焊接物的制造方法、焊接方法、焊接裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及焊接物的制造方法、焊接方法、焊接裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在船舶和橋梁等制造領(lǐng)域，使用了藥芯焊絲的焊接施工，在制造工程上占據(jù)著重 要的地位。
[0003] 在該領(lǐng)域，使用的是氣體保護(hù)電弧焊（主要是二氧化碳電弧焊），其是從焊炬供給 以二氧化碳為主成分的保護(hù)氣體，向焊炬送給藥芯焊絲，并且對藥芯焊絲進(jìn)行焊接電流的 供給，在保護(hù)氣體中使藥芯焊絲和母材之間發(fā)生電弧而進(jìn)行焊接（參照專利文獻(xiàn)1)。
[0004] 另外，在汽車等制造領(lǐng)域，也已知有氣體保護(hù)電弧焊（主要是混合氣體電弧焊）， 其是從焊炬供給以氬氣等的惰性氣體為主成分的保護(hù)氣體，向焊炬送給不含焊劑的實芯焊 絲，并且對實芯焊絲進(jìn)行焊接電流的供給，在保護(hù)氣體中使實芯焊絲和母材之間發(fā)生電弧 而進(jìn)行焊接（專利文獻(xiàn)2參照）。這里，在專利文獻(xiàn)2中記述，為了減少在適用于汽車零件 等的鍍鋅鋼板的焊接中發(fā)生的氣孔缺陷，從安裝在焊炬的前端的磁性線圈，沿著相對于熔 池的表面垂直的方向，外加磁通密度3~8MT、占空比30~70%、頻率5~30Hz的矩形波 交流磁場，一邊攪拌熔池一邊進(jìn)行電弧焊接。
[0005] 先行技術(shù)文獻(xiàn)
[0006] 專利文獻(xiàn)
[0007] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2006-95550號公報
[0008] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開2007-98459號公報
[0009] 在船舶和橋梁等制造領(lǐng)域，作為焊接的對象的母材，多使用涂底漆鋼板。在此，涂 底漆鋼板是以抑制切割?焊接等的加工和裝配工序期間內(nèi)的銹的發(fā)生為目的，至少在其表 面和背面，實施使用了車間底漆（底漆），即一次防銹涂料的表面處理的鋼板。
[0010] 但是，在上述領(lǐng)域的焊接接頭占據(jù)大部分的角焊中，存在這樣的問題：涂布在鋼板 的表面的底漆在焊接中蒸發(fā)而浸入熔池內(nèi)，在焊接金屬（焊縫）的表面和內(nèi)部，容易發(fā)生凹 坑和氣孔等的氣孔缺陷。在此，所謂凹坑是指，開口于焊縫表面的氣孔缺陷，所謂氣孔是指， 包裹在焊接金屬內(nèi)部的氣孔缺陷。那么，在焊縫的表面發(fā)生凹坑時，將需要修整，工時增加。 [0011] 還有，在船舶和橋梁等制造領(lǐng)域和汽車等制造領(lǐng)域，因為作為焊接的對象的母材 及其板厚、所使用的保護(hù)氣體、所使用的焊絲的類別、以及焊接條件等有所不同，所以在船 舶和橋梁等制造領(lǐng)域所適用的二氧化碳電弧焊中，只是單純外加交流磁場，并不能解決上 述問題。
[0012] 若具體說明，則例如在汽車等制造領(lǐng)域，因為以薄板（板厚3.2mm的左右以下）的 搭角焊為對象，所以熔池的尺寸小，如專利文獻(xiàn)2所述，即使在很小的磁通密度（3~8MT) 下也能夠輕易地使熔池旋轉(zhuǎn)。另外，如上述，因為是以作為保護(hù)氣體使用以氬等的惰性氣體 為主成分的混合氣體，并利用實芯焊絲進(jìn)行的混合氣體電弧焊為對象，所以在熔池上發(fā)生 的焊渣極少，不需要考慮關(guān)于后述這樣的源于焊渣對熔池的拘束。
