CN107848059B

CN107848059B - 气体保护电弧焊方法

Info

Publication number: CN107848059B
Application number: CN201680044307.9A
Authority: CN
Inventors: 宫田实; 铃木励一; 田中正显; 深堀贡; 小川贵史
Original assignee: Mazda Motor Corp; Kobe Steel Ltd
Current assignee: Mazda Motor Corp; Kobe Steel Ltd
Priority date: 2015-07-31
Filing date: 2016-07-27
Publication date: 2021-02-02
Anticipated expiration: 2036-07-27
Also published as: DE112016003482T5; JP2017030016A; US20180221982A1; CN107848059A; MX2018001250A; WO2017022585A1; JP6795290B2; US10864594B2

Abstract

本发明涉及气体保护电弧焊方法，是经由焊炬送给消耗式电极，一边流通保护气体一边进行焊接的气体保护电弧焊方法，其中，所述焊炬包含喷嘴，所述喷嘴的内径为15mm以上，所述喷嘴的前端与被焊接材之间的喷嘴－母材间距离为22mm以下，且由(所述喷嘴的内径/所述喷嘴－母材间距离)表示的比为0.7以上、1.9以下。由此，可以既提高保护气体对大气的遮断效果，又抑制焊接之后的焊道表面的氧化，或大气卷入时的氧化，并且可以减少焊渣。

Description

气体保护电弧焊方法

技术领域

本发明涉及气体保护电弧焊方法，更详细地说，是涉及能够抑制因大气中的氧引起的焊缝表面的氧化现象和焊道形状的凸化的气体保护电弧焊方法。另外，还涉及使用该气体保护电弧焊方法的焊接物及其制造方法。

背景技术

气体保护电弧焊的保护气体的一般的作用，是将电弧、熔融金属和消耗式电极与大气遮断，防止熔融部的氮化和氧化。但是，由于风等的外部的因素和焊枪姿势等的施工条件导致保护气体紊乱，从而大气中的氮会混入焊接时的熔融金属。由此发生凹坑和气孔这样的焊接缺陷。另外，若大气中的氧混入焊接时的熔融金属中，则焊缝形状凸化，此外若熔融金属中的氧量增加，则焊接后的焊道表面发生过剩的焊渣。

为了防止这样的焊接缺陷、焊缝的凸化和焊渣的发生，在专利文献1中，作为遮断大气的功能，在喷嘴的吐出口侧设置穿孔构件。通过设置该穿孔构件，能够以差压整流保护气体，使保护气体的流速分布等更均匀。

另外，在专利文献2中公开，预先在气体喷嘴设置直线部Dp和扼流部，并且条件为，该扼流部的内径Do与轴向长度L的关系满足规定的值(1.5≤(Dp/Do)≤2.5，1.0≤(L/Dp))。记述由此能够利用保护气体良好地保护焊接部，抑制空气中的氧(O)和氮(N)的卷入，能够得到健全的焊接组织。

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本国特开2015－80807号公报

【专利文献2】日本国特开2002－28785号公报

专利文献1和专利文献2均是涉及气体喷嘴的构造，从气体流通的观点出发，是为了抑制大气中的氧和氮的卷入。

但是，这些技术没有考虑在熔融金属高温部与氧的反应，为细直径喷嘴。因此，保护区域受到限定，在高速焊接时难以抑制高温的熔融金属的氧化反应。

另外，作为卷入大气时的对策，可列举以下方法，关于大气中的氮，通过在消耗式电极中添加容易与氮反应的Al、Ti，使氮化物生成，从而抑制凹坑和气孔。但是，因大气中的氧造成的氧化反应而生成的焊渣的抑制法，至今没有相关报告。

此外，在现有技术中，即使焊枪正下方受到保护时，焊枪刚经过之后的焊接金属仍在保护的范围外，成为曝露在大气中的状态。焊枪刚经过之后的焊接金属虽说已经凝固，但因为其焊道表面为高温，所以与大气中的氧的反应速度快，处于容易生成焊渣的状况。这在焊接速度快的焊接中，是特别显著的课题。

