CN1231323C - 双电极单面气体保护电弧焊接方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种双电极单面气体保护电弧焊接方法和装置。在双电极单面气体保护电弧焊接方法中，被焊接材料的坡口角度为30～55℃，在对坡口内面进行定位焊的坡口背面与垫板材料接触，用填充金属在该坡口内填充钢粒或者铁粉到被焊接材料板厚的1/4～2/3的高度，分别用40～150次/分钟和30～120次/分钟摇动先行和后行焊接电极焊丝，先行和后行焊接电极的焊接电流密度分别在230A/mm²以上和150A/mm²以上，并用100mm～600mm的先行和后行电极的极间距离进行焊接。

Description

双电极单面气体保护电弧焊接方法和装置

技术领域

本发明涉及由被焊接材料形成的坡口的双电极单面气体保护电弧焊接。特别还不限于此，还涉及用较大电流电弧焊接较宽坡口的电弧焊接装置。

背景技术

近年来，在各种焊接构造物的建造中，为了降低焊接成本和提高效率，在各个领域中迅速推广应用气体保护电弧焊接法。其中，在对接焊接比例高的造船和桥梁等的领域中的运用更为显著。但是，从焊接的总成本降低的观点来看，主要是从短尺寸到长尺寸的单面焊接的高速化的问题。

作为单面焊接方法，以往作为造船的长钢板焊接，盛行埋弧焊接法。例如日本特公昭60-59072号公报所示的埋弧焊接法，特别能防止伴随电极摇动的焊道(Bead)熔深的减少和焊道外观形状的恶化，还能同时防止根部为焊道的裂缝。但是，这种埋弧焊接法在在于，实施设备庞大、在短尺寸焊接中因麻烦而不能适用。

在日本特公昭61-49027号公报所示的使用加入焊剂的焊丝的高电流密度的气体保护向下焊接法，使用细直的径的复合焊丝，焊丝挤出长度长，而且用大电流的高焊接速度高效率地进行向下焊接、降低了焊接成本。但是，因焊丝挤出长度长达35～70mm，所以产生了保护不良或因焊丝弯曲导致偏离的目标位置、及单面焊接时根部焊道裂缝等的问题。

在日本特公昭50-7543号公报中公开了在与垫板材料搭接的坡口内适量地填充钢粒或者铁粉，在摇动细直径焊丝的同时进行焊接的方法。但是，这种方法，因不设置坡口间隙就不能良好地焊接，所以产生了因坡口角度大而坡口截面积大、钢板作业效率低的问题。

例如在造船的船体建造，桥梁制造，大型箱体的建造或者其它钢铁构造物的制造或建造中，在进行对焊接的两块钢板间的坡口焊接的场合，在进行焊接的同时沿着焊缝(坡口的延伸方向)使焊接台车行走，用安装在台车上的焊炬对焊缝进行自动焊接。为了使填充金属均匀焊透，将细直径钢丝切断成微小颗粒状的切割(cut)钢丝或者铁粉作为填充金属、在焊接之前将其分布在坡口内。(例如日本特公昭50-7543号公报)。

因焊接对象钢板厚、坡口横截面大，因此在与坡口的延伸方向垂直方向上摇动焊炬，另外，也有的为了并提高焊炬作业效率，将2个以上的焊炬装载在台车上，用台车的一次行走进行双层焊接。本申请人已经开发了这种焊接装置并投入实际运用(例如日本特申请平8-64705号和日本特申请平8-298439号)。

将2个以上的焊炬装载在台车上，用台车的一次行走进行2层以上焊接的场合也存在下述问题，因焊接对象钢板厚、各焊炬的焊接电弧电流是大电流，先行焊炬的电弧、在焊接进行方向及反方向上反复摇动，由于先行焊炬而造成焊道表面的凹凸起伏、飞溅发生多，根部宽度的宽窄随机变化等。

在日本特开昭57-28677号公报、日本特开昭59-107772号公报和日本特开平8-155643号公报中，公开了焊接电弧的不稳定的原因及对策。

前述日本特开昭57-28677号公报认为，坡口两侧的母材被磁化为相互的极性、在横切坡口的方向上出现磁场，并由此在坡口延长的方向上使焊接电弧偏转，是电弧不稳定的原因。因此，提出了在焊炬的周围卷绕电气线圈，并在其中通过直流或者交流电流、相对于电弧施加垂直磁场，减小或者抵消坡口内的磁场的电弧稳定化方法。但是，这种电弧稳定化方法的问题是，因在焊炬的周围装备大的电气线圈，所以焊炬重，并且焊炬的安装变得困难，另外，因必须有这种电气线圈和对其供电的电源，所以装备的成本增高，再有，增加了去除附着在焊炬和电气线圈上的飞溅的作业，而且操作性降低等。

前述日本特开昭59-107772号公报，提出了在电弧焊接的钢材的端面坡口部配置磁检测器、对坡口内的磁场方向和强度进行检测，并在抵消其的方向上安装在钢材端面上的电磁铁、在钢材中施加磁场的焊接电弧磁吹防止法。但是，这种磁吹防止法的问题是，它只在母材的端部有效，因要安装电磁铁及其电源和处理磁检测器的检测信号并控制电磁铁通电的控制器，所以装备成本高，而且操作也困难、将焊接装置搬入有母材的现场的现场作业实质上不可能等。

前述日本特开平8-155643号公报提出，在行走台车上备有母材接地用的触头，借助于与焊炬一起运动触头，在焊接部附近确保母材接地的磁吹防止型焊接装置。但是，在这种焊接装置中，因用行走台车拉着粗的母材地线电缆移动，所以拉动母材地线电缆的操作非常困难，另外，即使因母材中流动的电流而产生的磁吹减少了，但对因焊炬前后的磁不平衡而产生的磁吹效果较差、由于用行走台车拉动粗的母材地线电缆很困难，因此在低电流小堆焊中受到限制等。

在这种分别摇动驱动多个焊炬、并用它们同时焊接同一个坡口的焊接装置中，操作者必须对应于板厚、坡口形状(横截面形状)、和接头质量规格，在焊接装置中设定焊接速度(台车的行走速度)、和各焊炬的焊接条件(摇动速度、摇动宽度、焊接电流、焊接电压)，但在使用多个焊炬的场合，不仅因焊炬数多而设定操作麻烦，而且从焊接中台车移动方向来看，因上流侧的焊炬(先行焊炬)和下流侧的焊炬(后行焊炬)的焊接条件不同，所以设定操作也麻烦。为了简化这样的多种板厚及与之对应的多种条件的设定变更操作，通常采用将预定的各种条件存储输入到输入输出控制器中的方法。

在焊接操作的现场采用前述存储预置的方法，要操作多个开关，非常麻烦。另外，当如前所述设定焊接条件，在对未图示的焊接起动开关进行操作，在焊接操作开始后，常常根据目视判定焊接状态，调整或者变更焊接条件。虽然也用前述的开关进行焊接中的焊接条件的调整，但如前所示，必须进行多次的开关操作，直到确定(变更)设定值为止、因设定项目(调整项目)多，所以在调整操作中费时、而且在调整项目的指定和数据值的增减方向指定中容易发生错误、操作者的负担很大。

在焊接对象材料上安装与坡口平行的导轨，并将安装焊炬的台车与该导轨连接的焊接方式中，因省略焊接对象材料的移动操作，不需要进行焊接对象材料的移动、定位等的相当大的设备或者空间，所以焊接工序变得简单。这种导轨为了搬运方便，用铝拉拔材料。其横截面是上下反转凹形的反凹形状，即平行两脚(厚壁部)和它们之间的平板部整体相连。在两脚的下底部固定着用于固定在焊接对象的钢板上的永磁铁。在两脚的外侧面上搭接有焊接台车的仿形辊轴。但是，这种导轨挠性低，难以弯曲，对于上凸或者上翘的凹形钢板的坡口焊接适应性低。因导轨尺寸长，所以虽然能稍微弯曲，但当强制成沿例如曲率半径在几十m以下的上凸或者上翘凹形的钢板的曲面时，在导轨上施加的力超过弹性限度(屈服点)，导轨1永久变形或者损坏。因此，以往必须利用预先弯曲加工制造(特别定购)与钢板的弯曲相吻合的弯曲导轨，导致弯曲钢板的焊接成本增高的问题。

发明内容

本发明的第1个目的是在于在双电极单面气体保护电弧焊接中，具有良好的从短尺寸到长尺寸的焊接构造物的单面焊接的焊接操作性、抗裂性能和完好的背面焊道及高韧性的焊接区，第2个目的是在于容易地高效率地进行长钢板焊接作业，第3个目的是在于抑制焊炬的电弧的不稳定、稳定电弧位置、并抑制焊道表面的大的凹凸起伏、飞溅和根部宽度变动，第4个目的是在于简单地进行焊接条件的设定和调整，第5个目的是在于即使对于弯曲较大的焊接对象材料，也能进行使用导轨的仿形焊接。

(1)本发明的双电极单面气体保护电弧焊接装置，其特征在于，包括：将在X方向延伸、在Y方向上设置坡口并相对的2块被焊接材料，在该坡口部进行先行焊接的气体保护电弧焊炬和后行焊接的气体保护电弧焊炬；与前述坡口实际上平行地安装在前述2块被焊接材料的某一边的导轨；支承前述焊炬、用前述导轨引导、并在X方向上移动的行走装置；装备在该行走装置上、支承前述焊炬、并在Y方向上进行驱动的摇动驱动装置；将焊接电流供给前述焊炬的焊接电源装置；对前述焊接摇动驱动装置、焊接电源装置和行走装置进行控制的控制装置；向该控制装置供给动作指示值的指定装置；沿该移动的方向在先行焊炬的先行位置上，跨越前述坡口并与前述两块被焊接材料接触或者接近的磁路用的磁性体构件；和保持该磁路用的磁性体构件、并将其连接到前述行走装置的连接装置。

采用这种焊接装置，则先行焊炬的前方最近的磁通进行位移，以便流到更前方的磁路用的磁性体构件中，因此焊炬的前方最近的磁力线(磁场)减少(变弱)，因此，使焊炬的后方焊接电弧不稳定的电磁力减弱，焊道表面的凹凸起伏低，飞溅的发生急剧地减少，得到宽度变动小的根部。

(2)前述磁路用的磁性体构件包括：下端接触到被焊接材料上的、在Z方向上较长并分布在X方向上的多个支脚用的薄磁性体板；插入这些板之间、放置在与被焊接材料之间的宽广的空间，在Z方向上较短并分布在X方向上的多个支干用的薄磁性体板；支承前述脚用和支干用的薄磁性体板的支承器具(图10，图11)。

(3)前述磁路用的磁性体构件包括较厚的钢板和将该钢板与前述连接装置相连接的倾斜自如的接头(图15)。

(4)前述磁路用的磁性体构件包括在Y方向延伸、在X方向上分布的多个磁性体辊轴、旋转自如地支承它们的框架和将该框架与前述连接装置相连接的倾斜自如的接头(图16)。

(5)前述磁路用的磁性体构件包括在Y方向延伸、在X方向上分布的多个钢板和倾斜自如地支承它们的框架(图17)。

(6)前述连接装置包括：与前述磁路用的磁性体构件连接、并在Z方向上延伸的滑动构件；和在Z方向上可移动的、支承该滑动构件的滑动导向装置(图1，图10，图15，图16，图17)。

(7)前述磁路用的磁性体构件的与被焊接材料接触或者接近的构件，在行走装置的移动方向上向先行的焊炬先行的方向(图11，图17)倾斜。

(8)前述控制装置包括用于与前述指定装置进行电气连接的信号接收侧连接器；前述指定装置是包括发生表示动作指示值的电气信号的多个可变电阻器和具有分别与可变电阻器连接的、与前述信号接收侧连接器的连接端脱离的连接端的信号发送侧连接器的焊接条件指定盘。

采用这种焊接装置，则因用可变电阻器确定焊接条件，所以每一种焊接条件与每一个可变电阻器对应，不必进行指定焊接条件的开关操作。可变电阻器直接产生表示动作指示值的电气信号、即指令信号，因借助于操作可变电阻器的可动部分(滑块或者转轴)，直接确定动作指示值、即指令值，所以数值的设定和调整简单、同时焊接条件指定盘内的电气布线数和电气电路元件数少、能低成本地提供焊接条件指定盘。

因采用通过连接器的装拆方式、将焊接条件指定盘与控制装置相连，所以借助于在离开焊接操作现场的场所将焊接条件设定于焊接条件指定盘，然后将其拿到焊接操作现场去、并连接到控制装置上，就能开始焊接。或者，备有例如设定了包括板厚分别9mm，12mm，14mm，16mm，19mm，22mm，25mm共7个的各板厚对应的焊接条件的焊接条件指定盘，借助于选择与焊接对象的板厚相应的焊接条件指定盘，并将其连接到控制装置上，就能开始焊接。这是最被推荐的使用状态。总之，在焊接中调整焊接条件时，因借助于操作对应于希望调整的焊接条件的可变电阻器的可动部分、直接地确定指令值，所以焊接中的调整也极其简单。

(9)前述多个可变电阻器包括用于供给摇动速度指示信号的可变电阻器、用于供给摇动宽度指示信号的可变电阻器、用于供给焊接电流指示信号的可变电阻器、用于供给焊接电压指示信号的可变电阻器和用于供给行走速度指示信号的可变电阻器。

也就是说，因在焊接条件指定盘上包括5个可变电阻器，因能用与电阻器一一对应的关系个别地设定或者调整5个焊接参数，所以焊接条件的设定或者调整简单。

(10)前述各个电阻器是带有锁定电阻值设定用的可动部分运动的锁定机构的可变电阻器。

在离开焊接操作现场的地方在焊接条件指定盘上设定焊接条件，将该指定盘拿到焊接操作现场去、并安装在焊接装置上的场合，在例如包括设定板厚分别9mm，12mm，14mm，16mm，19mm，22mm，25mm的各板厚对应的焊接条件的焊接条件指定盘中，借助于选择对应于焊接对象的板厚的焊接条件指定盘，并将其连接到控制装置上的任何一个场合，在焊接装置上安装指定盘之前，可变电阻器的可动部分由于物体或者人手的碰触可动部分的位置可能全移动(设定值变化)，但采用本实施例，则借助于在焊接条件的设定或者调整后锁定可动部分，不会发生这种设定值的偏移。在行走装置上安装控制装置，并将其信号输入侧连接器安装在焊接条件指定盘上的状态下，通过控制装置将因焊炬的摇动而产生的振动传送到指定盘上，在可变电阻器的可动部分的机械滑动阻力或者转动阻力低(滑动或者转动好)时，虽然有可能因振动而使可动部分偏移位置(设定值变化)，但借助于锁定可动部分，不会发生这种设定值的偏移。

(11)前述各个可变电阻器是在电阻值设定用的转动型可动部分上安置了旋钮的刻度盘式的可变电阻器。众所周知，因刻度盘式的可变电阻器参照刻度直接地看出指示值，所以焊接条件的设定和调整容易。

