CN102333613A - 组合气体保护电弧焊和潜弧焊而成的复合焊接方法及其复合电弧焊接机 - Google Patents

组合气体保护电弧焊和潜弧焊而成的复合焊接方法及其复合电弧焊接机 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种复合焊接方法及其复合电弧焊接机，在组合多电极的气体保护电弧焊和多电极的潜弧焊而对钢板进行焊接时，将气体保护电弧焊和潜弧焊的电流密度分别维持在适当范围，防止HAZ的韧性劣化，且施工效率良好。具体而言，一种复合焊接方法及其复合电弧焊接机，对钢板的对接部进行气体保护电弧焊，在其后方进行潜弧焊，利用两个以上电极进行气体保护电弧焊，同时，在气体保护第一电极使用焊丝直径1.4mm以上的焊接用焊丝且将气体保护第一电极的电流密度设为320A/mm2以上。

Description

组合气体保护电弧焊和潜弧焊而成的复合焊接方法及其复合电弧焊接机
技术领域
本发明涉及组合气体保护电弧焊(gas shield arc welding)和潜弧焊(submerged arc welding)而进行钢板的焊接的复合焊接方法(hybridor conbination welding method)及其复合电弧焊接机(hybrid orconbination arc welding machine)。
背景技术
通常，对于潜弧焊而言，由于可以将焊接电流(welding current)较大地设定并可在一个焊道(pass)进行焊接的大线能量焊接(high-heatinput welding)，因此，为施工效率良好的焊接技术。而且，通过焊渣(slag)保护熔融金属(melted metal)，因此，具有抑制氮(nitrogen)及氧(oxygen)的混入且获得稳定的电弧的优点。因此，能够获得抑制了焊接缺陷(weld defect)且机械性质(mechanical property)优异的良好的焊接金属(weld metal)，因此，在各个领域(例如造船(shipbuilding)、建筑(architecture)、土木(civil engineering)等)广泛普及。
近年来，伴随焊接构造物(welded structure)的大型化，实施潜弧焊的钢板的厚度有增大的趋势，从而进一步寻求大线能量焊接的技术(high-heat input welding technique)。
但是，若焊接时的热量输入量增加，则焊接热影响部(welded heataffected zone)(以下称为HAZ)的韧性(toughness)劣化，因此，不能获得焊接接头部的充分的性能。可进行多层焊接(multilayerwelding)，且可通过分配热量输入量来防止HAZ的韧性劣化，但是，潜弧焊的效率(efficiency)显著降低。因此，正在研讨通过同时使用潜弧焊和气体保护电弧焊来防止HAZ的韧性的劣化且提高焊接施工的效率的技术。
例如在专利文献1～7中公开有如下技术，通过在同一焊接线(weldline)上进行气体保护电弧焊和潜弧焊，同时获得防止HAZ的韧性劣化和提高焊接施工效率。但是，在这些技术中，由于气体保护电弧焊的保护气体使用以Ar为主体的惰性气体(MIG焊接(metal inert gaswelding：惰性气体保护金属极电弧焊))，因此，电弧压力(arc pressure)的掘下力较弱，难于获得较深的焊透度，或者由于气体保护电弧焊的电流密度(current density)较小，因此不能获得较深的焊透度，因此，不能充分地获得向钢板的厚度方向的热量输入的分配效果(fractionation effect)，不能实现HAZ的韧性提高。
另外，在专利文献5中，由于气体保护电弧焊的电极采用3～6.4mm的大径焊丝，因此，存在电流密度较低，电弧压力下降，焊透深度减小的问题。
