用于焊接具有不同組分的工件的方法及設(shè)備的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于焊接具有不同組分的工件的方法及設(shè)備。示例性方法及設(shè)備減少和/或消除焊接具有不同組分的工件的負(fù)面影響。一種示例性方法包括在第一工件的第一端上沉積第一焊接層。所述第一工件具有第一含量的金屬元素，且所述第一焊接層具有第二含量的所述金屬元素，所述第二含量高于所述第一含量。所述示例性方法包括在所述第一焊接層與第二工件的第二端之間沉積第二焊接層以將所述第一工件耦合到所述第二工件。所述第二焊接層具有第三含量的所述金屬元素，所述第三含量高于所述第二含量，且所述第二工件具有第四含量的所述金屬元素，所述第四含量高于所述第一含量。
【專利說(shuō)明】
用于焊接具有不同組分的工件的方法及設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本公開(kāi)內(nèi)容總體上設(shè)及焊接，并且具體而言，設(shè)及用于焊接具有不同組分的工件 的方法及設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 焊接是用于將兩種或更多種材料接合在一起的制造工藝。幾乎所有工業(yè)中（包括 制造過(guò)程及過(guò)程控制工廠)都使用焊接。通常，焊接設(shè)及將兩個(gè)工件烙化在一起并添加填充 材料W形成烙融材料池，該烙融材料冷卻或干燥W形成接頭。工件通常是金屬或金屬合金 的組分，而填充材料通常為金屬或金屬合金。例如，存在許多不同類型的焊接，諸如，例如氣 體保護(hù)鶴極電弧焊、氣體金屬電弧焊、藥忍電弧焊、屏蔽金屬電弧焊等。
[0003] 在將兩種不同金屬和/或金屬合金烙化在一起時(shí)，可出現(xiàn)冶金學(xué)問(wèn)題。例如，在焊 接兩個(gè)鋼合金工件(例如，22級(jí)鋼(例如，ASTM A387)及91級(jí)鋼)時(shí)，針對(duì)不同鋼中的銘含量 或濃度，存在睹峭梯度。22級(jí)鋼具有約2.25重量百分比（％ )的銘含量，而91級(jí)鋼具有約9.00 重量％的銘含量。在焊后熱處理期間和/或在相對(duì)高溫區(qū)域中使用工件期間，在22級(jí)鋼與91 級(jí)鋼之間會(huì)由于不同銘含量而發(fā)生碳擴(kuò)散。碳擴(kuò)散會(huì)在較低銘金屬（即，22級(jí)鋼）中導(dǎo)致強(qiáng) 度和/或蠕變抗力降低。即使在使用具有介于22級(jí)鋼及91級(jí)鋼的銘含量之間的銘含量的填 充材料，銘含量梯度仍會(huì)導(dǎo)致22級(jí)鋼與91級(jí)鋼之間的碳擴(kuò)散。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本文中公開(kāi)了一種示例性方法，包括在第一工件的第一端上沉積第一焊接層。所 述第一工件具有第一含量的金屬元素，且所述第一焊接層具有第二含量的所述金屬元素， 所述第二含量高于所述第一含量。所述示例性方法包括在所述第一焊接層與第二工件的第 二端之間沉積第二焊接層W將所述第一工件禪合到所述第二工件。所述第二焊接層具有第 Ξ含量的所述金屬元素，所述第Ξ含量高于所述第二含量，且所述第二工件具有第四含量 的所述金屬元素，所述第四含量高于所述第一含量。
[0005] 本文中公開(kāi)了一種示例性設(shè)備，包括基底，所述基底將被焊接在具有第一含量的 金屬元素的第一工件與具有第二含量的金屬元素的第二工件之間，W將所述第一工件禪合 到所述第二工件。所述第二含量高于所述第一含量。所述基底具有與所述第一工件實(shí)質(zhì)上 相同的組分。所述基底包括第一端及與所述第一端相對(duì)的第二端。所述設(shè)備還包括設(shè)置或 沉積在所述基底的所述第二端上的第一焊接層。所述第一焊接層具有第Ξ含量的所述金屬 元素，所述第Ξ含量高于所述第一含量且低于所述第二含量。所述基底的所述第一端將被 焊接到所述第一工件，且所述基底的所述第二端將通過(guò)在所述第一焊接層與所述第二工件 之間沉積具有第四含量的所述金屬元素的第二焊接層而焊接到所述第二工件。所述第四含 量高于所述第Ξ含量。
[0006] 本文中公開(kāi)了另一示例性方法，包括經(jīng)由焊機(jī)來(lái)烙化第一工件的第一端上的第一 填充材料，W形成第一焊接層。所述第一工件具有第一含量的金屬元素。所述示例性方法還 包括經(jīng)由所述焊機(jī)來(lái)烙化所述第一焊接層與第二工件的第二端之間的第二填充材料w形 成第二焊接層來(lái)將所述第一工件禪合到所述第二工件。所述第二工件具有第二含量的所述 金屬元素，所述第二含量不同于所述第一含量。所述第一填充材料及所述第二填充材料的 含量在所述第一含量與所述第二含量之間。
【附圖說(shuō)明】
[0007] 圖1是根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的示例性方法的使用兩個(gè)示例性焊接層焊接在一起的兩個(gè) 工件的透視橫截面視圖。
[0008] 圖2是用于禪合第一工件和第二工件的示例性過(guò)渡件的透視橫截面視圖。
[0009] 圖3是禪合在第一工件與第二工件之間的圖2的示例性過(guò)渡件的透視橫截面視圖。
[0010] 圖4是將被焊接在一起的被實(shí)施為第一管(pipe)的第一工件及實(shí)施為第二管的第 二工件的壁的橫截面視圖。W第一斜面形式的多個(gè)示例性焊接層設(shè)置在第一工件的一端 上。
[0011] 圖5是焊接在一起的圖4的第一工件及第二工件的橫截面視圖。
[0012] 圖6示出可用于形成圖1-5的示例性焊接層中的任一個(gè)示例性焊接層的示例性填 充材料。
[0013] 圖7示出可用于形成圖1-5的示例性焊接層中的任一個(gè)示例性焊接層的另一種示 例性填充材料。
[0014] 圖8是可用于形成圖1-5的示例性焊接層中的任一個(gè)示例性焊接層的具有示例性 送絲焊機(jī)的示例性焊接系統(tǒng)的示意圖。
[0015] 圖9是示出將兩個(gè)工件焊接在一起的示例性方法的流程圖，該示例性方法可使用 圖6及圖7的示例性填充材料和/或圖8的示例性焊接系統(tǒng)來(lái)實(shí)施W形成圖1-5的示例性焊接 層中的任一個(gè)示例性焊接層。
[0016] 圖10是供與本文中公開(kāi)的示例一起使用的處理器平臺(tái)的圖示。
[0017] 運(yùn)些圖未必按比例繪制。相反，為使多個(gè)層及區(qū)域清晰，可在附圖中放大層的厚 度。只要有可能，就將在附圖和伴隨的所撰寫的說(shuō)明書中使用相同附圖標(biāo)記來(lái)指代相同或 類似部件。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 在將不同金屬和/或金屬合金焊接在一起時(shí)，通常會(huì)出現(xiàn)冶金學(xué)問(wèn)題。鋼(通常，由 鐵與碳組分)通常與其它元素（例如，金屬元素)或成分(例如，合金劑(alloyant))(諸如， 儘、儀、銘、鋼、饑、娃及棚)形成合金。運(yùn)些元素的的含量或重量(或質(zhì)量)百分比可變化W產(chǎn) 生不同類型的鋼合金。然而，在焊接具有不同組分（例如，不同含量的特定元素）的鋼合金 時(shí)，通常會(huì)出現(xiàn)冶金學(xué)問(wèn)題。例如，當(dāng)焊接諸如22級(jí)鋼和91級(jí)鋼的鋼合金的兩個(gè)工件(例如， 將被禪合的兩個(gè)端件或部件)時(shí)，關(guān)于鋼中的銘含量存在睹峭梯度(例如，相對(duì)大的改變）。 22級(jí)鋼具有約2.25重量％的銘含量，其低于91級(jí)鋼(其具有約9.00重量％的銘含量）中的銘 含量。睹峭銘含量梯度是碳擴(kuò)散的驅(qū)動(dòng)力，且在焊接后熱處理期間和/或在相對(duì)高溫/應(yīng)力 環(huán)境中使用期間，由于銘含量梯度而在不同鋼之間發(fā)生碳擴(kuò)散。換句話說(shuō)，來(lái)自較低銘金屬 (例如，22級(jí)鋼）的碳擴(kuò)散到較高銘金屬（例如，91級(jí)鋼）中。碳擴(kuò)散在較低銘金屬（即，22級(jí) 鋼)中導(dǎo)致強(qiáng)度和/或蠕變抗力降低。
