CN103909328A - 气体保护电弧焊接用药芯焊丝及气体保护电弧焊接方法 - Google Patents

气体保护电弧焊接用药芯焊丝及气体保护电弧焊接方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种在不增加焊接焊渣量的情况下能够通过大焊缝腰高的水平角焊得到良好的焊道形状的气体保护电弧焊接用药芯焊丝及气体保护电弧焊接方法。气体保护电弧焊接用药芯焊丝的特征在于，在焊接后的焊渣特性中，当焊渣的粘度为ρ[Pa·s]且凝固温度为Ts[℃]时，满足下述式（1）～（4），Ts≤6667ρ+1277……（1）Ts≥-5000ρ+1545……（2）Ts≥6667ρ+1230……（3）Ts≤-5000ρ+1580……（4）。

Description

气体保护电弧焊接用药芯焊丝及气体保护电弧焊接方法
技术领域
本发明涉及主要在造船或桥梁等钢结构物的水平角焊中使用的气体保护电弧焊接用药芯焊丝及气体保护电弧焊接方法。
背景技术
以往，为了高效率地进行焊接作业，在各种领域中进行使用了药芯焊丝的气体保护电弧焊接。例如，作为水平角焊中使用的药芯焊丝，公开有使用廉价的CO2气体作为保护气体且使各焊接结构物的焊接中要求的高速焊接时的焊道形状（焊瘤、咬边）改善的气体保护电弧焊接用药芯焊丝（例如，参照专利文献1）。另外，还公开有鉴于角焊部的疲劳强度集中而提出的改善焊道形状的气体保护电弧焊接用药芯焊丝（例如，参照专利文献2）。
【在先技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本特开平09-271984号公报
【专利文献2】日本特开平02-99297号公报
【发明的概要】
【发明要解决的课题】
近些年，在船舶的领域中，共用结构规则CSR）及新涂装基准（PSPC）这样的新规则被修订且开始对象船的建造。通过适用CSR，从而钢板存在相对地变厚的倾向，伴随于此，水平角焊部的最大焊缝腰高从6mm左右增加到8mm左右，且其比率也增加。但是，对于以往的角焊缝专用的药芯焊丝来说，在1Pass施工下无法得到8mm的焊缝腰高，因此也存在成为2Pass施工的情况，从而使建造效率降低这样的缺点显著化。
另外，即使能够进行1Pass施工，在1Pass施工下焊接速度也必然降低，使焊接输入热量增加。其结果是，焊道大多向下焊脚侧偏料，与母材的融合变差，从而导致疲劳强度的降低。因此，在焊接后产生修磨或补焊等修正作业，使生产率降低。另外，还存在容易产生因向下焊脚侧偏料的焊瘤形状、焊渣包覆不良引起的咬边这样的问题。并且，通过适用PSPC，从焊道终端部附近的涂装性的观点出发，角焊缝的外观形状的改善也变得越发重要。
另外，以往被开发及实用化的考虑了大焊缝腰高的水平角焊缝专用的药芯焊丝是通过使焊接焊渣量增加来改善焊道的焊丝。因此，焊渣产生量多，因而在以5mm左右的小的焊缝腰高为目标的焊接时，存在耐气孔性差，且引起焊道的形状不良这样的问题。
发明内容
本发明鉴于这样的问题点而提出，其课题在于提供一种在不增加焊接焊渣量的情况下能够通过大焊缝腰高的水平角焊得到良好的焊道形状的气体保护电弧焊接用药芯焊丝及气体保护电弧焊接方法。
【用于解决课题的手段】
本发明诸发明者进行锐意研究的结果是，发现了以下的事项。
图1是表示焊接金属的焊缝腰高与焊渣的状态的示意图。
在使用气体保护电弧焊接用药芯焊丝，将多种钢板用于试验来评价水平角焊时的焊道形状时，形状评价分别不同。因此，为了掌握·整理焊接材料与焊道形状的关系，认为仅考虑焊丝成分单体是不充分的。并且，发现了在着眼于焊接后形成的焊渣1，且着眼于焊渣的主要特性即粘度和凝固温度而进行整理时，能够很好地整理与焊接金属2中的焊道形状的关系。从该观点出发，反复进行多次焊接试验、评价来掌握焊渣特性与焊道形状的关系，在不增加焊接焊渣量的情况下，在大焊缝腰高焊接时确定形状良好的最佳的焊渣成分范围（参照图2）。
即，在本发明中，对于焊丝成分而言，无法充分掌握其影响，因此使用后述的式（1）～（4）的参数来规定焊接后的焊渣特性。
