CN109226938B - 多电极气体保护电弧单面焊方法 - Google Patents

多电极气体保护电弧单面焊方法 Download PDF

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Abstract

提供一种背焊道的形成状态非常良好，冲击性能也优异的多电极气体保护电弧单面焊方法。一种多电极气体保护电弧单面焊方法，其中，含有先行极和后行极，所述先行极是反极性，使用药芯焊丝或实芯焊丝，所述先行极的焊丝突出长度(EL)：15～35mm，焊接电流(IL)：350～550A及焊丝送给量(WL)：5.0～14.0m/分钟，所述先行极满足130≤(IL×WL/EL)≤450的关系，所述后行极是正极性，使用药芯焊丝，并且所述后行极的所述药芯焊丝中，含有金属Al：1.5～3.5质量％和Mg：0.2～1.0质量％，且满足2.0质量％≤(金属Al+Mg)≤4.0质量％、及2.0≤(金属Al/Mg)≤10.0的关系。

Description

多电极气体保护电弧单面焊方法
技术领域
本发明涉及多电极气体保护电弧单面焊方法。
背景技术
所谓单面焊，就是在作为被焊接材的对接接头的坡口背面侧接触耐火性背衬材，从坡口表侧进行焊接，在坡口背面侧也出现背焊道的焊接方法。由此，不用使对接接头反转，只从一侧进行焊接就能够获得完全焊透。
单面焊通过进行焊接电流的高电流化、坡口截面积的减少(窄坡口化)，从而能够提高其能效。另一方面，随着高电流化、窄坡口化，焊道容易发生热裂纹。因此提出不是使用单一电极，而是使用含有第一电极和第二电极的多电极而成的多电极气体保护电弧单面焊。
在多电极气体保护电弧单面焊中，以第二电极使第一电极造成的焊接金属中发生的热裂纹再熔融，而谋求避免所述热裂纹。
例如在专利文献1中，第一电极和第二电极分别使用特定的电极，使第一电极的极性为反极性，使第二电极的极性为正极性，将焊接速度、焊接电流、电极间距离、以及第一电极的熔融池长度的值规定在特定的范围内。由此，谋求得到无热裂纹的健全的初层焊道，以高焊接能效进行耐热裂纹性优异的单面焊。
【现有技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本国专利第4319713号公报
但是，在多电极气体保护电弧单面焊中，能够得到良好的背焊道的形成状态的范围狭窄，另外，由于冲击性能低，所以期望进一步改善。
发明内容
因此本发明其目的在于，提供一种背焊道的形成状态非常良好，冲击性能也优异的多电极气体保护电弧单面焊方法。
本发明者们反复锐意研究的结果发现，通过使先行极成为规定的条件，并且将后行极的药芯焊丝的成分限定为特定成分或采用非消耗式电极，则冲击性能提高，并且，通过将先行极和后行极的焊接条件限定为特定条件，则背焊道的形成状态提高，直至完成本发明。
即，本发明的多电极气体保护电弧单面焊方法的一个方式，其特征在于，是使用了在焊接线方向上配置成一列的多个电极的多电极气体保护电弧单面焊方法，所述多个电极含先行极和继所述先行极之后的后行极，所述先行极的极性是反极性，所述先行极使用药芯焊丝或实芯焊丝，所述先行极的焊丝突出长度(EL)：15～35mm，焊接电流(IL)：350～550A及焊丝送给量(WL)：5.0～14.0m/分钟，所述先行极的所述EL(mm)、所述IL(A)和所述WL(m/分钟)满足130≤(IL×WL/EL)≤450的关系，所述后行极的极性是正极性，所述后行极使用药芯焊丝，并且所述后行极的所述药芯焊丝中含有金属Al：1.5～3.5质量％和Mg：0.2～1.0质量％，所述金属Al与所述Mg的含量，满足2.0质量％≤(金属Al+Mg)≤4.0质量％、及2.0≤(金属Al/Mg)≤10.0的关系。
在此，所谓Mg的含量，是金属Mg和将氧化物Mg进行了Mg换算后的值。
本发明的多电极气体保护电弧单面焊方法的一个方式，其特征在于，所述后行极的焊丝突出长度(ET)：15～35mm，焊接电流(IT)：160～400A及焊丝送给量(WT)：1.0～10.0m/分钟。
本发明的多电极气体保护电弧单面焊方法的一个方式，其特征在于，所述后行极的所述ET(mm)、所述IT(A)和所述WT(m/分钟)满足5≤(IT×WT/ET)≤150的关系。
本发明的多电极气体保护电弧单面焊方法的一个方式，其特征在于，焊接速度：200～400mm/分钟和所述先行极与所述后行极的极间距离：20～50mm。
本发明的多电极气体保护电弧单面焊方法的一个方式，其特征在于，所述先行极横摆宽度：0～5mm和所述后行极的横摆宽度：0～5mm。
