CN105382383A - 多电极气体保护电弧焊方法 - Google Patents

Abstract

提供一种飞溅发生量少，融合性良好，焊接金属的状态良好，可以深熔深化的多电极气体保护电弧焊方法。一种先行电极(11)和后行电极(21)使用气体保护电弧焊用焊丝，将填充焊丝(31)***先行电极(11)和后行电极(21)之间的熔融金属(8)中进行焊接的多电极气体保护电弧焊方法，其特征在于，先行电极(11)和后行电极(21)的极间距离为15～50mm，先行电极(11)的焊接电压V_L(V)为26～38V，先行电极(11)的焊接电流I_L(A)为250～550A，焊接电压V_L(V)和焊接电流I_L(A)满足“56≤V_L·10³/I_L≤100”的条件，关于先行电极(11)，焊丝直径R_L(mm)和焊丝突出长度E_L(mm)满足“5≤E_L/R_L≤20”的条件，填充焊丝31中流通正极性的电流而进行焊接。

Description

多电极气体保护电弧焊方法

技术领域

本发明涉及使用了多电极的多电极气体保护电弧焊方法。

背景技术

一直以来，为了追求造船或桥梁的水平角焊的高效率化，多电极气体保护电弧焊方法得到研究。

在多电极水平角焊缝气体保护电弧焊中，为了使熔池的稳定性提高而实现焊接的高速化，例如，在专利文献1中公开有一种焊接方法，其是将气体保护电弧焊用药芯焊丝作为先行电极和后行电极使用，将填充焊丝***先行电极与后行电极之间的熔融金属中，一边使填充焊丝流通正极性的电流(填充焊丝相对于熔融金属为负极性)一边进行焊接的方法。在此焊接方法中，因为能够使熔池稳定化，所以可以确保低飞溅且良好的焊道形状，并且能够进行高速焊接。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第3759114号公报

发明要解决的课题

然而，在专利文献1所述的多电极气体保护电弧焊方法中，关于深熔深效果，还有进一步改善的余地。

另外，在多电极气体保护电弧焊中，还要求能够减少飞溅发生量、融合性良好。另外，在多电极气体保护电弧焊中，还要求焊道形状和焊道对齐良好，凹坑和咬边的发生得到抑制的所谓的焊接金属的状态良好。

发明内容

因此，本发明的课题在于，提供一种飞溅发生量少，融合性良好，焊接金属的状态良好，可以深熔深化的多电极气体保护电弧焊方法。

用于解决课题的手段

本发明的多电极气体保护电弧焊方法，是在先行电极和后行电极使用气体保护电弧焊用焊丝，将填充焊丝***所述先行电极与所述后行电极之间的熔融金属中进行焊接的多电极气体保护电弧焊方法，其特征在于，所述先行电极和所述后行电极之间的极间距离是15～50mm，所述先行电极的焊接电压V_L(V)是26～38V，所述先行电极的焊接电流I_L(A)是250～550A，所述焊接电压V_L(V)和所述焊接电流I_L(A)满足式(1)的条件，关于所述先行电极，焊丝直径R_L(mm)和焊丝突出长度E_L(mm)满足式(2)的条件，在所述填充焊丝中，流通正极性的电流而进行焊接。

【数学公式1】

$56\≤\frac{V_L\·{10}^3}{I_L}\≤\mathrm{100...}\left(1\right)$

$5\≤\frac{E_L}{R_L}\≤\mathrm{20...}\left(2\right)$

根据这样的焊接方法，通过规定极间距离，先行电极和后行电极的电弧稳定，焊道形状良好，另外飞溅的发生得到抑制，并且耐凹坑性提高。而且，通过规定先行电极的焊接电压，熔池稳定，焊道形状良好，并且焊接开端部的融合性提高。另外，通过规定先行电极的焊接电压，能够维持喷射过渡，飞溅的发生受到抑制，并且还可抑制咬边的发生。而且，通过规定先行电极的焊接电流，先行电极的电弧力提高，熔深变深。另外，通过规定先行电极的焊接电流，电弧的喷射良好，可抑制飞溅和咬边的发生，并且熔池稳定而焊道形状良好。还有，通过满足式(1)、式(2)，熔池稳定，飞溅和咬边的发生得到抑制，并且能够使良好的焊道形状和焊道整齐一致与深熔深兼顾。而且，在填充焊丝中流通正极性的电流而进行焊接，熔池稳定。

还有，在本申请中所谓焊道形状良好，意思是焊道外观良好，所谓焊道形状差，也就意味着焊道外观差。

本发明的多电极气体保护电弧焊方法中，优选所述先行电极的熔敷速度W_L(g/min)、所述后行电极的熔敷速度W_T(g/min)、和所述填充焊丝的熔敷速度W_F(g/min)满足式(3)和式(4)的条件。

