都稱為潤滑材料)。假如這些潤滑材料按金屬線表面的每一表觀單位面積或按金屬線的每單位重量能以適當?shù)牧烤鶆虻馗街诨虺练e于金屬線表面上，則在緊接焊接開始之后，金屬線的可供料性便得到改善。然而，假如潤滑材料又是物理方法涂布，亦即，假如潤滑材料只是通過潤滑油的濕潤性附于金屬線表面，在經(jīng)過長時間焊接之后，潤滑材料容易從金屬線表面脫離。這種方法容易在導管纜繩內(nèi)堵塞。這意味著為了通過向金屬線表面添加或施用潤滑材料以提高金屬線的可供料性，但卻相反地阻礙了供料性能。為了阻止?jié)櫥牧蠌慕饘倬€表面分離并沉積于管纜內(nèi)，需要用化學方法將金屬線表面和潤滑油結(jié)合在一起。
我們已經(jīng)進行了廣泛的研究以解決已有技術(shù)中的難題，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當具有5至12個碳原子的鏈化合物或具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的烴化合物存在于金屬線表面上及存在于金屬線表面與潤滑油和/或潤滑顆粒之間時，可提高金屬線的可供料性，從而消除了管纜的阻塞。具有5至12個碳原子的鏈狀化合物和具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的烴化合物具有在金屬表面上特定方向取向的可能。
由一些羧酸(下面稱為低級脂肪酸類或酸類)和某些羧酸鹽(以下稱為低脂肪酸鹽類或鹽類)組成的具有5至12個碳原子的鏈狀化合物，能將金屬線表面和潤滑油通過它化學結(jié)合。通過將各類物質(zhì)施加于金屬線表面上而對金屬線可供料性進行了廣泛研究，于是發(fā)現(xiàn)具有5個碳原子的戍酸和它的金屬鹽，及具有12個碳原子的月桂酸和它的金屬鹽及具有12個碳原子的5-十二碳烯酸和它的金屬鹽可作為一種漿糊或粘合劑用以將潤滑油固定到金屬線表面。由于這些低級脂肪酸和低級脂肪酸鹽能將潤滑油固定到金屬線表面，而能被潤滑油潤濕的潤滑顆粒(如二硫化鉬，二硫化鎢，石墨碳，聚四氟乙烯)存在于金屬絲表面且具有滑動性能，也能固定于金屬線表面。
通過這種低級脂肪酸或它的鹽進行化學結(jié)合的機理是如下考慮的。脂肪酸或它的鹽具有允許在金屬表面的一個特定方向取向的特性，通常在具有極性的羧基能與其表面的金屬結(jié)合在一起，一個烴鏈或一部分烴鏈變成垂直于金屬表面的方向。當和羧基相連接的烴鏈短時，如低級脂肪酸類或它們的鹽，沿著垂直于金屬表面方向的取向的趨勢變得顯著，其下的金屬表面均勻覆蓋有低級脂肪酸或它的鹽的短一尺寸分子。
同樣，由羧酸(下面稱為環(huán)脂肪酸)或它的金屬鹽(下面稱為環(huán)脂肪酸鹽)組成的具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的烴化合物，起著將金屬絲表面和潤滑油化學結(jié)合的作用。由于具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的羥類化合物，或多或少，具有滑動性能，它們在不足量潤滑油的部分起改善金屬絲可供料性的作用。對施用于金屬絲表面的各種類型的物質(zhì)的廣泛研究的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)在工業(yè)上廣泛用作漆的干燥劑的具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的環(huán)烷酸和它的金屬鹽價格便宜且具有滑動性能，且起將潤滑油固定到金屬絲表面上的粘合劑作用。由于這些環(huán)脂肪酸或環(huán)脂肪酸鹽使得潤滑油可以固定到金屬表面上，它們具有將用潤滑油濕潤并存在于金屬表面的潤滑顆粒(例如二硫化鉬，二硫化鎢，石墨碳和聚四氟乙烯)固定到金屬線表面上的作用。
