CN1408501A - 气体保护电弧焊接用管状焊丝 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了兼有实心金属丝的高焊接性、低飞溅产生量以及管状焊丝的稳定的焊接作业性等优点的气体保护电弧焊接用管状焊丝。所述焊丝是一种在钢制外皮中充填焊剂的焊丝，其特征在于，对应于总质量的金属丝，包含Si：0.3～1.8％(金属丝的总质量％、以下相同)、Mn：0.8～4.0％、1种或2种作为电弧稳定剂的含有Na2O和TiO2的合成物或含有Na2O、SiO2和TiO2合成物：0.15～2.0％，焊剂充填率为3～10质量％。此外，根据需要还可含有C：0.02～0.15％、Ti0.02～0.3％、B：0.001～0.01％。
Description
技术领域
本发明涉及建筑、桥梁、造船等焊接各种钢结构物用的气体保护电弧焊接用管状焊丝，涉及在高进热、高通道间温度焊接时可充分保持良好电弧状态、飞溅少等各种焊接作业性优良的气体保护电弧焊接用管状焊丝。
背景技术
以往，气体保护电弧焊接用焊丝可分为实心金属丝和管状焊丝。
电弧焊接用实心金属丝根据不同的使用目的，开发有多种经调整组分的金属丝，通常使用的是JIS Z3312及其它规格化的产品。电弧焊接用管状焊丝又可分为两种，即、以充填统称为熔渣系的熔渣组分为主的焊丝和以充填统称为金属系的金属组分为主的焊丝，开发有多种可适应各种目的的管状焊丝，并实现了JIS Z3313及其它标准的规格化。
然而，实心金属丝是金属焊丝，为进一步改善焊接作业，即使想要使其含有微量的电弧稳定剂，也是无法实现的。
另一方面，管状焊丝则通过对充填在金属丝中的充填焊剂的改良，可提高焊接作业性，焊接性良好的金属丝多数已实现了实用化。这种金属丝的焊剂充填率基本上均在10％～20％。很少见到有充填率5％的低充填率金属丝的技术方案公开，但在该焊剂组分系中，存在着焊接熔渣和钢筋混凝土产生量过多等问题，目前的现状是这类低充填率金属丝尚未实用化。管状焊丝的现状是与实心金属丝相近的焊接作业性的具有以金属粉为主组分的金属系管状焊丝在电弧稳定性以及生产性方面存在问题。
如上所述，希望能开发一种可使该金属丝有长有短、吸取了实心金属丝和管状焊丝双方优点的气体保护电弧焊接用的细径焊丝。
特公昭51-1695号公报中公开的是一种焊剂充填率低，例如在焊丝剖面积率5～25％范围内充填有焊剂的管状焊丝。该发明的焊剂虽然只有5％的焊丝剖面率，但充填焊剂作为电弧稳定剂，是以石墨为必需组分，由Ti、Al、Mg等组成，其配合比为2～10％，并包含20～90％脱氧剂，是一种不含有实质性金属氧化物的充填焊剂的金属丝。然而，含有石墨的电弧稳定剂因该石墨与金属丝中或附在丝表面的氧之间的CO反应是造成电弧不稳定的主要因素，使电弧***，焊接作业差，增加飞溅的产生量。另外，在焊接金属中，C量的比例过大，不容易调整焊接金属的物理性能。
在日本专利公开公报平6-218577号公报中，公开的管状焊丝是一种焊剂充填率为5～30％，对Mn和S的含量及其Mn/S之比作了限定，充填有包含40～60％铁粉、40～60％由Mn、Ti铁合金粉组成的脱氧剂的焊剂。这是一种属于金属系的管状焊丝。充填率5％、10％的金属丝在使用含有这种金属粉的充填焊剂时，不能获得充分稳定的电弧，无法实现作为管状焊丝的优良焊接作业性及其良好的焊接效果。
发明的内容
本发明目的在于，提供一种兼有实心金属丝的高焊接性、低飞溅产生量以及管状焊丝稳定的焊接作业性等优点的气体保护电弧焊接用管状焊丝。
本发明者通过使Si、Mn组成的脱氧剂包含含有Na2O和TiO2的合成物或含有Na2O、SiO2和TiO2的合成物的电弧稳定剂，促进焊接时的熔滴脱离，使熔滴细粒化，增加移行次数，解决了电弧稳定化的问题。针对管状焊丝存在的焊接效率差、焊接深度浅和飞溅产生量多等问题，通过降低焊剂充填率至3～10％来解决。这样就找到了一种作为全新的电弧焊接用管状焊丝的极其有效的方法，实现了本发明。
本发明涉及气体保护电弧焊接用管状焊丝，具体涉及一种在钢制外皮充填焊剂的金属丝，该焊丝的特征是，(1)对应于总质量的金属丝，包含Si：0.3～1.8％(金属丝的总质量％、以下相同)、Mn：0.8～4.0％、1种或2种作为电弧稳定剂的含有Na2O和TiO2的合成物或含有Na2O、SiO2和TiO2的合成物：0.15～2.0％，焊剂充填率为3～10质量％。