[0019] 通常，焊接設(shè)及將填充材料與兩個(gè)工件的多種金屬/ 一種金屬(metals/metal)合 金烙化W形成烙融材料池，該材料冷卻W形成將所述工件鍵合在一起的焊接點(diǎn)（例如，焊 珠、焊接層等）。填充材料可W是例如包覆焊條（covered electrode)、裸焊絲（bare electrode wire)和/或管狀焊絲。填充材料可具有與被焊接工件不同的組分。例如，填充材 料可W是具有在第一工件與第二工件的銘含量之間的銘含量(例如，約5重量％的銘）的金 屬合金。然而，即使在使用運(yùn)種填充材料時(shí)，仍會(huì)在較低銘金屬與較高銘金屬之間存在銘梯 度，并且因此，發(fā)生碳擴(kuò)散。
[0020] 本文中公開(kāi)的示例性方法及設(shè)備降低和/或?qū)嵸|(zhì)上消除焊接具有不同組分或元素 含量(例如，金屬元素、合金劑）的兩個(gè)工件（例如，將被禪合在一起的兩個(gè)組件）的不利影 響。例如，示例性方法及設(shè)備可用于降低和/或?qū)嵸|(zhì)上消除具有不同銘含量的兩個(gè)工件之間 的碳擴(kuò)散。通常，本文中公開(kāi)的示例性方法包括在兩個(gè)工件之間沉積焊接層，其中焊接層具 有多種組分(例如，化學(xué)成分），其中一種或多種元素(例如，金屬元素）的含量(例如，質(zhì)量或 重量百分比）落在兩個(gè)工件中組分或元素含量的范圍之間。所得到的焊接層產(chǎn)生較不突然 地從工件中的一個(gè)過(guò)渡到另一個(gè)工件的組分。例如，對(duì)于具有不同銘含量(例如，銘的重量 百分比是不同的）的工件，焊接層可具有跨焊接層更漸進(jìn)過(guò)渡的銘含量。換句話說(shuō)，在一端 處焊接層的組分實(shí)質(zhì)上更類似于將被焊接的工件中的一個(gè)的組分，而在另一端處焊接層的 組分實(shí)質(zhì)上類似于另一個(gè)將被焊接的工件的組分。因此，兩個(gè)工件之間的焊接層的銘含量 的梯度(例如，銘含量的改變)更具漸進(jìn)性。此漸進(jìn)過(guò)渡形成可低于通常導(dǎo)致碳擴(kuò)散的闊值 的銘含量梯度。因此，會(huì)降低和/或?qū)嵸|(zhì)上消除工件與相鄰焊接層之間和/或跨焊接層的碳 擴(kuò)散的可能性。
[0021] 本文中公開(kāi)的示例性設(shè)備是將焊接在兩個(gè)工件之間的過(guò)渡件。過(guò)渡件包括基底， 該基底可W是與工件中的第一個(gè)工件相同的材料(例如，具有相同銘含量）。一個(gè)或多個(gè)焊 接層設(shè)置在基底的將被禪合到工件中具有不同組分的第二個(gè)工件(例如，該工件具有不同 銘含量)的端。一個(gè)或多個(gè)焊接層可具有多種組分，其中一種或多種元素(例如，金屬元素） 的含量在含量上增加或降低(例如，元素的重量百分比），W提供到第二工件的過(guò)渡。例如， 焊接層可具有增加或降低的銘含量，此導(dǎo)致跨焊接層的相對(duì)較不睹峭（例如，更漸進(jìn)或適 度）的銘含量梯度。示例性過(guò)渡件可通過(guò)將基底的第一端焊接到第一工件且將一個(gè)或多個(gè) 焊接層(例如，在基底的第二處)焊接到第二工件而焊接在兩個(gè)工件之間。一個(gè)或多個(gè)焊接 層產(chǎn)生跨焊接層更漸進(jìn)過(guò)渡的銘含量。所得到的銘梯度是相對(duì)漸進(jìn)的，并且因此降低和/或 實(shí)質(zhì)上消除碳擴(kuò)散的可能性。
[0022] 本文中公開(kāi)的示例性方法及設(shè)備可使用利用填充材料的任一類型的焊接工藝(例 如，氣體保護(hù)鶴極電弧焊(GTAW)、氣體金屬電弧焊(GMAW)、電渣焊巧SW)、埋弧焊(SAW)、屏蔽 金屬電弧焊(SMAW)(即，粘附焊）、藥忍電弧焊(FCAW)等)來(lái)實(shí)施。也可實(shí)施使用填充材料的 其它類型焊接(例如，利用填充材料的氣焊或氧乙烘焊接）。
[0023] 在使用本文中公開(kāi)的示例性方法沉積焊接層和/或產(chǎn)生本文中公開(kāi)的示例性過(guò)渡 件時(shí)，可采用具有不同含量的元素(例如，金屬元素）的不同填充材料。在本文中公開(kāi)的一些 示例中，該填充材料實(shí)施為兩個(gè)或更多個(gè)焊棒或焊絲(例如，絲狀焊條(wire electrode)或 焊絲(electrode wire))，其絞合或編織在一起W形成其組分具有金屬元素的所期望含量 的填充材料。使用具有不同含量的兩個(gè)或更多個(gè)焊絲或焊棒的組合使得焊機(jī)能夠形成具有 多個(gè)不同可能含量的多個(gè)不同焊接層，同時(shí)采用較少類型的市售焊絲牌號(hào)(grade)。在一些 示例中，使用具有兩個(gè)絲狀焊條的送絲焊機(jī)來(lái)產(chǎn)生示例性焊接層。例如，絲狀焊條可具有不 同含量的元素，且焊絲的速度或饋送速率可調(diào)節(jié)W產(chǎn)生所得到的焊接層的不同元素含量。 雖然本文中公開(kāi)的示例中的許多示例是關(guān)于降低兩種金屬合金之間的金屬元素(諸如，銘） 的含量的梯度來(lái)描述的，但本文中公開(kāi)的示例性方法及設(shè)備可實(shí)施W提供當(dāng)焊接在一起時(shí) 可具有不利影響的任何不同材料之間的過(guò)渡。換句話說(shuō)，本文中公開(kāi)的示例可用來(lái)接合具 有不同含量(例如，質(zhì)量或重量百分比）的任何元素(例如，金屬、非金屬、類金屬)的材料，此 原本可在焊接在一起的情況下產(chǎn)生負(fù)面影響或非期望影響(例如，強(qiáng)度降低）。
[0024] 現(xiàn)轉(zhuǎn)到附圖，圖1示出根據(jù)本文中公開(kāi)的示例性焊接方法實(shí)施的示例性焊接點(diǎn) 100, W降低和/或消除在焊接具有不同組分或含量的合金劑或金屬元素(例如，過(guò)渡金屬， 諸如饑、鶴、鐵、妮等）的兩個(gè)工件時(shí)產(chǎn)生的不利影響或負(fù)面影響。例如，焊接點(diǎn)100可用于降 低和/或?qū)嵸|(zhì)上消除具有不同銘含量的兩個(gè)工件之間的碳擴(kuò)散。在所示出的示例中，第一工 件102經(jīng)由示例性焊接點(diǎn)100禪合(例如，接合巧Ij第二工件104。第一工件102可W是具有第 一銘含量的金屬合金，且第二工件104可W是具有第二銘含量的另一金屬合金，第二銘含量 高于第一工件102的第一銘含量。例如，第一工件102可W是具有約2.25重量％的銘含量(例 如，標(biāo)稱銘含量）的22級(jí)鋼合金，且第二工件104可W是具有約9.00重量％的銘含量的91級(jí) 鋼合金。因此，如果使用已知技術(shù)將第一工件102與第二工件104焊接在一起，那么跨在第一 工件102與第二工件104之間的焊接點(diǎn)將存在銘含量梯度。因此，第一工件102(例如，較低銘 工件）中的碳將朝向第二工件1〇4(例如，較高銘工件)擴(kuò)散或遷移，并且因此，將降低第一工 件102的強(qiáng)度和/或蠕變抗力。
[0025] 為降低第一工件102與第二工件104之間的碳擴(kuò)散，示例性焊接點(diǎn)100包括第一焊 接層106及第二焊接層108。第一焊接層106沉積(例如，"涂抹(butter)"、圖案化、鋪設(shè))在第 一工件102的第一端110上且具有高于第一工件102的第一銘含量并且低于第二工件104的 第二銘含量的銘含量。第二焊接層108(其沉積在第一焊接層106與第二工件104的第二端 112之間）具有高于第一焊接層106(和/或第一工件102)的銘含量且低于第二工件104的第 二銘含量的銘含量。例如，第一焊接層106可具有約4.00重量％的銘含量，且第二焊接層108 可具有約6.00重量％的銘含量。換句話說(shuō)，銘含量在第一工件102的第一端110與第二工件 104的第二端112之間漸進(jìn)增加。因此，形成在第一工件102的第一端110與第二工件104的第 二端112之間的銘含量的梯度與利用已知技術(shù)所產(chǎn)生的銘含量的梯度相比較為不睹峭或更 具漸進(jìn)性，并且因此，降低或?qū)嵸|(zhì)上消除碳擴(kuò)散的可能性。