发明内容

鉴于上述实际情况，本发明中提供一种气体保护电弧焊方法，其可以一边提高保护气体对大气的遮断效果，一边抑制刚焊接完之后焊道表面的氧化，或大气卷入时的氧化，并且可以减少焊渣。

本发明者们反复锐意研究的结果发现，通过规定喷嘴的内径，达成与该内径对应的适当的喷嘴－母材间距离，则能够解决上述课题，从而完成本发明。

即，本发明涉及以下的[1]～[10]。

[1]一种气体保护电弧焊方法，是经由焊炬送给消耗式电极，一边流通保护气体一边进行焊接的气体保护电弧焊方法，其中，

所述焊炬包含喷嘴，

所述喷嘴的内径为15mm以上，

所述喷嘴的前端与被焊接材之间的喷嘴－母材间距离为22mm以下，并且

由(所述喷嘴的内径/所述喷嘴－母材间距离)表示的比为0.7以上且1.9以下。

[2]根据前述[1]所述的气体保护电弧焊方法，其中，所述保护气体的流量是18L/分钟以下。

[3]根据前述[1]或[2]所述的气体保护电弧焊方法，其中，由(所述保护气体的流量/所述喷嘴的内径)表示的比为0.65L/分钟·mm以上且1.10L/分钟·mm以下。

[4]根据前述[1]～[3]中任一项所述的气体保护电弧焊方法，其中，所述保护气体含有92％以上的Ar，余量是二氧化碳和氧的至少任意一种以及不可避免的杂质。

[5]根据前述[1]～[4]中任一项所述的气体保护电弧焊方法，其中，所述消耗式电极相对于总质量而含有0.015质量％以上的S。

[6]根据前述[1]～[5]中任一项所述的气体保护电弧焊方法，其中，平均焊接电流为250A以下。

[7]根据前述[1]～[6]中任一项所述的气体保护电弧焊方法，其中，进行峰值电流为380A以上且530A以下，并且峰宽为0.5～2.0毫秒的脉冲电流控制。

[8]根据前述[1]～[7]中任一项所述的气体保护电弧焊方法，其中，所述被焊接材使用涂布量20～100g/m²的镀锌钢板。

[9]一种焊接物的制造方法，其中，包括由前述[1]～[8]中任一项所述的气体保护电弧焊方法进行焊接的工序。

[10]一种焊接物，其通过前述[1]～[8]中任一项所述的气体保护电弧焊方法焊接而成。

根据本发明，通过规定焊炬的喷嘴的内径，并设定与该内径相对应的适当的喷嘴－母材间距离，能够抑制大气的卷入，能够将熔融金属中的氧量和氮量保持在低位。因此，能够抑制因氮引起的气孔和因氧引起的焊道形状的凸化和焊渣的增加。

另外，通过使消耗式电极(以下称为“焊丝”。)中含有规定量的硫(S)，则S被优先表面吸附到电弧正下方的熔融池中，能够抑制刚焊接之后的焊道表面或大气卷入时的氧化反应，并能够更进一步抑制在焊接后的焊道表面生成的焊渣。

附图说明

图1是表示用于本发明的焊接方法的装置的一例的整体结构图。

图2是表示用于本发明的焊接方法的焊炬的一例的结构图。

图3是表示用于本发明的焊接方法的喷嘴部分的一例的结构图。

图4是表示各种硫化物的化学势的图形。

图5是表示实施例中为了评价焊道外观而使用的焊道宽度和余高的示意图。

具体实施方式

以下，就用于实施本发明的方式详细地加以说明。还有，本发明不受以下说明的实施方式限定。

本发明的气体保护电弧焊方法，是经由焊炬送给消耗式电极，一边流通保护气体一边进行焊接的气体保护电弧焊方法，其特征在于，所述焊炬含有喷嘴，所述喷嘴的内径为15mm以上，所述喷嘴的前端与被焊接材的间的喷嘴－母材间距离为22mm以下，且由(所述喷嘴的内径/所述喷嘴－母材间距离)表示的比为0.7以上且1.9以下。

[焊接装置]

首先对于能够用于本发明的气体保护电弧焊方法的焊接装置进行说明。作为焊接装置，只要是进行气体保护电弧焊的焊接装置便没有特别限定，能够使用历来的气体保护电弧焊所用的焊接装置。