另外，在专利文献6中，由于使气体保护电弧焊的电极相对于焊接行进方向在直角方向上振动，因此，存在电弧压力降低，焊透深度减小的问题。
专利文献1：日本特开昭58-32583号公报
专利文献2：日本特开平3-81070号公报
专利文献3：日本特开昭60-15067号公报
专利文献4：日本特开昭59-30481号公报
专利文献5：日本特开昭54-10263号公报
专利文献6：日本特开昭53-13024号公报
专利文献7：日本特开昭53-119240号公报
发明内容
本发明的目的在于提供一种防止HAZ30的韧性劣化，且施工效率优异的复合焊接方法及其焊接机，其如下所述来实现，在组合多电极(multielectrode)的气体保护电弧焊和多电极的潜弧焊焊接钢板时，加深气体保护电弧焊的焊透度，向钢板的板厚方向深处投入气体保护电弧焊的热量并向表侧层投入潜弧焊的热量而进行分配，由此实现HAZ30(焊接热影响部)组织的微细化。
发明者们在组合气体保护电弧焊和潜弧焊的复合焊接中，对防止HAZ的韧性劣化技术进行了调查研讨。其结果为，
(a)通过提高气体保护电弧焊的第一电极12的电流密度，增强电弧压力并增大焊透深度(depth of penetration)，由此，通过向钢板的板厚方向深处投入气体保护电弧焊的热量并向表层侧投入潜弧焊的热量而进行分配，防止HAZ30的韧性劣化。
但是，这样加深气体保护电弧焊的焊透度时，气体保护电弧焊金属变为沿板厚方向伸长的焊缝截面形状，产生热裂缝的危险显著升高。
因此，
(b)通过使气体保护电弧焊的最末尾的电极和所述潜弧焊的第一电极的钢材表面位置的焊丝的中心间距离(center-to-center spacing)(以下称为电极间距离)接近，将通过气体保护电弧形成的焊接金属的凝固方向控制为向上，抑制热裂缝。
(c)或者，通过提高潜弧焊的第一电极16的电流密度，增强电弧压力并增大焊透深度，从而使在气体保护电弧焊的焊接金属上方产生的热裂缝(hot crack)再熔融，由此获得没有热裂缝的高质量的焊接部。
(d)另外，焊透度较深且细长地伸长的气体保护电弧焊金属的凝固速度较快，容易产生气孔，但通过设为多电极，将熔融池23设为在焊接方向较长的形状并确保用于使气体24悬浮的时间，由此，抑制气孔(blowhole)等焊接缺陷。
本发明是基于这些见解而创立的。
即，本发明提供对钢板的对接部进行气体保护电弧焊并在所述气体保护电弧焊的后方进行潜弧焊的复合焊接方法及其复合电弧焊接机，其中，复合焊接方法为利用两个以上电极进行气体保护电弧焊，并且在气体保护电弧焊的第一电极12使用焊丝直径1.4mm以上的焊接用焊丝(wire for welding)且将气体保护电弧焊的第一电极12的电流密度设为320A/mm2以上的方法，复合电弧焊接机为能够进行所述焊接的、在前方配置有两个以上电极的多电极气体保护电弧焊机且在后方配置有两个以上电极的多电极潜弧焊机而成的焊接机。
在本发明的复合焊接方法及其复合电弧焊接机中，优选的是，将气体保护电弧焊的最末尾的电极和潜弧焊的第一电极16的电极间距离设为40～100mm。
另外，在本发明的复合焊接方法及其复合电弧焊接机中，优选的是，利用两个以上电极进行潜弧焊，并且将潜弧焊的第一电极16的电流密度设为75A/mm2以上。
另外，在本发明的复合焊接方法及其复合电弧焊接机中，优选的是，将气体保护电弧焊的第一电极12和气体保护电弧焊的第二电极13的电极间距离设为30mm以下。
另外，在本发明的复合焊接方法及其复合电弧焊接机中，优选的是，将气体保护电弧焊的第一电极12和气体保护电弧焊的第二电极13设定为不同的极性。
另外，在本发明的复合焊接方法及其复合电弧焊接机中，优选的是，对气体保护电弧焊的第一电极12和气体保护电弧焊的第二电极13分别使用脉冲电源(pulsed power supply)并将气体保护电弧焊的第一电极12的峰值电流和气体保护电弧焊的第二电极13的峰值电流时间性地错开而进行供给。