考慮這種環(huán)脂肪酸類或它們的鹽的化學結(jié)合機理按如下方式進行。環(huán)脂肪類或它們的鹽類在金屬表面某一特定方向有定向作用。通常，具有極性的羧基與金屬表面結(jié)合在一起，而烴鏈轉(zhuǎn)向一個與金屬表面重直的方向。另外，烴鏈是環(huán)的形式，環(huán)狀結(jié)構(gòu)的環(huán)平面具有很強的平行于金屬表面取向的趨勢。因此，具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的羥酸(環(huán)脂肪酸)類或它們的金屬鹽(環(huán)脂肪酸鹽)與僅在金屬表面上取向的線性羧酸或線性羧酸鹽的情況相比，能顯示出更強的鍵合力。因此，金屬表面很堅固地、均勻地覆蓋有環(huán)脂肪酸或它的鹽的分子。具有這樣一個環(huán)狀結(jié)構(gòu)的烴鏈本身能顯示滑動性能。
圖1(a)和圖1(b)分別為一示意圖，說明具有5至12個碳原子的鏈化合物將潤滑油和潤滑粒子固定到金屬焊絲表面的機理。圖1(a)說明使用無覆蓋層的金屬絲用于焊接的情況，圖1(b)說明使用電鍍的或敷金屬的金屬絲用于焊接的情況。如圖1(a)所示，每個鏈化合物2a的分子沿著與無覆蓋層焊絲表面垂直的方向取向，且每個烴鏈3a也是從鏈化合物2a的端部朝向金屬絲表面垂直的方向上向外取向。在烴鏈3a上均勻復(fù)蓋有潤滑油4a的分子。通過這種方法，烴鏈3a和潤滑油4a便以化學方式結(jié)合，潤滑顆粒5a例如二硫化鉬，便進入烴鏈3a和潤滑油4a之間并因此而得以穩(wěn)定。
在使用敷金屬或電鍍的金屬絲的圖1(b)中與圖1(a)中不同之外在于鏈化合物2b的分子沿金屬表層15的表面取向。尤其是，沿垂直于電鍍金屬焊絲表面方向取向的鏈化合物2b的烴鏈3b和潤滑油4b的分子進行化學結(jié)合，期間進入了潤滑顆粒5b并且穩(wěn)定化。
圖2(a)和圖2(b)分別是顯示通過環(huán)烴化合物將潤滑油和潤滑顆粒固定到金屬絲表面的機理。圖2(a)顯示了使用無覆蓋層焊絲的一種情況，而圖2(b)顯示了使用電鍍的焊絲的情況。如圖2(a)中所示，環(huán)烴化合物的環(huán)烴嵌段部分3c在無覆蓋層焊絲的表面1c上取向，其方式是部分環(huán)狀環(huán)狀結(jié)構(gòu)與金屬絲表面平行。線性烴鏈的一種羧基從每個環(huán)羥嵌段部分3c延伸出來沿著與金屬絲表面1c垂直的方向向外取向。如所看到的，潤滑油4c的分子均勻地覆蓋環(huán)烴3c的分子。環(huán)烴嵌段部分3c和潤滑油4c進行化學結(jié)合，且潤滑顆粒5c如二硫化鉬進入環(huán)烴3c和潤滑油4c之間并穩(wěn)定化。
同樣，當使用電鍍金屬絲時，如圖2所示環(huán)烴3d在金屬層的表面以部分環(huán)狀結(jié)構(gòu)平行于金屬絲表面的方式取向。如上面提到的情況，環(huán)烴3d和潤滑油4d在化學上結(jié)合，其間進入潤滑顆粒5d且穩(wěn)定化。
