MAG焊接用钢丝及使用它的MAG焊接方法技术

本发明专利技术提供一种正极性ＭＡＧ焊接用钢丝以及使用它的正极性ＭＡＧ焊接方法，所述正极性ＭＡＧ焊接用钢丝适合于正极性直流焊接，可以防止薄钢板焊接中的溶蚀缺陷，而且即使在缝隙宽度大的接缝中，也可以进行完整焊接，耐缝隙焊接性和电弧稳定性优异，飞溅的产生量少。具体地说，是制造正极性ＭＡＧ焊接用钢丝，所述金属丝含有０．２０质量％的Ｃ，０．２５－２．５质量％的Ｓｉ，０．４５－３．５质量％的Ｍｎ，０．００５－０．０４０质量％的稀土类元素，０．０５质量％以下的Ｐ，０．０５质量％以下的Ｓ，剩余部分包括Ｆｅ和不可避免的杂质。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及正极性MAG(金属活性气体，以下称为MAG)焊接用钢丝以及使用它的焊接方法，特别是涉及以金属丝为正极(负极侧)，用一个焊道焊接0.2-4.5mm厚的钢板时使用的正极性MAG焊接用钢丝以及使用它的正极性MAG焊接方法。
技术介绍
作为保护气体，使用Ar气体和CO2气体(5体积％以上)或氧气(1-10体积％)的混合气体的MAG焊接方法是最普及的焊接方法，由于是高效率的焊接方法，因此广泛用于钢铁材料的焊接。特别是，由于自动焊接的快速普及，已广泛用于造船、建筑、桥梁、汽车、建筑机械等领域。在以造船、建筑、桥梁为主的领域中，大多用于厚钢板的高电流多层焊接，另一方面，在以汽车、建筑机械为主的领域中，大多用于薄钢板的角焊。在以汽车、建筑机械为主的领域中，以轻量化为目的，板厚薄的高强度钢板的使用一直在增加。但是，由于钢板的高强度化，易于产生钢板的变形或弯曲，在接缝处钢板间的接合处的缝隙宽度有变大的倾向。另外，被焊接材料即钢板的薄型化意味着接缝的钢板间缝隙宽度相对于被焊接材料板厚的比率增加，由此，存在导致由熔蚀造成的缺陷率增加这样的问题。由于这样的情况，期待薄钢板的熔蚀少且耐缝隙焊接性优异的新的焊接方法。在一直以来的MAG焊接方法中，以作为消耗电极的金属丝为反极(正极测)的反极性的直流焊接法由于从低电流区域到高电流区域电弧稳定，已经被广泛地工业化了。在反极性的直流焊接法中，比电子运动能量还要大的正离子冲撞到负极侧的钢板上，产生的热量大，具有钢板的熔透度深的特征，适合于厚钢板的多层焊接。但是，如果使反极性的直流焊接法用于薄钢板的角焊的话，由于对钢板侧的热影响大且钢板的熔透度深，则存在易于产生由熔蚀造成的焊接缺陷这样的问题。在薄钢板的角焊中，虽然防止由熔蚀造成的焊接缺陷、提高焊接速度得到了重视，但使反极性直流焊接法适用于薄钢板的角焊仍存在许多问题。另外，在反极性直流焊接法中，使用纯Ar等惰性气体的MIG(金属惰性气体)焊接法用于焊接金属中的要求低氧化并且是高柔韧性的、拉伸强度为980Mpa级的高张力钢的焊接，或不锈钢的焊接等一部分特殊钢的焊接中。在该MIG焊接中，作为由焊接金属丝使电弧稳定化的手段，已知添加REM的方法(焊接学会杂志Vol.50(1981)No.11，P1066-1074)。对该焊接金属丝稳定化的REM添加效果在于抑制了由MIG焊接的清砂作用(需要更易于放出电子的氧化物，阴极点(钢板侧)在焊接金属外围乱爬的现象)造成的阴极点的变动，得到稳定的喷射过渡。但是，在包含氧化性气体在内的活性MAG焊接中向金属丝添加REM具有使熔滴粗大化，增加大粒飞溅的问题。另一方面，和反极性相反，在以金属丝为负极侧的正极性直流焊接法中，比正离子运动能量还要小的电子撞击到正极侧即钢板上，产生的热量变小，钢板的熔透度变浅，相反，具有金属丝的熔融速度快且熔敷量多这样的特征。因此，一般认为适合于薄钢板的焊接，特别是在接缝部分的钢板间产生大的缝隙宽度情况下的焊接。但是，在正极性直流焊接法中，具有在金属丝顶端悬垂的熔滴变得粗大，电弧易于变得不稳定这样的问题。而且，在高速焊接中，也有焊缝凹凸不平或焊缝形状不规则等问题，实际上不使用正极性直流焊接法。利用正极性直流焊接法的焊接在有限的领域中有几个提案。例如在特开昭58-167078号公报，特开平5-138355号公报中，由于正极性直流焊接和反极性直流焊接在熔深和熔融速度显著不同，因此有人提出控制正极性直流焊接和反极性直流焊接的时间比例而进行焊接的消耗电极式气体保护电弧焊接方法。但是，在这些焊接方法中，电弧的稳定性不充分，另外也没有研究金属丝的组分。
技术实现思路
