專利名稱：：多電極氣體保護(hù)電弧焊方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及使用藥芯焊絲的多電極氣體保護(hù)電弧焊方法，特別是涉及在多電極1熔池焊接施工(以2個電極形成1個熔池的氣體保護(hù)弧焊法)中，向兩電極間供給填充焊絲(fillerwire)的多電極氣體保護(hù)電弧焊方法。
背景技術(shù)：
：以前，為了實(shí)現(xiàn)造船或橋梁的水平角焊的高效率化，而采用了多電極氣體保護(hù)電弧焊方法中的l熔池焊接施工法。但是，實(shí)際的結(jié)構(gòu)物的情況是，在各種干擾因素((a)角焊部的縫隙過大，(b)預(yù)涂底漆的涂布膜厚過大，(c)車間內(nèi)的電流電壓變動等)影響下，作為這些施工點(diǎn)的熔池的均一性且穩(wěn)定性缺失，其結(jié)果是發(fā)生電弧不穩(wěn)定，飛濺多發(fā)，焊道形狀、外觀以及兩者共同惡化，咬邊(undercut)的多發(fā)等，由此修整焊接增大。特別是焊接速度在150200cm/分前后，該傾向顯著，所以即使加大焊接速度，修整比率仍增大，其結(jié)果是發(fā)生焊接工時(shí)大幅增加這樣的問題。因此，本申請人提出了多電極氣體保護(hù)電弧焊方法，是使用氣體保護(hù)電弧焊用藥芯焊絲作為先行電極及后行電極，將先行電極和后行電極的極間距離設(shè)定為1550mm，把填充焊絲插入所述先行電極和后行電極之間的熔池中，一邊在所述填充焊絲中流通正極性的電流(焊絲負(fù)極wireminus)—邊進(jìn)行焊接(專利第3759114號)。以前，是針對熔池的穩(wěn)定化，調(diào)整電極的前進(jìn)后退角度、極間距離、電極的目標(biāo)位置、母材接地所占位置、焊絲突出長度等，相對于此現(xiàn)有技術(shù)則具有在熔池中插入填充焊絲，且一邊在此填充焊絲中流通正極性的電流一邊進(jìn)行焊接這樣的特征。由此，在焊接速度為200cm/分以上的高速焊接中，即使發(fā)生角焊部的縫隙過大、預(yù)涂底漆的涂布膜厚過大、車間內(nèi)的電流電壓變動等的干擾因素，焊接作業(yè)性仍極其穩(wěn)定，能夠得到?jīng)]有修整必要的多電極氣體保護(hù)電弧焊方法。然而，本發(fā)明者等發(fā)現(xiàn)，在上述現(xiàn)有技術(shù)中，先行電極及后行電極和填充焊絲的熔敷速度上存在適當(dāng)范圍，特別是該填充焊絲的熔敷速度不在適當(dāng)范圍時(shí)，則在焊道外觀、焊道形狀不良防止及熔池的穩(wěn)定化這樣的點(diǎn)上，未必能夠獲得充分的特性，由于這些因素而導(dǎo)致有耐氣孔性的劣化發(fā)生的情況。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明鑒于這一問題點(diǎn)而進(jìn)行，其目的在于提供一種多電極氣體保護(hù)電弧焊方法，即使在焊接速度為150cm/分以上的高速焊接中，也能夠確實(shí)地保證焊道外觀良好、防止焊道形狀不良以及取得熔池的穩(wěn)定化，能夠確實(shí)地防止由這些問題引起的耐氣孔性的劣化。本發(fā)明的多電極氣體保護(hù)電弧焊方法是，使用氣體保護(hù)電弧焊用藥芯焊絲作為先行電極及后行電極，將先行電極和后行電極的極間距離設(shè)定為1550mm，把填充焊絲插入所述先行電極和后行電極之間的熔池中，在所述先行電極及后行電極上流通反極性的電流，在所述填充焊絲上流通正極性的電流(焊絲負(fù)極)同時(shí)進(jìn)行焊接，其中，所述先行電極的熔敷速度L(g/分鐘)及后行電極的熔敷速度T(g/分鐘)的和L+T為100500g/分鐘，所述填充焊絲的熔敷速度F(g/分鐘)為0.03(L+T)0.3(L+T)。在此多電極氣體保護(hù)電弧焊方法中，設(shè)所述填充焊絲的電流密度為j(A/mm2)、焊嘴一母材間距離為E(mm)，焊絲直徑為(3(mm)時(shí)，優(yōu)選F/(fE卩2)為3.0X10—530.0X10一5(g'mm/A2'分)以下。另夕卜，優(yōu)選所述填充焊絲上流通的電流密度j為88(A/mm2)以上?；蛘邇?yōu)選所述填充焊絲上流通的電流密度j為88(A/mm2)以上，并且分別對所述填充焊絲的電流值及送給量進(jìn)行控制，由此使電弧不從所述充填焊絲發(fā)生。另外，優(yōu)選使用對所述填充焊絲的電流值及焊絲送給量能夠分別進(jìn)行單獨(dú)控制的電源，以控制所述填充焊絲的電流值及焊絲送給量。此外，優(yōu)選使用的填充焊絲用電源具有如下功能檢測所述填充焊絲和母材之間的電壓，當(dāng)該電壓超過規(guī)定值時(shí)，盡管是設(shè)定電流，也將電流值降低到10A以下。在本發(fā)明中，在熔池中插入填充焊絲，且一邊在此填充焊絲上流通正極性的電流一邊進(jìn)行焊接，由此使熔池穩(wěn)定化，使電弧穩(wěn)定化。