圖3(a)和3(b)分別顯示當具有5至12個碳原子的鏈烴化合物和環(huán)烴化合物單獨使用時存在于金屬絲表面上的示意圖。應(yīng)注意到圖3(a)是顯示了使用鏈烴化合物的情況，而圖3(b)顯示了使用環(huán)烴化合物的情況。假如如圖3(a)和3(b)所示鏈或環(huán)烴化合物單獨存在于金屬絲表面上，可以預(yù)料有較輕程度的滑移。推測起來，這是由于鏈烴3e或環(huán)烴3f的線性烴鏈顯示滑動性能所致。
如上面所陳述的，低級脂肪酸或低脂肪酸鹽的烴鏈或者環(huán)烴及這種環(huán)烴的線性烴鏈嵌段部分是親油性的，因此對潤滑油具有良好的親和性。事實上，低級脂肪酸或它的鹽，或環(huán)脂肪酸或它的鹽的一層均勻薄膜開始形成于金屬絲表面上，在其上覆蓋一層潤滑油。而且，潤滑顆粒如二硫化鉬進入潤滑油的膜內(nèi)并穩(wěn)定化。用這種方法，通過低級脂肪酸或它的鹽，或環(huán)脂肪或它的鹽的分子，由潤滑油和/或潤滑顆粒制成的潤滑材料與金屬絲表面便以化學鍵結(jié)合起來。因此，金屬絲表面與彈簧襯里的內(nèi)壁之間的動力學摩擦系數(shù)可以減小，從而阻止了潤滑材料的金屬絲表面分離。
描述了為何按本發(fā)明的施于金屬絲表面的鏈化合物中的碳原子數(shù)目是按前面說明而確定的原因。
鏈化合物的碳原子5至12對于具有13個或更多個碳原子的鏈化合物(高級脂肪酸類及它們的鹽)例如使用硬脂酸或它的金屬鹽進行了廣泛的研究，但沒有獲得任何明顯的效果?？紤]這是由于碳鏈化所需要的要長的原因。因此具有13個或更多個碳原子的鏈化合物不大可能在金屬絲表面定向。當硬脂酸的金屬鹽涂布于金屬絲表面時，金屬絲在送絲輪處滑動。該原因考慮如下事實上顯而易見，采用具有這種大分子量的脂肪酸的金屬鹽如硬脂肪酸鹽作為拉絲時的潤滑劑，在焊絲表面上施用具有大分子量的脂肪酸的金屬鹽分在其上形成一層堅固的厚膜。在自動焊接或半自動焊接過程中，這些高級脂肪酸的金屬鹽的膜通常會在供料輥處引起金屬絲的滑動。另一方面，對于具有4個或更少碳原子的鏈化合物，如丁酸鹽和乙酸鹽進行試驗。結(jié)果，發(fā)現(xiàn)當碳原子的數(shù)目減少時，碳鏈作為親油基的功能變?nèi)趿耍荒芷谕@些鹽有效地用作一種漿糊或粘合劑以固定潤滑油。這樣，在本發(fā)明中有用的鏈化合物應(yīng)確定為具有5至12個碳原子。因此，可以獲得一種理想的膜，在彈性襯里內(nèi)部在相對低的壓力下經(jīng)受摩擦時其具有潤滑性，且在供給輥施加較高壓力下經(jīng)受摩擦時，潤滑膜會斷裂。
如上面提到的，低脂肪酸類或它們的鹽作為將潤滑材料固定到金屬絲表面的一種漿糊是非常有效的。即使經(jīng)過長時間的焊接也不會引起彈性襯里內(nèi)部的堵塞，改進了金屬絲的可供料性，因此可在金屬焊絲的穩(wěn)定供料和低供料阻力下進行焊接。
接下業(yè)，將描述按照本發(fā)明的施于焊絲表面上的具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的烴化合物。
具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的烴化合物，其具有定向功能，不僅包括具有碳一碳單鍵的那些化合物，還包括具有苯環(huán)結(jié)構(gòu)和如雙鍵的不飽和鍵的那些化合物。具有苯環(huán)結(jié)構(gòu)或如雙鍵的不飽和鍵的烴化合物的例子包括一些苯二甲酸衍生物，例如分子式為C6H4(C2H5OOC)2的鄰苯二甲酸二乙脂，分子式為C6H4(C4H9OOC)2的鄰苯二甲酸二乙脂及分子式為C6H4(C8H17OOC)2的鄰苯二甲酸二辛脂。環(huán)狀結(jié)構(gòu)可以由包括碳、氧、氮、硫或磷的原子構(gòu)成，且這些原子同樣具有定向功能。其環(huán)狀結(jié)構(gòu)具有如上提到的這種原子的烴化合物包括，如，呋喃，有關(guān)化合物及它的衍生物。另外，假如烴化合物具有一個環(huán)狀結(jié)構(gòu)，則這些化合物定向方式是環(huán)的平面與焊絲的表面平行。當環(huán)由3個或更多個碳原子構(gòu)成時，可以預(yù)期有本發(fā)明的效果。
