气体保护电弧焊方法_2

文档序号:9698779阅读:来源:国知局
°大,则不能使熔深达到立板(肋材)的8成以上。因此,本实施 方式的气体保护电弧焊方法中,使焊炬3的焊接方向的倾斜角度α为-10~20°。
[0042] [下板1相对于水平方向的倾斜角度β :10~50° ]
[0043] 为了使焊道形状良好,相对于水平方向使下板1倾斜而进行焊接。本发明是以使 下板1倾斜而进行焊接为前提,下板1相对于水平方向的倾斜角度β低于10°时,即使满 足其他的条件,也得不到本发明的效果,无法获得良好的焊道。另一方面,下板1具有随着 倾斜变大而熔深变深的倾向,若使其倾斜角度β比50°大,则焊接金属有可能贯通立板 (肋材)。因此,在本实施方式的气体保护电弧焊方法中,使下板1相对于水平方向的倾斜 角度β为10~50°。
[0044] [焊炬3与下板1形成的夹角γ :(θ/2)-20°彡γ彡90° -β]
[0045] 为兼顾焊道形状和熔深,焊炬3与下板1形成的夹角γ、下板1与立板2形成的 夹角Θ、和下板1相对于水平方向的倾斜角度β的关系很重要。具体来说,若焊炬3与下 板1形成的夹角γ比(θ/2)-20°小,则焊接金属过度靠近下板1,焊道形状劣化。另一方 面,若焊炬3与下板1形成的夹角γ比90° -β大,则熔深变浅,难以使熔深达到立板(肋 材)的8成以上。因此,在本实施方式的气体保护电弧焊方法中,焊炬3与下板1形成的夹 角γ为上式(Α)所示的范围,即,{(θ/2)-20° }以上且(90° -β)以下。
[0046] [焊接速度:200~700mm/分]
[0047] 焊接速度低于200mm/分时,线能量过高,焊接金属有可能贯通立板(肋材),此外, 焊接金属变多,容易成为下垂焊道。另一方面,若焊接速度高于700mm/分,则不能使熔深达 到立板(肋材)的板厚的8成以上。因此,焊接速度优选为200~700mm/分。
[0048] [焊接电流:200 ~4δΟΑ]
[0049] 合适的焊接电流的范围根据电极焊丝4的直径D而不同,例如使用直径D为1. 2mm 的焊丝时,若使焊接电流低于200A,则熔深难以达到立板(肋材)的板厚的8成以上。另外, 使用直径D为1. 6mm的焊丝时,若焊接电流高于450A,则焊接金属有可能贯通立板(肋材)。 因此,在电极焊丝4的直径D为1. 2~1. 6mm的范围内,优选焊接电流处于200~450A的 范围。
[0050] [电弧电压:20~45V]
[0051] 电弧电压低于20V时,电弧的分散变小,焊道形状容易凸起,此外,电极焊丝4深入 母材(下板1、立板2),难以得到稳定的焊缝。另一方面,若电弧电压高于45V,则弧长变长, 熔深有变浅的倾向,此外,大气被卷入焊接金属中,容易发生气体缺陷。因此,电弧电压优选 处于20~45V的范围。
[0052] [焊嘴母材间距L : 15~35謹]
[0053] 若焊嘴母材间距L比15mm短,则难以使保护气体排出用的喷嘴和母材(下板1、立 板2)以互不干扰的方式配置焊炬3,此外,焊接中发生的飞溅附着在喷嘴前端,保护气体的 流动容易降低。另一方面,若焊嘴母材间距L比35_长,则由于焊接中的焊炬振动等,难以 得到稳定的焊道形状,此外,大气卷入焊接金属中,容易发生气体缺陷。因此,焊嘴母材间距 L优选为15~35謹。
[0054] [电极焊丝4的种类:药芯焊丝]
[0055] 用于本实施方式的气体保护电弧焊方法的电极焊丝4,只要是作为消耗电极使用 的焊接材料,则其种类没有特别限定,但是,优选使用在钢制外皮中填充有焊剂的药芯焊 丝。特别是优选具有如下组成的药芯焊丝:焊剂的充填率为10~20质量%,在焊丝总质量 中,含有C :0· 01~(λ 10质量%,Si :0· 5~L 5质量%,Mn :L 5~3. 5质量%,选自Mg和 A1之中至少一种:合计0. 1~2. 0质量%,Ti02:1.5~6. 0质量%,Na化合物、K化合物和 Li化合物之中至少一种的化合物:合计0. 05~0. 4质量%,选自Al203、Zr(VFP Si02之中至 少一种的氧化物:与1102的合计为2~8质量%,Fe :86质量%以上,Μη含量(质量% )与 Si含量(质量% )之比(Mn/Si)为1· 5~5· 5。
[0056] 〈焊剂充填率:1〇~20质量%>
[0057] 焊剂充填率低于10质量%时,覆盖焊道的熔渣的量变少,无法得到良好的焊道形 状。另一方面,若焊剂充填率高于20质量%,则熔敷金属中的氧量变高,冲击性能劣化。因 此,药芯焊丝的焊剂充填率优选为10~20质量%。