例如，如图1所示，焊接装置1具备如下：前端安装有焊炬11，使该焊炬11沿着被焊接材(以下，也称为“工件”或“母材”。)W的焊接线移动的机器人10；向焊炬11供给焊丝的焊丝供给部(未图示)；和经由焊丝供给部而向消耗电极供给电流，在消耗电极与被焊接材之间使电弧发生的焊接电源部30。另外，焊接装置还具备控制用于使焊炬11移动的机器人动作的机器人控制部20。

＜焊炬＞

如图2所示，焊炬11向筒内自动送给焊丝，使用焊丝进行电弧焊。焊炬11上装配有焊枪夹具12。焊枪夹具12将焊炬11固定在机器人上。

焊枪枪筒21由焊枪夹具12支承，并且具备支承喷嘴71和导电嘴主体31的机构。焊枪枪筒21以装配有导电嘴主体31的状态，能够将所供给的焊丝，经由内管22供给至导电嘴主体31的前端(导电嘴61的后端)。另外，焊枪枪筒21使焊接电流在导电嘴主体31通过，此外，向内管22与导电嘴主体31之间所形成的空间供给保护气体。导电嘴主体31具备喷口41，和支承导电嘴61的机构。还有，导电嘴主体31由金属等具有通电性的材料形成。

另外，喷口41具备进行保护气体的整流的机构。即，喷口41通常制成圆筒形状，从导电嘴主体31的外周的前端侧插入而装配。导电嘴61具备将焊接电流供给到焊丝，并且向焊接对象的工件引导焊丝的机构。还有，导电嘴主体同样，关于导电嘴61也由金属等具有通电性的材料形成。

焊炬的姿势可以相对于母材垂直，也可以使之倾斜。

使焊炬朝向焊接行进方向的相反侧倾斜时，相对于母材的垂线与该焊枪的夹角称为前倾角，使之朝向该焊接行进方向倾斜时，相对于母材的垂线与该焊枪的夹角称为后倾角。

使焊炬带前倾角，可以更有效地提高电弧焊接中的保护性。另外，使电极带后倾角，能够保护焊道后方，因此能够抑制焊接之后的焊道的氧化反应。

为了得到焊接线上的恰当的熔深和良好的焊道形状，更优选使前倾角的范围为－15～40°，即，在前倾角的上限为40°，后倾角的上限为15°的范围内进行焊接。

＜喷嘴＞

关于喷嘴71，对于焊接对象的母材，具备喷出从未图示的气体供给装置供给的(Ar)和二氧化碳(CO₂)等的保护气体的机构。喷嘴71形成为筒装，其中具有可以将一体组装状态的导电嘴主体31、喷口41及导电嘴61收纳在内部的内部空间。

另外，喷嘴71，在其后端的内表面形成有内螺纹部(未图示)，其用于拧接形成于焊枪枪筒21的前端的外螺纹部23。据此构成，喷嘴71能够使用经由喷口41整流过的保护气体，将焊接部与大气遮断。

(喷嘴的内径与喷嘴－母材间距离)

图3中显示喷嘴形状的一例，喷嘴内的直线部(以下，有仅称为“直线部”的情况。)X的内径Do和喷嘴口的内径(以下，有仅称为“喷嘴的内径”的情况。)D影响到保护范围和保护性。

气体保护电弧焊中的保护气体的任务，就是将电弧、高温的熔融金属和焊丝与大气遮断，防止熔融部的氮化和氧化。

氮通常不被添加到保护气体中，因为保护气体中的分压非常低，所以认为，即使发生一些大气卷入，也不会在钢液中直接固溶。

总之可以认为，氮在钢液中固溶的原因是由于氮向电弧气氛中的混入，导致N₂被分解成N，N分压上升，从被电弧加热到高温的局部的钢液中侵入。

也就是说，为了抑制焊接金属中的氮，需要防止氮向电弧气氛的混入，因此相比以前保护区域的宽度，保护气流的层流稳定性受到重视，可使用流速更快并难以成为紊流的细径喷嘴。另外，为了进入狭窄的焊接位置，也优选细径的方法。

