專利名稱：雙焊絲送給電弧焊接方法以及多層堆焊方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于提高將兩根焊絲接近地送給而進行焊接的雙焊絲送 給電弧焊接方法的焊接性能的技術(shù)。
背景技術(shù)：
以往提出了各種自一個以上的焊槍送給兩根焊絲并進行焊接的雙焊 絲送給電弧焊接方法。雙焊絲送給電弧焊接方法，與使用一根焊絲進行的 一般的熔化電極電弧焊接方法相比，可進行高熔敷焊接以及高速焊接。以 下，對涉及該雙焊絲送給電弧焊接方法的現(xiàn)有技術(shù)進行說明。 (現(xiàn)有技術(shù)l)專利文獻1中所述的現(xiàn)有技術(shù)1的熔化電極電弧焊接方法，以先行焊絲和后行焊絲之間所構(gòu)成的角度最大為20度的條件，插入到焊嘴內(nèi)，通 過使先行焊絲產(chǎn)生電弧后，將后行焊絲插入到熔池中，對從先行焊絲流到 母材的焊接電流的一部分進行分流后，導(dǎo)入到后行焊絲中，而在焊接電源 的接地端合流的焊接方法。即公開了在先行焊絲中通過焊接電流而產(chǎn)生電 弧后，形成熔池，分流該焊接電流的一部分并通入后行焊絲中，插入到熔 池中的雙焊絲送給電弧焊接方法。 (現(xiàn)有技術(shù)2)在專利文獻2中所述的現(xiàn)有技術(shù)2中，將熔化電極焊絲作為先行焊絲， 將填充焊絲作為后行焊絲，在焊接平行方向平行地配置，將填充焊絲插入 到熔池中而使其熔化，對母材和焊接電源接地端間流過的接地電流進行控 制，使經(jīng)由熔池導(dǎo)出到填充焊絲的電流量變化而進行焊接。即公開了在先 行焊絲中通電焊接電流而產(chǎn)生電弧后，形成熔池，對用于在后行焊絲中發(fā) 熱的電流進行控制并通電，插入到熔池中的雙焊絲送給電弧焊接方法。 (現(xiàn)有技術(shù)3)
在專利文獻3中所述的現(xiàn)有技術(shù)3中，從一個焊槍分別以預(yù)先設(shè)定的 送絲速度送給互相電絕緣的第一焊絲(先行焊絲)以及第二焊絲(后行焊 絲)，在第一焊絲中反復(fù)進行預(yù)先設(shè)定的以第一峰值電流的通電和第一基 值電流的通電為一周期的通電，并且在第二焊絲中反復(fù)進行預(yù)先設(shè)定的以 第二峰值電流的通電和第二基值電流的通電為一周期的通電，在第一焊絲及第二焊絲和母材之間產(chǎn)生兩個電弧而進行焊接。近而，在現(xiàn)有技術(shù)3中，對第一基值電流以及第二基值電流的通電進行控制，以使抑制兩個電弧間 的干涉所引起的電弧狀態(tài)的不穩(wěn)定。專利文獻1:日本專利特開平3—2752S0號公報；專利文獻2:日本專利再公表專利WO02/018086;專利文獻3:日本專利特開2001 — 287031號公報。在汽車用高張力鋼的搭接角焊縫焊接中，從確保疲勞強度的觀點來 看，要求圖8 (A)所示那樣的平坦的焊道(bead)形狀。同時，要求沒 有如圖8(B)所示那樣在上板部的咬邊(undercut)以及填充不足(underfi11) 的焊接部。作為上述的汽車用高張力鋼，經(jīng)常使用熔融金屬的粘性低的鐵 鋼材料(以下稱作低粘性鐵鋼材料)。如果對該低粘性鐵鋼材料進行焊接， 則由于熔池的粘性低，因此對通過大電流的通電所引起的強電弧力所深陷 的熔池底部的熔絲的填充不足，而往往產(chǎn)生凹凸不平、咬邊、填充不足等 的焊接缺陷。