CN101745723A - 多电极气体保护电弧焊方法 - Google Patents

多电极气体保护电弧焊方法 Download PDF

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Abstract

在先行电极和后行电极之间插入填充焊丝的多电极气体保护电弧焊的方法中，电极间距离为20～35mm，先行电极水平角L、后行电极水平角T之中，设大的一方为X，小的一方为Y，此外，由先行电极后退角α、后行电极前进角β，填充焊丝焊炬前后角γ构成的变数满足下式，使填充焊丝的焊丝目标位置为从所述立板的下端至(上焊脚长度-2mm)的范围。40°≤L≤60°，40°≤T≤60°，X+5°≤F≤X+20°或Y-20°≤F≤Y-5°，4°≤α≤14°，5°≤β≤15°，-5°≤γ≤5°根据这一方法，可显著改善焊道形状，缓和在先行电极和后行电极之间发生的电弧干扰，并且使设备化变得容易。

Description

多电极气体保护电弧焊方法
技术领域
本发明涉及使用药芯焊丝的多电极气体保护电弧焊方法，特别是涉及在以多电极形成1个熔池的多电极1熔池焊接施工中，向各电极间供给填充焊丝(filler wire)的多电极气体保护电弧焊方法。
背景技术
以前，为了实现造船或桥梁的水平角焊的高效率化，采用多电极气体保护电弧焊方法中的1熔池焊接施工方法。但是，在实际的结构物的情况下，由地如下各种干扰因素：(a)角焊部的过大间隙；(b)预涂底漆(shopprimer)的过大涂布膜厚；(c)工厂内的电流电压变动等，导致这些作为施工的重要要件的熔液(湯溜まり)的均一性和稳定性丧失，其结果是，发生电弧不稳定，由于飞溅的发多、焊道形状、外观和整齐的恶化，以及咬边的多发等，导致修整焊接增多。特别是在150～200cm/分左右的焊接速度下，该倾向显著，因此即使增大焊接速度，修整比率仍增大，结果是产生焊接工时大幅增加这样的问题。
因此，本申请的申请人已经提出有一种多电极气体保护电弧焊方法，其是使用气体保护电弧焊用药芯焊丝作为先行电极和后行电极，将先行电极和后行电极之间的电极间距离设定为15～50mm，将填充焊丝插入先行电极和后行电极之间的熔液中，边使所述填充焊丝上流通正极性的电流(焊丝负极)边进行焊接(专利第3759114号)。
在该专利文献所述的焊接方法中，作为缓和在先行电极和后行电极之间发生的电弧干扰的方法，是插入填充焊丝，但该填充焊丝的插入会导致焊接金属量增加，结果是有焊道形状凸形化的倾向。
发明内容
本发明鉴于这一问题点而做，其目的在于，提供一种多电极气体保护电弧焊方法，其在将填充焊丝插入先行电极和后行电极之间的焊接施工方法中，显著改善焊道形状，缓和在先行电极和后行电极之间发生的电弧干扰，并且设备化容易。
本发明是对于水平设置的下板和在该下板上垂直设置的立板的角焊缝进行多电极气体保护电弧焊的方法，其中，向先行电极和继该先行电极之后的后行电极之间供给填充焊丝，作为所述先行电极和后行电极使用气体保护电弧焊用药芯焊丝，使先行电极和后行电极之间的电极间距离为20～35mm，设所述先行电极水平构成的角度为先行电极水平角L，设所述后行电极水平构成的角度为后行电极水平角T，所述L和T之中，设大的一方为X，小的一方为Y，设所述填充焊丝水平构成的角度为填充焊丝焊炬角F，俯视下，设先行电极的前端朝向焊接方向的后方的角度为先行电极后退角α，设后行电极的前端朝向焊接方向的前方的角度为后行电极前进角β，以填充焊丝的前端朝向焊接方向的后方或前方的角度作为相对于与焊接方向垂直的方向构成的角度设为填充焊丝焊炬前后角γ(在焊接方向后方为后退角(-)，在焊接方向前方为前进角(+))时，这些变数满足下式，所述填充焊丝的焊丝目标位置为从所述立板的下端至(上焊脚长度-2mm)的范围。
40°≤L≤60°，
40°≤T≤60°，
X+5°≤F≤X+20°或Y-20°≤F≤Y-5°，
4°≤α≤14°，
5°≤β≤15°和
-5°≤γ≤5°
还有，优选所述填充焊丝焊炬前后角γ为0°。
在此，所述上焊脚长度，如图1所示，意思是从下板1至焊缝边的长度。即，意味着上方向的焊脚长度(leg length)。
在本发明中，所谓多电极的情况，是除了先行电极和后行电极这2个电极以外，还包括3电极以上的情况。这种情况下，例如在先行电极和后行电极的2个电极的后方，还能够随后配置3电极。
根据本发明，使用于缓和电缓干扰而插入的填充焊丝的焊丝目标位置为从立板的下端至(上焊脚长度-2mm)的范围，通过在立板侧进行调整，能够积极地利用填充焊丝带来的熔池的冷却效果，抑制熔池因重力而下垂的现象，由此能够显著改善焊道形状。