環(huán)烷酸是由石油的環(huán)烷蒸鎦物獲得的化合物的混合物。盡管這些具有線性烴鏈的化合物是經(jīng)常采用的，但當在本發(fā)明的操作中使用具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)如五節(jié)環(huán)或六節(jié)環(huán)的環(huán)烷酸或它的鹽時，可預(yù)期有顯著效果。假如不可避免地加入的線形環(huán)烷酸或它的鹽，和環(huán)形環(huán)烷酸或它的鹽一起使用時，環(huán)形環(huán)烷酸或它的鹽用作一種漿糊，其效果沒有受到不利的影響。
如上面所提到的，對具有大數(shù)目碳原子的線形的或枝型的高級脂肪酸或它的鹽，如硬脂酸或它的金屬鹽進行了廣泛的試驗，但沒有獲得明顯的效果。推測起來，這是由于這種高級脂肪酸或它的鹽具有所需的碳原子的數(shù)目，且因此不大可能在焊絲表面取向。另一方面，盡管環(huán)脂肪酸或它們的鹽具有大量的碳原子，然而它們的環(huán)形結(jié)構(gòu)其中碳鏈的長度明顯地要短且這使它容易在焊絲表面取向。
在焊絲表面上施用的硬脂酸的金屬鹽會導致焊絲在供給料輥處的滑移。這個現(xiàn)象的原因考慮如下很明顯當采用具有這種大分子量的脂肪酸的金屬鹽如金屬硬脂酸鹽作為拉絲時的潤滑劑，在焊絲表面上施用具有高分子量的脂肪酸的金屬鹽會在其上形成堅固的厚膜。這種高級脂肪酸的金屬鹽的膜會在自動焊接或半自動焊接的過程中在供料輥處引起金屬焊絲的滑移。
環(huán)脂肪酸或它的鹽具有滑動性能且能在改進焊絲的供料性。另外，它們用作將潤滑材料固定到金屬焊絲表面的漿糊是非常有效的，從而提高了金屬焊絲的供料性能。因此，它是可以使在長時間的焊接過程中不會引起彈性襯里堵塞，而在低的供料阻力下穩(wěn)定供給焊絲，從而完成焊接。
由于低級脂肪酸或它們的鹽，或環(huán)脂肪或它們的鹽是作為一種漿糊或粘合劑來使用，最好是在拉絲后將得到的焊絲表面給予清洗并施用以低級脂肪酸或其鹽，或者環(huán)狀脂肪酸或其鹽，隨后再施用潤滑油和/或潤滑顆粒以改進供料性能。然而，在拉絲的最后階段，低級脂肪酸或它的鹽，或環(huán)脂肪酸或它的鹽可以用作拉絲的潤滑劑，所產(chǎn)生的焊絲可進行如上所提到的進一步的涂布。不是為了表面處理過程的簡化，可將低脂肪酸或它們的鹽，或環(huán)脂肪酸或它們的鹽，潤滑油和潤滑顆?；旌显谝黄鸩⑼瑫r涂布。如二硫化鉬的顆粒通常用作好的高壓潤滑劑。因此，通過使用二硫化鉬等來完成拉絲，隨后進一步涂布低級脂肪酸或它的鹽，或環(huán)脂肪或它的鹽及潤滑材料的混合物。
該施用方式可通過接觸涂布法涂布到焊絲表面上，例如使用如拋光，或?qū)⒑附z浸沒在所需要組分的溶液中并拋光以形成均勻涂層。另外，該涂布可以是非接觸方式的靜電作用。假如有可能將低級脂肪酸或它的鹽，或環(huán)脂肪酸或它的鹽，潤滑油或潤滑顆粒均勻溶解或分散，產(chǎn)生的溶液或分散體可同時涂布于金屬焊絲之上。假如不能獲得均勻的溶液或分散體，這些組分可分別涂布。為了改進由紙級脂肪酸或它的鹽，或環(huán)脂肪酸或它的鹽，潤滑和潤滑顆粒制成的溶液或分散體的穩(wěn)定性和涂布操作，可向涂層溶液或分散體中添加表面活化劑如1.2-乙二醇，酯類等。
