CN105382385A

CN105382385A - 串列电弧焊接方法、串列电弧焊接装置以及串列电弧焊接系统

Info

Publication number: CN105382385A
Application number: CN201510514339.8A
Authority: CN
Inventors: 岸川浩久; 高田笃人
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2014-08-29
Filing date: 2015-08-20
Publication date: 2016-03-09
Anticipated expiration: 2035-08-20
Also published as: JP6258161B2; CN105382385B; JP2016049548A

Abstract

本发明的目的在于，在角焊接中，抑制为了获得适当的焊透与良好的焊道外观所需的作业时间以及焊接材料的使用量。串列电弧焊接系统(1)使用先行电极(13)以及在与焊接行进方向相反的方向上与先行电极(13)分离配置的后行电极(14)，对将平板与立板对接而成的接缝进行角焊接。在先行电极(13)与后行电极(14)之间设置预先确定的极间距离。另外，后行电极(14)配置为在平板上向相对于焊接行进方向垂直的方向错开，使得后行电极(14)与立板的距离比先行电极(13)与立板的距离长。此外，先行电极(13)与平板所成的焊炬角度被保持为比后行电极(14)与平板所成的焊炬角度小。

Description

串列电弧焊接方法、串列电弧焊接装置以及串列电弧焊接系统

技术领域

本发明涉及串列电弧焊接方法、串列电弧焊接装置以及串列电弧焊接系统。

背景技术

作为对例如在桥梁等中使用的构造物进行的焊接，有时对使平板与立板对接而成的接缝进行角焊接。图11是示出角焊接时的立板以及平板的一例的图。在图11所示的例子中，作为立板而使用钢底板用U型钢(以下，称作U槽)，作为平板而使用盖板。在此，在作为立板的U槽以及作为平板的盖板的角焊接中，从作业性考虑难以从U槽的内侧进行焊接，因而从U槽的外侧进行焊接。

并且，在该角焊接中，为了抑制在角焊缝的根部产生疲劳龟裂，着眼于应力集中的缓和而确保恒定的焊透是有效的。在作为日本的与桥梁、高架道路等相关的技术基准而确定的道路桥梁说明书中，要求确保焊透，使得将U槽的板厚设为100％的情况下的焊透深度的比例、即相对于板厚而熔融金属(是焊接部的一部分，在焊接中熔融凝固的金属)达到的长度的比例为75％以上。

在U槽与盖板的接触面上通常产生被称作自然坡口的缝隙，由于该缝隙极其窄，因此难以确保足够的焊透。另外，若提高为了确保焊透而施加的焊接电流，则容易产生高温破裂，并且焊接部的形状变差。在角焊缝中，在产生了熔融金属熔穿至坡口(设置在进行焊接的母材之间的槽)的相反侧(背侧)的焊接缺陷(以下称作熔穿)的情况下，尤其是产生高温破裂的可能性也增高。

因此，以往对坡口实施加工，容易确保焊接的焊透，抑制高温破裂的产生。例如，在专利文献1中记载有一种角焊接方法，其中，在平板与立板的对接部具有V型坡口(楔状空隙)的T字型的角焊接接头中，作为坡口而形成坡口角度为20度以上且35度以下的V型坡口，单电极每道次的热输入量为5kJ/cm以上且10kJ/cm以下，通过使用实芯焊丝进行的气体保护金属极电弧焊而形成根部焊道。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008－290115号公报

发明要解决的课题

为了确保焊接的焊透，加工坡口是有效的，但是用于增大坡口的角度的加工花费工时。另外，若增大坡口的角度，则也存在需要进行形成多层焊道的多层堆焊的情况，在该情况下，焊接的作业时间与焊接材料的使用量进一步增加。

发明内容

本发明的目的在于，在角焊接中，抑制为了获得适当的焊透与良好的焊道外观所需要的作业时间以及焊接材料的使用量。

用于解决课题的手段

基于上述目的，本发明涉及一种串列电弧焊接方法，在该串列电弧焊接方法中，使用在先的第一电极以及在与焊接行进方向相反的方向上与该第一电极分离配置的第二电极，对使平板与立板对接而成的接缝进行角焊接，其特征在于，在所述第一电极与所述第二电极之间设置预先确定的极间距离，将所述第二电极配置为在所述平板上向相对于所述焊接行进方向垂直的方向错开，使得该第二电极与所述立板的距离比所述第一电极与该立板的距离长，使所述第一电极与所述平板所成的第一角度比所述第二电极与该平板所成的第二角度小。

另外，其特征在于，所述第一角度为10度以上且50度以下。

此外，其特征在于，所述第二角度在35度以上且70度以下。

并且，其特征在于，所述第一角度与所述第二角度之差为10度以上且60度以下。

进一步，其特征在于，所述第一电极的目标位置是能够对所述接缝处的所述立板的端部中的、不与所述平板相接一侧的端部进行焊接的位置，所述第二电极的目标位置配置为相对于所述第一电极的目标位置错开10mm以下的距离。