并且，通过成为式（1）～（4）的范围，在小焊缝腰高焊接时，也不会使耐气孔性劣化，能够得到良好的焊道形状。
需要说明的是，在本发明中，大焊缝腰高是指7～10mm左右的焊缝腰高，小焊缝腰高是指4～6mm左右的焊缝腰高。
本发明的气体保护电弧焊接用（gas shielded arc welding）药芯焊丝（Flux cored wire）（以下，适当称为药芯焊丝，或简称为焊丝）为气体保护电弧焊接用药芯焊丝，其特征在于，在焊接后的焊渣（slag）特性中，当焊渣的粘度为ρ[Pa·s]且凝固温度为Ts[℃]时，满足下述式（1）～（4），
Ts≤6667ρ+1277……（1）
Ts≥-5000ρ+1545……（2）
Ts≥6667ρ+1230……（3）
Ts≤-5000ρ+1580……（4）。
根据这样的结构，在焊接后的焊渣特性中，当焊渣的粘度为ρ[Pa·s]且凝固温度为Ts[℃]时，通过满足式（1）～（4）而起到以下的作用。
通过满足式（1），使焊道终端部的融合不会恶化，从而成为平坦的焊道外观。通过满足式（2），熔融状态的焊渣到完全凝固之前不需要时间，能够抑制焊接金属的焊道下垂。通过满足式（3），半熔融状态的焊渣在焊接金属的凝固过程中不会长时间覆盖表面，不会产生虫形气孔等气孔缺陷。通过满足式（4），缺乏流动性的半熔融状态的焊渣不存在立即凝固的倾向，能够防止在焊接金属的焊道表面产生凹凸而使形状变得不均匀的情况。
本发明的气体保护电弧焊接用药芯焊丝中，优选在所述焊接后的焊渣的成分中，
金属Ti、Ti氧化物及Ti化合物的TiO2换算值：35～50质量%，
金属Si、Si氧化物及Si化合物的SiO2换算值：9～16质量%，
金属Al、Al氧化物及Al化合物的Al2O3换算值：3～8质量%，
金属Zr、Zr氧化物及Zr化合物的ZrO2换算值：7～14质量%，
金属Mg、Mg氧化物及Mg化合物的MgO换算值：3～10质量%，
金属Mn、Mn氧化物及Mn化合物的MnO换算值：14～20质量%。
根据这样的结构，焊接后的焊渣的成分中含有规定量的Ti，由此电弧稳定性及焊渣包覆变得更加良好，并且焊渣的粘性不会变得过于高，使耐气孔性进一步提高。另外，通过含有规定量的Si、Al、Zr、Mg、Mn，从而焊道形状、耐气孔性、焊接金属的机械性能、焊接作业性变得更加良好。
本发明的气体保护电弧焊接用药芯焊丝中，优选所述焊接后的焊渣产生量相对于每焊丝单位质量为5～12质量%。
根据这样的结构，即使在以例如5mm左右的小的焊缝腰高为目标的焊接时，耐气孔性也变得更加良好。
本发明的气体保护电弧焊接用药芯焊丝中，优选所述气体保护电弧焊接用药芯焊丝的成分中，在焊丝全部质量中，
金属Ti、Ti氧化物及Ti化合物的Ti换算值：2.0～5.0质量%，
金属Si、Si氧化物及Si化合物的Si换算值：0.6～2.0质量%，
金属Al、Al氧化物及Al化合物的Al换算值：0.2～0.4质量%，
金属Zr、Zr氧化物及Zr化合物的Zr换算值：0.6～1.0质量%，
金属Mg、Mg氧化物及Mg化合物的Mg换算值：0.2～0.5质量%，
金属Mn、Mn氧化物及Mn化合物的Mn换算值：2.0～4.0质量%，
电弧稳定剂：0.1～1.0质量%。
根据这样的结构，通过含有规定量的Ti、Si、Al、Zr、Mg、Mn，从而焊道形状、耐气孔性、焊接金属的机械性能、焊接作业性变得更加良好。
本发明的气体保护电弧焊接方法中使用气体保护电弧焊接用药芯焊丝，所述气体保护电弧焊接方法的特征在于，在焊接后的焊渣特性中，当焊渣的粘度为ρ[Pa·s]且凝固温度为Ts[℃]时，在满足下述式（1）～（4）的范围内进行焊接作业，
Ts≤6667ρ+1277……（1）
Ts≥-5000ρ+1545……（2）
Ts≥6667ρ+1230……（3）
Ts≤-5000ρ+1580……（4）。
本发明的气体保护电弧焊接方法中，优选在所述焊接后的焊渣的成分中，
金属Ti、Ti氧化物及Ti化合物的TiO2换算值：35～50质量%，
金属Si、Si氧化物及Si化合物的SiO2换算值：9～16质量%，