本发明的多电极气体保护电弧单面焊方法的一个方式，其特征在于，是使用在焊接线方向上配置成一列的多个电极的多电极气体保护电弧单面焊方法，所述多个电极含有先行极和继所述先行极之后的后行极，所述先行极的极性是反极性，所述先行极使用药芯焊丝或实芯焊丝，所述先行极中，其焊丝突出长度(EL)：15～35mm，焊接电流(IL)：350～550A和焊丝送给量(WL)：5.0～14.0m/分钟，所述先行极的所述EL(mm)、所述IL(A)和所述WL(m/分钟)满足130≤(IL×WL/EL)≤450的关系，所述后行极的极性是正极性，并且所述后行极使用非消耗式电极。
本发明的多电极气体保护电弧单面焊方法的一个方式，其特征在于，所述后行极使用非消耗式电极时，焊接速度：200～400mm/分钟，所述先行极与所述后行极的极间距离：20～50mm，以及所述后行极的焊接电流(IT)：160～300A。
本发明的多电极气体保护电弧单面焊方法的一个方式，其特征在于，被焊接材是板厚：12～50mm及坡口角度：30～60°的V形对接的材料。
根据本发明，在多电极气体保护电弧单面焊中，能够得到非常良好的背焊道的形成状态，此外还能够得到良好的冲击性能也优异的焊接材。
附图说明
图1是用于表示多电极气体保护电弧单面焊所用的被焊接材作为一例的V形对接的结构的示意图。
符号说明
1 供试钢板
2 背衬材
3 根部间隙
10 V形坡口
具体实施方式
以下，就用于实施本发明的方式详细进行说明。还有，本发明不受以下说明的实施方式限定。另外在本说明书中，表示数值范围的所谓“～”，用于表示将在以其前后记载的数值作为下限值和上限值含有的意思。
本实施方式的多电极气体保护电弧单面焊方法(以下，仅称为“焊接方法”。)中，使用在焊接线方向上配置成一列的多个电极，所述多个电极含有先行极和继所述先行极之后的后行极，所述先行极的极性是反极性，所述先行极使用药芯焊丝或实芯焊丝，所述先行极的焊丝突出长度(EL)：15～35mm，焊接电流(IL)：350～550A和焊丝送给量(WL)：5.0～14.0m/分钟，所述先行极的所述EL(mm)、所述IL(A)和所述WL(m/分钟)满足130≤(IL×WL/EL)≤450的关系，所述后行极的极性是正极性，所述后行极使用药芯焊丝，并且所述后行极的所述药芯焊丝含有金属Al：1.5～3.5质量％和Mg：0.2～1.0质量％，所述金属Al与所述Mg的含量满足2.0质量％≤(金属Al+Mg)≤4.0质量％，以及2.0≤(金属Al/Mg)≤10.0的关系。
在此，所谓Mg的含量是金属Mg和将氧化物Mg进行了Mg换算的值。
另外，本实施方式的多电极气体保护电弧单面焊方法，是使用在焊接线方向上配置成一列的多个电极的多电极气体保护电弧单面焊方法，所述多个电极含有先行极和继所述先行极之后的后行极，所述先行极的极性是反极性，所述先行极使用药芯焊丝或实芯焊丝，所述先行极的焊丝突出长度(EL)：15～35mm，焊接电流(IL)：350～550A以及焊丝送给量(WL)：5.0～14.0m/分钟，所述先行极的所述EL(mm)、所述IL(A)和所述WL(m/分钟)满足130≤(IL×WL/EL)≤450的关系，所述后行极的极性是正极性，并且所述后行极使用非消耗式电极。
＜先行极＞
本实施方式的先行极的极性是反极性(DCEP)的消耗性电极，使用药芯焊丝或实芯焊丝(以下，仅称为“焊丝”。)。先行极满足焊丝突出长度(EL)：15～35mm，焊接电流(IL)：350～550A和焊丝送给量(WL)：5.0～14.0m/分钟，使(IL×WL/EL)所表示的值为130以上且450以下，由此能够使背焊道的形成状态良好。
即，通过使焊丝突出长度(EL)为15mm以上，背焊道的稳定性良好，也能够防止烧穿。焊丝突出长度优选为17mm以上，更优选为19mm以上。另外，通过使焊丝突出长度为35mm以下，背焊道的形成容易。焊丝突出长度优选为33mm以下，更优选为31mm以下。
通过使焊接电流(IL)为350A以上，而背焊道的形成变容易。焊接电流优选为370A以上，更优选为400A以上。另外，通过使焊接电流为550A以下，而背焊道的稳定性变良好，也能够防止烧穿。焊接电流优选为530A以下，更优选为500A以下。
通过焊丝送给量(WL)为5.0m/分钟以上，背焊道容易形成。焊丝送给量优选为5.5m/分钟以上，更优选为6.0m/分钟以上。另外，通过使焊丝送给量为14.0m/分钟以下，背焊道的稳定性良好，也能够防止烧穿。焊丝送给量优选为13.0m/分钟以下，更优选为12.0m/分钟以下。