另外，其特征在于，预先确定的所述极间距离为10mm以上且60mm以下。

此外，其特征在于，所述第一电极的朝向所述焊接行进方向的相反侧倾斜的前进角的上限为30度，所述第一电极的朝向该焊接行进方向倾斜的后退角的上限为25度，所述第二电极的朝向所述焊接行进方向的相反侧倾斜的前进角的上限为40度，所述第二电极的朝向该焊接行进方向倾斜的后退角的上限为10度。

并且，所述串列电弧焊接方法的特征在于，将使所述平板与所述立板对接而成的所述接缝设为自然坡口而进行角焊接。

另外，从其它观点来看，本发明涉及一种串列电弧焊接装置，其使用在先的第一电极以及在与焊接行进方向相反的方向上与该第一电极分离配置的第二电极，对使平板与立板对接而成的接缝进行角焊接，其特征在于，在所述第一电极与所述第二电极之间设置预先确定的极间距离，并且该第二电极配置为在所述平板上向相对于所述焊接行进方向垂直的方向错开，使得该第二电极与所述立板的距离比该第一电极与该立板的距离长，该第一电极与该平板所成的第一角度比该第二电极与该平板所成的第二角度小。

此外，从其他观点来看，本发明涉及一种串列电弧焊接系统，其使用在先的第一电极以及在与焊接行进方向相反的方向上与该第一电极分离配置的第二电极，对使平板与立板对接而成的接缝进行角焊接，其特征在于，具备：距离保持机构，其将所述第一电极与所述第二电极之间保持为预先确定的距离；配置机构，其将所述第二电极配置为在所述平板上向相对于所述焊接行进方向垂直的方向错开，使得该第二电极与所述立板的距离比所述第一电极与该立板的距离长；以及角度保持机构，其将所述第一电极与所述平板所成的第一角度保持为比所述第二电极与该平板所成的第二角度小。

发明效果

根据本发明，在角焊接中，能够抑制为了获得适当的焊透与良好的焊道外观所需的作业时间以及焊接材料的使用量。

附图说明

图1是示出本实施方式的串列电弧焊接系统的简要结构的一例的图。

图2是用于对先行电极以及后行电极的焊炬角度、目标位置的一例进行说明的图。

图3是用于对极间距离的一例进行说明的图。

图4(a)、(b)是用于对前进角以及后退角的一例进行说明的图。

图5是示出在实施例以及比较例中用作焊丝的实芯焊丝以及药芯焊丝的化学组成的图。

图6是示出实施例以及比较例中的立板的板厚以及焊接条件的图。

图7是示出实施例的各种条件的图。

图8是示出实施例以及比较例的各种条件的图。

图9是示出实施例的评价结果的图。

图10是示出实施例以及比较例的评价结果的图。

图11是示出角焊接时的立板以及平板的一例的图。

附图标记说明

1…串列电弧焊接系统；10…焊接机器人；11…焊炬；12…焊炬；13…先行电极；14…后行电极；20…机器人控制器；30a、30b…焊接电源；40a、40b…供给装置

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。

＜系统结构＞

首先，对本实施方式的串列电弧焊接系统1进行说明。图1是示出本实施方式的串列电弧焊接系统1的简要结构的一例的图。这里，串列电弧焊接是指下述的焊接方法：配置两个独立的电极(先行电极以及后行电极)，将先行电极与后行电极之间保持为预先确定的间隔，并且分别以独立的焊接条件进行控制并焊接。

如图1所示，本实施方式的串列电弧焊接系统1具备焊接机器人10、机器人控制器20、焊接电源30a、焊接电源30b、供给装置40a、供给装置40b。并且，串列电弧焊接系统1通过先行电极13以及后行电极14对将平板与立板对接而成的接缝部分进行角焊接。这里，作为成为角焊接的对象的平板，例如使用盖板，作为成为角焊接的对象的立板，例如使用U槽。另外，在本实施方式中，作为第一电极的一例而使用先行电极13。另外，作为第二电极的一例而使用后行电极14。

焊接机器人10从电极伸出电弧，利用其热量对作为焊接对象的母材进行焊接。这里，作为保持电极的焊炬，焊接机器人10具有焊炬11以及焊炬12这两个焊炬。并且，焊接机器人10使焊炬11以及焊炬12向上下左右移动或者旋转而进行焊接。

另外，焊炬11以及焊炬12分别在前端保持有电极。这里，以焊炬11所保持的电极、即配置在焊接行进方向的前方而先行的电极作为先行电极13。另外，以焊炬12所保持的电极、即在与焊接行进方向相反的方向上与先行电极13相距预先确定的距离而配置的电极作为后行电极14。先行电极13以及后行电极14通过使作为消耗电极而发挥作用的焊接材料(以下称作焊丝)从被称作导电嘴的圆筒形的导体的前端以恒定的突出长度(例如，15～30mm)突出而成。