如上所述，由于熔透度浅、熔敷量多，一般认为正极性直流焊接法适合于薄钢板的焊接，特别适合于接合处的缝隙宽度大的接缝的焊接。但是，在现有技术的焊接用钢丝中，由于在金属丝顶端粗大的熔滴不稳定地悬垂，具有电弧变得不稳定、飞溅的产生量大这样的问题。本专利技术的目的是提供正极性MAG焊接用钢丝以及使用它的正极性MAG焊接方法，所述金属丝消除了上述现有技术的问题，适合于正极性直流焊接，能够防止薄钢板焊接中的熔蚀缺陷，而且即使在接合处的缝隙宽度大的接缝中也能完整焊接，耐缝隙焊接性和电弧稳定性优异，产生的飞溅少。本专利技术者们专心研究了金属丝组分对于正极性直流焊接中的电弧稳定性、耐缝隙焊接性和焊缝形状的影响。进一步重复专心研究，结果发现，通过将通常在MAG焊接中使电弧不稳定的直流正极性焊接法与往金属丝中添加REM结合起来，可以使电弧稳定化并确保耐缝隙焊接性。其结果为①通过添加稀土类元素(原子序号57-71，以下称为REM)主要是Ce，防止低电压范围内的电弧不连续，进行有规律的短路过渡是可能的；②通过使作为脱氧元素的Si、Mn、Ti、Zr、Al的含量满足规定的范围和关系式，发现可以得到稳定的耐缝隙焊接性。本专利技术是基于这些见识而构成的。即，本专利技术是在正极性MAG焊接中所使用的焊接用钢丝，其组分是含有0.2质量％的C，0.25-2.5质量％的Si，0.45-3.5质量％的Mn，0.005-0.040质量％的REM，0.05质量％以下的P，0.05质量％以上的S，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成的正极性MAG焊接用钢丝。在如前所述的正极性MAG焊接用钢丝的本专利技术中，作为第1种适合的方案，优选具有前述组分，且满足用下述式(1)算出的D1值在1.2-2.1的范围内。D1＝(/2)+(/3) (1)硅含量(质量％)锰含量(质量％)作为第2种适合的方案，除了上述正极性MAG焊接用钢丝的组分之外，优选还含有Ti0.30质量％以下，Zr0.30质量％以下和Al0.50质量％以下中的1种或2种以上。作为第3种适合的方案，除了上述正极性MAG焊接用钢丝的组分，优选还进一步含有Cr3.00质量％以下。作为第4种适合的方案，优选具有上述正极性MAG焊接用钢丝的组分，并且满足用下述式(2)算出的D2值在1.2-2.1的范围内。D2＝(/2)+(/3)+(++) (2)硅含量(质量％)锰含量(质量％) 钛含量(质量％)锆含量(质量％)铝含量(质量％)作为第5种适合的方案，除了上述正极性MAG焊接用钢丝的组分，优选还含有0.0001-0.0150质量％的K。作为第6种适合的方案，优选正极性MAG焊接用钢丝在表层镀有平均厚度为0.5μm以上的铜。另外，本专利技术是正极性MAG焊接方法，其特征在于，在使用上述正极性焊接用钢丝并焊接厚度为0.2-4.5mm的钢板的正极性MAG焊接方法中，使缝隙的宽度为钢板厚度的1/2以上并进行1道焊接。附图的简要说明附图说明图1是表示本专利技术的正极性MAG焊接用钢丝的剖面结构的一个例子的示意图。图2是表示接缝形状的例子的剖面图。专利技术优选的实施方案首先，对于本专利技术正极性MAG焊接用钢丝的组分的限定理由进行说明。C0.20质量％以下C是用于确保焊接金属强度的重要元素，具有降低熔钢粘性并提高流动性的作用。C含量在0.01质量％以上时，可以确认这样的效果。但是，如果含有大量C，则熔滴和熔融拉伸的举动变得不稳定，焊接金属的柔韧性下降。因此，必须将C限定到0.20质量％以下。另外，优选在0.01-0.10质量％的范围内。Si0.25-2.5质量％Si具有脱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种正极性ＭＡＧ焊接用钢丝，是在正极性ＭＡＧ焊接中所使用的焊接用钢丝，其特征在于：其具有如下组分：含有０．２０质量％以下的Ｃ，０．２５－２．５质量％的Ｓｉ，０．４５－３．５质量％的Ｍｎ，０．００５－０．０４０质量％的稀土类元素，０．０５质量％以下的Ｐ，０．０５质量％以下的Ｓ，剩余部分包括Ｆｅ和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：片冈时彦，阪口修一，安田功一，
申请(专利权)人：杰富意钢铁株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]