焊丝突出长度(EL)(mm)、焊接电流(IL)(A)和焊丝送给量(WL)(m/分钟)中，通过使(IL×WL/EL)(单位：A·m/分钟·mm)所表示的值为130以上，能够在焊接时使背焊道突出到被焊接材的背面侧。由(IL×WL/EL)表示的值优选为200以上，更优选为250以上，特别优选为280以上。另外，通过使(IL×WL/EL)所表示的值为450以下，能够防止背焊道的过度突出。由(IL×WL/EL)表示的值出优选为400以下，更优选为350以下，特别优选为320以下。
先行极的焊接电压(VL)没有特别限制，但从电弧稳定性这一点出发，优选为35V以上，更优选为38V以上。另外，从电弧稳定性这一点出发，焊接电压优选为45V以下，更优选为43V以下。
先行极的横摆宽度没有特别限制，但为0～5mm会使背焊道的形成状态提高，因此优选，更优选为2mm以上，进一步优选为4mm以下。
先行极的药芯焊丝优选使用铁系的药芯焊丝或实芯焊丝。所谓药芯焊丝，就是在钢制外皮内填充有焊剂的焊丝，但焊丝的组成根据被焊接材的种类和焊接条件有所不同，没有特别限定。
作为先行极的药芯焊丝，例如能够使用Fe的含量相对于焊丝整体为80～95质量％的药芯焊丝。除Fe以外，作为可以在焊丝中含有的元素，例如，可列举C、Mn、Ti、P、S、Ni、Si、Cr、Cu、Mo、Mg、B、F、Na、K、Nb、V、Zr、Al等。这些元素有积极添加的情况、和作为不可避免的杂质被包含的情况。
另外，关于实芯焊丝也没有限制，但作为一例，可列举如下组成，含有C：0.01～0.18质量％、Si：0～1.00质量、Mn：0.50～2.80质量％、P：0.030质量％以下、S：0.030质量％以下、及Cu：0.50质量％以下，余量是Fe和不可避免的杂质。此外，也可以含有Ti、Ni、Cr、Al、Zr、Mg等。
先行极的药芯焊丝或实芯焊丝的丝径没有特别限制，但从焊接操作性这一点出发，优选为1.0mm以上。另外，从焊接操作性这一点出发，优选为2.0mm以下。
由先行极进行焊接时所用的保护气体没有特别限制，但例如能够使用Ar气、二氧化碳、Ar气和二氧化碳的混合气体、Ar气和氧气的混合气体。气体的流量也没有特别限制，例如能够为15～30L/分。
＜后行极：药芯焊丝＞
本实施方式的后行极是继先行极之后的电极，是极性为正极性(DCEN)的消耗性电极。用于后行极的药芯焊丝，含有1.5～3.5质量％的金属Al，含有0.2～1.0质量％的Mg，此外由(金属Al/Mg)表示的值为2.0～10.0。在此所谓Mg，是金属Mg和将氧化物Mg进行了Mg换算后的值，以下也称为“Mg成分”。
药芯焊丝中所含的金属Al，其含量相对于焊丝总质量为1.5质量％以上，借助脱氧效果使冲击性能提高。金属Al的含量优选为1.8质量％以上，更优选为2.0质量％以上。另外，通过金属Al的含量为3.5质量％以下，而脱氧元素不会变得过多，冲击性能提高。金属Al的含量优选为3.2质量％以下，更优选为3.0质量％以下。
焊丝中包含的Mg成分，其含量相对于焊丝总质量为0.2质量％以上，由于脱氧效果使冲击性能提高。Mg成分的含量优选为0.3质量％以上，更优选为0.4质量％以上。另外，通过Mg成分的含量为1.0质量％以下，脱氧元素不会变得过多，能够防止因强度过高导致的冲击性能的劣化。Mg成分的含量优选为0.9质量％以下，更优选为0.8质量％以下。
焊丝中所含的金属Al与Mg成分的比(金属Al/Mg)为2.0以上，由此，能够有效地发挥来自Mg的脱氧效果，冲击性能提高。(金属Al/Mg)优选为3.0以上，更优选为4.0以上，特别优选为5.0以上。
另外，(金属Al/Mg)为10.0以下，由此脱氧元素不会过多，能够防止因强度过高导致的冲击性能的劣化。(金属Al/Mg)优选为9.0以下，更优选为8.0以下，特别优选为7.0以下。
金属Al和Mg成分以外的焊丝的组成，虽然根据被焊接材的种类和焊接条件而有所不同，不过，例如也可以以下述范围内再包含从下述元素中选择的至少一个元素。
C：0.01～0.1质量％、Zr：0.01～0.15质量％、Mn：0.5～2.5质量％和Si：0.1～1.0质量％
[C：0.01～0.1质量％]
C具有使焊接金属的强度和韧性提高的效果，并且，影响到在焊接中发生的飞溅。关于飞溅，即使C的含量为少量也没有问题，因此下限没有特定，但0.01质量％以上是实际的含量。另外，从确保焊接金属的强度和韧性的观点出发，优选为0.03质量％以上。
另一方面，若C量增加，则熔滴过渡不稳定，飞溅发生量增加。因此，C的含量优选为0.1质量％以下，更优选为0.08质量％以下。
[Zr：0.01～0.15质量％]
Zr是发挥使电弧稳定性提高这一效果的元素。使Zr含有时，优选为0.01质量％以上，更优选为0.05质量％以上。