为了得到由填充焊丝带来的电弧干扰缓和效果，而在与先行电极和后行电极为相同的面上(同一焊炬角度)配置填充焊丝时，先行电极和后行电极之间的填充焊丝插入空间小，设备化困难。相对于此，在本发明中，将填充焊丝的焊炬角度F设定为与先行电极水平角L和后行电极水平角T不同的角度，即使填充焊丝没有配置在与先行电极和后行电极相同的面内，也不会损害电弧干扰减低效果。因此，根据本发明，设备化变得显著地容易。
附图说明
图1是说是有本发明的实施方式的多电极气体保护电弧焊方法的模式化的正视图。
图2是同图模式化的正视图。
图3是同图模式化的俯视图。
图4是表示焊道形状的模式化的正视图。
具体实施方式
以下，参照附图具体地说明本发明的实施方式。图1和图2是说明要发明的实施方式的多电极气体保护电弧焊方法的模式化的正视图，图3是同图模式化的俯视图。另外，图4是表示焊道形状的模式化的正视图。在水平配置的下板1上，垂直配置有立板2，对于下板1和立板2的角缝部，进行使用多个焊丝的多电极气体保护电弧焊。本实施方式是使用先行电极和后行电极的2电极焊接，但本发明不限于此，也可以使用3电极以上。这种情况下，第3电极以后能够配置在后行电极的后方。本实施方式向先行电极和后行电极之间的熔池供给填充焊丝。还有，作为先行电极和后行电极使用气体保护电弧焊用药芯焊丝。填充焊丝能够使用药芯焊丝。
这种情况下，如图3所示，俯视下，相对于焊接方向，先行一方的先行电极具有其前端朝向后方的后退角α。另外，后方的后行电极具有其前端朝向前方的前进角β。而且，填充焊丝在俯视下，其前端朝向焊接方向的后方或前方，或者与焊接方向直交。该填充焊丝的前端相对于与焊接方向垂直的方向而构成的角度为填充焊丝焊炬前后角γ(焊接方向后方的后退角为-，焊接方向前方的前进角为+)。这时，使α、β、γ满足下式，如此设定先行电极和后行电极以及填充焊丝。
4°≤α≤14°，
5°≤β≤15°，
-5°≤γ≤5°
另外，如图3所示，使先行电极和后行电极之间的电极间距离为20～35mm。
此外，图2所示，设先行电极水平构成的角度为先行电极水平角L，设所述后行电极水平构成的角度为后行电极水平角T，设所述填充焊丝水平构成的角度为填充焊丝焊炬角F时，使此L、T、F之满足下式，如此设定先行电极和后行电极以及填充焊丝。其中，所述L和T之中，大的一方为X，小的一方为Y。
40°≤L≤60°，
40°≤T≤60°，
X+5°≤F≤X+20°或Y-20°≤F≤Y-5°
另外，在本实施方式中，如图1所示，还使填充焊丝的焊丝目标位置为从立板2的下端至(上焊脚长度-2mm)的范围。
如此设定焊接条件，进行多电极气体保护电弧焊。在本实施方式中，如图1所示，在立板侧设定填充焊丝的对准位置，因此，填充焊丝带来的熔池的冷却效果得到高效率地发挥，熔池因重力而下垂受到抑制，焊道形状良好。另外，如此，即使填充焊丝没有配置在与先行电极和后行电极相同的面上，也不会损害来自填充焊丝的电弧干扰缓和效果。另外，因为没有将填充焊丝配置在与先行电极和后行电极相同的面上，所以焊接施工的设备化容易。
以下，对于本发明的数值限定理由进行说明。
“填充焊丝的焊丝目标位置为从立板2的下端(根部)至上方(上焊脚长度-2mm)的位置”
若填充焊丝的对准位置处于比(上焊脚长度-2mm)高的位置，则电弧干扰缓和效果降低，无法使熔液稳定，焊道形状和焊道外观变得不稳定。另外，耐气孔性劣化，飞溅增加。另一方面，若填充焊丝的对准位置朝向比根部(立板2的下端)更下方，则焊道形状成为焊瘤，没有焊道形状的改善效果。由此，焊道的整齐性劣化。
在实际的焊接施工中，目标上焊脚长度被决定。选择能够实现该目标上焊脚长度的焊接条件(电流、电压、速度)进行焊接，并且由该目标上焊脚长度决定焊丝目标位置。
“X+5°≤F≤X+20°或Y-20°≤F≤Y-5°”
填充焊丝焊炬角F比X+20°大时，或者F比Y-20°小时，填充焊丝的焊接举动不稳定，无法使熔液稳定，得不到良好的焊道外观和焊道形状。另外，填充焊比和先行电极或后行电极的电弧发生位置之间的距离变大，因此缓和作用于前行极和后行电极之间的电弧干扰的效果降低，电弧干扰变大。
另一方面，Y-5°＜F＜X+5°时，填充焊丝的插入空间小，设备化困难。
因此，满足X+5°≤F≤X+20°或Y-20°≤F≤Y-5°的任意一项，如此设定先行电极水平角L、后行电极水平角T和填充焊丝焊炬角F。
“电极间距离：20～35mm”
若电极间距离低于20mm，则无法使熔液稳定，焊道形状和焊道外观变得不稳定。另外，若电极间距离低于20mm，则耐气孔性劣化，并且先行电极和后行电极的电极间距离小，因此填充焊丝的插入空间小，设备化变得困难。另一方面，若电极间距离超过35mm，则焊道形状成为焊瘤，并且熔液变小，填充焊丝的焊接举动不稳定。因此，电极间距离为20～35mm。
“先行电极后退角α：4°～14°，更优选为7°～13°”