如果對上述的低粘性鐵鋼材料的焊接，應(yīng)用上述現(xiàn)有技術(shù)1、 2的雙 焊絲送給電弧焊接方法，則通過后行焊絲(填充焊絲)的插入促進熔絲向 熔池底部的填充。因此，由于難以引起凹凸不平，從而擴大了可進行良好 的焊接的焊接速度范圍(高速焊接性)。但是，在現(xiàn)有技術(shù)1、 2中，由 于將后行焊絲加熱后插入到熔池，因此熔池處于高溫狀態(tài)，表面張力變?nèi)酰?從而不能改善咬邊以及填充不足的產(chǎn)生。進而，由于對后行焊絲通電的電 流而對先行焊絲電弧產(chǎn)生干涉，從而會有電弧狀態(tài)不穩(wěn)定的情況。此外，如果對低粘性鐵鋼材料的焊接，應(yīng)用上述的現(xiàn)有技術(shù)3的雙焊 絲送給電弧焊接方法，則通過后行焊絲的插入促進熔絲對熔池底部的填 充。因此，由于難以引起凹凸不平，因此高速焊接性被改善。但是，在專 利文獻3中，通過來自兩個電弧的熱量輸入使熔池處于高溫狀態(tài)，表面張
力變?nèi)?，因此沒有改善咬邊以及填充不足的發(fā)生。進而，由于兩個電弧間 的干涉所引起的制約，從而有不能將兩個焊絲間的距離設(shè)定為高速焊接性 提高到最大限的期望距離的情況。發(fā)明內(nèi)容在此，本發(fā)明提供一種在低粘性鐵鋼材料的焊接中，能夠抑制凹凸不 平、咬邊以及填充不足的發(fā)生的雙焊絲送給電弧焊接方法。為了解決上述課題，本發(fā)明之一的雙焊絲送給電弧焊接方法，將互相 絕緣的第一焊絲以及第二焊絲接近地送給而焊接，將上述第一焊絲作為先 行焊絲，將上述第二焊絲作為后行焊絲，在上述先行焊絲中通入焊接電流，使之產(chǎn)生電弧形成熔池，上述后行焊絲不通入焊接電流，且被插入到促進 上述熔池冷卻的位置，進行上述熔池的冷卻以及熔融金屬的填充。此外，本發(fā)明之二，根據(jù)本發(fā)明之一所述的雙焊絲送給電弧焊接方法， 其特征在于，促進上述熔池冷卻的位置，為由來自上述先行焊絲的上述電 弧的壓力，上述熔池被下掘后隆起的位置。此外，本發(fā)明之三所述的多層堆焊方法，采用發(fā)明一或二所述的雙焊 絲送給電弧焊接方法，使上述第一焊絲以及上述第二焊絲往復(fù)地焊接各 層，在去路方向的焊接時，將上述第一焊絲作為上述先行焊絲，將上述第 二焊絲作為上述后行焊絲，在回路方向的焊接時，將上述第二焊絲作為上述先行焊絲，將上述第一焊絲作為上述后行焊絲。此外，本發(fā)明之四的窄破口焊接方法，采用發(fā)明一或二所述的雙焊絲 送給電弧焊接方法來焊接厚板的窄破口 。發(fā)明效果通過本發(fā)明，在低粘性鐵鋼材料的焊接中，通過在促進熔池的冷卻的 位置插入后行焊絲，能夠填充熔融金屬而形成良好的堆積，因此能夠抑制 凹凸不平的發(fā)生。進而，根據(jù)本發(fā)明，通過對后行焊絲不加熱的狀態(tài)下直 接以冷卻狀態(tài)插入到熔池的隆起部分，從而能夠降低熔池的溫度，因此增 強熔池的表面張力并能抑制咬邊以及填充不足的發(fā)生。進而，在本發(fā)明中， 由于在后行焊絲中不通過電流，因此不發(fā)生先行焊絲對電弧的干涉。通過上述第三發(fā)明，在使用熔融金屬的粘性低的材料的多層堆焊方法 中，能夠抑制咬邊以及填充不足的發(fā)生并形成健全的焊道，并且可進行高 熔敷焊接。進而，僅使焊接方向反向就能高效地進行往復(fù)焊接，因此能縮 短焊接施工時間。通過上述第四發(fā)明，通過在使用熔融金屬的粘性低的材料的窄破口焊 接中采用雙焊絲送給電弧焊接方法，從而能夠抑制咬邊以及填充不足的發(fā) 生。進而，能夠抑制焊接部的凝固裂縫。進而，由于使用兩個焊絲，因此 可進行高熔敷焊接，能夠縮短焊接施工時間。


