CN103302384B - 纵列式气体保护电弧焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供无论是否对先行电极使用100％的二氧化碳气体均能够实现比现有的使用以惰性气体为主要成分的保护气体的纵列式气体保护电弧焊接更低的成本和更低的飞溅、并且能够加深熔深的纵列式气体保护电弧焊接方法。本焊接方法的特征在于，使用二氧化碳气体作为由实芯焊丝构成的先行电极10的保护气体，使用含有60体积％以上的氩气的氩气-二氧化碳混合气体作为由实芯焊丝或药芯焊丝构成的后行电极20的保护气体，将先行电极10和后行电极20设为反极性，先行电极10满足“5.00≤(I·V·10^-8)/(Wf·πr²)≤10.00”和“(I²·10^-3)/V≥4.50”的关系，后行电极20满足“4.00≤(I·V·10^-8)/(W_f·πr²)≤7.00”和“(I²·10^-3)/V≥8.00”的关系。

Description

纵列式气体保护电弧焊接方法

技术领域

本发明涉及气体保护电弧焊接中的双电极焊接方法。

背景技术

以往，关于气体保护电弧焊接方法，提出过如专利文献1～3所示的技术。例如专利文献1中，就纵列式GMA焊接而言，先行电极具有加深向母材熔深的作用，后行电极具有利用电弧压力抑制由先行电极的电弧熔融而流向熔池后方的熔融金属来调整熔融池形状的作用，因此，设想出对于先行电极和后行电极而言各自存在适合的保护气体组成。而且，专利文献1中，基于上述的设想，提出了通过对先行电极和后行电极供给适合的不同组成的保护气体而不使熔深减小、稳定地进行熔滴过渡而减少飞溅的技术。

专利文献1中，具体而言，提出了如下方案：将供给至先行电极的先行电极用保护气体设为氩气与二氧化碳气体两种的混合气体、或者氩气、二氧化碳气体和氧气三种的混合气体，将供给至后行电极的后行电极用保护气体设为纯氩气、氩气与二氧化碳气体两种的混合气体、氩气与氧气两种的混合气体、或者氩气、二氧化碳气体和氧气三种的混合气体，并使后行电极用保护气体中的二氧化碳气体浓度低于先行电极用保护气体中的二氧化碳气体浓度。

接着，专利文献2中，提出了鉴于使用二氧化碳气体的混合比率为50体积％以上的保护气体进行焊接时极难完成喷射过渡这样的现有问题的焊接焊丝和使用该焊接焊丝的焊接方法。即，专利文献2中，提出了在使用以二氧化碳气体为主要成分的保护气体的二氧化碳气体保护电弧焊接中，能够进行熔滴的喷射过渡，即使进行高速焊接也能减少飞溅的产生，而且能得到优良的焊道形状的焊接焊丝和使用该焊接焊丝的焊接方法。需要说明的是，上述的以二氧化碳气体为主要成分是指例如二氧化碳气体的混合比率为50体积％以上。

专利文献2中，具体而言，提出了如下方案：通过将稀土元素添加到焊接焊丝中并规定Ca含量，使阴极中的电弧产生点集中且稳定；即使增加保护气体中的二氧化碳气体，通过与通常相反的正极性、即将焊接焊丝设为阴极，使飞溅的产生减少；通过将强脱氧元素Ti、Zr、Al添加到焊接焊丝中，得到更稳定的焊接性等。

接着，专利文献3中，提出了一种纵列式气体保护电弧焊接方法，其为电极使用两根焊接用焊丝的消耗电极式的纵列式气体保护电弧焊接方法，其中，使用含有40体积％以上的CO₂的活性气体作为先行电极的保护气体，使用含有合计99.5体积％以上的选自Ar气、He气和H₂气中的一种或两种以上的惰性气体作为后行电极的保护气体，并且在由先行电极产生的熔融金属凝固前进行后行电极中熔渣的清理。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开专利WO2008/016084号公报

