專利名稱：組合氣體保護電弧焊和潛弧焊而成的復合焊接方法及其復合電弧焊接機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及組合氣體保護電弧焊(gas shield arc welding)和潛弧焊 (submerged arc welding) Mii^T^IS.WM^n ^ ' (hybrid or conbination welding method)及其復合電弧輝接機(hybrid or conbination arc welding machine)。
背景技術：
通常，對于潛弧焊而言，由于可以將焊接電流(welding current)較大地設定并可在一個焊道(pass)進行焊接的大線能量焊接(high-heat input welding)，因此，為施工效率良好的焊接技術。而且，通過焊渣(slag)保護熔融金屬(melted metal)，因此，具有抑制氮(nitrogen)及氧(oxygen)的混入且獲得穩(wěn)定的電弧的優(yōu)點。因此，能夠獲得抑制了焊接缺陷(weld defect)且機械性質(mechanical property)優(yōu)異的良好的焊接金屬(weld metal)，因此，在各個領域(例如造船(shipbuilding)、建筑(architecture)、土木(civil engineering)等)廣泛普及。近年來，伴隨焊接構造物(welded structure)的大型化，實施潛弧焊的鋼板的厚度有增大的趨勢，從而進一步尋求大線能量焊接的技術(high-heat input welding technique)。但是，若焊接時的熱量輸入量增加，則焊接熱影響部(welded heat affected zone)(以下稱為HAZ)的韌性(toughness)劣化，因此，不能獲得焊接接頭部的充分的性能?？蛇M行多層焊接(multilayer welding)，且可通過分配熱量輸入量來防止HAZ的韌性劣化，但是，潛弧焊的效率(efficiency)顯著降低。因此，正在研討通過同時使用潛弧焊和氣體保護電弧焊來防止HAZ的韌性的劣化且提高焊接施工的效率的技術。例如在專利文獻1 7中公開有如下技術，通過在同一焊接線(weld line)上進行氣體保護電弧焊和潛弧焊，同時獲得防止HAZ的韌性劣化和提高焊接施工效率。但是，在這些技術中，由于氣體保護電弧焊的保護氣體使用以Ar為主體的惰性氣體(MIG焊接(metal inert gas welding 惰性氣體保護金屬極電弧焊))，因此，電弧壓力(arc pressure) 的掘下力較弱，難于獲得較深的焊透度，或者由于氣體保護電弧焊的電流密度(current density)較小，因此不能獲得較深的焊透度，因此，不能充分地獲得向鋼板的厚度方向的熱量輸入的分配效果(fractionation effect)，不能實現(xiàn)HAZ的韌性提高。另外，在專利文獻5中，由于氣體保護電弧焊的電極采用3 6. 4mm的大徑焊絲， 因此，存在電流密度較低，電弧壓力下降，焊透深度減小的問題。另外，在專利文獻6中，由于使氣體保護電弧焊的電極相對于焊接行進方向在直角方向上振動，因此，存在電弧壓力降低，焊透深度減小的問題。專利文獻1 日本特開昭58-32583號公報專利文獻2 日本特開平3-81070號公報專利文獻3 日本特開昭60-15067號公報
專利文獻4專利文獻5專利文獻6專利文獻7
日本特開昭59-30481號公報日本特開昭54-10263號公報日本特開昭53-130M號公報日本特開昭53-119240號公報