圖1為本發(fā)明的實施方式1相關(guān)的雙焊絲送給電弧焊接裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖2為本發(fā)明的實施方式1相關(guān)的雙焊絲送給電弧焊接中的電弧發(fā)生 部的模式圖。圖3為表示在本發(fā)明的實施方式1相關(guān)的雙焊絲送給電弧焊接方法中，得到良好焊道的后行焊絲的插入位置的一例的圖。圖4為表示本發(fā)明的實施方式2相關(guān)的多層堆焊方法的圖。圖5為用于實施本發(fā)明的實施方式2相關(guān)的多層堆焊方法的焊接裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖6為表示本發(fā)明的實施方式3相關(guān)的窄破口焊接方法中的課題的焊 接部的剖面圖。圖7為表示本發(fā)明的實施方式3相關(guān)的窄破口焊接方法中的焊道形成 過程的圖。圖8為表示用于說明現(xiàn)有技術(shù)的課題的良好的焊道截面以及不良的悍 道截面的圖。圖中2 —母材；3—電弧；4 —供電芯；5 —引導(dǎo)部件；6 —焊嘴；9 — 焊道；ll一第一焊絲；12 —第二焊絲；21—熔池；41—第一供電芯；42 — 第二供電芯；71—第一送給輥；72—第二送給輥；81—第一加壓輥；82 — 第二加壓輥；Fcl—第一送給控制信號；Fc2 —第二送給控制信號；Iw—焊 接電流；Ml —第一送給電機；M2 —第二送給電機；PS —焊接電源；Pl —第一正極輸出端子；P2 —第二正極輸出端子；Vw—焊接電壓；WF1—第
一送給機；WF2 —第二送給機。
具體實施方式
(實施方式1)以下，參照附圖，對本發(fā)明的實施方式l進行說明。圖1為本發(fā)明的實施方式1相關(guān)的雙焊絲送給電弧焊接裝置的結(jié)構(gòu) 圖。該圖為將第一焊絲ll作為先行焊絲，將第二焊絲12作為后行焊絲的 情況。以下參照該圖進行說明。焊接電源PS，為了讓第一焊絲11 (先行焊絲)產(chǎn)生電弧3，而在供 電芯4/母材2之間輸出焊接電壓Vw，并輸出焊接電流Iw，并且輸出控制 第一送給電機Ml旋轉(zhuǎn)的第一送給控制信號Fcl以及控制第二送給電機 M2旋轉(zhuǎn)的第二送給控制信號Fc2。第一送給電機M1旋轉(zhuǎn)驅(qū)動第一送給輥71，由第一加壓輥81加壓后， 送給出第一焊絲ii。第一送給機WF1由上述第一送給電機M1、第一送 給輥71、第一加壓輥81等構(gòu)成。第一焊絲11，從焊槍內(nèi)的供電芯4供電， 在與母材2之間產(chǎn)生電弧3而形成熔池21。在產(chǎn)生該電弧3的焊接法中， 使用C02焊接、MAG焊接、脈沖MAG焊接等。第二送給電機M2旋轉(zhuǎn)驅(qū)動第二送給輥72，由第二加壓輥82加壓后， 送給出第二焊絲12 (后行焊絲)。第二送給機WF2由上述第二送給電機 M2、第二送給輥72、第二加壓輥82等構(gòu)成。第二焊絲12，與先行焊絲 11絕緣地被送給到焊槍內(nèi)的引導(dǎo)部件5內(nèi)，被插入到促進熔池21的冷卻 的位置。在第二焊絲12中，電流不通電，保持冷卻狀態(tài)插入。如圖所示，第一焊絲11相對焊接方向先行地配置，第二焊絲12后行 地配置，兩焊絲ll、 12均被送給到焊嘴6內(nèi)。