專利名稱：消耗電極式電弧焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將二氧化碳氣體作為保護氣體使用的消耗電極式電弧焊接的多層多道(多層盛)焊接方法，特別是涉及一種使僅第1層或者包含第1層的多層的焊道 (welding path)的焊接方法、與其后的一層或多層焊道的焊接方法不同的消耗電極式電弧焊接方法。
背景技術(shù)：
在將二氧化碳氣體作為保護氣體，通過消耗電極式電弧焊接方法進行多層多道焊接的情況下，通常是用同樣的焊接方法來焊接所有層的焊道。這種情況下的焊接方法是利用了恒壓特性的焊接。與此對比，作為使用了二氧化碳保護氣體的焊接方法，為了減少飛濺，在日本特開2009-233728號中提案了一種脈沖電弧焊接方法。然而，在基于使用二氧化碳氣體的消耗電極式電弧焊接的自動焊接的多層焊接方法中，若使用脈沖焊接，則雖然可以減少飛濺，但是有這樣的問題為了使電弧集中，熔化的擴張會變小，對于焊接線的瞄準偏差等的容許度會變小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是鑒于上述問題點而提出的，其目的在于，提供一種消耗電極式電弧焊接方法，在使用二氧化碳氣體的消耗電極式電弧焊接方法的多層多道焊接方法中，關(guān)于第1 層的焊接，對于瞄準偏差的容許度高，且得到充分的熔化，并且，能夠抑制飛濺的產(chǎn)生。在本發(fā)明的二氧化碳氣體保護的消耗電極式電弧焊接方法中，在恒壓的焊接條件下，對第1層或者自第1層起到第N(N為大于1的整數(shù))層為止的一個或者多個焊道進行電弧焊接，并在使用了脈沖電流的焊接條件下，對其后的一層或者多層的焊道進行電弧焊接。在這種情況下，優(yōu)選將基于所述恒壓的焊接條件的電弧焊接設(shè)置成自第1層起到第4層為止。在本發(fā)明中，由于利用了恒壓的特性來對第1層或者自第1層起到第N層的焊道進行電弧焊接，故電弧擴張，對于焊接線的瞄準位置的偏差的容許度高，并且，能夠得到好的熔化。在這種情況下，飛濺產(chǎn)生量雖多，但由于是在第1層的深的位置處通過焊接產(chǎn)生， 故飛濺的大部分在以后的焊道再熔融，從而不對完成后的焊縫(welding bead)以及其附近造成影響。另一方面，由于用脈沖電流對其后的焊道進行電弧焊接，故減少飛濺產(chǎn)生量，從而提高焊接操作性，并且，能夠減少附著在焊接完成后的焊縫附近的飛濺量。


圖1是表示本發(fā)明的實施方式的消耗電極式電弧焊接方法的坡口截面圖。圖2是表示電弧的形態(tài)的圖。圖3是表示在第1層、或者第1層以及其后的多層中的焊道的電弧焊接的電流類型的圖。
圖4是表示在恒壓焊接后的一層或多層中的焊道的電弧焊接的電流類型的圖。圖5是表示多層多道焊接的層疊方法的例子的模式圖。
具體實施例方式以下，關(guān)于本發(fā)明的實施方式，參照附圖具體說明。如圖1所示，在多層多道焊接中，諸如在立板1與有坡口的板2之間形成 > 型坡口，在坡口底部配置背襯材料3，沿著由該坡口形成的焊接線(與紙面垂直的方向)使焊炬移動，并通過消耗電極式電弧焊接方法來進行電弧焊接。此時，在第1焊道(第1層)10的焊接結(jié)束后，進行第2焊道11 (第2層) 的焊接，以后，同樣地進行第3焊道12(第2層)的焊接。在本實施方式中，在恒壓特性的焊接條件下進行第1層(第1焊道)的電弧焊接，并用脈沖電流來進行第2層(第2焊道、 第3焊道)以后的電弧焊接。這樣，在要求熔化的穩(wěn)定性的第1層(第1焊道)的焊接、或者第1層(第1焊道)以及其后的多層焊道中，進行無脈沖的恒壓焊接，而在希望減少飛濺的產(chǎn)生的中間層以及完成層(仕上(f層)，使用脈沖焊接。圖2(a)是表示在為恒壓的情況下的電弧的形態(tài)的圖，形成在焊絲4的前端的熔滴 21擴張，另外，自該熔滴21的前端起朝向坡口的電弧20擴張。另一方面，如圖2(b)所示， 在用脈沖電流進行電弧焊接的情況下，形成在焊絲4的前端的熔滴23不擴張，自該熔滴23 起朝向坡口的電弧22集中。