作为现有的方法，具体来说，例如像专利文献2所述那样，收缩喷嘴口的内径使之比直线部的内径小，使喷出的气体尖锐化，以提高指向性。如此，过去是收缩喷嘴的内径D使之变小，以提高保护性。

另一方面，虽然由于氧(O)导致焊缝形状的凸化、焊渣发生，但是从电弧稳定性的观点出发，还是需要向保护气体中积极地添加氧，所以电弧气氛中的O分压时常高。因此，为了使熔融金属中的氧量降低，不仅在电弧中，而且需要用保护气体保护熔融池整体。作为其保护方法，考虑一边将保护气流大范围保持在层流，一边进行焊接。

但是，若是如以往那样喷嘴的内径D小，则能够保护的面积小，不能覆盖广大范围。即，如果不能广泛确保保护的范围，则焊枪通过之后的焊接金属将以更高温的状态曝露在大气中。因此，焊道表面的氧化反应被促进，焊缝形状的凸化、焊渣发生。另外，即使在后述的消耗式电极(焊丝)中含有规定量的S时，也不能有效地发挥S的效果。

因此在本发明中，为了扩大保护范围，使喷嘴的内径D为15mm以上。但是，为了确保大范围的保护性而只是加大喷嘴的内径时，保护气体在到达熔融金属以前成为紊流，保护性有可能降低。

因此，还要使喷嘴的前端与被焊接材(母材)之间的距离(喷嘴－母材间距离)为22mm以下，且由(喷嘴的内径D/喷嘴－母材间距离)表示的比为0.7以上且1.9以下。

通过使喷嘴的内径D、喷嘴－母材间距离以及由(喷嘴的内径D/喷嘴－母材间距离)表示的比为上述范围，能够使大的保护范围和高的保护性并立。即，能够将熔融金属中的氧量和氮量保持在低位，抑制因氮引起的气孔和因氧引起的焊缝形状的凸化、焊渣的增加。

若喷嘴的内径D低于15mm，则能够保护的范围变窄，由于焊枪经过之后的焊接金属的氧化反应导致焊渣大量生成。喷嘴的内径D优选为16mm以上，更优选为18mm以上。

另一方面，喷嘴的内径D的上限优选为30mm以下，更优选为22mm以下。若高于30mm，则虽然也根据保护气体的流量有所不同，但喷出的气体的指向性劣化，有保护性变差的情况。这种情况下，由于大气的卷入，有可能发生焊渣，还有可能发生凹坑、气孔等的焊接缺陷。

还有，本发明中未特别规定直线部的内径Do与喷嘴口的内径D的关系，如果喷嘴口的内径D为15mm以上，则直线部的内径Do的一方可以大也可以小，还可以相同。但是，从保护气体的指向性的观点出发，在保护性提高这一点上，优选直线部的内径Do与喷嘴口的内径D的比率(D/Do)为0.5～1.0的范围。

从进一步得到上述效果这一点出发，喷嘴－母材间距离优选为20mm以下，更优选为17mm以下。进一步优选为15mm以下。另外，喷嘴－母材间距离的下限从飞溅造成喷嘴堵塞这一点出发而优选为12mm以上。

从进一步得到上述效果这一点出发，由(喷嘴的内径D/喷嘴－母材间距离)表示的比优选为1以上，另外优选为1.6以下。

＜保护气体＞

本发明的气体保护电弧焊方法中所用的保护气体未特别限定，能够使用Ar气、二氧化碳(二氧化碳，CO₂)、氧气(O₂)及其混合气体等。其中作为杂质也可以包含N₂、H₂等。

即使是作为保护气体使用100％CO₂的焊接，用本发明的气体保护电弧焊方法，也能够得到大气卷入的抑制和氧化反应防止的效果。但是，作为保护气体使用Ar气或含Ar的混合气体，则可以进一步降低熔融金属的氧化反应。因此，作为保护气体，优选使用Ar气(100％Ar)或含Ar的混合气体。

含Ar的混合气体的情况下，优选二氧化碳含量为0～40体积％以及氧含量为0～10体积％。此外更优选含Ar达92体积％以上，余量是二氧化碳和氧的至少任意一种以及不可避免的杂质，此外进一步优选Ar含量达95体积％以上。