若先行电极后退角α低于4°，则熔池的稳定性劣化。另外，焊炬距离变近，因此本焊接方法的设备化困难。另一方面，若先行电极后退角α超过14°，则有焊道形状成为凸型的问题点。因此，先行电极后退角α为4°～14°，更优选为7°～13°。
“后行电极前进角β：5°～15°，更优选为10°～13°”
若后行电极前进角β低于5°，则使熔池的稳定性劣化，并且焊道形状成为凸型。另一方面，若后行电极前进角β超过15°，则容易发生咬边，焊道外观不良。因此，后行电极前进角β为5°～15°，更优选为10°～13°。
“填充焊丝焊炬前后角γ：-5°～5°(后退5°～前进5°)”
填充焊丝焊炬前后角γ是后退角，该后退角超过5°时，熔池稳定性劣化，飞溅量增加，并且本焊接方法的设备化困难。另一方面，填充焊丝焊炬前后角γ为前进角时，若该前进角超过5°时，熔池稳定性也劣化，飞溅量增加，并且本焊接方法的设备化困难。因此填充焊丝焊炬前后角γ为-5°～5°(后退5°～前进5°。更优选为填充焊丝焊炬前后角γ为0°，即，γ相对于焊接方向垂直。如此，通过使γ成为0°，将填充焊丝配置在距先行电极和后行电极的距离相等的位置，缓和从两电极发生的磁场的干扰的效果提高。
【实施例】
接下来，就本发明的实施例，与脱离本发明的范围的比较例加以比较而进行说明。下述表1显示焊接试验条件。另外，下述表2显示特性的评价标准。
【表1】
  焊接姿势   2电极水平角焊
  先行电极和后行电极的焊丝直径   1.6mm(YFW-C50DM)
  填充焊丝直径   1.2mm(使用YGW17)
  焊丝突出长度   先行电极和后行电极：2.5mm填充焊丝：20mm
  焊丝极性   先行电极和后行电极：DCEP(焊丝正极)填充焊丝：DCEN(焊丝负极)
  焊接姿势   2电极水平角焊
  焊炬角度   先行电极和后行电极：20～80°填充焊丝：0～90°
  前进·后退角度   先行电极：后退角0～15°后行电极：前进角0～15°
  对准位置   先行电极：0mm，后行电极：下板侧2.5mm
  电极间距离   10～40mm
  焊接速度   100、150、200(cm/分)
  保护气体   100％CO2、25升/分
  供试钢板和接头形状   使用12mm厚，100mm宽、1000mm長的钢板形成T型角缝接头。还有，底漆膜厚为30μm。
注)
“YFW-C50DM”和“YGW17”是表示焊接用焊丝的种类的JIS规格。“YFW-C50DM”是药芯焊丝的1种，“YGW17”是实芯焊丝的1种。
·DCEP＝Direct Current Electrode Positive
DCEN＝Direct Current Electrode Negative
·所谓对准位置的“先行电极：0mm，后行电极：2.5mm”，如图2所示，意思是先行电极由立板和下板形成的角部，后行电极是由此下板的右方向2.5mm为对准位置。
【表2】
Figure G2009102259096D0000071
使用焊脚长度计测定上焊脚长度。
在图4的焊道形状中，由连结下板1的焊道外观位置和立板2焊道外观位置的线段，根据焊道突起为凸状的高度H和所述线段的长度L的比，即H/L，评价焊道形状。即，H/L越小，焊道形状越优异。这种情况下，评价5～2中，焊道形状差时，焊道纵长方向的均一性仍被维持。评价1为焊道形状在纵长方向的均一性也受到阻碍的情况。
焊道的外观由不整齐处个数、咬边个数的合计(个/1000mm)评价。飞溅由飞溅发生量评价。此外，耐气孔性由耐气孔性试验的单侧的针状气孔发生数(个/1000mm)评价。但是，在立板的两侧所形成的2个针状气孔之中，由针状气孔多的一方的针状气孔的针状气孔发生数进行评价。在这些情况下，1000mm为焊接长度。
还有，评价3以上判断为良好，2以下判断为不良。另外，关于设备化难易度，能够充分确保插入填充焊丝的空间的情况判断为○，不能充分确保空间的判断为×。
下述表3-1～3-6表示各实施例和比较例的焊接条件。另外，下述表4显示所得到的特性的评价结果。
【表3-1】
Figure G2009102259096D0000081
【表3-2】
Figure G2009102259096D0000082
【表3-3】
Figure G2009102259096D0000091
【表3-4】
Figure G2009102259096D0000092
【表3-5】
Figure G2009102259096D0000101
【表3-6】
Figure G2009102259096D0000102
【表4-1】
Figure G2009102259096D0000111
【表4-2】
Figure G2009102259096D0000112
如表4所示，在实施例1～14中，评价结果为4或5，也可以设备化。相对于此，比较例1～18中其任意的特性的评价结果为1、2或3，或者设备化困难。