进而，在本发明的复合焊接方法及其复合电弧焊接机中，优选的是，将潜弧焊的第二电极17相对于潜弧焊的第一电极16的电流比设定为0.6～0.8。
根据本发明，在焊接钢板时，同时使用多电极的气体保护电弧焊和多电极的潜弧焊，通过使气体保护电弧焊的第一电极12和潜弧焊的第一电极16的电流密度均增加，能够防止HAZ30的韧性劣化，且能够高效率地进行施工。而且，能够获得没有焊接缺陷的牢固的焊接金属。
附图说明
图1示意性表示应用本发明的复合焊接方法的槽形的例子的剖面图；
图2是表示本发明的复合焊接方法后的焊接部的剖面图及夏比冲击试验试样的选取位置；
图3是表示本发明的复合焊接方法的焊接中的熔融池23的剖面图；
图4是表示本发明的复合焊接方法的焊接中的熔融池23的平面图；
图5是表示本发明的复合电弧焊接机之一例的图。
具体实施方式
在本发明中，为了分配向钢板的板厚方向的热量输入，同时使用气体保护电弧焊和潜弧焊在一个焊道(pass)进行焊接。但是，若使潜弧焊比气体保护电弧焊先进行，则成为以在熔融金属的表面上残留焊剂(flux)和焊渣(slag)的状态进行后进行的气体保护电弧焊，阻碍气体保护电弧焊的电弧的产生。因此，如图3及图4所示，使不使用焊剂且不产生焊渣的气体保护电弧焊先于潜弧焊进行，在气体保护电弧焊的熔融金属凝固之前进行潜弧焊。
气体保护电弧焊和潜弧焊均为使用两个以上的电极(即焊接用焊丝)的多电极(在图3及图4中为12、13、14及15)的气体保护电弧焊及多电极(在图3及图4中为16、17、18及19)的潜弧焊。通过将气体保护电弧焊和潜弧焊均设为多电极，不仅提高熔敷速度、提高焊接效率，而且由于能够将熔融池23形成为在焊接方向上长的形状而确保用于使气体24或者熔融焊渣悬浮的时间，因此还能够抑制焊接金属21及22产生气孔及夹渣。其结果，能够防止在熔融金属23凝固的焊接金属21及22上产生焊接缺陷。另外，通过分配向钢板的板厚方向的热量输入，也能够获得抑制HAZ30的组织的粗粒化且防止HAZ30的韧性劣化的效果。
如图4所示，优选气体保护电弧焊的电极(12、13、14及15)和潜弧焊的电极(16、17、18及19)全部配置在同一焊接线上。其理由是由于，若电极远离焊接线，则焊接线的热量输入量不足，向熔融池23内的焊接后方的熔融金属流错乱，不仅会产生各种焊接缺陷，而且还会导致焊缝形状(bead shape)的劣化。
下面，对本发明进行详细说明。
在先进行的气体保护电弧焊中，为了防止HAZ30的韧性劣化，需要分配钢板的厚度方向的热量输入，因此使焊透深度增大。因此，规定在多电极的气体保护电弧焊的第一电极12使用的焊接用焊丝的焊丝直径、及该气体保护电弧焊的第一电极12的电流密度。另外，气体保护电弧焊的第一电极12是指在气体保护电弧焊的多个电极中配置于行进方向的最前头的电极。
在气体保护电弧焊的第一电极12使用的焊接用焊33的焊丝直径小于1.4mm时，虽能够提高电流密度，但难于提高焊接电流，电弧压力降低，不能获得充分的焊透深度。因此，焊丝直径设为1.4mm以上。另一方面，在焊丝直径超过2.4mm时，若应用大电流，则会投入过大的热量，HAZ30的韧性下降，由于在低电流中电流密度下降，因此不能获得充分的焊透度。因此，优选在气体保护电弧焊的第一电极12使用的焊接用焊33的焊丝直径在1.4～2.4mm的范围内。