[0013] 另一方面，例如在造船?橋梁等的領(lǐng)域，多使用板厚6mm以上的中?厚板，角焊的 熔池的尺寸也容易變大。因此，在以底漆鋼板作為母材的焊接中，為了對熔池整體進(jìn)行旋轉(zhuǎn) 攪拌，需要對應(yīng)熔池尺寸而使最佳的洛倫茲力作用于熔池，若脫離最佳條件，則只會擾亂熔 池的旋轉(zhuǎn)流動，假如直接應(yīng)用專利文獻(xiàn)2所述的手法，還是不能抑制氣孔缺陷。
[0014] 另外，在造船·橋梁等的領(lǐng)域，在T接頭的水平角焊中，因為要求極美觀的焊道形 狀，所以為了利用焊渣支撐熔池而對焊道形狀進(jìn)行整形，應(yīng)用的是由藥芯焊絲進(jìn)行的二氧 化碳電弧焊。但是，在使用了藥芯焊絲的焊接中，與使用實芯焊絲的焊接不同，由于熔池表 面會被高粘性焊渣覆蓋，所以單純附加磁場，熔融金屬仍會受到焊渣的拘束而無法被充分 攪拌，有得不到氣孔抑制效果的情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015] 本發(fā)明其目的在于，在以涂底漆鋼板作為母材，且使用了活性氣體和藥芯焊絲的 氣體保護(hù)電弧焊中，抑制以底漆為發(fā)生源的氣孔缺陷引起的焊接部的外觀不良的發(fā)生。
[0016] 本發(fā)明是對于由涂底漆鋼板構(gòu)成的下板，和由鋼板構(gòu)成且豎立設(shè)置在該下板之上 的立板的角部進(jìn)行焊接而成的焊接物的制造方法，其特征在于，使用在鋼制的外皮的內(nèi)側(cè) 填充焊劑而成的藥芯焊絲、和以二氧化碳為主成分的保護(hù)氣體，從該藥芯焊絲經(jīng)由該保護(hù) 氣體下的電弧向所述角部供給焊接電流，從而在該角部形成熔池，對于所述熔池外加交變 磁場，所述焊接電流（A)和所述交變磁場的磁通密度（mT)具有20000 <焊接電流X磁通 密度< 30000的關(guān)系。
[0017] 在該焊接物的制造法中，能夠作為特征的是，使所述交變磁場的基頻為2Hz~ 5Hz〇
[0018] 另外，能夠作為特征的是，所述藥芯焊絲的成分之中，相對于焊絲總質(zhì)量，金屬Ti、 Ti氧化物和Ti化合物的Ti換算值：1. 5~3. 5質(zhì)量％，金屬Si、Si氧化物和Si化合物的 Si換算值：0. 6~2. 0質(zhì)量％，金屬Al、Al氧化物和Al化合物的Al換算值：0. 2~I. 0質(zhì) 量％，金屬Zr、Zr氧化物和Zr化合物的Zr換算值：0. 6~I. 0質(zhì)量％，金屬Mg、Mg氧化物 和Mg化合物的Mg換算值：0. 2~0. 8質(zhì)量％。
[0019] 另外，本發(fā)明是使用在鋼制的外皮的內(nèi)側(cè)填充焊劑而成的藥芯焊絲，和以二氧化 碳為主成分的保護(hù)氣體，對于底漆鋼板之間或者底漆鋼板與其他的鋼板之間的角部進(jìn)行焊 接的焊接方法，其特征在于，從所述藥芯焊絲經(jīng)由所述保護(hù)氣體下的電弧向所述角部供給 焊接電流，從而在該角部形成熔池，對于所述熔池外加交變磁場，所述焊接電流（A)和所述 交變磁場的磁通密度（mT)具有20000 <焊接電流X磁通密度< 30000的關(guān)系。
[0020] 在該焊接方法中，能夠作為特征的是，使所述交變磁場的基頻為2Hz~5Hz。
