高电流密度气体保护电弧焊方法技术

本发明专利技术是以药芯焊丝作为电极焊丝进行脉冲电弧焊的高电流密度气体保护电弧焊方法。在脉冲电弧焊的脉冲电流中，使脉冲峰值期间Tp的脉冲峰值电流密度为400～950A/mm2，脉冲基值期间Tb的脉冲基值电流密度为200A/mm2以上，并且与这时的脉冲峰值电流密度之差为200～400A/mm2，使平均电流密度为350～750A/mm2而进行焊接。根据这一方法，既可以获得高熔敷量，又可以实现大幅的飞溅降低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及运输机、建筑机械等领域中的在角焊缝和坡口内进行一层或多层焊等情况下所使用的。
技术介绍
在运输机、建筑机械等领域，多采用消耗电极式气体保护电弧焊，在角焊缝和坡口内进行一层或多层焊。这时，以高效率化为目标，所采取的手段是使用高电流而增加焊丝熔融速度。但是，随着电流密度的增加，飞溅大量发生，因此焊接部的外观受损，而且去除飞溅的工序费时费力，使生产效率降低。在所述领域一般使用的是实芯焊丝，但是若使用实芯焊丝以300A/mm2以上的高电流密度进行焊接，则呈现出被称为旋转过渡(Rotating transfer)的熔滴过渡形态。即如图2(a)所示，从导电嘴至电弧发生点的焊丝突出部1上，焦耳发热过大，软化、熔融的焊丝从其前端部伸长，其前端熔融部2随着电弧4 一边旋转一边过渡。另外，在熔滴过渡形态中，除了旋转过渡以外，还有例如图2(b)所示这样的粗滴过渡(globular transfer)，即比焊丝突出部1的外径大的熔滴3 —边反弹一边过渡，图 2(c)所示这样的喷射过渡，即比焊丝突出部1的外径小的熔滴3发生过渡等。而且，在旋转过渡中，脱离的熔滴的大半向周围飞散，这时的飞溅发生量显著。在粗滴过渡中，大粒飞溅大量发生。在喷射过渡中，飞溅的发生量少。因此，为了降低飞溅发生量，重要的是使喷射过渡稳定化。另一方面，作为角焊和多层焊等所使用的，在先行技术中提出有以下这样的焊接方法。日本特开昭59-45084号中提出有一种焊接方法，其使用实芯焊丝作为电极焊丝， 使用含有40 70体积％的氩、25 60体积％的氦、3 10体积％的二氧化碳、0. 1 1体积％的氧的这四种混合气体作为保护气体，由此而获得高熔敷量。日本特开平03-169485号中提出有一种焊接方法，其使用熔渣型药芯焊丝作为电极焊丝，此外使用二氧化碳作为保护气体，以300A/mm2以上的电流密度进行焊接，由此在得到高熔敷量的同时，还能够获得由熔渣带来的焊道平滑效果。日本特开平03-35881号中提也有一种焊接方法，其使用的实芯焊丝比电抗 P为25 65 μ Ω cm，并且含有S为0. 010 0. 040质量％，满足K = 20 40 (K = 505 · S+0. 41 · P )，作为保护气体，使用CO2 2 20体积％、O2 :1 10体积％的一方或双方，以C02+2X02计为20体积％以下，并且余量由Ar构成的混合气体，以300A/mm2以上的电流密度进行焊接，由此能够得到良好的熔深形状。在日本特开昭59-45084号的焊接方法中，虽然是以使喷射过渡(参照图2(c))稳定化为目的，但并没有达成电流密度高时的旋转过渡的进一步改善，存在大量的飞溅发生的问题。另外，在日本特开平03-169485号的焊接方法中，因为使用二氧化碳作为保护气体，所以形成粗滴过渡(参照图2 (b))，存在大粒飞溅大量发生这样的问题。此外，在日本特开平03-169485号的焊接方法中，目标是借助旋转过渡(参照图 2 (a))的稳定化使熔深形状稳定化，但并不能抑制伴随旋转过渡而来的小粒飞溅的发生，存在焊道邻域有大量飞溅附着的问题。这样的微小飞溅的附着清除困难，导致生产效率降低。
技术实现思路
