專利名稱：雙電極焊接法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及雙電極焊接法,其在氣體保護(hù)的串列多弧焊法(tandem welding)中，線能量附近的熔敷效率高，焊接金屬的機(jī)械的性能優(yōu)異，此外通過大幅降低歷來無法避免的電極間電弧干擾的問題，能夠減少飛濺的發(fā)生。
背景技術(shù)：
氣體保護(hù)電弧焊法是現(xiàn)在最通用且普及的焊接技術(shù)，但要求更高效率化。氣體保護(hù)電弧焊大致分為熔化極式的MAG(Metal Active Gas :熔化極活性氣體保護(hù)焊)、MIG (Metal Inert Gas :熔化極隋性氣體保護(hù)焊)焊接法,和非熔化極式的TIG (TungstenInert Gas :鎢極惰性氣體保護(hù)焊)焊接法。其中，雖然在效率方面MG、MIG焊接法優(yōu)異得 多，但其進(jìn)行的是各自高效率化的開發(fā)。在此，為了達(dá)成在實(shí)現(xiàn)高效率化上效果最顯著的高熔敷化帶來的焊道數(shù)的削減，需要在短時(shí)間內(nèi)送給更多的焊絲并使之熔融。在MAG、MIG焊接法中，若以單電極焊絲提高其送給速度，則焊絲過剩發(fā)熱而在電弧到達(dá)前熔融，造成懸垂液滴不穩(wěn)定，使飛濺大量發(fā)生。另外，送絲輥的轉(zhuǎn)速變高，速度本身變得不穩(wěn)定，會(huì)對電弧造成影響。此外，高電流化導(dǎo)致電弧力過剩，熔池被深挖而呈現(xiàn)熔湯流動(dòng)不良，發(fā)生咬邊和駝峰缺陷，引起焊道的擴(kuò)展劣化等的問題。因此，提高送給速度存在局限。因此，一直以來，以下所示的焊接法也被進(jìn)行。〈1-1:串聯(lián)電弧焊〉考慮有串聯(lián)電弧焊法，其是使電極數(shù)為2個(gè)而分別使電弧發(fā)生，以增多焊絲熔融量的合計(jì)，該方法目前普及(例如，參照專利文獻(xiàn)I 4)。但是，2個(gè)電極靠近這樣的焊接法，存在電弧干擾這樣的嚴(yán)峻課題。即，在電流流動(dòng)的導(dǎo)線的周圍發(fā)生旋轉(zhuǎn)方向的磁場，若2個(gè)電極靠近，則互相干擾，由此導(dǎo)致電流的正、負(fù)方向?yàn)橥较驎r(shí)靠近，逆方向時(shí)排斥力起作用。因此電弧的方向也受到影響，指向方向不穩(wěn)定，從焊絲過渡到熔池的熔滴也受其影響而吹散，大量的飛濺發(fā)生。為了減輕這一問題而設(shè)計(jì)出如下等對策，對于電流使用脈沖，并且調(diào)節(jié)相位，或者通過電壓調(diào)整來縮短電弧長度。但是，這些對策無法成為根本性的改善策略，飛濺的問題依然沒得到解決。另外，如果擴(kuò)展極間距離，則電弧干擾減少，飛濺降低，但卻存在如下問題對于彎曲的焊接物不能追隨；使焊接裝置大型化而不能進(jìn)入狹窄部；在焊接始端終端部，熔敷不足部增加。另夕卜，從使用方便的觀點(diǎn)出發(fā)，極間距離越接近，焊接裝置越小型化，因此優(yōu)選。此外，如果在雙電極之中降低單側(cè)的電流，則對高電流側(cè)的電弧造成的影響變小，飛濺降低，但反之，低電流側(cè)的電弧不但電弧力變?nèi)?，而且還會(huì)受到高電流側(cè)的強(qiáng)烈的電弧干擾，因此飛濺反而增大。因此，作為飛濺的合計(jì)量來說，沒有實(shí)現(xiàn)飛濺的降低。如上，在串聯(lián)電弧焊法中，至今還沒有改善因電弧干擾造成的飛濺的問題。另一方面，從給焊接金屬的性能帶來的影響面看，也不優(yōu)選串聯(lián)電弧焊法。S卩，因?yàn)閺膬蓷l焊絲發(fā)生電弧，所以施加到母材上電弧熱總量多，焊接金屬部的冷卻速度下降，結(jié)晶組織粗大化，強(qiáng)度、韌性等容易降低。〈1-2:熱絲 TIG 焊〉另一方面，在作為發(fā)生電弧的電極、即鎢電極與填充焊絲分開的TIG焊接法中，若為了提高焊絲熔融速度而提高TIG的電弧電流，則由于鎢電極的加熱導(dǎo)致前端熔融而損耗。因此，不能那么提高熔融能量。因此，為了易于熔化作為焊絲的填充料，通常設(shè)計(jì)的方案是，對于不帶電的焊絲和焊接棒進(jìn)行通電，以其電阻發(fā)熱提高溫度而使熔融特性提高(例如，參照專利文獻(xiàn)5、6)。在此，TIG具有大體上不發(fā)生飛濺的長處。但是卻存在以下這樣的課題，即TIG的電弧電流不怎么高，因此若對填充料通電，則在其磁干擾下，TIG電弧容易喪失指向性，變得不穩(wěn)定，容易發(fā)生未焊透。另外，TIG焊接法因?yàn)槭欠侨刍瘶O式的，所以在原理上熔敷速度低，不管熔化填充料怎么容易，也無法給MAG、MIG焊接帶來效率，還是要期望由MAG、MIG焊接實(shí)現(xiàn)更高效率化。〈1-3:熱絲 MAG>
因此設(shè)計(jì)出如下技術(shù)，其是將對于TIG中的填充材料進(jìn)行填充料通電化的技術(shù)應(yīng)用于MAG、MIG焊接的技術(shù)(例如，參照專利文獻(xiàn)7 9)。因?yàn)樘畛淞系娜廴谠谌鄢貎?nèi)進(jìn)行，所以在電弧內(nèi)不形成熔滴，由此，不論通電電流的高低都不會(huì)發(fā)生飛濺。因此期望的是提高通電電流而使填充焊絲的溫度進(jìn)一步上升，從而提高熔融速度。但是，與TIG的情況相同，由于填充料通電電流，還是會(huì)導(dǎo)致先行電極的電弧受到影響。因此，雖然像串聯(lián)電弧焊法這樣，飛濺從兩電極都沒有發(fā)生，但是電弧極還是存在飛濺發(fā)生增大這樣的課題。針對這一課題設(shè)計(jì)的對策是，使電弧極和通電填充料極脈沖化等，但依然達(dá)到不顯著改善。另外，關(guān)于線能量，因?yàn)樘畛淞蠘O不發(fā)生電弧，所以若與串聯(lián)電弧相比，雖然線能量上升得到抑制，但盡管如此，若為了高效率化而提高填充料通電電流，則總熱量還是會(huì)變高，強(qiáng)度、韌性等仍然容易降低?！?-4:雙絲焊〉在熱絲MAG中，在雙電極之中以單側(cè)作為通電填充料的方法中，使用的是以獨(dú)立的2臺焊接機(jī)分別向電弧極和填充料極供給電流的方法。在此，作為熱絲MAG的相似技術(shù)，除了以2臺焊接機(jī)進(jìn)行電流供給的方法以外，還設(shè)計(jì)有利用簡單裝置的執(zhí)行方法，即，使用I臺焊接機(jī)，使先行電極的電弧電流的一部分流而供給到后行電極的通電填充料(例如，參照專利文獻(xiàn)10、11)。但是，本方法也與上述同樣地存在電弧干擾的問題，即先行電極的電弧受到干擾，飛濺發(fā)生。除此之外，因?yàn)榉至髋潆姷胶笮须姌O的填充料上的電流不是固定值，而是在先行電極的電流中占一定比例，所以直接受到先行電極的電流的變動(dòng)的影響。