這時(shí)，使先行電及及后行電極的熔敷速度的和L+T成為100500g/分鐘，填充焊絲的熔敷速度F成為(L+T)的0.03倍0.3倍，如此設(shè)定先行電極及后行電極的送給速度及電流值、和填充焊絲的送給速度及電流值。由此，填充焊絲的熔敷速度F最小值成為3g/分鐘，最大值成為150g/分鐘，對焊道外觀、焊道形狀及熔池穩(wěn)定化來說，能夠得到適當(dāng)?shù)奶畛浜附z的熔敷量。如以上詳述的，即使在焊接速度為150m/分以上的高速焊接中，也能夠確實(shí)地得到優(yōu)異的焊道外觀、焊道形狀及熔池的穩(wěn)定性。圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的多電極氣體保護(hù)電弧焊方法的立體圖。圖2是表示相同的熔融金屬部的放大縱剖面圖。圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的多電極氣體保護(hù)電弧焊方法的平面回路圖。圖4是表示焯道形狀的焊道剖面圖。具體實(shí)施方式以下參照附圖具體地說明本發(fā)明的實(shí)施方式。圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的多電極氣體保護(hù)電弧焊方法的立體圖，圖2是表示相同的熔融金屬部的放大縱剖面圖。圖l及圖2所示的焊接方式涉及的是水平角焊，但本發(fā)明當(dāng)然并不限定于這種方式。作為被焊接材的下板1水平設(shè)置，立板2垂直配置于該下板1上。通過先行電極3及后行電極4對該立板2和下板l之間的角部進(jìn)行角焊。該情況下，在先行電極3和后行電極4之間的熔池10中插入填充焊絲5。在本實(shí)施方式中，先行電極3和后行電極4之間的極間距離為1550mm。另外填充焊絲5其是以使填充焊絲5為正極性的方式被供電(焊絲負(fù)極)，作為此供電電流密度例如為88(A/mm2)以下。先行電極3、后行電極4及填充焊絲5的組分別被配置在立板2的兩側(cè)，在立板2的兩側(cè)同時(shí)焊接。在此水平角焊中，由先行電極3及后行電極4形成熔融金屬8，該熔融金屬8凝固而形成焊接金屬7。熔渣9浮在焊接金屬7上。另外，從先行電極3及后行電極4向熔融金屬8延伸的放射狀部分表示來自各個電極的電弧。其次，就上述的數(shù)值限定的理由進(jìn)行說明。"先行電極和后行電極之間的極間距離1550mm"在本發(fā)明中，先行電極和后行電極之間的極間距離必須為1550mm。這里，所謂極間距離是指各電極的焊絲前端間的距離。使用DC電源進(jìn)行焊接時(shí)，從弧偏吹及l(fā)個熔池形成的點(diǎn)出發(fā)，先行電極及后行電極的極間距離成為問題。若該極間距離比15mm小，則先行電極、后行電極一起使電弧不穩(wěn)定，焊道外觀、形狀變差，另外飛濺的發(fā)生量變多。另一方面，若極間距離比50mm大，則不能用2個電極形成1個熔池，耐凹痕性變差。因此先行電極和后行電極之間的極間距離為1550mm的范圍。還有，更優(yōu)選的范圍是2535mm。"填充焊絲及其極性先行電極及后行電極為反極性(焊絲正極)，填充焊絲為正極性(焊絲負(fù)極)"在本發(fā)明中，先行電極及后行電極為直流焊絲反極性(DCEP，DirectCurrentElectrodePositive),填充焊絲為正極性(焊絲負(fù)極)。另外在本發(fā)明中，將填充焊絲5插入到形成于先行電極3和后行電極4之間的熔融金屬8(pool)之中的熔池10中。作為該填充焊絲5能夠應(yīng)用實(shí)芯焊絲或藥芯焊絲。實(shí)芯焊絲的情況下可以用有鍍敷的實(shí)芯焊絲，另外也可以是最近應(yīng)用范圍擴(kuò)大了的無鍍敷的實(shí)芯焊絲。特別是能夠從成分未加以規(guī)定的、由JISZ3312所規(guī)定的YGW11YGW24之中選擇適當(dāng)?shù)?。藥芯焊絲的情況下，成分的調(diào)整容易，也可以變化使用于先行電極3上的焊絲的成分和使用于后行電極4上的焊絲的成分。還有，優(yōu)選在藥芯焊絲之中充填了被稱為所謂合金系金屬粉為主體的焊劑的焊絲。因?yàn)樘畛浜附z主要通過阻抗加熱而熔化，所以像熔渣形成劑這樣熔點(diǎn)高的粉體主有可能解體殘留，因此如果是合金系則幾乎都是金屬粉末，所以容易熔化。還有，填充焊絲為藥芯焊絲時(shí)，填充焊絲送給量和填充焊絲熔敷速度有不一致的情況。就是說，是在填充焊絲成分之中，藥芯焊絲有成為熔渣的分成進(jìn)入的情況，但是，不管哪一個，只要能夠?qū)ι扇鄯蠼饘俚默尫笏俣冗M(jìn)行控制即可。還有，填充焊絲被插入先行極和后行極之間，緩和先行極和后行極的電弧干擾。因?yàn)橄刃袠O及后行極均為反極性，所以在各電極的周圍形成的磁場的方向相同。沒有插入填充焊絲時(shí)，在先行極和后行極之間會發(fā)生使磁場相互削弱的效果。作為其結(jié)果是先行和后行極的電弧發(fā)生相輔減少(電弧干擾)，熔池會變得不穩(wěn)定。但是，以焊絲負(fù)極插入填充焊絲時(shí)，由于先行極及后行極與逆向的磁場發(fā)生，所以作為結(jié)果是能夠減輕先行和后行極的磁場相互抵消的效果。