专利名称：双电极电弧焊接方法
技术领域：
本发明涉及使用熔化电极和非熔化电极的焊枪，产生熔化电极电弧和 非熔化电极电弧的双电极电弧焊接方法。
背景技术：
现提出有同时进行边作为熔化电极供给丝边发生瑢化电极电弧，与使用例如Ar等等离子体气体来发生包围熔化电极电弧的非熔化电极电弧的 双电极电弧焊接的方案(例如，参照专利文献l)。从熔化电极电弧和非熔 化电极电弧二者对焊接母材提供热量并且供给熔化后的丝的这种方法，适 用于以比较快的焊接速度进行焊接的高效率焊接。在专利文献1所记载的 构成中，其目的在于由空气屏蔽上述熔化电极电弧，并且产生上述非熔化 电极电弧，以包围上述熔化电极电弧的方式供给等离子体气体。另外，以 包围上述非熔化电极电弧的方式供给保护气体。作为这些的等离子体气体 和保护气体， 一般地使用Ar等惰性气体。例如，储藏作为低温物质的液化天然气体(以下，LNG)的LNG容 器，要求较高的低温韧性。作为低温韧性是指在远低于常温的低温下，某 个部件收到冲击时难以破裂，或粘性强。因此，在建造LNG容器时，作 为钢铁的接合方法使用焊接时，对该焊接部也要求较高的低温韧性。为了 提高焊接部的低温韧性，在焊接时溶解的氧残留在焊接部中的量(溶存氧 量)越低越好。但是，在焊接过程中，在母材的一部分处于熔化状态的熔 池中，在高温的熔化金属中由上述等离子体气体或者保护气体所引入的氧 容易溶解。因此，即使使用Ar等惰性气体作为上述等离子体气体以及保 护气体，焊接部的溶存氧量几乎大于70ppm，例如LNG容器的接合部不 够充分。专利文献l:日本特开昭63-168283号公报
发明内容本发明是考虑上述问题而做出，其目的在于提供一种能够降低焊接部 的溶存氧量的双电极电弧焊接方法。本发明所提供的双电极电弧焊接方法，使用具备熔化电极和非熔化电 极的焊枪，该熔化电极被送给到焊接对象物，该非熔化电极按照包围该熔 化电极的方式而被配置为同心状，在上述熔化电极和焊接对象物之间产生 熔化电极电弧，且在上述非熔化电极和焊接对象物之间产生非熔化电极电 弧，并且以直接包围上述熔化电极电弧的方式供给第l气体，且相对上述第1气体在同心轴外侧供给第2气体，其特征在于，上述第l气体为惰性 气体，上述第2气体为惰性气体和还原性气体的混合气体。根据这样构成，对由上述熔化电极电弧和上述非熔化电极电弧所形成 的熔池，喷出上述第2气体。氧溶解在由高温的熔化金属组成的熔池中的 比例大。但是，由于包含在上述第2气体中的还原性气体的还原作用，可 以适当地去除溶解在熔池的氧。因此，可以降低焊接部的溶存氧量，提高 焊接部的低温韧性。本发明的其它特征和优点，参照附图在以下进行详细的说明，由此将 会更加明确。
图1是表示本发明有关的双电极电弧焊接方法中所使用的焊接装置的 一例的统构成图。图2是表示本发明有关的双电极电弧焊接方法的一例的模式图。图中符号说明A 焊接装置 B 焊枪Gc中心气体(第1气体) Gp等离子体气体 Gs保护气体(第2气体) Iwa GMA电弧焊接电流 Iwb等离子体电弧焊接电流P 焊接母材PSM GMA电弧焊接电源 PSP 等离子体电弧焊接电源 VR 电压设定电路 Vrm， Vrp 电压设定信号 Vwa GMA电弧焊接电压 Vwb 等离子体电弧焊接电压 W 丝(熔化电极)1 接触芯2 等离子体电极(非烙化电极)3 等离子体喷嘴4 保护气体喷嘴5 送丝辊6aGMA电弧(熔化电极电弧)6b等离子体电弧(非熔化电极电弧)具体实施形式以下，参照附图对本发明的优选的实施方式进行具体的说明。图1表示本发明有关的双电极电弧焊接方法中所使用的焊接装置的一 例。本实施方式的焊接装置A具备焊枪B、 GMA电弧焊接电源(熔化电 极电弧焊接电源)PSM以及等离子体电弧焊接电源(非熔化电极电弧焊接 电源)PSP。焊枪B为在保护气体喷嘴4内在同心轴上配置等离子体喷嘴 3、等离子体电极(非熔化电极)2以及接触芯1的构造。在等离子体电极2和接触芯1之间，供给例如Ar等中心气体(第1 气体)Gc。在等离子体喷嘴3和等离子体电极2之间，供给等离子体气体 Gp。从保护气体喷嘴4和等离子体喷嘴3之间的间隙，供给保护气体(第 2气体)Gs。在本实施方式，作为中心气体Gc和等离子体气体Gp，供给 Ar等惰性气体。另一方面，供给在Ar等惰性气体中混入3。/。左右的H2或 CH4 (甲垸)等还原性气体后的混合气体作为保护气体Gs。从设置在接触芯1的贯通孔，供给作为熔化电极的丝W。接触芯1对