因此，電流達(dá)不到固定而不穩(wěn)定，填充料容易有未熔合的問題。另外，在原理上先行電極的電弧極與后行電極的填充料極的電流方向的相位相反，例如在先行電極中，如果焊絲為“ + ”，并且母材為則后行電極，焊絲為并且母材為“ + ”。如果電流方向的相位像這樣相反，則彼此相互排斥的干擾力起作用，先行電極的電弧將朝向焊接行進(jìn)方向前方。如果電弧朝向前方，則將正下方的熔池推向前方，使挖掘力衰減，因此存在未焊透的問題容易發(fā)生這樣的課題。另外，因?yàn)轱w濺不是朝向熔池的，而是朝向前方的未焊接部飛散，所以也有對工件的附著飛濺量增加的問題。關(guān)于線能量，與熱絲MAG同樣，因?yàn)樘畛淞蠘O不發(fā)生電弧，所以若與串聯(lián)電弧相比，則線能量上升得到抑制，但盡管如此，若為了高效率化而提高填充料通電電流，則總熱量還是會(huì)變高，強(qiáng)度、韌性等仍然容易降低?！?-5:焊絲的種類〉一般由雙電極形成一個(gè)熔池的上述焊接法的情況下，從其使用方便的方面出發(fā)，大部分是適用同樣的焊絲。但是，先行電極為電弧極，后行電極為填充料極的這種類型的雙電極法的情況下，因?yàn)橄刃须姌O所要求的功能與后行電極所要求的功能不同，所以若適用同樣的焊絲，則有發(fā)生問題的情況。例如，電弧極、填充料極均為實(shí)芯焊絲時(shí)，填充料極其焊絲難以熔融，容易發(fā)生熔化殘留這一不良現(xiàn)象。另外，因?yàn)樘畛淞蠘O不存在電弧，所以在高溫電弧空間中發(fā)生的氣氛氣體與熔滴(即，焊絲熔融液體)的接觸引起的氧化反應(yīng)幾乎不會(huì)發(fā)生(參照圖5(a)、(b))。因此，若將含有Ti這樣的氧親和性強(qiáng)的還原元素的、電弧極用最優(yōu)化的組成的焊絲適用于填充料極，則由于不經(jīng)過“在還原元素氧化之后，作為熔渣被排出”這樣的過程，所以其在焊接金屬內(nèi)作為過剩的夾雜物(即Ti粒子)殘留，使韌性顯著 劣化。另一方面，若要使焊接金屬高強(qiáng)度化和高韌性化，則一般需要從焊絲添加提高淬火性的Mo和B這樣的元素。但是，若將這些元素添加到實(shí)芯焊絲中，則焊絲的拉絲性降低，因此在其制造工序中產(chǎn)生反復(fù)退火/酸洗的需要，有造成高成本的問題。如果是藥芯焊絲，則能夠添加這些元素而不對拉絲性造成影響，但是若將這樣的藥芯焊絲作為電弧極使用，則與實(shí)芯焊絲，有熔透深度淺的缺點(diǎn)。專利文獻(xiàn)I特開2004-1033號公報(bào)專利文獻(xiàn)2特開2003-053545號公報(bào)專利文獻(xiàn)3專利第4089755號公報(bào)專利文獻(xiàn)4特開2006-247695號公報(bào)專利文獻(xiàn)5專利第2610819號公報(bào)專利文獻(xiàn)6專利第4151777號公報(bào)專利文獻(xiàn)7特開2004-148369號公報(bào)專利文獻(xiàn)8專利第3185071號公報(bào)專利文獻(xiàn)9特開平2-169183號公報(bào)專利文獻(xiàn)10特開平3-275280號公報(bào)專利文獻(xiàn)11國際公開WO02/018086號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
如此，歷來關(guān)于氣體保護(hù)電弧焊公開有各種焊接法。但是如前述，在各種焊接法中分別有問題點(diǎn)。另外，關(guān)于焊絲的種類也有問題。因此，期望解決這些問題的焊接法得到開發(fā)。本發(fā)明是鑒于這些狀況而開發(fā)的技術(shù)，其課題在于，提供一種完全滿足如下事項(xiàng)的革新性的焊接法(a)由雙電極熔化極式帶來高熔敷速度化；(b)通過減少電弧干擾抑制總飛濺量；(C)通過縮短電極間距離改善使用便利性；(d)確實(shí)的焊絲熔融；(e)結(jié)晶組織微細(xì)而健全的、即高韌性的焊接金屬的生成；(f)低線能量并且高熔敷。其課題在于，提供一種焊接法，還優(yōu)選(g)能夠得到夾雜物少的健全的焊接金屬；(h)能夠采用廉價(jià)的焊絲；(i)能夠達(dá)成大的熔透深度。
本發(fā)明的雙電極焊接法，具有從單體的焊接電源分別供給電流的焊絲狀的2個(gè)熔化極式電極，由作為行進(jìn)方向先行的電極的先行電極的先行電極焊絲形成熔池，將作為行進(jìn)方向后行的電極的后行電極的后行電極焊絲插入所述熔池而形成I個(gè)熔池，在所述雙電極焊接法中，其特征在于，所述先行電極進(jìn)行使電弧發(fā)生而使所述先行電極焊絲熔融的氣體保護(hù)電弧焊，所述后行電極是通電填充料，其不使電弧發(fā)生，而是利用通電形成的電阻發(fā)熱使所述后行電極焊絲的溫度上升，在所述熔池中插入所述后行電極焊絲后，借助所述熔池的熱傳導(dǎo)而使所述后行電極焊絲熔融，在所述后行電極中，配備有引導(dǎo)線(引導(dǎo)線)或引導(dǎo)嘴(力' 4 K千'y 7° )，其沒有通電功能，只有決定向所述熔池插入的插入位置的功能，所述后行電極焊絲，從所述引導(dǎo)線 或所述引導(dǎo)嘴突出，并且，從所述引導(dǎo)線或所述引導(dǎo)嘴的設(shè)于焊接機(jī)側(cè)的位置的通電嘴通電，所述通電嘴的被焊接面?zhèn)鹊那岸伺c所述被焊接面上的距離隊(duì)為IOOmm以上、1500mm以下，所述被焊接面上的所述先行電極與所述后行電極的極間距離De為IOmm以下，所述先行電極的電流為250A以上，所述后行電極的電流為IOA以上，并且相對于所述先行電極的電流為50%以下，所述后行電極焊絲的送給速度是所述先行電極焊絲的送給速度的20%以上、50%以下。根據(jù)這一焊接方法，在以先行電極為電弧極，以后行電極為填充料極的雙電極焊接法中，使通電嘴的被焊接面?zhèn)鹊那岸伺c所述被焊接面上的距離隊(duì)為IOOmm以上、1500mm以下，不會(huì)對焊絲送給造成障礙，并且在低電流下，電阻發(fā)熱量也很大，后行電極焊絲得到充分地加熱。另外，使極間距離叫為IOmm以下，后行電極焊絲的熔融速度提高。此外，使先行電極的電流為250A以上，不會(huì)使飛濺增加，又能夠得到為了使后行電極焊絲熔融而取得充分的熔池的厚度的電弧力。而且，使后行電極的電流為IOA以上，不會(huì)產(chǎn)生加熱不均勻，后行電極焊絲確實(shí)地熔融，使之相對于先行電極的電流為50%以下，則先行電極的電弧難以受到后行電極的磁干擾對其的影響，飛濺的發(fā)生得到降低。另外，使后行電極焊絲的送給速度為先行電極焊絲的送給速度的20%以上，熔池的冷卻效果充分，熔融金屬的韌性提高，而在50%以下，則后行電極焊絲的熔化殘留的發(fā)生得到抑制。