【数学公式2】

$0.5\≤\frac{W_T}{W_L}\≤\mathrm{1.0...}\left(3\right)$

$0.02\≤\frac{W_F}{W_L+W_T}\≤\mathrm{0.3...}\left(4\right)$

根据这样的焊接方法，通过满足式(3)，深熔深和焊道形状更加良好，通过满足式(4)，熔池的稳定性提高。

本发明的多电极气体保护电弧焊方法中，优选所述先行电极的熔渣量比S_L、所述后行电极的熔渣量比S_T、和所述填充焊丝的熔渣量比S_F满足式(5)的条件。

【数学公式3】

0.05≤S_T+S_L+S_F≤0.3···(5)

根据这样的焊接方法，在达成深熔深的同时，熔池稳定，焊道形状良好，并且耐气孔性提高。

本发明的多电极气体保护电弧焊方法中，优选所述先行电极是实芯焊丝，所述后行电极是药芯焊丝，所述填充焊丝是实芯焊丝或药芯焊丝。

根据这样的焊接方法，通过先行电极使用实芯焊丝，能够得到更良好的深熔深。另外，通过后行电极使用药芯焊丝，填充焊丝使用实芯焊丝或药芯焊丝，能够维持熔池的稳定性和深熔深的平衡，焊道形状与耐凹坑性提高。

发明效果

根据本发明的多电极气体保护电弧焊方法，可以使焊接金属深熔深化。此外，根据本发明的多电极气体保护电弧焊方法，能够抑制飞溅发生量、咬边，能够使融合性、耐凹坑性提高，能够使焊道形状、焊道对齐良好。

附图说明

图1是表示多电极气体保护电弧焊装置的概略的示意性的立体图。

图2是表示由本发明的焊接方法进行焊接时的被焊接材料的状态的概略的示意性的正视图。

图3是表示本发明的焊接方法的熔深的状况的示意性的侧视图，表示熔深浅时的侧视图。

图4是表示本发明的焊接方法的熔深的状况的示意性的侧视图，是表示熔深深时的侧视图。

图5是表示本发明的焊接方法的焊嘴的状态的示意性的正视图。

图6是用于说明焊炬角度的示意性的正视图。

具体实施方式

以下，就用于实施本发明的多电极气体保护电弧焊方法的方式，一边适宜参照附图一边详细地说明。

首先，对用于多电极气体保护电弧焊方法的多电极气体保护电弧焊装置的一例进行说明后，再对多电极气体保护电弧焊方法进行说明。

《多电极气体保护电弧焊装置》

如图1、2所示，多电极气体保护电弧焊装置S(以下，适宜称为焊接装置S)，具备先行电极11和后行电极21，此外在先行电极11与后行电极21之间还具备填充焊丝(即中间电极)31。另外，具备3个焊接电源，即，与先行电极11连接的焊接电源L，与后行电极21连接的焊接电源R，与填充焊丝31连接的焊接电源(即填充用电源)M。

焊接装置S，是一边以气体遮断焊接处与空气的接触，一边使用多个电极进行焊接的装置。

还有，焊接装置S如图1所示，优选适用于水平角焊。详细地说，焊接装置S，沿作为被焊接材料1的下板2与立板3的拐角部(即焊接处)，作为一组而配置有先行电极11、后行电极21、和填充焊丝31这3个电极，一边沿着图1的箭头方向移动一边进行焊接。还有，先行电极11、后行电极21、和填充焊丝31经由接线而连接于配电盘6。

另外，焊接装置S也可以为如下结构，即，以能够同时焊接下板2与立板3的两侧的拐角部的方式，夹隔立板3而使两组先行电极11、11，后行电极21、21，填充焊丝31、31相对而配置，两组电极同时移动。此外，也可以为如下构成，以能够同时焊接下板2和多个立板3、3的方式，相对于各自的立板3，配置两组先行电极11、11，后行电极21、21，填充焊丝31、31，同时移动两组以上的电极。

还有，焊接装置S中，对于气体未特别限定，使用用于气体保护电弧焊的公知的气体即可，例如，二氧化碳、其与惰性气体的混合气体等。

先行电极11和后行电极21，在各电极的前端使电弧发生，在作为被焊接材料1的下板2和立板3的焊接处使熔融池(即熔融金属)8形成(参照图2)。另一方面，填充焊丝31被***到熔融池8的熔池5中，防止电弧偏吹等的磁场干扰的发生，使该熔池5稳定(参照图2)。