另一方面，若Zr大量含有，则退火工序后的氧化皮层变厚，并且氧化皮的密接性也增加。因此，其含量优选为0.15质量％以下，更优选为0.10质量％以下。
[Mn：0.5～2.5质量％]
Mn发挥作为脱氧材的效果，在用于确保焊接金属的强度和韧性上是有效的元素，优选含有0.5质量％以上，更优选为1.0质量％以上。
另一方面，若Mn大量含有，则焊接中焊渣大量发生，或强度过度增加而使焊接金属的韧性显著降低，因此其含量优选为2.5质量％以下，更优选为2.0质量％以下。
[Si：0.1～1.0质量％]
Si是脱氧元素，具有确保焊接金属的强度和韧性的效果，优选含有0.1质量％以上，更优选为0.3质量％以上。
另一方面，若Si大量含有，则有可能焊接中焊渣大量发生，或强度过度增加而焊接金属的韧性降低，因此其含量优选为1.0质量％以下，更优选为0.8质量％以下。
焊丝的余量的主成分是Fe，但在焊丝的余量中，能够含有在通常用于气体保护电弧焊的焊丝中可以含有的成分。例如，除上述成分以外，余量中也可以添加金属添加剂、F化合物、电弧稳定剂和造渣剂等。
金属添加剂由金属的单体或合金构成，作为具体的元素，例如，可列举Ni、Cr、Cu、Mo、Ti、Ca、Li、Nb、B等。F化合物是减少焊接金属的扩散性氢量的元素，可列举CaF、BaF2、NaF、K2SiF6、SrF2、AlF3、MgF2、LiF等。作为电弧稳定剂，可列举Na、K的化合物。作为造渣剂，可列举Al2O3、MgO、TiO2等。P和S多作为不可避免的杂质被包含，但也可以根据目的而积极添加。
例如，能够在Fe(Fe氧化物和Fe的合计)：85～95％，Ni≤2.0％，Cr≤0.2％，Mo≤0.5％，F化合物≤0.3％，(Na+K)≤0.2％，Nb≤0.1％，V≤0.1％，Al2O3≤0.5％，Ti≤0.5％，TiO2≤8.0％，MgO≤5.0％，B≤0.02％，P≤0.03％，S≤0.03％的范围含有。
余量含有不可避免的杂质。作为不可避免的杂质，例如可列举O、N、Sb、As等。还有，O、N也有被积极添加的情况。
后行极的药芯焊丝，以下构造的均能够采用：在呈筒状的钢制外皮的内侧填充有焊剂，但对钢制外皮的接缝进行焊接而成的无缝焊丝(无缝型)；不对所述接缝进行焊接，而是留有隙间状态的焊丝(有缝型)。另外，也可以对外皮的外侧实施镀铜。
后行极的药芯焊丝的丝径没有特别限制，但从焊接操作性这一点出发，优选为1.0mm以上。另外，从焊接操作性这一点出发，优选为2.0mm以下。
后行极满足焊丝突出长度(ET)：15～35mm，焊接电流(IT)：160～400A和焊丝送给量(WT)：1.0～10.0m/分钟，这从能够使焊接后的幻影线(ゴーストライン)完全消失的观点出发而优选。另外，(IT×WT/ET)所表示的值为5以上且150以下，也从能够使幻影线完全消失的观点出发而优选。
即，通过使焊丝突出长度(ET)为15mm以上，由此电弧力变充分，能够使幻影线完全消失，因此优选。焊丝突出长度更优选为17mm以上，进一步优选为19mm以上。另外，通过使焊丝突出长度为35mm以下，则电弧力充分而能够使幻影线完全消失，除此之外，电弧稳定，飞溅的发生量也能够减少，因此优选。焊丝突出长度更优选为33mm以下，进一步优选为31mm以下。
通过使焊接电流(IT)为160A以上，由此电弧力变充分，能够使幻影线完全消失，因此优选。焊接电流更优选为180A以上，进一步优选为200A以上。另外，通过使焊接电流为400A以下，由此电弧力变充分而能够使幻影线完全消失，除此之外，电弧稳定，飞溅的发生量也能够减少，因此优选。焊接电流更优选为380A以下，进一步优选为350A以下。
通过使焊丝送给量(WT)为1.0m/分钟以上，由此电弧力充分，而能够使幻影线完全消失，因此优选。焊丝送给量更优选为1.2m/分钟以上，进一步优选为1.4m/分钟以上。另外，使焊丝送给量为10.0m/分钟以下，除了电弧力充分而能够使幻影线完全消失以外，电弧还稳定，飞溅的发生量也能够减少，因此优选。焊丝送给量更优选为9.8m/分钟以下，进一步优选为9.6m/分钟以下。
焊丝突出长度(ET)(mm)、焊接电流(IT)(A)和焊丝送给量(WT)(m/分钟)通过使(IT×WT/ET)(单位：A·m/分钟·mm)所表示的值为5以上，能够使幻影线完全消失，因此优选。由(IT×WT/ET)表示的值更优选为25以上，进一步优选为45以上，特别优选为55以上。另外，使(IT×WT/ET)所表示的值为150以下，能够防止后行极导致的幻影线生成，因此优选。由(IT×WT/ET)表示的值更优选为130以下，进一步优选为110以下，特别优选为100以下。
