多電極單面埋弧焊接方法、焊接物的制造方法
【專利摘要】焊接裝置(1)通過(guò)使用第一焊絲(110)的第一焊接單元(10)、使用第二焊絲(120)的第二焊接單元(20)、使用第三焊絲(130)的第三焊接單元(30)、使用第四焊絲(140)的第四焊接單元(40)來(lái)對(duì)鋼板進(jìn)行單面埋弧焊接。此時(shí)，在第一焊接單元(10)中，使用第一進(jìn)給裝置(11)將第一焊絲(110)的進(jìn)給速度控制為恒定速度，并且使用饋電方式為直流且外部特性設(shè)定為恒壓特性的第一焊接電源(12)，對(duì)第一焊絲(110)進(jìn)行饋電。由此，降低在多電極單面埋弧焊接中得到的根部焊道的外觀不良。
【專利說(shuō)明】
多電極單面埋弧焊接方法、焊接物的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及多電極單面埋弧焊接方法、焊接物的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為自耗電極式電弧焊接法的一種，已知有如下的埋弧焊接法:將由粉狀的金屬、 人工氧化物或礦物等構(gòu)成的焊劑散布在設(shè)于鋼板的坡口的表面上，并且在堆積于鋼板的坡 口的焊劑之中，向進(jìn)給來(lái)的電極焊絲流通電流而從電極焊絲產(chǎn)生電弧，由此將電極焊絲和 鋼板熔融混合而一體化。該埋弧焊接法與涂藥焊接法、TIG(鎢極惰性氣體）電弧焊接法、氣 體保護(hù)電弧焊接法等其他的電弧焊接法相比，具有通過(guò)使用大電流而熔深較深、提高效率 這樣的特長(zhǎng)。
[0003] 在此，在專利文獻(xiàn)1中，記載有如下的內(nèi)容:在埋弧焊接法中，使用作為外部特性而 具有下垂特性或恒流特性的焊接電源向電極焊絲進(jìn)行饋電，并且根據(jù)焊接電壓設(shè)定信號(hào)和 焊接電壓反饋信號(hào)之差的信號(hào)的大小來(lái)控制電極焊絲進(jìn)給速度。
[0004] 另外，在專利文獻(xiàn)2中記載有如下的多電極單面埋弧焊接法:沿著坡口排列配置多 個(gè)電極焊絲，并且通過(guò)在鋼板的背面?zhèn)扰渲帽骋r材料，由此使用多個(gè)電極焊絲在一次行進(jìn) 中從鋼板的表面?zhèn)戎帘趁鎮(zhèn)冗M(jìn)行焊接。該多電極單面埋弧焊接法能夠在一次行進(jìn)(將其稱 為一次運(yùn)行）中對(duì)鋼板的整個(gè)厚度進(jìn)行完全熔透施工，無(wú)需使鋼板翻轉(zhuǎn)，因此，在造船、橋梁 等領(lǐng)域中被廣泛利用。
[0005] 在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0006] 專利文獻(xiàn)
[0007] 專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2000-117442號(hào)公報(bào) [0008] 專利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)2007-268551號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]發(fā)明要解決的課題
[0010] 在上述的多電極單面埋弧焊接中，利用多個(gè)電極焊絲中的、主要是對(duì)鋼板最先進(jìn) 行焊接的電極焊絲(在先極)在鋼板的背面?zhèn)刃纬筛亢傅馈?br>[0011] 然而，在采用對(duì)在先極的電極焊絲使用具有下垂特性或恒流特性的焊接電源進(jìn)行 饋電、并且基于電弧電壓對(duì)進(jìn)給速度進(jìn)行反饋控制的結(jié)構(gòu)的情況下，有時(shí)在獲得的根部焊 道中產(chǎn)生外觀不良的情況。
[0012] 本發(fā)明的目的在于，降低在多電極單面埋弧焊接中得到的根部焊道的外觀不良。 [0013]解決方案
[0014]本發(fā)明涉及一種使用了在先極和與該在先極連續(xù)的后續(xù)極的多電極單面埋弧焊 接方法，其特征在于，在所述在先極以及所述后續(xù)極中，分別使用直徑為2.4mm以上的焊絲， 關(guān)于各個(gè)焊絲進(jìn)行饋電的電源的饋電方式以及外部特性、和各個(gè)焊絲的進(jìn)給速度的速度控 制方式，在所述在先極中設(shè)定為，所述饋電方式為直流，所述外部特性為恒壓特性，所述速 度控制方式為恒定速度控制，在所述后續(xù)極中設(shè)定為下述(a)~(e)中的任一種：
[0015] (a)所述饋電方式為直流，所述外部特性為恒壓特性，所述速度控制方式為恒定速 度控制；
[0016] (b)所述饋電方式為交流，所述外部特性為恒壓特性，所述速度控制方式為恒定速 度控制；
[0017] (c)所述饋電方式為交流，所述外部特性為恒流特性，所述速度控制方式為基于電 弧電壓的電壓反饋控制；
[0018] (d)所述饋電方式為交流，所述外部特性為下垂特性，所述速度控制方式為基于電 弧電壓的電壓反饋控制；
[0019] (e)所述饋電方式為直流，所述外部特性為恒流特性，所述速度控制方式為基于電 弧電壓的電壓反饋控制。
[0020] 這樣的多電極單面埋弧焊接方法的特征在于，所述后續(xù)極構(gòu)成為包括與所述在先 極連續(xù)的多個(gè)電極，在構(gòu)成所述后續(xù)極的所述多個(gè)電極各自中，所述饋電方式、所述外部特 性以及所述速度控制方式被設(shè)定為所述(a)至所述(e)中的任一種。
[0021] 另外，其特征在于，在構(gòu)成所述后續(xù)極的所述多個(gè)電極中的、從所述在先極觀察時(shí) 位于最后側(cè)的最終極中，所述饋電方式、所述外部特性以及所述速度控制方式被設(shè)定為所 述(c)或所述(d)。
[0022] 此外，其特征在于，在使用具有所述恒壓特性的所述電源的情況下，作為動(dòng)作點(diǎn)處 的電壓相對(duì)于電流的傾斜度的微分值dV/dl為-12.0 X 1(T3(V/A)以上。
[0023] 另外，其特征在于，在使用具有所述恒流特性或所述下垂特性的所述電源的情況 下，作為動(dòng)作點(diǎn)處的電壓相對(duì)于電流的傾斜度的微分值dV/dl為-24.0X1(T 3(V/A)以下。
[0024] 另外，根據(jù)其他的觀點(diǎn)，本發(fā)明涉及一種通過(guò)使用在先極和與該在先極連續(xù)的后 續(xù)極的單面埋弧焊接對(duì)母材進(jìn)行焊接而成的焊接物的制造方法，其特征在于，在所述在先 極以及所述后續(xù)極中，分別使用直徑為2.4mm以上的焊絲，關(guān)于對(duì)各個(gè)焊絲進(jìn)行饋電的電源 的饋電方式以及外部特性、和各個(gè)焊絲的進(jìn)給速度的速度控制方式，在所述在先極中設(shè)定 為，所述饋電方式為直流，所述外部特性為恒壓特性，所述速度控制方式為恒定速度控制， 在所述后續(xù)極中設(shè)定為下述(a)~(e)中的任一種：
[0025] (a)所述饋電方式為直流，所述外部特性為恒壓特性，所述速度控制方式為恒定速 度控制；
[0026] (b)所述饋電方式為交流，所述外部特性為恒壓特性，所述速度控制方式為恒定速 度控制；
[0027] (c)所述饋電方式為交流，所述外部特性為恒流特性，所述速度控制方式為基于電 弧電壓的電壓反饋控制；
[0028] (d)所述饋電方式為交流，所述外部特性為下垂特性，所述速度控制方式為基于電 弧電壓的電壓反饋控制；
[0029] (e)所述饋電方式為直流，所述外部特性為恒流特性，所述速度控制方式為基于電 弧電壓的電壓反饋控制。
[0030] 發(fā)明效果
[0031] 根據(jù)本發(fā)明，能夠降低在多電極單面埋弧焊接中得到的根部焊道的外觀不良。
【附圖說(shuō)明】
[0032]圖1是示出本發(fā)明的實(shí)施的方式所涉及的焊接裝置的概要結(jié)構(gòu)的圖。
[0033]圖2是用于說(shuō)明第一焊接單元~第四焊接單元各自的焊接電源以及進(jìn)給裝置的結(jié) 構(gòu)的圖。
[0034]圖3的(a)~(c)是用于說(shuō)明焊接電源的外部特性的圖。
[0035]圖4是用于說(shuō)明第一實(shí)施例以及第一比較例中的實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
[0036]圖5是用于說(shuō)明第二實(shí)施例以及第二比較例中的實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
[0037]圖6是用于說(shuō)明第三實(shí)施例以及第三比較例中的實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
[0038] 圖7的（a)是說(shuō)明第一實(shí)施例以及第一比較例中的各鋼板以及坡口的尺寸的圖， (b)是說(shuō)明第二實(shí)施例以及第二比較例中的各鋼板以及坡口的尺寸的圖，（c)是說(shuō)明第三實(shí) 施例以及第三比較例中的各鋼板以及坡口的尺寸的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039] 以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0040] 圖1是示出本實(shí)施方式所涉及的焊接裝置1的概要結(jié)構(gòu)的圖。該焊接裝置1使用四 個(gè)電極(焊絲)對(duì)由鋼板構(gòu)成的工件(未圖示)進(jìn)行單面埋弧焊接(四電極單面埋弧焊接）。