因此，本专利技术为了解决这样的问题而创立，其目的在于，提供一种既能够获得高熔敷量，又能够实现大幅的飞溅降低的。为了解决课题，在本专利技术的中，以如下方式进行焊接以药芯焊丝作为电极焊丝来进行脉冲电弧焊，在所述脉冲电弧焊的脉冲电流中，脉冲峰值期间的脉冲峰值电流密度为400 950A/mm2，脉冲基值期间的脉冲基值电流密度为200A/mm2，并且与这时的脉冲峰值电流密度之差为200 400A/mm2，使平均电流密度为 350 750A/mm2。根据所述构成，通过将药芯焊丝与脉冲电弧焊的脉冲峰值电流密度、脉冲基值电流密度和平均电流密度设定在规定范围，即使在高电流密度焊接时，喷射过渡稳定化能够降低飞溅发生量，并且，与现有的焊接方向相比，也能够大幅地增加同一焊接电流时的熔敷量。在本专利技术的中，所述保护气体优选使用CO2 5 35体积％，余量为Ar的混合气体。根据所述构成，通过使用规定的保护气体，能够降低高电流密度脉冲电弧焊时的飞溅发生量，并且能够氧化物的生成，能够降低熔渣发生量。此外，Ar和CO2这两种混合气体，作为保护气体并不特殊，是被广泛使用的气体，因此通用性和经济性提高。在本专利技术的中，在所述药芯焊丝中，优选填充在钢制外皮中的焊剂的填充率相对于焊丝总质量为10 25质量％，相对于焊丝总质量，含有 C 0. 08 质量％ 以下，Si 0. 5 1. 5 质量％、Mn 1. 5 2. 5 质量％、Ti 0. 1 0. 3 质量％。根据所述构成，作为具有既定的成分组成的药芯焊丝，能够减少脉冲电弧焊时的熔滴过渡的不稳定，能够降低飞溅发生量，并且还能够降低熔渣发生量。而且能够得到焊道形状良好的焊接部。根据本专利技术的，通过使脉冲电弧焊时的电流密度处于既定范围，既可以获得高熔敷量，又可以实现大幅度的飞溅降低。其结果是，能够实现高于以往的高效率焊接，能够降低飞溅除去工序所耗费的投入，因此焊接工序的效率进一步提高。另外，能够降低多层焊时的熔渣除去工序的投入。而且能够得到具有优美外观的焊接部。附图说明图1是表示本专利技术的的脉冲波形的名称的模式图。图2是焊接中的熔滴的过渡形态，(a)是表示旋转过渡模式图，(b)是表示粗滴过渡的模式图，(c)是表示喷射过渡的模式图。图3是模式化地表示用于的焊接装置的一例的结构图。具体实施例方式首先，就用于本专利技术的的焊接装置进行说明。焊接装置只要是进行气体保护电弧焊的焊接装置，则没有特别限定，使用历来公知的焊接装置。例如图3所示，焊接装置100具有如下辉炬106，其在前端具有作为消耗电极的药芯焊丝108和向该药芯焊丝108的外周部供给保护气体的保护气体喷嘴(未图示)；在前端安装在焊炬106，沿着被焊接材107的焊接线使该焊炬106移动的机器人104 ；向焊炬 106供给药芯焊丝108的焊丝供给部101 ；经由焊丝供给部101向药芯焊丝108供给脉冲电流，从而在药芯焊丝108和被焊接材107之间使脉冲电弧发生的焊接电源部102 ；控制焊接电源部102的脉冲电流的电源控制部103。另外，焊接装置100也可以还具有机器人控制部 105，以控制用于使焊炬106移动的机器人的动作。还有，电源控制部103和机器人控制部 105具有CPU、ROM、RAM、HDD、输入输出接口等。本专利技术的，使用所述的装置进行脉冲电弧焊时， 以规定条件进行电源控制部的脉冲电流的控制，具体来说，就是规定脉冲电流密度的范围。 以下，对于本专利技术的进行说明。本专利技术的，以药芯焊丝为电极焊丝进行脉冲电弧焊，将脉冲电弧焊的脉冲电流中的脉冲峰值期间的脉冲峰值电流密度、脉冲基值期间的脉冲基值电流密度和平均电流密度规定在规定范围。在此，脉冲如图1所示，是用脉冲电源制造矩形或梯形并使该形状重复的电流波形(图1中为矩形)。那么在本专利技术中，设矩形或梯形的上底部分的时间为脉冲峰值期间 Tp,下底部分的时间为脉冲基值期间Tb，各自的电流为脉冲峰值电流Ip和脉冲基值电流 Ib，平均电流Ia是在时间上使焊接电流的时间积分平均化。图1的矩形波的情况下，I本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种高电流密度气体保护电弧焊方法，其特征在于，以药芯焊丝作为电极焊丝进行脉冲电弧焊，在所述脉冲电弧焊的脉冲电流中，脉冲峰值期间Ｔｐ的脉冲峰值电流密度为４００～９５０Ａ／ｍｍ２，脉冲基值期间Ｔｂ的脉冲基值电流密度为２００Ａ／ｍｍ２以上，并且与这时的脉冲峰值电流密度之差为２００～４００Ａ／ｍｍ２，平均电流密度为３５０～７５０Ａ／ｍｍ２。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：山崎圭，铃木励一，袁倚旻，
申请(专利权)人：株式会社神户制钢所，
类型：发明
国别省市：JP