专利文献2：日本特开2004-188428号公报

专利文献3：日本特开2010-125496号公报

发明内容

但是，专利文献1中提出的技术，虽然从抑制飞溅的观点出发使用以氩气这样的惰性气体为主要成分的混合气体作为保护气体，但是，存在熔深较浅、与现有的纵列式方法为同等水平的问题。另外，专利文献1中提出的技术具有保护气体的成本高的问题。而且，由于氩气这样的惰性气体的成本比二氧化碳气体的数倍还高，因此在实际的焊接施工中，期望减少惰性气体的使用量而尽可能地使用以二氧化碳气体为主要成分的气体。

专利文献2中提出的技术，存在添加到焊接焊丝中的稀土元素昂贵的问题。另外，专利文献2中提出的技术，限定为正极性，但使用例如廉价的实芯焊丝以正极性进行焊接时，存在会产生大量的飞溅的问题。

专利文献3中提出的技术与专利文献2同样，存在添加到焊接焊丝中的稀土元素价格高的问题。另外，专利文献3中提出的技术，存在不能通过使用含有100体积％CO₂的活性气体作为先行电极的保护气体、并且使用廉价的实芯焊丝作为先行电极来进行纵列式气体保护电弧焊接的问题。此外，作为本技术优选的方式，提出了使先行电极为正极性、后行电极为反极性的方案。此时，由于两个电弧相互排斥，因此，还存在损害利用后行电极电弧调整焊接焊道形状这一纵列式气体保护电弧焊接的最大优点的问题。

除了以上的问题之外，还存在如下问题：通常可知使用二氧化碳气体作为先行电极的保护气体的焊接具有深熔深性，但在纵列式气体保护电弧焊接中使用时，由于会产生极大量的飞溅，因此不能应用二氧化碳气体。

本发明鉴于上述问题而完成，其课题在于提供无论是否对先行电极使用100％二氧化碳气体均能够实现比现有的使用以惰性气体为主要成分的保护气体的纵列式气体保护电弧焊接更低的成本和更低的飞溅、并且能够加深熔深的纵列式气体保护电弧焊接方法。

为了解决上述的课题，本发明的纵列式气体保护电弧焊接方法是使用了先行电极和后行电极的纵列式气体保护电弧焊接方法，其使用实芯焊丝作为上述先行电极、并且使用二氧化碳气体作为该先行电极的保护气体，使用实芯焊丝或药芯焊丝作为上述后行电极、并且使用含有60体积％以上的氩气的氩气-二氧化碳混合气体作为该后行电极的保护气体，将上述先行电极和上述后行电极均设为反极性，上述先行电极的焊接条件中的焊接电流I[A]、焊接电压V[V]、焊丝输送速度W_f[m/分钟]和焊丝半径r[m]满足以下的式(1)和式(2)的关系，上述后行电极的焊接条件中的焊接电流I[A]和焊接电压V[V]满足以下的式(3)和式(4)的关系。

$5.00\≤\frac{I\·V\·{10}^{-8}}{W_f\·{\mathrm{\πr}}^2}\≤10.00$ ···式(1)

$\frac{I^2\·{10}^{-3}}{V}\≥4.50$ ···式(2)

$4.00\≤\frac{I\·V\·{10}^{-8}}{W_f\·{\mathrm{\πr}}^2}\≤7.00$ ···式(3)

$\frac{I^2\·{10}^{-3}}{V}\≤8.00$ ···式(4)

由此，本发明的纵列式气体保护电弧焊接方法，通过调整先行电极的焊接条件以满足式(1)和式(2)，即使使用二氧化碳气体作为该先行电极的保护气体也能够维持稳定的喷射过渡，进而能够在加深熔深的同时大幅地降低飞溅。另外，通过调整后行电极的焊接条件以满足式(3)和式(4)，能够将焊道形状调整至平滑，而且能够抑制由电弧干扰导致的飞溅。通过将满足以上式(1)～式(4)的焊接条件应用于先行电极和后行电极，提供低成本以及实现深熔深性和低飞溅性的纵列式气体保护电弧焊接方法。

