专利名称：气体保护弧焊方法
技术领域：
本发明涉及使用药芯焊丝并以单电极或多电极进行焊接的气体保护弧焊方法，特 别是涉及在对涂布有底漆的钢板进行角焊时适合抑制焊缝表面发生气孔缺陷的气体保护 弧焊方法。
背景技术：
历来，在造船或桥梁的水平角焊中，作为降低在焊缝表面发生的气孔缺陷的方法， 有为了调整熔融金属或熔融渣的粘性及熔点等而进行焊丝成分的最佳化、或进行多电极单 熔池焊接施工。所谓该多电极单熔池焊接施工，就是以双电极形成一个熔池的气体保护弧 焊方法。在日本特开平6-234075号中公开有一种方法，其是使用含有碱金属氧化物的一 种以上、除碱金属的氧化物、Mg、Si和Mn的规定组成的药芯焊丝作为先行电极和后行电极， 使两电极间保持15 50mm而进行气体保护弧焊的方法。根据该现有方法，在Im/分钟以 上的高速焊接中，可以进行焊接操作性良好且耐气孔性优异的气体保护弧焊。在日本特开平6-312267号中公开有一种方法，其是在先行电极和后行电极的双 方或一方中，使用熔敷金属的扩散氢量为15. 0 40. Oml/lOOg的金红石系药芯焊丝，使两 电极的极间距离为20 50mm，实质上形成单一熔池而进行水平角焊的方法。根据此方法， 被认为能够在造船、桥梁等领域被大量使用的底漆涂布钢板的水平角焊中，获得效率特别 高且抗凹坑性特别优异的高速气体保护弧焊水平角焊的焊接方法。在日本特开平7-256455号中公开有一种方法，其是使用直径为1. 2 2. Omm的焊 丝，使第一电极与第三电极的间隔为70mm以上，向各电极供给750A以下的焊接电流，由第 一和第二电极形成第一熔融池(pool)，以2m/分钟以上的焊接速度实施焊接的方法。根据 此方法，不需要特殊的大负载量焊条，焊缝外观、形状和电弧稳定性等焊接操作性优异，并 且不会发生凹坑、气孔和熔合不良等焊接缺陷。在日本特开平9-277042号中公开有一种方法，其是使用药芯焊丝，以双电极进行 水平角焊的方法，其中，使后行电极的焊接电流处于先行电极的0. 8 0. 9倍的范围，并且 使两电极间的距离在10 IOOmrn的范围内，另外使先行电极的后倾角和后行电极的前倾角 分别在5 10°的范围内来进行角焊接。通过此方法，认为可以形成不会发生熔汤流动的 稳定的熔池，能够得到没有缺陷的焊缝，即使在使焊接速度高速化时，仍能够得到良好的焊 缝。但是，在上述现有的方法中存在的问题点是，当在单电极焊接中焊接速度为80cm/ 分钟以上、在双电极焊接中焊接速度为150cm/分钟以上时，不能完全地防止焊缝表面的气 孔缺陷。
发明内容
本发明鉴于这一问题点而做，其目的在于，提供一种气体保护弧焊方法，其即使在单电极焊接时焊接速度为80cm/分钟以上、双电极焊接时焊接速度为150cm/分钟以上的条 件下，焊缝表面也不会发生气孔缺陷，从而能够得到健全的焊缝。本发明的气体保护弧焊方法，是使用药芯焊丝的单电极或多电极的气体保护弧焊 方法，在焊接方向的所述单电极的10 40mm后方，或多电极的末尾电极的10 40mm后方， 一边将自耗电极插入焊接熔池，一边进行气体保护弧焊。本发明人等为了防止焊缝表面的气孔缺陷的发生，反复进行各种实验研究，其结 果发现，当涂布在钢板上的底漆因焊接的热量而气化时，该气化的气体会在熔融金属中成 为气泡，从熔融金属表面被放出，但其放出位置在末尾电极的后方10 40mm之间的区域。 因此，为了防止气泡从该区域放出，在本发明中，在该区域供给填充焊丝，以实现熔融金属 的积极凝固，从而防止气泡从熔融金属的表面放出。由此，能够防止焊缝的表面发生气泡缺 陷。根据本发明，通过在底漆的气化气体浮出的熔融池表面插入自耗电极，能够促进 熔融金属的凝固，防止气体从熔融金属表面放出，防止焊缝的表面发生气泡缺陷。
图1是表示本发明的第一实施方式的气体保护弧焊方法的俯视图。图2是表示本发明的第一实施方式的气体保护弧焊方法的熔融金属部分的纵剖 面图。图3是图1的侧视图。图4是表示本发明的第二实施方式的焊接方法的俯视图。
