焊接物的制造方法、焊接方法、焊接装置的制造方法

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焊接物的制造方法、焊接方法、焊接装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及焊接物的制造方法、焊接方法、焊接装置。
【背景技术】
[0002] 在船舶和桥梁等制造领域,使用了药芯焊丝的焊接施工,在制造工程上占据着重 要的地位。
[0003] 在该领域,使用的是气体保护电弧焊(主要是二氧化碳电弧焊),其是从焊炬供给 以二氧化碳为主成分的保护气体,向焊炬送给药芯焊丝,并且对药芯焊丝进行焊接电流的 供给,在保护气体中使药芯焊丝和母材之间发生电弧而进行焊接(参照专利文献1)。
[0004] 另外,在汽车等制造领域,也已知有气体保护电弧焊(主要是混合气体电弧焊), 其是从焊炬供给以氩气等的惰性气体为主成分的保护气体,向焊炬送给不含焊剂的实芯焊 丝,并且对实芯焊丝进行焊接电流的供给,在保护气体中使实芯焊丝和母材之间发生电弧 而进行焊接(专利文献2参照)。这里,在专利文献2中记述,为了减少在适用于汽车零件 等的镀锌钢板的焊接中发生的气孔缺陷,从安装在焊炬的前端的磁性线圈,沿着相对于熔 池的表面垂直的方向,外加磁通密度3~8MT、占空比30~70%、频率5~30Hz的矩形波 交流磁场,一边搅拌熔池一边进行电弧焊接。
[0005] 先行技术文献
[0006] 专利文献
[0007] 专利文献1 :日本特开2006-95550号公报
[0008] 专利文献2 :日本特开2007-98459号公报
[0009] 在船舶和桥梁等制造领域,作为焊接的对象的母材,多使用涂底漆钢板。在此,涂 底漆钢板是以抑制切割?焊接等的加工和装配工序期间内的锈的发生为目的,至少在其表 面和背面,实施使用了车间底漆(底漆),即一次防锈涂料的表面处理的钢板。
[0010] 但是,在上述领域的焊接接头占据大部分的角焊中,存在这样的问题:涂布在钢板 的表面的底漆在焊接中蒸发而浸入熔池内,在焊接金属(焊缝)的表面和内部,容易发生凹 坑和气孔等的气孔缺陷。在此,所谓凹坑是指,开口于焊缝表面的气孔缺陷,所谓气孔是指, 包裹在焊接金属内部的气孔缺陷。那么,在焊缝的表面发生凹坑时,将需要修整,工时增加。 [0011] 还有,在船舶和桥梁等制造领域和汽车等制造领域,因为作为焊接的对象的母材 及其板厚、所使用的保护气体、所使用的焊丝的类别、以及焊接条件等有所不同,所以在船 舶和桥梁等制造领域所适用的二氧化碳电弧焊中,只是单纯外加交流磁场,并不能解决上 述问题。
[0012] 若具体说明,则例如在汽车等制造领域,因为以薄板(板厚3.2mm的左右以下)的 搭角焊为对象,所以熔池的尺寸小,如专利文献2所述,即使在很小的磁通密度(3~8MT) 下也能够轻易地使熔池旋转。另外,如上述,因为是以作为保护气体使用以氩等的惰性气体 为主成分的混合气体,并利用实芯焊丝进行的混合气体电弧焊为对象,所以在熔池上发生 的焊渣极少,不需要考虑关于后述这样的源于焊渣对熔池的拘束。
[0013] 另一方面,例如在造船?桥梁等的领域,多使用板厚6mm以上的中?厚板,角焊的 熔池的尺寸也容易变大。因此,在以底漆钢板作为母材的焊接中,为了对熔池整体进行旋转 搅拌,需要对应熔池尺寸而使最佳的洛伦兹力作用于熔池,若脱离最佳条件,则只会扰乱熔 池的旋转流动,假如直接应用专利文献2所述的手法,还是不能抑制气孔缺陷。
[0014] 另外,在造船·桥梁等的领域,在T接头的水平角焊中,因为要求极美观的焊道形 状,所以为了利用焊渣支撑熔池而对焊道形状进行整形,应用的是由药芯焊丝进行的二氧 化碳电弧焊。但是,在使用了药芯焊丝的焊接中,与使用实芯焊丝的焊接不同,由于熔池表 面会被高粘性焊渣覆盖,所以单纯附加磁场,熔融金属仍会受到焊渣的拘束而无法被充分 搅拌,有得不到气孔抑制效果的情况。