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種防止HADO的韌性劣化，且施工效率優(yōu)異的復合焊接方法及其焊接機，其如下所述來實現(xiàn)，在組合多電極(multielectrode)的氣體保護電弧焊和多電極的潛弧焊焊接鋼板時，加深氣體保護電弧焊的焊透度，向鋼板的板厚方向深處投入氣體保護電弧焊的熱量并向表側層投入潛弧焊的熱量而進行分配，由此實現(xiàn)H/^30 (焊接熱影響部)組織的微細化。發(fā)明者們在組合氣體保護電弧焊和潛弧焊的復合焊接中，對防止HAZ的韌性劣化技術進行了調查研討。其結果為，(a)通過提高氣體保護電弧焊的第一電極12的電流密度，增強電弧壓力并增大焊透深度(cbpth of penetration)，由此，通過向鋼板的板厚方向深處投入氣體保護電弧焊的熱量并向表層側投入潛弧焊的熱量而進行分配，防止H/^30的韌性劣化。但是，這樣加深氣體保護電弧焊的焊透度時，氣體保護電弧焊金屬變?yōu)檠匕搴穹较蛏扉L的焊縫截面形狀，產生熱裂縫的危險顯著升高。因此，(b)通過使氣體保護電弧焊的最末尾的電極和所述潛弧焊的第一電極的鋼材表面位置的焊絲的中心間距離(center-to-center spacing)(以下稱為電極間距離)接近，將通過氣體保護電弧形成的焊接金屬的凝固方向控制為向上，抑制熱裂縫。(c)或者，通過提高潛弧焊的第一電極16的電流密度，增強電弧壓力并增大焊透深度，從而使在氣體保護電弧焊的焊接金屬上方產生的熱裂縫(hot crack)再熔融，由此獲得沒有熱裂縫的高質量的焊接部。(d)另外，焊透度較深且細長地伸長的氣體保護電弧焊金屬的凝固速度較快，容易產生氣孔，但通過設為多電極，將熔融池23設為在焊接方向較長的形狀并確保用于使氣體 M懸浮的時間，由此，抑制氣孔(blowhole)等焊接缺陷。本發(fā)明是基于這些見解而創(chuàng)立的。即，本發(fā)明提供對鋼板的對接部進行氣體保護電弧焊并在所述氣體保護電弧焊的后方進行潛弧焊的復合焊接方法及其復合電弧焊接機，其中，復合焊接方法為利用兩個以上電極進行氣體保護電弧焊，并且在氣體保護電弧焊的第一電極12使用焊絲直徑1. 4mm以上的焊接用焊絲(wire for welding)且將氣體保護電弧焊的第一電極12的電流密度設為 320A/mm2以上的方法，復合電弧焊接機為能夠進行所述焊接的、在前方配置有兩個以上電極的多電極氣體保護電弧焊機且在后方配置有兩個以上電極的多電極潛弧焊機而成的焊接機。在本發(fā)明的復合焊接方法及其復合電弧焊接機中，優(yōu)選的是，將氣體保護電弧焊的最末尾的電極和潛弧焊的第一電極16的電極間距離設為40 100mm。另外，在本發(fā)明的復合焊接方法及其復合電弧焊接機中，優(yōu)選的是，利用兩個以上電極進行潛弧焊，并且將潛弧焊的第一電極16的電流密度設為75A/mm2以上。另外，在本發(fā)明的復合焊接方法及其復合電弧焊接機中，優(yōu)選的是，將氣體保護電弧焊的第一電極12和氣體保護電弧焊的第二電極13的電極間距離設為30mm以下。另外，在本發(fā)明的復合焊接方法及其復合電弧焊接機中，優(yōu)選的是，將氣體保護電弧焊的第一電極12和氣體保護電弧焊的第二電極13設定為不同的極性。另外，在本發(fā)明的復合焊接方法及其復合電弧焊接機中，優(yōu)選的是，對氣體保護電弧焊的第一電極12和氣體保護電弧焊的第二電極13分別使用脈沖電源(pulsed power supply)并將氣體保護電弧焊的第一電極12的峰值電流和氣體保護電弧焊的第二電極13 的峰值電流時間性地錯開而進行供給。進而，在本發(fā)明的復合焊接方法及其復合電弧焊接機中，優(yōu)選的是，將潛弧焊的第二電極17相對于潛弧焊的第一電極16的電流比設定為0. 6 0. 8。根據(jù)本發(fā)明，在焊接鋼板時，同時使用多電極的氣體保護電弧焊和多電極的潛弧焊，通過使氣體保護電弧焊的第一電極12和潛弧焊的第一電極16的電流密度均增加，能夠防止HAZ30的韌性劣化，且能夠高效率地進行施工。而且，能夠獲得沒有焊接缺陷的牢固的焊接金屬。