还有，由先行电极11和后行电极21产生的熔融池8凝固，由此成为焊接金属7，该焊接金属7焊接下板2与立板3。然后，焊渣19形成于焊接金属7的表面。

先行电极11、后行电极21和填充焊丝31优选送给速度控制在一定速度而被供给到焊接处。

焊接电源L、R、M，分别是向先行电极11、后行电极21、填充焊丝31供给电流的电源。

焊接电源L中，在此，正极上连接先行电极11，负极上连接被焊接材料1(即下板2或立板3)。焊接电源R中，在此，正极上连接后行电极21，负极上连接被焊接材料1(即下板2或立板3)。并且，焊接电源M中，负极上连接填充焊丝31，正极上连接被焊接材料1(即下板2或立板3)。

还有，在水平角焊中，除非特别指出，否则所谓熔深深或浅均是指关于水平方向，即立板3的厚度方向的熔深。例如，图3表示熔深深度a小，即焊道的水平方向的熔深浅的情况，图4表示熔深深度a大，即焊道的水平方向的熔深深的情况。

《多电极气体保护电弧焊方法》

接着，对于本发明的多电极气体保护电弧焊方法进行说明。本发明的多电极气体保护电弧焊方法，能够使用前述多电极气体保护电弧焊装置S(参照图2)进行。

即，多电极气体保护电弧焊方法，是先行电极和后行电极使用气体保护电弧焊用焊丝，将填充焊丝***所述先行电极与所述后行电极之间的熔融金属中进行焊接的焊接方法。

而且，多电极气体保护电弧焊方法，是规定先行电极和后行电极之间的极间距离；先行电极的焊接电压V_L(V)和先行电极的焊接电流I_L(A)；焊接电压V_L(V)和焊接电流I_L(A)的关系；先行电极的焊丝直径R_L(mm)和先行电极的焊丝突出长度E_L(mm)的关系，在填充焊丝中，流通正极性的电流而进行焊接的方法。

以下，对于各条件进行说明。

[先行电极和后行电极之间的极间距离：15～50mm]

在本发明中，先行电极与后行电极的极间距离必须是15～50mm。在此，如图5所示，所谓极间距离是先行电极11的焊丝11b的前端与后行电极21的焊丝21b的前端的水平的距离W。使用DC电源进行焊接时，从磁偏吹和形成1个熔融池的点出发，先行电极和后行电极的极间距离成为问题。该极间距离低于15mm时，先行电极、后行电极共同致使电弧不稳定，焊道形状变差，另外由于电弧干扰导致飞溅发生量变多。另一方面，若极间距离高于50mm，则不可能由2个电极形成1个熔融池，耐凹坑性变差。因此，先行电极和后行电极的极间距离为15～50mm。从使焊道形状更良好，使飞溅发生量进一步减少的观点出发，极间距离优选为20mm以上。另外，从进一步提高耐凹坑性的观点，优选为45mm以下。

[先行电极的焊接电压V_L：26～38V]

先行电极的焊接电压V_L低于26V时，熔池变得稳定，焊道形状也变差。另外，焊接开端部的融合性也变差。另一方面，若先行电极的焊接电压V_L高于38V，则不能维持喷射过渡而成为熔滴过渡，大量的飞溅发生。另外，也容易发生咬边。因此，先行电极的焊接电压V_L为26～38V。从使焊道形状更良好，使焊接开端部的融合性更良好的观点出发，先行电极的焊接电压V_L优选为28V以上。另外，从进一步减少飞溅发生量，进一步抑制咬边的发生的观点出发，优选为36V以下。

[先行电极的焊接电流I_L：250～550A]

先行电极的焊接电流I_L低于250A时，先行电极的电弧力变弱，熔深也变浅。另一方面，若先行电极的焊接电流I_L高于550A，则电弧的喷射成为课题，飞溅发生量变多，并且咬边容易发生。另外熔池也不稳定，焊道形状也变差。因此，先行电极的焊接电流I_L为250～550A。从进一步加深熔深的观点出发，先行电极的焊接电流I_L优选为270A以上。另外，从进一步减少飞溅发生量，进一步抑制咬边的发生，使焊道形状更良好的观点出发，优选为500A以下。

在本发明中，焊接电压V_L(V)和焊接电流I_L(A)满足式(1)的条件，关于先行电极，焊丝直径R_L(mm)和焊丝突出长度E_L(mm)满足式(2)的条件。

还有，这些式是通过实验导出的。

【数学公式4】

$56\≤\frac{V_L\·{10}^3}{I_L}\≤\mathrm{100...}\left(1\right)$

$5\≤\frac{E_L}{R_L}\≤\mathrm{20...}\left(2\right)$

[56≤V_L·10³/I_L≤100…(1)]