本發(fā)明的雙電極焊接法，優(yōu)選所述先行電極焊絲和所述后行電極焊絲的電流極性，相對于母材均為正，或者均為負(fù)。若是如此，則飛濺的發(fā)生得到進(jìn)一步降低，并且熔深變深。另外，優(yōu)選所述先行電極焊絲為實(shí)芯焊絲或藥芯焊絲，所述后行電極焊絲為藥芯焊絲，并且所述后行電極焊絲的焊劑率為10質(zhì)量％以上。若是如此，通過使后行電極焊絲為藥芯焊絲，使焊劑率為10質(zhì)量％以上，則后行電極焊絲容易熔融。此外，在所述先行電極焊絲的組成之中，設(shè)Ti量(質(zhì)量％)為[Ti]y在所述后行電極焊絲的組成之中，設(shè)Ti量(質(zhì)量％)為[打1時(shí)，優(yōu)選[Ti]L+3*[Ti]TS0. 10以上O. 50以下。若是如此，則焊接金屬內(nèi)不會(huì)過剩地存在夾雜物，焊接金屬的韌性提高。而且，所述[Ti]L優(yōu)選為O. 10質(zhì)量％以上、O. 50質(zhì)量％以下。若是如此，則能夠進(jìn)一步降低飛濺的發(fā)生。另外，作為所述后行電極焊絲的組成，以焊絲總質(zhì)量換算，優(yōu)選含有B :0. 0020質(zhì)量％以上、O. 0500質(zhì)量％以下，Mo :0. 10質(zhì)量％以上、I. 00質(zhì)量％以下之中的一種以上。
若是如此，則不會(huì)使制造成本上升，而能夠?qū)崿F(xiàn)焊接金屬的高強(qiáng)度化、高韌性化。根據(jù)本發(fā)明 ，能夠使熔敷速度高速化，能夠使焊接效率提高。另外，能夠降低飛濺發(fā)生量，此外還能夠得到高韌性的焊接金屬。另外，能夠達(dá)成確實(shí)的焊絲熔融，以及實(shí)現(xiàn)焊接裝置的小型化。此外，通過成為優(yōu)選的方式，能夠?qū)崿F(xiàn)大的熔透深度，以及實(shí)現(xiàn)廉價(jià)焊絲的采用。


圖I是模式化地表示用于進(jìn)行本發(fā)明的雙電極焊接法的焊接裝置的一例的概略的模式圖，(a)表示關(guān)于在后行電極中配備引導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)，(b)表示關(guān)于在后行電極中配備引導(dǎo)嘴的結(jié)構(gòu)。圖2是表示先行電極的電流和后行電極的電流的關(guān)系標(biāo)繪圖。圖3是表示先行電極的焊絲送給速度和后行電極的焊絲送給速度的關(guān)系的標(biāo)繪圖。圖4是表示先行電極焊絲的Ti量[TiL和后行電極焊絲的Ti量[Ti]T的關(guān)系的標(biāo)繪圖。圖5是用于對焊絲的熔融進(jìn)行說明的模式圖，(a)表示關(guān)于焊絲的電弧熔融，(b)表示關(guān)于焊絲的填充料熔融。
具體實(shí)施例方式以下，對于本發(fā)明的實(shí)施的方式進(jìn)行詳細(xì)說明。本發(fā)明的雙電極焊接法，是具有從單體的焊接電源分別供給電流的焊絲狀的2個(gè)熔化極式電極，由作為行進(jìn)方向先行的電極、即先行電極(以下適宜稱為電弧極)的先行電極焊絲形成熔池，將作為行進(jìn)方向后行的電極、即后行電極(以下適宜稱為填充料極)的后行電極焊絲(以下適宜稱為填充焊絲)插入所述熔池而形成I個(gè)熔池的焊接法。首先，就用于進(jìn)行本發(fā)明的雙電極焊接法的焊接裝置的概略進(jìn)行說明。[焊接裝置]如圖1(a)、(b)所示，焊接裝置I (la、Ib)主要具有如下送絲輥2a、2b ;焊接電源(即焊接機(jī))3a,3b ;從前端供給作為先行電極的焊絲、即先行電極焊絲4a的先行電極焊炬5a ;從前端供給作為后行電極的焊絲、即后行電極焊絲4b的后行電極焊炬5b。送絲輥2a是用于將先行電極焊絲4a送給到先行電極焊炬5a的裝置，送絲輥2b是用于將后行電極焊絲4b送給到后行電極焊炬5b的裝置。雖未圖示，但送絲輥2a、2b經(jīng)由焊接控制裝置，分別與焊接電源3a、3b連接。于是，若焊接控制裝置將指令信號輸出到焊接電源3a，則送絲輥2a受到焊接電源3a驅(qū)動(dòng)，先行電極焊絲4a被送給到先行電極焊炬5a。另外，若焊接控制裝置將指令信號輸出到焊接電源3b，則送絲輥2b受到焊接電源3b驅(qū)動(dòng)，后行電極焊絲4b被送給到后行電極焊炬5b。焊接電源3a，向送出先行電極焊絲4a的送絲輥2a輸出旋轉(zhuǎn)控制信號而進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，并且是用于向先行電極焊絲4a供給焊接電流的電源。焊接電源3b，向送出后行電極焊絲4b的送絲輥2b輸入旋轉(zhuǎn)控制信號而進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，并且是用于向后行電極焊絲4b供給填充料電流的電源。
先行電極焊炬5a，通過送絲輥2a的驅(qū)動(dòng)，對于母材(即被焊接構(gòu)件)W供給先行電極焊絲4a。其構(gòu)成為，在先行電極焊炬5a內(nèi)部設(shè)有通電嘴6a，來自焊接電源3a的焊接電流經(jīng)由該通電嘴6a被供給到先行電極焊絲4a。后行電極焊炬5b，是通過送絲輥2b的驅(qū)動(dòng)，對于熔池M供給后行電極焊絲4b的裝置。其構(gòu)成為，在后行電極焊炬5b設(shè)有引導(dǎo)線7或引導(dǎo)嘴8，其沒有通電功能，只有決定向熔池M插入的插入位置的功能，后行電極焊絲4b，從引導(dǎo)線7或引導(dǎo)嘴8的被焊接面?zhèn)韧怀?。然后，在引?dǎo)線7或引導(dǎo)嘴8的焊接機(jī)側(cè)的位置，S卩，后行電極的被焊接面的相反側(cè)(圖I中為焊接電源3b側(cè))的位置，設(shè)有通電嘴6b，來自焊接電源3b的填充料電流經(jīng)由該通電嘴6b被供給到后行電極焊絲4b。實(shí)施方式的雙電極焊接法，能夠大致區(qū)分為如下工序由先行電極焊絲4a形成熔池M的第一工序；將后行電極焊絲4b插入熔池M的第二工序。