圖1示意性表示應用本發(fā)明的復合焊接方法的槽形的例子的剖面圖；圖2是表示本發(fā)明的復合焊接方法后的焊接部的剖面圖及夏比沖擊試驗試樣的選取位置；圖3是表示本發(fā)明的復合焊接方法的焊接中的熔融池23的剖面圖；圖4是表示本發(fā)明的復合焊接方法的焊接中的熔融池23的平面圖；圖5是表示本發(fā)明的復合電弧焊接機之一例的圖。
具體實施例方式在本發(fā)明中，為了分配向鋼板的板厚方向的熱量輸入，同時使用氣體保護電弧焊和潛弧焊在一個焊道(pass)進行焊接。但是，若使?jié)摶『副葰怏w保護電弧焊先進行，則成為以在熔融金屬的表面上殘留焊劑(flux)和焊渣(slag)的狀態(tài)進行后進行的氣體保護電弧焊，阻礙氣體保護電弧焊的電弧的產生。因此，如圖3及圖4所示，使不使用焊劑且不產生焊渣的氣體保護電弧焊先于潛弧焊進行，在氣體保護電弧焊的熔融金屬凝固之前進行潛弧焊。氣體保護電弧焊和潛弧焊均為使用兩個以上的電極(即焊接用焊絲)的多電極 (在圖3及圖4中為12、13、14及15)的氣體保護電弧焊及多電極(在圖3及圖4中為16、 17、18及19)的潛弧焊。通過將氣體保護電弧焊和潛弧焊均設為多電極，不僅提高熔敷速度、提高焊接效率，而且由于能夠將熔融池23形成為在焊接方向上長的形狀而確保用于使氣體M或者熔融焊渣懸浮的時間，因此還能夠抑制焊接金屬21及22產生氣孔及夾渣。其結果，能夠防止在熔融金屬23凝固的焊接金屬21及22上產生焊接缺陷。另外，通過分配向鋼板的板厚方向的熱量輸入，也能夠獲得抑制H/^30的組織的粗?；曳乐笻/^30的韌性劣化的效果。
如圖4所示，優(yōu)選氣體保護電弧焊的電極(12、13、14及15)和潛弧焊的電極(16、 17、18及19)全部配置在同一焊接線上。其理由是由于，若電極遠離焊接線，則焊接線的熱量輸入量不足，向熔融池23內的焊接后方的熔融金屬流錯亂，不僅會產生各種焊接缺陷， 而且還會導致焊縫形狀(bead shape)的劣化。下面，對本發(fā)明進行詳細說明。在先進行的氣體保護電弧焊中，為了防止H/^30的韌性劣化，需要分配鋼板的厚度方向的熱量輸入，因此使焊透深度增大。因此，規(guī)定在多電極的氣體保護電弧焊的第一電極12使用的焊接用焊絲的焊絲直徑、及該氣體保護電弧焊的第一電極12的電流密度。另外，氣體保護電弧焊的第一電極12是指在氣體保護電弧焊的多個電極中配置于行進方向的最前頭的電極。在氣體保護電弧焊的第一電極12使用的焊接用焊33的焊絲直徑小于1. 4mm時， 雖能夠提高電流密度，但難于提高焊接電流，電弧壓力降低，不能獲得充分的焊透深度。因此，焊絲直徑設為1.4mm以上。另一方面，在焊絲直徑超過2. 4mm時，若應用大電流，則會投入過大的熱量，HAZ30的韌性下降，由于在低電流中電流密度下降，因此不能獲得充分的焊透度。因此，優(yōu)選在氣體保護電弧焊的第一電極12使用的焊接用焊33的焊絲直徑在1. 4 2. 4mm的范圍內。另外，在向氣體保護電弧焊的第一電極12供給的焊接電流(welding current)的電流密度小于320A/mm2時，電弧壓力下降，不能獲得充分的焊透深度。因此，電流密度設為 320A/mm2以上。若電流密度過剩地增大，則電弧壓力增強而使焊透深度增大，在鋼板1的厚度方向上形成細長的熔融金屬23，熔融金屬23前端的凝固速度增大。因此，卷入熔融金屬23中的氣體(gas) M被捕獲，容易在焊接金屬21中產生氣孔。在本發(fā)明中，由于采用多電極的氣體保護電弧焊，因此，通過后續(xù)的氣體保護電弧焊的第二電極13以后的熱量輸入，可對熔融金屬23的凝固速度及熔融金屬流(flow of molten metal)進行調整，能夠抑制氣孔的產生。