另外，本发明的纵列式气体保护电弧焊接方法，优选上述先行电极的焊丝直径a[mm]为a≤2.0、且上述后行电极的焊丝直径b[mm]为b≤(a-0.2)。

由此，本发明的纵列式气体保护电弧焊接方法，通过使用具有预定以上的直径的焊丝作为先行电极，能够提高焊接电流，并且通过使用直径比先行电极细的焊丝作为后行电极，能够使熔敷量增加。

根据本发明的纵列式气体保护电弧焊接方法，通过分别调整先行电极和后行电极的焊接条件，无论是否对先行电极使用100％的二氧化碳气体都能够实现低飞溅，而且还能够加深熔深。另外，根据本发明的纵列式气体保护电弧焊接方法，通过使用廉价的实芯焊丝作为先行电极，并使用廉价的二氧化碳气体作为该先行电极的保护气体，能够大幅地降低成本，还能够实现焊接速度的提高、熔敷量的增加之类的焊接工序的高品质和高效化。

附图说明

图1是用于说明纵列式气体保护电弧焊接的示意图，(a)是表示现有的纵列式气体保护电弧焊接的图，(b)是表示本发明的纵列式气体保护电弧焊接的图。

图2是表示纵列式气体保护电弧焊接中各保护气体的熔滴和电弧的状态的示意图，(a)是表示使用二氧化碳气体作为保护气体时的熔滴和电弧的状态的图，(b)是表示使用以惰性气体为主要成分的混合气体作为保护气体时的熔滴和电弧的状态的图。

图3是表示现有的纵列式气体保护电弧焊接和本发明的纵列式气体保护电弧焊接中的熔滴、电弧和熔深的状态的示意图，(a)是表示现有方法的熔滴、电弧和熔深的状态的图，(b)是表示本发明的熔滴、电弧和熔深的状态的图。

图4是表示本发明实施方式的纵列式气体保护电弧焊接方法的实施例的图，是表示现有方法和发明方法各方法中的各焊接速度的熔深深度的图表。

图5是表示本发明实施方式的纵列式气体保护电弧焊接方法的实施例的图，(a)是表示现有方法中的各焊接速度的飞溅产生量的图表，(b)是表示发明方法中的各焊接速度的飞溅产生量的图表。

符号说明

10  先行电极

20  后行电极

A   电弧

D   熔滴

G、 G₁、G₂保护气体

W  母材

具体实施方式

以下，参考附图对本发明实施方式的纵列式气体保护电弧焊接方法详细地进行说明。需要说明的是，为了便于说明，附图中有夸大地表示构件的大小和形状的情况，而且有省略一部分构成的描绘的情况。另外，在以下的说明中，有时将纵列式气体保护电弧焊接简称为“纵列式焊接”。此外，在以下的说明中，有时将现有的纵列式气体保护电弧焊接方法简称为“现有方法”、将本发明的纵列式气体保护电弧焊接方法简称为“发明方法”。

纵列式气体保护电弧焊接方法是在对焊接部喷射保护气体的同时、利用由先行电极和后行电极构成的双电极进行焊接的方法。就现有的纵列式焊接而言，有例如如图1(a)所示先行电极10和后行电极20使用相同种类的焊丝以及相同种类的保护气体G来进行焊接的情况，本发明如图1(b)所示，先行电极10和后行电极20分别使用不同的焊丝以及不同的保护气体G₁、G₂来进行焊接。

在此，就纵列式焊接而言，为了实现低飞溅、形成美观的焊道，以先行电极10和后行电极20来维持稳定的熔滴过渡形态是极为重要的。另一方面，在纵列式焊接中，由于先行电极10比后行电极20对熔深的影响更大，因而在本发明中使用具有深熔深性的100％二氧化碳气体作为先行电极10的保护气体G₁，但是，到目前为止还未找出使用廉价的实芯焊丝进行反极性焊接时也能够维持稳定的喷射过渡的方法。