金属Al、Al氧化物及Al化合物的Al2O3换算值：3～8质量%，
金属Zr、Zr氧化物及Zr化合物的ZrO2换算值：7～14质量%，
金属Mg、Mg氧化物及Mg化合物的MgO换算值：3～10质量%，
金属Mn、Mn氧化物及Mn化合物的MnO换算值：14～20质量%。
本发明的气体保护电弧焊接方法中，优选所述焊接后的焊渣产生量相对于每焊丝单位质量为5～12质量%。
本发明的气体保护电弧焊接方法中，优选所述气体保护电弧焊接用药芯焊丝的成分中，在焊丝全部质量中，
金属Ti、Ti氧化物及Ti化合物的Ti换算值：2.0～5.0质量%，
金属Si、Si氧化物及Si化合物的Si换算值：0.6～2.0质量%，
金属Al、Al氧化物及Al化合物的Al换算值：0.2～0.4质量%，
金属Zr、Zr氧化物及Zr化合物的Zr换算值：0.6～1.0质量%，
金属Mg、Mg氧化物及Mg化合物的Mg换算值：0.2～0.5质量%，
金属Mn、Mn氧化物及Mn化合物的Mn换算值：2.0～4.0质量%，
电弧稳定剂：0.1～1.0质量%。
根据以上那样的本发明的气体保护电弧焊接方法的顺序，起到通过上述的本发明的气体保护电弧焊接用药芯焊丝进行说明了的作用。
【发明效果】
根据本发明的药芯焊丝及气体保护电弧焊接方法，能够改善大焊缝腰高的水平角焊中的焊道形状。并且，即使在小焊缝腰高的水平角焊中也能得到良好的焊道形状。因此，能够降低焊接后的修正作业时间，提高建造效率。另外，能够有助于焊接结构物的品质提高。
附图说明
图1是表示焊接金属的焊缝腰高与焊渣的状态的示意图。
图2是表示本发明的焊接后的焊渣特性中的焊渣的粘度ρ[Pa·s]与凝固温度Ts[℃]的关系的图表。
图3是振动式粘度测定法中使用的图表的一例。
图4是表示实施例中的焊接条件下的焊丝目标位置和焊炬角度的示意图。
图5（a）是表示实施例中的咬边的测定宽度的示意图，图5（b）是表示实施例中的侧面角的示意图。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式进行详细地说明。
《药芯焊丝》
本发明的药芯焊丝在焊接后的焊渣特性中，当焊渣的粘度为ρ[Pa·s]且凝固温度为Ts[℃]时，满足下述式（1）～（4），
Ts≤6667ρ+1277……（1）
Ts≥-5000ρ+1545……（2）
Ts≥6667ρ+1230……(3）
Ts≤-5000ρ+1580……（4）。
即，该式（1）～（4）成为图2的由四方的框包围的范围内。
以下，对成为式（1）～（4）的范围的理由进行说明。
<Ts≤6667ρ+1277>
在焊道中，焊渣的凝固温度越高，越能够得到焊道下垂少的平坦的焊道外观。另一方面，当凝固温度过高时，焊道终端部的融合存在发生恶化的倾向。因此，焊接后的焊渣特性成为式（1）的范围。
<Ts≥-5000ρ+1545>
在焊道中，焊渣的粘度及凝固温度越低，熔融状态的焊渣到完全凝固之前越需要时间，从而无法抑制焊接金属的焊道下垂。因此，焊接后的焊渣特性成为式（2）的范围。
<Ts≥6667ρ+1230>
在焊道中，当焊渣的粘度高且凝固温度低时，半熔融状态的焊渣在焊接金属的凝固过程中长时间覆盖表面，从而产生虫形气孔等气孔缺陷。因此，焊接后的焊渣特性成为式（3）的范围。
<Ts≤-5000ρ+1580>
在焊道中，焊渣的粘度越高，且凝固温度越高，缺乏流动性的半熔融状态的焊渣越成为立即凝固的倾向，从而在焊接金属的焊道表面上产生凹凸而使形状成为不均匀。因此，焊接后的焊渣特性成为式（4）的范围。
焊渣的粘度ρ[Pa·s]和凝固温度Ts[℃]的测定能够通过依照例如JIS Z8803的振动式粘度测定法来进行。在此，在高温粘性的评价中能够使用振动片式粘度测定装置。在该装置中，例如，在大气中调整成振动频率为16.9Hz且振幅为1.5mm之后，通过粘度计校正用标准液（JIS8809）实施校正。然后，在铂坩埚内使焊渣熔融到1600℃附近，之后开始冷却来测定冷却过程中的粘度。
在本发明中，例如，使用上述装置，测定熔融金属的固液共存温度附近（1450～1500℃）的粘度并通过对该粘度进行平均后的值来评价焊渣粘度，另外，通过粘度上升时的温度来评价凝固温度。