如上所述，兩個焊絲ll、 12互相電絕緣。該圖為兩個焊絲ll、 12被送給一個焊槍內(nèi)的例子，但也 可使兩個焊槍接近而送給到各個焊槍內(nèi)。圖2為本發(fā)明的電弧產(chǎn)生部的模式圖。該圖為將第一焊絲11作為先 行焊絲，將第二焊絲12作為后行焊絲的情況。在先行焊絲和母材2之間， 產(chǎn)生焊接電流I通電的電弧3，形成熔池21。電弧3下部的熔池受到來自 電弧3的壓力(電弧力)而被下掘。被下掘的最下層成為底部。熔池21
隨著從這里遠離而電弧力的影響變?nèi)?，因此接下來上升而隆起。并且，?后方凝固而形成堆積。由于在低粘性鐵鋼材料的焊接時，因此熔融金屬的 粘性低，則下掘的深度變深。下掘的深度變深時，引起凹凸不平現(xiàn)象直到 底部的非熔融部為止。為了防止凹凸不平的發(fā)生，將后行焊絲插入由電弧力下掘的熔池21。 在該后行焊絲中不通電，保持冷卻狀態(tài)(冷焊絲狀態(tài))插入。插入后行焊 絲時，該后行焊絲成為熔融金屬而被填充，因此不會產(chǎn)生隆起不足而形成 健全的堆積。其結(jié)果能防止凹凸不平的發(fā)生。進一步，在冷卻狀態(tài)下將后行焊絲插入到熔池21中，因此熔池21的溫度降低，表面張力增強。其結(jié)果，即使熔池21的粘性降低，通過表面張力增強而能抑制咬邊以及填充不足的發(fā)生，得到健全的焊道形狀。由于冷卻效果因?qū)⒑笮泻附z12插入熔池21的哪個位置而不同，因此如后所述， 將后行焊絲12插入到促進熔池的冷卻的位置。后行焊絲的插入位置越位于比隆起的部分更接近電弧3的位置，后行 焊絲12的前端部與電弧3接觸越多而成為熔滴，向熔池21落下。此時， 大粒的濺射物飛散而焊道外觀變差。進一步，由于熔滴以高溫落入熔池21， 因此上述的熔池21的冷卻效果逐漸降低，抑制咬邊以及填充不足的發(fā)生 的效果也降低。因此，如果插入位置為比隆起的部分更靠近前面且由電弧 3不能使后行焊絲前端成為熔滴的位置，則促進熔池的冷卻。在后行焊絲12的插入位置比隆起的部分靠近后方，以隆起部分的熔 融金屬不足的狀態(tài)大致形成堆積后，插入后行焊絲。因此，凹凸不平抑制 效果降低。迸而，由于距電弧3遠，因此熔池21的溫度降低，后行焊絲 不能充分熔融且還能引起融合不良。因此，后行焊絲的插入位置適當這一 點特別重要。如上所述，后行焊絲對熔池21的插入位置為距熔池隆起的部分前后 稍微寬的范圍，如果在該范圍插入，則促進熔池的冷卻。在要求更高冷卻 效果時，也可插入熔池的隆起部分。圖3為表示上述的后行焊絲的適當插入位置的一例的圖。該圖為以 1.5m/min對低粘性鐵鋼材料的搭接角焊縫接頭進行焊接的情況。電弧通過 脈沖MAG焊接法產(chǎn)生。該圖的橫軸表示熔池的焊接方向長度(熔池的長
徑)，縱軸表示先行焊絲和后行焊絲之間的距離(焊絲間距離)。熔池的長徑的最小值從電弧狀態(tài)的穩(wěn)定性來看為4mm左右。如該圖所示，形成良好的焊道的范圍為焊絲間距離為大致3 7mm的 范圍。但是，熔池的長徑為7mm以下時，焊絲間距離的適當上限值與熔 池的長徑大致相等。焊絲間距離小于適當下限值時，后行焊絲的插入位置 比熔池的隆起位置更靠近電弧，如上所述，瑢池的冷清效果降低，容易產(chǎn) 生咬邊以及填充不足。焊絲間距離超過適當上限值時，后行焊絲的插入位 置位于比熔池的隆起部分更靠近后方的位置，如上所述，由于堆積的形成 不良，因此容易產(chǎn)生凹凸不平。