[0041] 焊接裝置1具備使用第一焊絲110進(jìn)行焊接的第一焊接單元10、使用第二焊絲120 進(jìn)行焊接的第二焊接單元20、使用第三焊絲130進(jìn)行焊接的第三焊接單元30、以及使用第四 焊絲140進(jìn)行焊接的第四焊接單元40。另外，焊接裝置1具備搭載第一焊接單元10~第四焊 接單元40且沿著從圖中右側(cè)朝向左側(cè)的移動(dòng)方向A行進(jìn)的臺(tái)車(chē)90、驅(qū)動(dòng)臺(tái)車(chē)90的臺(tái)車(chē)驅(qū)動(dòng) 裝置50、以及控制第一焊接單元10~第四焊接單元40及臺(tái)車(chē)驅(qū)動(dòng)裝置50的動(dòng)作的控制裝置 60。此外，焊接裝置1具備在內(nèi)部收容表層焊劑(未圖示)且朝向圖中下方供給表層焊劑的第 一焊劑供給裝置70以及第二焊劑供給裝置80。需要說(shuō)明的是，在該例中，控制裝置60、第一 焊劑供給裝置70以及第二焊劑供給裝置80也搭載于臺(tái)車(chē)90。
[0042]其中，第一焊接單元10具有:第一進(jìn)給裝置11，其具備沿著從圖中上方朝向下方的 供給方向B而進(jìn)給第一焊絲110的第一進(jìn)給輥11a;以及第一焊接電源12,其與同進(jìn)給來(lái)的第 一焊絲110接觸而供給焊接電流(第一焊接電流）的第一導(dǎo)電嘴12a連接。另外，第一焊接單 元10還具備:卷繞第一焊絲110且成為第一焊絲110的供給源的卷盤(pán)(未圖示）。
[0043]另外，第二焊接單元20具有:第二進(jìn)給裝置21，其具備沿著從圖中上方朝向下方的 供給方向B而進(jìn)給第二焊絲120的第二進(jìn)給輥21a;以及第二焊接電源22,其與同進(jìn)給來(lái)的第 二焊絲120接觸而供給焊接電流(第二焊接電流）的第二導(dǎo)電嘴22a連接。另外，第二焊接單 元20還具備:卷繞第二焊絲120且成為第二焊絲120的供給源的卷盤(pán)(未圖示）。
[0044]此外，第三焊接單元30具有:第三進(jìn)給裝置31，其具備沿著從圖中上方朝向下方的 供給方向B而進(jìn)給第三焊絲130的第三進(jìn)給輥31a;以及第三焊接電源32,其與同進(jìn)給來(lái)的第 三焊絲130接觸而供給焊接電流(第三焊接電流）的第三導(dǎo)電嘴32a連接。另外，第三焊接單 元30還具備:卷繞第三焊絲130且成為第三焊絲130的供給源的卷盤(pán)(未圖示）。
[0045]另外，第四焊接單元40具有:第四進(jìn)給裝置41，其具備沿著從圖中上方朝向下方的 供給方向B而進(jìn)給第四焊絲140的第四進(jìn)給輥41a;以及第四焊接電源42,其與同進(jìn)給來(lái)的第 四焊絲140接觸而供給焊接電流(第四焊接電流）的第四導(dǎo)電嘴42a連接。另外，第四焊接單 元40還具備:卷繞第四焊絲140且成為第四焊絲140的供給源的卷盤(pán)(未圖示）。
[0046]需要說(shuō)明的是，本實(shí)施方式的焊接裝置1構(gòu)成為，在臺(tái)車(chē)90上搭載第一焊接電源 12、第二焊接電源22、第三焊接電源32以及第四焊接電源42,使這些第一焊接電源12~第四 焊接電源42與臺(tái)車(chē)90-起行進(jìn)，但不限于此。例如，也可以將這些第一焊接電源12~第四焊 接電源42配置為固定于臺(tái)車(chē)90的外部，并使用電纜等將第一焊接電源12~第四焊接電源42 與臺(tái)車(chē)90上的各構(gòu)成要素連接起來(lái)。
[0047]另外，第一焊劑供給裝置70具備將收容于內(nèi)部的表層焊劑朝向圖中下方供給的第 一焊劑供給口 70a。而且，第一焊劑供給裝置70的表層焊劑的供給量通過(guò)設(shè)于第一焊劑供給 裝置70的閥（未圖示)來(lái)調(diào)整。
[0048]此外，第二焊劑供給裝置80具備將收容于內(nèi)部的表層焊劑朝向圖中下方供給的第 二焊劑供給口 80a。而且，第二焊劑供給裝置80的表層焊劑的供給量通過(guò)設(shè)于第二焊劑供給 裝置80的閥（未圖示)來(lái)調(diào)整。
[0049] 在該焊接裝置1中，從移動(dòng)方向A觀察，在最下游側(cè)配置有成為第一個(gè)電極的第一 焊絲110,在比第一焊絲110靠上游側(cè)配置有成為第二個(gè)電極的第二焊絲120,在比第二焊絲 120靠上游側(cè)配置有成為第三個(gè)電極的第三焊絲130,在比第三焊絲130靠上游側(cè)且是最上 游側(cè)配置有成為第四個(gè)電極的第四焊絲140。另外，在該焊接裝置1中，第一焊劑供給裝置70 配置在從移動(dòng)方向A觀察比第一焊絲110靠下游側(cè)的位置，第二焊劑供給裝置80配置在從移 動(dòng)方向A觀察比第二焊絲120靠上游側(cè)且比第三焊絲130靠下游側(cè)的位置。而且，當(dāng)從圖中上 方觀察焊接裝置1時(shí)，第一焊劑供給口 70a、第一焊絲110、第二焊絲120、第二焊劑供給口 80a、第三焊絲130以及第四焊絲140依次沿著沿移動(dòng)方向A的直線排列。
[0050] 另外，在該焊接裝置1中，作為第一焊絲110~第四焊絲140,使用各自直徑為2.4mm 以上且6.4mm以下的焊絲。在此，關(guān)于第一焊絲110~第四焊絲140,可以是四個(gè)焊絲的直徑 全部相同，可以是三個(gè)焊絲的直徑相同而一個(gè)焊絲的直徑不同，可以是兩個(gè)焊絲的直徑相 同而另外兩個(gè)焊絲的直徑不同，還可以是四個(gè)焊絲的直徑均不同。
[0051] 此外，在該焊接裝置1中使用的第一焊絲110~第四焊絲140分別由基本上不具有 焊劑的實(shí)心焊絲構(gòu)成。但是，也可以由填充焊劑的焊絲構(gòu)成上述焊絲中的一個(gè)以上。
[0052]需要說(shuō)明的是，在以下的說(shuō)明中，有時(shí)將包含第一焊絲110的第一焊接單元10稱為 "在先極"。另外，有時(shí)將包含第二焊絲120的第二焊接單元20、包含第三焊絲130的第三焊接 單元30以及包含第四焊絲140的第四焊接單元40統(tǒng)稱為"后續(xù)極"。此外，有時(shí)將包含第二焊 絲120的第二焊接單元20稱為"第一中間極"，將包含第三焊絲130的第三焊接單元30稱為 "第二中間極"，將包含第四焊絲140的第四焊接單元40"最終極"。
[0053]圖2是用于說(shuō)明構(gòu)成焊接裝置1的第一焊接單元10~第四焊接單元40各自的焊接 電源(第一焊接電源12~第四焊接電源42)以及進(jìn)給裝置(第一進(jìn)給裝置11~第四進(jìn)給裝置 41)的結(jié)構(gòu)的圖。在此，圖2示出各焊接單元、各焊接電源中的饋電方式及外部特性、各進(jìn)給 裝置中的焊絲速度控制方式之間的關(guān)系。
[0054]首先，對(duì)第一焊接單元10進(jìn)行說(shuō)明。
[0055]構(gòu)成第一焊接單元10的第一焊接電源12是作為饋電方式而采用DC(Direct Current)的直流電源，其外部特性為恒壓特性。另外，作為焊絲速度控制方式，第一進(jìn)給裝 置11進(jìn)行以恒定速度進(jìn)給第一焊絲110的恒速控制。
[0056]接著，對(duì)第二焊接單元20進(jìn)行說(shuō)明。在本實(shí)施方式中，第二焊接單元20由以下說(shuō)明 的五個(gè)組合(第一結(jié)構(gòu)~第五結(jié)構(gòu)）中的任一者構(gòu)成。
[0057] (a)第一結(jié)構(gòu)
[0058]第一結(jié)構(gòu)中的第二焊接電源22是作為饋電方式而采用DC(Direct Current)的直 流電源，其外部特性為恒壓特性。另外，作為焊絲速度控制方式，第一結(jié)構(gòu)中的第二進(jìn)給裝 置21進(jìn)行以恒定速度進(jìn)給第二焊絲120的恒速控制。這樣，第一結(jié)構(gòu)成為與第一焊接單元10 相同的組合。
[0059] (b)第二結(jié)構(gòu)
[0060] 第二結(jié)構(gòu)中的第二焊接電源22是作為饋電方式而采用AC的交流電源，其外部特性 為恒壓特性。另外，作為焊絲速度控制方式，第二結(jié)構(gòu)中的第二進(jìn)給裝置21進(jìn)行以恒定速度 進(jìn)給第二焊絲120的恒速控制。
[0061 ] (C)第三結(jié)構(gòu)
[0062]第三結(jié)構(gòu)中的第二焊接電源22是作為饋電方式而采用AC的交流電源，其外部特性 為恒流特性。另外，作為焊絲速度控制方式，第三結(jié)構(gòu)中的第二進(jìn)給裝置21進(jìn)行通過(guò)基于電 弧電壓的反饋控制而逐次以適當(dāng)?shù)乃俣冗M(jìn)給第二焊絲120的電壓FB(Feed Back)變速控制。 [0063] (d)第四結(jié)構(gòu)
[0064]第四結(jié)構(gòu)中的第二焊接電源22是作為饋電方式而采用AC的交流電源，其外部特性 為下垂特性。另外，作為焊絲速度控制方式，第四結(jié)構(gòu)中的第二進(jìn)給裝置21進(jìn)行通過(guò)基于電 弧電壓的反饋控制而逐次以適當(dāng)?shù)乃俣冗M(jìn)給第二焊絲120的電壓FB變速控制。
[0065] (e)第五結(jié)構(gòu)
[0066]第五結(jié)構(gòu)中的第二焊接電源22是作為饋電方式而采用DC的直流電源，其外部特性 為恒流特性。另外，作為焊絲速度控制方式，第五結(jié)構(gòu)中的第二進(jìn)給裝置21進(jìn)行通過(guò)基于電 弧電壓的反饋控制而逐次以適當(dāng)?shù)乃俣冗M(jìn)給第二焊絲120的電壓FB變速控制。
[0067]另外，第三焊接單元30以及第四焊接單元40與第二焊接單元20相同，能夠由上述 的第一結(jié)構(gòu)(a)~第五結(jié)構(gòu)(e)中的任一者構(gòu)成。在此，第二焊接單元20、第三焊接單元30以 及第四焊接單元40可以采用三個(gè)全部相同的結(jié)構(gòu)，也可以采用兩個(gè)相同而一個(gè)不同的結(jié) 構(gòu)，還可以采用三個(gè)全部不同的結(jié)構(gòu)。