應(yīng)注意到，當?shù)图壷舅峄蛩柠}，或環(huán)脂肪酸或它的鹽以每10千克焊絲0.001到2克的量存在于焊絲表面上時，且當?shù)图壷舅峄蛩柠}，或環(huán)脂肪或它的鹽，及潤滑油和/或潤滑顆粒的沉積總量在每10千克焊絲0.1至5克的范圍內(nèi)時，可以確保好的焊絲供料性能。在這個范圍內(nèi)時，當連續(xù)長時間焊接時，在導管繞繩中的堵塞的物質(zhì)的量是不會產(chǎn)生麻煩的量。
實施例下將按本發(fā)明制作的焊絲的特性和那些對比實施例的特性的比較的結(jié)果，進行描述。
首先，將其組分如下面表1中所示，分別由M1和M2表示的金屬箍管，用表2中所示組分的分別以F1和F2表示的用于碳鋼的焊劑進行填充，從而形成基礎(chǔ)焊絲。這些焊絲每個進行拉絲以獲得具有焊絲直徑為1.2、1.4和1.6毫米的用于碳鋼的焊劑芯焊絲。應(yīng)該注意到，如下面表2中所示，焊劑起著增加或減少鐵(Fe)粉末重量百分比(wt％)的含量作用，且將焊劑填充進金屬箍中，按焊絲的總重量計算使焊劑的重量(亦即焊劑百分率)設(shè)置在12和14重量百分比(wt％)。
表1
表2
將具有下面表3中所示的組分的分別由B1和B2所示的基礎(chǔ)焊絲，分別進行拉絲以獲得具有0.8和1.6毫米的焊絲直徑用于碳鋼的固體焊絲。
表3<
將具有在表5中所示和由F3和F4所示的組分的用于不銹鋼的焊劑組合并充填進具有如下表4中所示的組分的金屬箍M3和M4中，從而形成基礎(chǔ)焊絲。每個焊絲給予拉絲以獲得具有焊絲直徑1.2至1.6毫米的用于不銹鋼的焊劑芯焊絲。將焊劑充填進相應(yīng)的金屬箍中，以焊絲的總重量計算使焊劑的重量(亦即焊劑的百分率)設(shè)定在15-25重量百分比(wt％)。
表4
表5
另外，具有表6中所示的組分的基礎(chǔ)焊絲B3至B5使每個進行拉絲，以獲得具有直徑為0.8至1.6毫米的用于不銹鋼的固態(tài)焊絲。
表6
接下來，多個焊絲是從那些用于碳鋼的焊劑芯焊絲，用于碳鋼的固體焊絲，用于不銹鋼的焊劑芯焊絲，以及用于不銹鋼的固體焊絲中選取的。作為低級脂肪酸或它們的鹽，它們是從表7中所示的戊酸、octylic酸、caprylic酸、月桂酸、5-十二碳烯酸及它們的金屬鹽中選取的，原因是它們價格便宜和極易在工業(yè)上應(yīng)用。一種潤滑油和潤滑顆粒和一種選出的脂肪酸或它的鹽相混合，混合和分散體涂布于焊絲表面。另外，環(huán)烷酸由于其價格便宜易于工業(yè)上應(yīng)用被選用作環(huán)脂肪酸，且環(huán)烷酸的金屬鹽其中金屬鹽是選自鉀、錳、鐵、鈷、銅、錫、銫和鉛。另外，從鄰苯二甲酸二乙酯，鄰苯二甲酸二丁酯，鄰苯二甲酸二辛酸和呋喃化合物中選到的至少一個成分用作含有環(huán)結(jié)構(gòu)的烴化合物而不是環(huán)烷酸。環(huán)烷酸，它的金屬鹽或其它類型的具有環(huán)形結(jié)構(gòu)的烴化合物和潤滑油和潤滑顆?；旌显谝黄鹨杂米鞴┝洗龠M劑。將產(chǎn)生的混合的分散體涂布于焊絲表面。當在環(huán)脂肪酸中加入少量的線性脂肪酸或它的鹽時，并不阻礙環(huán)脂肪酸或它們的鹽用作粘合劑或漿糊的效果。