通過上述實施方式l，在低粘性鐵鋼材料的焊接中，通過在促進熔池 的冷卻的位置插入后行焊絲，從而可填充熔融金屬而形成良好的堆積，因 此能夠抑制凹凸不平的產(chǎn)生。進而，通過實施方式1，通過對后行焊絲不 加熱而直接以冷卻狀態(tài)插入到熔池的隆起部分，從而能降低熔池的溫度， 因此增強熔池的表面張力而能抑制咬邊以及填充不足的發(fā)生。進而，在本 發(fā)明中，由于在后行焊絲中不通電，因此不產(chǎn)生對先行焊絲的電弧的干涉。上述為以低粘性鐵鋼材料為母材的情況，但即使在不將低粘性鐵鋼材 料用作母材時，也有熔池的粘性降低的情況。在先行焊絲中使用脈沖MAG 焊接用焊絲時，該脈沖MAG焊接用焊絲以使脈沖所引起的熔滴過渡順利 為目的而由低粘性材料生成。因此，該焊絲成為熔融金屬時，形成粘性低 的熔池。此時，本發(fā)明也有效。在以下的說明中，記載有總結(jié)上述低粘性 鐵鋼材料以及上述那樣的焊絲而降低熔融金屬的粘性的材料。 (實施方式2)圖4為表示采用本發(fā)明的實施方式2相關(guān)的上述的雙焊絲送給電弧焊 接方法的多層堆焊方法的圖。從一個焊槍6送給第一焊絲11以及第二焊 絲12，使焊槍6往復(fù)而進行各層的焊接。圖(A)表示使焊槍6在去路方 向移動而進行焊接的時候，圖(B)表示使焊槍6在回路的方向使焊槍6 移動而進行焊接的時候。以下，參照該圖進行說明。如圖(A)所示，在去路方向焊接時，將第一焊絲ll作為先行焊絲， 將第二焊絲12作為后行焊絲。因此，在作為先行焊絲的第一焊絲ll和母 材2之間產(chǎn)生電弧3而進行熔化電極電弧焊接，作為后行焊絲的第二焊絲12不通電且被插入熔池。由此，進行上述的兩個焊絲送給電弧焊接。如圖(B)所示，在回路方向焊接時，將第二焊絲12作為先行焊絲， 將第一焊絲ll作為后行焊絲。因此，在作為先行焊絲的第二焊絲12和母材2之間產(chǎn)生電弧3而進行熔化電極電弧焊接，作為后行焊絲的第一焊絲ll不通電且被插入熔池。由此，進行上述的兩個焊絲送給電弧焊接。圖5為用于實施2焊接焊絲送給電弧焊接方法所進行的多層堆焊方法 的焊接裝置的結(jié)構(gòu)圖。在該圖中，對與上述圖l相同的結(jié)構(gòu)物付與相同的 符號，并省略它們的說明。以下，對不同的結(jié)構(gòu)物進行說明。第二焊接電源PS2，在第一焊絲11為先行焊絲時，從正極輸出端子 Pl輸出焊接電壓Vw以及焊接電流Iw，在第二焊絲12為先行焊絲時，從 正極輸出端子P2輸出焊接電壓Vw以及焊接電流Iw。此外，第二焊接電 源PS2輸出用于控制第一送給電機M1的旋轉(zhuǎn)的第一送給控制信號Fcl以 及用于控制第二送給電機M2的旋轉(zhuǎn)的第二送給控制信號Fc2。從Pl輸出的焊接電壓Vw被施加在第一供電芯41和母材2之間后產(chǎn) 生電弧3。另一方面，從P2輸出的焊接電壓Vw被施加在第二供電芯42 和母材2之間而產(chǎn)生電弧。在上述中，為一臺焊接電源PS2具有兩個正極輸出端子P1、 P2的情 況，但也可使用兩臺焊接電源而分別具有P1、 P2。通過上述實施方式2，在使用熔融金屬的粘性低的材料的多層堆焊方 法中，能抑制咬邊以及填充不足的發(fā)生并形成健全的焊道，并且可進行高 熔敷焊接。進而，由于僅將焊接方向反向而能高效地進行往復(fù)焊接，因此 能夠縮短焊接施工時間。 (實施方式3)由于建筑機械、龍骨/橋梁等為厚板的焊接結(jié)構(gòu)物，因此焊接部的熔敷 金屬量需要較多，焊接施工需要較長時間。因此，最近往往通過破口寬度 變窄、破口深度變深的窄破口的焊接接頭而進行焊接施工。在這種窄破口 焊接中，如上所述，在母材或焊絲中使用降低熔融金屬的粘性的材料的情 況下，容易發(fā)生咬邊以及填充不足。圖6為窄破口焊接部的剖面圖。如圖所示，由窄破口焊接接頭形成的 焊接部的稱作柱狀晶體的結(jié)晶粒在焊接金屬的中央部會合。而且，焊道寬
