專利名稱：一種具有中間絕緣層的焊絲的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種焊絲，更具體地說是涉及一種具有中間絕緣層的焊絲，屬于金屬焊接技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
焊接技術(shù)作為一種重要的材料加工工藝，廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、石油化工、船舶、橋梁、航空航天等行業(yè)。焊接材料主要包括焊條、焊絲、焊帶、焊劑、焊料等，隨著我國(guó)焊接自動(dòng)化水平不斷提高，能適應(yīng)自動(dòng)化焊接的焊絲用量快速增長(zhǎng)。目前所有焊絲的金屬橫截面均導(dǎo)電，需要較大焊接電流才能產(chǎn)生焊接電弧將其熔化，其熔敷速度較低、耗電量較多、熔化系數(shù)較小、熱輸入較大。因此發(fā)明一種高熔敷速度，耗電量少，熔化系數(shù)大，熱輸入小的焊絲具有重大意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有焊絲存在的缺陷和不足，提供一種具有中間絕緣層的焊絲，使焊絲在單位電流、單位時(shí)間內(nèi)熔化量顯著提高，從而達(dá)到提高焊接生產(chǎn)效率、節(jié)約電能、降低焊接熱輸入、提高焊接接頭性能目的。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明解決問題的技術(shù)方案是一種具有中間絕緣層的焊絲，由內(nèi)層填充焊絲、中間絕緣層和外層焊絲組成，所述中間絕緣層使內(nèi)層填充焊絲和外層焊絲之間電絕緣。上述所述內(nèi)層填充焊絲為至少I根實(shí)芯焊絲或藥芯焊絲，所述內(nèi)層填充焊絲為多根時(shí)，采用絞合或排列方式組成一體。上述所述中間絕緣層為套貼在內(nèi)層填充焊絲上的管材或涂敷在內(nèi)層填充焊絲表面上的涂料或填充在內(nèi)層填充焊絲與外層焊絲之間的顆粒材料。上述所述外層焊絲為至少I根實(shí)芯焊絲或藥芯焊絲，所述外層焊絲為一根管狀焊絲時(shí)，套貼在中間絕緣層的表面上；所述外層焊絲為多根時(shí)，纏繞在中間絕緣層的表面上。上述所述內(nèi)層填充焊絲和外層焊絲的材料成分、形狀和直徑相同或不相同。本發(fā)明一種具有中間絕緣層的焊絲與現(xiàn)有焊絲相比較，其優(yōu)點(diǎn)和有益效果主要在于:I、本發(fā)明一種具有中間絕緣層的焊絲僅有外層焊絲導(dǎo)電，內(nèi)層填充焊絲因中間絕緣層絕緣而不導(dǎo)電，因此與現(xiàn)有相同直徑焊絲相比，其導(dǎo)電金屬截面較小。根據(jù)電工學(xué)原理
可知導(dǎo)電嘴至焊絲熔化端部(焊絲干伸長(zhǎng))的電阻值可用公式計(jì)算，當(dāng)電阻率P和
焊絲干伸長(zhǎng)量L相同時(shí)，本發(fā)明的具有中間絕緣層的焊絲因?qū)щ娊饘俳孛鍿較小，電阻值R較大；又根據(jù)電工學(xué)原理可知電阻熱可用公式Q=I2Rt計(jì)算，當(dāng)電流I和通電時(shí)間t相同時(shí)，本發(fā)明的具有中間絕緣層的焊絲產(chǎn)熱較多。因此，本發(fā)明一種具有中間絕緣層的焊絲熔化系數(shù)提高，即單位電流、單位時(shí)間內(nèi)焊絲熔化量增加。
2、本發(fā)明一種具有中間絕緣層的焊絲與現(xiàn)有相同直徑焊絲相比，焊絲導(dǎo)電截面較小，因而較小焊接電流通過外層焊絲即可產(chǎn)生焊接電弧，且產(chǎn)生的電弧熱較少；其中一部分電弧熱用于熔化外層焊絲，另一部分電弧熱用于熔化內(nèi)層填充焊絲和中間絕緣層。因此，本發(fā)明一種具有中間絕緣層的焊絲熔化系數(shù)提高，即單位電流、單位時(shí)間內(nèi)焊絲熔化量增加。3、采用現(xiàn)有焊絲進(jìn)行電弧焊時(shí)，輸入母材的熱量遠(yuǎn)遠(yuǎn)供大于求，然而焊絲導(dǎo)電截面越大，需要的焊接電流越大，焊接電流越大，焊接電弧輸入到母材的熱量越多，輸入母材過多熱量會(huì)使焊接接頭性能下降、產(chǎn)生較大應(yīng)力和變形。采用本發(fā)明一種具有中間絕緣層的焊絲進(jìn)行電弧焊時(shí)，不但產(chǎn)生的電弧熱較少，而且一部分電弧熱還用于熔化內(nèi)層填充焊絲和中間絕緣層，因此輸入母材的熱量顯著減少。