從這一理由出發(fā)，要在形成于先行電極和后行電極之間的熔融金屬(pool)之中的熔池插入填充焊絲。另外，在通常的氣體保護(hù)電弧焊中，先行電極和后行電極是焊絲正極的反極性?？傊瑸榱巳鄢?0的穩(wěn)定化，必須將填充焊絲5插入熔池10，將其極性為正極性(焊絲負(fù)極)的電流供給填充焊絲。若為反極性，則不能解除各種干擾因此((a)角焊部的縫隙過大，(b)預(yù)涂底漆的涂布膜厚過大，(c)車間內(nèi)的電流電壓變動等)的影響。與極點(diǎn)距離低于15mm這一情況的問題點(diǎn)一樣，會產(chǎn)生先行電極、后行電極一起使電弧不穩(wěn)定，焊道外觀、形狀變差，另外飛濺的發(fā)生量變多等問題。飛濺的多發(fā)由于飛濺向保護(hù)氣體噴嘴的附著，也會成為保護(hù)不良而發(fā)生氣孔的原因。另一方面，若在填充焊絲上流通正極性，則會形成不受任何影響的穩(wěn)定的熔池。其機(jī)理尚不明確，但能夠進(jìn)行如下的考察。為了穩(wěn)定并形成熔池，雖然涉及熔池的粘性及焊接速度等重要的因素，但認(rèn)為2個電極的電弧的發(fā)生方向及電弧力(等離子氣流產(chǎn)生的壓力)適度地平衡也是熔池的穩(wěn)定形成所不可或缺的。若在弧偏吹作用下致使該電弧的方向性、力的平衡遭到破壞，則熔池不穩(wěn)定，不能進(jìn)行健全的焊接。一般被稱為弧偏吹的現(xiàn)象，其原因被認(rèn)為大體分為2種。即如下兩種情況通過電弧流過被焊接物的電流遇到的被焊接物的形狀不均一及被焊接物形狀本身為非對稱復(fù)雜的情況；或者是在焊接被焊接部的端部時(shí)，因?yàn)槭嵌瞬?，所以在被焊接部的一個方向上電流容易流通的情況，由于被焊接物的接地位置不恰當(dāng)?shù)那闆r等理由，由流通在被焊接物上的電流全體產(chǎn)生的磁場有變得不均一的情況。根據(jù)結(jié)構(gòu)物的形狀和地線的取得方法，在電弧發(fā)生點(diǎn)附近的磁場的偏移的影響下，電弧偏向是第一個弧偏吹現(xiàn)象。該情況下多電極施工法的多個電弧整體受到影響，會產(chǎn)生偏向任意一個方向等的問題。在該對策中，歷來提出的是設(shè)置多個電弧位置。本發(fā)明者們認(rèn)為這是因?yàn)榻档驮诒缓附游锷狭魍ǖ娜娏髂軌蚪档腿鄢馗浇拇艌龅钠啤Ｗ鳛樵摼唧w方法，考察到在熔池中插入填充焊絲，并反向流動電流，從而降低在被焊接物上流動的全電流值為宜。在反極性的2個電極間插入正極性的填充焊絲，由此，熔池旁邊的結(jié)構(gòu)物上流通的直流電流成為從2個電極的電流的和減去填充焊絲的電流的值，因此磁場的偏移變小，所以認(rèn)為難以發(fā)生弧偏吹。使用圖3補(bǔ)充上述的說明。i,表示先行電極上流通的焊接電流，i2表示后行電極上流通的焊接電流，i3表示填充焊絲上流通的電流。不插入填充焊絲時(shí)，被焊接物上流通的全電流為i,+i2。但是，由于插入填充焊絲反向流通i3，被焊接物上流通的全電流成為h+i2—i3，i3的電流量降低。因此由全電流產(chǎn)生的磁場也降低，被焊接物上流通的電流整體導(dǎo)致弧偏吹減輕。作為另一個弧偏吹的原因，是構(gòu)成2電極1熔池的先行電極和后行電極造成的2個電弧彼此干擾。以前，熔池被認(rèn)為是由先行電極和后行電極夾持的熔融金屬受先行電極和后行電極的電弧力推擠而穩(wěn)定下來的，認(rèn)為2個電弧需要調(diào)整為相互拉扯的方向(互相推擠熔池的方向)，但是在本發(fā)明中相反是通過在填充焊絲上流通反向電流，在各電弧上若是從填充焊絲向排斥的方向施加電磁力，則發(fā)現(xiàn)熔池極其穩(wěn)定。雖然其理由尚未明確，但是能夠進(jìn)行如下推測。原本若2個電極上流通同一方向的電流，則在各電極的磁場的影響下力在相互拉扯方向起作用，此狀態(tài)下既能夠形成烙池又能保護(hù)良好的平衡，但是，例如趁弧偏吹等機(jī)會越過熔池而電弧成為相互拉扯的狀況，或是縫隙大，熔池掉落而沒有熔池，則電弧成為直接相互拉扯的狀況。一旦如此，則能夠推測難以再形成穩(wěn)定的熔池。存在于2個電極之間的適當(dāng)?shù)娜鄢乇徽J(rèn)為具有緩和電弧干擾的作用。如果是在2個電極間有反向流通著電流的填充焊絲，則會一定程度上消除由這2個電極的電流所導(dǎo)致的偏移的磁界，因此2個電極相互拉扯的力變?nèi)酰闺娀〉母蓴_被減低。因此在本發(fā)明中，在填充焊絲上流通與焊接電流呈反向的電流成為要點(diǎn)。此外，填充焊絲的插入在作為2電極1熔池的本施工方法中，還有使熔池穩(wěn)定化這一另外的效果。即填充焊絲帶來的熔敷金屬的增加提供比電弧溫度低的熔融金屬，將此熔融金屬供給到熔池部，這被認(rèn)為對熔池的穩(wěn)定極其有效。這被認(rèn)為是由于通過插入填充焊絲，熔敷金屬增加，熔池變大，另外熔滴的溫度降低(由于沒有發(fā)生電弧)。熔池變大是在降低弧偏吹的方向，熔滴的溫度下降，熔融金屬的流動性也降低，這被認(rèn)為在抑制瑢池的搖擺上有效。"