在第一工序中，通過先行電極，使用保護(hù)氣體G，在先行電極焊絲4a和母材W之間使電弧A發(fā)生而使先行電極焊絲熔融，形成熔池M。由此進(jìn)行氣體保護(hù)電弧焊。在第二工序中，將進(jìn)行了通電加熱的后行電極焊絲4b插入熔池M。后行電極是通電填充料，不會(huì)使電弧發(fā)生。在后行電極中，首先，借助通電帶來的電阻發(fā)熱而使后行電極焊絲4b的溫度上升。而后，在熔池M中插入后行電極焊絲4b后，通過熔池M的熱傳導(dǎo)使后行電極焊絲4b熔融。經(jīng)過這2個(gè)工序，利用2個(gè)熔化極式電極，結(jié)果形成I個(gè)熔池。然后，本發(fā)明規(guī)定，在進(jìn)行該雙電極焊接法時(shí)，將后行電極的通電嘴6b的被焊接面?zhèn)鹊那岸撕捅缓附用嫔系木嚯x(即，填充料極的通電距離)Dl規(guī)定IOOmm以上、1500mm以下，將被焊接面上的先行電極和后行電極的極間距離De規(guī)定為IOmm以下，將先行電極的電流規(guī)定為250A以上，將后行電極的電流規(guī)定為IOA以上，并且相對于先行電極的電流為50%以下，將后行電極焊絲4b的送給速度規(guī)定為先行電極焊絲4a的送給速度的20%以上、50%以下。此外作為優(yōu)選的方式，對焊絲的種類和焊絲的組成進(jìn)行規(guī)定。在此所謂“被焊接面上”，如圖I所示，就是母材或下層焊接金屬W的上表面(即，在母材或下層焊接金屬W被焊接之處的上表面)，在形成有熔池M之處，是指沒有形成熔池M之處的母材或下層焊接金屬W的上表面的水平線上的位置。于是，通電距離隊(duì)為，從通電嘴6b的被焊接面?zhèn)?即母材或下層焊接金屬W側(cè))的前端，至后行電極焊絲4b的向被焊接面?zhèn)鹊难娱L線與母材或下層焊接金屬W的上表面的水平線交叉的位置的長度。另外，極間距離De為，從先行電極焊絲4a的向被焊接面?zhèn)鹊难娱L線與母材或下層焊接金屬W的上表面的水平線交叉的位置，至后行電極焊絲4b的向被焊接面?zhèn)鹊难娱L線與母材或下層焊接金屬W的上表面的水平線交叉的位置的長度。還有，之所以為“母材或下層焊接金屬W”，是因?yàn)樵诤附咏饘俚牡诙右院?，使該層形成時(shí)，其下層的焊接金屬表面成為填充料極的通電距離隊(duì)的新的基準(zhǔn)面。接著，對于本發(fā)明中如此規(guī)定的原委進(jìn)行說明，之后對于各限定理由、其他事項(xiàng)進(jìn)行說明。[2-1 :關(guān)于低飛濺化方法的事項(xiàng)]因?yàn)橐訧個(gè)電極焊絲提高熔敷量存在局界，所以使用2個(gè)電極焊絲是無可避免的必須技術(shù)。此外，為了提高焊絲熔融速度，不論電弧極、填充料極均進(jìn)行通電加熱也是必須技術(shù)。在這一前提的情況下，靠近的雙電極間的電磁力的相互干擾被認(rèn)為是無法避免的，為了使其影響最小化，認(rèn)為需要采取如下二階段的方法(I)削弱干擾力；(2)即使受到干擾也要避免飛濺。對于(2)來說，由于飛濺就是在電弧空間中過渡的熔滴發(fā)生了飛散，所以不形成熔滴的熔融/供給手段，即以熔池的熱傳導(dǎo)最終使之液體化的填充料方式最適當(dāng)。但是，為了形成熔池，需要最低有I個(gè)電極使電弧發(fā)生，因此以先行電極為氣體保護(hù)電弧極，以后行電極為填充料極。而且，為了使各極的電流不受其他電極的電流穩(wěn)定性的影響，各極的電流應(yīng)該由獨(dú)立的焊接電源分別供給。至此為止是現(xiàn)有技術(shù)的范圍。其次，因?yàn)橄刃须姌O為電弧極，所以受到磁干擾，由此需要(I)的削弱干擾力的方法。干擾力隨著電流越高，而且隨著電極間距離(即極間距離)越近而越強(qiáng)烈地發(fā)揮作用。為了追隨彎曲的焊接線，物理上期望極間距離De小的方法，為了得到這一效果，電流的低下必不可少。為了使之實(shí)現(xiàn)，將現(xiàn)有的導(dǎo)電嘴(contact tip)所承擔(dān)的效果分配給后述的2 個(gè)機(jī)器，使填充料極的通電距離Dl為IOOmm以上，比20 30mm這樣現(xiàn)有的長度飛躍性地延長。隨著增長通電距離隊(duì)，電阻增大，能夠以很小的電流將填充焊絲加熱至融點(diǎn)附近。而且如果電流小，則能夠縮小極間距離De。據(jù)此，以往15 40mm的距離，在本發(fā)明中可以縮小至IOmm以下。用于增長通電距離隊(duì)的具體的方法如下。歷來，導(dǎo)電嘴具有(I)通電、(2)焊絲目標(biāo)位置固定化這兩個(gè)功能。如果直接增長通電距離，則焊嘴前端與母材間距離變長，由于焊絲的纏繞卷曲，導(dǎo)致焊絲目標(biāo)位置變得不穩(wěn)定。其結(jié)果是焊道的蛇行等的形狀和未焊透發(fā)生。相對于此，在本發(fā)明中，通過分成有單獨(dú)功能的2個(gè)部分來對其加以克服，即分為(I)沒有通電功能，限定于焊絲目標(biāo)位置的固定化這一功能的引導(dǎo)線或引導(dǎo)嘴；(2)只有通電功能，不具有焊絲目標(biāo)位置的固定化功能的通電嘴。另外，作為先行電極的電弧極，從得到使后行電極的填充焊絲熔融所需充分的熔池的厚度的電弧力，和低飛濺性的觀點(diǎn)出發(fā)，發(fā)現(xiàn)使電流的下限值為250A。其次，發(fā)現(xiàn)了先行電極的電弧難以受到磁干擾的填充料通電電流的上限值的關(guān)系(參照圖2)。然后可知，作為后行電極的電流、即填充料通電電流It的上限需要在先行電極的電流k的50%以下。更優(yōu)選為30%以下。還有，圖2中的“是沒有發(fā)生后行電極的熔融不良，并且先行電極的飛濺的少的點(diǎn)，其中，“ ◎ ”是飛濺特別少的點(diǎn)。另外，“ X ”是先行電極的飛濺增加，以及后行電極的熔融不良等發(fā)生的點(diǎn)。電流極性也有影響，在磁力線的方向的影響下，如果靠近的兩電極間沿同方向流動(dòng)電流，則相互的電弧彼此牽引，反之，如果沿不同方向流動(dòng)，則有互相排斥的性質(zhì)。如果先行電極和后行電極彼此牽引，則從電弧極飛出的飛濺沖進(jìn)熔池的概率變高，作為飛散飛濺量比較少。另一方面，如果先行電極和后行電極相互排斥，則從電弧極飛出的飛濺全部向焊接線前方飛出而成為飛散飛濺，因此不良影響大。因此，優(yōu)選兩電極間沿同方向流動(dòng)電流，期望兩電極均為+或均為_，母材側(cè)為其相反的組合。此外，還使先行電極的電弧的熔滴生長成大粒，從而使之受到磁干擾卻不會(huì)吹飛，這適合低飛濺化，作為用于實(shí)現(xiàn)的方法，是使電弧極用的焊絲的組成含有O. 10 O. 50質(zhì)量％的Ti，這適合進(jìn)一步的低飛濺化。[2-2 :關(guān)于焊絲熔融的確實(shí)化的事項(xiàng)]將填充料插入熔池的焊接法的重大問題與電弧熔融不同，因?yàn)椴荒苣恳曈^察焊絲的熔融，所以，即使為過剩的條件，送給速度也不容易搞清楚，從而發(fā)生未熔融的焊絲殘留在焊接金屬內(nèi)的缺陷。由于填充料在熔池內(nèi)經(jīng)過熱傳導(dǎo)達(dá)到熔點(diǎn)并發(fā)生熔融，所以熔池的保有熱量和深度很重要。因此，如下兩點(diǎn)不可或缺(I)得到使后行電極的填充料熔融所需充分的熔池的厚度；(2)限定確實(shí)熔融的填充料送給速度和通電條件范圍。研究的結(jié)果判明，(I)如上述，作為電弧極的電流需要為250A，在(2)中，后行電極的填充焊絲的送給速度必須處于先行電極的焊絲的送給速度的50%以下。