圖I是本發(fā)明實(shí)施例一的橫截面示意圖，圖2是本發(fā)明實(shí)施例二的橫截面示意圖， 圖3是本發(fā)明實(shí)施例三的橫截面示意圖，圖4是本發(fā)明實(shí)施例四的橫截面示意圖，圖5是本發(fā)明實(shí)施例五的橫截面示意圖，圖6是本發(fā)明實(shí)施例六的橫截面示意圖，圖7是本發(fā)明實(shí)施例七的橫截面示意圖，圖8是本發(fā)明實(shí)施例八的橫截面示意圖，圖9是本發(fā)明外層焊絲為多根焊絲時(shí)的結(jié)構(gòu)外觀圖，圖10是本發(fā)明外層焊絲為一根管狀焊絲時(shí)的結(jié)構(gòu)外觀圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明一種具有中間絕緣層的焊絲作進(jìn)一步詳細(xì)說明。實(shí)施例一如附圖I所示，一種具有中間絕緣層的焊絲，內(nèi)層填充焊絲I為單根實(shí)芯焊絲、中間絕緣層2為管筒、外層焊絲3為6根實(shí)芯焊絲。中間絕緣層2套貼在內(nèi)層填充焊絲I表面上，外層焊絲3纏繞在中間絕緣層2表面上。實(shí)施例二 如附圖2所示，一種具有中間絕緣層的焊絲，內(nèi)層填充焊絲I為4根實(shí)芯焊絲、中間絕緣層2為管筒、外層焊絲3為6根藥芯焊絲。中間絕緣層2套貼在內(nèi)層填充焊絲I表面上，外層焊絲3纏繞在中間絕緣層2表面上。實(shí)施例三如附圖3所示，一種具有中間絕緣層的焊絲，內(nèi)層填充焊絲I為單根藥芯焊絲、中間絕緣層2為管筒、外層焊絲3為8根實(shí)芯焊絲。中間絕緣層2套貼在內(nèi)層填充焊絲I表面上，外層焊絲3纏繞在中間絕緣層2表面上。實(shí)施例四如附圖4所示，一種具有中間絕緣層的焊絲，內(nèi)層填充焊絲I為4根藥芯焊絲、中間絕緣層2為管筒、外層焊絲3為8根藥芯焊絲。中間絕緣層2套貼在內(nèi)層填充焊絲I表面上，外層焊絲3纏繞在中間絕緣層2表面上。實(shí)施例五如附圖5所示，一種具有中間絕緣層的焊絲，內(nèi)層填充焊絲I為7根藥芯焊絲、中間絕緣層2為管筒、外層焊絲3為單根管狀焊絲。中間絕緣層2套貼在內(nèi)層填充焊絲I表面上，外層焊絲3緊貼在中間絕緣層2表面上。
實(shí)施例六如附圖6所示，一種具有中間絕緣層的焊絲，內(nèi)層填充焊絲I為單根藥芯焊絲、中間絕緣層2為管筒、外層焊絲3為單根管狀焊絲。中間絕緣層2套貼在內(nèi)層填充焊絲I表面上，外層焊絲3緊貼在中間絕緣層2表面上。實(shí)施例七如附圖7所示，一種具有中間絕緣層的焊絲，內(nèi)層填充焊絲I為7根實(shí)芯焊絲、中間絕緣層2為管筒、外層焊絲3為單根管狀焊絲。中間絕緣層2套貼在內(nèi)層填充焊絲I表面上，外層焊絲3緊貼在中間絕緣層2表面上。實(shí)施例八如附圖8所示，一種具有中間絕緣層的焊絲，內(nèi)層填充焊絲I為單根實(shí)芯焊絲、中間絕緣層2為管筒、外層焊絲3為單根管狀焊絲。中間絕緣層2套貼在內(nèi)層填充焊絲I表面上，外層焊絲3緊貼在中間絕緣層2表面上。附圖9和附圖10所示為一種具有中間絕緣層的焊絲，由內(nèi)層填充焊絲I、中間絕緣 層2和外層焊絲3組成，其中，圖9是外層焊絲為多根焊絲時(shí)的結(jié)構(gòu)外觀圖，圖10是外層焊絲為一根管狀焊絲時(shí)的結(jié)構(gòu)外觀圖，其中間絕緣層2使內(nèi)層填充焊絲I和外層焊絲3之間電絕緣。中間絕緣層2的材料與制備中間絕緣層2是由焊粉和玻纖薄膜構(gòu)成，其中焊粉的成分為金紅石40 %、鐵粉14%、硅錳合金20 %、鈦鐵I %、鋁鐵I %、中碳錳鐵3 %、鎂粉3 %、鋁礬土 4 %、鈦酸鉀5 %、氟化鈉3 %、石英砂5 %、鋯英砂I %。焊粉經(jīng)混合均勻后由玻纖薄膜經(jīng)卷繞置于內(nèi)層填充焊絲I和外層焊絲3之間。玻纖組分為SiO2，具有很好的絕緣性能，而熔化后又可起到造渣作用。所述中間絕緣層2的材料在沒有熔化前為電絕緣體，熔化后產(chǎn)生氣體、熔渣保護(hù)液態(tài)金屬和焊縫成形。內(nèi)層填充焊絲I金屬橫截面積與外層焊絲3金屬橫截面積的計(jì)算與確定本發(fā)明的具有中間絕緣層的焊絲，當(dāng)其它條件一定時(shí)，內(nèi)層填充焊絲I金屬橫截面積S3與外層焊