另外，在向气体保护电弧焊的第一电极12供给的焊接电流(welding current)的电流密度小于320A/mm2时，电弧压力下降，不能获得充分的焊透深度。因此，电流密度设为320A/mm2以上。若电流密度过剩地增大，则电弧压力增强而使焊透深度增大，在钢板1的厚度方向上形成细长的熔融金属23，熔融金属23前端的凝固速度增大。因此，卷入熔融金属23中的气体(gas)24被捕获，容易在焊接金属21中产生气孔。在本发明中，由于采用多电极的气体保护电弧焊，因此，通过后续的气体保护电弧焊的第二电极13以后的热量输入，可对熔融金属23的凝固速度及熔融金属流(flow of molten metal)进行调整，能够抑制气孔的产生。但是，若向气体保护电弧焊的第一电极12供给的焊接电流的电流密度超过700A/mm2，则电弧压力过强，即使为多电极的气体保护电弧焊，熔融池23的运动也变得过于激烈，产生融合不良或气孔等而焊缝不规则。因此，优选向气体保护电弧焊的第一电极12供给的焊接电流的电流密度在320～700A/mm2的范围内。在此，电流密度是指焊(welding wire)截面的每单位面积(unit area)的焊接电流。
另外，在此，在本发明中使用的气体保护电弧焊没有特别限定，作为保护气体，优选以电弧压力强且可获得较深的焊透度的CO2气体为主体的二氧化碳气体焊接。另外，为了电弧的稳定，也可以向CO2气体混合最大为60体积％的Ar气体。因此，保护气体的组成优选为CO2气体：100～40体积％，以及作为剩余部分的Ar气体：0～60体积％。
另外，对于气体保护电弧焊的焊丝33没有特别限定。根据用途，可使用实心焊丝(solid wire)或药芯焊丝(flux cored wire)。另外，焊接的电极数可根据钢板的板厚及槽形适当选择，从焊接的生产性及焊接质量的观点来看优选为两个以上电极。虽然没有限制电极数量的上限，但若电极数增加，则气体保护电弧焊装置的价格升高，焊接装置的构成变得复杂，因此，优选为四个以下电极。
另外，在先进行的气体保护电弧焊的最末尾的电极和后进行的多电极的潜弧焊的第一电极的电极间距离小于40mm的情况下，不能获得向板厚方向分配热量输入的效果。另一方面，若电极间距离超过100mm，则可能由气体保护电弧焊产生的热裂缝不熔解而残留在焊接金属上。因此，气体保护电弧焊的最末尾的电极和潜弧焊的第一电极的电极间距离优选在40～100mm的范围内。另外，潜弧焊的第一电极16是指在潜弧焊的多个电极中配置于行进方向的最前头的电极。
另外，若气体保护电弧焊的第一电极12和气体保护电弧焊的第二电极13的电极间距离超过30mm，则由第一电极12形成的焊接金属也不会被第二电极13熔解，因此，若在由第一电极12形成的焊接金属21中含有焊接缺陷，则该焊接缺陷残留在焊接金属21上。因此，优选气体保护电弧焊的第一电极12和气体保护电弧焊的第二电极13的电极间距离在30mm以下。另一方面，在电极间距离小于8mm时，电弧因磁偏吹而发生干涉，成为产生各种焊接缺陷的原因。因此，进一步优选气体保护电弧焊的第一电极12和气体保护电弧焊的第二电极13的电极间距离在8～30mm的范围内。
在气体保护电弧焊的第一电极12和气体保护电弧焊的第二电极13的极性相同的情况下，由于电弧25互相吸引，所以熔融金属23隆起而容易形成钢水包(湯溜り)。由于该钢水包摇动而与气体保护电弧焊的第一电极12或气体保护电弧焊的第二电极13不规则地接触，因此，电弧25变得不稳定。与此相对，若使气体保护电弧焊的第一电极12和气体保护电弧焊的第二电极13的极性相反，则电弧25互相排斥，因此，熔融金属23被压入而难于形成钢水包。因此，优选将气体保护电弧焊的第一电极12和气体保护电弧焊的第二电极13设为不同的极性。另外，若将气体保护电弧焊的第一电极12设为反极性(reversedpolarity)(即将电极设为阳极(positive electrode))，将气体保护电弧焊的第二电极13设为正极性(straight polarity)(即将电极设为阴极(negative electrode))，则能够获得焊透深度加深的效果，所以更加优选。