若超過50%，則無論填充料通電電流It和通電距離Dt怎樣組合，仍發(fā)生熔化殘留(參照圖3參照)。還有，圖3中的“是未發(fā)生填充料的熔化殘留，并且也沒有發(fā)生焊接金屬的性能不足和焊接的效率不足的點(diǎn)，其中“◎”是焊接金屬的性能和焊接效率特別優(yōu)異的點(diǎn)。另外，“ X ”是填充料的熔化殘留、焊接金屬的性能不足和焊接的效率不足等發(fā)生的點(diǎn)。作為通過上述的技術(shù)而能夠使極間距離De狹小的效果是，不僅后行電極能夠自體電阻發(fā)熱，而且也能夠有效地接收先行電極的電弧的輻射熱而提高熔融性。還有，在“2-1”項(xiàng)中記述，填充料通電電流It設(shè)有上限，而從熔融的確實(shí)化這一點(diǎn)考慮，也需要設(shè)定下限。具體來說，在低于IOA時(shí)，不論通電距離隊(duì)，穩(wěn)定性均差，會(huì)發(fā)生加熱不均或熔融速度無法提 高。當(dāng)然，不通電時(shí)，填充料熔融速度極小，在后述的“2-3”項(xiàng)中闡述的焊絲的送給速度達(dá)不到需要下限(參照圖2的It 0 IOA區(qū)域)。作為更優(yōu)選的方法，是使后行電極的填充焊絲為藥芯焊絲。至今為止，作為填充焊絲，關(guān)于其熔融性完全未予考慮。藥芯焊絲在其截面中，通電部只限于周圍的帶鋼(7 —7°)部，中心的焊劑部大體為絕緣性。因此，由于通電面積小，所以與實(shí)芯焊絲相比，更容易自體電阻發(fā)熱，進(jìn)入熔池后也會(huì)迅速地進(jìn)行熱傳遞而更容易熔融。另外如果對焊劑進(jìn)行成分調(diào)整，則熔融性很難受到組成的影響。[2-3 :關(guān)于健全的焊接金屬的形成的事項(xiàng)]填充料的熔融因?yàn)槭艿絹碜匀鄢氐臒醾鲗?dǎo)而發(fā)生，所以由先行電極的電弧形成的熔池，會(huì)因后行電極的填充料的進(jìn)入而被冷卻。這對于后行電極為電弧極的焊接法，也帶來冶金學(xué)上巨大的效果。一般可知，焊接金屬在冷卻過程中的冷卻速度越大，晶粒的生長越受到抑制而越微細(xì)化，從而能夠得到高強(qiáng)度、高韌性。對于單電極電弧焊法來說，不僅為了追求效率，而且為了得到韌性等機(jī)械的性能優(yōu)異的焊接金屬，填充焊絲的送給速度過小，其冷卻效果不充分，需要加大填充焊絲的送給速度。另外，如果是單純地效率提高的效果小，則雙電極化的成本效益無法體現(xiàn)?；谶@些點(diǎn)，后行電極的填充焊絲的送給速度必須在先行電極的焊絲的20%以上(參照圖3)。此外，通過焊接材料的最佳化，能夠使焊接金屬的健全性進(jìn)一步提高。為了低飛濺化，優(yōu)選作為先行電極的電弧極含有Ti為O. 10 O. 50質(zhì)量％，這在“2-1”項(xiàng)中進(jìn)行了闡述，但后行電極焊絲中的Ti如有關(guān)圖5的事項(xiàng)中已經(jīng)闡述的，由于氧化反應(yīng)不足導(dǎo)致在焊接金屬內(nèi)過剩地產(chǎn)出，成為夾雜物而容易使焊接金屬的韌性降低。為了得到夾雜物少的健全的焊接金屬，考慮到電弧極和填充料極對夾雜物化的貢獻(xiàn)度而必須決定總量(參照圖4)。還有，圖4中的“是韌性優(yōu)異的地方，其中“◎”是韌性特別優(yōu)異，并且飛濺少的地方。另外，“ X ”是韌性的低下和飛濺的增加等發(fā)生的點(diǎn)。具體來說，填充料極中的Ti其容易夾雜物化的程度是電弧極中的Ti的3倍。因此，設(shè)填充料極中的Ti量為[Ti]T，電弧極中的Ti量為[TiL時(shí)，定義“[TiL+3· [Ti]/’這樣的參數(shù)，使這一計(jì)算結(jié)果為O. 50以下時(shí)，可知能夠得到高韌性。此外，如果在O. 25以下，韌性更優(yōu)異。另一方面，若低于O. 10，則晶粒的核生成位點(diǎn)不足，晶粒的總數(shù)減少，各粒粗大生長，成為低韌性的焊接金屬。因此，關(guān)于這一計(jì)算結(jié)果，優(yōu)選以O(shè). 10為下限。還有，[Ti]L低于O. 10質(zhì)量％，并且[Ti]f3 · [Ti]TS0. 10 O. 50的區(qū)域，雖然飛濺多，但卻是焊接金屬的韌性良好的區(qū)域。[2-4 :關(guān)于熔透深度和成本抑制的事項(xiàng)]為了實(shí)現(xiàn)焊接金屬的高強(qiáng)度化、高韌性化，一般進(jìn)行的是，由焊絲將Mo和B適量地添加到焊接金屬中。作為其具體的方法，若添加到實(shí)芯焊絲中，則其澆鑄坯段和粗徑原線也當(dāng)然高強(qiáng)度化，因此拉絲性劣化，用于形成焊絲的生產(chǎn)率大幅降低。另一方面，作為藥芯焊絲，如果在焊劑中添加Mo和B，則對拉絲性不會(huì)造成不良影響。但是藥芯焊絲其熔透深度比實(shí)芯焊絲小，因此作為電弧極也未必適合。 在本發(fā)明中，使后行電極的填充焊絲作為藥芯焊絲加以采用，可以單獨(dú)從藥芯焊絲供給先行電極形成的熔池所需要的成分量。即，先行電極的實(shí)芯焊絲固定為不含Mo和B的廉價(jià)的軟質(zhì)鋼種時(shí)，由制造成本未因組成而下降的后行電極的藥芯焊絲進(jìn)行Mo和B的成分調(diào)整。由此，與單獨(dú)采用實(shí)芯焊絲的焊接法相比，達(dá)成了更低成本。另外，使先行電極的焊絲為實(shí)芯焊絲，也可以加深熔透深度。另外，在“2-1”項(xiàng)中闡述，極間距離De小的方法對焊接線的追隨性優(yōu)異而優(yōu)選，在“2-2”項(xiàng)中闡述，同樣是極間距離De小的方法，因?yàn)樘畛浜附z的熔融性提高而優(yōu)選。但是，另一方面，隨著極間距離De縮小，會(huì)爭奪電弧的能量，導(dǎo)致熔透深度變淺。存在加深熔透深度的必要性時(shí)，極間距離De優(yōu)選為2mm以上。另外，極性如一般已知的，電弧為逆極性(焊絲+、母材_)的對于深熔深化有效。關(guān)于后行電極，如“1-4”項(xiàng)中也闡述的，若兩極性成為逆向，則電弧相互排斥，熔深變淺，因此一致的極性符合深熔深。接著，對于各限定理由、其他的事項(xiàng)進(jìn)行說明。[沒有通電功能，只有決定向熔池插入的插入位置這一功能的引導(dǎo)線或引導(dǎo)嘴(參考2-1)]后行電極的通電由設(shè)于焊接電源側(cè)的通電嘴進(jìn)行。于是為了控制填充焊絲向熔池的插入位置，還需要另行具有這一功能。例如，可以使用定義為引導(dǎo)線的、比焊絲直徑稍粗一些的管，也可以挪用定義為引導(dǎo)嘴的、通常作為電弧電極使用的銅合金制的導(dǎo)電嘴。但是，它們必須與通電嘴電絕緣。引導(dǎo)線其設(shè)置方式為，以規(guī)定的長度覆蓋后行電極焊絲，在后行電極的被焊接面?zhèn)龋购笮须姌O焊絲以規(guī)定的長度露出。