但是，若向氣體保護電弧焊的第一電極12供給的焊接電流的電流密度超過 700A/mm2，則電弧壓力過強，即使為多電極的氣體保護電弧焊，熔融池23的運動也變得過于激烈，產生融合不良或氣孔等而焊縫不規(guī)則。因此，優(yōu)選向氣體保護電弧焊的第一電極12 供給的焊接電流的電流密度在320 700A/mm2的范圍內。在此，電流密度是指焊(welding wire)截面的每單位面積(unit area)的焊接電流。另外，在此，在本發(fā)明中使用的氣體保護電弧焊沒有特別限定，作為保護氣體，優(yōu)選以電弧壓力強且可獲得較深的焊透度的CO2氣體為主體的二氧化碳氣體焊接。另外，為了電弧的穩(wěn)定，也可以向CO2氣體混合最大為60體積％的Ar氣體。因此，保護氣體的組成優(yōu)選為(X)2氣體100 40體積％，以及作為剩余部分的Ar氣體0 60體積％。另外，對于氣體保護電弧焊的焊絲33沒有特別限定。根據(jù)用途，可使用實心焊絲 (solid wire)或藥芯焊絲(flux cored wire)。另外，焊接的電極數(shù)可根據(jù)鋼板的板厚及槽形適當選擇，從焊接的生產性及焊接質量的觀點來看優(yōu)選為兩個以上電極。雖然沒有限制電極數(shù)量的上限，但若電極數(shù)增加，則氣體保護電弧焊裝置的價格升高，焊接裝置的構成變得復雜，因此，優(yōu)選為四個以下電極。另外，在先進行的氣體保護電弧焊的最末尾的電極和后進行的多電極的潛弧焊的第一電極的電極間距離小于40mm的情況下，不能獲得向板厚方向分配熱量輸入的效果。另一方面，若電極間距離超過100mm，則可能由氣體保護電弧焊產生的熱裂縫不熔解而殘留在焊接金屬上。因此，氣體保護電弧焊的最末尾的電極和潛弧焊的第一電極的電極間距離優(yōu)選在40 IOOmm的范圍內。另外，潛弧焊的第一電極16是指在潛弧焊的多個電極中配置于行進方向的最前頭的電極。另外，若氣體保護電弧焊的第一電極12和氣體保護電弧焊的第二電極13的電極間距離超過30mm，則由第一電極12形成的焊接金屬也不會被第二電極13熔解，因此，若在由第一電極12形成的焊接金屬21中含有焊接缺陷，則該焊接缺陷殘留在焊接金屬21上。 因此，優(yōu)選氣體保護電弧焊的第一電極12和氣體保護電弧焊的第二電極13的電極間距離在30mm以下。另一方面，在電極間距離小于8mm時，電弧因磁偏吹而發(fā)生干涉，成為產生各種焊接缺陷的原因。因此，進一步優(yōu)選氣體保護電弧焊的第一電極12和氣體保護電弧焊的第二電極13的電極間距離在8 30mm的范圍內。在氣體保護電弧焊的第一電極12和氣體保護電弧焊的第二電極13的極性相同的情況下，由于電弧25互相吸引，所以熔融金屬23隆起而容易形成鋼水包(湯溜>9 )。由于該鋼水包搖動而與氣體保護電弧焊的第一電極12或氣體保護電弧焊的第二電極13不規(guī)則地接觸，因此，電弧25變得不穩(wěn)定。與此相對，若使氣體保護電弧焊的第一電極12和氣體保護電弧焊的第二電極13的極性相反，則電弧25互相排斥，因此，熔融金屬23被壓入而難于形成鋼水包。因此，優(yōu)選將氣體保護電弧焊的第一電極12和氣體保護電弧焊的第二電極13設為不同的極性。另外，若將氣體保護電弧焊的第一電極12設為反極性(reversed polarity)(即將電極設為陽極(positive electrode))，將氣體保護電弧焊的第二電極13 設為正極性(straight polarity)(即將電極設為陰極(negative electrode))，則能夠獲得焊透深度加深的效果，所以更加優(yōu)選。進而，在氣體保護電弧焊的第一電極12和氣體保護電弧焊的第二電極13的極性相同的情況下，優(yōu)選氣體保護電弧焊的第一電極12和氣體保護電弧焊的第二電極13分別使用脈沖電源，將各自的峰值電流(peak current)(即焊接電流)時間性錯開而進行供給。 其理由是為了能夠抑制電弧25互相吸引的現(xiàn)象。