先行電極的熔敷速度L(g/分)及后行電極的熔敷速度T(g/分)的和L+T為100500g/分鐘"L+T低于100(g/分)時(shí)，因?yàn)槿鄯蠼饘倭窟^小，所以焊道形狀變凸，另外存在咬邊多發(fā)等，不能形成良好的焊道。另外L+T超過500(g/分)時(shí)，因?yàn)楹附咏饘倭窟^大，所以熔池不穩(wěn)定，結(jié)果是焊道形狀不均一，并且焊道外觀(全面)混亂。還有，為了得到良好的焊道形狀，更優(yōu)選L+T為140460g/分鐘。"填充焊絲的熔敷速度F(g/分鐘)為0.03(L+T)0.3(L+T)"因?yàn)樘畛浜附z5不生出電弧，所以填充焊絲5的熔敷金屬量的多少與焊道的腳長的大小沒有太大關(guān)聯(lián)。對于焊道腳長的大小來說，先行電極及后行電極的熔敷金屬量是支配性的。因此，若填充焊絲5的熔敷速度F超過0.3(L+T)，則相當(dāng)于先行電極3及后行電極4的熔敷金屬量的熔道腳長所對應(yīng)的填充焊絲的熔敷金屬量過多，焊道形狀變成凸型。另一方面，若F低于0.03(L+T)，則填充焊絲帶來的熔池10的穩(wěn)定性的提高效果就小，其結(jié)果是使焊道外觀及焊道形狀劣化。因此，填充焊絲的瑢敷速度F(g/分鐘)為0.03(L+T)0.3(L+T)。還有，為了得到良好的焊道形狀，更優(yōu)選熔敷速度F為0.035(L+T)0.100(L+T)。"F/(j2E|32):3.0X10—s30,0Xl(T5(g'mm/A2'分)"通常在TIG(惰性氣體保護(hù)鎢極電弧焊tungsteninert-gaswelding)所使用的填充焊絲中，其熔融能由TIG電弧賦予，與熔融金屬接觸后的由熔融金屬賦予的能量被認(rèn)為是沒有支配性的。然而，本發(fā)明中的填充焊絲不在先行電極和后行電極的電弧所直接的位置，因此填充焊絲的熔融能來源于填充焊絲上被通電的電流帶來的焦耳熱、和其被插入熔池的熔池后的來自熔池的加熱產(chǎn)生的能量。因此，焊接填充焊絲的熔敷速度(送給量)和施加到填充焊絲的能量之間存在適當(dāng)?shù)年P(guān)系。即，為了將規(guī)定的填充焊絲送給到熔池中而進(jìn)行順滑的熔融和熔池的良好的控制，有適當(dāng)?shù)臈l件范圍。如前述，在填充焊絲的熔融中，間接地獲得先行極和后行極的電弧熱而熔融的比例，根據(jù)焊接現(xiàn)象的觀察結(jié)果認(rèn)為幾乎沒有幫助，支配性的是吸收熔池的能量所致的熔融，和在填充焊絲上通上的電流帶來的焦耳發(fā)熱導(dǎo)致的熔融。即，填充焊絲順滑地被供給到熔池的狀態(tài)是，因?yàn)楸凰徒o的填充焊絲并不完全地熔融，所以僅僅是焦耳發(fā)熱，雖然顯示出作為用于熔融所需要的能量不足，但是這也表示有從熔池的熔融金屬具有的能量的吸收。換言之，就是從熔池的熔融金屬向填充金屬的能量吸收，被反映為從填充焊絲向熔池的熔融金屬的冷卻效果。因此，本發(fā)明者等進(jìn)行各種確認(rèn)試驗(yàn)，其結(jié)果發(fā)現(xiàn)效的方法是在適當(dāng)?shù)奶畛浜附z送給量(熔敷速度)F和填充焊絲的焦耳發(fā)熱之間，在以上述關(guān)系式控制的適當(dāng)范圍內(nèi)。艮口，在本發(fā)明中，作為形成焊道的形狀的要因，熔池的特性(粘性、溫度等)被認(rèn)為是有支配性的。并且，對于熔池的特性，填充焊絲的焦耳熱是支配性的。若設(shè)填充焊絲的阻抗為R(Q)、通電電流為I(A)、電流密度為j(mm/A2)、填充焊絲的直徑為卩時(shí)，焦耳發(fā)熱量與12尺=(jX兀(|3/2)2}2XR成比例。另外，填充焊絲的突出長度(焊嘴一母材間距離)為E(mm)時(shí)，R與E/{兀(卩/2)2}成比例。因此，焦耳發(fā)熱量與{jXti(卩/2)2}2XE/{兀(|3/2)2}=(兀/4)j2E(32，因此與？Ep2成比例。另一方面，適當(dāng)?shù)奶畛浜附z的熔敷速度F(g/分鐘)與焦耳發(fā)熱量有比例關(guān)系，因此F及fE^的比被認(rèn)為在適當(dāng)?shù)姆秶?。因此在本發(fā)明中，為了得到良好的焊道形狀，為了以焦耳發(fā)熱量為基準(zhǔn)規(guī)定焊絲熔敷速度F，而規(guī)定F/(j2Ep2)的范圍。艮卩，F(xiàn)/(j2E(32)低于3.0X1(T5(g'mm/A"分)時(shí)，對于填充焊絲的熔敷速度來說，由于填充焊絲的焦耳發(fā)熱量過大，所以添加填充焊絲帶來的熔池的冷卻效果少，熔池不穩(wěn)定，結(jié)果是引起焊道形狀的不均一及焊道外觀的劣化、特別是引起一并劣化。另外，F(xiàn)/(j2E|32)超過30.0X10一5(g"mm/A"分)時(shí)，對于填充焊絲的熔敷速度來說，由于填充焊絲的焦耳發(fā)熱量過小，所以添加填充焊絲帶來的熔池的冷卻效果過大，結(jié)果是焊道形狀成為凸型。另外還會引起咬邊的發(fā)生。"填充焊絲的電流密度j:88(A/mm2)以下"若填充焊絲的電流密度超過88(A/mm2)，則由于電流值大，所以在緩和先行極及后行極的電弧干擾這個觀點(diǎn)上有效，但是因?yàn)榻苟l(fā)熱量過大，所以瑢池的冷卻效果往往不足，結(jié)果是有焊道形狀不均一以及容易發(fā)生悍瘤等的傾向。