进而，在气体保护电弧焊的第一电极12和气体保护电弧焊的第二电极13的极性相同的情况下，优选气体保护电弧焊的第一电极12和气体保护电弧焊的第二电极13分别使用脉冲电源，将各自的峰值电流(peak current)(即焊接电流)时间性错开而进行供给。其理由是为了能够抑制电弧25互相吸引的现象。
这样，通过进行多电极的气体保护电弧焊，可使熔融金属在板厚方向上从下部向上部依次凝固。在该熔融金属23完全凝固前进行潜弧焊，防止焊接金属的热裂缝。
在气体保护电弧焊之后进行的潜弧焊中，优选将焊接速度(weldingspeed)设定为与气体保护电弧焊相同，通过潜弧焊焊透至容易产生气体保护电弧焊部的热裂缝的部位。因此，对于气体保护电弧焊机和潜弧焊机而言，优选如图5所示那样进行配置，一边将被焊接体37载置于搬运台车38上移动，一边进行焊接。或者，优选在不使被焊接体移动的情况下，将气体保护电弧焊机和潜弧焊机搭载于一个搬运台车37，一边使上述复合电弧焊接机移动一边进行焊接(未图示)。
在向多电极的潜弧焊的第一电极16供给的焊接电流的电流密度小于75A/mm2时，由于电弧压力较弱，不能获得较深的焊透深度，因此，通过防止气体保护电弧焊的焊接金属21产生热裂缝，或者使该热裂缝再熔融，不能充分地获得防止热裂缝的效果。因此，优选电流密度在75A/mm2以上。若电流密度过剩地增大，则焊透度过深，热量输入投入至下方，不能获得热量输入分配效果。另外，电弧压力较高，电弧25后方的熔融金属23剧烈地向后方流动，使熔融池23振动并卷入焊渣或槽表面(surface ofgroove)的残留物(residual material)，且焊剂或焊渣卷入熔融金属23，容易在焊接金属22上产生焊接缺陷。但是，由于采用多电极的潜弧焊，所以通过后续的潜弧焊的第二电极17以后的热量输入，可对熔融金属23的凝固速度进行调整，能够抑制焊接缺陷的产生。若向潜弧焊的第一电极16供给的焊接电流的电流密度超过350A/mm2，则热量输入分配效果降低，HAZ30的韧性劣化。因此，优选向潜弧焊的第一电极16供给的焊接电流的电流密度在75～350A/mm2的范围内。另外，潜弧焊的第一电极16是指在潜弧焊的多个电极中配置在行进方向的最前头的电极。
在通过向潜弧焊的第一电极16供给的焊接电流I1(A)和向潜弧焊的第二电极17供给的焊接电流I2(A)算出的I2/I1值(以下称为电流比)小于0.6时，容易产生夹渣(slag inclusion)等焊接缺陷。另一方面，若超过0.8，则仍然容易产生咬边(undercut)等焊接缺陷。因此，优选电流比在0.6～0.8的范围内。
另外，在此，在本发明中使用的潜弧焊没有特别限定，但可使用熔融型焊剂(fused flux)或者烧成型焊剂(bonded flux)等作为焊剂36。特别优选的是，在注重低温韧性的情况下，将较多地含有CaO或CaF2的碱性剂作为焊剂36。另外，对于焊34没有特别限定。根据用途，可使用实心焊丝或药芯焊丝。另外，焊接的电极数可根据钢板的板厚及槽形进行适当选择，但从焊接的施工效率及焊接质量的观点来看，优选两个以上电极。虽没有限制潜弧焊的电极数量的上限，但若电极数量增加，则潜弧焊装置价格升高，焊接装置的构成变得复杂，由此，优选四个以下电极。
如以上所说明，在本发明中，通过同时使用气体保护电弧焊和潜弧焊并向钢板的板厚方向分配热量输入，防止HAZ30的韧性劣化。而且，由于可在一个焊道进行焊接，所以为施工效率优异的焊接技术。
进而，本发明还具有抑制产生焊接缺陷的效果。因此，能够获得完整的焊接接头。
实施例
<实施例1>
将表1所示的成分的钢板对接而进行焊接。槽形(groove shape)如图1所示，将槽角度5及6(groove angle)、槽深度7及8(groovedepth)、槽面积9及10(groove area)、钝边长度11(root face)示于表4。钢板1的厚度4设为25mm、33mm、38mm。厚度4不同的三种钢板1的屈服强度(yield strength)为620～650MPa，拉伸强度(tensilestrength)为710～740MPa。