在本发明中发现，若焊接电压V_L(V)与焊接电流I_L(A)之比处于式(1)所示的范围内，则既可确保深熔深，又可以进行低飞溅焊接，熔池也稳定，即使以大电流进行焊接也不会发生咬边。即，通过满足式(1)，可以不在熔滴之下，而是以包围熔滴的周围的方式使电弧形成，即使是100％二氧化碳焊接，仍为喷射过渡，能够实现极低飞溅焊接。

接下来，对于式(1)所示的“V_L·10³/I_L”值的上下限值的意义进行说明。

式(1)的各参数与焊接的特性，存在以下这样的关系。

(a1)焊接电压V_L过高时，不能维持喷射过渡而成为熔滴过渡，大量的飞溅发生。另外，咬边也容易发生。

(a2)焊接电流I_L过低时，先行电极的电弧力变弱，熔深也变浅。

因此，使“V_L·10³/I_L”的值处于“100”以下，可以维持喷射过渡而减少飞溅，并且抑制咬边的发生，使熔池稳定，可以一边维持良好的焊道形状，一边实现深熔深。

另外，在式(1)的各参数与焊接的特性之间，存在以下这样的关系。

(b1)焊接电压V_L过低时，熔池不稳定，焊道形状也变差。

(b2)焊接电流I_L过高时，先行电极的电弧力过强，熔池不稳定。

因此，使式(1)所示的“V_L·10³/I_L”的值为“56”以上，可以一边使熔池稳定而维持良好的焊道形状，一边实现深熔深。

即，“V_L·10³/I_L”的值低于56时，熔池不稳定，焊道形状也变差。另外，先行电极的电弧力过强，熔池不稳定。另一方面，若“V_L·10³/I_L”的值高于100，则不能维持喷射过渡而成为熔滴过渡，大量的飞溅发生。另外，咬边也容易发生。另外，先行电极的电弧力变弱，熔深也变浅。因此，“V_L·10³/I_L”的值为56～100。从使焊道形状更良好，使熔池更稳定的观点出发，“V_L·10³/I_L”的值优选为60以上。另外，从进一步减少飞溅发生量，进一步抑制咬边的发生，使熔深更深的观点出发，优选为84以下，更优选为80以下。

[5≤E_L/R_L≤20…(2)]

在本发明中，焊丝直径R_L(mm)和焊丝突出长度E_L(mm)使熔池稳定化，为了达到更深熔深，要满足式(2)的条件。

所谓焊丝突出长度E_L，如图5所示，是用于向焊丝11b供给电流的焊嘴(即导电嘴)11a中，作为焊丝11b最终突出的部分的从焊嘴前端部至焊丝11b的前端的长度。

对于焊丝直径R_L和突出长度E_L给焊接电流I_L和焊丝熔融速度带来的影响进行说明。

例如，焊接电流I_L相同时，焊丝直径R_L越粗，另外突出长度E_L越短，焊丝熔融速度越小，对深熔深越有利。但是，若焊丝直径R_L过粗，或是突出长度E_L过短，则焊接电流I_L过大，熔池不稳定，焊道形状也变差。因此发现，突出长度E_L和焊丝直径R_L的关系满足式(2)所示的条件，是使深熔深化和形成稳定的熔池兼顾的必要条件。

“E_L/R_L”的值低于5时，焊丝直径R_L过粗，或突出长度E_L过短，因此焊接电流I_L过大，熔池不稳定，焊道形状也变差。另一方面，若“E_L/R_L”的值高于20，则焊丝直径R_L短，突出长度E_L也变长，因此熔深深度变浅。另外焊道对齐(即下焊脚直线前进性)也劣化。因此，“E_L/R_L”的值为5～20。从使熔池更稳定，焊道形状更良好的观点出发，“E_L/R_L”的值优选为7以上。另外，从进一步加深熔深，使焊道更良好地对齐的观点出发，优选为18以下。

[填充焊丝中，流通正极性的电流而进行焊接]

为了熔池的稳定化，必须将填充焊丝***熔池，将其极性为正极性(即焊丝负极)的电流供给到填充焊丝。若成为逆极性，则不能消除各种干扰要因(即，(a)角焊部的过大间隙，(b)预涂底漆的过大涂布膜厚，(c)工厂内的电流电压变动等)的影响。并且，与极间距离低于15mm时的问题点同样，先行电极、后行电极均致使电弧不稳定，形状变差，另外，飞溅发生量变多等的问题产生。由于飞溅向保护喷嘴附着，飞溅的多发导致保护不良，也成为气孔发生的原因。另一方面，若在填充焊丝中流通正极性的电流，则可形成不受各种干扰影响的稳定的熔池。其机理未必清楚，但例如能够如日本特开2008-55509号公报所述这样进行考察。