后行极的焊接电压(VT)没有特别限制，但从电弧稳定性这一点出发，优选为15V以上，更优选为20V以上。另外，从电弧稳定性这一点出发，焊接电压优选为40V以下，更优选为35V以下。
后行极的横摆宽度没有特别限制，但是为0～5mm提高背焊道的形成状态，因此优选，更优选为2mm以上，更优选为4mm以下。
后行极进行焊接时所用的保护气体没有特别限制，例如能够使用Ar气、二氧化碳、Ar气和二氧化碳的混合气体、Ar气和氧气的混合气体。气体的流量也没有特别限制，例如能够为15～30L/分钟。
＜后行极：非消耗式电极＞
本实施方式的后行极，是继先行极之后的电极，极性是正极性(DCEN)的非消耗性电极。后行极作为非消耗式电极使用钨电极，进行TIG电弧焊或等离子体电弧焊。还有在TIG电弧焊中，优选不使用焊条。
在TIG电弧焊或等离子体电弧焊中，由于来自后行极(钨电极)的线能量，熔融金属表面附近的温度比熔融金属内部的温度高，最终凝固部为焊道表面附近的位置(凝固形态变化)。由于该最终凝固的方向变化，凝固的生长不会成为一个方向，能够提高冲击性能。凝固形态变化产生的熔敷量，在前述的先行极的焊丝送给量(WL)为5.0～14.0m/分钟时能够达成特别合适的量，将能够取得非常优异的冲击性能。
作为钨电极的电极材料，能够使用JIS Z 3233(2001年)所规定这样的纯钨、氧化钍钨、氧化镧钨及氧化铈钨和氧化钇钨以及氧化锆钨等。
焊炬一般与TIG电弧焊中所用的焊炬同样，也可以具备气体喷嘴。在气体喷嘴的内部配置有非消耗电极。向气体喷嘴内供给氩气和氦气等的不活泼气体，在TIG焊接时，该不活泼气体从气体喷嘴的开口部作为保护气体被喷出。另外，在等离子体电弧焊中也同样，经过等离子体化的不活泼气体从气体喷嘴的开口部被喷出。
后行极满足焊接电流(IT)：160～300A，这是从确保优异的冲击性能和能够使焊接后的幻影线完全消失的观点出发而优选。
后行极的焊接电压(VT)没有特别限制，但从电弧稳定性这一点出发，优选为10V以上。另外，从电弧稳定性这一点出发，优选焊接电压为20V以下。
后行极进行焊接时所用的保护气体，在TIG电弧焊的情况下使用Ar气、He气等，在等离子体电弧焊的情况下，使用经过等离子体化的Ar气、He气等。气体的流量没有特别限制，例如能够为10～15L/分钟。
＜焊接条件＞
先行极与后行极的极间距离优选为20～50mm。通过使极间距离为20mm以上，先行极和后行极分别生成焊接金属，能够防止焊接金属成为一体。其结果是能够得到良好的抗热裂纹性，因此优选。极间距离更优选为25mm以上，进一步优选为30mm以上。
通过使极间距离为50mm以下，先行极形成的熔融池在凝固之前，能够由后行极对所述熔融池进行再加热，能够防止熔融池成为完全的2个熔池。其结果是，能够得到良好的抗耐热裂纹性，因此优选。极间距离更优选为45mm以下，进一步优选为40mm以下。
焊接速度优选为200～400mm/分钟。通过使焊接速度为200mm/分钟以上，焊接金属不会先行，能够得到良好的背焊道。焊接速度更优选为230mm/分钟以上，进一步优选为250mm/分钟以上。
通过使焊接速度为400mm/分钟以下，焊接金属的冷却速度不会过快，能够防止幻影线生成，因此优选。焊接速度更优选为380mm/分钟以下，进一步优选为350mm/分钟以下。
本实施方式的焊接方法，能够针对供试钢板1的坡口形状为V形、U形、I形、X形、H形等各种各样的形状使用。供试钢板1为V形对接时的简易的示意图显示在图1中。供试钢板1的V形对接，例如板厚t为12～50mm，V形坡口10的(V形)坡口角度θ为30～60°，其背焊道的形成状态良好，因此优选。V型坡口10的根部间隙3优选为0～5mm。
由本实施方式的焊接方法得到的焊接物，经由依据JIS Z 3313：2009的0℃下的摆锤冲击试验而求得的吸收功优选为47J以上，更优选为60J以上，进一步优选为80J以上，特别优选为100J以上。
背焊道的形成状态，优选其形成遍及全长都没有咬边和焊瘤等的焊接缺陷，更优选背焊道全长的余高的标准偏差为0.5以下，进一步优选为0.4以下，特别优选为0.3以下。
抗热裂纹性能够基于JIS Z 3155：1993所规定的“C形夹具拘束对接焊裂纹试验方法”进行评价。作为母材使用JIS G 3106SM490A时的裂纹率优选为10％以下，更优选为8％以下，进一步优选为6％以下，更进一步优选为4％以下，特别优选为0％。
作为焊接时的电弧稳定性，电弧的不稳、断弧越少越优选。
【实施例】