此外，焊炬11以及焊炬12也可以具备喷出保护气体的机构。保护气体主要用于保护熔融金属、电弧免受大气影响等，例如，只要使用100％CO₂、100％Ar、在Ar中混合有CO₂的气体等即可。特别是，在使用100％CO₂的情况下，焊透效果好，是优选的。另外，从防止保护气体变差的观点出发，优选气体流量的上限为40升/min，下限为15升/min。

机器人控制器20控制焊接机器人10的动作。这里，机器人控制器20保持有预先确定焊接机器人10的动作模式、焊接开始位置、焊接结束位置、焊接条件等的示教数据，对焊接机器人10进行上述的指示而控制焊接机器人10的动作。另外，机器人控制器20在焊接作业中检测使焊炬横摆运条时的突出长度的变化(电流的变化)，控制焊炬11以及焊炬12的位置。在本实施方式中，作为距离保持机构、配置机构、角度保持机构的一例，使用机器人控制器20。

焊接电源30a、焊接电源30b向电极供给电力。这里，焊接电源30a向先行电极13供给电力，焊接电源30b向后行电极14供给电力，从而在先行电极13以及后行电极14处产生电弧。

供给装置40a、供给装置40b配合焊接作业的进行而向焊炬11以及焊炬12供给焊丝。这里，供给装置40a向保持先行电极13的焊炬11供给焊丝，供给装置40b向保持后行电极14的焊炬12供给焊丝。

并且，在通常的串列电弧焊接中，电极倾斜的角度(以下称作焊炬角度)在两个电极处是相同的，但在本实施方式中，也可以使两个电极的焊炬角度不同，将后行电极14配置为比先行电极13立起。

另外，后行电极14并非紧接先行电极13对与先行电极13的焊接位置相同的位置进行焊接，而是在与先行电极13的焊接位置偏离的位置进行焊接。并且，后行电极14的目标位置设定为在平板上从先行电极13的目标位置向相对于焊接行进方向垂直的方向错开恒定距离，使得后行电极14与立板的距离比先行电极13与立板的距离长。

＜焊炬角度以及目标位置＞

接下来，对焊炬角度以及各电极的目标位置进行详细说明。图2是用于对先行电极13以及后行电极14的焊炬角度、目标位置的一例进行说明的图。如图2所示，在本实施方式中，相对于平板21设置立板22，对两个部件的接缝进行角焊接。这里，焊接在与纸面垂直的方向上进行。另外，平板21与立板22以形成θ1的角度的方式重叠，θ1比90度小，通常，在两个部件的接缝处产生自然坡口的缝隙。

并且，如附图所示，若将先行电极13与平板21所成的角度(焊炬角度)设为θ2、将后行电极14与平板21所成的角度(焊炬角度)设为θ3，则先行电极13以及后行电极14配置为θ3比θ2大(即，θ2比θ3小)。在本实施方式中，作为第一角度的一例而使用焊炬角度θ2。另外，作为第二角度的一例而使用焊炬角度θ3。

在通常的串列电弧焊接中，出于增加熔敷量而缩短作业时间的目的而使用两个电极，因此，将先行电极13以及后行电极14的焊炬角度配置为相同的大小。这样，在将先行电极13以及后行电极14的焊炬角度设为相同、使后行电极14的焊炬姿态与先行电极13相适的状态下，对图2这样的母材进行角焊接的情况下，平板21中的焊道的贴合度变差。焊道是指通过一道次而形成的熔融金属，道次是指沿着各种焊接接头进行的一次焊接操作。即，在母材上未熔敷焊道的端部，容易产生仅成为重叠状态的焊瘤、焊道蜿蜒前进的焊道弯曲等焊道外观不合格。

因此，在本实施方式的串列电弧焊接系统1中，先行电极13具有确保焊透的作用，后行电极14具有确保良好的焊道外观的作用，以使后行电极14比先行电极13立起的状态进行角焊接。即，如图2所示，通过使后行电极14的焊炬角度θ3比先行电极13的焊炬角度θ2大，由此维持通过先行电极13来确保的焊丝的焊透，并且抑制焊道的贴合度变差，也维持焊道外观。

这里，在本实施方式中，优选先行电极13的焊炬角度的上限为50度，下限为10度。另外，优选后行电极14的焊炬角度的上限为70度，下限为35度。并且，优选两者之差的上限为60度，下限为10度，以使后行电极14的焊炬角度比先行电极13的焊炬角度大。