用作供料改進劑的潤滑油可選自動物油，植物油，礦物油，合成油或它的混合物。使用的潤滑顆粒是從由二硫化鉬、二硫化鎢，石墨碳，聚四氟乙烯和它的混合物組成的組中選取的。為了比較，使用了高脂肪酸鹽如硬脂酸鉀及硬脂酸鈉，及乙酸鉀并涂布于焊絲表面。
表7-1
表7-2
表7-3
應(yīng)該注意到低級脂肪酸或它的鹽，或環(huán)脂肪酸或它的鹽的存在或不存在是以如下方式證明的。用揮發(fā)有機溶劑清洗焊絲，且將產(chǎn)生的溶劑清洗液經(jīng)過如核磁共振分析和質(zhì)譜分析的分析以將低級脂肪酸或它的鹽，或環(huán)脂肪酸或它的鹽從潤滑油和潤滑顆粒中離析。應(yīng)注意到環(huán)烷酸和它的鹽發(fā)射一種特有的香味，且可通過香味量確定是否存在痕量的固定于焊絲的酸或鹽。因此，可在生產(chǎn)地點從其它脂肪酸中分辨出環(huán)烷酸和它的鹽的存在。由于這種酸和鹽可防止錯誤施用，因此優(yōu)選使用它。
在實施例中，鏈烴化合物包括辛酸，月桂酸，5-十二(碳)烯酸和5-十二(碳)烯酸的金屬鹽，是與潤滑材料(亦即潤滑油和潤滑顆粒)混合在一起。將每種混合的分散體或溶液施用于焊絲表面。相對于其它鏈化合物，每種鏈化合物施于焊絲表面，且隨后，有選擇地將潤滑材料施于焊絲表面。環(huán)烷酸或它的金屬鹽在和潤滑油和潤滑顆?；旌现?，或在只和潤滑油混合之后單個施用。
接下來，在使用自動焊機對每種焊絲經(jīng)過30分鐘的連續(xù)焊接之后，檢測焊絲表面的沉積物對焊絲供料性能的影響。通過檢測供料阻力，供料阻力的穩(wěn)定性，以及由于沉積物與金屬焊絲表面的分離引起的在彈性襯里中的堵塞程度而評價焊絲的供料性能。
參考圖4，它是顯示在這些實施例中使用的自動焊接機器的流程圖。如圖4所示，一個卷線筒10，其上纏繞焊絲，使其軸保持水平放置。一對供給輥8對鄰近于卷線筒10焊絲進行供料。由焊絲供料馬達7驅(qū)動該對供給輥8。沿著焊絲的水平延伸線裝有一個導管電纜9。它是從供料8供料。在導管纜繩9的路上裝有兩上拐彎(turns)12，在纜繩9的尖端裝有一個焊槍。
當使用這種焊接機器時，焊絲由卷線圈10通過供給輥8而水平供料，且經(jīng)過導管纜繩9和兩個拐彎(turns)12到達焊槍11，在那里焊接。
通過接以下方式完成焊接可分別測得供給阻力和在導管纜繩的彈性襯里堵塞程度導管纜繩設(shè)定為6米長，且兩個拐彎(turns)12的直徑確定為400毫米。供料阻力是在焊接時供料輥8受到的與供料方向相反的力而評估的。在連續(xù)焊接的過程中，相對于時間評估了供料阻力的穩(wěn)定性。在連續(xù)焊接30分鐘之后，用彈簧襯里的重量增加而評論潤滑材料的阻塞程度。
焊絲的工作條件和焊絲表面的沉淀物如下面表9中所示。焊絲供料性能評估在表9中顯示。在表9中顯示的供料阻力是阻力測量的平均值，其中◎表示5kgf或低于5kgf的平均值，○表示超過5kgf但不大于8kgf的平均值，△表示超過8kgf的平均值，以及X表示不能供料的焊絲。供料阻力穩(wěn)定性表示供料阻力的變化，且◎表示1kgf或更低的變化，○表示超過1kgf但不大于2kgf的變化，△表示超過2kgf但不大于5kgf的變化，以及X表示超過5kgf的變化。堵塞程度的評價標準是◎表示0.002克或更低的堵塞量，○表示超出0.002克但不大于0.005克的堵塞量，△表示超出0.005克但不大于0.01克的堵塞量且X表示該量不少于0.01克。
表8-1
表8-2
表8-3
表8-4
表8-5
<p>表8-6
表8-7
表9-1
表9-2
<p>表9-3
表9-5
表9-6