背面(back side)2的焊接不应用本发明，而是进行三个电极的潜弧焊。该焊接条件如表2所示。焊接用焊丝使用如表3所示的焊丝中焊丝直径为4.0mm的焊接用焊丝。焊剂使用将CaO-CaF2-SiO2-Al2O3作为主成分的碱性的熔融型焊剂(fused flux)。
将本发明适用于加固面(finishing side)3，同时使用气体保护电弧焊和潜弧焊进行一焊道的焊接。先进行的气体保护电弧焊的焊接条件如表5所示，后进行的潜弧焊的焊接条件如表6所示。另外，在气体保护电弧焊中，作为保护气体(shielding gas)以流量25升/分钟使用100体积％CO2，将气体保护电弧焊的第一电极12设为反极性，将气体保护电弧焊的第二电极13设为正极性。焊接结束后，从加固面3的HAZ30选取JISZ2202(1980)的V槽口夏比冲击试验试样28，在-40℃下进行夏比冲击试验(Charpy impact test)。将其结果一并示于表6。夏比冲击试验试样28的选取位置(距钢板表面在板厚方向上2mm)如图2所示。另外，槽口29设为母材(含有HAZ)和焊接金属以1∶1的比例存在的位置。
表5中的电极间距离是指先进行的气体保护电弧焊的第一电极12和气体保护电弧焊的第二电极13的间隔、气体保护电弧焊的第二电极13和气体保护电弧焊的第三电极14的间隔、气体保护电弧焊的第三电极14和气体保护电弧焊的第四电极15的间隔。表6中的电极间距离是指先进行的气体保护电弧焊的最末尾的电极和后进行的潜弧焊的侵入式第一电极16的间隔。
另外，表5中的钢板的厚度4与表4对应，各自的槽的尺寸如表4所示。表5、6中的焊丝直径与表3对应，各自的焊接用焊丝的成分如表3所示。
发明例为在气体保护电弧焊的第一电极12使用的焊接用焊丝33的焊丝直径和气体保护电弧焊的第一电极12的电流密度满足本发明的范围的例子。如表6所明示，对于发明例(即焊接编号1～3)而言，若考虑钢板1的强度及成分，则具有极其良好的韧性。
对于比较例中焊接编号4而言，由于在气体保护电弧焊中使用的焊接用焊丝33的焊丝直径为1.2mm，因此，虽然气体保护电弧焊的第一电极12的电流密度充分，但焊接电流降低且焊透深度减小。因此，不能进行潜弧焊的热量输入的分配，HAZ的韧性降低。另外，由于潜弧焊的第一电极16的电流密度不足，所以在焊接金属上产生焊接缺陷。
对于比较例中焊接编号5而言，由于气体保护电弧焊的第一电极12的电流密度不足，因此，焊透深度减小。因此，即使在适当的条件下进行潜弧焊，HAZ的韧性也会降低。
发明例的焊接编号6能够获得良好的HAZ韧性。但是，由于气体保护电弧焊的第一电极12和第二电极13的电极间距离长达35mm，因此，虽然极小，但也能够发现较小的气孔。
发明例的焊接编号7能够获得良好的HAZ韧性。
接着，将气体保护电弧焊的第一电极12和气体保护电弧焊的第二电极13均设为反极性，以与焊接编号1相同的条件进行钢板1的焊接。该情况下，气体保护电弧焊的电弧25变得不稳定。因此，尽管在潜弧焊中没有产生问题，但在焊接金属21上发现气孔。
进而，将气体保护电弧焊的第一电极12和气体保护电弧焊的第二电极13均设为反极性，且使用脉冲电源将气体保护电弧焊的第一电极12的峰值电流和气体保护电弧焊的第二电极13的峰值电流时间性地错开，以与焊接编号1相同的条件进行钢板1的焊接。该情况下，气体保护电弧焊的电弧25稳定，在焊接金属21上没有产生气孔。
<实施例2>
将表1所示的成分的钢板对接而进行焊接。槽形如图1所示，将槽角度5及6、槽深度7及8、槽面积9及10、钝边11示于表4。钢板1的厚度4设为25mm、33mm、38mm。厚度4不同的三种钢板1的屈服强度为620～650MPa，拉伸强度为710～740MPa。