若先行电极13的焊炬角度处于10～50度的范围，则能够充分确保焊透，还可以减少在焊接中飞散的溅射物。另外，若后行电极14的焊炬角度处于35～70度的范围，则焊道形状变得更好，溅射物也减少。此外，为了良好地保持焊道形状，只要使先行电极13的焊炬角度与后行电极14的焊炬角度之差处于10～60度的范围即可。

接下来，如图2所示，优选先行电极13的目标位置位于能够对坡口处的立板22的端部中的、不与平板21相接一侧的端部进行焊接的位置(例如，端部正下方)。

另外，后行电极14的目标位置设定为，在平板21上从先行电极13的目标位置向相对于焊接行进方向垂直的方向偏离距离L1。这里，在本实施方式中，优选目标位置的偏离距离L1的上限为10mm，下限为1mm。若距离L1低于1mm，则焊道形状容易形成凸状，也容易产生溅射物。另外，若距离L1超过10mm，则熔融金属的范围变大，焊喉厚度(熔融金属的剖面的厚度)容易变得不足，也容易产生溅射物。因此，在本实施方式中，为了减少溅射物、并获得更适当的焊透与良好的焊道形状，优选先行电极13以及后行电极14的目标位置偏离1～10mm。

＜极间距离＞

接下来，对先行电极13与后行电极14之间的沿着焊接行进方向的距离(以下，称作极间距离)进行说明。图3是用于对极间距离的一例进行说明的图。在图3所示的例子中，极间距离为L2，后行电极14配置为从先行电极13向后方离开距离L2。另外，如通过图2进行说明的那样，后行电极14的目标位置设定为从先行电极13的目标位置偏离距离L1。

这里，后行电极14越是靠近先行电极13，彼此的电弧越是相互干扰，焊道形状变差，产生大量溅射物。因此，极间距离需要保持恒定的长度。另一方面，若延长极间距离，则在由先行电极13熔融的金属变硬的状态下进行基于后行电极14的焊接，容易产生焊瘤，也容易产生溅射物。因此，在本实施方式中，为了减少溅射物、并获得更适当的焊透与良好的焊道形状，优选极间距离的上限为60mm，下限为10mm。

＜前进角以及后退角＞

另外，对于先行电极13以及后行电极14，也可以在设置焊炬角度的同时使各电极相对于焊接行进方向倾斜，设置前进角、后退角。图4(a)、(b)是用于对前进角以及后退角的一例进行说明的图。在图4(a)所示的例子中，使先行电极13朝向与焊接行进方向相反的一侧倾斜，使得先行电极13的前进角达到α。另外，在图4(b)所示的例子中，使先行电极13朝向焊接行进方向倾斜，使得先行电极13的后退角达到β。

通常而言，通过对电极设置前进角，无需通过电弧直接切削母材，就能够通过熔融池热量来实现焊透。因此，不易产生熔穿，并且焊道的贴合度好，焊道形状好。另一方面，通过对电极设置后退角，虽然焊道形状容易形成为凸状，但是能够确保更多的焊透。

并且，在本实施方式中，为了减少溅射物、并获得更适当的焊透与良好的焊道形状，对于先行电极13，优选前进角的上限为30度，后退角的上限为25度，在该范围内使先行电极13倾斜。另外，对于后行电极14，优选前进角的上限为40度，后退角的上限为10度，在该范围内使后行电极14倾斜。

＜焊接条件＞

接下来，对在本实施方式中进行焊接时的条件进行说明。

首先，优选将焊接作业中的先行电极13与母材之间的焊接电流的上限设为500安培(电流的单位：A)，将下限设为300A。如上所述，先行电极13具有确保焊透的作用，若焊接电流低于300A，则存在无法获得足够的焊透的情况。另一方面，若焊接电流高于500A，则容易因过度的焊透而产生熔穿。另外，优选将先行电极13的与焊接电流对应的焊接电压的上限设为45伏特(电压的单位：V)，将下限设为25V。

另外，优选将焊接作业中的后行电极14与母材之间的焊接电流的上限设为400A，将下限设为250A。如上所述，后行电极14具有确保良好的焊道外观的作用，若焊接电流低于250A，则熔敷量不足，焊道形状容易形成为凸状。另一方面，若焊接电流超过450A，则熔敷量过多，熔融金属向平板21垂落，焊道外观容易不合格。另外，优选将后行电极14的与焊接电流对应的焊接电压的上限设为45V，将下限设为25V。

优选将焊炬11以及焊炬12动作时的速度、即焊接速度的上限设为100cm/min，将下限设为40cm/min。若焊接速度变快而超过100cm/min，则容易产生焊瘤、未向通过电弧挖掘的槽供给焊丝而成为槽并残留的咬边。另一方面，若焊接速度变慢而低于40cm/min，则熔敷量过多，熔融金属向平板21垂落，焊道外观容易不合格。