因此，在本發(fā)明的l方式中，填充焊絲的電流密度為88(A/mm2)以下。"填充焊絲的電流密度j:88(A/mm2)以上"若填充焊絲的電流密度低于88(A/mm2)，則如前述由于電流值小，所以在熔池的冷卻效果帶來的穩(wěn)定化這一觀點(diǎn)上是有利的，但是熔池的冷卻速度增大，結(jié)果是存在不能確保良好的耐氣孔性的傾向。因此，在本發(fā)明的其他方式中，在重視耐氣孔性時(shí)，填充焊絲的電流密度在88(A/mm2)以上。在此條件下，通過填充焊絲的阻抗發(fā)熱降低熔池的冷卻效果，熔池中的底漆(primer)的燃燒氣體等能夠排出的時(shí)間增長，結(jié)果是耐氣孔性提高。但是，電流密度在105(A/mm2)以上時(shí)，填充焊絲從熔池脫離，電弧的發(fā)生頻繁產(chǎn)生，從而難以持續(xù)熔池的的穩(wěn)定形成。該情況下，有效的方法是使用具有防止電弧發(fā)生這一功能的填充焊絲用電源。"通過分別控制所述填充焊絲的電流值及送給量，使電弧不從所述填充焊絲發(fā)生"在本發(fā)明中，優(yōu)選使從填充焊絲供給到熔池的焦耳發(fā)熱量變化，從而能夠使熔池的粘性及溫度變化。在本發(fā)明方法中，作為填充焊絲用電源，焊接本身可以用市場銷售的恒流特性電源。但是用市場銷售的恒壓特性電源，不能分別單獨(dú)對焊絲送給量及電流密度進(jìn)行控制，因此難以控制從填充焊絲供給到熔池的焦耳發(fā)熱量。另外，在市場銷售的恒壓特性電源中，不會使電弧發(fā)生、且形成穩(wěn)定的熔池的條件范圍變小，本施工法的優(yōu)點(diǎn)受損。因此，為了實(shí)施本施工法，不使電弧從填充焊絲發(fā)生而得到良好的焊道，作為填充焊絲用電源優(yōu)選使用能夠分別單獨(dú)對電流值(電流密度)及焊絲送給量進(jìn)行控制的電源。另外，電流密度為88A/mn^以上(更優(yōu)選為105A/mn^以上)時(shí)，由于熔池的粘度的降低、或填充焊絲插入帶來的熔池的冷卻效果的降低而耐氣孔性提高。但是，在此條件下，因?yàn)樘畛浜附z的焦耳發(fā)熱量大，所以是電弧容易從填充焊絲發(fā)生的條件，電弧發(fā)生時(shí)，由于熔池變得不穩(wěn)定導(dǎo)致難以形成良好的焊道。因此，為了在電流密度88A/mn^以上的條件下維持熔池的穩(wěn)定，作為填充焊絲用電源可以只具有分別單獨(dú)控制焊絲送給量及電流值功能，但更優(yōu)選使用具有如下功能的填充焊絲用電源在檢測填充焊絲和母材之間的電壓并超過一定的電壓時(shí)(相當(dāng)于檢測到電弧的發(fā)生)，盡管是設(shè)定電流，但瞬間降低電流值到10A以下抑制填充焊絲的熔融，防止電弧的發(fā)生。作為實(shí)施該功能的一個例子，所要求的電源功能如下填充焊絲和母材之間的電壓超過規(guī)定電壓并檢測出電弧的發(fā)生時(shí)，盡管是設(shè)定電流，但通過瞬間將電流值降低10A以下以抑制填充焊絲的熔融，從而使填充焊絲再度與熔池接觸，如此進(jìn)行電流控制。根據(jù)以上在重視耐氣孔性時(shí)，填充焊絲的電流密度為88(A/mm2)以上，更優(yōu)選為了以不從填充焊絲發(fā)生電弧的方式進(jìn)行控制，需要在填充焊絲與母材之間的電壓超過規(guī)定電壓并檢測出電弧的發(fā)生時(shí)，盡管是設(shè)定電流，但是可以瞬間降低到極小的電流以抑制填充焊絲的熔融。其他的焊接條件，一直以來所施工的2電極串聯(lián)焊接沒有變化。根據(jù)需要規(guī)定的優(yōu)選條件如下。"焊絲直徑"優(yōu)選先行電極的焊絲的直徑(也稱為線徑)為1.24.0mm，后行電極的線徑為1.24.0mm,并且處于(先行電極的線徑)^(后行電極的線徑)的關(guān)系。線徑會對電弧的的穩(wěn)定性、熔池的穩(wěn)定性及焊道的外觀造成很大影響，特別是在多電極的情況下，先行電極及后行電極的線徑的平衡也很重要。艮口，若先行電極的線徑比1.2mm小，則會使電弧不穩(wěn)定，焊道形狀變差，若比4.0mm大，則來自先行電極的飛濺發(fā)生量變多。另外，若后行電極的線徑比1.2mm小，則電弧沒有廣度，焊道的外觀、形狀變差。另外若比先行電極大，則后行電極的電弧及熔池不穩(wěn)定，來自后行電極的飛濺發(fā)生量變多。因此，先行電極及后行電極的線徑和兩者的關(guān)系如上。"先行電極及后行電極的組成"作為先行電極及后行電極均適用藥芯焊絲。以金紅石(rutile)為主體的氧化鈦(Titania)系藥芯焊絲或所謂稱作金屬系的金屬粉為主體的藥芯焊絲都適用。還有，對于先行電極及后行電極使用的藥芯焊絲來說，特別優(yōu)選比起被設(shè)計(jì)用于通常的單電極來說更適合多電極施工法的組成。即，為了由先行電極和后行電極的雙方的藥芯焊絲形成1個熔池，雖然對組成沒有限制，但是特別優(yōu)選的焊絲組織為，在氧化鈦系藥芯焊絲的情況下，焊絲每全體質(zhì)量氧化物(Ti02、Si02、MgO、A1203、FeO、Fe203、Zr02等)為1.55.5質(zhì)量％。