脈沖焊接由于伸出部的焦耳發(fā)熱效應(yīng)大，故在相同的平均電流下，相比無脈沖焊接，脈沖焊接的焊絲熔融速度更高。即，在使焊絲熔融速度相同的情況下，脈沖焊接時的平均電流有變低，熔化深度有變淺的趨勢。另外，現(xiàn)有技術(shù)的二氧化碳氣體的恒壓焊接與MAG焊接相比較，焊接粗化，且由于電弧力使得熔滴不規(guī)則地振動 變形。在使用二氧化碳氣體的消耗電極式電弧焊接的尤其是球狀(globule)過渡方式中，由于自不規(guī)則擺動的熔滴起到被焊接構(gòu)件產(chǎn)生電弧，故微觀的電弧產(chǎn)生位置也會發(fā)生變化。相反，在宏觀上，電弧有擴張，熔化的擴張也變大，因而對于電弧的焊接線的瞄準偏差等的容許范圍比MAG焊接的大。與之對比，在脈沖焊接中，由于規(guī)則地使溶滴過渡，故微觀的電弧產(chǎn)生位置也穩(wěn)定，其結(jié)果是，相比恒壓焊接的情況，由于電弧的擴張也變窄，故熔化范圍也變窄。如上所述，根據(jù)因電流以及電弧的擴張而引起的熔化范圍的不同，在為脈沖焊接的情況下，相比無脈沖焊接，為了確保總體的熔化的穩(wěn)定性，瞄準位置的管理變得嚴格。即對于誤差的容許度變小。本發(fā)明將這樣的恒壓焊接的特性與脈沖焊接的特性相結(jié)合，因而在具有被焊接構(gòu)件的組裝精度及定位焊縫(tack welding bead)等不穩(wěn)定因素的第1層焊接或者第1層焊接以及其后的多層焊道中，恒壓焊接從熔化性能的觀點上看有優(yōu)先性，而在其以后的焊道中，由于是在由電弧傳感器等的傳感單元檢測出實際的焊接線位置后的焊接，且為了抑制飛濺的飛散，進行脈沖焊接。 這樣，在本實施方式中，利用恒壓特性來焊接該第1層或者自第1層起多層中的焊道的焊接。圖3表示該第1層或者自第1層起多層中的焊道的焊接電流類型。首先，在電弧起動后的諸如0. 1 1. 0秒的期間，用恒壓的短路過渡來進行電弧焊接(第一工序)。其后，將焊接電流提高到球狀過渡方式的電流范圍，以恒壓來進行電弧焊接(第二工序)。S卩，在第1層或者自第1層起多層中的焊道的電弧焊接中，首先，在第一工序中，根據(jù)焊絲的接觸來起動電弧。該第一工序是恒壓，電流量相對較低，以短路過渡來形成電弧。 例如，在該第一工序中的焊接電流是100 200A，電弧電壓是15 27V，自電弧起動起的經(jīng)過時間是0. 1 1. 0秒的很短的時間。其次，在經(jīng)過該第一工序后，將焊接電流的設(shè)定值設(shè)定為與本焊接相當?shù)那驙钸^渡方式的電流范圍內(nèi)的恒定值，并進入以恒壓進行電弧焊接的第二工序。例如，該第二工序中的焊接電流是240 350A的高電流，電弧電壓是四 38V。若在這種條件下進行恒壓電弧焊接，則在球狀過渡的電弧形態(tài)下形成電弧，得到高的熔敷率(exposition rate)。在該第二工序中，電弧擴張，得到穩(wěn)定的電弧，并得到充分的熔化，從而形成穩(wěn)定的熔融池。在該第二工序中，直到焊接終端部為止進行焊接。接下來，在其后的一層或者直到多層的最上層為止的電弧焊接中，如圖4所示，在上述的第一工序后，在第三工序中由脈沖電流來進行電弧焊接。即恒壓的焊接后的焊道，以本焊接的平均焊接電流值來進行脈沖電弧焊接。此時的電弧形態(tài)是球狀過渡。在該第三工序中，脈沖電流的平均焊接電流是220 340A，電弧電壓是32 39V。該焊接條件是通常的本焊接的條件，在該條件下直到焊接線的端部為止進行脈沖焊接。在脈沖電弧焊接中，通過恒壓電弧焊接，還能夠加快焊絲進給速度，使融敷金屬的融敷速度上升，從而使焊接快速進行。按照這種方式，在包含最終層的后半的焊道中，基本上進行脈沖焊接。這樣，在第一工序中，是短路過渡，開始通常的電弧起動，但其后，在第三工序中，進入球狀過渡的本焊接，進行脈沖焊接。通常，在消耗電極式電弧焊接中，進行焊接終端部的弧坑(crater)處理。在該處理中，例如，將電流降至100 200A，將電壓降至15 27V，并切換成短路過渡。另外，電弧電壓是恒定值。