焊接电源30a、焊接电源30b的特性并不特别限定，直流电源或交流电源均可。但是，从通用的观点来看，优选是具有恒定电压特性的焊接电源。

另外，立板22、平板21的材质并不限定，也可以涂装有底漆等涂料。此外，立板22的板厚并不特别限定，由于通常使用的板厚范围为6～12mm，因此优选将上限设为12mm，将下限设为6mm。

通过供给装置40a、供给装置40b供给的焊丝并不特别限定，根据母材的材质、焊接形态等而选择，例如使用实芯焊丝、药芯焊丝。另外，先行电极13、后行电极14既可以均采用相同的材料，也可以采用不同的材料。此外，焊丝的材质也不限定，例如，既可以采用软钢，也可以采用不锈钢、铝、钛之类的材质。

另外，焊丝的直径也不特别限定，在本实施方式中优选上限为1.6mm，下限为1.0mm。

优选将焊接时的电极的突出长度的上限设为30mm，将下限设为15mm。若突出长度超过30mm，则无法得到焊透深度的可能性增高。另外，若突出长度低于15mm，则焊接电流增大，容易因过度的焊透而产生熔穿。

＜实施例＞

接下来，关于本发明的实施例，与脱离本发明的范围的比较例进行对比而说明。需要说明的是，该实施例以及比较例也成为上述的数值限定的根据。

图5是示出在实施例以及比较例中用作焊丝的实芯焊丝以及药芯焊丝的化学组成的图。实芯焊丝、药芯焊丝分别用“S”、“F”的符号表示，使用具有图5所示的化学组成的焊丝。例如，实芯焊丝含有0.05％C(wt％：质量百分比浓度)、0.50％Si、1.40％Mn、0.010％S、0.010％P、0.10％Ti。

接下来，图6是示出实施例以及比较例的立板22的板厚以及焊接条件的图。作为立板22而使用板厚为6、8、9、12mm的板，根据各板厚而设定焊接电流、焊接电压、焊接速度的各条件。例如，在立板22的板厚为6mm的情况下，将先行电极13的焊接电流设为350A，将后行电极14的焊接电流设为280A，将先行电极13的焊接电压设为28V，将后行电极14的焊接电压设为29V，将焊接速度设为60cm/min，进行焊接。

接下来，对实施例以及比较例的试验结果进行说明。图7是示出实施例的各种条件的图，图8是示出实施例以及比较例的各种条件的图。在图7以及图8所示的例子中示出实施例No.TP1～TP41、比较例No.TP42～TP51。

“板厚”表示立板22的板厚，如上所述，在实施例以及比较例中，使用立板22的板厚为6、8、9、12mm的立板。

“立板-平板间角度”是指因立板22倾斜而产生的立板22与平板21之间的角度。在实施例以及比较例中，平板21与立板22的接缝部分使用自然坡口，将平板21与立板22之间的角度设为12度或者17度。“焊丝”表示F(药芯焊丝)或者S(实芯焊丝)，“保护气体”表示CO₂或者80Ar+20CO₂。

“极间”是先行电极13与后行电极14之间的极间距离，表示图3的距离L2。在实施例中，在10～70mm的范围改变值，在比较例中，以0mm、45mm或者60mm进行试验。

关于“焊炬角度”，在先行电极13处表示图2所示的θ2的角度，在后行电极14处表示图2所示的θ3的角度。另外，焊炬角度的角度差是从后行电极14的焊炬角度θ3减去先行电极13的焊炬角度θ2后的值。在实施例中，将先行电极13的焊炬角度θ2设为5～60度的范围，将后行电极14的焊炬角度θ3设为30～80度的范围，将角度差设为5～70度的范围。另外，在比较例中，将先行电极13的焊炬角度θ2设为35度或者50度，将后行电极14的焊炬角度θ3设为35度或者50度，将角度差设为－15度、0度或者15度。

“前后进角”表示先行电极13以及后行电极14各自的前进角、后退角。例如，在如“－25”这样为负值的情况下，将后退角设定为25度。在实施例中，将先行电极13的角度设为－30～35度的范围，即后退角30度～前进角35度的范围，将后行电极14的角度设为－20～50度的范围，即后退角20度～前进角50度的范围。另外，在比较例中，将先行电极13的角度设为0度或者20度，将后行电极14的角度设为0度、20度或者30度。

“目标位置”是后行电极14的目标位置处的、与先行电极13的目标位置的偏离，表示图2的距离L1。例如，在“－5”的情况下，后行电极14的目标位置与先行电极13的目标位置相比在平板21上向相对于焊接行进方向垂直的方向偏离5mm，使得后行电极14与立板的距离比先行电极13与立板22的距离长。在实施例中，在1～11mm的范围内改变值，在比较例中设为0mm或者5mm进行试验。