[0068]需要說(shuō)明的是，第一焊絲110~第四焊絲140的進(jìn)給速度能夠基于臺(tái)車(chē)90朝移動(dòng)方 向A移動(dòng)的速度(焊接速度)來(lái)決定。例如在恒速控制的情況下，作業(yè)者基于焊接速度來(lái)決定 進(jìn)給速度的基準(zhǔn)值，并以維持該進(jìn)給速度的基準(zhǔn)值的方式進(jìn)行恒速控制。另外，例如在電壓 FB變速控制的情況下，作業(yè)者以焊接速度為基準(zhǔn)來(lái)決定進(jìn)給速度的基準(zhǔn)值，相對(duì)于進(jìn)給速 度的基準(zhǔn)值來(lái)反饋電弧電壓而進(jìn)行變速控制。
[0069] 接著，對(duì)上述的各焊接電源的外部特性進(jìn)行說(shuō)明。
[0070] 圖3是用于說(shuō)明焊接電源的外部特性的圖。在此，圖3(a)例示出恒壓特性，圖3(b) 例示出恒流特性，圖3(c)例示出下垂特性。另外，在圖3(a)~(c)各自中，橫軸為輸出電流I (A)，縱軸為輸出電壓V(V)。外部特性曲線根據(jù)向焊接電源輸入的電流或電壓的指示而移動(dòng) (變化）。圖3(a)例示出與四個(gè)階段的指示電壓對(duì)應(yīng)的外部特性曲線，并且圖3(b)~(c)例示 出與四個(gè)階段的指示電流對(duì)應(yīng)的外部特性曲線。需要說(shuō)明的是，在焊接電源的情況下，輸出 電流I對(duì)應(yīng)于焊接電流，輸出電壓V對(duì)應(yīng)于電弧電壓與其他的電壓損耗要因（電纜內(nèi)消耗、接 點(diǎn)電阻等)相加而得到的合計(jì)值。
[0071] 首先，對(duì)圖3(a)所示的恒壓特性進(jìn)行說(shuō)明。
[0072] 在恒壓特性的情況下，相對(duì)于輸出電流I的變動(dòng)，輸出電壓V的變動(dòng)變小。
[0073] 接著，對(duì)圖3(b)所示的恒流特性進(jìn)行說(shuō)明。
[0074] 在恒流特性的情況下，相對(duì)于輸出電流I的變動(dòng)，輸出電壓V的變動(dòng)變大。從相反的 觀點(diǎn)來(lái)看，可以認(rèn)為在恒流特性下，即便輸出電壓V大幅變動(dòng)，輸出電流I的變動(dòng)也較小。
[0075] 接著，對(duì)圖3(c)所示的下垂特性進(jìn)行說(shuō)明。
[0076] 在下垂特性的情況下，與恒流特性的情況相同，相對(duì)于輸出電流I的變動(dòng)，輸出電 壓V的變動(dòng)變大。但是，與恒流特性的情況相比，在下垂特性的情況下，輸出電壓V的變動(dòng)緩 和，且根據(jù)電流值而變化。
[0077] 在此，圖3(a)~（c)在示出各自的外部特性的同時(shí)，還示出用于產(chǎn)生弧長(zhǎng)L的電弧 的電弧特性。在各個(gè)圖中，任一者的外部特性的曲線與電弧特性的曲線的交點(diǎn)成為產(chǎn)生作 為目的的弧長(zhǎng)L的電弧的動(dòng)作點(diǎn)P(特定的輸出電流I以及與該輸出電流I對(duì)應(yīng)的特定的輸出 電壓V)。需要說(shuō)明的是，在以下的說(shuō)明中，將用于產(chǎn)生作為目的的弧長(zhǎng)L的電弧的動(dòng)作點(diǎn)P中 的、電壓相對(duì)于電流的傾斜度稱為微分值dV/dl。
[0078] 在此，具有下垂特性、恒流特性的焊接電源的熔化深度的變動(dòng)較少，在埋弧焊接中 是優(yōu)選的。但是，由于在具有下垂特性、恒流特性的焊接電源中電弧電壓容易發(fā)生變化，因 此，通常與電壓FB變速控制下的焊絲的進(jìn)給進(jìn)行組合。在將具有下垂特性、恒流特性的焊接 電源與電壓FB變速控制組合的情況下，若弧長(zhǎng)L變短，則根據(jù)電弧電壓的下降而降低焊絲的 進(jìn)給速度，從而使弧長(zhǎng)L恢復(fù)原來(lái)的長(zhǎng)度，另一方面，若弧長(zhǎng)L變長(zhǎng)，則根據(jù)電弧電壓的上升 而提高焊絲的進(jìn)給速度，從而使弧長(zhǎng)L恢復(fù)原來(lái)的長(zhǎng)度。
[0079]另一方面，具有恒壓特性的焊接電源在使用細(xì)徑焊絲的MAG焊接或MIG焊接中是優(yōu) 選的。另外，具有恒壓特性的焊接電源有時(shí)也用于使用直徑為2.0mm以下的焊絲的埋弧焊 接。但是，由于在具有恒壓特性的焊接電源中焊接電流容易發(fā)生變化，因此，通常與恒速控 制下的焊絲的進(jìn)給進(jìn)行組合。在將具有恒壓特性的焊接電源與恒速控制組合的情況下，若 弧長(zhǎng)L變短，則通過(guò)焊接電流自動(dòng)變大而使弧長(zhǎng)L恢復(fù)原來(lái)的長(zhǎng)度，另一方面，若弧長(zhǎng)變長(zhǎng)， 則通過(guò)焊接電流自動(dòng)變小而使弧長(zhǎng)L恢復(fù)原來(lái)的長(zhǎng)度。
[0080]在此，對(duì)本實(shí)施方式的多電極單面埋弧焊接方法中的焊接條件的特征進(jìn)行說(shuō)明。 [0081 ] <關(guān)于各焊絲的直徑>
[0082]在單面埋弧焊接法中，需要以較強(qiáng)的電弧力使坡口熔化而形成根部焊道。但是，并 非僅是焊接電流越高越好，當(dāng)以高速進(jìn)給使焊絲熔化得較多時(shí)，在電弧正下方會(huì)形成熔液 滯留，自身的電弧力受到緩沖，導(dǎo)致減小熔深。因此，期望使焊接電流增高而焊絲熔融量不 增多，為了應(yīng)對(duì)該條件，優(yōu)選為以電流密度(A/mm 2)較低的條件、即增粗焊絲直徑并且以低 速進(jìn)給焊絲。在氣體保護(hù)電弧焊接中，通常使用直徑為1.6mm以下的細(xì)徑的焊絲，但作為單 面埋弧焊接用而優(yōu)選直徑為2.4mm以上的焊絲。更期望使用直徑為3.2mm以上的焊絲，進(jìn)一 步期望使用直徑為4.8mm以上的焊絲。雖然沒(méi)有設(shè)置上限的技術(shù)限制，但從焊絲的進(jìn)給性、 切斷性出發(fā)，直徑為6.4mm以下較為實(shí)用。
[0083] <關(guān)于電極的數(shù)量>
[0084] 在先極具有將坡口熔化得較深來(lái)形成熔池以及根部焊道的作用，由于焊接條件專 注于該作用，因此在母材的板厚較薄而熔池到達(dá)母材的表面的情況下，利用單電極也無(wú)法 使表層焊道外觀變得良好。對(duì)此，最終極主要起到用于平整表層焊道的外觀的作用，因此， 形成與在先極不同的焊接條件。這樣，在單面埋弧焊接中需要進(jìn)行作用分配，因此，必須實(shí) 現(xiàn)使用兩根以上的焊絲的多電極化。通常，焊絲的數(shù)量隨著鋼板的板厚變厚而增加。雖然沒(méi) 有對(duì)電極的數(shù)量設(shè)置上限的技術(shù)限制，但作為單面焊接用，例如可以采用圖1所示的四電極 系統(tǒng)。
[0085] 在各個(gè)電極之間設(shè)置有適度的間隔。根據(jù)板厚、焊接速度、所使用的焊接機(jī)、焊絲 進(jìn)給的各種控制的不同而不能一概而論，可以適當(dāng)進(jìn)行調(diào)整。需要說(shuō)明的是，也存在向電極 之間設(shè)置焊劑的供給口（圖1所示的第一焊劑供給口70a、第二焊劑供給口80a)的情況。
[0086] <關(guān)于在先極中的焊絲速度控制方式、外部特性以及饋電方式>
[0087][關(guān)于在先極中的焊絲速度控制方式]
[0088] 在多電極單面埋弧焊接中，在先極主要用于形成根部焊道。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在根部 焊接中，熔深的驅(qū)動(dòng)力顯著地影響根部品質(zhì)，容易導(dǎo)致根部焊道的過(guò)度或根部不足。而且， 本發(fā)明人針對(duì)熔深的驅(qū)動(dòng)力反復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在通常的接縫中，以電流以及電壓因素為 準(zhǔn)，然而在單面焊接中并非如此，焊絲的進(jìn)給速度的影響度最大。
[0089] 即，若焊絲的進(jìn)給速度過(guò)度，則焊絲容易將被表面張力主體支承的熔池按到鋼板 背面，形成過(guò)度根部。此外，若進(jìn)給速度快，則焊絲有時(shí)也會(huì)沖破熔池。
[0090] 相反，若焊絲的進(jìn)給速度不足，則熔池不會(huì)從鋼板背面被推壓而成為根部不足。在 理論上，若焊絲的進(jìn)給速度能夠無(wú)時(shí)間損耗地相對(duì)于不可避免地產(chǎn)生的弧長(zhǎng)L的變化而作 出反應(yīng)，使弧長(zhǎng)L恢復(fù)原來(lái)狀態(tài)，則應(yīng)該不會(huì)產(chǎn)生這些現(xiàn)象。然而，實(shí)際上進(jìn)給焊絲的焊絲馬 達(dá)是工業(yè)產(chǎn)品，在反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生某種程度的延遲。相對(duì)于該反應(yīng)時(shí)間的延遲，根部焊道的高度 不具有牢固的性質(zhì)，容易受到其變化的影響。
[0091 ]鑒于該問(wèn)題明確可知，在對(duì)形成根部焊接造成影響的在先極中，期望進(jìn)行即使電 流、電壓發(fā)生變化也不會(huì)對(duì)進(jìn)給速度造成影響、且使進(jìn)給速度成為恒定的控制(恒速控制）。 如上所述，對(duì)于當(dāng)前的粗徑埋弧焊接而言，焊絲進(jìn)給恒定控制是以往不合適的控制法。其理 由在于，粗徑焊絲的整個(gè)剖面難以均勻地熔融，其結(jié)果是，焊絲熔融速度變得不穩(wěn)定，進(jìn)而 也無(wú)法期待弧長(zhǎng)L的穩(wěn)定化。然而，只有在單面焊接中形成根部焊道的情況下，比起弧長(zhǎng)L的 穩(wěn)定化，進(jìn)給速度穩(wěn)定化所帶來(lái)的形狀穩(wěn)定化效果更高。