不对背面2的焊接应用本发明，而进行三个电极的潜弧焊。将该焊接条件示于表2。焊接用焊丝使用表3所示的焊丝中焊丝直径为4.0mm的焊接用焊丝。焊剂使用将CaO-CaF2-SiO2-Al2O3作为主成分的碱性的熔融型焊剂。
对加固面3应用本发明，同时使用气体保护电弧焊和潜弧焊进行一焊道的焊接。将先进行的气体保护电弧焊的焊接条件示于表7，将后进行的潜弧焊的焊接条件示于表8。另外，在气体保护电弧焊中，作为保护气体以流量25升/分钟使用100％CO2，将气体保护电弧焊的第一电极12设为反极性，将气体保护电弧焊的第二电极13设为正极性。焊接结束后，与实施例1相同，从加固面3的HAZ30选取试验试样28，在-40℃下进行夏比冲击试验。将其结果一并示于表8。
表7中的电极间距离是指先进行的气体保护电弧焊的第一电极12和气体保护电弧焊的第二电极13的间隔、气体保护电弧焊的第二电极13和气体保护电弧焊的第三电极14的间隔、气体保护电弧焊的第三电极14和气体保护电弧焊的第四电极15的间隔。表8中的电极间距离是指先进行的气体保护电弧焊的最末尾的电极和后进行的潜弧焊的第一电极的间隔。
另外，表7中的钢板的厚度4与表4对应，各自的槽的尺寸如表4所示。表7、8中的焊丝直径与表3对应，各自的焊接用焊丝的成分如表3所示。
发明例为在气体保护电弧焊的第一电极12使用的焊接用焊丝33的焊丝直径和气体保护电弧焊的第一电极12的电流密度满足本发明的范围的例子。如表8所明示，对于发明例(即焊接编号8～10、13、14)而言，若考虑钢板1的强度及成分，则具有极其良好的韧性。
对于比较例中焊接编号11而言，由于在气体保护电弧焊中使用的焊接用焊丝33的焊丝直径为1.2mm，因此，虽然气体保护电弧焊的第一电极12的电流密度充分，但焊接电流降低且焊透深度减小。因此，不能进行潜弧焊的热量输入的分配，HAZ的韧性降低。另外，由于潜弧焊的第一电极16的电流密度不足，因此在焊接金属上产生焊接缺陷。
对于比较例中焊接编号12而言，由于气体保护电弧焊的第一电极12的电流密度不足，因此，焊透深度减小。因此，即使在适当的条件下进行潜弧焊，HAZ的韧性也会降低。
发明例的焊接编号13能够获得良好的HAZ韧性。但是，由于气体保护电弧焊的第一电极12和第二电极13的电极间距离长达35mm，因此，略微地发现产生气孔。
接着，将气体保护电弧焊的第一电极12和气体保护电弧焊的第二电极13均设为反极性，以与焊接编号1相同的条件进行钢板1的焊接。该情况下，气体保护电弧焊的电弧25变得不稳定。因此，尽管在潜弧焊没有产生问题，但在焊接金属21上发现气孔。
进而，将气体保护电弧焊的第一电极12和气体保护电弧焊的第二电极13均设为反极性，且使用脉冲电源将气体保护电弧焊的第一电极12的峰值电流和气体保护电弧焊的第二电极13的峰值电流时间性地错开，以与焊接编号1相同的条件进行钢板1的焊接。该情况下，气体保护电弧焊的电弧25稳定，在焊接金属21上没有产生气孔。
工业实用性
在焊接钢板时，能够获得防止HAZ30的韧性劣化且施工效率优异的复合焊接方法及复合电弧焊接机，在工业上起到特殊的效果。
标号说明
1钢板
2背面
3加固面
4钢板的厚度
5、6槽角度
7、8槽深度
9、10槽面积
11钝边
12气体保护电弧焊的第一电极的焊丝
13气体保护电弧焊的第二电极的焊丝
14气体保护电弧焊的第三电极的焊丝
15气体保护电弧焊的第四电极的焊丝
16潜弧焊的第一电极的焊丝
17潜弧焊的第二电极的焊丝
18潜弧焊的第三电极的焊丝
19潜弧焊的第四电极的焊丝
20背面的焊接金属
21气体保护电弧焊的焊接金属
22加固面的焊接金属
23熔融金属(熔融池)
24气体、25电弧、26槽底、27槽沿