还有，作为不可避免的杂质，可列举N₂、H₂等，最优选完全不包含(0体积％)。

保护气体的流量，虽然依据喷嘴的内径D和喷嘴－母材间距离的值，但更优选为25L/分钟以下，进一步优选为18L/分钟以下。由此，能够防止保护气体流速的过度高速化，能够抑制高速的气流造成大气向保护气氛的引入。

另外，从耐气孔性这一点出发，优选保护气体的流量为8L/分钟以上，，更优选为10L/分钟以上。

以(保护气体的流量/喷嘴的内径D)表示的比(流速)为0.65L/分钟·mm以上、1.10L/分钟·mm以下，这从能够抑制高速的气流造成的大气卷入这一点出发也优选。该流速更优选为0.75L/分钟·mm以上，进一步优选为1.00L/分钟·mm以下。

＜消耗式电极(焊丝)＞

焊丝的种类可以是作为钢线的实芯焊丝，也可以是由呈筒状的外皮、和填充在该外皮的内侧的焊剂构成的药芯焊丝，无关紧要。另外，药芯焊丝的情况下，外皮是无接缝的无缝型，还是外皮是有接缝的有缝型的任意一种形态均可。此外，焊丝表面(如果是药芯焊丝则是外皮的外侧)也可以实施镀铜，也可以不实施。

(S：0.015质量％以上)

本发明的焊丝，优选适量添加硫(S)。

S与磷(P)相同，本来是杂质元素，优选极力使含量处于少量。但是，铁水中的S拥有容易吸附在铁水表面的性质，具有使表面张力减少的性质。因此在本发明中，着眼于这一性质并加以利用，基于以下的机理，规定焊丝中的S适量范围。

通过焊接本发明的焊丝，在熔融池表面选择性地吸附S原子。在此，若保护气体的保护范围狭窄，则与S原子同样，O原子也吸附于熔融池表面，因此为了以S原子覆盖熔融池表面，需要如上述那样，使喷嘴口的内径D为15mm以上，提高保护范围且提高保护性。

以S原子覆盖的熔融池表面或焊道表面，即使曝露在大气中的氧中，如图4的各种硫化物的化学势图所述，通过1/2S₂+O₂＝SO₂的反应，S与大气中的氧反应，也会生成SO₂(沸点：－10℃)而气化。因此，能够抑制焊接之后的焊道表面或大气卷入时的Fe和Mn等的氧化反应，更进一步抑制焊接后的焊道表面生成的焊渣。

这里应该着眼的是，相比硫化铁的反应2Fe+S₂＝2FeS，1/2S₂+O₂＝SO₂的反应一方更稳定，以及SO₂的沸点为－10℃。即，在从焊接之后至室温的宽泛的温度范围，FeS的还原反应起作用，可抑制Fe的氧化反应。另外，生成的SO₂能够容易地逃散到大气中。

沿着以上的机理，在本发明中，S的表面吸附现象选择性地起作用，为了使对于熔融池的表面吸附确实，优选相对于消耗式电极(焊丝)总质量而使S量为0.015质量％以上。更优选为0.020质量％以上。另外从避免焊接金属发生裂纹这一点出发，上限优选为0.080质量％以下。

对于S的表面吸附不能直接观察，因此一般通过表面张力和气体吸附反应而间接性地判断。焊丝中的S量低于0.015质量％时，看不到因表面张力影响的焊道形状的展开，并且也发生焊渣，因此有S的吸附现象带来的氧化抑制效果不显现的情况。另一方面，若焊丝中的S量高于0.080质量％，则高温裂纹这样的焊接缺陷有可能发生。

此外，也可以包含在焊丝中的其他的成分和数值范围(成分量)，与其限定理由一并在以下记述。还有，关于成分量，只要没有特别规定，则以相对于焊丝的总质量的比例规定。还有，焊丝是药芯焊丝时，以外皮和焊剂的成分量的总和表示。

(C：0.30质量％以下(含0质量％))

焊丝中和焊接金属中的C，在提高焊接金属的强度上有效。关于飞溅，即使含量少量也没有问题，因此不设定下限，但若大量含有而高于0.30质量％，则在焊接途中与微量的氧结合，成为CO气体，使熔滴表面发生气泡，引起飞溅的发生和电弧不稳定。