具体实施例方式以下，参照附图对本发明的实施的方式进行具体说明。图1 图3是表示本发明的 第一实施方式的图。该第一实施方式是单电极气体保护弧焊的情况。如图1 图3所示， 下板1被水平配置，立板2以垂直于该下板1而立设的状态配置。然后对于该立板2和下 板1的角部进行角焊。焊炬3对着该角部倾斜设置，由焊炬3供给的药芯焊丝6向着该角 部的目标位置(即立板目标位置和下板目标位置)送给。然后，以由该焊炬3供给的药芯 焊丝6作为单电极，在该单电极的焊接行进方向的后方的距离χ的位置上，由焊炬4供给填 充焊丝7。下板1和立板2为钢板，但其对象钢种并没有特别限制。本实施方式能够适用于 各种钢种的角焊。另外，所使用的焊丝6也能够使用各种药芯焊丝。此外，作为填充焊丝7，可使用药芯焊丝和实芯焊丝。使用这些焊接用焊丝作为填 充焊丝7，但不要使之发生电弧放电。但是，为了加热填充焊丝7而使其升温，并以此升温的 状态将其供给到熔融池，也能够使填充焊丝7通电，利用电阻发热进行加热。或者也可以不 使填充焊丝7通电，而是将室温状态的焊丝供给到熔融池。在本实施方式中，该单电极焊丝6和填充焊丝7的间隔X为10 40mm。接着，对于X的数值限定理由，连同本实施方式的操作一起进行说明。如图2所示， 在下板1的钢板的表面，涂布底漆la。在该底漆Ia之上，立设立板2的钢板。在此状态下， 若在由焊炬3供给的焊丝6和钢板之间形成电弧，则下板1和立板2之间的角部熔融，形成熔融金属10(熔融池)。
然后，在焊炬3通过后的角部，熔融金属10凝固而形成焊接金属12，并且在该焊接 金属12的表面上，药芯焊丝中的焊剂在因焊接热而熔融之后发生凝固，形成焊渣11。若在钢板的表面涂布有作为防锈涂料的底漆la，则该底漆Ia由于焊接时的热而 气化，成为气泡13并在熔融金属10内浮上来。历来，若在该气泡13到达熔融金属10的表 面邻域的时刻，熔融金属10发生凝固，则在凝固后的焊接金属表面，即在焊缝的表面发生 气孔缺陷。但是，在本实施方式中，从焊炬4向单电极(焊丝6)的后方的X的距离(X为10 40mm)的位置供给填充焊丝7。由此，能够在气泡13到达熔融金属10的表面之前，实现熔 融金属的表面的冷却，能够积极地使熔融金属的表面凝固。如此，利用填充焊丝的供给来实 现熔融金属表面的冷却和凝固，能够防止气泡13出现在熔融金属12的表面，防止在焊缝的 表面发生气泡缺陷。本发明人等反复进行各种实验研究的结果发现，关于气泡13到达熔融金属10的 表面的位置，在是单电极的情况下，是在该单电极的后方10 40mm的区域，在是多电极的 情况下，是在其末尾电极的后方10 40mm的区域。通过向该区域供给填充焊丝7，该填充 焊丝7作为自耗电极借助熔融金属的热而熔融。在该填充焊丝7熔融时，熔融金属10的热 量被吸收，熔融金属10得到冷却，其凝固被促进，能够防止气泡从熔融金属10的表面跑出。 若单电极或多电极的末尾电极、与填充焊丝之间的极间距离比IOmm小，则在熔融金属内浮 上来的气泡13会从填充焊丝的后方浮起，最终成为焊缝表面的气孔缺陷。另一方面，向距 离单电极或末尾电极的后方超过40mm的位置供给填充焊丝，熔融金属10已经成为了半凝 固状态，另外，浮起的气泡13在填充焊丝供给位置的前方就已经到达了熔融金属10的表 面。因此，不能防止气泡13从焊缝的表面放出。因此，填充焊丝7和单电极或多电极的末 尾电极的极间距离需要为10 40mm。优选该填充焊丝7和单电极或多电极的末尾电极的 极间距离为15 30謹。接着，参照图4，对本发明的另一实施方式进行说明。本实施方式为多电极焊接的 情况，例如为双电极的情况。如图4所示，作为先行极，焊丝6由焊炬3被供给到立板2和 下板1的角部，作为后行极，焊丝8由焊炬5被供给所述角部。