振动片式粘度测定法中的焊渣粘度及凝固温度能够使用例如图3所示那样的图表来算出。在图3中，用圆圈包围的部位的附近是粘度上升时的温度。需要说明的是，图3是示意性表示焊渣粘度及凝固温度的算出方法的一例的图表。
焊渣的粘度及焊渣的凝固温度没有特别限定，但焊渣的粘度优选0.023～0.030Pa·s。另外，焊渣的凝固温度优选1410～1450℃。
在本发明的药芯焊丝中，优选在所述焊接后的焊渣的成分中，
金属Ti、Ti氧化物及Ti化合物的TiO2换算值：35～50质量%，
金属Si、Si氧化物及Si化合物的SiO2换算值：9～16质量%，
金属Al、Al氧化物及Al化合物的Al2O3换算值：3～8质量%，
金属Zr、Zr氧化物及Zr化合物的ZrO2换算值：7～14质量%，
金属Mg、Mg氧化物及Mg化合物的MgO换算值：3～10质量%，
金属Mn、Mn氧化物及Mn化合物的MnO换算值：14～20质量%。
在此，“金属Ti”表示“纯金属Ti”及“合金Ti”中的一种以上。对于“金属Si”、“金属Al”、“金属Zr”、“金属Mg”、“金属Mn”也同样。
另外，“氧化物”表示“单一氧化物”及“复合氧化物”中的一种以上。“单一氧化物”例如在为Ti时是指Ti单独的氧化物（TiO2），“复合氧化物”是指将上述的单一氧化物多种集合后的氧化物和包括例如Ti、Fe、Mn这样的多个金属成分的氧化物这双方。需要说明的是，对于“化合物”也同样。
另外，“金属Ti、Ti氧化物及Ti化合物的TiO2换算值”是指将“金属Ti”、“Ti氧化物”及“Ti化合物”的合计换算成“TiO2”后的值。对于其他的元素也同样。
对于这些，在后述的药芯焊丝的成分中也同样。
以下，对焊渣的成分限定理由进行说明。
<TiO2换算值：35～50质量%>
TiO2是钛系药芯焊丝的焊渣主成分。若TiO2换算值为35质量%以上，则焊接时的电弧稳定性容易提高，并且焊渣包覆容易变得良好。另一方面，若为50质量%以下，则焊渣的粘性容易变低且耐气孔性容易提高。因此，优选TiO2换算值为35～50质量%。
<SiO2换算值：9～16质量%，Al2O3换算值：3～8质量%>
SiO2及Al2O3具有使焊渣的粘度增加且使凝固温度降低的作用。为了使大焊缝腰高焊接时的焊道形状平坦，期望凝固温度高，因此对于本成分而言，期望尽量抑制添加。但是，从与焊接金属的机械性能、焊接作业性的均衡出发，作为最佳的范围，优选SiO2换算值为9～16质量%，Al2O3换算值为3～8质量%。
<ZrO2换算值：7～14质量%，MgO换算值：3～10质量%>
ZrO2及MgO具有使焊渣的粘度降低且使凝固温度增加的作用。本成分使凝固温度变高，由此在焊接金属的凝固过程中使焊渣具有抑制焊道下垂的作用。另外，通过本成分的添加使焊渣粘度降低，由此焊渣的流动性好，且也有助于耐气孔性的提高。但是，从与焊接金属的机械性能及焊接作业性的均衡出发，作为最佳的范围，优选ZrO2换算值为7～14质量%，MgO换算值为3～10质量%。
<MnO换算值：14～20质量%>
MnO具有使焊渣的粘度及凝固温度都降低的作用。通过使本成分的上限为20质量%，从而能够将焊接金属的焊道下垂抑制成最小限度。另外，从与焊接金属的機械性能的均衡出发，优选本成分的下限值为14质量%。因此，优选MnO换算值为14～20质量%。
<剩余部分：Fe及不可避免的杂质>
焊渣的剩余部分为Fe及不可避免的杂质。
作为不可避免的杂质，例如，可以分别含有小于3质量%的Na、K、Bi、F的氧化物及化合物等。但是，没有限定为上述的成分、数值。
在本发明的药芯焊丝中，优选所述焊接后的焊渣产生量相对于每焊丝单位质量为5～12质量%。
通过使焊渣产生量为该范围，例如即使在以5mm左右的小的焊缝腰高为目标的焊接时，也使耐气孔性变得更加良好。
本发明的药芯焊丝的成分中，优选在焊丝全部质量中，
金属Ti、Ti氧化物及Ti化合物的Ti换算值：2.0～5.0质量%，
金属Si、Si氧化物及Si化合物的Si换算值：0.6～2.0质量%，