28夏比冲击试验试样
29槽口
30焊接热影响部(HAZ)
31气体保护电弧焊电极(electrode)
32潜弧焊电极
33气体保护电弧焊丝(wire)
34潜弧焊丝
35潜弧焊焊剂漏斗(hopper)
36焊剂(flux)
37被焊接体(work)
38搬运台车
表1
Figure BPA00001424771100171
表2
Figure BPA00001424771100172
表3
表4
Figure BPA00001424771100181
表5
Figure BPA00001424771100182
表5续表
Figure BPA00001424771100191
表6
表6续表
*σ：-40℃中的HAZ的吸收能量
表7
Figure BPA00001424771100202
表7续表
Figure BPA00001424771100211
表8
Figure BPA00001424771100212
表8续表
*σ：-40℃中的HAZ的吸收能量

Claims (14)

1.一种复合焊接方法，对钢板的对接部进行气体保护电弧焊，并在所述气体保护电弧焊的后方进行潜弧焊，其特征在于，
利用两个以上电极进行所述气体保护电弧焊，并且在所述气体保护电弧焊的第一电极使用焊丝直径1.4mm以上的焊接用焊丝且将所述第一电极的电流密度设为320A/mm2以上。
2.如权利要求1或2所述的复合焊接方法，其特征在于，将所述气体保护电弧焊的最末尾的电极和所述潜弧焊的第一电极的电极间距离设为40～100mm。
3.如权利要求1所述的复合焊接方法，其特征在于，利用两个以上电极进行所述潜弧焊，并且将所述潜弧焊的第一电极的电流密度设为75A/mm2以上。
4.如权利要求1～3中任一项所述的复合焊接方法，其特征在于，将所述气体保护电弧焊的第一电极和第二电极的电极间距离设为30mm以下。
5.如权利要求1～4中任一项所述的复合焊接方法，其特征在于，将所述气体保护电弧焊的第一电极和第二电极设定为不同的极性。
6.如权利要求1～5中任一项所述的复合焊接方法，其特征在于，对所述气体保护电弧焊的第一电极和第二电极分别使用脉冲电源，且将所述第一电极的峰值电流和所述第二电极的峰值电流时间性地错开而进行供给。
7.如权利要求1～6中任一项所述的复合焊接方法，其特征在于，将所述潜弧焊的第二电极相对于第一电极的电流比设为0.6～0.8。
8.一种复合电弧焊接机，在同一焊接线上将气体保护电弧焊机配置在最前头，在所述气体保护电弧焊机的后方配置有潜弧焊机，其中，
所述气体保护电弧焊机具有两个以上电极，所述气体保护电弧焊机的第一电极的焊丝直径为1.4mm以上，且所述第一电极的电流密度为320A/mm2以上。
9.如权利要求8所述的复合电弧焊接机，其中，所述气体保护电弧焊机的最末尾的电极和所述潜弧焊机的第一电极的电极间距离为40～100mm。
10.如权利要求8或9所述的复合电弧焊接机，其中，所述潜弧焊机具有两个以上电极，所述潜弧焊的焊接机的第一电极的电流密度为75A/mm2以上。
11.如权利要求8～10中任一项所述的复合电弧焊接机，其中，所述气体保护电弧焊机的第一电极和第二电极的电极间距离为30mm以下。
12.如权利要求8～11中任一项所述的复合电弧焊接机，其中，所述气体保护电弧焊机的第一电极和第二电极为不同的极性。
13.如权利要求8～12中任一项所述的复合电弧焊接机，其中，所述气体保护电弧焊机的第一电极和第二电极的电源分别为脉冲电源，所述第一电极的峰值电流和所述第二电极的峰值电流时间性地错开。
14.如权利要求8～13中任一项所述的复合电弧焊接机，其中，所述潜弧焊机的第二电极相对于第一电极的电流比为0.6～0.8。
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