还有，在图4所示的实施方 式中，先行极因后倾角而倾斜，后行极因前倾角而倾斜，但是先行极和后行极的关系并不限 于这样的实施方式。在本实施方式中，作为后行极的焊丝8和配置在该后行极的后方且由焊炬4送出 的填充焊丝7之间的极间距离X为10 40mm。由此，与图2同样，填充焊丝7被供给到气 泡14浮上来的位置，熔融金属10的凝固得到促进，可防止气泡成为焊缝表面的缺陷。还有， 本实施方式因为有先行极，所以熔融金属10存在至图示的右端。如此，根据本发明，即使在多电极的情况下，也能够防止气泡缺陷，发挥出与单电 极的情况同样的效果。实施例接下来，与脱离本发明的范围的比较例加以对比，来说明本发明的实施例。使用直 径为1.6mm的药芯焊丝作为单电极或多电极(实际为双电极)的焊丝，按以下的条件进行 焊接试验。焊接条件如下。
(1)供试钢板和接头形状使用厚度12mm、宽度100mm、长度IOOOmm的钢板，形成T型角焊接头。还有，在钢 板的表面涂布有膜厚为40 μ m的底漆。(2)焊接姿势通过水平角焊进行焊接。(3)保护气体100% CO2气体，流量为25升/分钟。(4)焊丝突出长度从导电嘴前端突出的焊丝长度为25mm。(5)焊丝的电源特性电源特性为直流正极(DC焊丝(+))。(6)焊丝直径焊丝直径为1.6_。(7)焊接电流和电压在单电极的情况下，焊接电压为34V，焊接电流为350A，在双电极的情况下，先行 极的焊接电压为36V，焊接电流为450A，后行极的焊接电压为36V，焊接电流为400A。(8)焊炬角度关于焊丝的焊炬角度，在单电极的情况下，为与水平成45°的角度，在双电极的情 况下，先行极和后行极双方均为与水平成50°的角度，如此配置焊炬。(9)前倾角和后倾角在单电极的情况下，使焊炬朝向与焊接方向垂直的方向。即，前倾角和后倾角为 0°。在双电极的情况下，先行极有10°的后倾角，后行极有10°的前倾角。(10)目标位置在单电极的情况下，目标位置是立板目标(参照图3)为0mm，下板目标(参照图 3)为2mm。在双电极的情况下，先行极是立板目标为0mm，下板目标为0mm，后行极是立板目 标为Omm,下板目标为2mm。(11)极间距离单电极或后行极与填充焊丝的极间距离为25mm。(12)焊接速度单电极时的焊接速度有IOOcm/分钟和150cm/分钟这两种，双电极时的焊接速度 有150cm/分钟和200cm/分钟这两种。(13)填充焊丝直径填充焊丝直径有0. 9mm、1. 2mm、2. Omm这三种。(14)填充焊丝的电源特性填充焊丝的电源特性为，直流的焊丝正极⑴或焊丝反极㈠。该焊接试验中单电极时的焊接条件和焊缝表面缺陷个数显示在表1和表2中，另 外，双电极时的焊接条件和焊缝表面缺陷个数显示在表3和表4中。表1权利要求
1. 一种使用了药芯焊丝的单电极或多电极的气体保护弧焊方法，其特征在于，在焊接 方向的所述单电极的10 40mm后方，或多电极的末尾电极的10 40mm后方，一边将自耗 电极插入焊接熔池，一边进行气体保护弧焊。
全文摘要
本发明提供一种使用了药芯焊丝的单电极或多电极的气体保护弧焊方法，其中，在焊接方向的所述单电极的10～40mm后方，或多电极的末尾电极的10～40mm后方，一边将自耗电极插入焊接熔池，一边进行气体保护弧焊。气化气体在熔融金属中成为气泡，从熔融金属表面被放出，但其放出位置在末尾电极的后方10～40mm之间的区域。因此，在该区域供给填充焊丝，以实现熔融金属的积极凝固。通过这样的方法，即使是在单电极中焊接速度为80cm/分钟以上、双电极中焊接速度为150cm/分钟以上的条件下，也能够得到焊缝表面不发生气孔缺陷的健全的焊缝。
文档编号B23K9/173GK102049598SQ20101051276
公开日2011年5月11日 申请日期2010年10月8日 优先权日2009年10月26日
发明者横田泰之 申请人:株式会社神户制钢所