[0092][關(guān)于在先極中的外部特性]
[0093]接著，作為現(xiàn)有技術(shù)，在先極的外部特性通常是指下垂特性。如上所述，下垂特性 中，相對(duì)于電壓值的變動(dòng)而電流值的變動(dòng)小。作為構(gòu)造簡(jiǎn)單且廉價(jià)、維護(hù)容易的焊接機(jī)構(gòu) 造，以往采用不使用電子元件而利用漏抗的鐵芯可動(dòng)式焊接機(jī)，但在該方式中，也存在僅制 作下垂特性這樣的時(shí)代背景。
[0094]在針對(duì)電流值對(duì)熔深深度造成最大影響的非根部焊接的應(yīng)用中，電流值穩(wěn)定對(duì)熔 深穩(wěn)定化而言是有效的，另一方面，在根部焊接中的根部焊道的形狀穩(wěn)定化中，電流值的變 動(dòng)并非主要的影響因素。另一方面，雖然弧長(zhǎng)L與進(jìn)給速度的變動(dòng)相比，對(duì)根部穩(wěn)定化的影 響不大，然而在弧長(zhǎng)L過(guò)度地急劇變化的情況下也帶來(lái)不良影響。例如當(dāng)弧長(zhǎng)L為零、即電弧 消失時(shí)，焊接自身停止，或者在再次起弧時(shí)電弧爆發(fā)性地產(chǎn)生，因此，在該力的作用下無(wú)法 正常地形成根部焊道。另一方面，當(dāng)弧長(zhǎng)L過(guò)度時(shí)，仍然無(wú)法維持電弧而使電弧很快消失，或 者每單位面積的電弧力減弱，從而無(wú)法形成根部焊道。
[0095] 此外，產(chǎn)生焊道形狀的不平整、受到磁吹影響的蜿蜒、挖掘母材的根切這樣的缺 陷。即，需要進(jìn)行弧長(zhǎng)L的穩(wěn)定化控制。
[0096] 當(dāng)為了實(shí)現(xiàn)根部穩(wěn)定化而以進(jìn)給速度恒定為前提時(shí)，作為使弧長(zhǎng)L穩(wěn)定化的方法， 需要進(jìn)給速度控制以外的控制對(duì)象。已知有自耗電極式焊接焊絲的熔融速度由式（1)表示， 給出了成為平方的電流值(焊接電流I)的影響度最大的啟示。
[0097] Mw=Kl · I+K2 · I2 · P · L···(1)
[0098] Mw:焊絲熔融速度 [0099] I:焊接電流 [0100] P:電阻率
[0101] L:焊絲突出長(zhǎng)度
[0102] K1、K2:常量
[0103] 由此，作為以進(jìn)給速度恒定為前提而使弧長(zhǎng)L穩(wěn)定化的方法，使焊接電流I積極地 變化是有效的。例如，若弧長(zhǎng)L變短，則通過(guò)使焊接電流I急劇上升而使焊絲熔融速度Mw下 降，弧長(zhǎng)L恢復(fù)原來(lái)狀態(tài)。另一方面，若弧長(zhǎng)L變長(zhǎng)，則通過(guò)使電流急劇下降而使焊絲熔融速 度Mw上升，弧長(zhǎng)L仍然恢復(fù)原來(lái)狀態(tài)。該現(xiàn)象通常被稱為弧長(zhǎng)的自身控制作用?；￠L(zhǎng)的自身 控制作用需要電流的急速變化，實(shí)現(xiàn)該自身控制作用的外部特性僅為恒壓特性。因此，為了 實(shí)現(xiàn)使根部焊接穩(wěn)定化所需的焊絲進(jìn)給速度恒定，作為間接的因素，需要使與在先極對(duì)應(yīng) 的焊接電源的外部特性為恒壓特性。
[0104] 這樣的"焊絲速度控制：恒速"以及"外部特性：恒壓特性"的組合在利用直徑為 1.6mm以下的細(xì)焊絲的氣體保護(hù)電弧焊接法中使用。這是因?yàn)?，因焊絲較細(xì)而熔融性優(yōu)異， 因此，弧長(zhǎng)的自身控制作用變得非常有效。然而，對(duì)于直徑為2.4mm以上的焊絲，與比其細(xì)的 焊絲相比，熔融性差，因此，當(dāng)用于非單面焊接時(shí)，無(wú)法使弧長(zhǎng)的自身控制作用良好地發(fā)揮 作用，導(dǎo)致電弧以及焊道形狀不穩(wěn)定。
[0105] [關(guān)于在先極中的饋電方式]
[0106] 接著，關(guān)于在先極的饋電方式，在單面焊接的在先極中必須為直流。在交流中，必 定周期性產(chǎn)生電流為零、即電弧消失的狀態(tài)。對(duì)于非單面焊接或單面焊接中的后續(xù)極即第 二個(gè)電極以后，短時(shí)間的電弧消失對(duì)焊接品質(zhì)的影響不大，但對(duì)于在先極，對(duì)根部的穩(wěn)定化 造成較強(qiáng)的影響，成為不穩(wěn)定化的主要因素。若電弧沒(méi)有迅速地再次起弧，則固體的焊絲按 下熔池，成為根部過(guò)度狀態(tài)。
[0107] 出于以上那樣的理由，在先極采用"焊絲速度控制：恒速"、"外部特性:恒壓特性" 以及"饋電方式:直流"的組合。
[0108] 需要說(shuō)明的是，目前最普及的大電流埋弧焊接機(jī)是廉價(jià)的鐵芯運(yùn)轉(zhuǎn)式的交流機(jī)。 在該方式中，外部特性必然成為下垂特性。與此相對(duì)，若為了生成直流而使用晶閘管元件， 則能夠獲得大電流的直流，并且外部特性也成為恒壓特性。此外，近來(lái)，對(duì)于怕熱且難以輸 出大電流的逆變器式焊接機(jī)，也開(kāi)發(fā)出以大電流輸出為特長(zhǎng)的設(shè)備，若使用該設(shè)備，則能夠 獲得非常優(yōu)異的直流特性。
[0109] <關(guān)于后續(xù)極的焊絲速度控制方式、外部特性以及饋電方式>
[0110] 雖然在多電極單面埋弧焊接中無(wú)法進(jìn)行目視確認(rèn)，但在堆積于鋼板上的表層焊劑 中形成的熔池是基本上所有的焊絲的熔融金屬相連而成的被稱為單池的又長(zhǎng)又大的液體 金屬。如上所述，在先極對(duì)根部焊道的形狀具有最大的影響度，但若為單池，雖然影響度相 對(duì)減小，但是后續(xù)極仍對(duì)根部焊道的形狀造成影響。例如，即便利用成為在先極的第一個(gè)電 極形成了良好形狀的液體狀態(tài)的根部焊道，但若由成為后續(xù)極的第二個(gè)電極以后以將第一 個(gè)電極形成的熔池按到背面?zhèn)鹊姆绞竭M(jìn)行作用，則最終凝固狀態(tài)的根部焊道變得不平整。 因此，在第二個(gè)電極以后，也與在先極相同地應(yīng)用"焊絲速度控制:恒速"以及"外部特性:恒 壓特性"。在此，作為饋電方式，與在先極相同地期望直流，但第二個(gè)電極以后的極性的影響 度相對(duì)于第一個(gè)電極而相對(duì)變小，因此，也可以采用交流。
[0111] 另一方面，當(dāng)鋼板的板厚變厚且電極數(shù)量也增多時(shí)，即便是單池或者由后續(xù)極形 成的熔池的壓力略微變化，均不會(huì)對(duì)距離較遠(yuǎn)的熔池的背面?zhèn)仍斐奢^大的影響。在這種情 況下，也能夠應(yīng)用以往使用的"焊絲速度控制：電壓FB變速控制"以及"外部特性：下垂特 性"。代替下垂特性，使用目標(biāo)性質(zhì)相同的"外部特性:恒流特性"的焊接電源也顯然沒(méi)有問(wèn) 題。作為后續(xù)極的作用，也需要平整表層焊道的形狀。出于該目的，有時(shí)即便進(jìn)給速度發(fā)生 變化，使電流值、弧長(zhǎng)L優(yōu)先穩(wěn)定化也是有效的。對(duì)于這種要求，優(yōu)選采用"焊絲速度控制：電 壓FB變速控制"、"外部特性:下垂特性或恒流特性"、以及難以引起因電弧相互干涉、磁吹引 起的偏向的"饋電方式:交流"的組合。
[0112] < 其他 >
[0113][關(guān)于墊板]
[0114]在單面焊接中，通常使用接住根部焊道的帶槽的銅制或固體氧化物制的墊板材 料。需要說(shuō)明的是，固體氧化物具體是指陶瓷制或玻璃。在玻璃的情況下，通常使用編入了 玻璃纖維的帶狀結(jié)構(gòu)。若沒(méi)有墊板材料，則在過(guò)度的電弧力作用于初層時(shí)，使熔池落下，電 弧消失而導(dǎo)致無(wú)法繼續(xù)焊接。若使用任意的墊板材料，則能夠防止這種最差的情況。
[0115]若成為母材的鋼板底面緊密接觸，則即便電弧力不穩(wěn)定，根部焊道的形狀也應(yīng)該 穩(wěn)定化，但實(shí)際上較大的鋼板并不平整，大多情況下略微彎曲或發(fā)生波紋，因此，必定無(wú)法 緊密接觸。對(duì)此，為了填埋不可避免地產(chǎn)生的鋼板底面與墊板材料之間的間隙，有時(shí)也預(yù)先 散布?jí)|板焊劑。于是，某種程度上能夠防止背面?zhèn)鹊娜鄢氐牡袈?。此外，也具有如下的方法?不敷設(shè)墊板材料，而是通過(guò)將墊板焊劑散布得較厚，并向在其下方敷設(shè)的空氣軟管注入氣 體來(lái)抬起墊板焊劑，從而提高緊密接觸性。在該情況下，為了防止熔池掉落，墊板焊劑有時(shí) 也采用與固化性樹(shù)脂層疊的粉末層疊構(gòu)造。
[0116][關(guān)于表層焊劑]
[0117]由于是作為埋弧焊接的最低限度的基本結(jié)構(gòu)，因此無(wú)需特別說(shuō)明，將焊劑放入被 稱為料斗的下方帶有軟管的容器（圖1所示的第一焊劑供給裝置70、第二焊劑供給裝置80)， 伴隨著焊接進(jìn)行，焊劑從在先極的前方、或者進(jìn)一步根據(jù)需要從設(shè)于電極之間的軟管前端 的焊劑供給口以恒定速度進(jìn)行散布。
[0118][關(guān)于坡口填充材料]