金属Al、Al氧化物及Al化合物的Al换算值：0.2～0.4质量%，
金属Zr、Zr氧化物及Zr化合物的Zr换算值：0.6～1.0质量%，
金属Mg、Mg氧化物及Mg化合物的Mg换算值：0.2～0.5质量%，
金属Mn、Mn氧化物及Mn化合物的Mn换算值：2.0～4.0质量%，
电弧稳定剂：0.1～1.0质量%。
另外，焊剂填充率（焊剂的质量相对于焊丝全部质量）没有特别规定，但优选与通常的水平角焊用的药芯焊丝同样，为10～25质量%。
另外，为了使焊接后的焊渣产生量相对于每焊丝单位质量为5～12质量%，优选在焊丝全部质量中含有4～9质量%的Ti、Si、Al、Zr、Mg、Mn的氧化物量的合计。
以下，对焊丝的成分限定理由进行说明。
<Ti换算值：2.0～5.0质量%>
TiO2是钛系药芯焊丝的焊渣主成分，具有使焊渣的粘度增加且使凝固温度降低的作用。另外，对于焊丝中的金属Ti、Ti化合物而言，通过在电弧正下方被分解成离子并与氧结合，从而也能够得到与TiO2同等的效果。因此，本成分的焊丝中的含有量没有特别限定，但优选以Ti换算值计添加2.0～5.0质量%。
<Si换算值：0.6～2.0质量%>
SiO2具有使焊渣的粘度增加且使凝固温度降低的作用。另外，对于焊丝中的金属Si、Si化合物而言，通过在电弧正下方被分解成离子并与氧结合，从而也能够得到与SiO2同等的效果。因此，本成分的焊丝中的含有量没有特别限定，但优选以Si换算值计添加0.6～2.0质量%。
<Al换算值：0.2～0.4质量%>
Al2O3和SiO2同样，具有使焊渣的粘度增加且使凝固温度降低的作用。另外，对于焊丝中的金属Al、Al化合物而言，通过在电弧正下方被分解成离子并与氧结合，从而也能够得到与Al2O3同等的效果。因此，本成分的焊丝中的含有量没有特别限定，但优选以Al换算值计添加0.2～0.4质量%。
<Zr换算值：0.6～1.0质量%>
ZrO2具有使焊渣的粘度降低且使凝固温度增加的作用。另外，对于焊丝中的金属Zr、Zr化合物而言，通过在电弧正下方被分解成离子并与氧结合，从而也能够得到与ZrO2同等的效果。因此，本成分的焊丝中的含有量没有特别限定，但优选以Zr换算值计添加0.6～1.0质量%。
<Mg换算值：0.2～0.5质量%>
MgO与ZrO2同样，具有使焊渣的粘度降低且使凝固温度增加的作用。另外，对于焊丝中的金属Mg、Mg化合物而言，通过在电弧正下方被分解成离子并与氧结合，从而也能够得到与MgO同等的效果。因此，本成分的焊丝中的含有量没有特别限定，但优选以Mg换算值计添加0.2～0.5质量%。
<Mn换算值：2.0～4.0质量%>
MnO具有使焊渣的粘度、凝固温度都降低的作用，但从与机械性能的均衡出发，Mn的添加是必要不可欠缺的，通过在添加量上设置上限，由此将焊接时的焊道下垂抑制成最小限度。对于焊丝中的金属Mn、Mn化合物而言，通过在电弧正下方被分解成离子并与氧结合，从而也能够得到与MnO同等的效果。因此，本成分的焊丝中的含有量没有特别限定，但优选以Mn换算值计添加2.0～4.0质量%。
<电弧稳定剂：0.1～1.0质量%>
药芯焊丝中，作为电弧稳定剂，优选例如添加0.1～1.0质量%的Na、K、F。需要说明的是，作为Na、K、F源，从钠长石、钾长石、硅氟化钾、硅氟化钠等进行添加。
<剩余部分：Fe及不可避免的杂质>
药芯焊丝整体的剩余部分是Fe及不可避免的杂质。并且，在上述的焊丝成分之外，作为焊丝成分，在焊剂中还可以含有少量的Ca、Li等来作为脱氧等的微调整剂，并且，还可以含有少量的Cu、Co、N来作为焊接金属的进一步的硬化剂。上述的元素不会对本发明的目的产生影响。另外，在焊剂中还微量地含有上述的元素以外的碱金属化合物。
另外，作为不可避免的杂质，例如，还可以以C：小于0.1质量%、B：小于0.0003质量%、Ni：小于0.1质量%、Mo：小于0.01质量%、Cr：小于0.30质量%、Nb：小于0.10质量%、V：小于0.10质量%的方式分别含有C、B、Ni、Mo、Cr、Nb、V等。但是，没有限定为上述的成分、数值。
<其他>