(12)还包括在X方向上行走方向的前方、用前述行走装置支承的填充金属供给装置。采用这种焊接装置，则用填充金属供给装置能在焊接中预先在坡口内自动供给填充金属，不需要分布填充金属的人工操作，焊接操作效率高。

(13)前述导轨还包括：在X方向延伸的2根导轨和分散在X方向上的多点的一点上固定在前述2根导轨上，并在其它点上在X方向上相对地滑动，在Y方向上实质上卡紧关系地结合在前述2根导轨上的、在Y方向上置以规定距离平行地连接前述2根导轨的连接板。

采用这种焊接装置，则虽然将2根导轨和连接板相互地固定在X方向(长轴方向)的一点上，但因在其它点上、2根导轨和连接板能在X方向上相对地滑动，所以当强制导轨沿着上凸或者上翘的凹形钢板的曲面时，2根导轨的每一根和连接板弯曲，这时，2根导轨和连接板相对地滑动。也就是说，由于各自的曲率不同而导致的弯曲之差相对地滑动，不会发生由于曲率不同的局部地方应力集中。也就是说，这种滑动能释放2根导轨和连接板之间的变形。

因此，2根导轨和连接板的弹性限度，较它们在X方向全长上整体固定的场合更加提高，不会发生永久变形或者破坏的曲率半径变得更小。也就是说，容易弯曲，且难以永久变形、难以产生破损，不仅对于平面，而且即使是对于各种曲率的曲面、也有较高的适应性。

(14)前述导轨的连接板，在分布在X方向上的多点的一点上利用止动螺针固定在前述2根导轨上，并在其它点上穿过连接板的在X方向上较长的长孔，利用在导轨中旋入的螺丝在X方向上相对地滑动，在Y方向上实质上卡紧关系地结合在前述2根导轨上。

因利用长孔和穿通它的螺丝，连接板在导轨上、在X方向上保持滑动关系，所以在大体上导轨和连接板成为整体，与以往相同，导轨的搬运及对钢板的安装是容易的。

(15)前述导轨还进一步包括：在分布在X方向上的多点的一点上固定在连接板上，并在其它点上在X方向上相对地滑动，在Y方向上实质上卡紧关系地结合在连接板上的齿条。

借助于用导轨引导行走装置的车轮或者辊轴、旋转驱动车轮或者辊轴，虽然沿着导轨使行走装置行走，但对于导轨恐怕有车轮或者辊轴滑动。因此，为了行走速度正确，最好与以往相同，将齿条安装在导轨上为佳，但这种齿条也使导轨的弹性下降。也就是说，导轨难于弯曲。

但是，在本实施例中，因将齿条在X方向上相对滑动地安装在连接板上，所以在弹性限度内齿条和连接板分别容易弯曲，不仅对于平面，而且即使是对于各种曲率的曲面、也有较高的适应性。

(16)前述齿条，在分布在X方向上的多点的一点上利用止动螺针固定在连接板上，并在其它点上穿过连接板的在X方向上较长的长孔，利用在齿条中旋入的螺丝在X方向上相对地滑动，在Y方向上实质上卡紧关系地结合在连接板上。因利用该长孔和穿过它的螺丝，在连接板上、在X方向上保持滑动关系的齿条，所以在大体上导轨、连接板和齿条三者成为整体，与以往相同，导轨的搬运及对钢板的安装是容易的。

(17)本发明的双电极单面气体保护电弧焊接方法，其特征在于，在被焊接材料的坡口角度30～55。的Y或者V形的坡口处搭接垫板材料、在该坡口内填充钢粒或者铁粉到被焊接材料板厚的1/4以上2/3以下的高度、并用(1)所述的双电极单面气体保护电弧焊接装置对该坡口进行单面焊接时，在该坡口内填充钢粒或者铁粉到被焊接材料板厚的1/4以上2/3以下的高度，令先行和后行的焊接电极焊丝间的极间距离在100mm以上600mm以下，先行和后行的焊接电极焊丝的焊接电流密度分别在230A/mm²以上和150A/mm²以上，而且用40次/分钟以上150次/分钟以下和30次/分钟以上120次/分钟以下、分别摇动驱动先行和后行的焊接电极丝。

采用本发明，则焊接效率高，焊接时的飞溅发生量少，并能得到外观良好的焊道。

(18)坡口是定位焊接内面的坡口。

(19)后行焊接电极焊丝对于焊丝全部重量含有重量百分比为：

TiO₂：2.5％以上7.0％以下

ZrO₂：0.4％以上1.0％以下

Al₂O₃：0.1％以上1.0％以下

Si：0.2％以上1.2％以下

Mn：1.0％以上4.0％以下

Mg：0.1％以上1.0％以下

并且是填充了Na和K的一种或者2种的合计为0.03％以上0.3％以下的焊剂的含有焊剂的焊丝。采用本发明，则能得到高韧性的焊道。

(20)后行焊接电极焊丝对于焊丝全部重量还再填充了含有重量百分比为：

Ni：0.3％以上3.0％以下

Ti：0.02％以上0.2％以下

B：0.002％以上0.015％以下

焊剂的含有焊剂的焊丝。采用本发明，则能得到抗裂性能高的焊道。

(21)至少用第1保护气体和第2保护气体双重保护先行电极焊丝。采用本发明，则飞溅发生量减少，并能得到外观良好的焊道。

附图说明

图1表示本发明的一实施例的焊接装置的外观的概要立体图，所示为焊接中的状态。

图2表示图1所示的实施例的焊接装置中、在焊接之前在坡口内投入截割焊丝的状态的立体图。

图3表示图1所示的实施例的焊接装置中、焊炬Tf、Tb的正视图。

图4表示相当于图3中4A-4A线剖面的传感器摇动机构5f的剖视图。

图5表示对图1所示的先行焊炬Tf和后行焊炬Tb进行摇动的系统结构的方框图，给出了焊接对象材料WR、WL立体图。

图6表示装备在图1所示的焊炬Tb上的双重保护100b的放大纵剖视图。

图7表示图1所示的先行电极焊丝9f和后行电极焊丝b之间的距离、即极间距离Dw的侧视图。

图8表示焊接电流值和飞溅发生量的关系，以往方法表示是单一保护的场合。

图9是表示在图1所示的焊接装置中，在焊接多种板厚的被焊接材料的坡口时，板厚和钢粒分布高度的组合分布的关系图，在组合点上附以背面焊道形状是否良好的标号。

图10表示图1所示的磁路构件210的放大立体图。

图11表示图10中11A-11A线剖视图。

图12表示图11中12A-12A线剖视图。

图13表示图1所示的焊接装置的磁路构件210和焊丝9f与焊接对象材料WR、WL的平面图。

图14(a)表示在将图1所示的焊接装置的磁路构件210换成Y方向的宽度为200mm、坡口延伸方向的长度为220mm、厚度为22mm的磁通旁路用的钢板、焊接工件(work)WR、WL间的坡口α时的磁通测定探针MS的配置位置的平面图。

图14(b)是表示该焊接时的先行焊炬Tf的位置(探针MS起点)和探针的测定值的关系。

图15表示能用来代替图1所示的磁路构件210的磁路构件220的外观的立体图。

图16表示能用来代替图1所示的磁路构件210的磁路构件230的切除部分后的外观的立体图。

图17表示能用来代替图1所示的磁路构件210的磁路构件240的外观的立体图。

图18表示图1所示的截断焊丝自动分布装置100的放大立体图。

图19(a)表示坡口开口宽度小时的焊接状态的放大剖视图。

图19(b)表示坡口开口宽度大时的焊接状态的放大剖视图。

图20表示图1所示的导轨400的放大立体图。

图21表示从图20所示的21A的方向见到的导轨400的右端面的放大剖视图。

图22表示图20所示的22A-22A的导轨403的垂直横剖面的放大剖视图。

图23表示图20所示的23A-23A的导轨403的垂直纵剖面的放大剖视图。

图24表示图1所示的台车1的行走机构部分的横剖视图。

图25表示图1所示的焊接条件指定盘30的外观的放大剖视图。

图26表示图1所示的焊接装置1的布线状态的电气电路图。

图27表示在图1所示的电弧焊接装置中，去除磁路构件210后进行焊接中的工件WR、WL的平面图。

图28表示在图1所示的电弧焊接装置中，去除磁路构件210后进行焊接中的工件WR、WL的侧视图，其中一部分所示为纵剖面。

图29(a)表示在图1所示的电弧焊接装置中，去除磁路构件210、焊接工件WR、WL间的坡口α时的磁通测定探针MS的配置位置的平面图。

图29(b)是表示该焊接时的先行焊炬Tf的位置(探针MS起点)和探针的测定值的关系。

图30表示以往的导轨的外观的立体图。

图31表示以往的焊接装置的控制盘的结构概要的方框图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施例进行说明。

图1表示本发明的一实施例的外观的概要。在图1所示的焊接装置中，用2根焊炬Tf，Tb的双电极，进行CO₂气体保护单面焊接，将坡口α在其延伸的方向X上进行焊接。水平并排的工件WR，WL将其面对面相对的端面相互对接，并在两工件之间形成坡口α。导轨400与坡口α平行地配置在工件WR上，安装在这种导轨400上的台车1，沿导轨400在X方向上移动。50是防止熔融金属烧穿用的引弧板。

台车1通过支承框架12从下面支承内装控制电路20的箱体。在台车1上安装先行焊炬摇动机构6f和后行焊炬摇动机构6b。

先行焊炬摇动机构6f通过先行焊炬支承机构80f，支承先行焊炬Tf。控制电路20的摇动控制器Cof(图26)控制先行焊炬摇动机构6f的电动机的驱动，以便用对应于来自焊接条件指定盘30的摇动宽度信号和摇动速度信号的振动宽度和摇动次数/分钟、摇动驱动先行焊炬Tf。这样，先行焊炬Tf在与台车行进方向X(坡口α的延伸方向)成直角的方向Y上摇动(往复运动)。

后行焊炬摇动机构6b通过后行焊炬支承机构80b，支承后行焊炬Tb。控制电路20的摇动控制器Cob(图26)控制后行焊炬摇动机构6b的电动机的驱动，以便用对应于来自焊接条件指定盘30的摇动宽度信号和摇动速度信号的振动宽度和摇动次数/分钟、摇动驱动后行焊炬Tb。这样，后行焊炬Tb在与台车行进方向X(坡口α的延伸方向)成直角的方向Y上摇动(往复运动)。

在支承框架12的先行侧和后行侧的侧面上，预先安装先行焊炬Tf用和后行焊炬Tb用的焊丝盘18f和18b，并在其上卷绕焊丝wf，wb。当一驱动支承框架12的焊丝供给电动机19f，19b时，就将Wf，Wb供给焊炬Tf，Tb。

在固定于台车1上的支承棒13上，安装着用于形成横穿坡口α的磁路的搭桥器具200。用连接构件(201～209)和磁路构件210构成这种搭桥器具200。利用拧紧在支承棒13上未图示的止动螺丝，将这种连接构件的滑块201固定在支承棒13上。在滑块201上安装带有旋钮的升降机构202，并且这种升降机构202支承着套筒203。当操作者正向旋转或者反向旋转升降机构202的旋钮时，套筒203就向Z的向上方向或者向下方向移动。

在Z方向延伸的滑杆204穿过套筒203，并利用拧人套筒203的止动螺丝，将滑杆204固定在套筒203上。利用焊接、将套筒205固定在滑杆204的下端，并利用焊接、将在Y方向上延伸的臂206固定在该套筒205上。利用焊接、将引导套筒207固定在臂206的前端。滑杆208穿过这种引导套筒207的内孔，并且这种滑杆208能在Z方向上移动。骑在工件WR、WL上的磁路构件210固定在滑杆208的下端。

在磁路构件210和引导套筒207之间，插入穿过杆208的压缩螺旋弹簧209，这种压缩弹簧209用引导套筒207支承，并将磁路构件210压紧在制品WR、WL上。当台车1在X方向行走中，制品WR、WL的上面的平面升高时，磁路构件210在随该平面上升的同时，一边压缩弹簧209一边上升。也就是说，引导套筒207和弹簧209能完成磁路构件210对于工件上平面的仿形移动。

在支承框架12上的箱体内的控制电路20中，有后述的摇动控制器Cof、Cob以及行走台车控制器Cm。控制电路20的信号接收侧连接器20a与焊接条件指定盘30的信号输出侧连接器相连，由此，指定盘30与控制电路20相连在焊接条件指定盘30上，有用于指定先行焊炬Tr和后行焊炬Tt的焊接电流、焊接电压、摇动宽度和摇动次数(次/分钟)、以及台车11的行走速度(焊接速度)的可变电阻器。分别对应于焊接对象材料应该进行调整或者指定的焊接条件，用指定盘30进行调整或者设定(指定)，而其它的调整、设定或者指示用操作板21的刻度盘(可变电阻器)、开关等进行。

图1给出了焊接中的状态，在坡口α中放入作为填充材料的截断焊丝cw。如图1所示，在本实施例中，在进行焊接前、在坡口α内放入截断焊丝cw。图18表示填充材料供给装置300，其细节如后所述，在坡口α内放入截断焊丝cw时，从支承棒13将前述的搭桥器具200脱去，代之以在支承棒13上安装填充材料供给装置300。填充材料供给装置300的连接构件也与搭桥器具200的连接构件(201～206)有相同的结构。

图2表示了在支承棒13上安装填充材料供给装置300，在坡口α内投入截割焊丝cw的状态。这时，虽然台车1在X方向上行走，但不用焊炬Tf、Tb进行焊接。在超出台车1的行走范围不用填充材料供给装置300投入截割焊丝cw的坡口α区域内，由操作者加人截割焊丝cw。此外，在截割焊丝投人时，台车1可与焊接时的前进方向(+X方向)是同方向，也可以是相反方向(-X)方向。此外，也能在支承棒13上同时安装搭桥器具200和填充材料供给装置300，一边向坡口α内投入截割焊丝cw一边进行焊接。

此外，在台车1的上部、从下面支承箱体20的框架7上，有支承包含指示台车1的前进/后退的开关、指示焊炬Tf、Tb各自的上/下移动的开关和指示焊接开始/停止的开关的手动操作端9f(图4)的配件，手动操作端9f能从框架7取下，在本实施例中，从框架7取下、使用手动操作端9f。图4用双点划线表示在框架7上安装手动操作端9f的状态。下面，详细地说明各部分的结构。

A.焊炬、摇动机构和坡口传感器

图3表示焊炬Tf、Tb的正面，图4表示传感器振动机构5f。此外，下面也将振动表示为摇动。在台车1上安装着先行传感器振动机构5f。将传感器振动机构5f的框架51固定在台车1上，在框架51的内部有传感器振动电动机M5f，其旋转轴在右方向上延伸，并连接到在X方向上延伸、转动自如的支承螺杆52的左端。利用电动机M5f的旋转轴旋转驱动螺杆52。滑块54通过螺纹与螺杆52连接，并通过在X方向上铺设在框架51的底面的导轨53，不能旋转只可X方向前进/后退地引导滑块54。当电动机M5f正向旋转时，螺杆52旋转，用导轨53引导滑块54并在X方向(右方向)上移动。当电动机M5f反向旋转时，滑块54向左方向移动。