电弧不稳定发生时，保护气体紊乱，大气卷入，有可能引起气孔这样的焊接缺陷和焊渣的大量发生。因此，C的含量优选为0.30质量％以下。另外，为了确保强度，优选为0.01质量％以上。

(Si：0.20～2.50质量％)

焊丝中的Si是脱氧元素，是用于确保焊接金属的强度和韧性而优选的元素。若添加量为少量，则由于脱氧不足，导致有气孔发生的情况，因此优选使之含有0.20质量％以上。但是，若大量含有而高于2.50质量％，则焊接中难以剥离的焊渣大量发生，夹渣等的焊接缺陷发生。因此，Si的含量优选为0.20～2.50质量％的范围。

(Mn：0.50～3.50质量％)

焊丝中的Mn与Si相同，发挥作为脱氧剂或除硫剂的效果，为了确保焊接金属的强度和韧性而优选。为了防止因脱氧不足造成的焊接缺陷的发生，优选使之含有0.50质量％以上。另一方面，若大量含有而高于3.50质量％，则焊接中难以剥离的焊渣大量发生，夹渣等的焊接缺陷发生。另外，强度过度增加，使焊接金属的韧性显著降低。因此，Mn的含量优选为0.50～3.50质量％的范围。

(P：0.0300质量％以下(含0质量％))

P是杂质元素，优选极力使含量处于少量，因此不设定下限。若其分别高于0.0300质量％而大量存在，焊接金属的裂纹这样的焊接缺陷有可能发生，因此优选为0.0300质量％以下(含0质量％)的范围。

除上述元素以外，与钢板相符，允许焊丝中适当量添加Ni、Cr、Mo、B等，但这些不是焊渣发生量的支配因素。

＜电弧焊接条件＞

(平均焊接电流)

若使平均焊接电流处于低位，则等离子体气流低速化，借助该等离子体气流，能够进一步抑制大气混入到电弧正下方。因此平均焊接电流优选为270A以下，更优选为250A以下。

平均焊接电流的下限从电弧稳定性这一点出发，优选为70A以上。

(脉冲电流控制)

焊接进行的是脉冲电流得到控制的脉冲焊，由于喷射过渡稳定，能够抑制电弧不稳定造成的大气卷入，因此优选。

脉冲的峰值电流优选为380A以上、530A以下，更优选为400A以上，另外更优选为480A以下。

若脉冲峰值电流高于530A，则峰值电流过高，向电弧中的大气卷入有略微变多的情况。另外，若小于380A，则峰值电流过低，有飞溅发生量增加的情况。

脉冲的峰值时间(峰宽)优选为0.5～2.0毫秒，更优选为1.2毫秒以上，另外更优选为1.6毫秒以下。

若脉冲峰值时间高于2.0毫秒，则峰值时间过长，存在向电弧中的大气卷入略微变多的情况。另外，若小于0.5毫秒，则峰值电流过低，有飞溅发生量增加的情况。

＜被焊接材(工件、母材)＞

被焊接材能够使用现有公知物。例如，可列举冷轧钢板、热轧钢板等。

其中，镀锌钢板中，因焊接热而气化的Zn侵入到保护气体中，能够降低保护气氛的氧分压和氮分压，由此能够抑制熔融金属中的氧和氮的增加，因此优选。若锌的涂布量过多，则飞溅发生量有可能稍微增加，因此锌涂布量更优选为20～120g/m²，进一步优选为100g/m²以下。

另外，如果被焊接材的板厚为1.0～3.0mm左右，则能够适用本发明的焊接方法。

＜焊接物＞

另外，本发明还涉及包含由上述气体保护电弧焊方法进行焊接这一工序的焊接物的制造方法，及经由上述气体保护电弧焊方法被焊接的焊接物。

作为焊接物，可列举汽车底盘零件等，其中，优选悬挂臂、悬吊部件。

(焊渣)

焊接物中，优选在目视的焊渣生成状态下，在除去弧坑部的距焊道缝边部1mm以上内侧的焊道表面，不生成短径为5mm以上的焊渣，距焊道缝边部1mm以内的焊渣生成时，相对于连续生成，更优选断续生成的一方。

(飞溅)