另外，在本发明中，优选为以下的条件。

先行电极的熔敷速度W_L(g/min)、后行电极的熔敷速度W_T(g/min)、和填充焊丝的熔敷速度W_F(g/min)优选满足式(3)和式(4)的条件。

还有，这些式子是由实验导出的。

【数学公式5】

$0.5\≤\frac{W_T}{W_L}\≤\mathrm{1.0...}\left(3\right)$

$0.02\≤\frac{W_F}{W_L+W_T}\≤\mathrm{0.3...}\left(4\right)$

[0.5≤W_T/W_L≤1.0…(3)]

通过使先行电极与后行电极的熔敷速度的比率为适当的范围，能够使深熔深和焊道形状更良好。在本发明中，优选满足式(3)的条件。

如果“W_T/W_L”的值为0.5以上，则后行电极的熔敷量不会变得过少，先行电极的熔敷量不会变得过多，平衡良好而熔池稳定化，焊道形状更良好。另外，先行电极的熔敷量不会极端地变多，能够得到良好的深熔深。另一方面，如果“W_T/W_L”的值在1.0以下，则后行电极的熔敷量不会变得多，先行电极的熔敷量不会变得过少，平衡良好而熔池稳定化，焊道形状更良好。因此，“W_T/W_L”的值优选为0.5～1.0。

[0.02≤W_F/(W_L+W_T)≤0.3…(4)]

在本发明中，为了使熔池的稳定性提高，优选满足式(4)的条件。

如果“W_F/(W_L+W_T)”的值为0.02以上，则熔池的稳定效果变大，焊道形状更良好。另一方面，如果“W_F/(W_L+W_T)”的值在0.3以下，则相当于先行电极和后行电极的熔敷金属量的填充焊丝对焊缝脚长的熔敷金属量不会过多，焊道形状难以成为凸型。因此，“W_F/(W_L+W_T)”的值优选为0.02～0.3。

接下来，对于熔敷速度的定义和测量方法进行说明。

熔敷速度是单位焊接时间内的焊接金属附着量(即熔敷量)。熔敷量能够按以下的方式求得。

(药芯焊丝的情况)

测量焊接前的试验板质量，以焊丝突出长度25mm、适当的焊接电流和电弧电压进行1分钟的平板堆焊，测量除去熔渣、飞溅后的试验板质量。该焊接前后测量到的试验板质量的差是每1分钟的熔敷量，即熔敷速度。

(实芯焊丝的情况)

熔敷量与焊丝熔融质量大体相等，使以N＝5测量每单位长度的焊丝质量的平均值、和以N＝5测量每单位时间的焊丝送给长度的平均值相乘。

另外，在本发明中，优选先行电极的熔渣量比S_L、后行电极的熔渣量比S_T、和填充焊丝的熔渣量比S_F满足式(5)的条件。

还有，该式是由实验导出的。

【数学公式6】

0.05≤S_T+S_L+S_F≤0.3···(5)

[0.05≤S_T+S_L+S_F≤0.3…(5)]

为了既得到深熔深，又使熔池稳定化并确保焊道形状与耐气孔性，优选适当地控制发生的熔渣量比。在本发明中，优选满足式(5)的条件。

如果“S_T+S_L+S_F”的值为0.05以上，则覆盖焊道表面的熔渣难以形成斑点，焊道形状更良好。另一方面，如果“S_T+S_L+S_F”的值在0.3以下，则熔渣量不会过剩，耐气孔性进一步提高，并且焊接开端部的融合性也进一步提高。另外，焊道对齐(即下脚直线推进性)也进一步提高。因此，“S_T+S_L+S_F”的值优选为0.05～0.3。从使焊道形状更良好的观点出发，“S_T+S_L+S_F”的值更优选为0.1以上。另外，从使耐气孔性、焊接开端部的融合性、焊道对齐更良好的观点出发，更优选为0.25以下。

接着，对于熔渣量比的定义和测量方法进行说明。

各熔渣量比为“(每单位时间的各项目(焊丝熔融质量-熔敷量-烟尘发生量-飞溅发生量)/每单位时间的焊丝熔融质量)”。

但是，由于难以直接测量各熔渣量比，所以式(5)的熔渣量比，是以比表示从焊接后的焊接物中减去除去了熔渣的焊接物的质量的值。具体来说，由以下的式(A)得到的测量值为正。还有，因为烟尘量可以忽略，所以不包含在下式中。

还有，在以下的式(A)中，“(试验板质量+熔敷量+飞溅发生量+熔渣量)＝总质量”。

[(试验板质量+熔敷量+飞溅发生量+熔渣量)-(试验板质量+熔敷量+残存于试验板的飞溅量)]/(试验板质量+熔敷量+飞溅发生量+熔渣量)…(A)

