用于抛光和润滑铝焊丝的系统和方法
【技术领域】
[0001] 本发明的实施例大体上涉及焊丝的制造，并且更加具体地，涉及一种用于抛光和 润滑铝焊丝的系统和方法。
【背景技术】
[0002] 铝焊丝常常用于连续进料焊接机。在制造期间，对丝进行多种处理，这些处理包括 产生具有所需直径的丝的一个或者多个拉丝处理。然后，分多层将拉丝后的丝卷绕到线轴 上或者缠绕到线筒中，该线轴和线筒都用于气体保护金属电弧焊或者气体保护金属电弧焊 工艺。当适配到连续焊接设备时，可以通过连续焊接设备的进料装置中的导向件将丝从线 轴进料。在这种连续焊接设备内，丝与许多零部件相接触，包括但不限于驱动辊、接触头、导 向件和内衬。为了在焊接操作中表现得令人满意，必须使铝丝无表面污染物，诸如，拉丝润 滑剂，从而使得这种污染物不会导致焊接缺陷，诸如，孔隙等。
[0003] 提供无碳氢化合物的形式的表面污染物（S卩，润滑剂）的铝焊丝也可以是个问题。 无润滑剂的丝在进丝过程期间可以导致不期望的摩擦量。这种高摩擦程度可以生成丝颗 粒，这种丝颗粒是从丝的表面刮下的细小材料片。
[0004] 另外，5XXX系列的铝合金具有高镁含量。正因为如此，必须使用金刚石拉丝模将丝 从原始的大直径制备成更小的直径。金刚石拉丝模刮伤丝的表面，并且它们自身生成小的 铝颗粒，称为"细粉"。这些细粉的大小可以为1微米或者更小，并且非常硬。细粉粘附在丝 的表面上，并且，当稍后通过焊接设备进丝时，细粉可以移除并且变得嵌入在焊接设备的内 衬的内直径中。这种堆积可以对丝的表面造成另外的刮痕。另外，随着时间的推移，内衬可 以堆积大量的丝肩，这些丝肩可以最终完全阻碍丝移动穿过内衬。
[0005] 利用干净的无润滑剂的丝，也尚未完全消除该丝肩问题。已经使用了惰性润滑剂， 诸如，碳/石墨，但是这种润滑剂是粘附在丝的表面上的颗粒材料，并且，虽然这种润滑剂 减少了生成刮肩的倾向，但是，由于沉积在表面上的石墨的量，所以它们未完全消除刮肩。 即，丝表面的仅仅一小部分上会具有碳/石墨颗粒，所以，与使整个丝表面涂覆有润滑剂的 情况相比，润滑剂的敏感性较低。已经利用其他非碳氢化合物润滑剂，诸如，聚四氟乙烯 (PTFE)，俗称"铁氟龙"，进行了试验。然而，使用铁氟龙的问题是，由于铁氟龙是绝缘体，所 以在焊接操作期间熔化丝所需的电流不均匀，因此可以引起电弧的不稳定性。
[0006] 已经尝试了其他工艺变化，诸如，已经尝试了调节丝的韧度/硬度、进行铸造性和 螺旋性变化、以及调节丝的直径以试图消除刮肩的问题，但是这些尝试都未取得成功。由 此，仍然需要一种提供用于连续进料焊接机的铝焊丝的改进型工艺，这种铝焊丝基本无刮 痕，并且还最小化了生成可以降低这种机器的效率的细粉的机会。
【发明内容】
[0007] 公开了一种用于处理焊丝的方法。所述方法可以包括以下步骤：将来自线轴的配 料丝进料到拉丝阶段；对所述配料丝进行拉丝，以产生直径减小的丝；对所述直径减小的 丝进行拉丝，以产生最终直径丝；对所述最终直径的丝进行抛光，以从所述最终直径的丝的 表面去除颗粒污染；以及将所述抛光过的丝缠绕到线轴上或者缠绕到线筒中。
[0008] 公开了一种用于处理焊丝的系统。所述系统可以包括：放卷阶段，其用于放卷坯料 丝；第一拉丝阶段，其用于接收来自所述放卷阶段的所述坯料丝并且用于将所述坯料丝减 小到减小的直径；热处理阶段，其用于接收来自所述第一拉丝阶段的所述直径减小的丝并 且用于对所述丝进行热处理；第二拉丝阶段，其用于接收来自所述热处理阶段的热处理过 的丝并且用于对热处理过的丝进行拉丝以产生最终直径的丝；抛光阶段，其用于接收来自 所述第二拉丝阶段的所述最终直径的丝并且用于从所述最终直径的丝的表面去除颗粒污 染；润滑阶段，其用于涂覆润滑剂；以及卷绕阶段，其用于将抛光过的丝缠绕到线轴或者线 筒上。
[0009] 公开了一种焊丝的长度。所述焊丝可以具有：基本无金属细粉的表面；以及设置 在所述焊丝的外表面上的一层润滑剂。在一些实施例中，所述焊丝为铝的合金。在其他实 施例中，所述润滑剂选自由钼和钾组成的列表。
【附图说明】
[0010] 附图图示了所公开方法的优选实施例，这些实施例是到目前为止为实际应用本方 法的原理所设计的，在附图中：
[0011] 图1是用于所公开系统和方法的示例性丝抛光设备的示意图；
[0012] 图2是所公开系统的示例性实施例的示意图；以及
[0013] 图3是所公开方法的示例性实施例的逻辑流程。
【具体实施方式】
[0014] 公开了一种用于抛光和润滑铝焊丝的系统和方法。虽然该系统和方法是公开为与 铝丝一起使用，但是要了解，本公开的原理可以与其他材料丝（诸如，铜）一起使用。