有无附着在焊接物上的飞溅，能够通过目视评价。附着在焊接物上的飞溅的直径为1mm以上的大粒飞溅对焊接物的附着优选为2个以下，更优选完全没有。

(焊道形状)

焊接物的焊道形状，优选图5的示意图中的焊道宽度α与余高β的比(焊道宽度α/余高β)为3以上，这从焊缝缝边部的涂装性方面考虑而优选，更优选为5以上。焊道形状越平滑越优选，因此上限没有特别规定。

【实施例】

以下，列举实施例更具体地说明本发明，但本发明不受这些的实施例限定，在能够符合本发明的宗旨的范围内可以加以变更实施，这些均包含在本发明的技术范围内。另外，在此说明的焊接条件是一例，在本实施的方式中，不限定为以下的焊接条件。

＜评价方法＞

(焊渣生成状态)

焊接物中的焊渣生成状态用目视和数字显微镜(キーエンス社制，VHX－900)观察。在表1～2的“焊渣生成状态”中所谓“×”，表示在除去弧坑部的距焊道缝边部1mm以上内侧的焊道表面，有短径为5mm以上的焊渣生成，所谓“○”表示没有生成上述焊渣，但距焊道缝边部1mm以内的焊渣连续生成，所谓“◎”表示没有上述焊渣生成，但距焊道缝边部1mm以内的焊渣断裂生成。

(焊道外观)

焊接物的焊道外观，以目视评价有无附着在焊接物上的飞溅和焊道形状。所谓附着在焊接物上的飞溅，以飞溅的直径为1mm以上的为对象，评价其有无。

关于焊道形状，相对于被焊接材使焊枪垂直进行焊接时，对于以(焊道宽度/余高)表示的值(焊道形状)是否在5以下进行评价。还有，焊道宽度是由图5的符号α表示的范围，余高是由图5的符号β表示的范围。

在表1～2的“焊道外观”中所谓“◎”，表示没有附着于焊接物的飞溅，焊道形状的值为5以下，“○”是在飞溅或焊道形状的任意一方这一点上差的。

＜实施例1～45和比较例1～4＞

作为基本条件，母材使用板厚3.2mm的JIS G3131所规定的SPHC材和JIS G3302所规定的SGHC材的钢板，进行平板堆焊。焊接速度为100cm/分钟，焊枪角度相对于母材垂直。

关于消耗式电极(焊丝)的组成，以质量％计，同为C：0.07％、Si：0.8％、Mn：1.5％、P：0.010％，S的含量如表1～2所示，余量是Fe。

用于焊接的喷嘴的内径(喷嘴直径)、喷嘴母材间距离，(喷嘴的内径/喷嘴－母材间距离)(比率)、保护气体的流量、(气体流量/喷嘴内径)、气体种类、焊丝中的S含量、钢板、焊接条件归纳在表1～2中。还有，喷嘴母材间距离是使焊嘴从喷嘴突出，通过调整该突出长度进行调整。

在表1～2的“钢板”中所谓“无镀”表示未实施镀敷的未处理的钢板。实施例42～实施例45中，作为母材使用的是，实施了涂布量分别为20g/m²、45g/m²、100g/m²、120g/m²的镀锌的钢板。

另外，对于实施例34～实施例45进行脉冲焊接，其峰值电流和峰值时间(峰宽)归纳在表1～2中。

以上的条件和焊渣生成状态及焊道外观的评价结果显示在表1～2中。

【表1】

【表2】

由表1～2的结果可确认，通过使喷嘴的内径D为15mm以上，使喷嘴－母材间距离为22mm以下，并且使(喷嘴的内径D/喷嘴－母材间距离)为0.7以上且1.9以下，能够抑制短径为5mm以上的焊渣生成。

此外通过使保护气体流量为20L/分钟以下，更优选为18L/分钟以下，或由(喷嘴的内径D/喷嘴－母材间距离)表示的流速为0.65～1.10L/分钟·mm，能够进一步改善焊渣生成状态。