另外，在被焊接面?zhèn)鹊南喾磦?cè)設(shè)有通電嘴，與引導(dǎo)線密接(參照圖1(a))。引導(dǎo)嘴其設(shè)置方式為，在后行電極的被焊接面?zhèn)鹊囊?guī)定位置覆蓋后行電極焊絲，使后行電極焊絲在被焊接面?zhèn)纫砸?guī)定的長度露出(參照圖1(b))。還有，引導(dǎo)線或引導(dǎo)嘴的前端與被焊接面上的距離，與通常的單電極電弧焊法相同，優(yōu)選為10 30mm。如此比這一距離短，則產(chǎn)生飛濺容易附著的問題，以及產(chǎn)生與電弧過近而有加熱熔融的可能性這樣的問題。反之如果比這一距離長，則使插入位置固定化的作用減弱。[后行電極的通電嘴的被焊接面?zhèn)鹊那岸伺c被焊接面上的距離隊(duì):100mm以上、1500mm以下(參考2-1)]后行電極為了抑制對先行電極的電弧的磁干擾，優(yōu)選盡可能的低電流化。但是，反之為了高效率化而優(yōu)選填充焊絲的送給速度高。為了滿足此相反的性質(zhì)，應(yīng)該利用焊絲電阻，使通電距離^比現(xiàn)有的焊接法大幅地延長。通過使通電距離^為IOOmm以上，即使在低電流下，電阻發(fā)熱量也大，能夠充分加熱填充料。如果在150mm以上,或進(jìn)一步在200mm以上，或進(jìn)一步在250mm以上，則低電流化效果更大而優(yōu)先。另一方面，若過度地延長，則焊絲高溫軟化，送給中在路徑內(nèi)發(fā)生縱彎曲，焊絲將不能送給。因此設(shè)定上限，為1500mm。更優(yōu)選為IOOOmm以下,進(jìn)一步優(yōu)選為800mm以下。還有，先行電極的通電嘴前端與被焊接面上的距離像以往一樣，以10 30mm為宜。這是由于在通常的控制中，若在電弧焊中增長先行電極的通電嘴前端與被焊接面上的距離，則電流值下降，由電弧力確保熔深的功能降低，更甚者是電弧的維持本身成為不可能。另外，使插入位置固定化的作用也降低。因此作為實(shí)用的上限為30mm。另一方面，低于IOmm時(shí)，飛濺容易附著，由于電弧的輻射熱使焊嘴前端熔融，產(chǎn)生后行電極難以插入這樣的問題。[被焊接面上的先行電極與后行電極的極間距離De為IOmm以下(參考2_1、2_2、2-4)]在多電極焊接法中，其極間距離很重要，短的方法在對于焊接線的彎曲變化的追隨，減少開始部/結(jié)束部的熔敷不足部長度的點(diǎn)上有利。另外，在本發(fā)明這樣的后行電極為填充料極的方法中，接近先行電極的電弧的一方被加熱，熔融速度高。另一方面，隨著靠近，磁干擾在電極間更強(qiáng)烈地發(fā)生，來自電弧極的飛濺發(fā)生變多。在本發(fā)明中，因?yàn)榫哂袑?填充料通電電流It抑制得比以往低的機(jī)構(gòu)，所以能夠比以往的15 40mm縮短。具體來說為IOmm以下。如果進(jìn)一步在7mm以下,更進(jìn)一步在5mm以下則優(yōu)選。另一方面,若成為過短的極間，則熔深變淺。需要深熔深時(shí)，優(yōu)選使下限為2mm。[先行電極的電流250A以上(參考2-1)]先行電極的電弧，從得到使后行電極的填充料熔融所需充分的熔池的厚度的電弧力，和低飛濺性的觀點(diǎn)出發(fā)，需要使電流的下限值為250A。更優(yōu)選為300A以上，進(jìn)一步優(yōu)選為350A以上。沒有特別存在限制上限的理由。一般來說由焊絲送給電機(jī)的轉(zhuǎn)速的上限，或焊接機(jī)的電流上限保證值等物理性地決定。[后行電極的電流IOA以上，并且相對于先行電極的電流為50%以下(參考2-1、2-2)]后行電極的電流越高，對于先行電極的電弧施加磁干擾的影響越強(qiáng)，使飛濺大量發(fā)生。在發(fā)現(xiàn)難以受到磁干擾的填充料通電電流It的上限值的關(guān)系時(shí)，發(fā)現(xiàn)需要抑制在先行電極的50%以下。如果進(jìn)一步抑制在30%以下則更優(yōu)選。另一方面，在IOA時(shí)，不論通電距離^，穩(wěn)定性均差，發(fā)生加熱不均勻或熔融速度無法提高，不能保證確實(shí)的熔融。因此下限為10A。開優(yōu)選為25A以上。[后行電極焊絲的送給速度先行電極焊絲的送給速度的20%以上、50%以下(參考 2_2、2_3)]為了確實(shí)地使填充焊絲熔融，送給速度存在上限。若后行電極焊絲的送給速度超過先行電極焊絲的送給速度的50%，則無論填充料通電電流It和通電距離Dt怎樣組合，仍發(fā)生熔化殘留。因此，為先行電極焊絲的送給速度的50%是上限。更優(yōu)選為40%以下。另一方面，若后行電極焊絲的送給速度過小，則不能期望伴隨著熔池的冷卻效果而來的焊接金屬的韌性提高。為了實(shí)現(xiàn)晶粒微細(xì)化，需要后行焊絲送給速度是先行電極焊絲的送給速度的20%以上。如果進(jìn)一步達(dá)到30%以上則更優(yōu)選。還有，先行電極和后行電極的焊絲直徑不同時(shí)，作為熔敷速度(g/min)而對于“送給速度先行電極的20 50%”進(jìn)行換算并加以規(guī)定即可。[先行電極焊絲和后行電極焊絲的電流極性，相對于母材均為正“+ ”或均為負(fù) (參考 2-1)]在磁力線的方向的影響下，如果靠近的雙電極間在同方向上流動(dòng)電流，則相互的電弧彼此牽引，反之，如果沿不同方向流動(dòng)，則有互相排斥的性質(zhì)。如果先行電極與后行電極互相牽引，則從作為先行電極的電弧極飛出的飛濺沖進(jìn)熔池概率變高，作為飛散飛濺量比較少。另一方面，如果先行電極與后行電極互相排斥，則從作為先行電極的電弧極飛出的飛濺全部向焊接線前方飛出而成為飛散飛濺，所以不良影響大。因此，優(yōu)選雙電極間沿相同方向流動(dòng)電流，優(yōu)選兩電極均為+或均為-，母材側(cè)為其相反的組合。電流極性對熔深也造成影響，若為不同的方向，則熔深變淺，若為一致的方向則變深，對于未焊透的防止有效。還有，在高電流的氣體保護(hù)電弧焊法中，雖然積極地使用交流電極性的情況少，但即使在作為先行電極的電弧極或作為后行電極的填充料極上應(yīng)用交流電，也沒有特別的問題，因此可 以適用。還有，在交流電中，電流的方向性事實(shí)上等于沒有，由于也不發(fā)生磁干擾，所以另一方的電極為直流時(shí)，不需要關(guān)注其極性。[先行電極焊絲為實(shí)芯焊絲或藥芯焊絲(參考2-4)]在一般的氣體保護(hù)電弧焊法用的焊絲中，有實(shí)心鐵絲狀的實(shí)芯焊絲，和周圍是金屬的筒，以之包裹中心的焊劑的藥芯焊絲。焊劑一般由鐵粉、非鐵金屬粉、氧化物粉、各種化合物的粉末構(gòu)成。作為本焊接法的電弧極用，哪種都能夠適用。還有，實(shí)芯焊絲一方雖然熔深深，但飛濺稍多，藥芯焊絲多具有其相反的特性，在本發(fā)明中也是以相同的基準(zhǔn)，可以根據(jù)目的進(jìn)行選擇。