另外，图9是示出实施例的评价结果的图，图10是示出实施例以及比较例的评价结果的图。在图9所示的例子中，与图7所示的No.TP1～TP29的各测试No相应地示出试验结果，在图10所示的例子中，与图8所示的No.TP30～TP51的各测试No相应地示出试验结果。另外，作为评价结果，关于焊接后的状态，示出以“焊道外观”、“内部缺陷”、“焊透”、“溅射物量”这四个项目进行评价的结果。

“焊道外观”表示试验实施者通过目视观察确认焊接结束后的焊道的结果。这里，在具有焊道弯曲、焊瘤等焊道形状不合格的情况下用“×”记录。另一方面，在不具有凹坑(在焊道的表面产生的小凹孔)、焊道表面的凹凸低于2mm、焊缝尺寸以及焊喉厚度适当且焊道形状不存在不合格的情况下，作为最优的焊道形状而记作“○”。另外，根据道路桥梁说明书，在符合每米具有三个以内的凹坑、咬边为0.5mm以下、焊缝尺寸以及焊喉厚度在焊接长度的10％的范围内且误差为1mm以内、焊道表面的凹凸为2～3mm中的任一条件的情况下，虽不是更好的结果但处于允许范围内而记作“△”。

“内部缺陷”表示通过以基于日本工业标准JISZ3104－1995确定的放射线透过试验为基准的方法进行确认的结果。内部缺陷例如有焊接部的破裂、焊透不合格、在熔融金属中产生气泡的气孔缺陷、熔融焊渣(在焊接部产生的非金属物质)无法上浮而在熔融金属中残留焊渣的焊渣卷入等。这里，在确认到缺陷的情况下记作“×”，在未确认到缺陷的情况下记作“○”。

“焊透”表示试验实施者观察熔融金属的剖面而测定将立板22的板厚设为100％的情况下的、焊透深度相对于板厚的比例(焊透率)的结果。如上所述，由于在道路桥梁说明书中记载有确保立板22的板厚的75％以上的焊透，因此，在焊透率低于75％的情况下记作“×”，在75～80％的情况下记作“○”，在超过80％的情况下判断为进一步实现了改善，记作“◎”。

“溅射物量”表示测定所产生的溅射物的全质量的结果。这里，溅射物的测定是通过进行400mm的焊接而获取附着于立板22以及平板21的全部溅射物、且测定所获取的溅射物的整体质量而进行的。关于该溅射物量(mg/400mm)，将以往的焊接法的溅射物量120～140mg/400mm作为基准，若超过140mg/400mm，则作为比以往的溅射物量多而记作“×”。另外，在溅射物量为120～140mg/400mm的情况下，与以往相等而记作“△”，在溅射物量为100～120mg/400mm的情况下记作“○”。此外，若溅射物量低于100mg/400mm，则判断为进一步实现了改善而记作“◎”。

并且，在作为实施例的No.TP1～TP29中，四个评价项目、即“焊道外观”、“内部缺陷”、“焊透”、“溅射物量”的项目全部为“○”或者“◎”，示出更好的结果。另外，在作为实施例的No.TP30～TP41中，四个评价项目中虽不包含“×”，但至少某一者为“△”，示出虽不是更好但允许的结果。另一方面，在作为比较例的No.TP42～TP51中，四个评价项目中的至少任一者为“×”，示出不好的结果。

首先，关于焊丝，在No.TP1～TP18、TP21～TP29中使用药芯焊丝，在No.TP19、20中使用实芯焊丝，使用任一焊丝均示出更好的结果。另外，关于保护气体，在No.TP19中使用80Ar+20CO₂，在No.TP1～18、TP20～29中使用CO₂，使用任一保护气体均示出更好的结果。

另外，关于先行电极13与后行电极14之间的极间距离，在实施例No.TP1～TP29中，在10～60mm的范围内改变值，示出更好的结果。另一方面，在如比较例的No.TP42那样将极间距离设为0mm的情况下，虽然焊炬角度、前后进角、目标位置的偏离等其他条件的值处于实施例No.TP1～TP29的值的范围内，但示出不好的结果。因此，可以认为极间距离的优选下限是10mm。另外，在如实施例的No.TP35那样将极间距离设为70mm的情况下，虽然其他条件的值处于实施例No.TP1～TP29的值的范围内，但示出无法认为是更好的允许范围内的结果。因此，可以认为极间距离的优选上限是60mm。

接下来，关于焊炬角度，先行电极13的焊炬角度在实施例No.TP1～TP29中，在10～50度的范围内改变值，示出更好的结果。另一方面，在如实施例的No.TP31那样将先行电极13的焊炬角度设为5度的情况下，虽然其他条件的值处于实施例No.TP1～TP29的值的范围内，但示出无法认为是更好的允许范围内的结果。因此，可以认为电极13的焊炬角度的优选下限为10度。另外，在如实施例的No.TP33那样将先行电极13的焊炬角度设为60度的情况下，虽然其他条件的值处于实施例No.TP1～TP29的值的范围内，但示出无法认为是更好的允许范围内的结果。因此，可以认为先行电极13的焊炬角度的优选上限为50度。