熔敷量测量方法：如上述。

烟尘发生量：是依据JISZ3940测量的每单位时间的烟尘发生量。焊接条件与熔敷量测量条件相同。

飞溅发生量：是通过总量捕集法测量的每单位时间的飞溅发生量。焊接条件与熔敷量测量条件相同。

总量捕集法，是用捕集箱收集从电弧点飞散的飞溅的方法。即，进行向下平板堆焊，以设置于周围的铜制的捕集箱收集这时发生的飞溅，并计测质量，求得每单位时间或单位消耗焊接材料量的飞溅发生量。

熔渣量能够通过焊丝中的氧化物量、脱氧元素等、气体保护等条件进行调整。

[其他]

多电极气体保护电弧焊方法中，优选先行电极是实芯焊丝，后行电极是药芯焊丝，填充焊丝是实芯焊丝或药芯焊丝。先行电极使用实芯焊丝，能够得到更良好的深熔深。另外，后行电极使用药芯焊丝，填充焊丝使用实芯焊丝或药芯焊丝，能够维持熔池的稳定性和深熔深的平衡，能够使焊道形状和耐凹坑性提高。

作为药芯焊丝，以金红石为主体的二氧化钛系药芯焊丝或所谓称为金属系的以金属粉为主体的药芯焊丝均可以适用。

还有，对于药芯焊丝而言，相比通常的单电极用所设计的组成，特别优选适合于多电极施工法的组成。这是为了由先行电极和后行电极这两方的焊丝形成1个熔融池。

药芯焊丝的组成没有限制，但特别优选的焊丝组成是，在二氧化钛系药芯焊丝的情况下，以焊丝总质量计，氧化物(TiO₂、SiO₂、MgO、Al₂O₃、FeO、Fe₂O₃、ZrO₂等)为1.5～5.5质量％。如果氧化物在1.5质量％以上，则覆盖焊道表面的熔渣不会变成斑点，焊道形状更良好。另一方面，如果氧化物在5.5质量％以下，则熔渣量不会过剩，熔渣的流动性变小，因此焊道封端部的对齐更良好。因此，氧化物优选为1.5～5.5质量％。还有，氧化物的原料可列举金红石、钛铁矿、锆砂、氧化铝、氧化镁、硅砂等。

对于药芯焊丝而言，优选合计在焊丝总质量中含有碱金属氧化物(K₂O、Na₂O和Li₂O换算)0.01～0.15质量％。如果这些碱金属氧化物为0.01质量％以上，则电弧的稳定性进一步提高。另一方面，如果碱金属氧化物为0.15质量％以下，则电弧的偏吹不会变得过强，熔融池更稳定。另外，碱金属氧化物的原料容易吸湿，焊丝整体的耐吸湿性容易提高。因此，碱金属氧化物优选使K₂O、Na₂O和Li₂O的一种或两种以上为0.01～0.15质量％的范围。还有，作为K₂O、Na₂O、Li₂O的原料，可列举长石、钠玻璃、钾玻璃等。碱金属氧化物能够应用各种各样的碱金属氧化物。

此外，药芯焊丝中，优选以脱氧剂等目的而添加Mg、Si、Mn。作为Mg的原料，可列举金属Mg、Al-Mg、Si-Mg、Ni-Mg等。作为Si的原料，可列举Fe-Si、Fe-Si-Mn等。作为Mn的原料，可列举金属Mn、Fe-Mn、Fe-Si-Mn等。

另外，药芯焊丝所含有的组成是铁粉、氟化物、氧化铋等。金属系药芯焊丝情况下特别优选的焊丝组成是以焊丝总质量计，氧化物(TiO₂、SiO₂、MgO、Al₂O₃、FeO、Fe₂O₃、ZrO₂等)为1.5质量％以下。也就是说，优选金属原料以焊丝总质量计含有98质量％以上。换言之，就是优选在焊剂中，使金属原料以焊剂总质量计含有94质量％以上。金属原料是铁粉或Fe-Mn和Fe-Si等的铁合金。作为电弧稳定剂，碱金属氧化物(K₂O、Na₂O和Li₂O换算)能够适用与二氧化钛系同样的各种氧化物，优选合计在焊丝总质量中含有0.01～0.15质量％。如果这些碱金属氧化物为0.01质量％以上，则电弧的稳定性进一步提高。另一方面，如果碱金属氧化物在0.15质量％以下，则电弧的偏吹不会变得过强，熔池更稳定。另外，碱金属氧化物的原料容易吸湿，而焊丝整体的耐吸湿性容易提高。因此，对于碱金属氧化物而言，优选使K₂O、Na₂O和Li₂O的一种或两种以上为0.01～0.15质量％的范围。还有，作为K₂O、Na₂O、Li₂O的原料，可列举长石、钠玻璃、钾玻璃等。另外，Mg、Si、Mn同样被添加。