[0026] 在圖1的所示出的示例中，兩個(gè)焊接層形成示例性焊接點(diǎn)100。然而，在其它示例 中，可使用多于兩個(gè)焊接層來(lái)形成示例性焊接點(diǎn)100。在運(yùn)種示例中，焊接層最接近第一 工件102的焊接層開(kāi)始）中的每一個(gè)焊接層具有逐漸增加的銘含量。因此，第一工件102與第 二工件104之間的銘含量梯度會(huì)降低或減少。另外，雖然將此方法描述為W最低銘含量焊接 層開(kāi)始，但可相反地執(zhí)行此過(guò)程。換句話說(shuō)，可將第二焊接層108沉積在第二工件104的第二 端112上，且然后可將第一焊接層106沉積在第二焊接層112與第一工件102的第一端110之 間，W將第一工件102與第二工件104禪合在一起。
[0027] 圖2示出示例性過(guò)渡件200,示例性過(guò)渡件200可用于禪合具有不同組分或含量的 合金劑或金屬元素(例如，過(guò)渡金屬）的兩個(gè)工件且降低將運(yùn)種工件焊接在一起的負(fù)面影響 或不利影響。例如，過(guò)渡件200可用于降低具有不同銘含量的工件之間的碳擴(kuò)散。在所示出 的示例中，第一工件202將被禪合到第二工件204。類似于圖1中描述的工件，第一工件202可 W是具有第一銘含量的金屬合金(例如，22級(jí)鋼），且第二工件204可W是具有第二銘含量的 另一金屬合金(例如，91級(jí)鋼），第二銘含量高于第一工件202的第一銘含量。
[00巧]為禪合或接合第一工件202與第二工件204,可將過(guò)渡件200焊接在第一工件202與 第二工件204之間。在所示出的示例中，過(guò)渡件200包括具有第一端208及第二端210的基底 206。在所示出的示例中，基底206實(shí)施為與第一工件202實(shí)質(zhì)上相同的材料和/或具有實(shí)質(zhì) 上與第一工件202的第一銘含量類似的銘含量的材料。可使用具有與第一工件202和/或基 底206實(shí)質(zhì)上相同的銘含量的填充材料(例如，焊絲)將基底206的第一端208焊接到第一工 件202的端212。因此，不產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性的銘梯度，并且因此，在第一工件202與過(guò)渡件200的基 底206之間將不發(fā)生碳擴(kuò)散。為降低基底206與第二工件204(例如，其具有相對(duì)較高的銘含 量)之間的碳擴(kuò)散的可能性，過(guò)渡件200包括第一焊接層216。在所示出的示例中，第一焊接 層216的銘含量高于基底206的銘含量且低于第二工件204的第二銘含量。為將過(guò)渡件200禪 合到第二工件204,可在第一焊接層216與第二工件204的端214之間沉積具有高于第一焊接 層204的銘含量且低于第二工件204的銘含量的銘含量的焊接層。因此，銘含量梯度相對(duì)較 不睹峭或更具漸進(jìn)性，并且因此，降低和/或?qū)嵸|(zhì)上消除碳擴(kuò)散的可能性。
[0029] 圖3示出焊接在第一工件202與第二工件204之間的示例性過(guò)渡件200。在所示出的 示例中，第二焊接層300沉積在第一焊接層216與第二工件204的端214之間。如上所述，第二 焊接層300的銘含量可高于第一焊接層216且低于第二工件204的第二銘含量。因此，基底 206的第二端210與第二工件204之間的銘含量梯度相對(duì)較不睹峭，并且因此，降低和/或?qū)?質(zhì)上消除碳擴(kuò)散的可能性。另外，為將第一工件202禪合到過(guò)渡件200,在過(guò)渡件200的基底 206的第一端208與第一工件202的端212之間沉積第Ξ焊接層302。如上所述，第Ξ焊接層 302為實(shí)質(zhì)上類似于第一工件202和/或基底206的材料和/或具有實(shí)質(zhì)上與第一工件202和/ 或基底206類似的銘含量的材料。因此，在第一工件202與基底206之間將不發(fā)生碳擴(kuò)散(例 如，因?yàn)榈谝还ぜ?02、第Ξ焊接層302及基底206的材料和/或銘含量實(shí)質(zhì)上均為相同的）。
[0030] 在一些示例中，可制造許多不同類型的示例性過(guò)渡件，使得替代在兩個(gè)不同工件 之間沉積焊接層中的每一個(gè)焊接層，可經(jīng)由過(guò)渡件的每一端處的一個(gè)焊接點(diǎn)而將過(guò)渡件禪 合在兩個(gè)工件之間。例如，可針對(duì)工件的不同組合來(lái)制造具有帶有不同金屬元素含量（例 如，不同銘含量）的不同基本材料和/或焊接層的過(guò)渡件。可選擇適合的過(guò)渡件并將其焊接 在兩個(gè)工件之間W將兩個(gè)工件禪合在一起。
[0031] 在圖2及圖3的所示出的示例中，過(guò)渡件200的基底206實(shí)施為實(shí)質(zhì)上類似于第一工 件202的材料和/或具有實(shí)質(zhì)上與第一工件202類似的銘含量的材料。然而，在其它示例中， 過(guò)渡件200的基底206可替代地實(shí)施為實(shí)質(zhì)上類似于第二工件204的材料和/或具有實(shí)質(zhì)上 與第二工件204類似的銘含量的材料。在運(yùn)種示例中，一個(gè)或多個(gè)焊接層可替代地沉積在基 底206的第一端208上W降低和/或?qū)嵸|(zhì)上消除基底206與第一工件202之間的碳擴(kuò)散。在一 些示例中，基底206可W是具有不同于第一工件202的銘含量的材料。例如，基底206可具有 高于第一工件202的第一銘含量的銘含量。在運(yùn)種示例中，第Ξ焊接層302的銘含量可在第 一工件202的第一銘含量與基底206的銘含量之間。因此，第一工件202與第二工件204之間 的銘含量梯度相對(duì)較不睹峭，并且因此，降低和/或?qū)嵸|(zhì)上消除碳擴(kuò)散的可能性。
[0032] 另外，雖然圖3中在過(guò)渡件200的基底206與第二工件204之間僅采用了兩個(gè)焊接層 (例如，第一焊接層216及第二焊接層300)，但在其它示例中，可在基底206與第二工件204之 間沉積多于兩個(gè)的焊接層。雖然圖1-3中示出的示例性工件102、104、202、204是實(shí)質(zhì)上平面 的(例如，金屬片），但公開(kāi)的方法和/或過(guò)渡件可與具有任何所期望形狀或幾何結(jié)構(gòu)的任何 類型的工件一起使用。
[0033] 例如，圖4示出將被接合的兩個(gè)管的壁的橫截面。示例性的多個(gè)焊接層400實(shí)施為 將第一工件或管402禪合到第二工件或管404。第一工件402具有第一銘含量且第二工件404 具有第二銘含量，第二銘含量高于第一工件402的第一銘含量。對(duì)接焊通常用于將兩個(gè)管接 合在一起且設(shè)及使兩個(gè)管端的外部形成斜面W在其中可沉積焊接層的鄰接管端處形成凹 槽。在所示出的示例中，第一工件402的端406將被禪合到第二工件404的端408。焊接層400 沉積到第一工件402的端406上。在所示出的示例中，焊接層400包括第一焊接層410、第二焊 接層412、第Ξ焊接層414、第四焊接層416、第五焊接層418、第六焊接層420及第屯焊接層 422。為產(chǎn)生相對(duì)低的銘含量梯度，連續(xù)層410-422中的每一層（圖4中從左到右)相對(duì)于先前 或相鄰焊接層具有增加的銘含量。例如，第一焊接層410的銘含量高于第一工件402的第一 銘含量，第二焊接層412的銘含量具有高于第一焊接層410的銘含量，第Ξ焊接層414的銘含 量高于第二焊接層412的銘含量，第四焊接層416的銘含量高于第Ξ焊接層414的銘含量，第 五焊接層418的銘含量高于第四焊接層416的銘含量，第六焊接層420的銘含量高于第五焊 接層418的銘含量，W及第屯焊接層422的銘含量高于第六焊接層420的銘含量。在所示出的 示例中，第屯焊接層422是通過(guò)多次過(guò)程(pass)形成的。在其它示例中，可執(zhí)行更多或更少 次過(guò)程。