<p>如表9-1至表9-6所示，在本發(fā)明的實施例中，其中低級脂肪酸或它的鹽，或環(huán)脂肪酸或它的鹽沉積于焊絲表面，且潤滑油或潤滑油和潤滑顆粒的混合物在焊絲表面進行化學結(jié)合，焊絲的供料改善了且穩(wěn)定了且在彈性料里中的潤滑材料的阻塞程度可在很大程度上得到抑制。特別是在實施例第1至51號，低級脂肪酸或它的鹽，或環(huán)脂肪酸或它的鹽存在于焊絲表面，且由潤滑油和潤滑顆粒制成的沉積物的總重量在每10千克焊絲為0.1至5克，以確定保焊絲的很穩(wěn)定的供料性能。
相反，在對比實施例52和56中，硬脂酸鉀不允許焊絲表面和潤滑油之間進行化學結(jié)合，產(chǎn)生差的焊絲的供料穩(wěn)定性。另外，潤滑材料沉積于彈性襯里內(nèi)，從而增加了堵塞沉積量。在對比實施例53、54、55、57和59中，潤滑顆粒又是由于潤滑油的溫潤性固定于焊絲表面，因此潤滑材料沉積于彈性襯里，從而增加了堵塞沉積物量。在對比實施例58中，硬脂酸鈉不能將焊絲表面和潤滑油進行化學結(jié)合，且潤滑顆粒只是由于潤滑油的濕潤性而固定于焊絲表面。因此，潤滑材料在彈性襯里中沉積，從而產(chǎn)生襯里堵塞。對比實施例如使用硬酯酸鈉，它不能將焊絲表面和潤滑油進行化學結(jié)合，產(chǎn)生很差的焊絲供給穩(wěn)定性。因此，潤滑材料沉積于彈性襯里，從而引起襯里堵塞。在對比實施例62、63和65中，硬脂酸鉀不允許焊絲表面和潤滑油化學結(jié)合，在其下面潤滑顆粒只是由于潤滑油的濕潤性而固定于焊絲表面。因此，潤滑物質(zhì)沉積于彈性襯里，從而引起襯里的堵塞。在對比實施例66中，使用的硬脂酸鈣不允許焊絲表面和潤滑油之間進行結(jié)合，在其下面潤滑顆粒公依靠潤滑油的濕潤性固定于焊絲表面。因此，潤滑材料沉積于彈性襯里內(nèi)，從而引起襯里堵塞。
另外，在對比實施例64中，潤滑油單獨涂布于焊絲表面，因此焊絲不能穩(wěn)定供給，焊絲的供料阻力不能令人滿意且彈性襯里的受堵塞程度沒有抑制到令人滿意的程度。在對比實施例67中，使用硬脂酸鈉且它不能將焊絲表面和潤滑油化學結(jié)合在一起。潤滑顆粒只是依靠潤滑油的濕潤性而固定于焊線表面。焊線的供料穩(wěn)定性不能令人滿意，且潤滑材料沉積于彈性襯里內(nèi)，從而造成了襯里的堵塞。
如前面詳細提出的，當具有5于12個碳原子的鏈化合物或具有環(huán)形結(jié)構(gòu)的烴化合物存在于焊絲的表面時，它們允許由潤滑油和/或潤滑顆粒制成的潤滑材料和焊絲表面之間化學結(jié)合。因此，潤滑材料不太會從焊絲表面分離，造成了焊絲的供料性能的提高。當焊絲用于長時間焊接時，幾乎沒有由潤滑材料的堵塞而引起的麻煩，從而確保焊絲的穩(wěn)定供料。在焊絲表面的潤滑材料的存在對焊絲具有很好的供料穩(wěn)定性有作用。
權(quán)利要求
1.由涂鍍的或無覆蓋層的固體焊絲和焊劑芯焊絲組成的用于碳鋼或不銹鋼的焊絲，其特征在于，至少一種烴化合物是選自由具有5至12個碳原子及線性或支型結(jié)構(gòu)的飽和或不飽和烴化合物和具有環(huán)形結(jié)構(gòu)的烴化合組成的組類，該烴化合物存在于焊絲表面。
2.按照權(quán)利要求1所述的焊絲，其特征在于，其中所說的至少一種組分是由具有線性或分叉結(jié)構(gòu)的飽和的或不飽和烴化合物組成，而所說的烴化合物是由羧酸或它的金屬鹽組成。