如图2(a)和图3(a)所示，就通常的100％二氧化碳气体焊接而言，与使用氩气和使用以氩气为主要成分的混合气体的情况不同，电弧A不产生于熔滴D的周围，而是产生在熔滴D的下方。这样，如图2(a)所示，熔滴D由于难以脱离而变得粗大，因而变成被称为熔滴(globule)过渡的过渡形态。变成熔滴过渡时，被因压缩而增大的电弧力推顶的熔滴D向周围飞散，会产生大量的飞溅，在纵列式焊接中，这种情况会进一步恶化而产生极大量的飞溅，因此完全没有应用在实际操作中。需要说明的是，上述的熔滴过渡是指如图2(a)所示熔滴D以超过先行电极10的焊丝直径的大小进行过渡的情况。

另一方面，如图2(b)所示，在利用氩气或利用以氩气为主要成分的混合气体的纵列式焊接中，电弧A产生于熔滴D的周围，熔滴D由于该电弧A的电磁收缩力而变得容易脱离，因此能够维持稳定的喷射过渡。但是，存在熔深浅的问题。需要说明的是，上述的喷射过渡是指如图2(b)所示熔滴D以先行电极10的焊丝直径以下的大小进行过渡的情况。

因此，本发明人等反复进行了深入研究，发现：如果使用100％二氧化碳气体作为先行电极10的保护气体G₁，并如图3(b)所示通过以向下挖掘母材W的方式产生电弧A，使电弧A在熔滴D与坡口壁面之间产生且以包围熔滴D的周围的方式形成，从而使熔滴D由于该电磁收缩力而容易脱离，则即使在进行反极性焊接的情况下也能够喷射过渡，而且，通过限制电压与电流的比还能同时得到深熔深性。进而，提案了找出上述焊接条件的基本必要条件、且还满足低成本、低飞溅、深熔深性等必要条件的纵列式气体保护电弧焊接方法。以下对提案的内容详细进行说明。

(先行电极)

本发明实施方式的纵列式气体保护电弧焊接方法中，使用廉价的实芯焊丝作为先行电极10、并使用廉价的100％二氧化碳气体作为先行电极10的保护气体G₁进行反极性焊接。另外，本发明实施方式的纵列式气体保护电弧焊接方法中，使先行电极10的焊接条件中的焊接电流I[A]、焊接电压V[V]、焊丝输送速度W_f[m/分钟]、焊丝半径r[m]满足以下的式(1)的关系。

$5.00\≤\frac{I\·V\·{10}^{-8}}{W_f\·{\mathrm{\πr}}^2}\≤10.00$ ···式(1)

$\frac{I^2\·{10}^{-3}}{V}\≥4.50$ ···式(2)

在此，式(1)中的“I·V”表示用于熔化焊丝、即先行电极10所必需的能量。另外，式(1)中的“W_f·πr²”表示每一分钟内被输送的焊丝、即先行电极10的体积。式(1)限制所必需的能量与体积的关系，式(2)进一步限制影响能量的电流与电压的关系。通过满足上述式(1)和式(2)，如图3(b)所示，在100％二氧化碳气体焊接的情况下也能够进行喷射过渡，从而能够实现低飞溅和深熔深的纵列式焊接。

对式(1)进行说明。已设定式(1)值的上下限，如果“(I·V·10^-8)/(W_f·πr²)”的值超过10.00，则在100％二氧化碳气体焊接中不能进行喷射过渡，从而不能实现低飞溅焊接。例如，焊接电流I[A]过大时，电弧力也增强。熔池的稳定性由于过大的电弧力而劣化，两个电极之间的熔液积存也变得不稳定。因此，产生大量的飞溅，而且焊道形状也变差。另外，焊接电压V[V]过大时，不能维持喷射过渡，会由于熔滴过渡而产生大量的飞溅。

而且，如式(1)所示，如果“(I·V·10^-8)/(W_f·πr²)”的值小于5.00，则100％二氧化碳气体焊接中也不能确保熔深的深度，并且不能实现低飞溅焊接。例如，焊接电流I[A]过小时，电弧力变弱，熔深也变浅。另外，由于作用于熔滴D的电磁收缩力不足，因而不能维持喷射过渡，常发生飞溅。而且，焊接电压V[V]过小时，用于熔化焊丝和母材W所必需的能量不足，发生短路，熔深变浅，而且飞溅也大量产生。