在滑块54的右端固定着在X方向上延伸、从框架51的右侧面突出的支承棒55f。在支承棒55f的前端上固定着臂41的上端，并在其下端固定着在Y方向上延伸的臂42。臂41和42结合成倒T字形。在臂42的右侧面上有向右方突出的圆柱形的轴销，并用蝶形螺钉44将支承臂43固定在该轴销上。先行传感器Sf是导电体焊丝，通过支承臂43的前端穿通孔，并用蝶形螺钉45固定在支承臂43上。借助于放松蝶形螺钉44、相对于脚44旋转支承臂43，能调整对于Z轴的先行传感器Sf的角度，借助于放松蝶形螺钉45对先行传感器Sf进行上下移位，能调整对于坡口的先行传感器Sf的前端的进入深度。在更换先行传感器Sf或者进行修理(去除被覆的飞溅)时，也可以放松蝶形螺钉45取出先行传感器Sf。

先行传感器Sf是导电体焊丝，支承臂43、41和支承棒55f是导电体(钢材)通过绝缘体将支承棒55f固定在滑块54上。也就是说，先行传感器Sf、支承臂43、41和支承棒55f在电气上是一个整体，并将它们成为机器接地电平的滑块54和框架51绝缘。也就是说，电气上与机器地电平隔离。在框架51内将电线连接到支承棒55f上，并将这种电气引导线连接到图5所示的接触检测电路110中。

将先行焊炬振动机构6f的基板固定在先行传感器振动机构5f的框架51上。先行焊炬振动机构6f包括上下驱动支承臂81的电动的焊炬高度调整机构、和支承这种焊炬高度调整机构并在支承臂81延伸的X方向上摇动(振动)驱动它的电动的摇动机构，对应于操作者的上升(UP)、下降(DOWN)指示，上下驱动支承臂，另外，在焊接中自动地在X方向上振动驱动(摇动驱动即重复地往返驱动)支承臂81。

支承臂81通过焊炬支承机构80f支承先行焊炬Tf。在支承臂81上标有表示先行焊炬Tf的X方向移动量的刻度。参照图3和图4，焊炬支承机构80f由倒立的大致等腰三角形的支承盘82、利用脚86由支承盘82从下面支承的旋转自如地对于支承盘82以脚86为中心与YZ平面平行旋转的旋转盘83、和利用螺丝85固定在旋转盘83上的焊炬夹持构件87组成。利用螺丝81a将支承盘82固定在支承臂81的右端部上。在支承盘82的上部有以其下端部所开的圆孔为中心的轨迹为圆弧的引导槽，引导从支承盘82的左面插入的止动螺丝84。旋转盘83在Z方向是长的长方形，在其下端开有引导脚86的圆孔。在旋转盘83的下端和支承盘82的下端所开的孔中插入脚86，脚86支承旋转盘83的下端相对于支承盘82的下端能旋转自如。在旋转盘83的上部开有螺丝孔，穿通支承盘82的引导沟并突出的止动螺丝84的右端部与螺纹配合。借助于拧紧止动螺丝84，将旋转盘83紧密地固定在支承盘82上。

操作者放松止动螺丝84，在以脚86为基准、在支承盘82的引导沟内从基准位置起引导止动螺丝84的范围内(从基准位置起15°)、使旋转盘83旋转，并在所要的角度螺紧止动螺丝84、将旋转盘83固定在支承盘82上。在旋转盘83上利用螺丝85固定支承先行焊炬Tf的焊炬夹持构件87，伴随着旋转盘83的旋转，先行焊炬Tf能使其前端旋转。因此，能调整对于Z轴的焊炬Tf的角度(在Y方向上相对于前进侧、后退侧的倾斜)。

因后行焊炬Tb和后行传感器Sb的振动机构(4b、5b、6b、80b)和台车1的支承结构与前述的先行焊炬Tf和先行传感器Sf的机构(4f、5f、6f、80f)相同，所以省略其详细的说明。

图5给出了对先行焊炬Tf和先行传感器Sf进行振动的系统结构。因对后行焊炬Tb和后行传感器Sb进行振动的系统构成也与其相同，所以省略与其相关的图示。这里，图5的控制电路20，对于先行焊炬Tf和先行传感器Sf进行振动的系统和对于后行焊炬Tb和后行传感器Sb进行振动的系统都通用。

在接触检测电路110中连接支承棒55f，通过这种支承棒55f和支承臂43、41，将电气上形成整体的电气引导线连接到先行传感器Sf上，电气上升机器的地电平隔离。接触检测电路110通过电阻器在该电气引导线上施加固定电压，在先行传感器Sf不接触工件WL、WR中的任何一个时，该电气引导线是该固定电压的电位(高电平H)，当先行传感器Sf一接触配件WL、WR中的任何一个时，就成为机器地电平(低电平L)。接触检测电路110将表示这种接触(低电平L)、非接触(高电平H)的2值信号供给控制电路20。控制电路20在右驱动先行传感器Sf时、2值信号一从高电平H切换成低电平L，就判断先行传感器Sf接触到配件WR上，在左驱动先行传感器Sf时、2值信号一从高电平H切换成低电平L，就判断先行传感器Sf接触到配件WL上。

通过前述的传感器振动机构5f，先行传感器Sf在相对于坡口的延伸方向Y的垂直方向X(左右方向)振动。传感器振动结构5f的传感器振动电动机M5f是步进电动机，通过电动机驱动器MDf1并利用控制电路20，控制其旋转方向和旋转量(步进数)。当控制电路20指示驱动器MDf1使电动机M5f正转时，驱动器MDf1将规定周期的正转脉冲电压施加到电动机M5f上，由此，电动机M5f步进旋转(正转)，先行传感器Sf向右方移动。相反地，当控制电路20指示驱动器MDf1使电动机M5f反转时，驱动器MDf1将规定周期反转脉冲电压施加到电动机M5f上，由此、电动机M5f步进旋转(反转)，先行传感器Sf向左方移动。控制电路20将正转指示信号或者反转指示信号供给驱动器MDf1的期间，驱动器Mdf1持续将规定周期的旋转驱动脉冲电压供给电动机M5f，电动机M5f连续旋转。

另一方面，通过前述的焊炬振动机构6f，先行焊炬Tf在相对于坡口的延伸方向Y的垂直方向X(左右方向)振动。焊炬振动机构6f的振动电动机M7f是步进电动机，通过电动机驱动器MDf2并利用控制电路20，控制其旋转方向和旋转量(步进数)。当控制电路20指示驱动器MDf2使电动机M7f正转时，驱动器MDf2将规定周期的正转脉冲电压施加到电动机M7f上，由此、电动机M7f步进旋转(正转)，先行焊炬Tf向右方移动。相反地，当控制电路20指示驱动器MDf2使电动机M7f反转时，驱动器MDf2将规定周期反转脉冲电压施加到电动机M7f上，由此、电动机M7f步进旋转(反转)，先行焊炬Tf向左方移动。控制电路20将正转指示信号或者反转指示信号供给驱动器MDf2的期间，驱动器MDf2持续将规定周期的旋转驱动脉冲电压供给电动机M7f，电动机M7f连续旋转。

控制电路20用与焊接速度(Y方向)成反比的周期在X方向往返扫描驱动(振动驱动)传感器Sf、Sb，以操作者焊接开始前设定的焊炬位置(X方向)为中心、左右地进行操作者设定的振动宽度的焊炬振动，并在X方向上将振动宽度的中心进行移动，移动大小为利用传感器的振动得到的坡口中心位置的变化部分。也就是说，进行在焊接条件指定盘30上进行操作者设定的宽度的振动，并同方向地对振动的中心进行移动，移动大小为利用传感器的振动得到的坡口中心位置的X方向的变化部分。

焊接条件指定盘30将振动宽度和焊接条件(焊接速度、焊接电流值、以及其它)供给到控制电路20中。借助于对手操作端9f的开关进行操作，操作者进行在工件WR上的台车1的X位置调整，对于制品的焊炬的高度的调整(Z位置调整)，焊炬的Y位置调整和传感器的Y位置调整。

将双重密封100f和100b分别安装在焊炬Tf和Tb的前端上。图6放大表示安装在焊炬Tb上的二重密封Tb的纵剖视图。焊炬Tb将焊缝9b从其前端的焊接喷嘴WC送到坡口内，而且排出保护气体。在这种焊炬Tb上安装着二重密封100b。二重密封100b包括固定在焊炬Tb上的附件101、固定在这种附件101上的内喷嘴102和外喷嘴103。内喷嘴102包围焊接片WC，并沿着焊接片WC将从焊炬Tb排出的保护气体(第1保护气体)引导到下方。这种第1保护气体从内喷嘴102的下端开口排出到露出于片WC的外部的焊缝9b的周围。外喷嘴103下半部分扩展成圆锥状，从焊炬Tb的外部将第2保护气体供给这种外喷嘴103，并将其沿着内喷嘴103的外表面从下端开口排出在第1保护气体的外侧。用第一保护气体和第2保护气体二重保护焊炬9b正下方的焊接部分。下面，将在第1保护气体上施加并排出第2保护气体的状态称为“双重保护”，仅排出第1保护气体的样子称为“非双重保护”、或者“单一密封”。双重保护100f的结构与双重保护100b的结构相同。

如图7所示，先行、后行焊丝间的电极间距离、即极间距离Dw是沿着配件的坡口的先行焊接电极焊丝9f和后行焊接电极焊丝9b的距离。如后所述，极间距离Dw不到100mm则电弧不稳定，而且背面焊道过于突出，当超过600mm时，虽然有效地改善韧性，但装置变大，所以不能令人满意。

图8所示为焊接电流和飞溅发生量的关系。如果双重保护、则与以往的方法(单一密封)相比，与电流变化无关，而且飞溅的发生量在2.0g/min以下。

图9所示为多种板厚的双电极单面气体保护电弧焊接的钢粒分布高度和内焊道形状的关系(这时的焊接的各种条件如表2所示)。此外，图9上的圆形标号、三角形标号、×标号表示测定点，而且，圆形标号表示内焊道形状良好，三角形标号表示内焊道形状不好，×号表示内焊道形状很差或者发生烧透。

由图9可知，在各板厚的坡口内将钢粒分布在板厚的1/4以上2/3以下的高度并进行焊接，则内焊道的形状良好。分布高度超过板厚的2/3时，则或者内焊道形状很差或者不能形成内焊道。此外，不到1/4时，发生焊接脱落。

B.磁力线架桥用的磁路构件210等：

本发明者在将2个焊炬安装在台车上、在台车的每1次行走进行2层以上焊接的厚钢板的焊接中，对先行焊炬的焊接电弧不稳定的原因进行了研究。首先，在使用2个焊炬的场合，前述的问题出现在与先行焊炬焊接中，在后行焊炬的焊接中实际上不出现前述的问题。如果注意到这一点，即看到先行焊炬和后行焊炬的焊接环境不同，对先行焊炬的焊炬移动方向(焊接方向)的前方是坡口，后方是焊道，而后行焊炬的前方和后方都是焊道，前方的焊道(由先行焊炬形成)、在后行焊炬的正前方也是居里点(Curie’s point)以下的温度(磁性体)。

因此，如图27中双点划线所示，关于先行焊炬、由于电弧电流形成了磁场，虽然磁力线流过焊接对象钢板WR、WL，但因前方是坡口、后方靠近的是非磁性体(居里点以上的焊道)、而且后方的远距离是磁性体(不到居里点的焊道)，所以在先行焊炬的焊缝9f的后方，磁力线绕到很远距离，因此在靠近焊缝9f的后方，磁通密度(磁场)稀(弱)，但在焊缝9f的前方，因前方是坡口(空隙)，所以磁力线不会绕到很远距离，因此在靠近焊缝9f的前方磁通密度(磁场)密(强)。此外，在坡口内虽然分布截割焊丝cw作为填充金属，但截割焊丝的磁力线的旁路效果低，即使这种场合也能同样地考虑。如前所述，当在先行焊炬的焊炬焊丝9f的前方磁通密度高在后方磁通密度低时，按照弗来明(Fleming)的左手定则，由于前方的磁力线会对焊接电弧产生力P的作用，由此，如图28所示，焊接电弧在与焊炬前进方向的相反方向上振动。

图29表示焊接中坡口的1点伴随焊接进行的磁力线的变化。如图29(b)所示，在离开厚钢板WR、WL的焊接结束侧(引弧板侧)500mm位置的坡口内，插入磁通测定器的探针MS的前端(磁通检查端)，设定在离开钢板的下面8～10mm的高度范围内，并从引弧板侧开始下述条件的双电极焊接，并采集先行焊炬在图29上横坐标轴的各位置(图中的横坐标轴的数值：离开磁力线测定位置的距离)上时的探针MS的测定值。其结果表示在图29(a)中。此外，图29(b)的坡口α内的涂黑的点是定位焊接点。

-焊接条件-

焊接对象钢板WR、WL：材质SM490A，

厚度19mm，

长度3000mm，

各宽度1.1m

坡口：坡口角度50度的V型坡口，截割焊丝分布高度8mm

先行焊炬：电流540A-电压42V

振动：宽度8mm，次数90次/分钟

焊缝：YM-55H，φ1.6，固体焊丝

后行焊炬：电流450A-电压40V

振动：宽度5mm，次数60次/分钟

焊缝：SF-1，φ1.6，带焊剂焊丝

母材接地：以两块钢板WR，WL为整体的矩形各个角部，一共4点

由图29(a)可知，随着先行焊炬靠近测定点(MS)，测定点(MS)的磁通急剧地上升，靠近先行焊炬前方(400mm前方)的磁通为高达160高斯的数值。

这里，本发明者考虑在先行焊炬的前方放置对焊接对象钢板WR和WL之间的坡口进行磁旁路的厚钢板(下面称为磁通旁路用的钢板)，使其与先行焊炬一起同方向地移动，在磁力线偏置用的钢板侧流过靠近先行焊炬的前方的磁力线，并减弱靠近先行焊炬的前方(先行焊炬与磁力线偏置用的钢板之间)磁场，由此、进行与前述实验相同的实验。其结果，如图14所示，这种实验的磁力线测定条件，与不用磁力线偏置用的钢板的场合相同，焊接条件也与前述相同。但是，在靠先行焊炬150mm的前方，安装横穿坡口方向的宽度200mm、延伸坡口方向的长度120mm、厚度22mm的磁力线偏置用的钢板，以便跨越坡口，该磁通旁路用钢板用焊接台车支承、并与先行焊炬相同地进行移动。也就是说，在焊接中在先行焊炬的焊缝和磁力线偏置用的钢板之间始终保持150mm的空间，并同时地在焊接方向(坡口延伸的X方向)驱动它们。图14(b)表示焊接钢板WR、WL的坡口α和磁通测定探针MS。，图14(b)的坡口α内的涂黑的点是定位焊接点。