[0119]當(dāng)預(yù)先在坡口內(nèi)散布粉末狀的鋼或鋼合金時(shí)，在焊接時(shí)發(fā)生熔融而形成熔融金屬 的一部分。除了具有提高效率的效果之外，在根部間隙局部過(guò)大的情況下，不容易使根部脫 落。此外，還具有增大焊接部附近的冷卻速度而抑制母材熱量影響部的品質(zhì)劣化的效果。另 外，在根部焊接時(shí)，具有使第一個(gè)電極以后的后續(xù)極的焊絲進(jìn)給、電弧不穩(wěn)定緩和的效果。 但是，有時(shí)當(dāng)散布量過(guò)多時(shí)無(wú)法完全熔化，從而殘留有固體而造成缺陷，因此，不應(yīng)進(jìn)行過(guò) 度的散布。利用電流、坡口形狀的平衡來(lái)決定最佳量。作為粉末的材質(zhì)，使用所謂的粒度細(xì) 的鐵粉、或?qū)⒓?xì)徑的焊接焊絲切斷而形成的粗粒狀物質(zhì)。
[0120][關(guān)于具有恒壓特性的焊接電壓的微分值]
[0121]通常，在焊接機(jī)中以恒壓特性、下垂特性、恒流特性這樣的名稱來(lái)記載規(guī)格，因此， 使用者側(cè)較少詳查其特性。然而，這些外部特性的名稱是概念性的內(nèi)容，并不具有定量的定 義。近來(lái)還出現(xiàn)了使用者能夠調(diào)整外部特性的機(jī)種。作為動(dòng)作點(diǎn)電流中的恒壓特性而期望 的電壓-電流特性的傾斜度、即微分值dV/dl與-12.0X1(T 3(V/A)相比成為水平側(cè)。換言之， 期望的微分值dV/dl為-12.0X10-3(V/A)以上。若微分值dV/dl為-12.0X10- 3(V/A)以上，則 與弧長(zhǎng)L的變化對(duì)應(yīng)地使電流較大變化，有效地發(fā)揮弧長(zhǎng)L的自身控制作用，因此是優(yōu)選的。 更優(yōu)選為，若微分值dV/dl為-8.0 X KT3(V/A)以上，則根部形狀變得更穩(wěn)定。需要說(shuō)明的是， 作為包含恒壓特性的外部特性的一般性質(zhì)，不可能成為+側(cè)的傾斜度，因此，微分值dV/dl為 〇成為實(shí)際上的上限。
[0122] [關(guān)于具有恒流特性或下垂特性的焊接電壓的微分值]
[0123] 恒流特性以及下垂特性并非具有定量的定義。恒流特性和下垂特性也可以說(shuō)在使 用整流元件而生成、或者利用了鐵芯運(yùn)轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的漏磁通的方面不同，但在即便弧長(zhǎng)L發(fā)生 變化也指向電流恒定這一點(diǎn)上是相同的。恒流特性和下垂特性共同優(yōu)選的電壓-電流特性 的傾斜度、即動(dòng)作點(diǎn)電流中的微分值dV/dl與-24.0 X 1(T3(V/A)相比成為鉛垂側(cè)，換言之，優(yōu) 選的微分值dV/dl為-24.0 X 1(T3(V/A)以下。若將微分值dV/dl為-24.0 X 1(T3(V/A)以下的 特性和進(jìn)給速度的電壓反饋控制組合，則能夠敏感地捕捉電弧電壓的變化，能夠通過(guò)使進(jìn) 給速度變化而實(shí)現(xiàn)弧長(zhǎng)L的穩(wěn)定化，從而有助于表層焊道形狀的穩(wěn)定化。需要說(shuō)明的是，作 為包含恒流特性及下垂特性的外部特性的一般性質(zhì)，不可能成為+側(cè)的傾斜度，因此(無(wú) 限大)成為事實(shí)上的下限。
[0124] 實(shí)施例
[0125] 以下，基于實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。但是，本發(fā)明在不超過(guò)其主旨的范圍 內(nèi)，并不限于以下的實(shí)施例。
[0126] (第一實(shí)施例以及第一比較例）
[0127] 圖4是用于說(shuō)明第一實(shí)施例以及第一比較例中的實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)的圖。需要說(shuō)明 的是，圖4所示的實(shí)驗(yàn)裝置的基本結(jié)構(gòu)與圖1所示的焊接裝置1共用。在此，圖4中與實(shí)驗(yàn)裝置 一起還一并示出：包含第一鋼板201及第二鋼板202的工件200、向工件200的表面?zhèn)裙┙o的 表層焊劑300、配置在工件200的背面?zhèn)鹊膲|板部400、以及伴隨著焊接而形成于工件200的 焊接金屬500。
[0128] 另外，圖7(a)示出第一實(shí)施例以及第一比較例中的各鋼板以及坡口的尺寸。在該 例中，作為第一鋼板201以及第二鋼板202而使用板厚35mm、寬度500mmX長(zhǎng)度3000mm的拉伸 強(qiáng)度為490Mpa級(jí)的碳鋼板，分別進(jìn)行坡口端面處理，成為對(duì)接接頭。坡口形狀從表面起到 29mm處成為45° V型，剩余板厚6mm垂直為鈍邊。根部間隙在最短部分成為兩側(cè)鋼板接觸的 〇mm，但由于鋼板的變形，不可避免地具有產(chǎn)生最大2mm的間隙的部位。各焊絲(第一焊絲110 ~第四焊絲140)使用JIS Z3351 YS-S6的相應(yīng)產(chǎn)品，表層焊劑300使用JIS Z3352 SACI1的 相應(yīng)產(chǎn)品。表層焊劑300在比第一個(gè)電極(在先極)靠前的位置以及第二個(gè)電極與第三個(gè)電 極之間被自動(dòng)地連續(xù)散布適量。
[0129] 在鋼板坡口背側(cè)，作為墊板部400而按壓有散布了少量墊板焊劑401的帶槽的墊板 銅板402。另外，關(guān)于各電極，在分別對(duì)應(yīng)的導(dǎo)電嘴與鋼板之間，接線有獨(dú)立的焊接電源。需 要說(shuō)明的是，各焊絲被設(shè)置在各導(dǎo)電嘴的正上方的進(jìn)給輥送至焊接部。
[0130] 然后，使用圖4所示的實(shí)驗(yàn)裝置，進(jìn)行了四電極單面埋弧焊接方法的測(cè)試。更具體 而言，使用圖4所示的試驗(yàn)裝置，以電極為單位而使焊絲直徑、饋電方式、外部特性、焊絲速 度控制、焊接電流、電弧電壓發(fā)生變化，從而確認(rèn)其影響。在圖4所示的實(shí)驗(yàn)裝置中，第一焊 絲110的前端與第二焊絲120的前端的極間距離為40mm，第二焊絲120的前端與第三焊絲130 的前端的極間距離為120mm，第三焊絲130的前端與第四焊絲140的前端的極間距離為30mm。 而且，該例中的焊接速度均為44 (cm/miη)。
[0131] 另外，作為試驗(yàn)結(jié)果，評(píng)價(jià)了根部焊道形狀、表層焊道形狀、內(nèi)部缺陷。根部焊道形 狀在寬度l〇mm以上、根部高度2mm以上且6mm以下為理想形狀，并且將蜿蜒小、寬度的偏差少 的情況設(shè)為非常好并設(shè)為A，將上述評(píng)價(jià)微差但無(wú)需進(jìn)行修正的情況設(shè)為B，將由于根部焊 道形狀的不良而需要進(jìn)行修正的情況設(shè)為C并處理為不合格。關(guān)于表層焊道形狀，采用與根 部焊道形狀相同的評(píng)價(jià)基準(zhǔn)。關(guān)于內(nèi)部缺陷，將即便進(jìn)行超聲波探傷試驗(yàn)、剖面宏觀切割試 驗(yàn)也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)缺陷的情況設(shè)為"無(wú)"，將確認(rèn)出熔合不良的情況設(shè)為"有"。
[0132] 表1及表2示出第一實(shí)施例以及第一比較例中的制造條件以及試驗(yàn)結(jié)果。在此，表1 所示的No. 1-1~No. 1-5為第一實(shí)施例，表2所示的No. 1-6~No. 1-11為第一比較例。
[0133] 需要說(shuō)明的是，在表1以及表2所示的饋電方式中，"AC是指交流，"DC(EP)"是指直 流且將焊絲即電極側(cè)設(shè)為正極的"Electrode Plus"，"DC(EN)"是指直流且將焊絲即電極側(cè) 設(shè)為負(fù)極的"Electrode Negative"。關(guān)于該表不方式，在后述的表3~表6中也相同。
[0134] [表 1]
[0135]
[0136] [表 2]
[0137]
[0138] 首先，對(duì)第一實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
[0139] No. 1-1對(duì)第一個(gè)電極使用直流、恒壓特性、恒速控制，對(duì)第二個(gè)電極以后使用一直 以來(lái)的交流、下垂特性、電壓FB變速控制，獲得了良好的根部焊道形狀。另一方面，通過(guò)將成 為最終路徑的第四個(gè)電極設(shè)為交流、下垂特性、電壓FB變速控制，表層焊道形狀也變得非常 好。
[0140] No. 1 -2是相對(duì)于No. 1 -1而第一個(gè)電極的焊接電源中的外部特性的微分值dV/d I較 小、即削弱了恒壓特性的情況，伴隨于此，第一個(gè)電極的初層焊接中的弧長(zhǎng)的自身控制作用 變?nèi)醵兊貌环€(wěn)定，因此，根部焊道形狀比No. 1-1稍差。也就是說(shuō)，由于采用直流、恒速控 制，因此獲得成為允許范圍的根部焊道形狀。
[0141] No. 1-3與No. 1-1類似，但將第一個(gè)電極的電源極性設(shè)為直流正極性、即電極側(cè)- (負(fù)）。通常，直流下的電源極性大多采用直流反極性、即電極側(cè)+(正），但焊接品質(zhì)不存在問(wèn) 題，在本施工方法中，示出能夠使用任一種方法。
[0142] No. 1-4將全部電極設(shè)為直流、恒壓特性、恒速控制，且對(duì)第二個(gè)電極以后也引入了 減小熔池的壓力變化的控制，由此得到非常好的根部焊道形狀。然而，另一方面，在采用表 層焊道形狀容易受到電弧間干涉、磁吹的影響的直流的情況下，雖然在允許范圍內(nèi)，但與采 用交流的情況相比稍差。
[0143] No. 1-5將全部電極設(shè)為恒壓特性、恒速控制，僅第一個(gè)電極采用直流，其他電極采 用交流。通過(guò)對(duì)后續(xù)極側(cè)采用交流，電弧不易受到磁吹影響，其結(jié)果是，根部焊道形狀和表 層焊道形狀均非常好。