這樣，通過進行多電極的氣體保護電弧焊，可使熔融金屬在板厚方向上從下部向上部依次凝固。在該熔融金屬23完全凝固前進行潛弧焊，防止焊接金屬的熱裂縫。在氣體保護電弧焊之后進行的潛弧焊中，優(yōu)選將焊接速度(welding speed)設定為與氣體保護電弧焊相同，通過潛弧焊焊透至容易產生氣體保護電弧焊部的熱裂縫的部位。因此，對于氣體保護電弧焊機和潛弧焊機而言，優(yōu)選如圖5所示那樣進行配置，一邊將被焊接體37載置于搬運臺車38上移動，一邊進行焊接?；蛘撸瑑?yōu)選在不使被焊接體移動的情況下，將氣體保護電弧焊機和潛弧焊機搭載于一個搬運臺車37，一邊使上述復合電弧焊接機移動一邊進行焊接(未圖示)。在向多電極的潛弧焊的第一電極16供給的焊接電流的電流密度小于75A/mm2時， 由于電弧壓力較弱，不能獲得較深的焊透深度，因此，通過防止氣體保護電弧焊的焊接金屬 21產生熱裂縫，或者使該熱裂縫再熔融，不能充分地獲得防止熱裂縫的效果。因此，優(yōu)選電流密度在75A/mm2以上。若電流密度過剩地增大，則焊透度過深，熱量輸入投入至下方，不能獲得熱量輸入分配效果。另外，電弧壓力較高，電弧25后方的熔融金屬23劇烈地向后方流動，使熔融池23振動并卷入焊渣或槽表面(surface ofgroove)的殘留物(residualmaterial)，且焊劑或焊渣卷入熔融金屬23，容易在焊接金屬22上產生焊接缺陷。但是，由于采用多電極的潛弧焊，所以通過后續(xù)的潛弧焊的第二電極17以后的熱量輸入，可對熔融金屬23的凝固速度進行調整，能夠抑制焊接缺陷的產生。若向潛弧焊的第一電極16供給的焊接電流的電流密度超過350A/mm2，則熱量輸入分配效果降低，HAZ30的韌性劣化。因此， 優(yōu)選向潛弧焊的第一電極16供給的焊接電流的電流密度在75 350A/mm2的范圍內。另外，潛弧焊的第一電極16是指在潛弧焊的多個電極中配置在行進方向的最前頭的電極。在通過向潛弧焊的第一電極16供給的焊接電流I1OV)和向潛弧焊的第二電極17 供給的焊接電流I2 (A)算出的I2A1值(以下稱為電流比)小于0. 6時，容易產生夾渣(slag inclusion)等焊接缺陷。另一方面，若超過0. 8，則仍然容易產生咬邊(undercut)等焊接缺陷。因此，優(yōu)選電流比在0.6 0.8的范圍內。另外，在此，在本發(fā)明中使用的潛弧焊沒有特別限定，但可使用熔融型焊劑(fused flux)或者燒成型焊劑(bonded flux)等作為焊劑36。特別優(yōu)選的是，在注重低溫韌性的情況下，將較多地含有CaO或CaF2的堿性劑作為焊劑36。另外，對于焊34沒有特別限定。 根據(jù)用途，可使用實心焊絲或藥芯焊絲。另外，焊接的電極數(shù)可根據(jù)鋼板的板厚及槽形進行適當選擇，但從焊接的施工效率及焊接質量的觀點來看，優(yōu)選兩個以上電極。雖沒有限制潛弧焊的電極數(shù)量的上限，但若電極數(shù)量增加，則潛弧焊裝置價格升高，焊接裝置的構成變得復雜，由此，優(yōu)選四個以下電極。如以上所說明，在本發(fā)明中，通過同時使用氣體保護電弧焊和潛弧焊并向鋼板的板厚方向分配熱量輸入，防止HADO的韌性劣化。而且，由于可在一個焊道進行焊接，所以為施工效率優(yōu)異的焊接技術。進而，本發(fā)明還具有抑制產生焊接缺陷的效果。因此，能夠獲得完整的焊接接頭。實施例<實施例1>將表1所示的成分的鋼板對接而進行焊接。槽形(groove shape)如圖1所示，將槽角度 5 及6 (groove angle)、槽深度 7及 8 (groove d 印 th)、槽面積 9 及 10 (groove area)、 鈍邊長度11 (root face)示于表4。鋼板1的厚度4設為25mm、33mm、38mm。