关于实芯焊丝的组成也没有限制，但作为一例，含有C：0.03～0.15质量％、Si：0.10～1.00质量、Mn：0.50～2.50质量％、P：0.030质量％以下、S：0.030质量％以下、Cu：0.35质量％以下、Ti：0.25质量％以下，余量是Fe和不可避免的杂质。此外，也可以含有Ni、Cr、Al、Zr、Mg等。还有，Cu是镀敷成分。

通过实芯焊丝为上述成分，更适合深溶深。

先行电极和后行电极优选逆极性且供给恒定电压特性或下垂特性的直流电流。由此，熔池的稳定性提高，焊道形状、耐凹坑性良好，并且深熔深化提高。

还有，所谓恒定电压特性，就是控制在一定速度下被送给的消耗电极的送给速度因某些干扰而导致送给速度发生变化，即使电弧电压产生变化时，也能够以控制为固定的电压的方式自动地使电流值增减，持续进行稳定的电弧焊接这样加以控制的特性。另外，所谓下垂特性，就是焊接电源的输出功率呈正弦波状变化的特性。在下垂特性中，因弧长的变化会导致电压发生相当的变化，但电流仅稍有变化。在下垂特性中，即使因弧长的变动等导致电压变化，大体上也能够流通恒定的电流。

【实施例】

以下，对于本发明的实施例，与脱离本发明的范围比较例加以对比而说明。

使用下述表1所示的成分组成的焊丝，按以下的条件和表2所示的条件进行焊接试验。还有，关于药芯焊丝，将下述表1所示的成分组成的焊剂以表1所示的焊剂率填充到软钢制外壳内而进行制造。还有，在表1中，未含有焊剂的以“-”表示，在表2中，不满足本发明的范围的在数值是引下划线表示。

【表1】

[焊接试验条件]

(1)使用供试钢板和接头形状：12mm×100mm×1000mm钢板形成T型角焊缝接头。还有，底漆膜厚40μm。

(2)焊接姿势：双电极水平角焊

(3)保护气体：100％CO₂，流量25升/分钟

(4)电源特性：DC焊丝(+)

(5)后行电极：300～500A×30～40V，填充焊丝：50～120A

(6)前进角β·后退角α：先行电极；后退角α10°，后行电极；前进角β10°，填充焊丝；前进角β0°，后退角α0°

所谓前进角β·后退角α，如图5所示，是相对于下板2的表面垂直的线、与作为焊丝11b、21b、31b最终从焊嘴11a、21a、31a突出的部分的焊嘴前端部中的轴线构成的角度。

(7)焊炬角度θ：先行电极；50°，后行电极；50°，填充焊丝；50°

所谓焊炬角度θ，如图6所示，先行电极11的情况下，是水平配置的下板2的表面与先行电极11构成的角度。在后行电极、填充焊丝中也同样。

(8)目标位置：先行电极；0mm，后行电极；2mm(下板侧)，填充焊丝；5mm(上板侧)

(9)焊接速度：2.0m/分钟

(10)填充焊丝直径：1.2mm

(11)角焊缝根部的间隙：2.0mm

还有，熔敷速度和熔渣量比的测量方法如前述。熔渣量比由前述式(A)求得。

【表2】

[评价标准]

在该焊接试验中，进行以下的评价。

(深熔深)

根据图3、4中a所示的水平方向的熔深深度进行评价。

评价标准如下。

4分：3.0mm以上

3分：2.5mm以上且低于3.0mm

2分：2.0mm以上且低于2.5mm

1分：低于2.0mm

(融合性)

观察以上述焊接条件进行的焊道，通过感官进行评价。

评价标准如下。

4分：非常优异

3分：优异

2分：良好

1分：不良

(飞溅发生量)

发生的飞溅量通过前述的总量捕集法测量。

评价标准如下。

4分：0.7(g/分钟)以下

3分：高于0.7(g/分钟)且1.3(g/分钟)以下

2分：高于1.3(g/分钟)且2.0(g/分钟)以下

1分：高于2.0(g/分钟)

(焊道形状)

观察以上述焊接条件进行的焊道，通过感官进行评价。

评价标准如下。

4分：非常优异

3分：优异

2分：良好

1分：不良

(耐凹坑性)

统计凹坑发生数(个/1000mm)。

评价标准如下。

4分：0个

3分：1～2个

2分：3～5个

1分：6个以上

(咬边)

在试验板的纵长方向的200mm、600mm、800mm位置垂直于横宽方向切割，观察该断面确认咬边。

评价标准如下。还有，下述评价标准至少针对一处。

4分：无

3分：0.2mm以下

2分：高于0.2mm且0.5mm以下

1分：高于0.5mm

(焊道对齐(下脚脚长性))