另外，本发明实施方式的纵列式气体保护电弧焊接方法中，如图1(b)所示，为了加深熔深，需要将先行电极10的电弧长度维持地较短。因此，本发明实施方式的纵列式气体保护电弧焊接方法中，除了满足上述式(1)之外，还使先行电极10的焊接条件中的焊接电流I[A]、焊接电压V[V]满足式(2)的关系。

即，如果焊接电流I[A]不足而式(2)的值小于4.50，则熔深变浅，而且不能维持喷射过渡。另外，如果焊接电压V[V]过大而式(2)的值小于4.50，则不能维持喷射过渡，会由于熔滴过渡而产生大量的飞溅。

(后行电极)

本发明实施方式的纵列式气体保护电弧焊接方法中，使用廉价的实芯焊丝或药芯焊丝作为后行电极20、并使用含有60体积％以上的氩气的含氩气和二氧化碳气体的混合气体作为后行电极20的保护气体G2进行反极性焊接。

另外，通过满足规定了先行电极10的焊接条件的上述式(1)和式(2)，具有能够在加深熔深的同时大幅降低由先行电极10产生的飞溅的效果，但是，如果在纵列式气体保护电弧焊接法中仅规定先行电极10，而相对于此后行电极20的焊接条件不当，则焊道形状变得不规则，而且常发生由后行电极20产生的飞溅。因此，本发明实施方式的纵列式气体保护电弧焊接方法中，除了调整先行电极10的焊接条件之外，还使后行电极20的焊接条件中的焊接电流I[A]、焊接电压V[V]、焊丝输送速度W_f[m/分钟]、焊丝半径r[m]满足以下的式(3)和式(4)的关系。这样，通过调整后行电极20的焊接条件以满足式(3)和式(4)，能够适当地保持该后行电极20的电弧长度，从而能够调整焊道形状并实现低飞溅。

$4.00\≤\frac{I\·V\·{10}^{-8}}{W_f\·{\mathrm{\πr}}^2}\≤7.00$ ···式(3)

$\frac{I^2\·{10}^{-3}}{V}\≤8.00$ ···式(4)

如式(3)所示，如果“(I·V·10^-8)/(Wf·πr²)”的值超过7.00，则不能得到低的飞溅和正常的焊道形状。即，焊接电流I[A]过大时，后行电弧的电弧力过高，因此，在两个电极之间产生的熔液积存变得不稳定，不能得到正常的焊道。另外，焊接电压V[V]过大时，电弧长度过长，因此，产生大量的飞溅。而且，即使“(I·V·10^-8)/(W_f·πr²)”的值小于4.00，也不能得到低的飞溅和正常的焊道形状。即，焊接电流I[A]过小时，得不到充分的电磁收缩力，因此，变成熔滴过渡，由后行电极20产生的飞溅增大。另外，由于后行电弧的电弧力过低，因而不能使由先行电极10形成的熔融池充分地铺展开，形成不规则的焊道。而且，焊接电压V[V]过小时，电弧长度过短而发生短路，飞溅也大量产生，而且不能充分地调整焊道形状。

需要说明的是，如式(4)所示，将“(I²·10^-3)/V”的上限值设为8.00的理由在于，如果“(I²·10^-3)/V”的值超过8.00，则焊接电压过小，不能充分地调整因先行电极10而变凸的焊道形状。

以上说明的本发明实施方式的纵列式气体保护电弧焊接方法，通过调整先行电极10的焊接条件以满足上述式(1)和式(2)，即使使用二氧化碳气体作为该先行电极10的保护气体G₁进行反极性焊接也能够维持稳定的喷射过渡，并且能够在加深深熔的同时大幅降低飞溅。而且，本发明的纵列式气体保护电弧焊接方法，通过调整后行电极20的焊接条件以满足式(3)和式(4)，能够调整焊道形状、实现低飞溅。