[0144] 接著，對(duì)第一比較例進(jìn)行說(shuō)明。
[0145] No. 1 -6是目前使用的典型例子。全部電極采用交流、下垂特性、電壓FB變速控制。 進(jìn)給速度的變動(dòng)和交流特有的周期性的電弧消失導(dǎo)致根部熔池的不穩(wěn)定，雖然內(nèi)部缺陷、 表層焊道形狀倒不存在特別的問(wèn)題，但是對(duì)于根部焊接來(lái)說(shuō)是不適合的，根部焊道形狀的 不良顯著。
[0146] No. 1-7相對(duì)于No. 1-6而對(duì)第四個(gè)電極應(yīng)用了恒壓特性、恒速控制，但即便僅對(duì)成 為最終極的第四個(gè)電極施加了減小熔池的壓力變化的控制，貢獻(xiàn)率也比第一個(gè)電極低，因 此，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)根部焊道形狀的改善。
[0147] No. 1-8與No. 1-7類似，但并非第四個(gè)電極而是對(duì)第二個(gè)電極應(yīng)用了恒壓特性、恒 速控制。但是，在成為第一中間極的第二個(gè)電極中，與第一個(gè)電極相比，對(duì)形成根部焊道的 熔池施加的壓力的穩(wěn)定化貢獻(xiàn)率較低，沒(méi)有獲得根部焊道形狀的改善效果。
[0148] No . 1 -9中，第一個(gè)電極、第二個(gè)電極均直接采用以往的交流、下垂特性的焊接電 源，將焊絲進(jìn)給設(shè)為恒速控制。在下垂特性中，在原理上弧長(zhǎng)穩(wěn)定化必須由焊絲進(jìn)給控制來(lái) 實(shí)現(xiàn)，但由于是恒速化，因此弧長(zhǎng)穩(wěn)定化作用完全沒(méi)有發(fā)揮。因此，弧長(zhǎng)始終變動(dòng)較大，無(wú)法 實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的焊接。其結(jié)果是，根部焊道形狀以及表層焊道形狀均較為粗糙而不穩(wěn)定，內(nèi)部也 產(chǎn)生熔合不良。
[0149] No. 1-10構(gòu)成為將第一個(gè)電極設(shè)為直流、恒流特性，另一方面將焊絲速度控制設(shè)為 恒速控制。直流、恒流特性的焊接電源通常采用非熔極式、即不從消耗焊絲而從非消耗鎢電 極產(chǎn)生電弧的在TIG焊接、等離子焊接法中使用的電源方式，但弧長(zhǎng)的控制與下垂特性相 同，需要電極側(cè)的上下。即便將本電源用作熔極式，在將焊絲設(shè)為恒速控制的情況下電弧的 長(zhǎng)穩(wěn)定化作用也完全沒(méi)有發(fā)揮。因此，與No. 1-9相同，弧長(zhǎng)始終變動(dòng)較大，無(wú)法實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的 焊接。根部焊道形狀以及表層焊道形狀均較為粗糙而不穩(wěn)定，內(nèi)部也產(chǎn)生熔合不良。
[0150] No. 1-11中，針對(duì)現(xiàn)有的全部電極而從交流、下垂特性、電壓FB變速控制替換為直 流、恒流特性、電壓FB變速控制，但第一個(gè)電極沒(méi)有成為恒壓特性、恒速控制，因此，根部焊 道形狀不穩(wěn)定。關(guān)于表層焊道形狀，恒流特性、電壓FB變速控制發(fā)揮作用，盡管發(fā)現(xiàn)了因直 流特有的電弧相互干涉而引起的不穩(wěn)定性，但處于允許范圍。
[0151](第二實(shí)施例以及第二比較例）
[0152]圖5是用于說(shuō)明第二實(shí)施例以及第二比較例中的實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)的圖。需要說(shuō)明 的是，圖5所示的實(shí)驗(yàn)裝置的基本結(jié)構(gòu)是從圖1所示的焊接裝置1去掉第四焊接單元40而得 到的。在此，圖5中與實(shí)驗(yàn)裝置一起還一并示出：包含第一鋼板201以及第二鋼板202的工件 200、向工件200的表面?zhèn)裙┙o的表層焊劑300、配置在工件200的背面?zhèn)鹊膲|板部400、以及 隨著焊接而形成于工件200的焊接金屬500。
[0153] 另外，圖7(b)示出第二實(shí)施例以及第二比較例中的各鋼板以及坡口的尺寸。在該 例中，第一鋼板201以及第二鋼板202使用板厚30mm、寬度500mmX長(zhǎng)度3000mm的拉伸強(qiáng)度為 400Mpa級(jí)的碳鋼板，分別對(duì)上述鋼板進(jìn)行坡口端面處理，成為對(duì)接接頭。坡口形狀從表面起 到25mm處成為45° V型，剩余板厚5mm垂直為鈍邊。根部間隙在最短部成為兩側(cè)鋼板接觸的 〇mm，但由于鋼板的變形，不可避免地具有產(chǎn)生最大2mm的間隙的部位。各焊絲(第一焊絲110 ~第三焊絲130)使用JIS Z3351 YS-S6的相應(yīng)產(chǎn)品、表層焊劑300使用JIS Z3352 SACI1的 相應(yīng)產(chǎn)品。表層焊劑300在比第一個(gè)電極(在先極)靠前的位置以及第二個(gè)電極與第三個(gè)電 極之間被自動(dòng)地連續(xù)散布適量。
[0154] 在鋼板坡口背側(cè)，作為墊板部400,沒(méi)有使用銅板、陶瓷板這樣的成型固體，而是在 下敷焊劑411之上散布少量加入了固化性樹(shù)脂成分的墊板焊劑412,并從穿過(guò)下敷焊劑411 的內(nèi)部的空氣軟管413注入氣體，由此將墊板焊劑412按壓于鋼板背面。另外，關(guān)于各電極， 在分別對(duì)應(yīng)的導(dǎo)電嘴與鋼板之間，接線有獨(dú)立的焊接電源。需要說(shuō)明的是，各焊絲被設(shè)置在 各導(dǎo)電嘴的正上方的進(jìn)給輥送至焊接部。
[0155] 然后，使用圖5所示的實(shí)驗(yàn)裝置，進(jìn)行了三電極單面埋弧焊接方法的測(cè)試。更具體 而言，使用圖5所示的試驗(yàn)裝置，以電極為單位而使焊絲直徑、饋電方式、外部特性、焊絲速 度控制、焊接電流、焊接電壓發(fā)生變化，從而確認(rèn)出其影響。在圖5所示的實(shí)驗(yàn)裝置中，第一 焊絲110的前端與第二焊絲120的前端的極間距離為40mm，第二焊絲120的前端與第三焊絲 130的前端的距離為120mm。而且，該例中的焊接速度均為47 (cm/min)。
[0156] 作為試驗(yàn)結(jié)果，評(píng)價(jià)出根部焊道形狀、表層焊道形狀、內(nèi)部缺陷。根部焊道形狀在 寬度9mm以上、根部高度2mm以上且5mm以下為理想形狀，并且將蜿蜒小、寬度的偏差少的情 況設(shè)為非常好并設(shè)為A，將上述評(píng)價(jià)微差但無(wú)需進(jìn)行修改的情況設(shè)為B，將由于根部焊道形 狀的不良而需要進(jìn)行修正的情況設(shè)為C并處理為不合格。關(guān)于表層焊道形狀，采用與根部焊 道形狀相同的評(píng)價(jià)基準(zhǔn)。關(guān)于內(nèi)部缺陷，將即便進(jìn)行超聲波探傷試驗(yàn)、剖面宏觀切割試驗(yàn)也 沒(méi)有發(fā)現(xiàn)缺陷的情況設(shè)為"無(wú)"，將確認(rèn)出熔合不良的情況設(shè)為"有"。
[0157] 表3以及表4示出第二實(shí)施例以及第二比較例中的制造條件以及試驗(yàn)結(jié)果。在此， 表3所示的No. 2-1~No. 2-4為第二實(shí)施例，表4所示的No. 2-5~No. 2-10為第二比較例。
[0158] [表 3]
[0159]
[0160] [表 4]
[0161]
[0162] 首先，對(duì)第二實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
[0163] No. 2-1對(duì)第一個(gè)電極使用直流、恒壓特性、恒速控制，對(duì)第二個(gè)電極以后使用一直 以來(lái)的交流、下垂特性、電壓FB變速控制，獲得了良好的根部焊道形狀。另外，通過(guò)將成為最 終路徑的第三個(gè)電極設(shè)為交流、下垂特性、電壓FB變速控制，表層焊道形狀的外觀也變得非 常好。
[0164] No. 2-2是相對(duì)于No. 2-1而第二個(gè)和第三個(gè)電極的焊接電源中的外部特性的微分 值dV/dl較大、即削弱了恒流特性的情況。當(dāng)恒流性變?nèi)鯐r(shí)，電弧電壓也難以發(fā)生變化，弧長(zhǎng) 的反饋控制仍難以發(fā)揮作用。因此，雖然在允許范圍內(nèi)，但使與根部焊道形狀相比對(duì)弧長(zhǎng)的 穩(wěn)定性造成的影響更大的表層焊道形狀變差。即，給出了如下啟示:為了使表層焊道形狀變 好，更優(yōu)選微分值dV/dl小的電壓FB變速控制。
[0165] No. 2-3將全部電極設(shè)為直流、恒壓特性、恒速控制，且對(duì)第二個(gè)電極以后也采取了 減小熔池的壓力變化的控制，由此獲得非常好的根部焊道形狀。另一方面，雖然在允許范圍 內(nèi)，但表層焊道形狀因直流并排所產(chǎn)生的電弧間干涉而稍微散亂，因此與采用交流的情況 相比稍差。
[0166] No. 2-4對(duì)第一個(gè)電極采用直流、恒壓特性、恒速控制，另一方面，第二個(gè)電極采用 直流、恒流特性、電壓FB變速控制，第三個(gè)電極采用交流、恒流特性、電壓FB變速控制。由于 在第一個(gè)和第二個(gè)電極中產(chǎn)生直流并排所產(chǎn)生的電弧間干涉，因此雖然在允許范圍內(nèi)，但 根部焊道形狀稍差。另一方面，通過(guò)對(duì)形成表層側(cè)的后續(xù)極采用與下垂特性相比恒流性更 優(yōu)的恒流特性，由此弧長(zhǎng)更穩(wěn)定，獲得優(yōu)良的表層焊道形狀。