氧化物低于1.5質(zhì)量％時(shí)，覆蓋焊道表面的熔渣變成斑點(diǎn)，悍道外觀、形狀惡化。另一方面，若氧化物超過5.5質(zhì)量％，則熔渣量過剩，熔渣的流動性變大，因此焊道端部的一致性惡化。因此，氧化物為1.55.5質(zhì)量％的范圍。還有，氧化物的原料可列舉金紅石、鈦鐵礦(ilmenite)、鋯砂(zirconsand)、氧化鋁(alumina)、氧化鎂(magnesia)、硅砂等。堿金屬氧化物(換算成&0、Na20及Li20)各種都能夠應(yīng)用，焊絲每全體質(zhì)量合計(jì)應(yīng)該含有0.010.15質(zhì)量％。這些堿金屬氧化物低于0.01質(zhì)量％時(shí)，電弧的穩(wěn)定無法獲得。另一方面，若堿金屬氧化物超過0.15質(zhì)量％，弧吹偏變得過強(qiáng)，熔池不穩(wěn)定。另外，因?yàn)閴A金屬氧化物的原料容易吸濕，所以焊絲整體的耐吸濕性容易劣化。因此堿金屬氧化物K20、Na20及Li20的1種或2種以上為0.010.15質(zhì)量％的范圍。還有，作為K20、Na20及Li20的原料，可列舉長石、鈉玻璃、鉀玻璃等。此外，Mg、Si、Mn以脫氧劑等的目的被添加。Mg作為原料可列舉金屬M(fèi)g、Al-Mg、Si-Mg、Ni-Mg等。作為Si原料可列舉Fe-Si、Fe-Si-Mn等。作為Mn原料可列舉金屬M(fèi)n、Fe-Mn、Fe-Si-Mn等。此外所含有的組成是鐵粉、氟化物、氧化鉍等。金屬系藥芯焊絲的情況特別優(yōu)選的焊絲組成焊絲每全體質(zhì)量氧化物(Ti02、Si02、MgO、A1203、FeO、Fe203、Zr02等)為1.5質(zhì)量％以下。相反，金屬原料焊絲每全體質(zhì)量含有98質(zhì)量％以上。換言之，優(yōu)選在焊劑中相對于焊劑全質(zhì)量含有94質(zhì)量％以上的金屬原料。金屬原料是鐵粉或Fe-Mn以及Fe-Si等的鐵合金。作為電弧穩(wěn)定劑，堿金屬氧化物(換算成K20、Na20及Li20)能夠應(yīng)用各種與氧化鈦系一樣的物質(zhì)，焊絲每全體質(zhì)量應(yīng)該合計(jì)含有0.010.15質(zhì)量％。這些堿金屬氧化物低于0.01質(zhì)量％時(shí)，得不到電弧的穩(wěn)定。另一方面，若堿金屬氧化物超過0.15質(zhì)量％,則弧吹偏變得過強(qiáng)，熔池不穩(wěn)定。另外，因?yàn)閴A金屬氧化物的原料容易吸濕，所以焊絲整體的耐吸濕性容易劣化。因此，堿金屬氧化物K20、Na20及Li20的1種或2種以上為0.010.15%的范圍。還有，作為K20、Na20、Li20的原料，可列舉長石、鈉玻璃、鉀玻璃等。此外，Mg、Si、Mn同樣地被添加。在填充焊絲的組成中，考慮到先行電極、后行電極和填充焊絲這3者熔融而成為熔池，從而以熔池的組成理想化的方式根據(jù)先行電極、后行電極的組成來調(diào)整填充焊絲的成分即可。"前進(jìn)、后退角"如圖l、圖2所示，各個電極在焊接的行進(jìn)方向與垂直線保持角度而進(jìn)行定位。在行進(jìn)方向上傾斜的角度稱為后退角，在與行進(jìn)方向相反的方向上傾斜的角度稱為前進(jìn)角。先行電極的焊絲的角度優(yōu)選為0后退角15°，后行電極的焊絲的角度優(yōu)選為0前進(jìn)角25。。前進(jìn)角及后退角對飛濺的發(fā)生量、焊道形狀影響很大。若先行電極變成前進(jìn)角，則來自先行電極的飛濺發(fā)生量變多，若后退角比15°大，則容易發(fā)生咬邊。若后行電極變成后退角，則會使電弧不穩(wěn)定，飛濺發(fā)生量變多。若前進(jìn)角比25。大，則焊道外觀、形狀變差。因此，先行電極及后行電極的焊絲角度如上述。"焊炬角度"如圖l、圖2所示，各個電極從下板1和立板2的中間方向被插入，但是所說的焊炬角度是作為焊接行進(jìn)方向的垂直線與下板1的角度。先行電極及后行電極均優(yōu)選焊炬角度為4060°的。焊炬角度對焊道形狀及焊道外觀影響很大。若比40°小，則在下板上容易發(fā)生咬邊，若比60°大，則在上板容易發(fā)生咬邊。因此先行電極及后行電極焊炬角度都如上述這樣。"焊接電流"優(yōu)選先行電極的電流為250A以上的直流線反極性(DCEP，DirectCurrentElectrodePositive),后行電極的電流為200A以上的直流焊絲反極性(DCEP)，且為(先行電極的電流)^(后行電極的電流)的關(guān)系。這是用于確保一般在焊接結(jié)構(gòu)物的角焊部必要的4.0mm的腳長所需要的電流，若降低上述電流則電弧不穩(wěn)定。另外，若先行電極的電流比后行電極的電流小，則收于先行電極和后行電極的電弧的干擾導(dǎo)致先行電極的電弧散亂，因此焊道的外觀、形狀變差。因此先行電極和后行電極的電流和兩者的關(guān)系如上述。另外，特別是以雙焊接進(jìn)行上述施工法時(shí)，在以下所示的條件下判明能夠達(dá)到所述目的。"