因此，根据本发明实施方式的纵列式气体保护电弧焊接方法，通过分别调整先行电极10和后行电极20的焊接条件，无论是否对先行电极10使用100％二氧化碳气体，均能够实现低飞溅、进而也能够加深熔深。另外，根据本发明的纵列式气体保护电弧焊接方法，通过使用廉价的实芯焊丝作为先行电极10、并使用廉价的二氧化碳气体作为该先行电极10的保护气体G₁，能够大幅降低成本，且能够实现焊接工序的高质量化和高效化。

另外，本发明实施方式的纵列式气体保护电弧焊接方法，优选将先行电极10的焊丝直径a[mm]设为a≤2.0、并将后行电极20的焊丝直径b[mm]设为b≤(a-0.2)。由此，本发明实施方式的纵列式气体保护电弧焊接方法，通过使用具有预定以上的直径的的焊丝作为先行电极10，能够提高焊接电流I[A]，通过使用直径比先行电极10细的焊丝作为后行电极20，能够增加熔敷量。

实施例

以下，在对比满足本发明必要条件的实施例与不满足本发明必要条件的比较例的同时对本发明实施方式的纵列式气体保护电弧焊接方法进行说明。

首先，作为第一实验，改变先行电极10和后行电极20的焊接条件而进行纵列式焊接，并对各焊接条件的飞溅产生量进行评价。本实验中，使用实芯焊丝作为先行电极10，使用药芯焊丝作为后行电极20。另外，使用二氧化碳气体作为先行电极10的保护气体G₁，使用Ar-10～30％C0₂气、即含有60体积％以上的氩气的氩气-二氧化碳混合气体作为后行电极20的保护气体G₂。此外，将先行电极10与后行电极20的极间距离设为30mm、将焊接速度设为80cm/分钟进行立向下角焊缝焊接。另外，本实验中，先行电极10和后行电极20的极性设为反极性。将在以上条件下进行纵列式焊接的结果示于表1和表2。

本实验中，具体而言如表1和表2所示，使先行电极10的焊丝输送速度在4.0～28.0m/分钟之间变化、焊丝直径在1.2～2.0mm之间变化、焊接电流在200～650A之间变化、焊接电压在16.0～49.0V之间变化而进行纵列式焊接。然后，如表1所示，计算在各焊接条件下上述式(1)和式(2)的值。

另外，本实验中，具体地如表1和表2所示，使后行电极20的焊丝输送速度在13～30m/分钟之间变化、后行电极20的焊丝直径在1.0～1.6mm之间变化、焊接电流在255～630A之间变化、焊接电压在18.0～49.0V之间变化而进行纵列式焊接。然后，如表2所示，计算在各焊接条件下上述式(3)和式(4)的值。

此外，本实验中，对在表1和表2所示的各焊接条件下进行焊接时的飞溅产生量进行评价，如表1和表2所示，将几乎不产生飞溅的状态(0.7g/分钟以下的情况)评价为“◎(良好)”，将产生大量飞溅的状态(超过0.7g/分钟的情况)评价为“×(不良)”。另外，本实验中，对焊接后的焊道形状也进行评价，将焊道形状为平面的情况评价为“◎(良好)”，将焊道形状为凸面的状态评价为“×(不良)”。并且，将飞溅产生量和焊道形状两者均良好的情况记为综合评价为“◎”，将飞溅产生量和焊道形状中任一项不良的情况记为综合评价为“×”。

就No.2、3、6～11、14～26、28、31～34、43、44、47、48、52、53、56、57、60～62、65、66、69、70、73、74、77、78、81、84、86和87而言，如表1和表2所示，式(1)的计算值均为5.00以上且10.00以下，并且式(2)的计算值均为4.50以上。而且，式(3)的计算值均为4.00以上且7.00以下，并且式(4)的计算值均为8.00以下。因此，在这些焊接条件下进行焊接时，飞溅产生量均少，而且焊道形状也均良好，综合评价均为“◎”。需要说明的是，No.86、87是分别将后行电极20的保护气体设为Ar-30％CO₂和Ar-10％CO₂的情况的实施例。