另外，實(shí)芯焊絲、藥芯焊絲大多均對表面實(shí)施鍍銅，但是否鍍銅，對本申請的主要作用沒有影響。另外，在藥芯焊絲中，有在表面筒部有縫(接縫)和無縫型的，但同樣，其有無對于作為本申請的主要作用沒有影響。此外其焊劑率(單位焊絲長度中的焊劑質(zhì)量/總質(zhì)量比)也沒有限定的必要性。[后行電極焊絲為藥芯焊絲，其焊劑率為10質(zhì)量％以上(參考1-5、2-2、2_4)]作為填充料極的焊絲，優(yōu)選藥芯焊絲。藥芯焊絲因?yàn)榻孛嫱娒娣e小，所以與實(shí)芯焊絲相比，更容易自體電阻發(fā)熱，在進(jìn)入熔池后也會(huì)迅速地?zé)醾鬟f而更容易熔融。因此，適合作為填充料極的焊絲。另外如果以焊劑進(jìn)行成分調(diào)整，熔融性難以受到組成的影響，成分設(shè)計(jì)的自由度高。相比作為實(shí)芯焊絲而添加非鐵添加元素，作為藥芯焊絲進(jìn)行添加的方法，也有成本上更低廉的情況。如果使先行電極為實(shí)芯焊絲，使后行電極為藥芯焊絲，則能夠使深熔深和添加低成本的合金元素形成熔池并立。還有，藥芯焊絲的焊劑率優(yōu)選為10質(zhì)量％以上。這是由于焊劑率低于10質(zhì)量％時(shí)，通電截面積變大，自體電阻發(fā)熱不足，進(jìn)入熔池后難以熔融。但是，并不是限定為10質(zhì)量％以上。還有，上限不需要特別限定，但從制造穩(wěn)定性的方面出發(fā)，一般認(rèn)為藥芯焊絲的焊劑率其上限為28%左右。[[Ti]L+3 · [Ti]T 0. 10 以上 O. 50 以下(參考 1_5、2_3)]因?yàn)樘畛淞蠘O不存在電弧，所以在高溫電弧空間發(fā)生的氣氛氣體和熔滴(即，焊絲熔融液體)的接觸造成的氧化反應(yīng)幾乎不會(huì)發(fā)生。因此可知，若將含有Ti這樣氧親和性強(qiáng)的還原元素的、電弧用最優(yōu)化的組成的焊絲適用于填充料極，則由于不經(jīng)歷“還原元素發(fā)生氧化后，作為熔渣被排出”這樣的過程，所以其在焊接金屬內(nèi)作為過剩的夾雜物殘留，使韌性大幅劣化。詳細(xì)地說，填充料極中的Ti其容易夾雜物化的程度是電弧極中的Ti的3倍，所以定義[Ti]f3*[Ti]T這樣的參數(shù)，可知使其計(jì)算結(jié)果在O. 50以下時(shí)，能夠得到高韌性。如果進(jìn)一步在O. 25以下，則在高韌性方面更優(yōu)異。另一方面，若低于O. 10，則晶粒的核生成位點(diǎn)不足，晶粒的總數(shù)減少和各粒粗大地生長，成為低韌性焊接金屬。因此，優(yōu)選以O(shè). 10為下限。但是，并不是限定為O. 10以上、O. 50以下。還有，焊絲為藥芯焊絲時(shí)，即使Ti以Fe · Ti, TiO2, FeTiO3等的化合物添加，作為其總Ti換算值的濃度也定義為[Ti]。[[ ] :0. 10質(zhì)量％以上、O. 50質(zhì)量％以下(2-1參考)]使先行電極的電弧的熔滴生長成大粒，從而使之受到來自后行電極的磁干擾而不會(huì)吹飛，這適合低飛濺化。作為用于實(shí)現(xiàn)的方法，優(yōu)選使電弧極用的焊絲的組成含有0.10質(zhì)量％以上的Ti。另一方面，如果Ti的上限以“ [Ti]L+3 · [Ti]T 0. 10以上、O. 50以下”規(guī)定為優(yōu)先，則必然為O. 50質(zhì)量％。另外，若超過O. 50質(zhì)量％而進(jìn)行添加，則過于大?；?，熔
滴過渡不穩(wěn)定，伴隨著該大粒熔滴向周圍的飛散，對母材的附著和去除難度變大。因此，以O(shè). 50質(zhì)量％為上限。但是,并不限定為O. 10質(zhì)量％以上、O. 50質(zhì)量％以下。還有,更優(yōu)選為O. 25質(zhì)量％以下。[作為后行電極焊絲的組成，以焊絲總質(zhì)量換算，含有B:0. 0020質(zhì)量％以上、O. 0500質(zhì)量％以下，Mo 0. 10質(zhì)量％以上、I. 00質(zhì)量％以下之中一種以上(參考2_4)]為了實(shí)現(xiàn)焊接金屬的高強(qiáng)度、高韌性化，一般進(jìn)行的是從焊絲將Mo和B適量添加到焊接金屬中。作為其具體的方法，若添加到實(shí)芯焊絲中，則其澆鑄坯段和粗徑原線也當(dāng)然高強(qiáng)度化，因此拉絲性劣化，用于形成焊絲的生產(chǎn)率大幅降低。另一方面，作為藥芯焊絲，如果在焊劑中添加Mo和B，則對拉絲性不會(huì)造成不良影響。在本發(fā)明中，優(yōu)選使后行電極的填充料為藥芯焊絲而加以采用，單獨(dú)從藥芯焊絲供給由先行電極形成的熔池所需要的成分量。即，先行電極的實(shí)芯焊絲固定為不含Mo和B的廉價(jià)的軟質(zhì)鋼種，由制造成本未因組成而下降的后行電極的藥芯焊絲進(jìn)行成分調(diào)整。為了從后行電極主要添加B和Mo而形成優(yōu)異的焊接金屬組成，依照焊絲送給速度比而添加B :0. 0020質(zhì)量％以上、O. 0500質(zhì)量％以下，Mo :0. 10質(zhì)量％以上、I. 00質(zhì)量％以下的一種以上即可。但是,添加B、Mo時(shí),其添加量并不限定為B :0. 0020質(zhì)量％以上、O. 0500質(zhì)量％以下，Mo :0. 10質(zhì)量％以上、I. 00質(zhì)量％以下。[其他]焊接電源的種類不需要特別規(guī)定，但作為先行電極的電弧極，最期望使用使焊絲送給速度和電弧長度固定的機(jī)構(gòu)的定電壓特性。另一方面，作為后行電極的填充料極，最期望使用能夠固定通電電流值的具有定電流特性或下垂特性的機(jī)種。還有，作為波形，也可以兩方均應(yīng)用脈沖。保護(hù)氣體不變，為用于一般的單電極氣體保護(hù)電弧焊的保護(hù)氣體，可以適用只有CO2的保護(hù)氣體，或者在Ar中混合有CO2或O2達(dá)3體積％以上的混合氣體。若Ar混合比更高，則氣孔缺陷容易發(fā)生，或電弧不穩(wěn)定，這些點(diǎn)與現(xiàn)來的焊接法相比沒有改變。還有，需要深熔深時(shí)，則提高CO2比率。氣體流量可以與只有作為單電極的電弧電極的情況相同。這是由于后行電極中沒有電弧發(fā)生，所以不需要關(guān)注大氣進(jìn)入到電弧氣氛。另外，相對于需要從兩個(gè)系統(tǒng)使保護(hù)氣體流動(dòng)的現(xiàn)有的雙電極氣體保護(hù)串聯(lián)電弧焊法(參照1-1項(xiàng))，在氣體成本的降低這一點(diǎn)上，本發(fā)明也有利。還有，單電極氣體保護(hù)電弧焊法的氣體流量以25L/min左右為目標(biāo)。