图14(a)的实线表示用磁力线偏置用的钢板时的磁通测定值。当先行焊炬在靠磁通测定点(MS)400mm前时，靠焊炬前方的磁通从没有磁通偏置用的钢板时的160高斯减少到63高斯，大至磁通流过磁通偏置用的钢板，可见采用该钢板的磁通偏置效果很好。在这种焊接时，先行焊炬的电弧在与焊接进行方向相反方向的振动极小，焊道表面的波动凹凸不明显，飞溅的发生急剧减少，能得到幅度变动小的根部。也就是说，可见改善前述以往的问题的效果极高。

这可以认为是由于靠近先行焊炬的前方的磁通多且流过磁通偏置用的钢板的结果。与没有磁通偏置用的钢板的磁通分布(图27)相比较，当使用磁通偏置用的钢板时，如图13(这里图1的矩形块210看作磁通偏置用的钢板)所示，靠焊缝的前方的磁通偏移至比其更加前方的磁通偏置用的钢板(210)。

如图1所示，这里在本实施例中，用磁路构件210横穿坡口使磁通构成旁路。

图10放大表示磁路构件210，图11表示图10中11A-11A线的断面。参照这些附图。前述的滑杆208的下端固定在磁性体(钢板材料)支架211上。如图3所示，支架211是45度倾斜的“ュ”字型横截面形状，在这种“コ”字的内空间部分插入支脚用的厚度0.5mm的多个硅钢板217a～217d和支干用的厚度0.5mm的多块硅钢板216。如图11所示，脚用的硅钢板217a～217d为了与制品WR、WL接触，在与Z轴成45度的方向上比较长，干部用的硅钢板216较短，并将各片(一片)插入到脚用的硅钢板217a～217d的各片之间。脚用的硅钢板217a～217d的下端面成45度的倾斜面，以便增大与制品的接触面积。

如图10所示，脚用的硅钢板217a～217d在Y方向上宽度较短并成为4组，但干部用的硅钢板216的长度的该4组总的宽度。用螺栓213a～213d以挂吊形式支承全部脚用和干部用的硅钢板。通过将下底切削成45度倾斜的套筒状的垫圈212a～212d、支架211、脚用和干部用的硅钢板、以及将下底切削成45度倾斜的套筒状的垫圈214a～214d，利用紧固与这些螺栓端部的螺纹配合的螺母215a～215d，将这些螺栓213a～213d固定在支架211上。

螺栓通过的硅钢板的孔径比螺栓的直径大，脚用的硅钢板全部地每一片在Z方向上能够上下，并能在X方向上倾斜和弯曲/伸长。因引导套筒207的孔径比滑杆208的外径大，所以滑杆208能对于引导套筒207进行倾斜运动。

图12表示图11中12A-12A线剖视图。如图12所示，当在制品WR、WL之间有Z方向的偏差时(平面高度有相差)，第1和第2组的脚用的硅钢板217a、217b接触到制品WR的上面，第3和第4组的脚用的硅钢板217c、217d接触到制品WL的上面。滑杆208相对于套筒207倾斜，使得成为上述接触那样。另外，如图12所示，当在制品WR的上面有其它物体(例如截割焊丝)218时，脚用的硅钢板倾斜以越过该其它物体，全部脚用的硅钢板经常地上下移动，在X方向上倾斜运动或者围绕螺栓旋转使得它们的下端最大限度地接触制品。

因此，从制品WL横穿坡口α向着制品WR的磁通集中到经过第1和第2组的脚用的硅钢板217a、217b/干部用的硅钢板216和第3和第4组的脚用的硅钢板217c、217d的磁路中，如图13所示，在靠先行焊炬Tf的焊缝9f的焊接方向X的前方，想要从制品WL横穿坡口α到WR的磁通，就迂回流动到比其更前方的磁路构件210中。其结果，焊接中的坡口部的磁通降低到图14(a)所示的实线附近或者其前后，由此，能使得先行焊炬Tf在焊炬后方的焊接电弧不稳定的电磁力变弱，焊道表面的波动凹凸降低，飞溅的发生量急剧地减少，能得到幅度变动小的根部。

利用通过脚用的硅钢板217a～217d的磁通，将这些硅钢板吸附在制品WR、WL上，因脚用的硅钢板217a～217d向前方方向倾斜，因此用于反抗吸附力在X方向上驱动磁路构件210的力比较小。因支脚用的硅钢板217a～217d的下端面成45度的倾斜面，所以与工件的接触面积大，使磁通迂回到磁路构件210中的效果好。

图15表示用来代替前述的第1例的磁路构件210的第2例的磁路构件220的外观。用与前述的磁路构件210相同的状态，将这种磁路构件220安装在图1所示的台车1上。图15所示的磁路构件220，在Y方向的宽度为200mm、坡口延长方向的长度为120mm、厚度为22mm的磁通偏置用的钢板223的中心通过螺纹固定球节的外壳222，将滑杆208固定在该球形连接器的内球体221上。其它的结构与图1、图10所示的第1例相同。

这种第2例的磁路构件220可相对于臂206在Z方向上升降，而且可相对于滑杆208在X方向和Y方向倾斜运动，所以磁路构件经常处于制品WR、WL与它们的接触面积成为最大的姿势。因此，磁路构件的磁通旁路效果好。在第2例中，在靠近先行焊炬Tf的焊缝9f的焊接方向X的前方，想要从制品WL横穿将坡口α到WR的磁通，迂回流动到比其更前方的磁路构件220中。其结果，焊接中的坡口部的磁通降低到图14(a)所示的实线附近或者其前后，由此，能使先行焊炬Tf在焊炬后方的焊接电弧不稳定的电磁力变弱，焊道表面的波动凹凸降低，飞溅的发生量急剧地减少，能得到幅度变动小的内波。这种第2例的磁路构件220构造简单而且牢固，并且检查和清扫简单。

图16表示用来代替前述的第1例的磁路构件210的第3例的磁路构件230的外观。用与前述的磁路构件210相同的状态，将这种磁路构件230安装在图1所示的台车1上。图16所示的磁路构件230，在具有向下方向开口的内空间的磁性体(钢材)基座223上，将6根在Y方向上延伸的磁性体(钢材)辊轴224a～224e分布在X方向上，并旋转自如地安装，磁性体辊轴224a～224e的侧面在下方较基座223的下面突出0.5mm左右。也就是说，磁性体辊轴224a～224e使基座223离开制品WR、WL0.5mm左右。借助于使用辊轴，平衡作用于磁路构件230上的磁吸附力，使在X方向上驱动磁路构件230的力急剧地减少。但是，因辊轴相对于制品WR、WL是线接触，因此磁阻大，所以采用多根辊轴使磁路电阻变小。另外为了利用基座223也能使大多数的磁通旁路，采用厚壁结构，同时尽量减少与制品WR、WL的间距至0.5mm左右。

与第2例相同，用球形连接器(221、222)将基座223与滑杆208连接。其它的结构与图1所示的第1例相同。在第3例中，在靠近先行焊炬Tf的焊缝9f的焊接方向X的前方，想要从制品WL横穿坡口α到WR的磁通，迂回流动到比其更前方的磁路构件230中。其结果，焊接中的坡口部的磁通比图14(a)所示的实线有稍高的值，较没有磁路构件230的场合急剧地减少，由此，能使先行焊炬Tf在焊炬后方的焊接电弧不稳定的电磁力变弱，焊道表面的波动凹凸降低，飞溅的发生量急剧地减少，能得到幅度变动小的内波。

图17表示第4例的磁路构件240的外观。用与前述的第1例的磁路构件210相同的状态，将这种磁路构件240安装在图1所示的台车1上。图17所示的磁路构件240，将在Y方向延伸的凸形的厚钢板242a～242d并排在X方向上、并在那些上突起部的直径较粗的孔中穿过较该孔径要细的轴销243，针脚243固定在X方向上45度倾斜的“コ”字型的支架241上。未图示的压缩螺纹弹簧作为隔片插入在相邻的厚钢板242a～242d之间，并且针脚243穿过这些弹簧。

将滑杆208的下端固定在支架241上。厚钢板242a～242d的下端面成45度的倾斜面，当这些厚钢板242a～242d相对于制品WR、WL45度倾斜时，厚钢板的下端面紧密贴在制品WR、WL的上面。借助于厚钢板242a～242d的孔径较针脚243的外径大得多，并因在相邻的厚钢板242a～242d之间有压缩线圈弹簧，并且在X方向上厚钢板之间分开，所以厚钢板242a～242d能分别个别地对于X方向倾斜运动，并对于针脚243能在Z方向上摇动，同时针脚能绕243转动。因此，厚钢板242a～242d能相对于制品WR、WL成为最大接触面积的姿势。

其它的结构与图1所示的第1例相同。在第4例中，在靠近先行焊炬Tf的焊缝9f的焊接方向X的前方，想要从制品WL横穿坡口α到WR的磁通，迂回流动到比其更前方的磁路构件240的厚钢板242a～242d中。其结果，焊接中的坡口部的磁通比图14(a)所示的实线的值稍低，较没有磁路构件240的场合急剧地减少，由此，能使先行焊炬Tf在焊炬后方的焊接电弧不稳定的电磁力变弱，焊道表面的波动凹凸降低，飞溅的发生量急剧地减少，能得到幅度变动小的内波。这种第4例的磁路构件240构造简单而且牢固，并且维护和清扫简单。

C.填充金属供给装置400：

图18放大表示填充金属供给装置300的关键部分。将“コ”字型的支架312固定在臂306的前端上，支架312支承在Y方向上延伸的导杆312a和与其平行地延伸的丝杆313。丝杆313相对于支架312能自由旋转，其一端突出在支架312的外侧面上，并将旋钮固定在突出的前端上。将滑块314通过螺纹啮合在丝杆313上。引导棒312a穿过通滑块314能自由滑动，并引导滑块314。当用手旋转丝杆313的旋钮、使丝杆313相对于滑块314旋转时，方法引导棒312a引导的滑块314在水平面内沿相对于台车进行方向X的垂直方向Y、即坡口α的宽度方向移动。

在滑块314上开有在上下方向Z上贯通的圆孔。在该圆孔中压入截割焊丝供给管道316的下端，并压入非磁性体的前端喷嘴317的上端。管道316的上端与大致为漏斗型的截割焊丝加料斗315连接，利用重力将加料斗315内的截割焊丝cw流下到管道316内。支承臂311的上端支承加料斗315。

在滑块314上与Y方向箭头相反侧的侧面上，在相对于滑块314的移动方向Y的垂直方向X延伸的旋转轴319a为中心支承由平板弯曲成大致为“ㄑ”字型的臂319并能自由旋转。在臂319的下端的、相对于前端喷嘴317的侧面上，固定支承着垂直突出的圆柱形的磁铁318，以便使前端接近前端喷嘴317的外表面。在前端喷嘴317上有截割焊丝cw的状态下，逆时针旋转图18中的臂319，当磁铁318接近前端喷嘴317到达规定距离时，利用对于截割焊丝cw的吸引力，将磁铁318的前端吸引在前端喷嘴317上。这时，如图18中实线所示，从臂319的旋转轴319a的以下部分几乎垂直，从臂319的旋转轴319a的以上部分稍稍倾斜。利用磁铁318的吸引力，前端喷嘴317的截割焊丝cw停留在前端喷嘴317的内部，不放出到外部(闭)。

大致为钩型的挡板320从滑块314的下面突出。首先，挡板320从固定在滑块314上的基部向着滑块314的支承臂319的侧面，在与方向箭头Y相反的方向上延伸，然后再弯折前端，以便与臂319的背面(支承磁铁318的侧面的背面)相对。倾斜与臂319的背面相对的挡板320的侧面呈倾斜状态，与因旋转导致的臂319的背面的倾斜相一致。当在图2中向双点划线所示的“开”的方向旋转臂319的上端时，臂319就以旋转轴319a为中心在图18中沿着顺时针旋转，并且磁铁318的前端从前端喷嘴317分离。当磁铁318的前端从前端喷嘴317离开规定的距离时，利用对于挡板320的磁铁318的吸引力，将磁铁318吸引到挡板320，并且臂319的下端保持在图18中用2点虚线表示的“开”的位置上。在这种状态中，对于前端喷嘴317磁铁318的磁通不起作用。因此，前端喷嘴317内的截割焊丝cw不受拘束地从前端喷嘴317的开口流出到外部。

因截割焊丝cw的流动性差，所以前端喷嘴317一停止，截割焊丝cw就从前端喷嘴317流下，流在的正下方的坡口中、当其水平面达到前端喷嘴317的下端或者比其稍稍高的水平面时，截割焊丝cw就停止从前端喷嘴317流出。当前端喷嘴317沿着坡口移动时，因在其进行方向上的上流侧还是空的，所以在那里截割焊丝cw流下，截割焊丝cw自动分布在坡口中、用相对于坡口底部的前端喷嘴317的高度决定了其水平面。

臂306是与支承磁路构件210的连接构件(201～206)相同结构的未图示的连接构件的一部分，借助于将这种连接构件固定在支承棒13上，如图2所示，填充金属供给装置300安装在台车1上。借助于利用连接构件、调整装置300的高度，调整截割焊丝cw的分布深度。

D.导轨400和台车驱动机构500：

图30表示以往的导轨400的外观。通过支承脚31L、31R，将引导焊接台车的以往的导轨403固定在支承支架405上。在支承支架405的下面固定着永久磁铁52L、52R。此外，为了用于从焊接对象的钢板WR使永久磁铁脱离，还有杠杆(图20的408)，图中省略。

前述的以往的导轨403挠性差，难于弯曲，在上凸或者上翘的凹形钢板的坡口焊接中适应性差。因导轨403是长尺寸，所以虽然能稍稍弯曲，但当例如强制沿着曲率半径数10m以下的上凸或者上翘的凹形钢板的曲面时，施加在导轨1上的力超过弹性限度(屈服点)，导轨403永久变形或者损坏。因此，以往必须利用弯曲加工预先制造(特别定制)与钢板的弯曲相吻合的弯曲导轨，使弯曲钢板的焊接成本提高。图1所示的导轨400改善了前述的问题。

图20表示图1所示的导轨400的外观，图21表示图20所示的导轨400的端面。在导轨403(导轨构件32R、32L、连接板404、齿条402)延伸的X方向上每隔固定距离(在本实施例中是500mm)并排的永久磁铁52L、52R，吸附在焊接对象的钢板(制品)WR上，由此，将支承支架405固定在制品WR上。