[0021] 另外，還能夠作為的特征的是，所述藥芯焊絲的成分之中，相對于焊絲總質(zhì)量，金 屬Ti、Ti氧化物和Ti化合物的Ti換算值：1. 5~3. 5質(zhì)量％，金屬Si、Si氧化物和Si化 合物的Si換算值：0. 6~2. 0質(zhì)量％，金屬A1、A1氧化物和Al化合物的Al換算值：0. 2~ I. 〇質(zhì)量％，金屬Zr、Zr氧化物和Zr化合物的Zr換算值：0. 6~I. 0質(zhì)量％，金屬Mg、Mg氧 化物和Mg化合物的Mg換算值：0. 2~0. 8質(zhì)量％。
[0022] 此外，本發(fā)明的焊接裝置，包括如下機構(gòu)：向在鋼制的外皮的內(nèi)側(cè)填充焊劑而成的 藥芯焊絲的周圍，供給以二氧化碳為主成分的保護(hù)氣體的保護(hù)氣體供給機構(gòu)；使用所述藥 芯焊絲和所述保護(hù)氣體，從該藥芯焊絲經(jīng)由該保護(hù)氣體下的電弧，向包括涂底漆鋼板在內(nèi) 的由多個母材形成的角部供給焊接電流的焊接電流供給機構(gòu)；對于伴隨所述焊接電流的供 給而形成于所述角部的熔池外加交變磁場的交變磁場外加機構(gòu)；使所述焊接電流（A)和所 述交變磁場的磁通密度（mT)滿足20000 <焊接電流X磁通密度< 30000的關(guān)系，以此方 式控制所述焊接電流供給機構(gòu)和所述交變磁場外加機構(gòu)的控制機構(gòu)。
[0023] 在該焊接裝置中，所述交變磁場外加機構(gòu)，能夠作為特征的是，將所述交變磁場的 基頻設(shè)定在2Hz~5Hz。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明，在以涂底漆鋼板作為母材，且使用了活性氣體和藥芯焊絲的氣體保 護(hù)電弧焊中，能夠抑制以底漆為發(fā)生源的氣孔缺陷引起的焊接部的外觀不良的發(fā)生。
【附圖說明】
[0025] 圖1是表示本發(fā)明的實施的方式的焊接裝置的概略結(jié)構(gòu)的圖。
[0026] 圖2是用于說明焊接裝置所設(shè)的焊炬的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
[0027] 圖3是表示設(shè)于焊接裝置的控制部的構(gòu)成的方塊圖。
[0028] 圖4是用于說明使用焊接裝置制造的工件（焊接物）的結(jié)構(gòu)的一例的圖。
[0029] 圖5是表示在本實施的方式的制造方法（焊接方法）中，焊炬和藥芯焊絲與形成 于工件上的熔池的關(guān)系的模式圖。
[0030] 圖6是以橫軸為焊接電流和磁通密度的積，以縱軸為焊道的3mm以上的氣孔的數(shù) 量的標(biāo)繪圖。
[0031] 圖7a是用于說明在工件中發(fā)生于第一焊接部（焊道）的氣孔缺陷的圖。
[0032] 圖7b是用于說明在工件中發(fā)生于第一焊接部（焊道）的氣孔缺陷的圖。
[0033] 圖7c是用于說明在工件中發(fā)生于第一焊接部（焊道）的氣孔缺陷的圖。
[0034] 圖8是以橫軸為線圈電流的頻率，以縱軸為焊道的3mm以上的氣孔的數(shù)量的標(biāo)繪 圖。
[0035] 圖9是表示使線圈電流的頻率為0. 5Hz時所得到的第一焊接部的斷面的圖。
[0036] 圖IOa是用于說明實施例和比較例中得到的焊道的斷面的圖。
[0037] 圖IOb是用于說明在實施例和比較例中得到的焊道的斷面的圖。
[0038] 圖IOc是用于說明在實施例和比較例中得到的焊道的斷面的圖。