[0034] 在所示出的示例中，示例性焊接層400是斜面的（例如，成角度的、錐形的），W在焊 接層400與第二工件404的端408之間形成凹槽，該凹槽也是斜面的。在一些示例中，焊接層 400沉積在第一工件402的端406上且然后經(jīng)研磨或切削W形成斜面。另外或替代地，焊接層 400可W W降低的寬度沉積在第一工件402的端406上，W形成斜面。例如，當(dāng)W多次過(guò)程沉 積第屯焊接層422時(shí)，所述過(guò)程中的每一次過(guò)程(圖4中從左到右)可沉積比先前過(guò)程更窄的 焊接層，W形成斜面。
[0035] 在圖5的所示出的示例中，最終焊接層500沉積在多個(gè)焊接點(diǎn)400與第二工件404的 端408之間，W將第一工件402禪合到第二工件404。最終焊接層500的銘含量可實(shí)質(zhì)上類似 于第屯焊接層422的銘含量和/或第二工件404的第二銘含量。在一些示例中，最終焊接層 500的銘含量高于第屯焊接層422的銘含量且低于第二工件404的第二銘含量。因此，第一工 件402的端406與第二工件404的端408之間的銘含量梯度較不睹峭，并且因此，降低和/或?qū)?質(zhì)上消除碳擴(kuò)散的可能性。
[0036] 在一些示例中，第一工件402及多個(gè)焊接層400形成可焊接在兩個(gè)管之間W將兩個(gè) 管禪合在一起的過(guò)渡件。例如，第一工件402的相對(duì)端可焊接到另一管(例如，上游管），并且 具有多個(gè)焊接層400的端406可焊接到第二工件404(例如，下游管），W將所述管禪合在一 起。
[0037] 在圖1-5的所示出的示例中，示例性焊接層106、108、216、300、302、410-422、500是 通過(guò)將填充材料烙化在相鄰材料上或烙化在相鄰材料之間而形成。在一些示例中，填充材 料可具有不同含量的合金劑或金屬元素(例如，銘）。在一些示例中，多個(gè)填充材料可經(jīng)組合 W針對(duì)相對(duì)應(yīng)的焊接層產(chǎn)生包含具有所期望金屬元素含量的組分的所得到的填充材料。例 如，圖6示出可用于形成圖1-5的示例性焊接層106、108、216、300、302、410-422、500中的一 個(gè)或多個(gè)的第一示例性填充材料600及第二示例性填充材料602。在所示出的示例中，第一 填充材料600包括絞合或編織在一起的第一焊絲或焊棒604及第二焊絲或焊棒606。第一填 充材料600可使用例如GTAW來(lái)沉積。在所示出的示例中，第一焊絲604及第二焊絲606具有不 同銘含量。然而，當(dāng)經(jīng)由GTAW工藝?yán)踊谝黄饡r(shí)，所得到的銘含量基于第一焊絲604及第二 焊絲606的銘含量。在所示出的示例中，第二填充材料602也由具有不同銘含量且絞合或編 織在一起的第一焊絲或焊棒608及第二焊絲或焊棒610形成。第一填充材料600及第二填充 材料602可用于形成圖1的示例性焊接點(diǎn)100的相應(yīng)的第一焊接層106及第二焊接層108。
[0038] 例如，圖1的第一工件102可W是22級(jí)鋼，其具有約2.25重量％的銘含量，且第二工 件404可W是91級(jí)鋼，其具有約9.00重量％的銘含量。第一填充材料600的第一焊絲604和/ 或第二焊絲606可的銘含量高于第一工件102的第一銘含量。因此，第一焊接層106的銘含量 將高于第一工件102的第一銘含量。例如，第一焊絲604可具有約4.00重量％的銘含量，且第 二焊絲606可具有約6.00重量％的銘含量。當(dāng)?shù)谝惶畛洳牧?00經(jīng)烙化W產(chǎn)生第一焊接層 106時(shí)，所得到的第一焊接層106具有例如約500重量％的銘含量。因此，第一焊接層106的銘 含量將高于第一工件102的第一銘含量(例如，約2.25重量％ )。此外，第二填充材料602的第 一焊絲608和/或第二焊絲610的銘含量可高于第一填充材料600的第一焊絲604及第二焊絲 606中的任一個(gè)或兩者的銘含量和/或低于第二工件104的第二銘含量。因此，第二焊接層 108的銘含量將高于第一焊接層106的銘含量且低于工件104的第二銘含量。例如，第一焊絲 608可具有約6.00 %的銘含量，且第二焊絲610可具有約8.00重量％的銘含量。當(dāng)?shù)诙畛?材料602經(jīng)烙化W產(chǎn)生第二焊接層10別寸，所得到的第二焊接層108將具有例如約7.00重 量％的銘含量。因此，第二焊接層108的銘含量將高于第一焊接層106的銘含量且低于第二 工件104的第二銘含量(例如，約9.00重量％)。取決于將被使用的焊接層的數(shù)目，可將運(yùn)種 示例性方法重復(fù)多次。因此，通過(guò)W不同組合來(lái)組合焊絲W針對(duì)相對(duì)應(yīng)的焊接層而形成具 有所期望合金劑或金屬元素含量的填充材料，可利用幾個(gè)焊絲或焊棒形成多個(gè)焊接層，每 一個(gè)焊絲或焊棒具有不同含量的合金劑或金屬元素(例如，銘）。
[0039] 圖7示出可用于產(chǎn)生圖1-5的示例性焊接層106、108、216、300、302、410-422、500中 的一個(gè)或多個(gè)示例性焊接層的另一種示例性填充材料700。示例性填充材料700包括絞合或 編織在一起的第一焊絲或焊棒702、第二焊絲或焊棒704及第Ξ焊絲或焊棒706。類似于圖6 的示例性第一填充材料600及第二填充材料602,可使用不同焊絲組合來(lái)形成填充材料700。
[0040] 例如，圖4及圖5的第一工件402可W是22級(jí)鋼，其具有約2.25重量％的銘含量(例 如，標(biāo)稱銘含量），且第二工件404可W是91級(jí)鋼，其具有具有約9.00重量％的銘含量。W下 的表1示出可用于形成圖4及圖5的示例性焊接層410-422中的每一個(gè)示例性焊接層的填充 材料700的Ξ種類型焊絲(例如，絲狀焊條、填充材料)的示例性組合。
[0043] 表 1
[0044] "-B滬可W是例如邸90S-B3，其具有在約2.30-2.70重量％范圍中的銘含量，"-B護(hù) 可W是例如ER80S-B6,其具有在約4.50-6.00重量％范圍中的銘含量，且"-88"可^是例如 ER80S-B8，其具有在約8.00-10.50重量％范圍內(nèi)的銘含量。如表1中所示出，為形成第一焊 接層410的填充材料700,將所有Ξ個(gè)焊絲702-706實(shí)施為-B3。所得到的第一焊接層410具有 約2.36重量％的銘含量。因此，第一焊接層410可具有比第一工件402的銘含量更高的銘含 量，其可具有例如約1.90-2.60%的范圍。為形成第二焊接層412的填充材料700,如表1中所 示出，焊絲702-706中的兩個(gè)焊絲實(shí)施為-B，且焊絲702-706中的一個(gè)焊絲實(shí)施為-B6。所得 到的第二焊接層412具有約3.48重量％的銘含量。因此，第二焊接層412的銘含量(例如，約 3.48重量％)高于第一焊接層410的銘含量(例如，約2.36重量％)。如示例性的表1中所示出 的，此過(guò)程可針對(duì)焊接層410-422中的每一個(gè)焊接層而繼續(xù)。所述層中的每一層隨著遠(yuǎn)離第 一工件402而具有增加的銘含量(例如，2.36%、3.48%、4.51 %等）。為形成第屯焊接層422 的填充材料700,如表1中所示出，所有Ξ個(gè)焊絲702-706均實(shí)施為-B8,此導(dǎo)致具有約8.81重 量％的銘含量的焊接層。因此，第屯焊接層422的銘含量低于第二工件402的銘含量，其可具 有例如約8.00-9.50%的范圍。通過(guò)產(chǎn)生其中連續(xù)焊接層具有漸進(jìn)增加的銘含量的多個(gè)焊 接層，跨焊接層410-422的銘含量梯度小于導(dǎo)致碳擴(kuò)散的闊值。因此，降低和/或?qū)嵸|(zhì)上消除 碳擴(kuò)散。