絲3金屬橫截面積S2的比值》= ，需在一定范圍內(nèi)才能進(jìn)行焊接，其比值可由能量守恒定
律、熱熔定律、電熱轉(zhuǎn)換定律和歐姆定律得到
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‘ I K, Ki[3」一式中1為焊接電流；U為電源電壓；112為電弧熱效系數(shù)；113為電阻熱效系數(shù)；RT為干伸長(zhǎng)電阻;K2=Cm2 · P 2 · Δ T2 ；K3=Cm3 * P 3 * Δ T3 ；Cm2為外層焊絲比熱容；Cm3為內(nèi)層填充絲比熱容；AT2為外層焊絲從室溫到熔滴過渡時(shí)的溫度差；AT3為填充焊絲從室溫到熔滴過渡時(shí)的溫度差；P 2為外層焊絲材料密度；P 3為內(nèi)層填充絲材料密度；u m為熔化速度(焊接時(shí)為等速送絲)。以直徑為Φ I. 2mm的H08A焊絲為例，設(shè)內(nèi)層填充絲和外層焊絲材料相同，則
C1112=C1112=O. 75J/ (g ·。C), P2=P 3=7. 8g/cm3，S2=6. 78mm2,取 I=500A,U=36V, η 2=20%, n3=80%, ΔΤ2=ΔΤ3=2600° C, \=30臟/8，
權(quán)利要求
1.一種具有中間絕緣層的焊絲，其特征在于由內(nèi)層填充焊絲、中間絕緣層和外層焊絲組成，所述中間絕緣層使內(nèi)層填充焊絲和外層焊絲之間電絕緣。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種具有中間絕緣層的焊絲，其特征在于所述內(nèi)層填充焊絲為至少I根實(shí)芯焊絲或藥芯焊絲，所述內(nèi)層填充焊絲為多根時(shí)，采用絞合或排列方式組成一體。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種具有中間絕緣層的焊絲，其特征在于所述中間絕緣層為套貼在內(nèi)層填充焊絲上的管材或涂敷在內(nèi)層填充焊絲表面上的涂料或填充在內(nèi)層填充焊絲與外層焊絲之間的顆粒材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種具有中間絕緣層的焊絲，其特征在于所述外層焊絲為至少1根實(shí)芯焊絲或藥芯焊絲，所述外層焊絲為一根管狀焊絲時(shí)，套貼在中間絕緣層的表面上；所述外層焊絲為多根時(shí)，纏繞在中間絕緣層的表面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種具有中間絕緣層的焊絲，其特征在于所述內(nèi)層填充焊絲和外層焊絲的材料成分、形狀和直徑相同或不相同。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有中間絕緣層的焊絲，由內(nèi)層填充焊絲、中間絕緣層和外層焊絲組成，中間絕緣層使內(nèi)層填充焊絲和外層焊絲之間電絕緣。本發(fā)明具有中間絕緣層的焊絲只有外層焊絲導(dǎo)電產(chǎn)生電弧，且部分電弧熱用于熔化內(nèi)層填充焊絲和中間絕緣層，因此單位電流、單位時(shí)間內(nèi)熔化量顯著增加，從而達(dá)到提高焊接生產(chǎn)效率、節(jié)約電能、降低焊接熱輸入、提高焊接接頭性能的目的。
文檔編號(hào)B23K35/18GK102873464SQ20121040716
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月22日
發(fā)明者方臣富, 顧寶娟, 方寧 申請(qǐng)人:江蘇科技大學(xué)