另外，后行电极14的焊炬角度在实施例No.TP1～TP29中，在35～70度的范围内改变值，示出更好的结果。另一方面，在如实施例的No.TP34那样将后行电极14的焊炬角度设为30度的情况下，虽然其他条件的值处于实施例No.TP1～TP29的值的范围内，但示出无法认为是更好的允许范围内的结果。因此，可以认为后行电极14的焊炬角度的优选下限为35度。另外，在如实施例的No.TP32那样将后行电极14的焊炬角度设为80度的情况下，虽然其他条件的值处于实施例No.TP1～TP29的值的范围内，但示出无法认为是更好的允许范围内的结果。因此，可以认为后行电极14的焊炬角度的优选上限为70度。

另外，作为从后行电极14的焊炬角度减去先行电极13的焊炬角度而成的角度差，在实施例No.TP1～TP29中，在10～60度的范围内改变值，示出更好的结果。另一方面，在如实施例的No.TP37那样将角度差设为5度的情况下，虽然其他条件的值处于实施例No.TP1～TP29的值的范围内，但示出无法认为是更好的允许范围内的结果。因此，可以认为角度差的优选下限为10度。另外，如上所述，考虑到先行电极13的焊炬角度的优选下限为10度、且后行电极14的焊炬角度的优选上限为70度，可以认为角度差的优选上限为两者之差的60度。需要说明的是，在比较例No.TP43～TP50中，将角度差设为0度或者－15度，虽然其他条件的值处于实施例No.TP1～TP29的值的范围内，但示出不好的结果。

接下来，关于先行电极13的前进角，在实施例No.TP1～TP29中，在－25～30度的范围内改变值，示出更好的结果。另一方面，在如实施例的No.TP38那样将前进角设为－30度(即，将后退角设为30度)的情况下，虽然其他条件的值处于实施例No.TP1～TP29的值的范围内，但示出无法认为是更好的允许范围内的结果。因此，可以认为先行电极13的前进角的优选下限为－25度(即，后退角为25度)。另外，在如实施例的No.TP39那样将前进角设为35度的情况下，虽然其他条件的值处于实施例No.TP1～TP29的值的范围内，但示出无法认为是更好的允许范围内的结果。因此，可以认为先行电极13的前进角的优选上限为30度。

另外，关于后行电极14的前进角，在实施例No.TP1～TP29中，在－10～40度的范围内改变值，示出更好的结果。另一方面，在如实施例的No.TP40那样将前进角设为－20度(即，将后退角设为20度)的情况下，虽然其他条件的值处于实施例No.TP1～TP29的值的范围内，但示出无法认为是更好的允许范围内的结果。因此，可以认为后行电极14的前进角的优选下限为－10度(即，后退角为10度)。另外，在如实施例的No.TP41那样将前进角设为50度的情况下，虽然其他条件的值处于实施例No.TP1～TP29的值的范围内，但示出无法认为是更好的允许范围内的结果。因此，可以认为后行电极14的前进角的优选上限为40度。

接下来，关于后行电极14的目标位置相对于先行电极13的偏离，在实施例No.TP1～TP29中，在－1～－10mm的范围内改变值，示出更好的结果。另一方面，在如比较例的No.51那样将偏离设为0mm的情况下，虽然其他条件的值处于实施例No.TP1～TP29的值的范围内，但示出不好的结果。因此，可以认为后行电极14的目标位置的偏离的优选下限为1mm。另外，在如实施例的No.30那样将偏离设为11mm的情况下，虽然其他条件的值处于实施例No.TP1～TP29的值的范围内，但示出无法认为是更好的允许范围内的结果。因此，可以认为后行电极14的目标位置的偏离的优选上限为10mm。

这样，通过调整极间距离、焊炬角度、焊炬角度的角度差、前进角以及后进角、目标位置的偏离，得到更好的结果、或者虽无法认为是更好但允许的范围内的结果，获得适当的焊透以及良好的焊道外观。此外，通过设定为优选范围内的值而进行焊接，获得更适当的焊透以及良好的焊道外观。

另外，虽然作为比较例而未图示，在加工坡口、例如将坡口角度设为50度的情况下，若作为通常的串列电弧焊接使两个电极的焊炬角度相等而进行焊接，则获得良好的结果。此外，通过坡口加工例如将坡口角度设为50度，在使用本实施方式的串列电弧焊接系统1的情况下，通过调整焊接电压等焊接条件，也能够获得良好的结果。