[0167] 接著，對(duì)第二比較例進(jìn)行說(shuō)明。
[0168] No. 2-5相對(duì)于No. 2-1而沒(méi)有將第一個(gè)電極設(shè)為直流而是設(shè)為交流。恒壓特性、恒 速控制為本發(fā)明的范疇，但由于設(shè)為交流，因此交流特有的周期性的電弧消失導(dǎo)致根部熔 池的不穩(wěn)定，無(wú)法獲得穩(wěn)定的根部焊道形狀。
[0169] No. 2-6是目前使用的典型例子。全部電極采用交流、下垂特性、電壓FB變速控制。 雖然內(nèi)部缺陷、表層焊道形狀倒不存在特別的問(wèn)題，但設(shè)為交流以及變速控制這兩者對(duì)于 根部焊接來(lái)說(shuō)是不適合的，根部焊道形狀產(chǎn)生不良。
[0170] No. 2-7的第一個(gè)電極、第三個(gè)電極處于本發(fā)明的范疇，但對(duì)第二個(gè)電極組合了交 流、下垂特性、電流FB變速控制。下垂特性中，相對(duì)于弧長(zhǎng)的變動(dòng)而電流幾乎不發(fā)生變動(dòng)，因 此作為弧長(zhǎng)控制方法，監(jiān)視電流的反饋控制比電弧電壓反饋差。弧長(zhǎng)的控制無(wú)法順利地起 作用，且焊絲進(jìn)給也不恒定，因此，不僅產(chǎn)生根部焊道形狀的不良，還產(chǎn)生熔合不良的內(nèi)部 缺陷、表層焊道形狀的不良。
[0171] No.2-8中，針對(duì)全部電極，對(duì)下垂特性組合了進(jìn)一步增強(qiáng)恒流性的恒流特性、電流 FB速度控制。無(wú)法順利地進(jìn)行弧長(zhǎng)的控制，且焊絲進(jìn)給也不是恒定，因此，不僅產(chǎn)生根部焊 道形狀的不良，還產(chǎn)生熔合不良的內(nèi)部缺陷、表層焊道形狀的不良，整體品質(zhì)比No.2-7更 差。
[0172] No. 2-9中，作為第一個(gè)電極而組合了恒壓特性、電壓FB變速控制。恒壓特性中，相 對(duì)于弧長(zhǎng)的變動(dòng)，電壓幾乎不發(fā)生變動(dòng)，因此，作為弧長(zhǎng)控制方法，監(jiān)視電壓的反饋控制的 性能低，且形成根部焊道的第一個(gè)電極的焊絲進(jìn)給速度恒定，這對(duì)于形狀穩(wěn)定化而言是最 重要的，因此，在本結(jié)構(gòu)中，無(wú)法獲得良好的根部焊道形狀。另外，由于第一個(gè)電極所形成的 初層的顯著不穩(wěn)定，基于該原因，在與第二個(gè)電極的匯合部也產(chǎn)生了熔合不良。
[0173] No. 2-10中作為第一個(gè)電極而組合了直流、恒流特性、恒速控制，但在該組合中，弧 長(zhǎng)的穩(wěn)定化控制不起作用，因此焊接不穩(wěn)定，不僅根部焊道形狀不良，由于第一個(gè)電極所造 成的初層的顯著不穩(wěn)定，在與第二個(gè)電極的匯合部也產(chǎn)生了熔合不良。
[0174] (第三實(shí)施例以及第三比較例）
[0175] 圖6是用于說(shuō)明第三實(shí)施例以及第三比較例中的實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)的圖。需要說(shuō)明 的是，圖6所示的實(shí)驗(yàn)裝置的基本結(jié)構(gòu)是從圖1所示的焊接裝置1去掉第三焊接單元30、第四 焊接單元40以及第二焊劑供給裝置80而得到的。在此，圖6中與實(shí)驗(yàn)裝置一起還一并示出： 包含第一鋼板201以及第二鋼板202的工件200、向工件200的表面?zhèn)裙┙o的表層焊劑300、配 置在工件200的背面?zhèn)鹊膲|板部400、隨著焊接而形成于工件200的焊接金屬500、以及預(yù)先 向坡口供給的坡口填充材料600。
[0176]另外，圖7(c)示出第三實(shí)施例以及第三比較例中的各鋼板以及坡口的尺寸。在該 例中，第一鋼板201以及第二鋼板202使用板厚14臟、寬度500mmX長(zhǎng)度3000mm的拉伸強(qiáng)度為 520Mpa級(jí)的碳鋼板，分別對(duì)上述鋼板進(jìn)行坡口端面處理，成為對(duì)接接頭。坡口形狀為無(wú)鈍邊 的50° V型。根部間隙在最短部成為兩側(cè)鋼板接觸的0mm，但由于鋼板的變形，不可避免地具 有產(chǎn)生最大2mm的間隙的部位。各焊絲(第一焊絲110以及第二焊絲120)使用JIS Z3351 YS-S6的相應(yīng)產(chǎn)品，表層焊劑300使用JIS Z3352 SACI1的相應(yīng)產(chǎn)品。表層焊劑300在比第一個(gè)電 極(在先極)靠前的位置自動(dòng)地連續(xù)散布適量。另外，與表層焊劑300不同，預(yù)先手動(dòng)將由鐵 粉構(gòu)成的坡口填充材料600散布在坡口內(nèi)。坡口填充材料600的填充高度被管理為從鋼板表 面位置起3mm處。該坡口填充材料600在焊接時(shí)與各焊絲、表層焊劑300-起熔融，形成熔池。
[0177] 在鋼板坡口背側(cè)，作為墊板部400,不使用銅板、陶瓷板這樣的成型固體或墊板焊 劑，而是貼附了通過(guò)編織玻璃纖維來(lái)形成數(shù)_厚的被稱為玻璃帶的軟質(zhì)墊板材料421。由于 玻璃帶柔軟，因此不會(huì)受到鋼板的波狀等的影響，能夠與背面緊密接觸。在焊接時(shí)，電弧附 近發(fā)生熔融，但非熔融部發(fā)揮襯墊的作用而具有防止根部的過(guò)度熔落的作用。另外，關(guān)于各 電極，在分別對(duì)應(yīng)的導(dǎo)電嘴與鋼板之間接線有獨(dú)立的焊接電源。需要說(shuō)明的是，各焊絲被設(shè) 置在各導(dǎo)電嘴的正上方的進(jìn)給輥送至焊接部。
[0178] 然后，使用圖6所示的實(shí)驗(yàn)裝置，除一部分（后述的No.3-8)之外，進(jìn)行雙電極單面 埋弧焊接方法的測(cè)試。更具體而言，使用圖6所示的試驗(yàn)裝置，以電極為單位使焊絲直徑、饋 電方式、外部特性、焊絲速度控制、焊接電流、電弧電壓發(fā)生變化，從而確認(rèn)出其影響。在圖6 所示的實(shí)驗(yàn)裝置中，第一焊絲110的前端與第二焊絲120的前端的極間距離為70mm。而且，該 例中的焊接速度在各個(gè)制造條件下雖為恒定，但根據(jù)制造條件的不同而不同。需要說(shuō)明的 是，No.3-8為基于僅使用第一焊絲110的單電極單面埋弧焊接方法的測(cè)試。
[0179] 作為試驗(yàn)結(jié)果，評(píng)價(jià)了根部焊道形狀、表層焊道形狀、內(nèi)部缺陷。根部焊道形狀在 寬度6mm以上、根部高度1mm以上且4mm以下為理想形狀，并且將蜿蜒小、寬度的偏差少的情 況設(shè)為非常好并設(shè)為A，將上述評(píng)價(jià)微差但無(wú)需進(jìn)行修正的情況設(shè)為B，將由于根部焊道形 狀的不良而需要進(jìn)行修正的情況設(shè)為C并處理為不合格。關(guān)于表層焊道形狀，采用與根部焊 道形狀相同的評(píng)價(jià)基準(zhǔn)。關(guān)于內(nèi)部缺陷，將即便進(jìn)行超聲波探傷試驗(yàn)、剖面宏觀切割試驗(yàn)也 沒(méi)有發(fā)現(xiàn)缺陷的情況設(shè)為"無(wú)"，將確認(rèn)出熔合不良的情況設(shè)為"有"。
[0180] 表5以及表6示出第三實(shí)施例以及第三比較例中的制造條件以及試驗(yàn)結(jié)果。在此， 表5所示的No. 3-1~No. 3-4為第三實(shí)施例，表6所示的No. 3-5~No. 3-14為第三比較例。
[0181] [表 5]
[0182]
[0183][表 6]
[0184]
[0185] 首先，對(duì)第三實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
[0186] No. 3-1對(duì)第一個(gè)電極使用了直流、恒壓特性、恒速控制，第二個(gè)電極采用一直以來(lái) 的交流、下垂特性、電壓FB變速控制，獲得良好的根部焊道形狀以及表層焊道形狀。
[0187] No. 3-2相對(duì)于No. 3-1而將第一個(gè)電極設(shè)為電極側(cè)-的直流，但通過(guò)電壓的調(diào)整等， 獲得與No. 3-1同等的品質(zhì)。
[0188] No. 3-3對(duì)兩個(gè)電極使用電極側(cè)-的直流、恒壓特性、恒速控制。如No. 3-1以及No. 3-2那樣，與將第二個(gè)電極設(shè)為變速控制相比，將其設(shè)為恒速控制時(shí)，雖然根部焊道形狀的穩(wěn) 定性原本優(yōu)良，但通過(guò)使用坡口填充材料600，并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)對(duì)根部焊道形狀造成的影響。另 一方面，在雙電極法的情況下，成為最終極的第二個(gè)電極為表層焊道形狀的支配電極，因 此，雖然處于允許范圍內(nèi)，但受到因直流并排而引起的電弧間干涉的影響而使形狀穩(wěn)定性 稍差。
[0189] No. 3-4中，兩個(gè)電極均為恒壓特性、恒速控制，第一個(gè)電極為直流，第二個(gè)電極為 交流。對(duì)根部焊道形狀造成最強(qiáng)的影響的焊絲的進(jìn)給控制均為恒速化，并且第一個(gè)電極采 用不存在周期性的斷弧的直流，另一方面，支配表層焊道形狀的第二個(gè)電極采用不受電弧 間干涉、磁吹的影響的交流，因此，在第三實(shí)施例中獲得最優(yōu)的表面背面品質(zhì)。
[0190]接著，對(duì)第三比較例進(jìn)行說(shuō)明。