厚度4不同的三種鋼板1的屈服強度(yield strength)為620 650MPa，拉伸強度(tensile strength) 為 710 740MPa。背面(back side)2的焊接不應用本發(fā)明，而是進行三個電極的潛弧焊。該焊接條件如表2所示。焊接用焊絲使用如表3所示的焊絲中焊絲直徑為4. Omm的焊接用焊絲。焊劑使用將CaO-CaF2-SiO2-Al2O3作為主成分的堿性的熔融型焊劑(fused flux)。將本發(fā)明適用于加固面(finishing side) 3，同時使用氣體保護電弧焊和潛弧焊進行一焊道的焊接。先進行的氣體保護電弧焊的焊接條件如表5所示，后進行的潛弧焊的焊接條件如表6所示。另外，在氣體保護電弧焊中，作為保護氣體(shielding gas)以流量 25升/分鐘使用100體積％ CO2，將氣體保護電弧焊的第一電極12設為反極性，將氣體保護電弧焊的第二電極13設為正極性。焊接結束后，從加固面3的HAZ30選取JISZ2202(1980) 的V槽口夏比沖擊試驗試樣觀，在_40°C下進行夏比沖擊試驗(Charpy impact test)。將其結果一并示于表6。夏比沖擊試驗試樣28的選取位置(距鋼板表面在板厚方向上2mm) 如圖2所示。另外，槽口四設為母材(含有HAZ)和焊接金屬以1 1的比例存在的位置。
表5中的電極間距離是指先進行的氣體保護電弧焊的第一電極12和氣體保護電弧焊的第二電極13的間隔、氣體保護電弧焊的第二電極13和氣體保護電弧焊的第三電極 14的間隔、氣體保護電弧焊的第三電極14和氣體保護電弧焊的第四電極15的間隔。表6 中的電極間距離是指先進行的氣體保護電弧焊的最末尾的電極和后進行的潛弧焊的侵入式第一電極16的間隔。另外，表5中的鋼板的厚度4與表4對應，各自的槽的尺寸如表4所示。表5、6中的焊絲直徑與表3對應，各自的焊接用焊絲的成分如表3所示。發(fā)明例為在氣體保護電弧焊的第一電極12使用的焊接用焊絲33的焊絲直徑和氣體保護電弧焊的第一電極12的電流密度滿足本發(fā)明的范圍的例子。如表6所明示，對于發(fā)明例(即焊接編號1 3)而言，若考慮鋼板1的強度及成分，則具有極其良好的韌性。對于比較例中焊接編號4而言，由于在氣體保護電弧焊中使用的焊接用焊絲33的焊絲直徑為1.2mm，因此，雖然氣體保護電弧焊的第一電極12的電流密度充分，但焊接電流降低且焊透深度減小。因此，不能進行潛弧焊的熱量輸入的分配，HAZ的韌性降低。另外， 由于潛弧焊的第一電極16的電流密度不足，所以在焊接金屬上產生焊接缺陷。對于比較例中焊接編號5而言，由于氣體保護電弧焊的第一電極12的電流密度不足，因此，焊透深度減小。因此，即使在適當?shù)臈l件下進行潛弧焊，HAZ的韌性也會降低。發(fā)明例的焊接編號6能夠獲得良好的HAZ韌性。但是，由于氣體保護電弧焊的第一電極12和第二電極13的電極間距離長達35mm，因此，雖然極小，但也能夠發(fā)現(xiàn)較小的氣孔。發(fā)明例的焊接編號7能夠獲得良好的HAZ韌性。接著，將氣體保護電弧焊的第一電極12和氣體保護電弧焊的第二電極13均設為反極性，以與焊接編號1相同的條件進行鋼板1的焊接。該情況下，氣體保護電弧焊的電弧 25變得不穩(wěn)定。因此，盡管在潛弧焊中沒有產生問題，但在焊接金屬21上發(fā)現(xiàn)氣孔。進而，將氣體保護電弧焊的第一電極12和氣體保護電弧焊的第二電極13均設為反極性，且使用脈沖電源將氣體保護電弧焊的第一電極12的峰值電流和氣體保護電弧焊的第二電極13的峰值電流時間性地錯開，以與焊接編號1相同的條件進行鋼板1的焊接。 該情況下，氣體保護電弧焊的電弧25穩(wěn)定，在焊接金屬21上沒有產生氣孔?！磳嵤├?>將表1所示的成分的鋼板對接而進行焊接。槽形如圖1所示，將槽角度5及6、槽深度7及8、槽面積9及10、鈍邊11示于表4。鋼板1的厚度4設為25mm、33mm、38mm。