[0045] 在運(yùn)種示例中，使用Ξ個(gè)焊絲或焊棒來(lái)形成填充材料700。然而，在其它示例中，可 采用更多或更少類型的焊絲或焊棒來(lái)形成不同焊接層410-422的填充材料。另外，焊絲702- 706可W是具有不同組分的其它類型的焊絲或焊棒。
[0046] 圖8示出用于降低和/或?qū)嵸|(zhì)上消除經(jīng)由焊接禪合具有不同組分或含量的合金劑 或金屬元素(例如，過(guò)渡金屬）的兩個(gè)工件的負(fù)面影響或不利影響的示例性系統(tǒng)800。示例性 系統(tǒng)800可用于產(chǎn)生圖1-5的示例性焊接層中的任一個(gè)示例性焊接層。示例性系統(tǒng)800可用 于例如降低通過(guò)焊接接合的兩個(gè)工件之間的碳擴(kuò)散。
[0047] 在所示出的示例中，使用送絲焊機(jī)802在工件806上沉積多個(gè)示例性焊接層804。第 一工件806可具有第一含量的諸如銘之類的金屬元素。送絲焊機(jī)802可W是例如GMAW焊機(jī)、 藥忍焊機(jī)等。送絲焊機(jī)802包括手柄或焊槍808。在所示出的示例中，送絲焊機(jī)802包括饋送 通過(guò)焊槍808的尖端814的填充材料(例如，絲狀焊條）的兩個(gè)卷軸(spool )810、812。第一卷 軸810饋送第一焊絲816且第二卷軸812饋送第二焊絲818。第一焊絲816及第二焊絲818可具 有不同含量的金屬元素(例如，不同含量的銘）。
[004引所示出的示例的送絲焊機(jī)802用于沉積由第一焊絲816和/或第二焊絲818形成的 焊接層。為提供具有不同含量的金屬元素的焊接層，示例性系統(tǒng)800的第一焊絲816及第二 焊絲818的饋送速率是可獨(dú)立調(diào)節(jié)的。例如，在形成第一焊接層820的第一次過(guò)程期間，第一 焊絲816的第一饋送速率可相對(duì)高，且第二焊絲818的第二饋送速率可相對(duì)低。因此，更多的 第一焊絲816經(jīng)烙化而形成第一焊接層820。例如，如果第一焊絲816比第二焊絲818具有更 低含量的金屬元素，那么第一焊接層820也具有相對(duì)較低含量的金屬元素。例如，如果金屬 元素為銘，那么所得到的第一焊接層820具有相對(duì)較低銘含量。取決于第一焊絲816及第二 焊絲818中的銘的含量，第一焊接層820的所得到的銘含量可高于或低于工件806的銘含量。 在形成第二焊接層822的第二次過(guò)程期間，可改變第一焊絲816及第二焊絲818的饋送速率。 例如，第一焊絲816的第一饋送速率可低于在第一焊接層820的第一次過(guò)程期間的第一焊絲 816的饋送速率。另外或替代地，第二焊絲818的第二饋送速率可高于在第一焊接層820的第 一次過(guò)程期間的第二焊絲818的饋送速率。例如，如果第二焊絲81化k第一焊絲816具有相對(duì) 更高含量的金屬元素，那么第二焊接層822也具有相對(duì)較高含量的金屬元素(例如，高于第 一焊接層820)。例如，如果金屬元素為銘，所得到的第二焊接層822具有相對(duì)較高銘含量。此 方法可用于沉積具有金屬元素的所期望含量的多個(gè)焊接層。
[0049] 示例性系統(tǒng)800可采用控制系統(tǒng)824來(lái)操作第一焊絲816及第二焊絲818的饋送速 率。所示出的示例的控制系統(tǒng)824包括微處理器826、輸入/輸出模塊828、比較器830及焊絲 速度控制器832。例如，焊接技術(shù)員可輸入第一焊絲816及第二焊絲818的所期望銘含量或速 率W產(chǎn)生具有特定銘含量的焊接層。銘含量可基于多種因素，包括例如第一焊絲816及第二 焊絲818的材料的類型、第一焊絲816及第二焊絲818的速度、所使用的屏蔽氣體的類型、向 第一焊絲816及第二焊絲818施加的電壓、將被焊接的材料的類型等。當(dāng)饋送第一焊絲816及 第二焊絲81別寸，經(jīng)由輸入/輸出模塊828將與目標(biāo)速度或所期望速度相對(duì)應(yīng)的信號(hào)提供到 微處理器826?？刂葡到y(tǒng)824可確定第一焊絲816及第二焊絲818的速率是否在某個(gè)范圍或闊 值內(nèi)W產(chǎn)生所期望的焊接層。例如，比較器830可將第一焊絲816及第二焊絲818的速率與通 過(guò)例如參考數(shù)據(jù)提供的闊值進(jìn)行比較。參考數(shù)據(jù)可包括例如基于若干因素的針對(duì)不同類型 焊絲的闊值速率的表，該若干因素包括進(jìn)行焊接的材料的類型、屏蔽氣體的類型等。如果第 一焊絲816及第二焊絲818的饋送速率過(guò)快和/或過(guò)慢，那么焊絲速度控制器832可調(diào)節(jié)卷軸 810、812的速度，其改變第一焊絲816及第二焊絲818的饋送速率?？舍槍?duì)焊接技術(shù)員期望沉 積的每一個(gè)焊接層來(lái)執(zhí)行此操作。在一些示例中，可通過(guò)焊接機(jī)器人來(lái)執(zhí)行焊接。在運(yùn)種示 例中，可將第一焊絲816及第二焊絲818的饋送速率存儲(chǔ)在經(jīng)執(zhí)行W自動(dòng)地控制機(jī)器人來(lái)產(chǎn) 生所期望的焊接層的軟件或程序代碼中。
[0050] 圖9中示出了表示用于禪合具有不同組分或含量的合金劑或金屬元素的兩個(gè)工件 并且用于降低和/或?qū)嵸|(zhì)上消除通過(guò)焊接點(diǎn)禪合工件的負(fù)面影響或不利影響的示例性方法 的流程圖。圖9中示出的示例性方法可用于產(chǎn)生圖1-5及圖8的示例性焊接點(diǎn)中的任一個(gè)示 例性焊接點(diǎn)和/或?qū)嵤﹫D8的示例性系統(tǒng)800。在運(yùn)種示例中，方法的至少一部分可使用機(jī)器 可讀指令來(lái)實(shí)施，所述機(jī)器可讀指令包括用于由處理器(諸如W下結(jié)合圖10論述的示例性 處理器平臺(tái)1000中示出的處理器1012)執(zhí)行的程序。該程序可實(shí)施為存儲(chǔ)于有形計(jì)算機(jī)可 讀存儲(chǔ)介質(zhì)上的軟件，該有形計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)諸如是CD-ROM、軟磁盤、硬驅(qū)動(dòng)器、數(shù)字 通用光盤(DVD)、藍(lán)光光盤或與處理器1012相關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)器，但可選地，整個(gè)程序和/或其部 分可由除處理器1012之外的裝置來(lái)執(zhí)行和/或?qū)嵤楣碳驅(qū)Ｓ糜布?。此外，雖然參考圖9 中示出的流程圖描述了示例性程序，但替代地可使用產(chǎn)生圖1-5及圖8的示例性焊接點(diǎn)和/ 或?qū)嵤﹫D8的示例性系統(tǒng)800的許多其它方法。例如，可改變框的執(zhí)行次序，和/或可改變，消 除或組合所描述的框中的一些框。