作为药芯焊丝的制造方法，存在沿带钢的长度方向散布焊剂后进行包入来成形为圆形截面并进行拉丝的方法、在粗径的钢管中填充焊剂并进行拉丝的方法。然而，在任一种方法的情况下都不会影响本发明，因此可以通过任一种方法制造。并且，虽然存在有接缝和没接缝的情况，但有无接缝均可。对于外皮的成分而言，不需要进行任何规定，但从成本方面和拉丝性的方面出发，通常使用软钢的材质。另外，虽然有在表面上实施镀铜的情况，但镀敷的有无不限。
本发明的药芯焊丝通过在上述焊丝成分的范围内对各成分进行调整，由此能够调整焊渣粘度和凝固温度。但是，只要满足本发明中规定的式（1）～（4）即可，没有限定为上述焊丝成分的范围。
《气体保护电弧焊接方法》
本发明的气体保护电弧焊接方法使用上述的构成的气体保护电弧焊接用药芯焊丝来进行。
在所述药芯焊丝的成分中，优选在焊丝全部质量中，
金属Ti、Ti氧化物及Ti化合物的Ti换算值：2.0～5.0质量%，
金属Si、Si氧化物及Si化合物的Si换算值：0.6～2.0质量%，
金属Al、Al氧化物及Al化合物的Al换算值：0.2～0.4质量%，
金属Zr、Zr氧化物及Zr化合物的Zr换算值：0.6～1.0质量%，
金属Mg、Mg氧化物及Mg化合物的Mg换算值：0.2～0.5质量%，
金属Mn、Mn氧化物及Mn化合物的Mn换算值：2.0～4.0质量%，
电弧稳定剂：0.1～1.0质量%。
并且，在焊接后的焊渣特性中，当焊渣的粘度为ρ[Pa·s]且凝固温度为Ts[℃]时，在满足下述式（1）～（4）的范围内进行焊接作业，
Ts≤6667ρ+1277……（1）
Ts≥-5000ρ+1545……（2）
Ts≥6667ρ+1230……（3）
Ts≤-5000ρ+1580……（4）。
对于成为上述式（1）～（4）的理由，由于与上述的本发明的药芯焊丝同样，因此在此省略说明。
另外，在所述焊接后的焊渣的成分中，优选，
金属Ti、Ti氧化物及Ti化合物的TiO2换算值：35～50质量%，
金属Si、Si氧化物及Si化合物的SiO2换算值：9～16质量%，
金属Al、Al氧化物及Al化合物的Al2O3换算值：3～8质量%，
金属Zr、Zr氧化物及Zr化合物的ZrO2换算值：7～14质量%，
金属Mg、Mg氧化物及Mg化合物的MgO换算值：3～10质量%，
金属Mn、Mn氧化物及Mn化合物的MnO换算值：14～20质量%。
另外，优选所述焊接后的焊渣产生量相对于每焊丝单位质量为5～12质量%。
对于上述的焊接后的焊渣的成分、焊渣产生量、焊丝成分的限定理由而言，由于与上述的本发明的药芯焊丝同样，因此在此省略说明。
对于焊接条件等没有特别规定，以使用通常的药芯焊丝的水平角焊下的条件进行即可。作为一例，可以使用100%二氧化碳作为保护气体，且在焊接电流为250～400A、电弧电压为30～36V、焊接速度为200～750mm/min下进行。
【实施例】
以下，为了说明本发明的效果，将进入本发明的范围的实施例和从本发明的范围脱离的比较例比较而进行说明。
使用具有表1所示的焊丝成分的药芯焊丝，以表2所示的条件实施焊接。在图4中示出焊丝目标位置和焊炬角度。需要说明的是，在图4中，符号3为供试钢板（横板），符号4为供试钢板（立板），符号5为底料，符号6为焊丝。另外，焊缝腰高的尺寸约为9mm。接着，对于该焊接中生成的焊渣，测定焊渣粘度及凝固温度，并分析焊渣成分。将其结果在表3中示出。
<焊渣粘度及凝固温度的测定方法>
焊渣粘度及凝固温度的测定使用振动片式粘度测定装置，并通过依据JIS Z8803的振动式粘度测定法来进行。
具体而言，在大气中调整成振动频率为16.9Hz、振幅为1.5mm之后，利用粘度计校正用标准液（JIS8809）实施校正。然后，在铂坩埚内使焊渣熔融到1600℃附近之后，开始冷却来测定冷却过程中的粘度。
测定熔融金属的固液共存温度附近（1450～1500℃）的粘度并通过对该粘度进行平均后的值来评价焊渣粘度，另外，通过粘度上升时的温度来评价凝固温度。
【表1】
【表2】
【表3】
并且，对于焊渣及焊接金属，进行了以下的测定及评价。