另外，在实施例22～实施例26中，通过使保护气体中的Ar含量为92％以上，能够得到焊渣生成状态和焊道外观这两方都非常优异的焊接物。

在实施例27～实施例30中，通过使焊丝中的S含量为0.015质量％以上，不论保护气体流量和Ar含量，都能够得到焊渣生成状态和焊道外观非常优异的焊接物。

在实施例32和实施例33中，通过使平均焊接电流为250A以下，不论保护气体流量、Ar含量和焊丝中的S含量，都能够得到焊渣生成状态和焊道外观非常优异的焊接物。

在实施例34～实施例41中，通过进行脉冲电流控制，不论保护气体流量、Ar含量、焊丝中的S含量和平均焊接电流，都能够得到焊渣生成状态和焊道外观非常优异的焊接物。

此外在实施例42～实施例44中，通过对母材实施20～100g/m²涂布量的镀锌处理，能够得到焊渣生成状态和焊道外观非常优异的焊接物。

参照特定的方式详细地说明了本发明，但不脱离本发明的精神和范围可以进行各种变更和修改，这对从业者来说很清楚。

还有，本申请基于2015年7月31日申请的日本专利申请(专利申请2015－152378)，其整体通过引用而援引。

【产业上的可利用性】

通过防止因焊接中的大气卷入而引起的凹坑、气孔等的焊接缺陷，和焊道表面的氧化，能够削减对于所得到的焊接物用于修整等的修补作业时间、劳动力、费用等。

【符号说明】

1 焊接装置

10 机器人

11 焊炬

12 焊枪夹具

20 机器人控制部

21 焊枪枪筒

22 内管

23 外螺纹部

30 焊接电源部

31 导电嘴主体31

41 喷口

61 导电嘴

71 喷嘴

D 喷嘴口的内径

Do 直线部的内径

X 喷嘴内的直线部

Y 焊接部

W 被焊接材(工件)

α 焊道宽度

β 余高

Claims

1.一种气体保护电弧焊方法，是经由焊炬送给消耗式电极，一边流通保护气体一边进行焊接的气体保护电弧焊方法，其中，

所述保护气体是含有92％以上的Ar，余量由二氧化碳和氧中的至少任意一种以及不可避免的杂质构成的混合气体，

所述焊炬含有内管、导电嘴主体、装配于该导电嘴主体的外周的喷口、和喷嘴，

所述混合气体被供给到所述内管和所述导电嘴主体之间所形成的空间，所述喷嘴使用经由所述喷口整流过的所述混合气体将焊接部与大气遮断，

所述喷嘴的内径为15mm以上，

所述喷嘴的前端与被焊接材之间的喷嘴－母材间距离为22mm以下，并且以(所述喷嘴的内径/所述喷嘴－母材间距离)表示的比为0.7以上且1.9以下，

所述消耗式电极相对于总质量而含有0.015质量％以上的S。

2.根据权利要求1所述的气体保护电弧焊方法，其中，所述保护气体的流量为18L/分钟以下。

3.根据权利要求1所述的气体保护电弧焊方法，其中，由(所述保护气体的流量/所述喷嘴的内径)表示的比为0.65L/分钟·mm以上且1.10L/分钟·mm以下。

4.根据权利要求1所述的气体保护电弧焊方法，其中，平均焊接电流为250A以下。

5.根据权利要求1所述的气体保护电弧焊方法，其中，进行峰值电流为380A以上且530A以下，并且峰宽为0.5～2.0毫秒的脉冲电流控制。

6.根据权利要求1所述的气体保护电弧焊方法，其中，所述被焊接材使用20～100g/m²涂布量的镀锌钢板。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的气体保护电弧焊方法，其中，所述喷嘴具有直线部，所述喷嘴的内径和所述直线部的内径相同。

8.根据权利要求1～6中任一项所述的气体保护电弧焊方法，其中，所述消耗式电极相对于总质量含有Si：0.20～2.5质量％、Mn：0.50～3.50质量％。

9.根据权利要求7所述的气体保护电弧焊方法，其中，所述消耗式电极相对于总质量含有Si：0.20～2.5质量％、Mn：0.50～3.50质量％。

10.一种焊接物的制造方法，其中，包括通过权利要求1～9中任一项所述的气体保护电弧焊方法进行焊接的工序。

11.一种焊接物，通过权利要求1～9中任一项所述的气体保护电弧焊方法焊接而成。