[0015] 如上面描述的，在制造铝焊丝方面的现有尝试主要将重点放在提供表面润滑剂以 最小化摩擦上，试图减少细粉的生成。如后文将更详细描述的，所公开的系统和方法的重点 在从丝的表面去除细粉并且在丝的表面之上均匀地涂覆少量润滑剂。
[0016] 在一个实施例中，通过使用丝抛光技术，从丝的表面去除细粉。在Boockmann的美 国专利第5, 382, 455号和第5, 409, 535号中公开了这种抛光技术的示例，这些专利的全部 内容以引用的方式并入本文。Boockmann技术利用抛光绳从丝的表面去除细粉。可以向抛 光的丝涂覆少量润滑剂。在一个实施例中，该润滑剂包括钼（Mb)。在另一实施例中，在抛光 处理期间涂覆润滑剂。例如，可以用一定量的润滑剂浸渍抛光绳，从而使得，随着绳对丝的 抛光，将润滑剂均匀地涂覆在丝的表面。
[0017] 图1图示了与所公开的系统和方法一起使用的示例性丝抛光布置。虽然将描述具 体的丝抛光/润滑布置，但是要了解，该布置的提供仅仅是为了图示，而不是用于限制。正 因为如此，所公开的系统和方法可以与多种其他合适的抛光和润滑技术一起使用。
[0018] 如图1所示，可以在箭头"A"的方向上，在一堆辊子2、4之上从右到左并且通过已 经用一定量的润滑剂浸渍过的一股绳8的多个环6,进给连续长度的铝丝1。在非限制示例 性实施例中，绳8可以由一块粘胶纤维和芳纶制成。在一些实施例中，可以用润滑剂或者耐 磨剂浸渍一股或者多股绳8。该股绳8从线轴10解开。将该股绳8解开，并且通过张力测 量装置12和第一换向辊14在丝1周围成卷地引导到辅助辊15、然后到第二换向辊16、再 到从动线轴18。
[0019] 在一些实施例中，铝丝1和绳8在相反的方向上移动。在其他实施例中，铝丝1和 绳8在相同的方向上移动。在一个非限制示例性实施例中，线1可以按照每分钟约1400英 尺（fpm)的速度在箭头"A"的方向上移动，而绳8可以按照每分钟约25厘米（cpm)的速度 在相干的方向上移动。
[0020] 由于绳8和铝丝1的相对移动，绳8擦掉存在于丝的表面上的任何细粉。细粉嵌 入在绳中并且带离丝。此时，将一定量的润滑剂（其可以浸渍在绳8中）转移到丝的表面， 从而产生润滑过的无细粉的丝。然后，可以将丝转移到线轴上以便运输、存储和使用。
[0021] 在一个非限制示例性实施例中，用足够量的脱模剂和Mb润滑剂的混合物浸渍绳 8,以在成品丝表面上提供所需量的润滑剂。在一个实施例中，脱模剂可以是矿物油精。矿 物油精可以用作用于Mb润滑剂的脱模剂，从而，随着绳8通过丝1，将润滑剂脱离到丝1的 表面上。由于绳8环绕丝1，所以将润滑剂均匀地沉积到丝的整个表面上，这是对导致不均 匀润滑剂涂覆的现有技术的改进。在一些实施例中，润滑剂可以沉积在丝表面上的量为约 0? 2mg/m2至 5mg/m2。
[0022] 使用Mb作为润滑剂的一个优点是其对产生的焊缝质量可以具有最小的影响。然 而，要了解，也可以使用其他润滑剂，诸如，钾。另外，可以使用任何多种合适的耐磨化合物。
[0023] 如本领域的普通技术人员要理解的，焊丝的制造可以包括多个拉丝、热处理和其 他处理步骤，用于处理丝并且将丝的直径从坯料直径减小到适合特定连续焊接应用的最终 直径。现在参照图2,描述了示例性丝制造系统。可以提供包含具有第一直径的坯料铝丝 22的卷轴20。可以在箭头"B"的方向上将坯料铝丝22进给到第一拉丝阶段24,在第一拉 丝阶段24处，可以将坯料丝22的直径减小到小于第一直径的第二直径。在一个非限制示 例性实施例中，坯料铝丝22可以具有约9. 5mm的直径，并且第一拉丝阶段可以产生约3. 2mm 的第二直径。然后，可以将拉丝后的丝26引导到热处理阶段28,在热处理阶段28处，可以 执行一个或者多个热处理过程。虽然示出的是单个热处理阶段，但是要了解，可以使用多个 单独的热处理阶段。另外，可以对丝进行单独的拉丝步骤，若需要，在其中穿插单独的热处 理步骤。一个或者多个热处理步骤可以是退火步骤或者均质化步骤。
[0024] 另外，虽然示出在热处理28之前仅仅是单个拉丝阶段24,但是要了解，在热处理 之前可以采用一个以上的拉丝过程。然后，将热处理过的丝30引导到一个或者多个另外的 拉丝阶段32a至32n，以进一步将丝的之间减小所需的量。要了解，若合适，另外的拉丝阶段 32a至32n可以构成任何所需数量的单独阶段，以提供具有所需最终直径的丝。在一个实施 例中，该系统可以包括多大十四个单独的拉丝阶段。最终拉丝阶段34可以将丝36减小到 所需的最终直径。在最终拉丝阶段之后，可以将丝36引导到抛光/润滑阶段38,在抛光/ 润滑阶段38处，可以从丝的外表面去除铝和/或其他颗粒，并且，在抛光/润滑阶段38处， 可以向丝的外部涂覆一层薄的润滑剂。在一个非限制示例性实施例中，抛光/润滑阶段38 采用针对图1所描述的设备。然后，可以将拉丝、抛光和润滑过的丝40加载到线轴4