【发明内容】

[0015] 本发明其目的在于,在以涂底漆钢板作为母材,且使用了活性气体和药芯焊丝的 气体保护电弧焊中,抑制以底漆为发生源的气孔缺陷引起的焊接部的外观不良的发生。
[0016] 本发明是对于由涂底漆钢板构成的下板,和由钢板构成且竖立设置在该下板之上 的立板的角部进行焊接而成的焊接物的制造方法,其特征在于,使用在钢制的外皮的内侧 填充焊剂而成的药芯焊丝、和以二氧化碳为主成分的保护气体,从该药芯焊丝经由该保护 气体下的电弧向所述角部供给焊接电流,从而在该角部形成熔池,对于所述熔池外加交变 磁场,所述焊接电流(A)和所述交变磁场的磁通密度(mT)具有20000 <焊接电流X磁通 密度< 30000的关系。
[0017] 在该焊接物的制造法中,能够作为特征的是,使所述交变磁场的基频为2Hz~ 5Hz〇
[0018] 另外,能够作为特征的是,所述药芯焊丝的成分之中,相对于焊丝总质量,金属Ti、 Ti氧化物和Ti化合物的Ti换算值:1. 5~3. 5质量%,金属Si、Si氧化物和Si化合物的 Si换算值:0. 6~2. 0质量%,金属Al、Al氧化物和Al化合物的Al换算值:0. 2~I. 0质 量%,金属Zr、Zr氧化物和Zr化合物的Zr换算值:0. 6~I. 0质量%,金属Mg、Mg氧化物 和Mg化合物的Mg换算值:0. 2~0. 8质量%。
[0019] 另外,本发明是使用在钢制的外皮的内侧填充焊剂而成的药芯焊丝,和以二氧化 碳为主成分的保护气体,对于底漆钢板之间或者底漆钢板与其他的钢板之间的角部进行焊 接的焊接方法,其特征在于,从所述药芯焊丝经由所述保护气体下的电弧向所述角部供给 焊接电流,从而在该角部形成熔池,对于所述熔池外加交变磁场,所述焊接电流(A)和所述 交变磁场的磁通密度(mT)具有20000 <焊接电流X磁通密度< 30000的关系。
[0020] 在该焊接方法中,能够作为特征的是,使所述交变磁场的基频为2Hz~5Hz。
[0021] 另外,还能够作为的特征的是,所述药芯焊丝的成分之中,相对于焊丝总质量,金 属Ti、Ti氧化物和Ti化合物的Ti换算值:1. 5~3. 5质量%,金属Si、Si氧化物和Si化 合物的Si换算值:0. 6~2. 0质量%,金属A1、A1氧化物和Al化合物的Al换算值:0. 2~ I. 〇质量%,金属Zr、Zr氧化物和Zr化合物的Zr换算值:0. 6~I. 0质量%,金属Mg、Mg氧 化物和Mg化合物的Mg换算值:0. 2~0. 8质量%。
[0022] 此外,本发明的焊接装置,包括如下机构:向在钢制的外皮的内侧填充焊剂而成的 药芯焊丝的周围,供给以二氧化碳为主成分的保护气体的保护气体供给机构;使用所述药 芯焊丝和所述保护气体,从该药芯焊丝经由该保护气体下的电弧,向包括涂底漆钢板在内 的由多个母材形成的角部供给焊接电流的焊接电流供给机构;对于伴随所述焊接电流的供 给而形成于所述角部的熔池外加交变磁场的交变磁场外加机构;使所述焊接电流(A)和所 述交变磁场的磁通密度(mT)满足20000 <焊接电流X磁通密度< 30000的关系,以此方 式控制所述焊接电流供给机构和所述交变磁场外加机构的控制机构。
[0023] 在该焊接装置中,所述交变磁场外加机构,能够作为特征的是,将所述交变磁场的 基频设定在2Hz~5Hz。
[0024] 根据本发明,在以涂底漆钢板作为母材,且使用了活性气体和药芯焊丝的气体保 护电弧焊中,能够抑制以底漆为发生源的气孔缺陷引起的焊接部的外观不良的发生。
【附图说明】
[0025] 图1是表示本发明的实施的方式的焊接装置的概略结构的图。
[0026] 图2是用于说明焊接装置所设的焊炬的结构的剖面图。
[0027] 图3是表示设于焊接装置的控制部的构成的方块图。
[0028] 图4是用于说明使用焊接装置制造的工件(焊接物)的结构的一例的图。
[0029] 图5是表示在本实施的方式的制造方法(焊接方法)中,焊炬和药芯焊丝与形成 于工件上的熔池的关系的模式图。
[0030] 图6是以横轴为焊接电流和磁通密度的积,以纵轴为焊道的3mm以上的气孔的数 量的标绘图。
[0031] 图7a是用于说明在工件中发生于第一焊接部(焊道)的气孔缺陷的图。
[0032] 图7b是用于说明在工件中发生于第一焊接部(焊道)的气孔缺陷的图。
[0033] 图7c是用于说明在工件中发生于第一焊接部(焊道)的气孔缺陷的图。
[0034] 图8是以横轴为线圈电流的频率,以纵轴为焊道的3mm以上的气孔的数量的标绘 图。
[0035] 图9是表示使线圈电流的频率为0. 5Hz时所得到的第一焊接部的断面的图。
[0036] 图IOa是用于说明实施例和比较例中得到的焊道的断面的图。
[0037] 图IOb是用于说明在实施例和比较例中得到的焊道的断面的图。
[0038] 图IOc是用于说明在实施例和比较例中得到的焊道的断面的图。
再多了解一些
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