如上所述，在本實施方式的基于二氧化碳氣體保護的消耗電極式電弧焊接的自動焊接的多層多道焊接法中，通過在要求熔化的穩(wěn)定性的第1層或者其后的多層的焊道上進行無脈沖焊接，且在希望減少飛濺的產(chǎn)生的中間層以及完成層上進行脈沖焊接，從而能夠得到高焊接質(zhì)量。圖5是表示多層多道焊接的層疊方法的模式圖。其表示了在為3層的情況下，以恒壓電弧焊接來焊接最初的第1層，且以脈沖電弧焊接來焊接第2層以及第3層的焊道的例子。在為5層的情況下，自最初的第1層起到第3層為止進行恒壓電弧焊接，且自接下來的第4層起到第5層為止進行脈沖電弧焊接。在為7層的情況下，自第1層起到第4層為止進行恒壓電弧焊接，且自第5層起到第7層為止進行脈沖電弧焊接。在為8層的情況下， 也是自第1層起到第4層為止進行恒壓電弧焊接，且自之后的第5層起到第8層為止進行脈沖電弧焊接。以后，同樣地，即使層數(shù)增加，也是自第1層起到第4層為止進行恒壓電弧焊接，且之后的第5層以后進行脈沖電弧焊接。這是在于，如前所述，第1層或者自第1層起到多層(第4層)為止在對于熔化深度的充裕度方面恒壓電弧焊接處于優(yōu)勢地位是主要目的，除此以外，能夠確保在機器人焊接中使用的電弧仿形(7—7倣0)的穩(wěn)定性也是大的目的。
實際上，在焊接處理中，除了第1層焊接，在第2層也有組裝精度對焊縫形狀造成的影響(變成凸焊縫等)殘留的例子。另外，當從直線部切換成角落(corner)部、從角落部切換成直線部時，熔融池的長度及移動發(fā)生變化。與之對比，在由脈沖電流來控制電弧狀態(tài)以及熔滴的移動的脈沖模式的焊接中，有熔融池的移動使電弧不穩(wěn)定的情況。即，在上述那樣的地方，受母材形狀以及保持母材的定位器(positioner)等的影響，熔融池的狀態(tài)容易變化，在受此影響的狀態(tài)下，電弧變得不穩(wěn)定，故為了追蹤焊接線而設(shè)置的電弧傳感器的電流產(chǎn)生紊亂，其結(jié)果是，導(dǎo)致焊接線仿形也不穩(wěn)定，從而阻礙正常的焊接。因此，在恒壓模式下對第1層或自第1層起到最高的第4層為止進行電弧焊接。適用恒壓電弧焊接的層數(shù)雖然依賴工件形狀等，但若以所述的對于熔化深度的充裕度以及電弧仿形的穩(wěn)定性的課題為基礎(chǔ)，當板變厚，則在恒壓模式下產(chǎn)生的飛濺附著部的大部分會被以后的焊道掩埋(再熔化)，故即使第1層等的焊道是恒壓電弧焊接，也能夠維持減輕飛濺的效果。[產(chǎn)業(yè)上的可利用性]在本發(fā)明中，能夠?qū)崿F(xiàn)第1層或者自第1層起多層中的焊道的電弧焊接的穩(wěn)定化、 以及其后的層中的焊道的飛濺的減少，從而對多層焊接中的焊接操作性的提高極為有效。
權(quán)利要求
1.一種二氧化碳氣體保護的消耗電極式多層電弧焊接方法，其中，在恒壓的焊接條件下，對第1層或者自第1層起到第N層為止的一個或者多個焊道進行電弧焊接，在此，N為大于1的整數(shù)，并在使用了脈沖電流的焊接條件下，對之后的一層或者多層的焊道進行電弧焊接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的消耗電極式多層電弧焊接方法，其中， 基于所述恒壓的焊接條件的電弧焊接是自第1層起到第4層為止。
全文摘要
一種使用二氧化碳氣體的消耗電極式電弧焊接方法的多層多道焊接方法，其中，用恒壓對第1層或自第1層起的多層的焊道進行電弧焊接。這樣，電弧擴張，對于焊接線的瞄準位置的偏差的容許度高，并且，得到好的熔化。在這種情況下，雖然飛濺產(chǎn)生量增大，但由于是在第1層或者其附近的深的位置處的焊接，故不影響焊接操作性。另一方面，用脈沖電流對直到其后的最終層為止的焊道進行電弧焊接。這樣，可以減少飛濺產(chǎn)生量，從而提高焊接操作性。
文檔編號B23K9/173GK102233476SQ20111009365
公開日2011年11月9日 申請日期2011年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月20日
發(fā)明者山崎圭, 松村浩史, 脅中秀人, 高田篤人 申請人:株式會社神戶制鋼所