[0051] 如上所述，可使用存儲(chǔ)在有形計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上的編碼指令（例如，計(jì)算機(jī) 和/或機(jī)器可讀指令)來(lái)實(shí)施圖9的示例性方法的至少一部分，有形計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)諸 如是硬盤驅(qū)動(dòng)器、快閃存儲(chǔ)器、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、光盤(CD)、數(shù)字通用光盤(DVD)、高速緩 存、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)和/或其中將信息存儲(chǔ)任何持續(xù)時(shí)間（例如，擴(kuò)展的時(shí)間周期，永 久地、短暫時(shí)刻、臨時(shí)緩沖和/或信息的高速緩存)的任何其它存儲(chǔ)裝置或存儲(chǔ)盤。如本文中 所使用，術(shù)語(yǔ)有形計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)明確地定義為包括任何類型的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)裝置 和/或存儲(chǔ)盤并且排除傳播信號(hào)并排除傳輸介質(zhì)。如本文中所使用，"有形計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ) 介質(zhì)"與"有形機(jī)器可讀存儲(chǔ)介質(zhì)"可互換使用。另外或替代地，圖9的示例性方法可使用存 儲(chǔ)在非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)和/或機(jī)器可讀介質(zhì)上的編碼指令(例如，計(jì)算機(jī)和/或機(jī)器可讀指令） 來(lái)實(shí)施，該非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)和/或機(jī)器可讀介質(zhì)諸如是硬盤驅(qū)動(dòng)器、快閃存儲(chǔ)器、只讀存儲(chǔ) 器、光盤、數(shù)字通用光盤、高速緩存、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器和/或其中將信息存儲(chǔ)任何持續(xù)時(shí)間 (例如，擴(kuò)展的時(shí)間周期，永久地、短暫時(shí)刻、臨時(shí)緩沖和/或信息的高速緩存)的任何其它存 儲(chǔ)裝置或存儲(chǔ)盤。如本文中所使用，術(shù)語(yǔ)非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)明確地定義為包括任何 類型的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)裝置和/或存儲(chǔ)盤并且排除傳播信號(hào)并排除傳輸介質(zhì)。如本文中所 使用，當(dāng)短語(yǔ)"至少"在權(quán)利要求書的導(dǎo)言(preamble)中用作過(guò)渡詞時(shí)，其為開(kāi)放式的，其方 式與為開(kāi)放式的術(shù)語(yǔ)"包括"相同。
[0052] 圖9示出表示用于禪合具有不同組分或含量的合金劑或金屬元素（例如，過(guò)渡金 屬）的兩個(gè)工件并且用于降低和/或?qū)嵸|(zhì)上消除通過(guò)焊接點(diǎn)禪合工件的負(fù)面影響或不利影 響的示例性方法900的示例性流程圖。示例性方法900可用于產(chǎn)生圖1-5中的示例性焊接點(diǎn) 中的一個(gè)或多個(gè)示例性焊接點(diǎn)和/或?qū)嵤﹫D8的示例性系統(tǒng)800。示例性方法900可實(shí)施為在 具有不同組分的兩個(gè)工件之間沉積一個(gè)或多個(gè)焊接層，諸如例如，第一工件的銘含量低于 第二工件的銘含量。示例性方法900包括在第一工件的第一端上沉積第一焊接層(框902)。 在所示出的示例中，第一焊接層的金屬元素的含量高于第一工件中金屬元素的含量。例如， 在圖1的所示出的示例中，第一焊接層106的銘含量高于第一工件102的第一銘含量。在示例 性方法900中，可使用任何類型的焊接工藝(例如，包括GTAW、GMAW藥忍等)來(lái)沉積第一焊接 層?？墒褂镁哂薪饘僭?例如，銘）的所期望含量的填充材料來(lái)沉積示例性的第一焊接層。 在一些示例中，例如，可通過(guò)絞合或編織在一起的兩個(gè)或更多個(gè)焊絲或焊棒來(lái)形成填充材 料，諸如例如，圖6及圖7的填充材料600、602、700。焊絲或焊棒可具有不同含量的金屬元素， 并且在一起烙化時(shí)，形成所得到的含量的金屬元素。例如，如圖6及圖7中所示出，填充材料 600、602、700可用于產(chǎn)生具有不同含量的銘的焊接層。另外或替代地，可利用送絲焊機(jī)來(lái)產(chǎn) 生第一焊接層。例如，在示例性系統(tǒng)800中，送絲焊機(jī)802W不同速率饋送第一焊絲816及第 二焊絲818, W產(chǎn)生具有不同含量的金屬元素的焊接層。在運(yùn)種示例中，方法900可包括將第 一焊絲及第二焊絲送絲焊接(wire feed weld)到第一工件的第一端。
[0053] 示例性方法900包括確定是否在第一焊接層上沉積另一個(gè)焊接層(框904)。如果不 沉積另一個(gè)焊接層，示例性方法900包括在第一焊接層與第二工件的第二端之間沉積第二 焊接層(框906)。第二工件比第一工件具有更高含量的金屬元素，并且第二焊接層可比第一 焊接層具有更高含量的金屬元素。因此，第一工件的第一端與第二工件的第二端之間的金 屬元素含量的梯度為相對(duì)漸進(jìn)的，并且因此，降低和/或?qū)嵸|(zhì)上消除不利影響的可能性。例 如，在圖1中，第一焊接層106及第二焊接層108提供第一工件102與第二工件104之間的銘含 量的漸進(jìn)過(guò)渡。因此，第一工件102與第二工件104之間的銘含量的梯度相對(duì)更具漸進(jìn)性，并 且因此，降低和/或?qū)嵸|(zhì)上消除碳的可能性?？膳c第一焊接層類似地沉積第二焊接層。例如， 可使用任何類型的焊接工藝(例如，包括GTAW、GMA、藥忍等)來(lái)沉積第二焊接層。可使用具有 所期望含量的金屬元素的填充材料來(lái)沉積示例性的第二焊接層。在一些示例中，例如，通過(guò) 絞合或編織在一起的兩個(gè)或更多個(gè)焊絲或焊棒來(lái)形成第二焊接層的填充材料，例如，圖6及 圖7的填充材料600、602、700。第二焊接層的填充材料的焊絲中的一個(gè)或多個(gè)焊絲可類似于 第一焊接層的填充材料的焊絲中的一個(gè)或多個(gè)焊絲(框902)。在其中使用送絲焊機(jī)的示例 中，可調(diào)節(jié)第一焊絲及第二焊絲的速度或饋送速率W針對(duì)第二焊接層產(chǎn)生所期望含量的金 屬元素。例如，在示例性系統(tǒng)800中，送絲焊機(jī)802可第一速率饋送第一焊絲816(例如， 其具有相對(duì)較低銘含量)且W第二速率饋送第二焊絲818(例如，其具有相對(duì)較高銘含量）， W產(chǎn)生第一焊接層820。在產(chǎn)生第二焊接層822時(shí)，送絲焊機(jī)802可低于第一速率的第Ξ 速率饋送第一焊絲816和/或可高于第二速率的第四速率饋送第二焊絲818。所得到的 第二焊接層82化k第一焊接層820具有更高含量的金屬元素(例如，銘）。
[0054] 在一些示例中，可沉積多個(gè)焊接層W漸進(jìn)地改變第一工件與第二工件的端之間的 金屬元素含量。在示例性方法900中，如果將在第一焊接層上沉積另一焊接層(框904)，那么 方法900包括在先前焊接層(例如，第一焊接層)上沉積另一焊接層(例如，第二焊接層）（框 908)類似于第一焊接層的方式沉積附加焊接層(框902)。附加焊接層比先前焊接層(例 如，第一焊接層)具有更高含量的金屬元素。例如，在圖4及圖5中，第二焊接層412(例如，附 加焊接層)沉積在第一焊接層410上并且比第一焊接層410具有更高的銘含量。在一些示例 中，附加焊接層是使用具有與第一焊接層的不同的組分的填充材料而形成。例如，填充材料 可通過(guò)編織或絞合焊絲或焊棒的組合(例如，如表1中所示出的）來(lái)形成，W產(chǎn)生所期望的金 屬元素含量。在一些示例中，例如，在圖8的示例性系統(tǒng)中，通過(guò)調(diào)節(jié)第一焊絲816及第二焊 絲818的饋送速率來(lái)形成焊接層。示例性方法900可包括調(diào)節(jié)第一焊絲816及第二焊絲818的 饋送速率W產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的焊接層的所期望的金屬元素含量。