焊絲的詳細(xì)成分不需要特別限定，但作為一般的碳鋼用焊絲，能夠使用如下組成，即，以適當(dāng)量的如下元素為基本“0. 01 O. 15質(zhì)量％的(、0. 10 I. 00質(zhì)量％的Si、O. 50 2. 50質(zhì)量％的Mn、不添加S或積極添加O. 050質(zhì)量％以下的S、余量Fe”，與一般的氣體保護(hù)電弧焊法用焊絲同樣，根據(jù)需要的功能，將Ti、Al、Mo、B、Cr、Ni等添加到焊接金屬中。還有，阻礙拉絲性和電弧穩(wěn)定性的元素，優(yōu)選使后行電極為藥芯焊絲，將其添加到后行電極焊絲中。焊絲直徑作為先行電極的電弧極用為I. 2 2. 0_Φ，在熔敷效率的高度、形成足以使后行電極的填充料充分熔融的熔池和熱能、和該能量的發(fā)生、電弧的穩(wěn)定性、低飛濺性這些點(diǎn)上，這一直徑合適。另一方面，作為填充焊絲直徑，因此直徑越粗， 熱傳導(dǎo)性越差而越難以熔融，因此適合比電弧極用稍細(xì)一些。具體來說優(yōu)選為I. O 1.6mmΦ。但是，并不需要使后行電極焊絲一方一定要比先行電極焊絲細(xì)。實(shí)施例以下，將滿足本發(fā)明的要件的實(shí)施例和不滿足本發(fā)明的要件的比較例進(jìn)行比較而具體說明。使用以圖1(a)的構(gòu)成為基本的焊接裝置，以同一焊接條件，進(jìn)行如下焊接的(I)板厚12mm的平板上的單道焊(雙電極焊接法中的所謂I-RUN焊)；⑵板厚20mm的V45° &根部間隙12mm坡口的依據(jù)JIS Z3312 :1999的多層焊。還有，使線能量以兩電極合計(jì)為40kJ/cm的方式，進(jìn)行電流、電壓、速度的選定。焊接條件的參數(shù)和焊絲的成分等顯示在表I 4中。還有，在表I 4中、不含有這一成分和不存在這一數(shù)值等，另外，對于不滿足既定的規(guī)定的，對數(shù)值等引下劃線進(jìn)行表示。此外，在保護(hù)氣體組成中，保護(hù)氣體的合計(jì)為100體積％ (即，例如，“co2”意味著“100體積％ C02”，“Ar+20% C02”意味著“80體積％ Ar+20體積％ C02”)。還有，焊絲直徑，先行電極、后行電極均為I. 2πιπιΦ，先行電極的焊接電源使用直流的定電壓特性焊接機(jī)，后行電極的電源使用定電流特性的直流或交流焊接機(jī)。表中“ΕΡ”表示直流，電極為正(+)并且母材為負(fù)(_)，“ΕΝ”表示直流，電極為負(fù)㈠并且母材為正(+)，“AC”表示交流。有引導(dǎo)線時(shí)，被焊接面?zhèn)鹊那岸伺c被焊接面上的距離為25mm。
權(quán)利要求
1.一種雙電極焊接法，其特征在于，具有從單體的焊接電源分別供給電流的焊絲狀的2個(gè)熔化極式電極，由作為行進(jìn)方向先行的電極即先行電極的先行電極焊絲形成熔池，將作為行進(jìn)方向后行的電極即后行電極的后行電極焊絲插入所述熔池而形成I個(gè)熔池，在該雙電極焊接法中， 所述先行電極進(jìn)行使電弧發(fā)生而使所述先行電極焊絲熔融的氣體保護(hù)電弧焊， 所述后行電極是通電填充料，其不使電弧發(fā)生，而是利用通電產(chǎn)生的電阻發(fā)熱使所述后行電極焊絲的溫度上升，在所述熔池中插入所述后行電極焊絲后，通過所述熔池的熱傳導(dǎo)而使所述后行電極焊絲熔融， 在所述后行電極中配備有引導(dǎo)線或引導(dǎo)嘴，所述引導(dǎo)線或引導(dǎo)嘴沒有通電功能，只有決定向所述熔池插入時(shí)的插入位置的功能， 所述后行電極焊絲從所述引導(dǎo)線或所述引導(dǎo)嘴突出，并且，從所述引導(dǎo)線或所述引導(dǎo)嘴的設(shè)于焊接機(jī)側(cè)的位置的通電嘴通電， 所述通電嘴的被焊接面?zhèn)鹊那岸说剿霰缓附用嫔系木嚯xDL為IOOmm以上但在1 500mm 以下， 所述被焊接面上的所述先行電極與所述后行電極的極間距離DE為IOmm以下， 所述先行電極的電流為250A以上， 所述后行電極的電流為IOA以上，并且相對于所述先行電極的電流為50%以下， 所述后行電極焊絲的送給速度是所述先行電極焊絲的送給速度的20%以上但在50%以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的雙電極焊接法，其特征在于，所述先行電極焊絲和所述后行電極焊絲的電流極性相對于母材均為正，或者均為負(fù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的雙電極焊接法，其特征在于，所述先行電極焊絲為實(shí)芯焊絲或藥芯焊絲，所述后行電極焊絲為藥芯焊絲，并且所述后行電極焊絲的焊劑率為10質(zhì)量％以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求I 3中任一項(xiàng)所述的雙電極焊接法，其特征在于，在所述先行電極焊絲的組成中，以質(zhì)量％計(jì)設(shè)Ti量為[Ti]y在所述后行電極焊絲的組成中，以質(zhì)量％計(jì)設(shè)Ti量為[Ti]T時(shí)，[Ti]L+3 · [Ti]T為O. 10以上但在O. 50以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙電極焊接法，其特征在于，所述[TiL為O.10質(zhì)量％以上但在O. 50質(zhì)量％以下。
6.根據(jù)權(quán)利要求I 5中任一項(xiàng)所述的雙電極焊接法，其特征在于，作為所述后行電極焊絲的組成，以焊絲總質(zhì)量換算含有B :0. 0020質(zhì)量％以上但在O. 0500質(zhì)量％以下，Mo O.10質(zhì)量％以上但在I. 00質(zhì)量％以下之中的一種以上的元素。
全文摘要
本發(fā)明是雙電極溶極法，其特征在于，先行電極進(jìn)行氣體保護(hù)電弧焊，后行電極是通電填充料，后行電極焊絲從引導(dǎo)線或引導(dǎo)嘴突出，引導(dǎo)線或引導(dǎo)嘴沒有通電功能，只有決定向熔池插入的插入位置的功能，并且，通電由通電嘴進(jìn)行，通電嘴和被焊接面上的距離為100mm以上、1500mm以下，極間距離為10mm以下，先行電極的電流為250A以上，后行電極的電流為10A以上，且相對于先行電極的電流為50％以下，后行電極焊絲的送給速度為先行電極焊絲的送給速度的20％以上、50％以下。
文檔編號B23K9/173GK102814578SQ20121018397
公開日2012年12月12日 申請日期2012年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月9日
發(fā)明者鈴木勵(lì)一, 山崎圭 申請人:株式會(huì)社神戶制鋼所