Claims (2)

1.一种多电极气体保护电弧焊方法，是对水平设置的下板和在该下板上垂直设置的立板的角焊缝进行多电极气体保护电弧焊的方法，其特征在于，
向先行电极和继该先行电极之后的后行电极之间供给填充焊丝，
作为所述先行电极和后行电极使用气体保护电弧焊用药芯焊丝，
使先行电极和后行电极之间的电极间距离为20～35mm，
在设所述先行电极水平构成的角度为先行电极水平角L，设所述后行电极水平构成的角度为后行电极水平角T，设所述L和T之中的大的一方为X，小的一方为Y，设所述填充焊丝水平构成的角度为填充焊丝焊炬角F，设在俯视时，先行电极的前端朝向焊接方向的后方的角度为先行电极后退角α，设后行电极的前端朝向焊接方向的前方的角度为后行电极前进角β，以填充焊丝的前端朝向焊接方向的后方或前方的角度作为相对于与焊接方向垂直的方向构成的角度设为填充焊丝焊炬前后角γ，且设焊接方向后方为-，设焊接方向前方为+时，这些变数满足下式，
所述填充焊丝的焊丝目标位置为从所述立板的下端至(上焊脚长度-2mm)的范围，
40°≤L≤60°，
40°≤T≤60°，
X+5°≤F≤X+20°或Y-20°≤F≤Y-5°，
4°≤α≤14°，
5°≤β≤15°和
-5°≤γ≤5°。
2.根据权利要求1所述的多电极气体保护电弧焊方法，其特征在于，所述填充焊丝焊炬前后角γ为0°。
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