3.按照權(quán)利要求2所述的焊絲，其特征在于，其中所說的羧酸是從由戊酸、己酸、Caprylic酸、octylic酸、Secanoic酸、Capric酸、decanoic酸、月桂酸、5-十二(碳)烯酸和合成脂肪酸組成的組中選取的一種組分。
4.按照權(quán)利要求3所述的焊絲，其特征在于，其中所說的金屬鹽是從權(quán)利要求3限定的所說的羧酸鹽類中選擇的一組分和從鋰、鈉、鎂、鋁、鉀、鈣、鈦、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鋯、錫、銫、鉛和鈰中選取的一些金屬。
5.按照權(quán)利要求1所述的焊絲，其特征在于，其中所說具有環(huán)形結(jié)構(gòu)的烴化合物具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)，是由羧酸或它的金屬鹽組成的。
6.按照權(quán)利要求5所述的焊絲，其特征在于，其中所說的烴化合物是由具有五節(jié)環(huán)或六節(jié)環(huán)結(jié)構(gòu)的環(huán)烷酸組成。
7.按照權(quán)利要求5所述的焊絲，其特征在于，其中所說的烴化合物是由至少一種金屬環(huán)烷酸鹽組成，環(huán)烷酸鹽含有的金屬是選自鋰、鈉、鎂、鋁、鉀、鈣、鈦、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鋯、錫、銫、鉛和鈰。
8.按照權(quán)利要求5所述的焊絲，其特征在于，其中所說的烴化合物是由至少一種環(huán)烷酸的金屬環(huán)烷酸鹽組成，金屬是選自鋰、鈉、鎂、鋁、鉀、鈣、鈦、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鋯、錫、銫、鉛和鈰組成的組類。
9.按照權(quán)利要求1至8中任一項所述的焊絲，其特征在于，它進一步包含至少一種潤滑油，該潤滑油選自動物和植物油，礦物油，合成油，所說的至少一種潤滑油是存在于焊絲表面。
10.按照權(quán)利要求9所述的焊絲，其特征在于，其中所說的至少一種烴化合物和所說的至少一種潤滑油是以每10千克焊絲為0.1至5克的總量沉積于焊絲表面。
11.按照權(quán)利要求1至10中任一項所述的焊絲，其特征在于，它進一步包含存在于焊絲表面的潤滑顆粒，所說的潤滑顆粒是由從二硫化鉬、二硫化鎢，石墨碳和聚四氟乙烯組成的組中選取的一種組分而制成的。
12.按照權(quán)利要求11所述的焊絲，其特征在于，其中所說的至少一種烴類化合物，及所說潤滑顆粒是以每10千克焊絲為0.1至5克的總量沉積于焊絲表面。
全文摘要
用于碳鋼或不銹鋼的由涂鍍的或無覆蓋層的固體焊絲和焊劑芯焊絲組成的該類焊絲,其中一種或多種從由具有5至12個碳原子及線性或支型結(jié)構(gòu)的飽和或不飽和烴化合物和具有環(huán)形結(jié)構(gòu)的烴化合物組成的組中選取的烴化合物沉積于焊絲表面。潤滑油和/或潤滑顆粒通過一種或多種烴化合物與焊絲表面產(chǎn)生化學結(jié)合。沉積于焊絲表面的烴化合物、潤滑油和/或潤滑顆粒的總量是在每10千克焊絲為0.1至5克范圍內(nèi)。
文檔編號B23K35/04GK1217249SQ98122470
公開日1999年5月26日 申請日期1998年11月11日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月11日
發(fā)明者清水弘之, 西田美佳, 增田薰, 伊藤和彥, 宮崎邦彰, 政家規(guī)生 申請人:株式會社神戶制鋼所