位移間隔"優(yōu)選夾住立板的兩先行電極、后行電極的位移間隔為030mm或70mm以上。位移間隔在3070mm之間時(shí)，飛濺的發(fā)生量變多，焊接作業(yè)性變差，因此為除了這一區(qū)間的位移間隔。還有，此外為了有效地實(shí)施本發(fā)明，目標(biāo)位置(即從焊絲前端至立板的距離)的調(diào)整成為要點(diǎn)。目標(biāo)位置對確保熔滲、外觀、形狀良好的焊道的形成、熔池的穩(wěn)定及耐氣孔性影響很大。為此，先行電極的目標(biāo)位置優(yōu)選從焊根到下板側(cè)為02mm，后行電極的目標(biāo)位置從焊根到下板側(cè)為03mm，且先行電極的目標(biāo)位置比后行電極的目標(biāo)位置接近焊根或與焊根同一位置。為了確保熔滲，先行電極的目標(biāo)位置有必要進(jìn)行調(diào)整，若目標(biāo)在立板側(cè)，則在立板上容易發(fā)生咬邊，焊道形狀變差，另外若目標(biāo)距下板側(cè)比2mm大，則不能確保焊根部的熔滲，焊道無法成為等腳，由此不能確保角焊部的強(qiáng)度。另外為了使焊道外觀、形狀良好，后行電極的目標(biāo)位置有必要進(jìn)行調(diào)整，若目標(biāo)距下板側(cè)比0mm(立板側(cè))小或比3mm大，則熔池不穩(wěn)定，焊道外觀、形狀變差，另外飛濺的發(fā)生量變多。另外，若后行電極的目標(biāo)位置比先行電極的目標(biāo)位置接近焊根部，則耐氣孔性變差，另外熔池不穩(wěn)定，焊道外觀、形狀變差。因此，先行電極及后行電極的目標(biāo)位置和兩者的關(guān)系如上述。實(shí)施例以下，關(guān)于本發(fā)明的實(shí)施例(試驗(yàn)例A及試驗(yàn)例B)與脫離本發(fā)明的范圍的比較例進(jìn)行對比進(jìn)行說明。下述第1表顯示焊接試驗(yàn)條件。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>供試鋼板和接頭形狀使用12mm厚、100mm寬、1000mm長的鋼板形成T型角接頭。還有，涂布膜厚為30um。填充焊絲用電源功能(在實(shí)驗(yàn)例A中無關(guān))A:沒有以從填充焊絲不發(fā)生電弧的方式進(jìn)行控制的功能B:具有以從填充焊絲不發(fā)生電弧的方式進(jìn)行控制的功能另外，下述表2顯示評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)表2<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>在試驗(yàn)例A及試驗(yàn)例B中，焊道形狀由圖4的H/L評價(jià)。該情況下評價(jià)52，即使是焊道形狀差的情況，焊道長度方向的均一性仍得以維持。評價(jià)1是焊道形狀的長度方向的均一性受阻礙的情況。在試驗(yàn)例A及試驗(yàn)例B中，焊道外觀由不一致處個數(shù)和咬邊處個數(shù)的合計(jì)(個/l000mm)評價(jià)。飛濺由飛濺發(fā)生量評價(jià)。此外耐氣孔性由耐氣孔試驗(yàn)中的位于單側(cè)的凹痕發(fā)生數(shù)(個/lOOOmm)評價(jià)。但是，立板的兩側(cè)所形成的2個凹痕之中，由凹痕多的一方的凹痕發(fā)生量評價(jià)。另外，試驗(yàn)例A中的耐氣孔性評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。關(guān)于試驗(yàn)例B，有凹痕發(fā)生的情況為X，沒有發(fā)生的情況為O。還有，綜合評價(jià)在試驗(yàn)例A中的評價(jià)重視凹痕外觀、形狀，在試驗(yàn)例B中的評價(jià)重視耐氣孔性。"試驗(yàn)例A"下述表3顯示試驗(yàn)例A的焊接條件，表4顯示試驗(yàn)例A的焊接結(jié)果。其中，表3的試驗(yàn)No.3禾H10以100cm/分的焊接速度實(shí)施，No.5禾n7以150cm/分的焊接速度實(shí)施，除此以外均以200cm/分的焊接速度實(shí)施。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>表4<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>如表3、4所示，比較例1及2其L+T脫離本發(fā)明的范圍，比較例3、4其F/(L+T)脫離本發(fā)明的范圍，因此焊道形狀、焊道外觀、飛濺發(fā)生及耐氣孔性評價(jià)全部為低。相對于此，實(shí)施例18處于本發(fā)明的范圍內(nèi)，因此這些特性的均評價(jià)為"3"以上為優(yōu)異。另外，由于實(shí)施例7及8不滿足本發(fā)明規(guī)定的F/(j2E{32)的條件，因此成為比實(shí)施例16要差的結(jié)果。"試驗(yàn)例B"下述表5顯示試驗(yàn)例B的焊接條件，表6顯示試驗(yàn)例B的焊接結(jié)果。