专利名称：运用连续高频的手工电弧焊的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及焊接，特别涉及运用高频交流电的一种新颖有用的手工电弧焊(SMAW)法。
背景技术：
运用直流电(DC)或交流电(AC)可以获得电弧焊。DC用于传统焊接，而当包含诸如铝等难以焊接的金属时，则运用AC。通常，连同气体保护一起运用AC焊接，而且照惯例，AC焊接不超过大约200kHz的频率。参见美国专利第3,818,177号和第3,894,210号。美国专利第4,507,543号还提出在5Hz的脉冲频率下的脉冲电弧焊方法，其中峰值电流脉冲的范围在180A到200A之间。在从20A到100A的较小平均电流下，可以获得5-31.7Hz的较高频率在诸如美国专利第5,030,812号和第5,130,514号等参考文献中，同样揭示了较低频率和通常较大电流。美国专利第4,366,362号揭示利用DC电流脉冲的具有30-300Hz频率的TIG焊处理。此外，在美国专利第5,221,825号中揭示了运用8-500Hz频率范围的熔化极气体手工电弧焊处理。
发明概述本发明的目的在于，在启动和焊接处理期间利用非常高的频率的脉冲，特别是手工电弧焊(SMWA)。
在传统的手工电弧焊中，通过在工件上开始焊接的点附近轻击电极末端起弧，然后快速将它拉回一段小距离以生成适当长度的电弧。用于起弧的另一种方法是用擦划动作，与划火柴的动作相似。
当电极碰到工件时，它容易粘到工件上。轻击和擦划动作的目的在于避免这一点。当电极粘住工件时，需使它快速脱离，否则它将变得过热，而且试图将它从工件移开只会弯曲灼热的电极。
运用本发明的连续高频，电极根本不会与工件相接触。
根据本发明，发现在SMAW处理期间，大大增加脉冲频率改进了焊接处理的启动和保持特性，以及在焊缝开头部分避免密集气孔，这长期以来一直是与SMAW相关联的问题。已发现根据本发明，用极其简单的方式保持电弧启动和电弧稳定性，不会出现任何可见密集气孔，而且随后来的试验显示出根据本发明产生的焊缝的完整性。
连续高频的作用在于，产生具有特殊方向性和稳定性的“坚挺”的焊弧。本发明还大大减少或完全去除电弧中断(那是熄弧)和漂移(那是不希望有的电弧侧移)。
根据本发明，根据电极大小，利用在大约50到大约425A之间的焊弧电流，同时利用从大约1到大约1.5MHz的频率。低于1MHz，不能获得本发明的优点，而高于1.5MHz，发生诸如皮肤刺激等其它问题。
运用本发明，需要小至100mA的起始电流来连接空隙并启动电弧。
除了这些优点之外，通过从来不必使电极与工件相接触，完全避免粘附电极的问题。
在说明书所附的且形成申请文件一部分的权利要求书中特别指出表示本发明特征的新颖性的各个特性。为了更好地理解本发明、它的操作优点和通过运用它而获得的具体目的，请参考在其中描述本发明较佳实施例的附图和描述材料。
图1示出执行本发明的焊接装置。
图2是示出根据本发明在工件中进行的焊接的剖面示意图。
较佳实施例的描述首先参照图1，其中所示的发明包括SMAW处理，它利用概括地被指定为10的具有绝缘柄12的电极夹。将电极夹10与人工进给的覆盖焊剂的电极或焊条或焊丝14相连。高频电源16具有两个端子，一个端子在18处与电极夹10电连接，而另一端子在20处与工件22电连接。
通过操作电源16，在电极14的顶端和在工件22之间的焊接区26处起弧24(见图2)。电弧24熔化电极14，并使焊剂涂层28产生保护气体30。在保护气体30之下的工件22上淀积电极14的焊芯金属，从而产生焊缝32。
根据本发明，电源16例如是Miller Syncrowave 350恒定电流AC/DC焊接电源，它特别具备运用增加由电源发出的脉冲节拍的已知的电技术的高频能力。在本发明的测试期间，选择用于电极14的材料是mil 7018和mil 8N12和mil 9N10，八分之一英寸直径焊接电极。电弧是容易被启动的、稳定的、并且产生清洁作用。在焊缝的开始部分，不会出现任何可见密集气孔。这与已知生成起始密集气孔的mil 7018的规律相反。
还用mil 8N12和mil 9N10电极检测在不适当的位置焊接的电弧的稳定性。如上所述，产生坚挺的焊弧，它具有特殊的方向性、极少或者没有停歇并且极少或者没有偏移。作为本发明的试验，用本发明的连续高频电弧在碳钢板上运用mil7018制成焊缝，而且为了比较起见，不用高频电弧制成焊缝。板具有几个起点和终点以测试启动特性。用于UT、RT和破坏性试验的焊缝有15英寸长，1英寸厚。在起点和终点不进行研磨。本发明的连续高频试验用UT来检验，而且对于NAVSEA 250-1550-1 PER 12-1-RT12 REV.2.是可接受的。RT检验对于NAVSEA250-1550-1 PER 12-1-RT12 REV.2.是可接受的。还运用本发明的连续高频技术在用于引起电弧偏吹的自感磁场中焊接样品。电弧偏吹是最小的以至于不存在。连续高频仿佛平衡在电弧周围的磁场。
虽然详细叙述本发明的一个具体实施例以显示本发明的应用原理，但应理解，可以用别的方式实施本发明，而不背离这些原理。
权利要求
1.一种减少启动密集气孔度和电弧偏移的电弧焊方法，其特征在于，包括在具有外部焊剂覆盖的电极和要焊接的工件之间施加电流；以大约1至大约1.5兆赫的频率交变所述电流；向所述电极和所述工件的要焊接的区域之间的附近，提供用所述电流熔化所述电极的所述外部焊剂涂层产生的保护气体；和使所述电极离所述要焊接的区域足够近，以在所述电极和所述要焊接的区域之间起弧，而不使所述电极碰到所述要焊接的区域。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括在整个所述焊接操作中不断保持1至1.5兆赫的所述频率。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在大约50到425安培范围内提供所述电流。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括采用本发明的SMAW。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括将mil 7018用作所述电极。
6.一种用于在便于起弧的同时减少启动密集气孔和电弧偏移的电弧焊的装置，其特征在于，包括具有外部焊剂涂层的电弧焊电极，所述焊剂涂层用作在工件的要焊接的区域附近提供保护气体的装置；用于在工件的要焊接的区域附近夹持电弧焊电极的装置；和与用于夹持所述电极的所述装置和所述工件相连的电源，所述电源用于在大约1至1.5兆赫的频率和大约50至425安培的电流下，在由所述夹持装置夹持的电极和所述工件之间施加高频交流电。
全文摘要
一种减少启动密集气孔和电弧偏移的电弧焊方法,包括在电极(14)和要焊接的工件(22)之间施加电流,以大约1至大约1.5兆赫的频率交变电流,向在电极(14)和工件(22)的要焊接的区域之间的附近提供由电极(14)的焊剂涂层(28)生成的保护气体(30),并使电极(14)离焊接区足够近以在电极和要焊接的区域之间的起弧,而不使电极(14)碰到要焊接的区域。
文档编号B23K9/073GK1181723SQ96193257
公开日1998年5月13日 申请日期1996年2月16日 优先权日1995年3月8日
发明者拉里W·雷珀 申请人:巴布考克及威尔考克斯公司