以下列举实施例更具体地说明本实施方式，但本发明不受这些实施例限定，在能够符合本发明的宗旨的范围可以加以变更实施，这些均包含在本发明的技术的范围内。
＜实施例1～40和比较例1～18＞
以表1或表2所述的条件，进行多电极气体保护电弧单面焊。表中所谓“DCEP”或“DCEN”，表示电极的极性分别为反极性或正极性。先行极和后行极的焊接电压是表1中显示的值。关于丝径，先行极为1.6mm，后行极为1.4mm。关于保护气体，由先行极进行的焊接中使用二氧化碳，使流量为25L/分钟，由后行极进行焊接中使用二氧化碳，使流量为25L/分钟。
先行极的药芯焊丝使用依据JIS Z 3313：2009的金属系药芯焊丝。先行极的实芯焊丝例如使用含有Fe：90质量％、Mn：2.5质量％、Si：0.5质量％的依据JIS Z 3312：2009的实芯焊丝。后行极使用具有表3所述组成的碱性的药芯焊丝。表3的余量是Fe、F化合物和不可避免的杂质。另外，被焊接材使用V形对接。V形对接的板厚及坡口角度如表1或表2所述。
还有，表1和表2中，所谓EL，意思是先行极的焊丝突出长度(mm)，所谓IL，意思是先行极的焊接电流(A)，所谓WL，意思是先行极的焊丝送给量(m/分钟)，所谓ET，意思是后行极的焊丝突出长度(mm)，所谓IT，意思是后行极的焊接电流(A)，所谓WT，意思是后行极的焊丝送给量(m/分钟)，焊接电压的单位是V，焊接速度的单位是mm/分钟，所谓极间距离表示先行极与后行极的距离，单位是mm，板厚的单位是mm，坡口角度的单位是°(度)。
＜实施例41～45＞
以表5所述的条件，进行多电极气体保护电弧单面焊。表中，所谓“DCEP”或“DCEN”，表示电极的极性各自为反极性或正极性。先行极和后行极的焊接电压为表5中所示的值。先行极的焊丝径是1.6mm，保护气体使用二氧化碳，使流量为25L/分钟。后行极进行的焊接中，使用Ar气，TIG电弧焊时使流量为15L/分钟，等离子体气体电弧焊时使流量为10L/分钟。
先行极的药芯焊丝，使用依据JIS Z 3313：2009的金属系药芯焊丝。先行极的实芯焊丝，使用例如含有Fe：90质量％、Mn：2.5质量％、Si：0.5质量％，依据JIS Z 3312：2009的实芯焊丝。后行极使用4.0mm直径的钨电极。
被焊接材使用V形对接。V形对接的板厚和坡口角度如表5所述。
还有，表5中，所谓EL，意思是先行极的焊丝突出长度(mm)，所谓IL，意思是先行极的焊接电流(A)，所谓WL，意思是先行极的焊丝送给量(m/分钟)，所谓IT，意思是后行极的焊接电流(A)，焊接电压的单位是V，焊接速度的单位是mm/分钟，所谓极间距离，意思是先行极与后行极的距离，单位是mm，板厚的单位是mm，坡口角度的单位是°(度)。
＜评价＞
对于焊接时和焊接后的焊接物，进行冲击性能、背焊道的形成状态、抗热裂纹性及电弧稳定性的评价。各评价的详情如下，结果显示在表4和表6中。
(冲击性能：摆锤冲击试验＠0℃)
对于焊接物，通过依据JIS Z 3313：2009的摆锤冲击试验，求得0℃下的吸收功(J)，对于冲击性能进行评价。
0℃下的各试验的吸收功如果在47J以上，则良好，60J以上更良好，80J以上进一步良好，100J以上特别良好。
(背焊道的形成状态)
对于焊接物，通过目视和背焊道的余高的标准偏差，评价背焊道的形成状态。背焊道的余高的标准偏差，使用激光位移计测量。
表4和表6中的所谓“◎+”，意思是目视的结果没有咬边和焊瘤等的焊接缺陷，背焊道的余高的标准偏差在0.3以下，所谓“◎”，意思是没有焊接缺陷，标准偏差高于0.3并在0.4以下，所谓“○+”，意思是没有焊接缺陷，标准偏差高于0.4并在0.5以下，所谓“○”，意思是遍及全长没有焊接缺陷而形成，标准偏差高于0.5，所谓“×”，意思是没有形成背焊道。
＜抗热裂纹性＞
基于JIS Z 3155：1993所规定的“C形夹具拘束对接焊接裂纹试验方法”，评价焊接金属的抗热裂纹性。还有，使用的母材是JIS G 3106
SM490A。
表4和表6中的所谓“◎+”，意思是裂纹率为0％，所谓“◎”，意思是裂纹率高于0％并在4％以下，所谓“○+”，意思是裂纹率高于4％并在8％以下，所谓“○”，意思是裂纹率高于8％并在10％以下，所谓“△”，意思是裂纹率高于10％并在20％以下。
＜电弧稳定性＞
焊接时的电弧稳定性，对于焊接中的电弧不稳和断弧，综合性地进行官能评价。
表4和表6中的所谓“○”，意思是没有电弧不稳和断弧，为良好，所谓“×”意思是电弧的不稳显著，或可见断弧。
【表1】
Figure BDA0001722656470000151
【表2】
Figure BDA0001722656470000161
【表3】
(质量％)