另外，以与上述相同的条件，实施焊缝腰高的尺寸约为5mm的作为小焊缝腰高的焊接。对于小焊缝腰高而言，仅对后述的耐气孔性（凹坑、虫形气孔）进行了评价。
<咬边及侧面角>
对于咬边，测定了图5（a）所示的宽度。对于侧面角，测定了图5（b）所示的角度。需要说明的是，侧面角优选为130度以上。
<焊接金属性能>
依据JIS Z3111，来测定抗拉强度、0℃吸收能量（韧性）。
拉伸试验片为A1号，冲击试验片为V凹口试验片。需要说明的是，优选抗拉强度为490～655MPa，冲击值为47J以上（0℃）。
<焊道形状评价>
对于焊道形状而言，通过感官来评价咬边、焊瘤、焊道下垂、表面的凹凸、凹坑、虫形气孔。
具体而言，咬边超过0.3mm的情况为“×”，产生焊瘤的情况为“△”，产生略微焊道下垂的情况为“△”，焊道下垂剧烈的情况为“×”，在表面产生凹凸的情况为“×”。另外，产生凹坑或虫形气孔的情况为“×”。并且，不符合上述情况的情况为“○”。
<焊接作业性>
对于焊接作业性，在焊接时通过感官来进行评价。熔滴过渡稳定且溅射少的情况为“○”。溶滴过渡不稳定且溅射产生量略微显眼的情况为“△”。
将上述的结果在表4中示出。
【表4】
综合评价在形状评价、小焊缝腰高时的耐气孔性及焊接作业性都为“○”时为“○”，在形状评价及小焊缝腰高时的耐气孔性为“○”且焊接作业性为“△”时为“△”，在形状评价为“△”及小焊缝腰高时的耐气孔性为“○”且焊接作业性为“○”或“△”时为“△”，在形状评价或小焊缝腰高时的耐气孔性为“×”时为“×”。
如表4所示，No.1～18满足本发明的范围，因此在各评价中能够得到良好的结果。
另一方面，No.19～32不满足式（1）～（4）的条件，因此无法得到良好的结果。
需要说明的是，No.31、32的样品分别是假想为专利文献1、专利文献2所记载的以往的药芯焊丝的样品。No.31是专利文献1的表2的W15的成分的换算值，No.32是专利文献2的表1的No.12的成分的换算值。如本实施例中所示，该以往的药芯焊丝在上述的评价中不满足一定的水准。因此，通过本实施例，客观地了解到本发明的药芯焊丝比以往的药芯焊丝优良。
另外，本发明的药芯焊丝与以往的药芯焊丝相比，焊渣产生量降低，因此可以说能够改善小焊缝腰高的水平角焊缝的焊道外观形状。
如以上那样，根据本发明的药芯焊丝及气体保护电弧焊接方法，能够在不增加焊接焊渣量的情况下改善大焊缝腰高的水平角焊缝的焊道外观形状。因此，能够适合用于例如8mm左右的焊缝腰高的水平角焊。另外，由于焊渣产生量少，因此在小焊缝腰高、例如5mm左右的焊缝腰高的水平角焊中也能够适合使用。因此，还能够解决提供一种即使在小焊缝腰高的水平角焊中也能够得到良好的焊道形状的药芯焊丝及气体保护电弧焊接方法这一课题。这样，根据本发明，在大焊缝腰高的水平角焊和小焊缝腰高的水平角焊中不需要分开使用焊丝。
以上，示出实施方式及实施例，对本发明进行了详细地说明，但本发明的意旨没有限定为上述的内容，其权利范围必须根据权利要求书的记载来较宽地解释。需要说明的是，本发明的内容能够根据上述的记载而进行较宽地改变·变更等是不言而喻的。
【符号说明】
1  焊渣
2  焊接金属
3  供试钢板（横板）
4  供试钢板（立板）
5  底料
6  焊丝

Claims (10)

1.一种气体保护电弧焊接用药芯焊丝，其特征在于，
在焊接后的焊渣特性中，当焊渣的粘度为ρ[Pa·s]且凝固温度为Ts[℃]时，满足下述式（1）～（4），
Ts≤6667ρ+1277……（1）
Ts≥-5000ρ+1545……（2）
Ts≥6667ρ+1230……（3）
Ts≤-5000ρ+1580……（4）。
2.根据权利要求1所述的气体保护电弧焊接用药芯焊丝，其特征在于，
在所述焊接后的焊渣的成分中，
金属Ti、Ti氧化物及Ti化合物的TiO2换算值：35～50质量%，
金属Si、Si氧化物及Si化合物的SiO2换算值：9～16质量%，
金属Al、Al氧化物及Al化合物的Al2O3换算值：3～8质量%，
金属Zr、Zr氧化物及Zr化合物的ZrO2换算值：7～14质量%，