观察以上述焊接条件进行的焊道，通过感官进行评价。

评价标准如下。

4分：非常优异

3分：优异

2分：良好

1分：不良

在以上的评价项目中，2分以上为合格。这些结果显示在下述表3中。

【表3】

如表2、3所示，满足本发明的范围的No.1～29，全部的评价项目良好。

另一方面，不满足本发明的范围的No.30～38为以下的结果。

No.30因为极间距离低于下限值，所以飞溅发生量、焊道形状的评价不良。

No.31因为极间距离高于上限值，所以耐凹坑性的评价不良。

No.32因为填充焊丝的极性为逆极性，所以飞溅发生量，焊道形状的评价不良。

No.33因为先行电极的电流低于下限值，式(1)的值高于上限值，所以深熔深、飞溅发生量、咬边的评价不良。

No.34因为先行电极的电流高于上限值，式(1)的值低于下限值，所以飞溅发生量、焊道形状、咬边的评价不良。

No.35因为先行电极的电压低于下限值，所以融合性、焊道形状的评价不良。

No.36因为先行电极的电压高于上限值，所以飞溅发生量、咬边的评价不良。

No.37因为式(2)的值高于上限值，所以深熔深、焊道对齐的评价不良。

No.38因为式(2)的值低于下限值，所以焊道形状的评价不良。

以上，展示实施的方式和实施例，对于本发明详细地进行了说明，但本发明的主旨不受所述内容限定，其权利范围必须基于专利技术方案的范围所述广义解释。还有，本发明的内容当然也可以基于前述记载进行广泛改变、变更等。

符号说明

1被焊接材料

2下板(被焊接材料)

3立板(被焊接材料)

5熔池

6配电盘

7焊接金属

8熔融池(熔融金属)

11先行电极

11a、21a、31a焊嘴

11b、21b、31b焊丝

19焊渣

21后行电极

31填充焊丝

Claims (6)

1.一种多电极气体保护电弧焊方法，其特征在于，是先行电极和后行电极使用气体保护电弧焊用焊丝，将填充焊丝***所述先行电极和所述后行电极之间的熔融金属中而进行焊接的多电极气体保护电弧焊方法，

所述先行电极和所述后行电极之间的极间距离为15～50mm，

所述先行电极的焊接电压V_L为26～38V，所述先行电极的焊接电流I_L为250～550A，焊接电压V_L的单位为V，焊接电流I_L的单位为A，

所述焊接电压V_L、以及所述焊接电流I_L满足式(1)的条件，关于所述先行电极，焊丝直径R_L和焊丝突出长度E_L满足式(2)的条件，焊丝直径R_L和焊丝突出长度E_L的单位均为mm，

所述填充焊丝中，流通正极性的电流而进行焊接，

$56\≤\frac{V_L\·{10}^3}{I_L}\≤\mathrm{100...}\left(1\right)$

$5\≤\frac{E_L}{R_L}\≤\mathrm{20...}\left(2\right).$

2.根据权利要求1所述的多电极气体保护电弧焊方法，其特征在于，所述先行电极的熔敷速度W_L、所述后行电极的熔敷速度W_T和所述填充焊丝的熔敷速度W_F满足式(3)和式(4)的条件，先行电极的熔敷速度W_L、后行电极的熔敷速度W_T和填充焊丝的熔敷速度W_F的单位均为g/min，

$0.5\≤\frac{W_T}{W_L}\≤\mathrm{1.0...}\left(3\right)$

$0.02\≤\frac{W_F}{W_L+W_T}\≤\mathrm{0.3...}\left(4\right).$

3.根据权利要求1或权利要求2所述的多电极气体保护电弧焊方法，其特征在于，所述先行电极的熔渣量比S_L、所述后行电极的熔渣量比S_T和所述填充焊丝的熔渣量比S_F满足式(5)的条件，

0.05≤S_T+S_L+S_F≤0.3···(5)。

4.根据权利要求1所述的多电极气体保护电弧焊方法，其特征在于，所述先行电极是实芯焊丝，所述后行电极是药芯焊丝，所述填充焊丝是实芯焊丝或药芯焊丝。

5.根据权利要求2所述的多电极气体保护电弧焊方法，其特征在于，所述先行电极是实芯焊丝，所述后行电极是药芯焊丝，所述填充焊丝是实芯焊丝或药芯焊丝。

6.根据权利要求3所述的多电极气体保护电弧焊方法，其特征在于，所述先行电极是实芯焊丝，所述后行电极是药芯焊丝，所述填充焊丝是实芯焊丝或药芯焊丝。