厚度4不同的三種鋼板1的屈服強度為620 650MPa，拉伸強度為710 740MPa。不對背面2的焊接應用本發(fā)明，而進行三個電極的潛弧焊。將該焊接條件示于表2。焊接用焊絲使用表3所示的焊絲中焊絲直徑為4. Omm的焊接用焊絲。焊劑使用將 CaO-CaF2-SiO2-Al2O3作為主成分的堿性的熔融型焊劑。對加固面3應用本發(fā)明，同時使用氣體保護電弧焊和潛弧焊進行一焊道的焊接。 將先進行的氣體保護電弧焊的焊接條件示于表7，將后進行的潛弧焊的焊接條件示于表8。 另外，在氣體保護電弧焊中，作為保護氣體以流量25升/分鐘使用100 % CO2,將氣體保護電弧焊的第一電極12設為反極性，將氣體保護電弧焊的第二電極13設為正極性。焊接結束后，與實施例1相同，從加固面3的HAZ30選取試驗試樣觀，在_40°C下進行夏比沖擊試驗。將其結果一并示于表8。表7中的電極間距離是指先進行的氣體保護電弧焊的第一電極12和氣體保護電弧焊的第二電極13的間隔、氣體保護電弧焊的第二電極13和氣體保護電弧焊的第三電極 14的間隔、氣體保護電弧焊的第三電極14和氣體保護電弧焊的第四電極15的間隔。表8 中的電極間距離是指先進行的氣體保護電弧焊的最末尾的電極和后進行的潛弧焊的第一電極的間隔。另外，表7中的鋼板的厚度4與表4對應，各自的槽的尺寸如表4所示。表7、8中的焊絲直徑與表3對應，各自的焊接用焊絲的成分如表3所示。發(fā)明例為在氣體保護電弧焊的第一電極12使用的焊接用焊絲33的焊絲直徑和氣體保護電弧焊的第一電極12的電流密度滿足本發(fā)明的范圍的例子。如表8所明示，對于發(fā)明例(即焊接編號8 10、13、14)而言，若考慮鋼板1的強度及成分，則具有極其良好的韌性。對于比較例中焊接編號11而言，由于在氣體保護電弧焊中使用的焊接用焊絲33 的焊絲直徑為1. 2mm,因此，雖然氣體保護電弧焊的第一電極12的電流密度充分，但焊接電流降低且焊透深度減小。因此，不能進行潛弧焊的熱量輸入的分配，HAZ的韌性降低。另外， 由于潛弧焊的第一電極16的電流密度不足，因此在焊接金屬上產生焊接缺陷。對于比較例中焊接編號12而言，由于氣體保護電弧焊的第一電極12的電流密度不足，因此，焊透深度減小。因此，即使在適當?shù)臈l件下進行潛弧焊，HAZ的韌性也會降低。發(fā)明例的焊接編號13能夠獲得良好的HAZ韌性。但是，由于氣體保護電弧焊的第一電極12和第二電極13的電極間距離長達35mm，因此，略微地發(fā)現(xiàn)產生氣孔。接著，將氣體保護電弧焊的第一電極12和氣體保護電弧焊的第二電極13均設為反極性，以與焊接編號1相同的條件進行鋼板1的焊接。該情況下，氣體保護電弧焊的電弧 25變得不穩(wěn)定。因此，盡管在潛弧焊沒有產生問題，但在焊接金屬21上發(fā)現(xiàn)氣孔。進而，將氣體保護電弧焊的第一電極12和氣體保護電弧焊的第二電極13均設為反極性，且使用脈沖電源將氣體保護電弧焊的第一電極12的峰值電流和氣體保護電弧焊的第二電極13的峰值電流時間性地錯開，以與焊接編號1相同的條件進行鋼板1的焊接。 該情況下，氣體保護電弧焊的電弧25穩(wěn)定，在焊接金屬21上沒有產生氣孔。工業(yè)實用性在焊接鋼板時，能夠獲得防止HABO的韌性劣化且施工效率優(yōu)異的復合焊接方法及復合電弧焊接機，在工業(yè)上起到特殊的效果。標號說明1 鋼板2 背面3加固面4鋼板的厚度5、6槽角度7、8槽深度9、10 槽面積、11 鈍邊
12氣體保護電弧焊的第一電極的焊絲13氣體保護電弧焊的第二電極的焊絲14氣體保護電弧焊的第三電極的焊絲15氣體保護電弧焊的第四電極的焊絲16潛弧焊的第一電極的焊絲17潛弧焊的第二電極的焊絲18潛弧焊的第三電極的焊絲19潛弧焊的第四電極的焊絲20背面的焊接金屬21氣體保護電弧焊的焊接金屬22加固面的焊接金屬23熔融金屬(熔融池)24氣體、25電弧J6槽底、27槽沿觀夏比沖擊試驗試樣29 槽口30焊接熱影響部(HAZ)31氣體保護電弧焊電極(electrode)32潛弧焊電極33氣體保護電弧焊絲(wire)；34潛弧焊絲35潛弧焊焊劑漏斗(hopper)36 焊劑(flux)37 被焊接體(work)38搬運臺車表權利要求