如以上说明的那样，本实施方式的串列电弧焊接系统1具备先行电极13、以及与先行电极13之间设置有预先确定的极间距离的后行电极14。并且，先行电极13以及后行电极14配置为，先行电极13与平板21所成的焊炬角度比后行电极14与平板21所成的焊炬角度小，后行电极14的目标位置设定为相对于先行电极13的目标位置错开。通过采用这样的结构，即便在对未进行坡口加工的自然坡口进行角焊接的情况下，也能获得适当的焊透与良好的焊道外观。

另外，在本实施方式中，将平板21与立板22对接而成的接缝部分使用自然坡口，但不限于这样的结构。例如，在不耗费工时、以较短作业时间加工坡口而使坡口角度从自然坡口略微扩展的情况下，通过本实施方式的串列电弧焊接系统1，关于焊透以及焊道外观也能获得良好的结果。

此外，本实施方式的串列电弧焊接系统1采用在单体的焊接机器人10上具有两个焊炬的结构，但不限于这样的结构。例如，也可以使多个焊接机器人分别具有焊炬。另外，也可以通过在台车等上设置焊炬并使台车移动来进行焊接。在这种情况下，设置有电极的台车用作距离保持机构、配置机构、角度保持机构的一例。

以上，使用实施方式说明了本发明，但本发明的技术范围并不限定于所述实施方式。能够在不脱离本发明的主旨以及范围的情况下进行各种变更或采用代替方式对于本领域技术人员而言是明显可知的。

Claims

1.一种串列电弧焊接方法，在该串列电弧焊接方法中，使用在先的第一电极以及在与焊接行进方向相反的方向上与该第一电极分离配置的第二电极，对使平板与立板对接而成的接缝进行角焊接，

所述串列电弧焊接方法的特征在于，

在所述第一电极与所述第二电极之间设置预先确定的极间距离，

将所述第二电极配置为在所述平板上向相对于所述焊接行进方向垂直的方向错开，使得该第二电极与所述立板的距离比所述第一电极与该立板的距离长，

使所述第一电极与所述平板所成的第一角度比所述第二电极与该平板所成的第二角度小。

2.根据权利要求1所述的串列电弧焊接方法，其特征在于，

所述第一角度为10度以上且50度以下。

3.根据权利要求1所述的串列电弧焊接方法，其特征在于，

所述第二角度在35度以上且70度以下。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的串列电弧焊接方法，其特征在于，

所述第一角度与所述第二角度之差为10度以上且60度以下。

5.根据权利要求1所述的串列电弧焊接方法，其特征在于，

所述第一电极的目标位置是能够对所述接缝处的所述立板的端部中的、不与所述平板相接一侧的端部进行焊接的位置，

所述第二电极的目标位置配置为相对于所述第一电极的目标位置错开10mm以下的距离。

6.根据权利要求1所述的串列电弧焊接方法，其特征在于，

所述预先确定的极间距离为10mm以上且60mm以下。

7.根据权利要求1所述的串列电弧焊接方法，其特征在于，

所述第一电极的朝向所述焊接行进方向的相反侧倾斜的前进角的上限为30度，所述第一电极的朝向该焊接行进方向倾斜的后退角的上限为25度，

所述第二电极的朝向所述焊接行进方向的相反侧倾斜的前进角的上限为40度，所述第二电极的朝向该焊接行进方向倾斜的后退角的上限为10度。

8.根据权利要求1所述的串列电弧焊接方法，其特征在于，

将使所述平板与所述立板对接而成的所述接缝设为自然坡口而进行角焊接。

9.一种串列电弧焊接装置，其使用在先的第一电极以及在与焊接行进方向相反的方向上与该第一电极分离配置的第二电极，对使平板与立板对接而成的接缝进行角焊接，

所述串列电弧焊接装置的特征在于，

在所述第一电极与所述第二电极之间设置预先确定的极间距离，并且该第二电极配置为在所述平板上向相对于所述焊接行进方向垂直的方向错开，使得该第二电极与所述立板的距离比该第一电极与该立板的距离长，该第一电极与该平板所成的第一角度比该第二电极与该平板所成的第二角度小。

10.一种串列电弧焊接系统，其使用在先的第一电极以及在与焊接行进方向相反的方向上与该第一电极分离配置的第二电极，对使平板与立板对接而成的接缝进行角焊接，

所述串列电弧焊接系统的特征在于，

所述串列电弧焊接系统具备：

距离保持机构，其将所述第一电极与所述第二电极之间保持为预先确定的距离；

配置机构，其将所述第二电极配置为在所述平板上向相对于所述焊接行进方向垂直的方向错开，使得该第二电极与所述立板的距离比所述第一电极与该立板的距离长；以及

角度保持机构，其将所述第一电极与所述平板所成的第一角度保持为比所述第二电极与该平板所成的第二角度小。