另一方面，就No.1而言，如表1所示，式(1)的计算值超过10.00，式(4)的计算值超过8.00，因此，产生大量的飞溅，并且焊道形状也不良。因此，如表1所示，No.1的飞溅发生评价、焊道形状和综合评价为“×”。另外，就No.4而言，如表1所示，式(1)的计算值小于5.00，式(3)的计算值小于4.00，式(4)的结果超过8.00，因此，产生大量的飞溅，并且焊道形状也不良。因此，如表1所示，No.4的飞溅发生评价、焊道形状和综合评价为“×”。

就No.13而言，如表1所示，式(1)的计算值为10.00以上，因此，产生大量的飞溅。因此，如表1所示，No.13的飞溅发生评价和综合评价为“×”。另外，就No.5、29和30而言，如表1所示，式(1)的计算值均小于5.00，因此，均产生大量的飞溅。因此，如表1所示，No.5、29、30的飞溅发生评价和综合评价均为“×”。另外，就No.12、27而言，如表1所示，式(1)的计算值均超过10.00，式(2)的计算值均小于4.50，因此，均产生大量的飞溅。因此，如表1所示，No.12、27的飞溅发生评价和综合评价均为“×”。

就No.35、37～41而言，如表1所示，式(2)的计算值均小于4.50，因此，均产生大量的飞溅。因此，如表1所示，No.35、37～41的飞溅发生评价和综合评价均为“×”。另外，就No.36而言，如表1所示，式(1)的计算值小于5.00，式(2)的计算值小于4.50，因此，产生大量的飞溅。因此，如表1所示，No.36的飞溅发生评价和综合评价为“×”。需要说明的是，在表1中，对于不满足式(1)或式(2)的情况，用下划线以及粗体表示。

就No.42、46、51、55、59、64、72、76、80和83而言，如表2所示，式(3)的计算值均超过7.00，因此，均产生大量的飞溅，焊道形状也均不良。因此，如表2所示，No.42、46、51、55、59、64、72、76、80和83的飞溅发生评价、焊道形状评价和综合评价均为“×”。另外，就No.45、54、58、63、67、75、79、82和85而言，如表2所示，式(3)的计算值均小于4.00，因此均产生大量的飞溅，焊道形状也均不良。因此，如表2所示，No.45、54、58、63、67、75、79、82和85的飞溅发生评价、焊道形状评价和综合评价均为“×”。

就No.49和50而言，如表2所示，式(3)的计算值均小于4.00，式(4)的计算值均超过8.00，因此，均产生大量的飞溅，焊道形状也均不良。因此，如表2所示，No.49和50的飞溅发生评价、焊道形状评价和综合评价均为“×”。另外，就No.68、71而言，如表2所示，式(4)的计算值均超过8.00，因此，焊道形状均不良。因此，如表2所示，No.68和71的焊道形状和综合评价均为“×”。需要说明的是，在表2中，对于不满足式(3)或式(4)的情况，用下划线以及粗体表示。

就No.88而言，如表2所示，后行电极20满足式(3)和式(4)，但其为正极性，因此，产生大量的飞溅，焊道形状也不良。因此，如表2所示，No.88的飞溅发生评价、焊道形状评价和综合评价为“×”另外，就No.89而言，如表2所示，先行电极10满足式(1)和式(2)，但其为正极性，因此，产生大量的飞溅，焊道形状也不良。因此，如表2所示，No.89的飞溅发生评价、焊道形状评价和综合评价为“×”。另外，就No.90而言，如表2所示，先行电极10满足式(1)和式(2)，且后行电极20满足式(3)和式(4)，但它们均为正极性，因此，产生大量的飞溅，焊道形状也不良。因此，如表2所示，No.90的飞溅发生评价、焊道形状评价和综合评价为“×”。

接着，作为第二实验，对于利用不满足本发明必要条件的现有方法的纵列式焊接和利用满足本发明必要条件的发明方法的纵列式焊接，比较它们各自在焊缝腰高相同的立向下角焊中相对于母材W的熔深以及飞溅产生量。本实验中，对于现有方法和发明方法，具体而言在表3所示的条件下进行纵列式焊接。需要说明的是，表3中发明方法的焊接条件满足上述式(1)、式(2)、式(3)和式(4)。而且，本实验中，将先行电极10和后行电极20的极性设为反极性。