丝W导通。丝W由以电动机M作为驱动源的送丝辊5进行送给。等离子 体电极2，例如由Cu或—Cu合金构成，由通过图外的路径中的冷却水间接 地被水冷。等离子体喷嘴3例如由Cu或Cu合金构成，形成通过冷却水的 通道，由此被直接水冷。焊枪B，通常在由机器人(图示略)保持的状态 下，相对于焊接母材P进行移动。GMA电弧焊接电源PSM，是通过接触芯1在丝W与焊接母材P之间 施加GMA电弧焊接电压Vwa，从而流过GMA电弧焊接电流Iwa的电源。 从电压设定电路VR将电圧设定信号Vrm发送到GMA电弧焊接电源 PSM。从GMA电弧焊接电源PSM对电动机M发送送丝控制信号Fc。在 从GMA电弧焊接电源PSM施加GMA电弧焊接电压Vwa时，丝W为+等离子体电弧焊接电源PSP，是通过在等离子体电极2和焊接母材P 之间施加等离子体电弧焊接电压Vwb而流过等离子体电弧焊接电流Iwb 的电源。从电压设定电路VR将电压设定信号Vrp发送到等离子体电弧焊 接电源PSP。在从等离子体电弧焊接电源PSP施加等离子体电弧焊接电压 Vwb时，等离子体电极2为+侧。接着，对本实施方式的双电极电弧焊接方法的作用进行说明。如图2所示，熔池Mp为来自GMA电弧6a以及等离子体电弧6b的 输入热量熔化后的焊接母材P的一部分，进一步成为使熔化后的丝W蓄 积的部分。在这样的熔池Mp中，处于由中心气体Gc、等离子体气体Gp、 以及保护气体Gs巻入的氧容易溶解到高温的熔化金属中的状态。因此， 熔池Mp中颜色比较浓的部分，为溶解了较多的氧的部分。但是，在本实施方式，在保护气体Gs中含有还原性气体的H2或CH4。 这些H2或CH4吹到熔池Mp时，使熔化金属还原，除去溶解的氧。由此， 在熔池Mp中颜色比较淡的部分，溶解的氧量明显小。其结果，熔池Mp 由于凝固而形成的焊缝Wp的溶存氧量例如低于50ppm左右。因此，可以 提高焊缝Wp的低温韧性，例如适合用于LNG容器的建造。在保护气体Gs中混入还原性气体时，增加了所谓的清洁的效果，容 易从焊接位置除去氧化膜。此时，存在容易使GMA电弧6a和等离子体电 弧6b不稳定，使等离子体电弧6b扩散的顾虑。但是，如图l所示，由等
离子体气体Gp、等离子体喷嘴3规定其喷出方向。由于等离子体喷嘴3为水冷构造，所以发挥着节流等离子体气体Gp，紧縮等离子体电弧6b的 效果。由此，可以使GMA电弧6a稳定。因此，焊缝Wp在宽度方向的剖 面形状成为中心附近急剧加深的平衡良好的形状，且防止焊缝Wp相对溶 接方向不当地偏差。本发明有关的双电极电弧焊接方法，并不是局限于上述的实施方式。 本发明有关的双电极电弧焊接方法的具体构成可以自由地设计成各种各 样。并不局限于仅在保护气体Gs中混入还原性气体的构成，也可以是在 保护气体Gs以及等离子体气体Gp中混入还原性气体的构成。优选供给中 心气体Gc、等离子体气体Gp以及保护气体Gs，得到良好的焊缝Wp的 外观，但是本发明并不局限于此，也可以为仅供给混入例如仅由惰性气体 构成的中心气体Gc和还原性气体后的保护气体Gs的构成。&和C仏是 还原性气体的一例。作为本发明所说的还原性气体，使用通过还原作用对 溶解在熔池Mp中的氧能够适当地降低的气体即可。
权利要求
1、一种双电极电弧焊接方法，使用具备熔化电极和非熔化电极的焊枪，该熔化电极被送给到焊接对象物，该非熔化电极按照包围该熔化电极的方式而被配置为同心状，在上述熔化电极和焊接对象物之间产生熔化电极电弧，且在上述非熔化电极和焊接对象物之间产生非熔化电极电弧，并且以直接包围上述熔化电极电弧的方式供给第1气体，且相对上述第1气体在同心轴外侧供给第2气体，其特征在于，上述第1气体为惰性气体，上述第2气体为惰性气体和还原性气体的混合气体。
全文摘要
本发明提供一种双电极电弧焊接方法，可以降低焊接部的溶存氧量。使用具备对溶接母材(P)送给的丝(W)、和以包围该丝(W)的方式配置为同心状的非熔化电极的焊枪，在丝和焊接母材(P)之间产生GMA电弧(6a)，且在上述非熔化电极和焊接母材(P)之间产生等离子体电弧(6b)，并且以直接包围GMA电弧(6a)的方式供给中心气体(Gc)，对于中心气体(Gc)在同心轴外侧供给保护气体(Gs)，中心气体(Gc)为惰性气体，保护气体(Gs)为惰性气体和还原性气体的混合气体。根据这样的构成，可以除去溶解在熔池(Mp)中的氧，降低焊缝(Wp)的溶存氧量。由此提高焊缝(Wp)的低温韧性。
文档编号B23K9/16GK101396756SQ20081014912
公开日2009年4月1日 申请日期2008年9月12日 优先权日2007年9月25日
发明者上山智之, 大绳登史男 申请人:株式会社大亨