其中，表5的比較例17是以150cm/分的焊接速度實(shí)施焊接，除此以外均以200cm/分的焊接速度實(shí)施焊接。表5<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>還有，在上述表5中，在填充焊絲用電源功能欄中，所謂"B"指的情況是使用的電源具有如下功能填充焊絲和母材之間的電壓超過規(guī)定電壓，并檢測到電弧的發(fā)生時(shí)，盡管是設(shè)定電流，但通過瞬間降低到極小的電流，以抑制填充焊絲的熔融，從而再次以填充焊絲與熔池接觸的方式進(jìn)行電流控制，所謂"A"指的情況是使用的電源沒有這樣的功能。表6<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>如上述表5、6所示，因?yàn)楸容^例16其電流密度j低于88(A/mm2)，所以得到的是耐氣孔性差的結(jié)果。比較例17雖然其電流密度j在88(A/mm2)以上，但是，因?yàn)闆]有使用附帶有以不使電弧發(fā)生的方式進(jìn)行控制的這種功能的電源，所以結(jié)果是焊道外觀及形狀混亂。相對于此，實(shí)施例1315其電流密度j為88(A/mm2)以上，且電流密度j為105(A/mm2)以上的情況因?yàn)槭褂玫碾娫淳哂胁皇闺娀奶畛浜附z上發(fā)生這種方式進(jìn)行控制的功能，所以焊道形狀、焊道外觀及飛濺等的特性均評價(jià)為"4"，且耐氣孔性也優(yōu)異。權(quán)利要求1.一種多電極氣體保護(hù)電弧焊方法，是使用氣體保護(hù)電弧焊用藥芯焊絲作為先行電極和后行電極，設(shè)定先行電極和后行電極的極間距離為15～50mm，把填充焊絲插入所述先行電極和后行電極之間的熔池中，在所述先行電極和后行電極上流通反極性的電流，在所述填充焊絲中流通正極性的電流(焊絲負(fù)極)，同時(shí)進(jìn)行焊接，其特征在于，所述先行電極的熔敷速度L(g/分鐘)及后行電極的熔敷速度T(g/分鐘)的和L+T為100～500g/分鐘，所述填充焊絲的熔敷速度F(g/分鐘)為0.03(L+T)～0.3(L+T)。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的多電極氣體保護(hù)電弧焊方法，其特征在于，當(dāng)所述填充焊絲的電流密度為j(A/mm2)、焊嘴一母材間距離為E(mm)、焊絲直徑為卩(mm)時(shí)，F(xiàn)/(fE(32)為3.0X10—530.0X10—5(gmm/A"分)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多電極氣體保護(hù)電弧焊方法，其特征在于，所述填充焊絲中流通的電流的電流密度j為88(A/mm2)以下。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多電極氣體保護(hù)電弧焊方法，其特征在于，所述填充焊絲中流通的電流的電流密度j為88(A/mm2)以上，并且通過分別對所述填充焊絲的電流值及送給量進(jìn)行控制，使得不會從所述填充焊絲產(chǎn)生電弧。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多電極氣體保護(hù)電弧焊方法，其特征在于，使用對所述填充焊絲的電流值及焊絲送給量能夠分別進(jìn)行單獨(dú)控制的電源，控制所述填充焊絲的電流值及焊絲送給量。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多電極氣體保護(hù)電弧焊方法，其特征在于，使用的填充焊絲用電源具有如下功能檢測所述填充焊絲和母材之間的電壓，當(dāng)該電壓超過規(guī)定值時(shí)，將電流值降低到10A以下而不局限于設(shè)定電流。全文摘要在本發(fā)明的多電極氣體保護(hù)電弧焊方法中，是使用氣體保護(hù)電弧焊用藥芯焊絲作為先行電極及后行電極，設(shè)定先行電極和后行電極的極間距離為15～50mm，把填充焊絲插入所述先行電極和后行電極之間的熔池中，在所述先行電極及后行電極上流通反極性的電流，在所述填充焊絲上流通正極性的電流(焊絲負(fù)極)同時(shí)進(jìn)行焊接。這時(shí)，所述先行電極的熔敷速度L(g/分鐘)及后行電極的熔敷速度T(g/分鐘)的和L+T為100～500g/分鐘，所述填充焊絲的熔敷速度F(g/分鐘)為0.03(L+T)～0.3(L+T)。根據(jù)這樣的方法，即使在焊接速度為150cm/分以上的高速焊接中，也能夠確實(shí)地使焊道外觀良好，防止焊道形狀不良及得到熔池的穩(wěn)定化，并能夠確實(shí)地防止由這些引起的耐氣孔性的劣化。文檔編號B23K9/095GK101116926SQ200710126239公開日2008年2月6日申請日期2007年6月26日優(yōu)先權(quán)日2006年8月1日發(fā)明者有田大,森本朋和,長岡茂雄申請人:株式會社神戶制鋼所