金属Mg、Mg氧化物及Mg化合物的MgO换算值：3～10质量%，
金属Mn、Mn氧化物及Mn化合物的MnO换算值：14～20质量%。
3.根据权利要求2所述的气体保护电弧焊接用药芯焊丝，其特征在于，
所述焊接后的焊渣产生量相对于每焊丝单位质量为5～12质量%。
4.一种气体保护电弧焊接用药芯焊丝，其特征在于，
在焊接后的焊渣特性中，当焊渣的粘度为ρ[Pa·s]且凝固温度为Ts[℃]时，满足下述式（1）～（4），
Ts≤6667ρ+1277……（1）
Ts≥-5000ρ+1545……（2）
Ts≥6667ρ+1230……（3）
Ts≤-5000ρ+1580……（4）
并且，所述焊接后的焊渣产生量相对于每焊丝单位质量为5～12质量%
5.根据权利要求1至4中任一项所述的气体保护电弧焊接用药芯焊丝，其特征在于，
在所述气体保护电弧焊接用药芯焊丝的成分中，在焊丝全部质量中，
金属Ti、Ti氧化物及Ti化合物的Ti换算值：2.0～5.0质量%，
金属Si、Si氧化物及Si化合物的Si换算值：0.6～2.0质量%，
金属Al、Al氧化物及Al化合物的Al换算值：0.2～0.4质量%，
金属Zr、Zr氧化物及Zr化合物的Zr换算值：0.6～1.0质量%，
金属Mg、Mg氧化物及Mg化合物的Mg换算值：0.2～0.5质量%，
金属Mn、Mn氧化物及Mn化合物的Mn换算值：2.0～4.0质量%，
电弧稳定剂：0.1～1.0质量%。
6.一种气体保护电弧焊接方法，使用了气体保护电弧焊接用药芯焊丝，所述气体保护电弧焊接方法的特征在于，
在焊接后的焊渣特性中，当焊渣的粘度为ρ[Pa·s]且凝固温度为Ts[℃]时，在满足下述式（1）～（4）的范围内进行焊接作业，
Ts≤6667ρ+1277……（1）
Ts≥-5000ρ+1545……（2）
Ts≥6667ρ+1230……（3）
Ts≤-5000ρ+1580……（4）。
7.根据权利要求6所述的气体保护电弧焊接方法，其特征在于，
在所述焊接后的焊渣的成分中，
金属Ti、Ti氧化物及Ti化合物的TiO2换算值：35～50质量%，
金属Si、Si氧化物及Si化合物的SiO2换算值：9～16质量%，
金属Al、Al氧化物及Al化合物的Al2O3换算值：3～8质量%，
金属Zr、Zr氧化物及Zr化合物的ZrO2换算值：7～14质量%，
金属Mg、Mg氧化物及Mg化合物的MgO换算值：3～10质量%，
金属Mn、Mn氧化物及Mn化合物的MnO换算值：14～20质量%。
8.根据权利要求7所述的气体保护电弧焊接方法，其特征在于，
所述焊接后的焊渣产生量相对于每焊丝单位质量为5～12质量%。
9.一种气体保护电弧焊接方法，使用了气体保护电弧焊接用药芯焊丝，所述气体保护电弧焊接方法的特征在于，
在焊接后的焊渣特性中，当焊渣的粘度为ρ[Pa·s]且凝固温度为Ts[℃]时，在满足下述式（1）～（4）的范围内进行焊接作业，
Ts≤6667ρ+1277……（1）
Ts≥-5000ρ+1545……（2）
Ts≥6667ρ+1230……（3）
Ts≤-5000ρ+1580……（4）
并且，所述焊接后的焊渣产生量相对于每焊丝单位质量为5～12质量%。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的气体保护电弧焊接方法，其特征在于，
在所述气体保护电弧焊接用药芯焊丝的成分中，在焊丝全部质量中，
金属Ti、Ti氧化物及Ti化合物的Ti换算值：2.0～5.0质量%，
金属Si、Si氧化物及Si化合物的Si换算值：0.6～2.0质量%，
金属Al、Al氧化物及Al化合物的Al换算值：0.2～0.4质量%，
金属Zr、Zr氧化物及Zr化合物的Zr换算值：0.6～1.0质量%，
金属Mg、Mg氧化物及Mg化合物的Mg换算值：0.2～0.5质量%，
金属Mn、Mn氧化物及Mn化合物的Mn换算值：2.0～4.0质量%，
电弧稳定剂：0.1～1.0质量%。
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