支承支架405为平行于制品WR的表面、在Y方向上延伸的长方形的板状支架，在其表面上，直立着圆柱状的导轨脚31L、31R(图21)，这些脚从下面支承导轨构件32R、32L。支承支架405的反面与制品WR的表面相对。作为支承支架405的脚的永久磁铁52L、52R吸附在制品WR的表面，并相对于制品WR平行地支承着支架405。

在支承支架405上安装着分离机构408。借助于提起分离机构4Q8的前端的把手484，杠杆483以旋转轴482为中心进行旋转。伴随着杠杆483的旋转，与制品WR表面相对的杠杆483的根部的角接触到制品WR的表面。杠杆483的基部的角加工成圆弧状，杠杆483根部的角相对于工件WR的表面施加压力，利用以旋转轴482为支点的杠杆原理，对垂直设置于支承支架405的下面的臂481产生了大的顶升力，将永久磁铁52L、52R从制品WR的表面脱离。当进一步向上们起杠杆483时，导轨400以左方的永久磁铁52L的下左角(图21)为中心向逆时针方向旋转并横倒，对于制品WR的永久磁铁52L、52R的吸引力减弱，操作者能容易地提起导轨400。

支承辊轴用的2根导轨构件32L、32R以相互平行的状态在X方向上延伸，构成导轨403，固定在它们上面的导轨脚31L、31R分别支承导轨构件32L、32R。而且，平行于制品WR、在X方向上延伸的连接板404安装在导轨构件32L、32R之间，并连接导轨构件32L、32R。在连接板404表面的宽度方向的中心安装着在X方向上延伸的齿条402。

图22表示在离开起始点附近的固定点150mm附近的第1长孔4L2、4R2的位置处的导轨403的垂直横剖面(图20的22A-22A线剖面)，图23表示第1长孔4L2、4R2和第2长孔4L3、4R3的位置处的导轨403的垂直纵断剖(图20的23A-23A线剖面)。

在连接板404上在其起始点(图20所示的右侧的端面)的附近，开有止动螺丝通过的圆孔4L1、4R1(图21)，通过这种圆孔、止动螺丝6L1、6R1旋入导轨构件32L、32R的阴螺纹孔3L1、3R1(图21)中，由此，将连接板404固定在导轨构件32L、32R上。也就是说，连接板404在起始点附近固定在导轨构件32L、32R上，使其在X、Y的任一个方向上都不能相对运动。

从这种固定点在X方向上每隔一定的距离(在本实施例中为150mm)、在安装着齿条402的宽度方向中央两边的对称位置上，有用于穿过止动螺丝的、在X方向上较长的长孔4L2，4R2，4L3，4R3…(图20，图22，图23)，在导轨构件32L、32R的表面上的相对于这些长孔的位置处开有安装止动螺丝的阴螺纹孔3L1、3R1(图22，图23)，通过连接板404的长孔4L2，4R2，4L3，4R3…的止动螺丝6L2，6R2，6L3，6R3…，旋人到导轨构件32L、32R的螺丝帽孔3L2、3R2中。为了避免由于止动螺丝6L2，6R2，6L3，6R3…对连接板404加压固紧(为了使止动螺丝能与连接板相对滑动)，将套管(collar)7L1，7R1的筒干插人长孔4L2，4R2中，止动螺丝6L2、6R2穿过这种套管7L1，7R1。

套管7L1，7R1在其筒干的上端上有与筒干连接的凸缘，筒干的长度(筒干的下端和法兰盘下表面的距离)比连接板404的板厚稍长一点。由此，将止动螺丝6L2，6R2旋入螺丝帽孔3L2、3R2中，直到压紧套管7L1，7R1为止，虽然，止动螺丝和套管与导轨构件32L、32R整体固定，但连接板404对于套管能在Y方向上滑动。连接板404的长孔4L2，4R2，4L3，4R3…虽然在X方向的宽度与止动螺丝穿过的套筒7L1、7R1的筒干的外径大致相同，但Y方向的宽度(长度)比该套筒的外径要大，在连接板404的延伸的Y方向上具有长的缝隙形状。

在连接板404的起始点(图20所示的右侧的端面)的附近的宽度方向中央上开有止动螺丝通过的圆孔4c1，通过这种圆孔4c1将止动螺丝6c1旋人磁条402的螺丝帽孔3c1中，由此，将磁条402固定在连接板404上。也就是说，将磁条402在起始点附近固定在连接板404上，使其相对于X、Y的任一个方向都不动。

从这种固定点在X方向上每隔一定的距离(在本实施例中为150mm)在与前述的长孔4L2，4R2，4L3，4R3…在X方向上大致相同的位置上，有用于从反面穿过磁条安装用的止动螺丝6c2、6c3的长孔4c2、4c3…(图22，图23)，在磁条402的反面上在相对于这些长孔4c2、4c3…的位置上开有安装止动螺丝6c2、6c3…的螺丝帽孔3c2、3c3。

通过连接板404的长孔4c2，4c3…的止动螺丝6c2，6c3…，旋人到磁条402的螺丝帽孔3c2、3c3中。为了避免由于止动螺丝6c2，6c3对连接板404加压固紧(为了使止动螺丝能与连接板相对滑动)，将套管7c1，7c2的筒干插入长孔4c2，4c3中，止动螺丝6c2、6c3穿过这种套管7c1，7c2。

连接板404的长孔在Y方向的宽度与止动螺丝穿过的套筒7c1、7c2的筒干的外径大致相同，但X方向的宽度(长度)比该套筒的外径要大，在连接板404的延伸的X方向上具有长的缝隙形状。

当将以上说明了的导轨400，在上凸或者上翘凹形的弯曲比较大的制品WR上相对于其坡口平行安装时，永久磁铁31L、31R吸附在制品WR上，导轨构件32L、32R与制品WR的上表面平行。也就是说，与制品WR的弯曲相同地弯曲。这时，因在导轨403的起始点(在图20右端)在导轨构件32L、32R上固定连接板404、且在连接板404上固定磁条402，所以这3者固定在制品WR上。但是，在X方向的其它的多个点上，因连接板404能对于导轨构件32L、32R在X方向上滑动，另外，磁条402能对于连接板404在X方向上滑动，并且因3者能分别地单独地弯曲，所以容易弯曲且弹性限度(屈服点)高，并且各自能沿着小的曲率半径的曲面(制品WR)弯曲。也就是说，由于对于曲面(制品WR)的3者各自的距离(z)不同，因此3者各自的曲率半径不同，虽然导轨构件32L、32R，连接板404，磁条402和制品WR等四部分投影到水平面上时，与水平面上的规定长度相应的四部分各自的实际长度相对不同，但因这种不同相对地在X方向上滑动，所以在导轨构件32L、32R和连接板404之间、连接板404和磁条402之间，不产生X方向的应力，导轨构件32L、32R，连接板404和磁条402三部分容易弯曲，难以产生塑性变形和损坏(折断、裂纹)。因此，导轨400不仅对于平面而且对于各种曲率的曲面都有很高的适应性。

因在整个X方向的全长、在宽度方向Y上，将连接板404卡紧在导轨构件32L、32R上，将磁条卡紧在连接板404上，所以导轨403在整个X方向的全长，因宽度一定，磁条402的宽度方向位置一定，所以能确保导轨构件32L、32R和磁条402的X方向的直线性。

此外，在前述的例子中，将套筒的筒干插人到长孔中，并在套筒中穿过止动螺丝，但也可以省略套筒，采用螺纹牙顶端和螺丝头之间长度较连接板404的板厚稍长一点的带有较粗直径圆柱体的阶梯螺丝作为止动螺丝。

图24表示台车1上的台车驱动机构500。前述的导轨403的左、右侧面为相对于导轨403的水平面呈45度的倾斜面形成的山形，台车1的左侧面仿形辊r1、r2与左侧面的倾斜面接触，台车1的右侧面仿形辊r3、r4与右侧面的倾斜面接触，台车1用左侧面仿形辊r1、r2和右侧面仿形辊r3、r4夹住导轨1。左侧面仿形辊r1、r2和右侧面仿形辊r3、r4分别用辊头506a和506b支承，并能自由旋转。辊头506b支承在台车1上，并能自由旋转，但也可以利用止动螺丝507不使其旋转。丝杆505a的前端与辊头506a相连，并能自由旋转，丝杆505a与台车1的阴螺纹孔相配合并穿过该螺丝帽孔。在丝杆505a的后端上固定旋钮505。借助于顺时针旋转旋钮505，旋人丝杆505a，使左侧面仿形辊r1、r2和右侧面仿形辊r3、r4对导轨403的夹紧压力增强。借助于反时针旋转旋钮505，使夹紧压力减弱。

台车1的小齿轮504与导轨403的齿条402互相啮合，台车1通过与电机输出轴形成一体的齿轮501和与其啮合的齿形带502，将电机500m的旋转传送到传动齿轮503。将传动齿轮503固定在旋转轴503a上，并在这种旋转轴503a上固定小齿轮504。因此，当电机500m一旋转，就旋转驱动小齿轮504并后推齿条502，于是台车1在导轨403延伸的方向(图24与纸面垂直的方向上移动。

E.焊接条件指定盘30：

图31表示坡口仿形焊接2块板材WR、WL的对接部的单面的以往的焊接装置的、控制焊接机构动作的控制盘的一例。此外，仅给出了分别对应于焊接对象材料、与调整或者指定的焊接条件的输入输出相关的部分，图中省略了与其它的调整、设定或者指示相关的部分。在图31所示的以往的实施例中，在设定或者变更供给到控制盘30A内各种控制器的指定值的操作板36A上，有旋转开关(板厚选择开关38A)，由带有显示灯的数字开关(设定值变更开关a1、a2，显示·设定项目选择开关a3～a9)组成的数字开关群37A，和显示被设定值的设定值显示器39A。输入输出控制器41A(包含输入接口)读入用这些开关输入的数据。输入输出控制器41A根据读入的数据，算出控制盘30A内的各种控制器Cm、Cor、Cot以及各焊接电源Ppf、Ppb的指令值，并通过输出接口41B，将指令值数据输出到各种控制器中。在输出接口41B中有将指令值数据变换成指令电压(模拟指令信号)的D/A变换器31A等，将指令电压供给到各种控制器中。

参照对7种板厚值(7种板厚的各种代表值)9mm，12mm，14mm，16mm，19mm，22mm和25mm的每一个写入了焊接条件数据的焊接条件表，操作者在焊接开始前，首先旋转板厚选择开关设定板厚，与所要的板厚相一致，接着借助于按下显示设定项目选择开关的先行焊炬开关a3或者后行焊炬开关a4，选择进行设定先行焊炬或是后行焊炬。然后从焊炬条件表取出并输入所要设定的项目的值(焊接电流值、焊接电压值、摇动宽度值、摇动速度值(次/分钟)、焊接速度值)。这时，首先用设定项目选择开关a5～a9，指定焊接条件的项目(焊接电流、焊接电压、摇动宽度、摇动速度、焊接速度)。并一边用眼确认在设定值显示器39A中被显示的设定值，一边利用按下设定值变更开关a1(增加)、a2(减少)，使显示值成为希望输入的值。输入输出控制器41A，在被指定的焊接条件项目相对应的输出锁存器中，写入每次变化显示值后变化了的显示值。输出锁存器是8位锁存器，平行输出8位数据。D/A变换器是平行输入的变换器，分级产生与8位数据表示的值对应的的电压(指令电压即指令信号)，并供给到控制器中。

在焊接操作现场采用前述的存储预置方法，要操作很多的开关非常麻烦。另外，如前所述在设定焊接条件，在对未图示的焊接起动开关进行操作并开始焊接后，有时需要用眼判定焊接状态，并调整或者变更焊接条件。虽然焊接中的焊接条件的调整也用前述的开关操作进行，但必须如前所述地进行多次的开关操作，直到决定(变更)设定值，因设定项目(调整项目)所以调整操作费时，同时容易在调整项目的指定和数据值的增减方向指定中产生错误，操作者的负担大。而且，如图31所示的输入输出控制器41A和输出接口41B的组合，因数据线数(平行位数)庞大、电路元件数也多、电路复杂，所以装置价格高。

这里，在本实施例的焊接装置中，将焊接条件指定盘30做得可以与控制电路20连接或脱离。

图25表示图1所示的焊接条件指定盘30的外观，图26表示焊接条件指定盘30和各电源、控制器以及机构的连接状态。在指定盘30中包括利用旋钮(31a)的旋转来改变电阻值的可变电阻器31～35，37～40，当将指定盘30的连接器36插入到控制盘20的端子盒20a中时，就将这些可变电阻器31～35，37～40连接到各电源和控制器中。通过旋转这些可变电阻器的旋钮(31a)，使供给到各电源和控制器的指令值(指令信号的电平)发生变化。

在指定盘30中具有对于先行、后行的各个焊炬分别指定焊接电流和焊接电压的可变电阻器31、32、37、38，指定摇动的宽度和次数(次/分钟)的可变电阻器33、34、39、40，以及指定台车1的驱动电机500m的旋转速度(焊接速度)的可变电阻器35。

可变电阻器31具有旋转型的可动部分，并在与其连接的旋转轴上，固定了装有旋转锁定机构的带有箭头的旋钮31a，并且旋转锁定按钮31b和解除按钮31c从旋钮31a突出。也就是说，是带有锁定机构的刻度盘式的可变电阻器。

当按下解除按钮31c时，旋转锁定按钮31b突出在上面位置，旋钮31a能转动。操作者借助于顺时针方向或者逆时针方向旋转旋钮31a、使其箭头处于平板环状的刻度板31d上的所要电流值的位置，就能指定焊接电流指示值。当结束指定时，按下锁定按钮31b、直到卡紧位置为止。这样，旋钮31a不能转动。其它的可变电阻器也与31的结构相同，仅刻度板31d不同。

例如，就先行焊炬Tf而言，先行焊炬Tf连接到焊接电源Ppf上，通过控制电路20的信号接收侧的连接器20a和指定盘30的信号输出侧的连接器36a(图26)，焊接电源Ppf连接到焊接电流调节用的可变电阻器31和焊接电压调节用的可变电阻器32上。借助于旋转旋钮31a，可变电阻器31的电阻值变化，焊接电源Ppf控制焊丝供给速度、使焊炬Tf的焊接电流值与目标电流值信号所示的值相一致。同样，借助于旋转可变电阻器32的旋钮，可变电阻器32的电阻值变化，焊接电源Ppf控制输出电压、使焊炬Tf的焊接电压与目标电压值信号所示的值相一致。

另外，通过信号接收侧的连接器20a和信号输出侧的连接器30，在控制先行焊炬摇动机构6f的摇动控制器Cof上连接指定盘30的摇动宽度调节用的可变电阻器33和摇动次数调节用的可变电阻器34。借助于旋转可变电阻器33的旋钮，可变电阻器33的电阻值变化，从可变电阻器33供给到摇动控制器Cof的电压(摇动宽度信号)变化。这种电压是目标摇动宽度信号，摇动控制器Cof控制摇动机构6f，使焊炬Tf的摇动宽度与目标摇动宽度信号所示的值一致。相同地，借助于旋转可变电阻器34的旋钮，可变电阻器34的电阻值变化，从可变电阻器34供给到摇动控制器Cof的电压(摇动次数信号)变化。这种电压是目标摇动次数信号，摇动控制器Cof控制摇动机构6f，使焊炬Tf的摇动次数(次/分钟)与目标摇动次数信号所示的值一致。