金属Al Mg 金属Al+Mg 金属Al/Mg C Zr Mn Si
实施例1 3.0 0.4 3.4 7.5 0.03 0.06 1.8 0.8
实施例2 3.5 0.4 3.9 8.8 0.03 0.05 1.4 0.9
实施例3 1.5 0.7 2.2 2.1 0.04 0.11 0.9 1.0
实施例4 3.0 1.0 4.0 3.0 0.02 0.12 0.5 0.5
实施例5 1.9 0.2 2.1 9.5 0.05 0.07 1.6 0.7
实施例6 3.2 0.8 4.0 4.0 0.06 0.14 0.5 0.6
实施例7 1.7 0.3 2.0 5.7 0.04 0.11 1.6 0.6
实施例8 3.0 0.3 3.3 10.0 0.09 0.13 1.0 0.4
实施例9 2.0 1.0 3.0 2.0 0.05 0.01 1.3 1.0
实施例10 2.1 0.6 2.7 3.5 0.09 0.09 0.7 0.8
实施例11 2.9 0.3 3.2 9.7 0.03 0.08 1.4 0.6
实施例12 3.2 0.8 4.0 4.0 0.10 0.09 1.8 0.4
实施例13 2.4 0.6 3.0 4.0 0.06 0.08 1.0 0.7
实施例14 1.8 0.7 2.5 2.6 0.08 0.06 2.5 0.7
实施例15 2.8 0.3 3.1 9.3 0.08 0.13 15 0.8
实施例16 2.0 0.6 2.6 3.3 0.09 0.09 0.7 0.5
实施例17 1.6 0.8 2.4 2.0 0.07 0.08 2.1 0.8
实施例18 2.7 0.7 3.4 3.9 0.08 0.09 0.7 0.8
实施例19 1.5 0.5 2.0 3.0 0.03 0.06 0.5 0.5
实施例20 2.9 0.8 3.7 3.6 0.03 0.11 1.7 0.4
实施例21 2.0 0.7 2.7 2.9 0.08 0.02 0.8 0.2
实施例22 2.3 0.6 2.9 3.8 0.07 0.03 0.8 0.3
实施例23 2.4 0.8 3.2 3.0 0.10 0.09 1.6 0.3
实施例24 3.0 0.9 3.9 3.3 0.07 0.14 1.8 0.8
实施例25 1.9 0.8 2.7 2.4 0.06 0.14 0.9 0.2
实施例26 1.9 0.2 2.1 9.5 0.03 0.08 2.1 0.2
实施例27 3.0 0.7 3.7 4.3 0.08 0.11 0.6 04
实施例28 1.7 0.2 1.9 8.5 0.10 0.12 1.4 0.5
实施例29 2.1 0.6 2.7 3.5 0.06 0.13 1.0 0.7
实施例30 3.1 0.7 3.8 4.4 0.08 0.08 2.4 0.5
实施例31 2.8 0.9 3.7 3.1 0.10 0.15 1.5 0.5
实施例32 2.5 0.6 3.1 4.2 0.09 0.14 0.9 0.7
实施例33 3.3 0.4 3.7 8.3 0.04 0.11 1.4 0.2
实施例34 3.4 0.6 4.0 5.7 0.07 0.08 0.6 0.9
实施例35 3.4 0.4 3.8 8.5 0.04 0.15 1.2 1.0
实施例36 1.6 0.5 2.1 3.2 0.09 0.06 1.8 0.3
实施例37 2.2 0.5 2.7 4.4 0.02 0.12 1.8 0.9
实施例38 2.0 0.7 2.7 2.9 0.03 0.08 1.9 0.4
实施例39 1.6 0.2 1.8 8.0 0.09 0.11 1.9 0.5
实施例40 3.1 0.9 4.0 3.4 0.01 0.10 1.9 0.8
比较例1 3.9 0.4 4.3 9.8 0.01 0.09 0.7 0.5
比较例2 1.2 0.8 2.0 1.5 0.03 0.12 2.0 0.3
比较例3 3.2 1.3 4.5 2.5 0.08 0.14 1.5 0.2
比较例4 2.4 0.1 2.5 24.0 0.05 0.06 0.6 0.9
比较例5 3.5 0.8 4.3 4.4 0.03 0.10 0.8 0.7
比较例6 1.5 0.3 1.8 5.0 0.02 0.10 2.0 0.3
比较例7 3.4 0.2 3.6 17.0 0.06 0.09 0.6 0.8
比较例8 1.6 1.0 2.6 1.6 0.02 0.06 1.5 0.4
比较例9 2.3 0.7 3.0 3.3 0.05 0.07 1.1 0.9