表3

图4是表示现有方法和发明方法各方法中的各焊接速度的熔深深度的图表。如图4所示，可知在利用发明方法进行纵列式焊接时，在各焊接速度下均能够使熔深比现有方法加深14％(焊接速度：70cm/分钟)至40％(焊接速度：110cm/分钟)。另外，要确保熔深深度为3.5mm，现有方法即使焊接速度为70cm/分钟也不充分，但本发明即使将焊接速度增加至110cm/分钟也能够确保3.5mm，从而也能够实现由深熔深化带来的焊接效率的提高。

另外，图5(a)是表示现有方法中的各焊接速度的飞溅产生量的图表，图5(b)是表示发明方法中的各焊接速度的飞溅产生量的图表。并且，该图5(a)、(b)中以颜色区分开的区域表示大小不同的飞溅的比例。即，图5(a)中，以颜色区分示出两种大小的飞溅，图5(b)中，以颜色区分示出三种大小的飞溅。

如图5(a)、(b)所示，可知通过利用发明方法进行纵列式焊接，与现有方法相比能够大幅抑制飞溅量。具体而言，如图5(b)所示，焊接速度为70cm/分钟时能够使飞溅量减少32％，焊接速度为80cm/分钟时能够使飞溅量减少24％，焊接速度为90cm/分钟时能够使飞溅量减少59％，焊接速度为100cm/分钟时能够使飞溅量减少61％，焊接速度为110cm/分钟时能够使飞溅量减少66％。

通过如以上所述的两个实验能够确认：即使使用二氧化碳气体作为先行电极10的保护气体G₁，通过调整先行电极10和后行电极20的焊接条件以满足式(1)、式(2)、式(3)和式(4)，也能够抑制飞溅的产生。

以上，关于本发明实施方式的纵列式气体保护电弧焊接方法，通过具体实施方式和实施例具体地进行了说明，但本发明的主旨不受这些记载的限定，而需要基于专利权利要求书的记载在较宽范围内进行解释。此外，基于这些记载进行各种变形、修改等后的技术不用说也包含在本发明的主旨内。

Claims (2)

1.一种纵列式气体保护电弧焊接方法，其是使用先行电极和后行电极的纵列式气体保护电弧焊接方法，其特征在于，

使用实芯焊丝作为所述先行电极，并且使用二氧化碳气体作为该先行电极的保护气体，

使用实芯焊丝或药芯焊丝作为所述后行电极，并且使用含有60体积％以上的氩气的氩气-二氧化碳混合气体作为该后行电极的保护气体，

将所述先行电极和所述后行电极均设为反极性，

所述先行电极的焊接条件中的焊接电流I、焊接电压V、焊丝输送速度W_f、焊丝半径r满足以下的式(1)和式(2)的关系，

所述后行电极的焊接条件中的焊接电流I、焊接电压V满足以下的式(3)和式(4)的关系，其中，上述焊接电流I的单位为A，上述焊接电压V的单位为V，上述焊丝输送速度W_f的单位为m/分钟，上述焊丝半径r的单位为m，

$5.00\≤\frac{I\·V\·{10}^{-8}}{W_f\·{\mathrm{\πr}}^2}\≤10.00$ ···式(1)

$\frac{I^2\·{10}^{-3}}{V}\≥4.50$ ···式(2)

$4.00\≤\frac{I\·V\·{10}^{-8}}{W_f\·{\mathrm{\πr}}^2}\≤7.00$ ···式(3)

$\frac{I^2\·{10}^{-3}}{V}\≤8.00$ ···式(4)。

2.如权利要求1所述的纵列式气体保护电弧焊接方法，其特征在于，所述先行电极的焊丝直径a为a≤2.0，所述后行电极的焊丝直径b为b≤(a-0.2)，其中，上述焊丝直径a和焊丝直径b的单位为mm。