用可变电阻器37指定后行焊炬Tb的焊接电流目标值，用可变电阻器38指定后行焊炬Tb的焊接电压目标值，用可变电阻器39指定后行焊炬Tb的目标摇动宽度，用可变电阻器40指定后行焊炬Tb的目标摇动次数。

通过台车1的电机驱动器，控制电路20的台车控制器Cm对台车1的台车驱动电机500m进行正、反转驱动。可变电阻器35将目标速度信号供给台车控制器Cm。借助于旋转可变电阻器35的旋钮，可变电阻器35的电阻值变化，供给到台车控制器Cm中的电压(目标速度信号)变化。当台车控制器Cm(焊接时的行走方向：+x)向前驱动台车1时，控制台车驱动电机500m的旋转速度，使台车1的行走速度与目标速度信号所示的速度一致。返回的行走速度为一固定值。

用各可变电阻器设定的焊接条件因坡口α的开口间隔(坡口的Y方向最大宽度)或者坡口角度与钢板厚度等而不同。例如，如图19(a)所示，在坡口α的开口间隔小的场合，设定焊接电流较小，并对应于焊接状况调整焊接电压。而且，设定较小的摇动宽度及较少的摇动次数。另一方面，如图19(b)所示，在坡口α的开口间隔大的场合，设定焊接电流较大，并对应于焊接状况调整焊接电压。而且，设定较大的摇动宽度及较多的摇动次数。在图19中，BP为垫板材料。在下面的表1中所示为不同板厚的焊接条件的例子。

【表1】

板厚	速度	先行焊炬Tr		后行焊炬Tt		先行焊炬摇动		后行焊炬摇动
										mm	cm/min	电流A	电压V	电流A	电压V	幅mm	次数次/min	幅mm	次数次/min
9	60	480	41	430	42	4	200	4	100
										12	45	500	43	450	42	5	175	5	100
16	40	540	43	480	43	5	175	6	80
										19	30	540	43	500	43	6	140	8	60
22	23	550	43	520	44	6	110	8	60

如果对于每种板厚预先准备了根据不同板厚设定各可变电阻器的焊接条件指定盘30，则需要选择与配置了焊接装置的制品WR、WL的板厚相对应的指定盘30更换安装在焊接装置上即可，因在焊接现场不需要进行旋转各可变电阻器来设定与板厚对应的各焊接条件值的操作，所以操作简单，不费事，而且能缩短操作时间，故操作效率好、并与操作现场的情况相吻合。

别处，与利用数字开关的输入相比、数值的变化容易，对于焊接中急于想变更设定值的场合，和用眼一边确认焊接状况一边进行设定变更的场合是有效的。

F.利用前述的焊接装置的双电极单面气体保护焊接：

接着，对如前述所示、参照图～图26说明了的、使用双电极单面气体保护电弧焊接装置的焊接方法进行说明。

制品WR、WL形成的坡口为坡口角度30～55°的V或者Y(图5)形，为了在焊接中不发生坡口偏移，最好利用定位焊接对坡口内面进行定位焊。在坡口的反面有垫板BP，如图2所示，在坡口α内将钢粒或者铁粉分布在板厚的1/4以上2/3以下的高度，并使先行焊接电极丝9f(焊炬Tf)进行40次/分钟以上150次/分钟以下的摇动、使后行焊接电极丝9b(焊炬Tb)进行30次/分钟以上120次/分钟以下的摇动，这种摇动进行一次即一个单位即完成一次往复运动。

借助于先行焊接电极丝9f的焊接电流密度为相对于焊丝截面积230A/mm²以上，后行焊接电极焊丝9b的焊接电流密度为相对于焊丝截面积150A/mm²以上，先行和后行焊接电极焊丝9f、9b的极间距离Dw为100mm以上600mm以下，进行双电极单面气体保护电弧焊接，能完成电弧稳定、抗裂性能好、有良好的表面及背面焊道、并高效的焊接。

此外，如图7所示，极间距离Dw是沿着制品的坡口的先行焊接电极焊丝9f和后行焊接电极焊丝9b的距离。

图9表示多种板厚的双电极单面气体保护电弧焊接的钢粒分布高度和背面，焊道的形状的关系。表2所示为这时的焊接诸条件。在进行实验时，对应于各板厚，改变电流、摇动宽度(振动宽度)、摇动次数(振动次数：次/分钟)。表2的“根部间隙”是指在坡口横截面的、相对的工作WR、WL间的最短距离。在图5中给出了根部间隙。

【表2】

此外，图9上的圆标号、三角标号和×标号表示测定点，而且，圆形标号表示背面焊道形状良好，三角形标号表示内焊道形状不好，×号表示内焊道形状很差或者发生烧穿。

由图9可知，借助于在各板厚的坡口内将钢粒或者铁粉分布在板厚的1/4以上2/3以下的高度并加以焊接，内焊道的形状良好。当分布高度超过板厚的2/3时，内焊道形状很差，或不能形成内焊道，不到1/4时，则发生烧穿。

此外，钢粒或者铁粉的粒度分布最好在粒径1.5mm以下，因为这样电弧稳定、内焊道的形状良好。此外，成分主要由Fe组成，但从抗裂性能来看，C在0.10％以下，S和P在0.020以下为佳，其它的成分考虑到焊接金属的强度韧性，也可含有Si、Mn、Mo以及其它的去氧剂和合金剂。如果满足以上的粒度和成分，则也可以将各种尺寸的钢焊丝做成切割的粒状体。

坡口角度不到30°，内焊道的均匀性变差，坡口角度超过55°，则因坡口截面积变大，焊接效率降低。

借助于坡口内面定位焊，能减少焊接中的间隙变动。另外，在使用陶瓷固态垫板材料作为垫板BP的场合，只要用在被焊接部的背面连接垫板的较小的支承力，对于被焊接材料支承垫板BP即可，不必使用磁铁和约束用器具。因此，能降低劳动强度。垫板BP除用陶瓷固态垫板材料外，用与玻璃带合用的铜垫板材料或者焊剂(flux)铜垫板的任何一种，都能得到相同的效果。

此外，对坡口内面的定位焊也可以是焊缝的全长或者部分。定位焊道的高度以为了稳定地产生焊道、在7mm以下，并且为了完全地定位、在2mm以上为佳。

根部间隙最好在5mm以下，在Y坡口的钝边(参照图5)最好在3mm以下，这样能容易进行长钢板焊接和具有稳定的焊道。当根部间隙超过5mm时，因坡口截面积增大，所以焊接效率降低。

当先行焊接电极焊丝9f的单位焊丝截面积的焊接电流密度不到230A/mm²时，不能得到稳定的内焊道。特别，在定位部会发生未焊接部分。

每后行焊接电极焊丝9b的单位焊丝截面积的焊接电流密度不到130A/mm²时，会发生焊透不良。

此外，先行焊接电极焊丝9f采用JIS Z 3312和Z 3325中规定的软钢和高强度钢用、低温钢用的任一种固体焊丝，都能得到良好的效果，特别，在焊接金属中要求高韧性的场合，用JIS Z 3325中规定的低温钢用的固体焊丝为佳。

因每焊丝截面积的焊接电流密度高，使焊接操作性和内焊道的形状良好，以先行电极焊丝9f直径在1.4mm以上2.0mm以下，以后行电极焊丝9b直径在1.2mm以上2.0mm以下为佳。

为了良好地做成内焊道的形状，先行电极焊丝9f(焊炬Tf)的摇动次数(次/分钟)在40次/分钟以上150次/分钟以下。不到40次/分钟，则焊道波形变粗，不能得到良好的内焊道形状。超过150次/分钟，则电弧不稳定，不能得到良好的内焊道形状。为了良好地做成内焊道的形状，后行电极焊丝9b(焊炬Tb)的摇动次数(次/分钟)，在30次/分钟以上120次/分钟以下。不到30次/分钟，则焊道波形变粗，不能得到良好的内焊道形状。超过120次/分钟，则电弧不稳定，不能得到良好的内焊道形状。

电极焊丝的摇动宽度(振动宽度)以将焊道表面做成良好为目的，，对应于板厚变化分段地进行变化。在板厚10mm左右，先行电极焊丝9f的摇动宽度为4mm，后行电极焊丝9b的摇动宽度为6mm为佳，在板厚25mm左右，先行电极焊丝9f的摇动宽度为10mm，后行电极焊丝9b的摇动宽度为15mm为佳。

先行、后行电极焊丝间的电极间距离Dw(图7)不到100mm，则电弧不稳定，而且内焊道过于出来，超过600mm，则虽然在改善韧性上有效，但因装置过大，所以不能令人满意。

此外，对应于板厚决定焊接速度，在板厚10mm左右的场合为40cm/min以上45cm/min以下，在板厚25mm左右的场合为15cm/min以上20cm/min以下，能得到良好地焊接。

接着，在本发明的双电极单面气体保护电弧焊接中，对使用后行电极焊丝9b的加入焊剂的焊丝的成分限定的根据进行说明。

TiO₂：2.5％以上7.0％以下：

TiO₂虽然具有作为对于焊道的焊渣形成剂和电弧稳定剂的性质，但对于焊丝全重量不到2.5％，不能得到良好地表面焊道形状。当超过7.0％时，在焊接金属中含氧量增加，因大型的非金属混合物增加，所以微观组织不能微细化，韧性降低，所以其范围在2.5％以上7.0％以下。

ZrO₂：0.4％以上1.0％以下：

ZrO₂提高了焊渣的凝固速度和熔融金属的焊渣覆盖性，并将焊道外观做成良好。在高温的蒸汽压力低、也有熔滴的细粒化的效果，飞溅减少。但是，不到0.4％，不能得到这种效果，表面焊道外观变得不良，并且飞溅发生量多。当超过1.0％时，因凝固温度高容易发生焊渣卷入等的缺陷，所以其范围在0.4％以上1.0％以下。

Al₂O₃：0.1％以上1.0％以下：

Al₂O₃与ZrO₂相同地提高了焊渣的凝固速度和熔融金属的焊渣被包性，并将焊道外观做成良好。但是，不到0.1％，不能得到这种效果。当超过1.0％时，因发生焊渣卷入等的缺陷，焊渣的剥离性低，所以其范围在0.1％以上1.0％以下。

Si：0.2％以上1.2％以下：

Si有用作脱氧剂使焊接金属的含氧量降低的效果。但是，不到0.2％，则脱氧不足并发生气孔。当超过1.2％时，因使铁氧体固体硬化，韧性降低，所以其范围在0.2％以上1.2％以下。

Mn：1.0％以上4.0％以下：

Mn辅助脱氧、并提高金属的流动性，在改善焊道形状的同时，也有改善强度韧性的效果。但是，不到1.0％，则脱氧不足并容易发生焊接脱落。当超过4.0％时，因焊接金属脱氧过剩，容易发生凹坑和气泡，所以其范围在1.0％以上4.0％以下。

Mg：0.1％以上1.0％以下：

Mg在高温的电弧中与氧发生反应，并在焊丝前端的焊滴的阶段进行脱氧反应。其结果，脱氧生成物不会残留在熔池内，此外，有帮助在熔融池内进行反应的Si、Mn的脱氧反应，减少熔融金属的含氧量并提高韧性的效果。但是，不到0.1％，则前述的效果不足。当超过1.0％时，因电弧长度过大，焊道形状变差，所以其范围在0.1％以上1.0％以下。

Na，K：Na，K的1种或者2种的合计0.03％以上0.3％以下：

Na，K有提高电弧稳定性，缓和母材的掘出的效果。但是，不到0.3％，则不能得到前述的效果。当超过0.3％时，因电弧长度过长，飞溅量、气体量增加。

在要求低温韧性的场合，在前述的加入焊剂的焊丝中进一步在下述的范围内添加Ni、Ti和B。

Ni：0.3％以上3.0％以下

添加Ni用于确保低温韧性，不到0.3％，则不能充分地得到韧性改善的效果。当超过3.0％时，容易发生高温裂缝，所以其范围在0.3％以上3.0％以下。

Ti：0.02％以上0.2％以下

Ti是强脱氧剂，能防止焊接金属的氧化，而且利用Ti氧化物的生成，使焊接金属的微组织微细化，有改善韧性的效果。但是，不到0.02％，则不能得到由于微组织的微细化而使得韧性改善的效果。当超过0.2％时，因显著地形成碳化物并损坏韧性，所以其范围在0.02％以上0.2％以下。

B：0.002％以上0.015％以下

B使焊接金属的微组织微细化，有改善韧性的效果。但是，不到0.002％，则不能得到由于微组织的微细化而使得韧性改善的效果。当超过0.015％时，因抗裂性能恶化，同时显著地形成碳化物并损坏韧性，所以其范围在0.002％以上0.015％以下。

此外，为了进一步使焊接金属的微组织微细化并改善韧性，可在Al：0.30％以下、Zr：0.20％以下的范围进行添加。此外，可在2.5％以下添加Cr，在2％以下添加Mo。

在本发明的双电极单面气体保护电弧焊接方法中，由于在坡口内分布钢粒或者铁粉，由于先行电极焊丝9f中使用比加入焊剂的焊丝的熔透更深的钢焊丝，每焊丝平均截面积的电流密度高，此外，因摇动电极焊丝，飞溅发生量多。因此，为了保护效果好，减少飞溅发生量，至少对先行电极焊丝9f采用双重保护。

根据表3所示的诸焊接条件，特别对飞溅发生量多的先行焊接的飞溅发生量进行了调查。

   【表3】

分类	内容
		被焊接材料	钢种：490N/mm2级高强度钢、焊接长度1000mm
焊丝	钢丝(1.6mmφ)
		钢粒	(1.0mmφ×1.0mm)、分布高度：8mm
垫板材料	陶瓷固态垫板材料
		气体·流量	CO2：25l/min(内侧和外侧都双重保护)
焊接条件	电流：300A，400A，500A电压：30V，41V，44V速度：30cm/min
		摇动宽度和振动次数	摇动宽度：5mm，摇动次数：120次/分钟
坡口形状	16mm(坡口角度：50°V根部间隙：0-1mm、内面定位焊高度：5mm)

使电流分为300A、400A、500A3个阶段进行变化，对以往的方法(单一密封)和双重保护的场合的飞溅发生量进行了调查。

通常，因以往的方法的飞溅发生量随着电流的增大而增加，是在2.0～5.0g/min左右，所以在其以下评价为良好。图8所示为焊接电流和飞溅发生量的关系。当双重保护时，与以往的方法(单一保护)相比，与电流变化无关，飞溅发生量在2.0g/min以下。下面，对本发明的双电极单面气体保护电弧焊接方法的实施例和比较例进行说明。