1.一種復合焊接方法，對鋼板的對接部進行氣體保護電弧焊，并在所述氣體保護電弧焊的后方進行潛弧焊，其特征在于，利用兩個以上電極進行所述氣體保護電弧焊，并且在所述氣體保護電弧焊的第一電極使用焊絲直徑1. 4mm以上的焊接用焊絲且將所述第一電極的電流密度設為320A/mm2以上。
2.如權利要求1或2所述的復合焊接方法，其特征在于，將所述氣體保護電弧焊的最末尾的電極和所述潛弧焊的第一電極的電極間距離設為40 100mm。
3.如權利要求1所述的復合焊接方法，其特征在于，利用兩個以上電極進行所述潛弧焊，并且將所述潛弧焊的第一電極的電流密度設為75A/mm2以上。
4.如權利要求1 3中任一項所述的復合焊接方法，其特征在于，將所述氣體保護電弧焊的第一電極和第二電極的電極間距離設為30mm以下。
5.如權利要求1 4中任一項所述的復合焊接方法，其特征在于，將所述氣體保護電弧焊的第一電極和第二電極設定為不同的極性。
6.如權利要求1 5中任一項所述的復合焊接方法，其特征在于，對所述氣體保護電弧焊的第一電極和第二電極分別使用脈沖電源，且將所述第一電極的峰值電流和所述第二電極的峰值電流時間性地錯開而進行供給。
7.如權利要求1 6中任一項所述的復合焊接方法，其特征在于，將所述潛弧焊的第二電極相對于第一電極的電流比設為0. 6 0. 8。
8.一種復合電弧焊接機，在同一焊接線上將氣體保護電弧焊機配置在最前頭，在所述氣體保護電弧焊機的后方配置有潛弧焊機，其中，所述氣體保護電弧焊機具有兩個以上電極，所述氣體保護電弧焊機的第一電極的焊絲直徑為1. 4mm以上，且所述第一電極的電流密度為320A/mm2以上。
9.如權利要求8所述的復合電弧焊接機，其中，所述氣體保護電弧焊機的最末尾的電極和所述潛弧焊機的第一電極的電極間距離為40 100mm。
10.如權利要求8或9所述的復合電弧焊接機，其中，所述潛弧焊機具有兩個以上電極， 所述潛弧焊的焊接機的第一電極的電流密度為75A/mm2以上。
11.如權利要求8 10中任一項所述的復合電弧焊接機，其中，所述氣體保護電弧焊機的第一電極和第二電極的電極間距離為30mm以下。
12.如權利要求8 11中任一項所述的復合電弧焊接機，其中，所述氣體保護電弧焊機的第一電極和第二電極為不同的極性。
13.如權利要求8 12中任一項所述的復合電弧焊接機，其中，所述氣體保護電弧焊機的第一電極和第二電極的電源分別為脈沖電源，所述第一電極的峰值電流和所述第二電極的峰值電流時間性地錯開。
14.如權利要求8 13中任一項所述的復合電弧焊接機，其中，所述潛弧焊機的第二電極相對于第一電極的電流比為0. 6 0. 8。
全文摘要
本發(fā)明提供一種復合焊接方法及其復合電弧焊接機，在組合多電極的氣體保護電弧焊和多電極的潛弧焊而對鋼板進行焊接時，將氣體保護電弧焊和潛弧焊的電流密度分別維持在適當范圍，防止HAZ的韌性劣化，且施工效率良好。具體而言，一種復合焊接方法及其復合電弧焊接機，對鋼板的對接部進行氣體保護電弧焊，在其后方進行潛弧焊，利用兩個以上電極進行氣體保護電弧焊，同時，在氣體保護第一電極使用焊絲直徑1.4mm以上的焊接用焊絲且將氣體保護第一電極的電流密度設為320A/mm2以上。
文檔編號B23K9/16GK102333613SQ20108000961
公開日2012年1月25日 申請日期2010年2月25日 優(yōu)先權日2009年2月27日
發(fā)明者大井健次, 小高正丈, 島田謙司, 早川直哉, 石神篤史 申請人:杰富意鋼鐵株式會社