[0055] 示例性方法900包括確定是否將沉積另一焊接層(框910)。如果要沉積另一焊接 層，那么方法900包括在先前焊接層(例如，第二焊接層)上沉積另一焊接層(例如，第Ξ焊接 層）（框908)。附加焊接層比先前焊接層(例如，第二焊接層)具有更高含量的金屬元素?？蓪?沉積附加焊接層(框908、910)的過(guò)程執(zhí)行任何次數(shù)W產(chǎn)生多個(gè)焊接層。每當(dāng)沉積另一焊接 層時(shí)，附加焊接層比先前層具有更高含量的金屬元素。因此，當(dāng)焊接層堆疊在彼此的頂部 時(shí)，跨焊接層的金屬元素含量的梯度變得更具漸進(jìn)性。
[0056] 如果不將另一焊接層沉積到先前焊接層上(框910)，那么示例性方法900包括在先 前焊接層與第二工件的第二端之間沉積最終焊接層(框912)。第二工件比第一工件具有更 高含量的金屬元素。最終焊接層比第一工件和/或先前焊接層具有更高的銘含量。在一些示 例中，最終焊接層與先前焊接層具有相同的金屬元素含量。例如，最終焊接層500沉積在第 屯焊接層422與第二工件404的端408之間。最終焊接層500的銘含量比第一工件402的第一 銘含量和/或第屯焊接層422的銘含量更高。在一些示例中，最終焊接層500可與第屯焊接層 422具有相同的銘含量。W此方式，將焊接層沉積在第一工件與第二工件之間W將第一工件 與第二工件禪合在一起。焊接層中的每一個(gè)焊接層的金屬元素含量在第一工件的金屬元素 與第二工件的金屬元素含量之間。因此，第一工件與第二工件之間的金屬元素含量的梯度 或改變更具漸進(jìn)性，并且因此，降低和/或消除不利焊接影響的可能性。在一些示例中，可對(duì) 焊接點(diǎn)執(zhí)行焊后處理(例如，熱處理）。
[0057] 也可相反地執(zhí)行示例性方法900。換句話說(shuō)，可比第二工件具有更低含量的金 屬元素的焊接層開(kāi)始，將焊接層沉積到第二工件的第二端上。在一些示例中，可在第一工件 及第二工件中的每一個(gè)工件上沉積一個(gè)或多個(gè)焊接層，并且可W在焊接層之間沉積最終焊 接層W將第一工件與第二工件禪合在一起。
[0化引圖10是示例性處理器平臺(tái)1000的框圖，示例性處理器平臺(tái)1000能夠執(zhí)行指令，W 實(shí)施圖9的方法的至少一部分并且產(chǎn)生圖1-5及圖8的示例性焊接點(diǎn)中的一個(gè)或多個(gè)焊接點(diǎn) 和/或?qū)嵤﹫D8的控制系統(tǒng)824。例如，處理器平臺(tái)1000可W是服務(wù)器、個(gè)人計(jì)算機(jī)、移動(dòng)裝置 (例如，蜂窩式電話，智能電話，諸如iPad?之類的平板電腦）、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、英特網(wǎng)器 具或任何其它類型的計(jì)算裝置。
[0化9] 所示出的示例的處理器平臺(tái)1000包括處理器1012。所示出的示例的處理器1012為 硬件。例如，處理器1012可由來(lái)自任何所期望系列或制造商的一個(gè)或多個(gè)集成電路、邏輯電 路、微處理器或控制器來(lái)實(shí)施。
[0060] 所示出的示例的處理器1012包括本地存儲(chǔ)器1013(例如，高速緩存）。所示出的示 例的處理器1012經(jīng)由總線1018與包括易失性存儲(chǔ)器1014及非易失性存儲(chǔ)器1016的主存儲(chǔ) 器進(jìn)行通信。易失性存儲(chǔ)器1014可由同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SDRAM)、動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ) 器化RAM)、RAMBUS動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RDRAM)和/或任何其它類型的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器裝置 來(lái)實(shí)施。非易失性存儲(chǔ)器1016可由快閃存儲(chǔ)器和/或任何其它所期望類型的存儲(chǔ)器裝置來(lái) 實(shí)施。對(duì)主存儲(chǔ)器1014、1016的訪問(wèn)由存儲(chǔ)器控制器來(lái)控制。
[0061] 所示出的示例的處理器平臺(tái)1000還包括接口電路1020。接口電路1020可通過(guò)任何 類型的接口標(biāo)準(zhǔn)(諸如，W太網(wǎng)接口、通用串行總線化SB)和/或PCIexpress接口）來(lái)實(shí)施。
[0062] 在所示出的示例中，一個(gè)或多個(gè)輸入裝置1022連接到接口電路1020。輸入裝置 1022允許用戶將數(shù)據(jù)及命令輸入到處理器1012中。輸入裝置可由例如音頻傳感器、麥克風(fēng)、 相機(jī)(靜態(tài)或視頻）、鍵盤、按鍵、鼠標(biāo)、觸摸屏、軌跡球、isopoint和/或語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)來(lái)實(shí) 施。
[0063] 一個(gè)或多個(gè)輸出裝置1024也連接到所示出的示例的接口電路1020。輸出裝置1024 可例如由顯示裝置(例如，發(fā)光二極管化抓）、有機(jī)發(fā)光二極管(0LED)、液晶顯示器、陰極射 線管顯示器(CRT)、觸摸屏、觸覺(jué)輸出裝置，打印機(jī)和/或揚(yáng)聲器)來(lái)實(shí)施。因此，所示出的示 例的接口電路1020通常包括圖形驅(qū)動(dòng)器卡、圖形驅(qū)動(dòng)器忍片或圖形驅(qū)動(dòng)器處理器。
[0064] 所示出的示例的接口電路1020還包括通信裝置，諸如發(fā)射器、接收器、收發(fā)器、調(diào) 制解調(diào)器和/或網(wǎng)絡(luò)接口卡W促進(jìn)經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)1026(例如，W太網(wǎng)連接、數(shù)字用戶線(D化）、電 話線、同軸電纜、蜂窩式電話系統(tǒng)等等）與外部機(jī)器(例如，任何種類的計(jì)算裝置）的數(shù)據(jù)交 換。
[0065] 所示出的示例的處理器平臺(tái)1000還包括用于存儲(chǔ)軟件和/或數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)大 容量存儲(chǔ)裝置1028。此類大容量存儲(chǔ)裝置1028的示例包括軟磁盤驅(qū)動(dòng)器、硬驅(qū)動(dòng)器磁盤、光 盤驅(qū)動(dòng)器、藍(lán)光光盤驅(qū)動(dòng)器、RAID系統(tǒng)及數(shù)字通用光盤(DVD)驅(qū)動(dòng)器。
[0066] 用W實(shí)施圖9中的方法中的至少一部分的編碼指令1032可存儲(chǔ)在大容量存儲(chǔ)裝置 1028、易失性存儲(chǔ)器1014、非易失性存儲(chǔ)器816中和/或可移動(dòng)有形計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)(諸 如，CD或DVD)上。
[0067] 根據(jù)上文，將意識(shí)到的是，上述公開(kāi)的方法及設(shè)備降低和/或?qū)嵸|(zhì)上消除將兩個(gè)不 同工件(例如，由不同金屬合金形成的部件)焊接在一起的不利影響。示例性方法及設(shè)備利 用具有從工件中的一個(gè)工件向另一個(gè)工件漸進(jìn)過(guò)渡的組分或含量(例如，銘)的一個(gè)或多個(gè) 焊接層。例如，本文中公開(kāi)的方法及設(shè)備可被實(shí)施為在具有不同銘含量的兩個(gè)工件之間沉 積多個(gè)焊接層。焊接層具有在兩個(gè)工件的銘含量之間的銘含量(例如，在一范圍內(nèi)）。因此， 降低和/或?qū)嵸|(zhì)上消除了通常會(huì)在較低銘工件與較高銘工件之間發(fā)生的碳擴(kuò)散的量。碳擴(kuò) 散導(dǎo)致強(qiáng)度和/或蠕變抗力的降低。因此，降低和/或?qū)嵸|(zhì)上消除碳擴(kuò)散會(huì)保持工件和/或工 件之間的焊接點(diǎn)的強(qiáng)度。