实施例1

对表4所示的钢材和表5所示的先行电极(9f)用钢焊丝以及表6所示的后行电极(9b)用的加入焊剂的焊丝进行组合，用表7～表12所示的坡口形状、钢粒或者铁粉的分布和焊接条件，进行焊接长度1500mm的双电极单面气体保护电弧焊接。焊接速度对应于板厚在15m/min以上450m/min以下进行。此外，用埋弧焊条每隔300mm在6个地方，进行坡口内长度30mm的定位焊。

在焊接后，对表面胶背面焊道的外观、有无裂缝和冲击值进行了调查。从焊接后的试验体的板厚中央部、采集JIS Z 2202 4号的冲击试验片并在0℃测定其冲击值。

此外，用浸透探伤试验和宏断面对有无裂缝进行了调查，并将调查结果集中表示在表7～表12中。此外，表7～表12是将一个大的表分开成6部分，并将这些表排列如下：

               表7   表9   表11

               表8   表10  表12

借助于对相邻表中的重复列表部分进行重合，并且并排在同一面上，便成为一个大的表。

【表4】

钢种	板厚(mm)	化学成分(％)
							C                Si                Mn               P                 S
		SM490B	12	0.13	0.30	1.31						0.012	0.008
16	0.14						0.29	1.32	0.011	0.007
			20	0.15	0.30	1.30					0.011	0.007
25	0.14						0.31	1.31	0.012	0.007

【表5】

No.	焊丝成分(wt％)
									C	Si	Mn	P	S	Mo	Ti	B
	W1	0.06	0.70	1.90	0.005	0.003	0.20	0.15									0.0060
W2									0.07	0.80	1.50	0.012	0.008	-	0.5	-

【表6】

No.	填充焊剂成分(wt％)
												脱氧剂·合金剂					焊渣剂			电弧稳定剂		其它
	Si	Mn	Mg	Cr	Mo	TiO2	ZrO2	Al2O3	Na	K
												F1	0.6	2.3	0.3	-	-	5.5	0.9	0.3	0.05	0.06	5.3
F2	0.4	3.5	0.2	-	-	6.8	0.6	0.3	0.04	0.07	5.2
												F3	0.7	2.0	0.5	-	-	5.6	0.5	0.2	0.17	0.10	5.5
F4	1.1	1.2	0.9	0.5	0.5	3.1	0.5	0.9	0.03	0.02	5.7
												F5	0.1	0.6	0.3	-	-	5.0	0.6	0.3	0.04	0.06	8.0
F6	1.3	1.8	1.5	-	0.5	5.2	0.5	0.3	0.05	0.06	3.8
												F7	0.5	4.5	0.6	-	-	6.0	0.4	0.3	0.18	0.20	2.3
F8	0.5	2.0	0.05	-	-	6.3	0.4	0.3	0.01	0.01	5.4
												F9	.06	2.5	0.5	-	0.5	2.0	0.5	0.3	0.05	0.06	8.0
F10	0.7	2.3	0.4	-	0.5	9.2	0.6	0.3	0.04	0.07	0.9
												F11	0.5	2.5	0.4	-	0.2	5.2	0.3	0.3	0.05	0.06	5.5
F12	0.6	2.5	0.5	-	0.5	5.5	1.3	0.3	0.04	0.06	3.7
												F13	0.6	2.5	0.5	-	0.5	5.1	0.4	0.05	0.05	0.06	5.2
F14	0.7	2.3	0.4	-	0.5	6.0	0.5	1.45	0.04	0.06	3.1

(注)其它为TiO₂、ZrO₂、Al₂O₃以外的焊渣剂和铁粉

【表7】

分类	No.	坡口形状					钢粒或者铁粉
										板厚(mm)	形状	角度(°)	钝边(mm)	间隙(mm)	种类	尺寸	分布量(mm)
		本发明例	1	16	V	55	-	0	钢粒									1mmφ×1mm	8
2	16									V	40	-	1	铁粉	＜500μm	7
			3	12	V	50	-	1	钢粒								1mmφ×1mm	6
4	20									V	50	-	1	钢粒	1mmφ×1mm	9
			5	20	V	30	-	1	钢粒								1mmφ×1mm	8
6	25									V	50	-	0	钢粒	1mmφ×1mm	7
			7	25	Y	35	2	0	铁粉								＜500μm	12
8	25									Y	50	2.5	1	钢粒	1mmφ×1mm	10
			比较例	9	16	Y	50	-	0								钢粒	1mmφ×1mm	3
10	12	V								50	-	1	钢粒	1mmφ×1mm	9
				11	16	V	60	-	0							钢粒	1mmφ×1mm	8
12	16	V								25	-	0	钢粒	1mmφ×1mm	7
				13	16	V	50	-	0							钢粒	1mmφ×1mm	8
14	16	V								50	-	0	钢粒	1mmφ×1mm	8
				15	16	V	50	-	0							钢粒	1mmφ×1mm	8
16	16	V								50	-	0	钢粒	1mmφ×1mm	8

注：

No.1-3，No.6-28使用陶瓷固态垫板材料。

No.4使用玻璃带共用的铜板垫板材料。

No.5使用焊剂铜垫板材料。

No.1-4和No.9-14对先行和后行电极进行双重保护。

No.5-8和No.15-27仅对先行电极进行双重保护。

No.28仅为以往的保护。

【表8】

分类	No.	坡口形状					钢粒或者铁粉
										板厚(mm)	形状	角度(°)	钝边(mm)	间隙(mm)	种类	尺寸	分布量(mm)
		比较例	17	16	V	50	-	0	钢粒									1mmφ×1mm	8
18	20									V	50	-	0	钢粒	1mmφ×1mm	10
			19	16	V	50	-	0	钢粒								1mmφ×1mm	8
20	16									V	50	-	0	钢粒	1mmφ×1mm	8
			21	16	V	50	-	0	钢粒								1mmφ×1mm	8
22	16									V	50	-	0	钢粒	1mmφ×1mm	8
			23	16	V	50	-	0	钢粒								1mmφ×1mm	8
24	16									V	50	-	0	钢粒	1mmφ×1mm	8
			25	16	V	50	-	0	钢粒								1mmφ×1mm	8
26	20									V	50	-	0	钢粒	1mmφ×1mm	10
			27	16	V	50	-	0	钢粒								1mmφ×1mm	8
28	16									V	50	-	0	钢粒	1mmφ×1mm	8

注：

No.1-3，No.6-28使用陶瓷固态垫板材料。

No.4使用玻璃带共用的铜板垫板材料。

No.5使用焊剂铜垫板材料。

No.1-4和No.9-14对先行和后行电极进行双重保护。

No.5-8和No.15-27仅对先行电极进行双重保护。

No.28仅为以往的保护。

【表9】

分类	No.	电极	电极间距离(mm)	焊丝		焊接条件
									种类	尺寸(mm)	电流密度(A/mm2)	电极摇动
				次数(次/分钟)	宽度(mm)
						本发明例	1	L				300	W1	1.6	270	140	6
T	F1	1.6	160	80	8
								2	L	600	W2		1.6	270	100	5
T	F2	1.6	160	70	7
							3		L		300	W1	1.4	250	80	5
T	F2	1.2	180	100	7
								4	L	200		W2	1.6	280	50	8
T	F3	1.6	200	90	10
							5		L		250	W1	1.6	290	90	6
T	F2	1.6	160	40	9
								6	L	100		W1	2.0	240	110	10
T	F4	2.0	200	80	15
							7		L		300	W1	1.6	290	90	8
T	F4	2.0	230	100	12
								8	L	300		W1	1.6	280	120	8
T	F4	1.6	250	80	11
							比较例		9		L	300	W2	1.6	280	80	5
T	F2	1.6	170	70	10
						10		L		300	W1		1.4	230	100	5
T	F1	1.2	160	70	7
								11	L		300	W1	1.6	270	120	7
T	F6	1.6	160	70	13
						12			L	300		W1	1.4	220	90	5
T	F5	1.6	180	100	7
								13	L		300	W1	1.6	280	120	5
T	F7	1.6	170	100	8
						14			L	300		W1	1.6	280	120	5
T	F8	1.6	170	100	8
								15	L		300	W1	1.6	184	90	5
T	F2	1.6	210	90	8
						16			L	300		W1	1.6	280	90	5
T	F1	1.6	134	90	8

注：

No.1-3，No.6-28使用陶瓷固态垫板材料。

No.4使用玻璃带共用的铜板垫板材料。

No.5使用焊剂铜垫板材料。

No.1-4和No.9-14对先行和后行电极进行双重保护。

No.5-8和No.15-27仅对先行电极进行双重保护。

No.28仅为以往的保护。

【表10】

分类	No.	电极	电极间距离(mm)	焊丝		焊接条件
									种类	尺寸(mm)	电流密度(A/mm2)	电极摇动
				次数(次/分钟)	宽度(mm)
						比较例	17	L				200	W2	1.6	270	34	5
T	F3	1.6	210	90	8
								18	L	300	W1		1.6	280	110	5
T	F1	1.6	210	26	8
							19		L		300	W2	1.6	270	162	5
T	F2	1.6	210	90	8
								20	L	300		W1	1.6	270	90	7
T	F1	1.6	210	128	12
							21		L		80	W1	1.6	270	90	5
T	F1	1.6	210	90	8
								22	L	300		W1	1.6	270	90	5
T	F9	1.6	210	90	8
							23		L		300	W1	1.6	270	90	5
T	F10	1.6	210	90	8
								24	L	300		W1	1.6	270	90	5
T	F11	1.6	210	90	8
							25		L		300	W1	1.6	270	110	5
T	F12	1.6	210	90	8
								26	L	200		W2	1.6	280	100	7
T	F13	1.6	210	90	12
							27		L		300	W1	1.6	270	90	5
T	F14	1.6	210	90	8
								28	L	300		W1	1.6	280	90	5
T	F1	1.6	210	90	8

注：

No.1-3，No.6-28使用陶瓷固态垫板材料。

No.4使用玻璃带共用的铜板垫板材料。

No.5使用焊剂铜垫板材料。

No.1-4和No.9-14对先行和后行电极进行双重保护。

No.5-8和No.15-27仅对先行电极进行双重保护。

No.28仅为以往的保护。

【表11】

分类	No.	焊接结果				综合评价
							表面焊道外观	背面焊道外观	有无裂缝	冲击值vEO(J)
		本发明例	1	良好	良好						无	68	○
2	良好					良好	无	76	○
			3	良好	良好					无	64	○
4	良好					良好	无	62	○
			5	良好	良好					无	74	○
6	良好					良好	无	72	○
			7	良好	良好					无	72	○
8	良好					良好	无	85	○
			比较例	9	发生烧穿					-	-	×
10	良好	不良					-	-	×
				11	坡口宽不良	良好				无	22	×
12	发生气泡	不良					-	-	×
				13	发生气泡	良好				-	-	×
14	电弧不稳定，不良	良好					无	24	×
				15	良好	不良				无	-	×
16	不良	良好					无	-	×

注：

No.1-3，N o.6-28使用陶瓷固态垫板材料。

No.4使用玻璃带共用的铜板垫板材料。

No.5使用焊剂铜垫板材料。

No.1-4和No.9-14对先行和后行电极进行双重保护。

No.5-8和No.15-27仅对先行电极进行双重保护。

No.28仅为以往的保护。

【表12】

分类	No.	焊接结果				综合评价
							表面焊道外观	背面焊道外观	有无裂缝	冲击值vEO(J)
		比较例	17	良好	不良						有	-	×
18	不良					良好	无	-	×
			19	良好	不良					无	-	×
20	电弧不稳定，不良					良好	无	-	×
			21	电弧不稳定，不良	发生烧透					无	-	×
22	不良					良好	无	-	×
			23	良好	良好					无	20	×
24	飞溅多，不良					良好	无	-	×
			25	发生焊渣卷入	良好					无	-	×
26	不良					良好	无	-	×
			27	发生焊渣卷入	良好					无	-	×
28	飞溅发生量多					-	-	-	×

注：

No.1-3，No.6-28使用陶瓷固态垫板材料。

No.4使用玻璃带共用的铜板垫板材料。

No.5使用焊剂铜垫板材料。

No.1-4和No.9-14对先行和后行电极进行双重保护。

No.5-8和No.15-27仅对先行电极进行双重保护。

No.28仅为以往的保护。

表7～表12中的No.1～8是采用本发明的焊接方法的实施例，No.9～28是比较例。作为本发明实施例的No.1～8，因坡口形状、钢粒或者铁粉的分布高度、电极的摇动次数、焊接电流密度和后行焊接电极9b的焊丝成分适当，且至少双重保护先行焊接电极焊丝9f，所以有表面及背面焊道外观都良好，没有高温裂缝等的缺陷，冲击值也极其良好的结果。

比较例中No.9因钢粒的分布量低，所以会发生焊接金属的烧穿。No.10因钢粒的分布量高，所以背面焊道没有出来。No.11坡口宽、基于焊接的堆积少、内焊道过于突出。此外，因后行电极焊丝9b(F6)的Si含量高，所以韧性低，因Mg含量高，所以表面焊道的外观变得不良。No.12因坡口角度狭窄，所以内焊道变得不均匀，因后行电极焊丝9b(F5)的Si和Mn含量低，所以发生气泡。

No.13因后行电极焊丝9b(F7)的Mn高，所以发生气泡。此外，因Na、K的合计量多，所以飞溅发生量多。

No.14因后行电极焊丝9b(F8)的Mg少，所以韧性差。此外，因Na、K的合计量少，所以电弧不稳定，表面焊道变得不良。

No.15因先行电极焊丝9f的焊接电流密度低，所以内焊道不出来。

No.16因后行电极焊丝9b的焊接电流密度低，所以内焊道的外观不良。

No.17因先行电极焊丝9f的摇动次数少，所以内焊道不齐。

No.18因后行电极焊丝9b的摇动次数少，所以内焊道的外观不良。

No.19因先行电极焊丝9f的摇动次数多，所以电弧不稳定，内焊道不齐。

No.20因后行电极焊丝9b的摇动次数多，所以电弧不稳定，表面焊道不良。

No.21因先行和后行电极焊丝9f、9b的极间距离Dw小，所以电弧不稳定，发生焊接金属的烧穿。

No.22因后行电极焊丝9b(F9)的TiO₂少，所以表面焊道的外观不良。

No.23因后行电极焊丝9b(F10)的TiO₂多，所以韧性差。

No.24因后行电极焊丝9b(F11)的ZrO₂少，所以对熔融金属的焊渣被包性差，表面焊道的外观不良，飞溅发生量也多。

No.25因后行电极焊丝9b(F12)的ZrO₂多，所以发生焊渣卷入。

No.26因后行电极焊丝9b(F13)的Al₂O₃少，所以对熔融金属的焊渣被包性差，表面焊道的外观不良。

No.27因后行电极焊丝9b(F14)的Al₂O₃多，所以发生焊渣卷入缺陷，而且焊渣剥离变差。

No。27因没有双重保护，所以飞溅发生量多。

实施例2

对表13所示的低温用钢材和表5所示的钢焊丝以及表14所示的加入焊剂的焊丝进行组合，与实施例1相同、进行双电极单面气体保护电弧焊接。此外，在各试验中也双重保护先行和后行电极焊丝9f、9b。此外，韧性的评价考察-20℃的冲击值。将其结果集中表示在表15、表16、表17中。