[0058] 〈C :0· 01 ~0· 10 质量% >
[0059] C已知为淬火元素。一般来说焊接金属的显微组织越细,冲击性能越高。为了得到 具有细小的显微组织的焊接金属,有效的手段是添加〇. 01质量%以上的C。另一方面,因为 C也是固溶强化元素,所以若添加0. 10质量%以上,则焊接金属的强度过度上升,冲击性能 反而降低。因此,药芯焊丝的C含量在焊丝总质量中,优选为0. 01~0. 10质量%。
[0060] 〈Si :0· 5 ~1. 5 质量% >
[0061] Si是作为脱氧元素必须的元素,但若大量添加,则焊接金属的强度过度上升,冲击 性能劣化。具体来说,焊丝总质量中的Si量低于0. 5质量%时,脱氧不充分,容易发生气体 缺陷,此外,也有焊道形状劣化的情况。另一方面,若添加 Si在焊丝总质量中高于1. 5质 量%,则焊接金属的冲击性能降低,得不到健全的焊接接头。因此,药芯焊丝的Si含量在焊 丝总质量中,优选为〇. 5~1. 5质量%。还有,这里所说的Si中,不包括以氧化物的形态添 加的Si。
[0062] 〈Μη :1. 5 ~3. 5 质量% >
[0063] Μη以脱氧和确保焊接金属的冲击性能的目的而添加。另一方面,若大量地添加 Μη,则焊接金属的强度过度上升,与母材(下板1、立板2)之间强度的差异变大,焊接接头 的疲劳强度容易降低,此外,也容易发生氢裂纹。具体来说,焊丝总质量中的Μη量低于1.5 质量%时,焊接金属的冲击性能不充分,另外,若添加 Μη在焊丝总质量中高于3. 5质量%, 则焊接金属的强度变得过高。因此,药芯焊丝的Μη含量在焊丝总质量中,优选为1. 5~3. 5 质量%。
[0064] 〈Mg 和 Α1 :合计 0· 1 ~2. 0 质量% >
[0065] Mg和A1作为强脱氧剂添加。焊接金属中的氧量严重地影响到冲击性能。因此,为 了确保冲击性能,需要添加 Mg、Al,使焊接金属的氧量减少。但是,Mg和A1的总含量在焊丝 总质量中低于〇. 1质量%时,无法充分地获得脱氧效果。另一方面,若Mg和A1的总含量在 焊丝总质量中高于2.0质量%,则焊接操作性劣化。因此,药芯焊丝优选在焊丝总质量中, 含有Mg和A1的任意一种或两种合计为0. 1~2. 0质量%。
[0066] 〈Ti02:l. 5 ~6. 0 质量% >
[0067] 1102作为造渣剂和电弧稳定剂添加。但是,TiO 2含量在焊丝总质量中低于1. 5质 量%时,覆盖焊道表面的熔渣量变少,焊道形状劣化。另一方面,若Ti02含量在焊丝总质量 中高于6. 0质量%,则熔敷金属中的氧量增加,冲击性能降低。因此,药芯焊丝的Ti02含量 在焊丝总质量中,优选为1. 5~6. 0质量%。
[0068] 〈Na化合物、K化合物和Li化合物:合计0. 05~0. 4质量% >
[0069] 含有Na、K和Li等碱金属的化合物作为电弧稳定剂起作用。因此,在药芯焊丝中, 优选添加选自Na化合物、K化合物和Li化合物之中至少一种。但是,Na化合物、K化合物 和Li化合物的总含量在焊丝总质量中低于0. 05质量%时,得不到充分的效果,电弧不稳 定,无法得到良好的焊道形状。
[0070] 另一方面,这些碱金属化合物的总含量即使在焊丝总质量中高于0.4质量%,使 电弧稳定的效果也不会发生改变,焊丝反而吸湿,或焊接金属的扩散性氢变高,容易发生低 温裂纹。因此,药芯焊丝优选在焊丝总质量中,含有选自Na化合物、K化合物和Li化合物 之中至少一种的化合物合计0. 05~0. 4质量%。
[0071] <A1203、ZrOjP SiO 2:与 TiO 2的合计为 2 ~8 质量% >
[0072] A1203、ZrOjP 3丨02是造渣剂,是用于得到焊道所不可欠缺的成分,在药芯焊丝中, 优选添加其之中至少一种的氧化物。还有,如前所述,Ti0 2也作为造渣剂起作用。因此,关 于A1203、Zr02和SiO 2,以与Ti02的合计量进行规定。
[0073] 具体来说,A1203、ZrOjP SiO 2的总含量与TiO 2的合计,在焊丝总质量中低于2质 量%时,覆盖焊道表面的熔渣量变少,焊道形状劣化。另一方面,A1 203、ZrOjP SiO 2的总含 量与Ti02的合计,若在焊丝总质量中高于8质量%,则熔敷金属中的氧量增加,冲击性能降 低。因此,药芯
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