[0068] 雖然本文中已經(jīng)公開(kāi)了示例性方法、設(shè)備及制品，但本專利的涵蓋范圍并不限于 此。相反，本專利涵蓋在相當(dāng)程度上落在本專利的權(quán)利要求書范圍內(nèi)的所有方法、設(shè)備及制 品。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種方法，包括： 在第一工件的第一端上沉積第一焊接層，所述第一工件具有第一含量的金屬元素，所 述第一焊接層具有第二含量的所述金屬元素，所述第二含量高于所述第一含量;以及 在所述第一焊接層與第二工件的第二端之間沉積第二焊接層以將所述第一工件耦合 到所述第二工件，所述第二焊接層具有第三含量的所述金屬元素，所述第三含量高于所述 第二含量，且所述第二工件具有第四含量的所述金屬元素，所述第四含量高于所述第一含 量。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，沉積所述第一焊接層包括將第一填充材料焊接到 所述第一工件的所述第一端，所述第一填充材料具有所述第二含量的所述金屬元素。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，沉積所述第二焊接層包括在所述第一焊接層與所 述第二焊接層的第二端之間焊接第二填充材料，所述第二填充材料具有所述第三含量的所 述金屬元素。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述第一填充材料包括編織在一起的第一焊絲及 第二焊絲，所述第一焊絲具有第五含量的所述金屬元素，且所述第二焊絲具有第六含量的 所述金屬元素，以在所述第一焊接層中實(shí)現(xiàn)所述第二含量的所述金屬元素，所述第六含量 不同于所述第五含量。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述第二填充材料包括編織在一起的第三焊絲及 第四焊絲，所述第三焊絲具有第七含量的所述金屬元素，且所述第四焊絲具有第八含量的 所述金屬元素，以在所述第二焊接層中實(shí)現(xiàn)所述第三含量的所述金屬元素，所述第八含量 不同于所述第七含量。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述第二焊絲的所述第六含量與所述第三焊絲的 所述第七含量是實(shí)質(zhì)上相同的。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，沉積所述第一焊接層包括將第一絲狀焊條及第二 絲狀焊條送絲焊接到所述第一工件的所述第一端。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，還包括以第一速率饋送所述第一絲狀焊條且以第二速 率饋送所述第二絲狀焊條以形成所述第一焊接層，所述第一絲狀焊條具有第五含量的所述 金屬元素，所述第五含量高于所述第一含量，且所述第二絲狀焊條具有第六含量的所述金 屬元素，所述第六含量高于所述第五含量。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，沉積所述第二焊接層包括送絲焊接所述第一絲狀 焊條及所述第二絲狀焊條以形成所述第二焊接層。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，還包括:為了形成所述第二焊接層，進(jìn)行以下操作中的 至少一個(gè)：（1)以低于第一速率的第三速率饋送所述第一絲狀焊條;或（2)以高于所述第二 速率的第四速率饋送所述第二絲狀焊條。11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在所述第一焊接層上沉積第三層，所述第二焊 接層將被沉積在所述第三焊接層與所述第二工件的所述第二端之間以將所述第一工件耦 合到所述第二工件，所述第三焊接層具有第五含量的所述金屬元素，所述第五含量高于所 述第二含量且低于所述第三含量。12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第四含量高于所述第三含量。13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述金屬元素為鉻。14. 一種設(shè)備，包括： 基底，所述基底將被焊接在具有第一含量的金屬元素的第一工件與具有第二含量的金 屬元素的第二工件之間，以將所述第一工件耦合到所述第二工件，所述第二含量高于所述 第一含量，所述基底具有與所述第一工件實(shí)質(zhì)上相同的組分，所述基底包括第一端及與所 述第一端相對(duì)的第二端；以及 第一焊接層，所述第一焊接層沉積在所述基底的所述第二端上，所述第一焊接層具有 第三含量的所述金屬元素，所述第三含量高于所述第一含量且低于所述第二含量，所述基 底的所述第一端將被焊接到所述第一工件，且所述基底的所述第二端將通過(guò)在所述第一焊 接層與所述第二工件之間沉積具有第四含量的所述金屬元素的第二焊接層而焊接到所述 第二工件，所述第四含量高于所述第三含量。15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中，所述基底包括管。16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中，所述第一焊接層形成所述基底的所述第二端上 的第一斜面。17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中，所述第二焊接層將被沉積在所述第一焊接層的 所述第一斜面與所述第二工件上的第二斜面之間。18. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，還包括設(shè)置在所述基底的所述第二端與所述第一焊 接層之間的焊接層，所述焊接層中的每一個(gè)焊接層的所述金屬元素的含量都高于相鄰焊接 層的所述金屬元素的含量。19. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中，所述金屬元素為鉻。20. -種方法，包括： 經(jīng)由焊機(jī)來(lái)熔化第一工件的第一端上的第一填充材料，以形成第一焊接層，所述第一 工件具有第一含量的金屬元素；以及 經(jīng)由所述焊機(jī)來(lái)熔化所述第一焊接層與第二工件的第二端之間的第二填充材料以形 成第二焊接層來(lái)將所述第一工件耦合到所述第二工件，所述第二工件具有第二含量的所述 金屬元素，所述第二含量不同于所述第一含量，所述第一填充材料及所述第二填充材料的 含量在所述第一含量與所述第二含量之間。21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述第一含量高于所述第二含量。22. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述第一填充材料包括編織在一起的第一組焊 絲，且所述第二填充材料包括編織在一起的第二組焊絲，所述第一組焊絲及所述第二組焊 絲中的所述焊絲中的每一個(gè)包括三種類型焊絲中的一種。23. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，還包括執(zhí)行所述第一填充材料的多次過(guò)程，以在所述 第一工件的所述第一端上形成所述第一焊接層。24. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述金屬元素為鉻。
【文檔編號(hào)】B23K103/18GK105834604SQ201610076331
【公開(kāi)日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年2月3日
【發(fā)明人】D·R·布什, N·羅爾丹茨
【申請(qǐng)人】費(fèi)希爾控制產(chǎn)品國(guó)際有限公司