表15～表17是将一个大的表分开成3部分，并将这些表排列如下：

                  表15  表16  表17

借助于对相邻表中的重复列表部分进行重合，并且并排在同一面上，便成为一个大的表。

【表13】

钢种	板厚(mm)	化学成分(％)
								C	Si	Mn	P	S	V
		低温用钢KE32	16	0.15	0.35	1.35	0.011							0.010	0.05

【表14】

No.	填充焊剂(wt％)
																	脱氧剂·合金剂										焊渣剂			电弧稳定剂		其它
	Si	Mn	Mg	Ni	Cr	Mo	Al	Ti	Zr	B	TiO2	ZrO2	Al2O3	Na	K
																F15	0.6	2.2	0.3	2.5	-	-	0.20	0.15	-	0.003	5.6	0.5	0.3	0.05	0.06		5.2
F16	0.5	2.1	0.6	0.5	-	-	-	0.03	-	0.012	5.7	0.6	0.3	0.04	0.07																	4.6
																F17	0.6	2.0	0.5	1.5	-	-	-	0.05	-	0.010	5.6	0.5	0.2	0.07	0.06		3.9
F18	0.7	2.3	0.4	0.3	0.5	0.5	-	0.08	0.05	0.008	4.3	0.5	0.4	0.05	0.06																	5.2
																F19	0.6	2.5	0.5	0.2	-	0.5	0.15	0.05	-	0.010	5.2	0.4	0.3	0.05	0.06		4.6
F20	0.7	2.3	0.4	3.5	-	0.5	-	0.05	-	0.010	5.5	0.5	0.3	0.04	0.06																	1.1
																F21	0.5	2.5	0.4	0.4	-	0.2	-	0.01	-	0.010	5.5	0.5	0.3	0.05	0.06		5.0
F22	0.6	2.5	0.5	0.5	-	0.5	-	0.25	-	0.010	5.1	0.5	0.3	0.05	0.06																	4.1
																F23	0.5	2.5	0.4	2.0	-	0.5	-	0.18	-	0.001	5.1	0.5	0.3	0.04	0.06		5.1
F24	0.6	2.5	0.5	0.5	-	0.2	-	0.12	-	0.020	6.0	0.6	0.3	0.05	0.06																	3.7

(注)其它为TiO₂、ZrO₂、Al₂O₃以外的焊主剂和铁粉

【表15】

分类	No.	坡口形状					钢粒或者铁粉
										板厚(mm)	形状	角度(°)	钝边(mm)	间隙(mm)	种类	尺寸	分布量(mm)
		本发明例	29	16	V	50	-	1	钢粒									1mmφ×1mm	9
30	16									V	50	-	1	钢粒	1mmφ×1mm	6
			31	16	V	50	-	0	钢粒								1mmφ×1mm	8
32	16									V	40	-	1	钢粒	＜500μm	7
			33	16	Y	50	2	0	铁粉								1mmφ×1mm	7
比较例	34									16	V	50	-	0	钢粒	1mmφ×1mm			8
		35	16	V	50	-	0	钢粒	1mmφ×1mm								7
	36									16	V	50	-	0	钢粒	1mmφ×1mm		8
		37	16	V	50	-	0	钢粒	1mmφ×1mm								9
	38									16	V	50	-	0	钢粒	1mmφ×1mm		8
		39	16	V	50	-	0	钢粒	1mmφ×1mm								8

注：

No.29-31，No.34-39使用陶瓷固态垫板材料。

No.32使用玻璃带共用的铜板垫板材料。

No.33使用焊剂铜垫板材料。

No.29-39的任何一种都双重保护先行和后行电极。

【表16】

分类	No.	电极	电极间距离(mm)	焊丝		焊接条件
									种类	尺寸(mm)	电流密度(A/mm2)	电极摇动
				次数(次/分钟)	宽度(mm)
						本发明例	29	L				200	W1	1.6	280	50	6
T	F17	1.6	200	90	8
								30	L	300	W1		1.4	230	80	5
T	F15	1.2	180	100	7
							31		L		300	W1	1.6	270	140	6
T	F16	1.6	160	70	8
								32	L	500		W1	1.6	270	100	5
T	F17	1.6	160	80	8
							33		L		150	W1	2.0	230	110	6
T	F18	2.0	230	80	9
								比较例	34	L		300	W1	1.6	270	90	5
T	F20	1.6	210	90	8
						35	L			300	W1		1.6	270	90	5
T	F19	1.6	210	90	8
							36		L		300	W1	1.6	270	100	5
T	F23	1.6	210	90	8
						37			L	300		W1	1.6	270	110	5
T	F21	1.6	210	80	8
							38		L		300	W1	1.6	270	120	5
T	F22	1.6	210	80	8
						39			L	300		W1	1.6	270	80	5
T	F24	1.6	210	90	8

注：

No.29-31，No.34-39使用陶瓷固态垫板材料。

No.32使用玻璃带共用的铜板垫板材料。

No.33使用焊剂铜垫板材料。

No.29-39的任何一种都双重保护先行和后行电极。

【表17】

分类	No.	焊接结果				综合评价
							表面焊道外观	背面焊道外观	有无裂缝	冲击值vE-20(J)
		本发明例	29	良好	良好						无	86	○
30	良好					良好	无	62	○
			31	良好	良好					无	64	○
32	良好					良好	无	80	○
			33	良好	良好					无	72	○
比较例	34					良好	良好	无	-				×
		35	良好	良好	无					32	×
	36					良好	良好	无	26			×
		37	良好	良好	无					27	×
	38					良好	良好	无	20			×
		39	良好	良好	有					-	×

注：

No.29-31，No.34-39使用陶瓷固态垫板材料。

No.32使用玻璃带共用的铜板垫板材料。

No.33使用焊剂铜垫板材料。

No.29-39的任何一种都双重保护先行和后行电极。

表15～表17中的No.29～33是采用本发明的焊接方法的实施例，No.34～39是比较例。作为本发明实施例的No.29～33，因坡口形状、钢粒或者铁粉的分布高度、电极的摇动次数、焊接电流密度和后行焊接电极焊丝9b(F15～F18：表14)的填充焊剂成分适当，且至少双重保护先行和后行焊接电极焊丝9f、9b，所以有表面及背面焊道外观都良好，没有高温裂缝等的缺陷，冲击值也极其良好的结果。

比较例中No.34因后行电极焊丝9b(F19)的Ni少，所以韧性差。

No.35因后行电极焊丝9b(F20)的Ni多，所以发生高温裂缝。

No.36因后行电极焊丝9b(F21)的Ti少，所以韧性差。

No.37因后行电极焊丝9b(F22)的Ti多，所以韧性差。

No.38因后行电极焊丝9b(F23)的B少，所以韧性差。

No.39因后行电极焊丝9b(F24)的B多，所以发生高温裂缝。

如前所述，采用本发明，则对于从短尺寸到长尺寸的焊接构造物的单面焊接，能得到焊接操作性、抗裂性能和背面及表面焊道良好，完整的高韧性的焊接区，同时能缩小坡口截面积，因焊接中不需要复杂的操作的一行焊接，所以能容易地大幅度地改善长钢板焊接操作效率。

Claims (21)

1一种双电极单面气体保护电弧焊接装置，其特征在于，包括：

将在X方向延伸、在Y方向上设置坡口并相对的2块被焊接材料，在该坡口部进行先行焊接的气体保护电弧焊炬和后行焊接的气体保护电弧焊炬；

与所述坡口实际上平行地安装在所述2块被焊接材料的某一边的导轨；

支承所述焊炬、用所述导轨引导、并在X方向上移动的行走装置；

装备在该行走装置上、支承所述焊炬、并在Y方向上进行驱动的摇动驱动装置；

将焊接电流供给所述焊炬的焊接电源装置；

对所述焊接摇动驱动装置、焊接电源装置和行走装置进行控制的控制装置；

向该控制装置供给动作指示值的指定装置；

沿该移动的方向在先行焊炬的先行位置上，跨越所述坡口并与所述两块被焊接材料接触或者接近的磁路用的磁性体构件；

和保持该磁路用的磁性体构件、并将其连接到所述行走装置的连接装置。

2如权利要求1所述的双电极单面气体保护电弧焊接装置，其特征在于，所述磁路用的磁性体构件包括：

下端接触到被焊接材料上的、在Z方向上较长并分布在X方向上的多个支脚用的薄磁性体板；

插入这些板之间、放置在与被焊接材料之间的宽广的空间，在Z方向上较短并分布在X方向上的多个支干用的薄磁性体板；

支承所述脚用和支干用的薄磁性体板的支承器具。

3如权利要求1所述的双电极单面气体保护电弧焊接装置，其特征在于，所述磁路用的磁性体构件包括较厚的钢板和将该钢板与所述连接装置相连接的倾斜自如的接头。

4如权利要求1所述的双电极单面气体保护电弧焊接装置，其特征在于，所述磁路用的磁性体构件包括在Y方向延伸、在X方向上分布的多个磁性体辊轴、旋转自如地支承它们的框架和将该框架与所述连接装置相连接的倾斜自如的接头。

5如权利要求1所述的双电极单面气体保护电弧焊接装置，其特征在于，所述磁路用的磁性体构件包括在Y方向延伸、在X方向上分布的多个钢板和倾斜自如地支承它们的框架。

6如权利要求1所述的双电极单面气体保护电弧焊接装置，其特征在于，所述连接装置包括：

与所述磁路用的磁性体构件连接、并在Z方向上延伸的滑动构件；

和在Z方向上可移动的、支承该滑动构件的滑动导向装置。

7如权利要求1所述的双电极单面气体保护电弧焊接装置，其特征在于，所述磁路用的磁性体构件的与被焊接材料接触或者接近的构件，在行走装置的移动方向上向先行的焊炬先行的方向倾斜。

8如权利要求1所述的双电极单面气体保护电弧焊接装置，其特征在于，

所述控制装置包括用于与所述指定装置进行电气连接的信号接收侧连接器；

所述指定装置是包括发生表示动作指示值的电气信号的多个可变电阻器和具有分别与可变电阻器连接的、与所述信号接收侧连接器的连接端脱离的连接端的信号发送侧连接器的焊接条件指定盘。

9如权利要求8所述的双电极单面气体保护电弧焊接装置，其特征在于，

所述多个可变电阻器包括用于供给摇动速度指示信号的可变电阻器、用于供给摇动宽度指示信号的可变电阻器、用于供给焊接电流指示信号的可变电阻器、用于供给焊接电压指示信号的可变电阻器和用于供给行走速度指示信号的可变电阻器。

10如权利要求8所述的双电极单面气体保护电弧焊接装置，其特征在于，所述各个电阻器是带有锁定电阻值设定用的可动部分运动的锁定机构的可变电阻器。

11如权利要求8所述的双电极单面气体保护电弧焊接装置，其特征在于，所述各个可变电阻器是在电阻值设定用的转动型可动部分上安置了旋钮的刻度盘式的可变电阻器。

12如权利要求1所述的双电极单面气体保护电弧焊接装置，其特征在于，还包括为了在所述坡口中放入填充金属而与所述行走装置连接的填充金属供给装置。

13如权利要求1所述的双电极单面气体保护电弧焊接装置，其特征在于，所述导轨还包括：在Y方向上置以规定的距离、平行地连接在X方向延伸的2根导轨和分散在X方向上的多点的一点上固定在所述2根导轨上，并在其它点上在X方向上相对地滑动，在Y方向上实质上卡紧关系地结合在所述2根导轨上的所述2根导轨的连接板。

14如权利要求13所述的双电极单面气体保护电弧焊接装置，其特征在于，所述导轨的连接板，在分布在X方向上的多点的一点上利用止动螺丝固定在所述2根导轨上，并在其它点上穿过连接板的在X方向上较长的长孔，利用在导轨中旋入的螺丝在X方向上相对地滑动，在Y方向上实质上卡紧关系地结合在所述2根导轨上。

15如权利要求13所述的双电极单面气体保护电弧焊接装置，其特征在于，所述导轨还进一步包括：在分布在X方向上的多点的一点上固定在连接板上，并在其它点上在X方向上相对地滑动，在Y方向上实质上卡紧关系地结合在连接板上的齿条。

16如权利要求15所述的双电极单面气体保护电弧焊接装置，其特征在于，所述齿条，在分布在X方向上的多点的一点上利用止动螺丝固定在连接板上，并在其它点上穿过连接板的在X方向上较长的长孔，利用在齿条中旋入的螺丝在X方向上相对地滑动，在Y方向上实质上卡紧关系地结合在连接板上。

17一种双电极单面气体保护电弧焊接方法，其特征在于，在被焊接材料的坡口角度30～55°的Y或者V形的坡口处搭接垫板材料、在该坡口内填充钢粒或者铁粉到被焊接材料板厚的1/4以上2/3以下的高度、并用权利要求1所述的双电极单面气体保护电弧焊接装置对该坡口进行单面焊接时，令先行和后行的焊接电极焊丝间的极间距离在100mm以上600mm以下，先行和后行的焊接电极焊丝的焊接电流密度分别在230A/mm²以上和150A/mm²以上，而且用40次/分钟以上150次/分钟以下和30次/分钟以上120次/分钟以下、分别摇动驱动先行和后行的焊接电极焊丝。

18如权利要求17所述的双电极单面气体保护电弧焊接方法，其特征在于，所述坡口是定位焊接内面的坡口。

19如权利要求17所述的双电极单面气体保护电弧焊接方法，其特征在于，所述后行焊接电极焊丝对于焊丝全部重量含有重量百分比为：

TiO₂：2.5％以上7.0％以下

ZrO₂：0.4％以上1.0％以下

Al₂O₃：0.1％以上1.0％以下

Si：0.2％以上1.2％以下

Mn：1.0％以上4.0％以下

Mg：0.1％以上1.0％以下

并且是填充了Na和K的一种或者2种的合计为0.03％以上0.3％以下的焊剂的含有焊剂的焊丝。

20如权利要求19所述的双电极单面气体保护电弧焊接方法，其特征在于，所述后行焊接电极焊丝对于焊丝全部重量填充了含有重量百分比为：

Ni：0.3％以上3.0％以下

Ti：0.02％以上0.2％以下

B：0.002％以上0.015％以下

焊剂的含有焊剂的焊丝。

21如权利要求17所述的双电极单面气体保护电弧焊接方法，其特征在于，至少用第1保护气体和第2保护气体双重保护先行电极焊丝。

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