[0191] No. 3-5是目前使用的典型例子。兩極均采用交流、下垂特性、電壓FB變速控制。雖 然內(nèi)部缺陷、表層焊道形狀倒不存在特別的問(wèn)題，但設(shè)為交流以及變速控制這兩方對(duì)于根 部焊接來(lái)說(shuō)是不適合的，根部焊道形狀的不良顯著。另外，相對(duì)于上述的實(shí)施例1、2而鋼板 的板厚小，因此，根部焊道形狀的不良對(duì)表層焊道形狀也造成影響而使其稍差。
[0192] No. 3-6中作為第一個(gè)電極而組合了交流、恒流特性、恒速控制，但在該組合中，不 僅交流特有的周期性的斷弧對(duì)根部焊道形狀造成不良影響，弧長(zhǎng)的穩(wěn)定化控制也不起作 用，因此，焊接不穩(wěn)定，不僅產(chǎn)生根部焊道形狀的不良，由于第一個(gè)電極所引起的初層的顯 著不穩(wěn)定，在與第二個(gè)電極的匯合部也產(chǎn)生熔合不良。如第一實(shí)施例、第二實(shí)施例那樣，若 電極數(shù)較多，則第一個(gè)電極所引起的根部焊道形狀的不良幾乎不會(huì)對(duì)表層焊道形狀造成影 響，但由于該例為雙電極施工，因此，根部焊道形狀的不穩(wěn)定對(duì)表層焊道形狀造成影響而導(dǎo) 致劣化。
[0193] No. 3-7中第一個(gè)電極采用恒壓特性、恒速控制這樣的組合處于本發(fā)明的范疇內(nèi)， 但焊絲直徑為2.0mm而較細(xì)。其結(jié)果是，無(wú)法形成根部焊道，在鋼板的背面?zhèn)犬a(chǎn)生凹陷。為了 形成根部焊道，需要兼顧較強(qiáng)的電弧力和不妨礙該電弧力的熔池的厚度降低。為了滿足該 組合，減小電流密度是有效的，焊絲直徑越大越有利。即，焊絲直徑為2.0mm是不夠的。
[0194] No. 3-8中采用恒壓特性、恒速控制這樣的組合處于本發(fā)明的范疇內(nèi)，但為了同時(shí) 完成根部焊道形成和表層焊道形成，僅利用一個(gè)電極是具有挑戰(zhàn)的。其中，雖然根部焊道能 夠獲得良好的形狀，但表層焊道形狀無(wú)法變得良好。第一個(gè)電極的作用特化為形成根部焊 道，因此，焊接條件存在限制，表層焊道形狀不得不成為寬度窄的凸?fàn)?。若為兩個(gè)電極以上， 則在后續(xù)極(尤其是最終極)使用用于使表層焊道形狀變得良好的焊接條件，從而能夠平整 由在先極形成的細(xì)且凸的熔池形狀，但在單電極施工中，無(wú)法實(shí)現(xiàn)該作用分擔(dān)，因此，對(duì)于 根部焊接而言是不合適的。
[0195] No. 3-9對(duì)在先極采用交流、恒流特性、電壓FB變速控制。雖然內(nèi)部缺陷、表層焊道 形狀倒不存在特別的問(wèn)題，但是采用交流以及變速控制對(duì)于根部焊接來(lái)說(shuō)是不合適的，根 部焊道形狀的不良顯著。
[0196] No. 3-10的在先極、No. 3-11、No. 3-12的后續(xù)極采用恒壓特性、電壓FB變速控制，但 無(wú)論是直流還是交流，恒壓特性中，相對(duì)于弧長(zhǎng)的變動(dòng)，幾乎不使電壓發(fā)生變動(dòng)，因此，作為 弧長(zhǎng)控制方法，監(jiān)視電壓的反饋控制的性能低，因此焊接不穩(wěn)定，根部焊道形狀、表層焊道 形狀均產(chǎn)生外觀不良，在匯合部也產(chǎn)生熔合不良。
[0197] No. 3-13，No . 3-14的后續(xù)極采用恒流特性、恒速控制，但無(wú)論是直流還是交流，在 該組合中，弧長(zhǎng)的穩(wěn)定化控制均不起作用，因此焊接不穩(wěn)定，根部焊道形狀、表層焊道形狀 均產(chǎn)生外觀不良，在匯合部也產(chǎn)生熔合不良。
[0198] 需要說(shuō)明的是，在第一實(shí)施例中，對(duì)四電極單面埋弧焊接中作為墊板部400而使用 墊板焊劑401以及墊板銅板402的情況進(jìn)行了說(shuō)明。另外，在第二實(shí)施例中，對(duì)三電極單面埋 弧焊接中作為墊板部400而使用下敷焊劑411、墊板焊劑412以及空氣軟管413的情況進(jìn)行了 說(shuō)明。此外，在第三實(shí)施例中，對(duì)雙電極單面埋弧焊接中作為墊板部400而使用軟質(zhì)墊板材 料421的情況進(jìn)行了說(shuō)明。但是，關(guān)于多電極單面埋弧焊接中的電極的數(shù)量和墊板部400的 結(jié)構(gòu)，并不限于上述的組合，也可以適當(dāng)變更該組合。
[0199] 附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0200] 1…焊接裝置、10···第一焊接單元、11···第一進(jìn)給裝置、12···第一焊接電源、20···第 二焊接單元、21···第二進(jìn)給裝置、22···第二焊接電源、30···第三焊接單元、31···第三進(jìn)給裝 置、32···第三焊接電源、40···第四焊接單元、41···第四進(jìn)給裝置、42···第四焊接電源、50…臺(tái) 車(chē)驅(qū)動(dòng)裝置、60···控制裝置、70···第一焊劑供給裝置、80···第二焊劑供給裝置、90···臺(tái)車(chē)、 110…第一焊絲、120…第二焊絲、130…第三焊絲、140…第四焊絲、200…工件、201…第一鋼 板、202…第二鋼板、300…表層焊劑、400…墊板部、500…焊接金屬、600…坡口填充材料。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種多電極單面埋弧焊接方法，在該多電極單面埋弧焊接方法中使用了在先極和與 該在先極連續(xù)的后續(xù)極，其特征在于， 在所述在先極以及所述后續(xù)極中，分別使用直徑為2.4mm以上的焊絲， 關(guān)于對(duì)各個(gè)焊絲進(jìn)行饋電的電源的饋電方式以及外部特性、和各個(gè)焊絲的進(jìn)給速度的 速度控制方式， 在所述在先極中設(shè)定為，所述饋電方式為直流，所述外部特性為恒壓特性，所述速度控 制方式為恒定速度控制， 在所述后續(xù)極中設(shè)定為下述(a)~(e)中的任一種： (a) 所述饋電方式為直流，所述外部特性為恒壓特性，所述速度控制方式為恒定速度控 制； (b) 所述饋電方式為交流，所述外部特性為恒壓特性，所述速度控制方式為恒定速度控 制； (c) 所述饋電方式為交流，所述外部特性為恒流特性，所述速度控制方式為基于電弧電 壓的電壓反饋控制； (d) 所述饋電方式為交流，所述外部特性為下垂特性，所述速度控制方式為基于電弧電 壓的電壓反饋控制； (e) 所述饋電方式為直流，所述外部特性為恒流特性，所述速度控制方式為基于電弧電 壓的電壓反饋控制。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多電極單面埋弧焊接方法，其特征在于， 所述后續(xù)極構(gòu)成為包括與所述在先極連續(xù)的多個(gè)電極， 在構(gòu)成所述后續(xù)極的各個(gè)所述多個(gè)電極中，所述饋電方式、所述外部特性以及所述速 度控制方式被設(shè)定為所述(a)至所述(e)中的任一種。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的多電極單面埋弧焊接方法，其特征在于， 在構(gòu)成所述后續(xù)極的所述多個(gè)電極中的、從所述在先極觀察時(shí)位于最后側(cè)的最終極 中，所述饋電方式、所述外部特性以及所述速度控制方式被設(shè)定為所述(c)或所述(d)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的多電極單面埋弧焊接方法，其特征在于， 在使用具有所述恒壓特性的所述電源的情況下，作為動(dòng)作點(diǎn)處的電壓相對(duì)于電流的傾 斜度的微分值dV/d I為-12.0 X 10-3 (V/A)以上。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多電極單面埋弧焊接方法，其特征在于， 在使用具有所述恒流特性或所述下垂特性的所述電源的情況下，作為動(dòng)作點(diǎn)處的電壓 相對(duì)于電流的傾斜度的微分值dV/dl為-24.0 X HT3(V/A)以下。6. -種焊接物的制造方法，該焊接物是通過(guò)使用在先極和與該在先極連續(xù)的后續(xù)極的 單面埋弧焊接對(duì)母材進(jìn)行焊接而成的，其特征在于， 在所述在先極以及所述后續(xù)極中，分別使用直徑為2.4mm以上的焊絲， 關(guān)于對(duì)各個(gè)焊絲進(jìn)行饋電的電源的饋電方式以及外部特性、和各個(gè)焊絲的進(jìn)給速度的 速度控制方式， 在所述在先極中設(shè)定為，所述饋電方式為直流，所述外部特性為恒壓特性，所述速度控 制方式為恒定速度控制， 在所述后續(xù)極中設(shè)定為下述(a)~(e)中的任一種： (a) 所述饋電方式為直流，所述外部特性為恒壓特性，所述速度控制方式為恒定速度控 制； (b) 所述饋電方式為交流，所述外部特性為恒壓特性，所述速度控制方式為恒定速度控 制； (c) 所述饋電方式為交流，所述外部特性為恒流特性，所述速度控制方式為基于電弧電 壓的電壓反饋控制； (d) 所述饋電方式為交流，所述外部特性為下垂特性，所述速度控制方式為基于電弧電 壓的電壓反饋控制； (e) 所述饋電方式為直流，所述外部特性為恒流特性，所述速度控制方式為基于電弧電 壓的電壓反饋控制。
【文檔編號(hào)】B23K9/18GK105960306SQ201480074735
【公開(kāi)日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2014年10月3日
【發(fā)明人】鈴木勵(lì), 鈴木勵(lì)一, 山崎圭, 幸村正晴, 村西良昌
【申請(qǐng)人】株式會(huì)社神戶制鋼所