度相對熔化深度較窄，因此在通過焊接熱收縮結(jié)晶粒會合的中央部，不能 填充熔融金屬，而經(jīng)常引起產(chǎn)生巢狀的凝固裂縫。圖7為表示采用上述的雙焊絲送給電弧焊接方法對窄破口焊接接頭進 行焊接時的焊道形成過程的圖。該圖與上述圖6對應(yīng)。該圖為使用熔融金 屬的粘性低的材料的情況。
柱狀晶體的成長方向為焊接的熱流的方向。在本實施方式中，如圖(A) 所示，熱流除了板幅方向外，還朝向送給后行焊絲而冷卻熔融器的板厚上 部。因此，在本實施方式中，如圖(B)所示，柱狀晶體不會在焊接部的 中央部會合而受到變形集中的影響較少，因此即使產(chǎn)生焊接熱收縮也難以 發(fā)生凝固裂縫。
通過上述實施方式3，通過對使用熔融金屬的粘性低的材料的窄破口焊接采用雙焊絲送給電弧焊接方法，從而能夠抑制咬邊以及填充不足的發(fā) 生。進而，能夠抑制焊接部的凝固裂縫。進而，由于使用雙焊絲，因此可 進行高熔敷焊接，縮短焊接施工時間。
權(quán)利要求
1、一種雙焊絲送給電弧焊接方法，將互相絕緣的第一焊絲以及第二焊絲接近地送給而焊接，將上述第一焊絲作為先行焊絲，將上述第二焊絲作為后行焊絲，在上述先行焊絲中通入焊接電流，使之產(chǎn)生電弧形成熔池，上述后行焊絲不通入焊接電流，且被插入到促進上述熔池冷卻的位置，進行上述熔池的冷卻以及熔融金屬的填充。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的雙焊絲送給電弧焊接方法，其特征在于， 促進上述熔池的冷卻的位置，為通過來自上述先行焊絲的上述電弧的壓力使上述熔池被下掘后隆起的位置。
3、 一種多層堆焊方法，采用權(quán)利要求1或2所述的雙焊絲送給電弧焊接方法，使上述第一焊絲以及上述第二焊絲往復(fù)地焊接各層， 在去路方向的焊接時，將上述第一焊絲作為上述先行焊絲，將上述第 二焊絲作為上述后行焊絲，在回路方向的焊接時，將上述第二焊絲作為上述先行焊絲，將上述第 一焊絲作為上述后行焊絲。
4、 一種窄破口焊接方法，采用權(quán)利要求1或2所述的雙焊絲送給電 弧焊接方法來焊接厚板的窄破口 。
全文摘要
本發(fā)明的雙焊絲送給電弧焊接方法，從焊槍前端部的焊嘴(6)送給互相絕緣的第一(先行)焊絲(11)以及第二(后行)焊絲(12)，對熔融金屬的粘性低的鐵鋼材料進行焊接，在上述先行焊絲中通電焊接電流(Iw)，產(chǎn)生電弧(3)而形成熔池(21)，上述后行焊絲不流通焊接電流，且被插入到通過上述電弧(3)的壓力上述熔池(21)被下掘后隆起的位置。從而在對熔融金屬的粘性低的鐵鋼材料進行焊接時，可得到不發(fā)生凹凸不平、咬邊以及填充不足的良好的焊道形狀。
文檔編號B23K9/04GK101116925SQ20071013731
公開日2008年2月6日 申請日期2007年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月31日
發(fā)明者三田常夫, 上山智之, 大繩登史男 申請人:株式會社大亨