比较例10 1.9 0.9 2.8 2.1 0.09 0.14 1.7 0.1
比较例11 2.4 0.4 2.8 6.0 0.08 0.08 1.8 0.6
比较例12 2.1 0.9 3.0 2.3 0.07 0.11 1.7 0.6
比较例13 3.2 0.6 3.8 5.3 0.07 0.09 1.4 0.2
比较例14 3.1 0.8 3.9 3.9 0.09 0.06 1.9 0.7
比较例15 2.7 0.4 3.1 6.8 0.02 0.13 1.9 0.8
比较例16 2.5 0.5 3.0 5.0 0.07 0.13 1.5 0.6
比较例17 2.6 0.8 3.4 3.3 0.04 0.14 1.7 0.6
比较例18 2.4 0.6 3.0 4.0 0.07 0.11 1.6 0.5
【表4】
Figure BDA0001722656470000181
【表5】
Figure BDA0001722656470000191
【表6】
Figure BDA0001722656470000192
由表4和表6的结果可知，在本实施方式的焊接方法中，使先行极处于规定的条件，并且后行极使用金属Al和Mg成分在规定的范围内的药芯焊丝，或非消耗式电极，由此冲击性能提高。
另外可知，通过使先行极的极性和焊丝突出长度等的条件处于规定的范围内，背焊道的形成状态非常良好。
除上述以外，作为后行极使用药芯焊丝时，通过使焊丝突出长度等的条件处于规定的范围内，也可以使优异的抗热裂纹性并立。

Claims (9)

1.一种多电极气体保护电弧单面焊方法，是使用了在焊接线方向上配置成一列的多个电极的多电极气体保护电弧单面焊方法，其中，
所述多个电极含有先行极和继所述先行极之后的后行极，
所述先行极的极性是反极性，
所述先行极使用铁系的药芯焊丝或实芯焊丝，
所述先行极中，焊丝突出长度EL：15～35mm，焊接电流IL：350～550A及焊丝送给量WL：5.0～14.0m/分钟，
所述先行极的以mm计的所述EL、以A计的所述IL和以m/分钟计的所述WL满足130≤(IL×WL/EL)≤450的关系，
所述后行极的极性是正极性，
所述后行极使用药芯焊丝，并且
所述后行极的所述药芯焊丝中，主成分是Fe，含有金属Al：1.5～3.5质量％和Mg：0.2～1.0质量％，所述金属Al与所述Mg的含量满足2.0质量％≤(金属Al+Mg)≤4.0质量％、和2.0≤(金属Al/Mg)≤10.0的关系。
2.根据权利要求1所述的多电极气体保护电弧单面焊方法，其中，所述后行极中，焊丝突出长度ET：15～35mm，焊接电流IT：160～400A和焊丝送给量WT：1.0～10.0m/分钟。
3.根据权利要求1或2所述的多电极气体保护电弧单面焊方法，其中，所述后行极的以mm计的焊丝突出长度ET、以A计的焊接电流IT及以m/分钟计的焊丝送给量WT，满足5≤(IT×WT/ET)≤150的关系。
4.根据权利要求1或2所述的多电极气体保护电弧单面焊方法，其中，焊接速度为200～400mm/分钟，以及所述先行极与所述后行极的极间距离为20～50mm。
5.根据权利要求1或2所述的多电极气体保护电弧单面焊方法，其中，所述先行极的横摆宽度：0～5mm，以及所述后行极的横摆宽度：0～5mm。
6.根据权利要求1所述的多电极气体保护电弧单面焊方法，其中，被焊接材是板厚：12～50mm和坡口角度：30～60°的V形对接。
7.一种多电极气体保护电弧单面焊方法，是使用了在焊接线方向上配置成一列的多个电极的多电极气体保护电弧单面焊方法，其中，
所述多个电极，含有先行极和继所述先行极之后的后行极，
所述先行极的极性是反极性，
所述先行极使用铁系的药芯焊丝或实芯焊丝，
所述先行极中，焊丝突出长度EL：15～35mm，焊接电流IL：350～550A及焊丝送给量WL：5.0～14.0m/分钟，
所述先行极的以mm计的所述EL、以A计的所述IL和以m/分钟计的所述WL满足130≤(IL×WL/EL)≤260的关系，
所述后行极的极性是正极性，并且
所述后行极使用非消耗式电极。
8.根据权利要求7所述的多电极气体保护电弧单面焊方法，其中，焊接速度为200～400mm/分钟，所述先行极与所述后行极的极间距离为20～50mm，以及所述后行极的焊接电流IT为160～300A。
9.根据权利要求7所述的多电极气体保护电弧单面焊方法，其中，被焊接材是板厚：12～50mm和坡口角度：30～60°的V形对接。
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