(2)如上述(1)记载的气体保护电弧焊接用管状焊丝，充填焊剂除了含有Na2O和TiO2的合成物或含有Na2O、SiO2和TiO2的合成物之外，还含有以Na2O换算值计在0.3％以下的Na2O源及/或以TiO2换算值计在1.5％以下的TiO2源。
(3)如上述(1)记载的管状焊丝，对应于金属丝的总质量％，还含有C：0.02～0.15％、Ti：0.02～0.3％、B：0.001～0.01％。
(4)如上述(3)记载的管状焊丝，对应于金属丝的总质量％，还含有1种或2种以上作为合金化剂的MO：0.7％以下、Ni：1.75％以下、Cr：1.0％以下。
根据不同需要，还可使充填焊剂中含有铁粉。
又，可制成在钢制外皮上无接缝或有接缝的所述气体保护电弧焊接用管状焊丝。
上述气体保护电弧焊接用管状焊丝可在钢制外皮表面镀铜或不镀铜的状态下使用。
具体实施方式
下面说明本发明的管状焊丝组分等限定的理由。
关于Si：0.3～1.8％方面，Si用作脱氧剂，具有降低焊接金属中的氧量的作用。对应于总质量的金属丝，含量不足0.3％时，脱氧力不充分，焊接金属上会产生气泡。一旦超出1.8％，就会增大溶滴，失去缓解飞溅现象的效果，并使添入焊接金属中的Si量过剩，结晶体粗大化而降低韧性。添加Si时，无论是钢制外皮或充填焊剂中的某一方还是双方，均不会影响其效果。
关于Mn：0.8～4.0％方面，Mn可促进熔接金属的脱氧，并提高熔化金属的流动性，改善焊接焊道的形状。通过在焊接金属中的原材料有效利用，可调整焊接金属的机械性质，具有提高拉伸强度的效果。为获得这些效果，必须添加0.8％以上。若超过4.0％，则熔滴增大，失去缓解飞溅现象的效果，并会使熔接金属中的Mn量过大，导致熔接金属强度过大，容易发生开裂。添加Mn时，无论是钢制外皮或充填焊剂中的某一方还是双方，均不会影响其效果。
可在金属Si、金属Mn或Fe-Si、Fe-Si-Mn、Fe-Mn等铁合金的状态下，向充填焊剂中添加Si。Si、Mn各自的换算值就是充填焊剂中的含量。
对应于金属丝的总质量％，Si和Mn的添加量如上所述，但在添加Si和Mn时，无论是外皮或充填焊剂中的某一方还是双方，均不会影响其效果，焊接时的脱氧力和焊接金属中的原材料有效利用率也不会差别很大。但是，若在外皮中添加了较多的Si或Mn，则会按此量的比例使外皮电阻比增大，焊接时的金属丝送进速度比在充填焊剂中添加的场合快。在钢制外皮中含有Si和Mn时，最好作出如下限制。
即，Si以在1.2％以下为宜。其理由是若在外皮中添加的Si量相对外皮重量超过1.2％，因硬度增大或加工时容易硬化，加工性差，成形困难。并在伸线加工时容易发生断线，降低材料有效利用率。因此，为确保生产性，外皮中的Si量最好在1.2％以下。
Mn以在2.5％以下为宜。其理由是若在外皮中添加的Mn量相对外皮重量超过2.5％，则硬度增大或加工时容易硬化，加工性差，成形困难，并在伸线加工时容易发生断线，降低材料有效利用率。因此，为确保生产性，外皮中的Mn量最好在2.5％以下。
Si和Mn合计的含量以在3％以下为宜。其理由是若在外皮中添加的Si和Mn合计量相对外皮重量超过3.0％，则硬度增大或加工时容易硬化，加工性差，成形困难，并在伸线时容易发生断线，明显降低材料有效利用率。因此，为确保生产性，外皮中的Si和Mn合计量最好在3.0％以下。
下面说明稳定剂的添加量及其效果。
关于1种或2种以上含有Na2O和TiO2的合成物、含有Na2O、SiO2和TiO2的合成物：0.15％～2.0％方面，在不足0.15％时，与实心金属丝的焊接一样，熔滴增大，并使尺寸的偏移增大，电弧状态不稳定，飞溅产生量增加，不能改善实心金属丝的上述焊接作业性。反之，若超过2.0％，则电弧长度会超出所需长度，结果是增加飞溅产生量，还会使钢筋混凝土产生量增加。控制在0.15～2.0％时，焊接中的电弧状态非常良好，熔滴小，飞溅产生量极少。
作为含有Na2O和TiO2的合成物或还含有SiO2的三组分系合成物，即使是将Na2O和TiO2的比例作出各种变化的合成物也可获得同样的效果，它们都包括在本发明的技术构思中。含有Na2O和TiO2的合成物代表例是钛酸钠(mNa2O·nTiO2)，例如，该合成物可通过按所需比例将氢氧化钠和金红石混合后经高温处理而获得。最好是按照Na2O为10～50％、TiO2为50～90％范围内的比例制成合成物。在含有SiO2时，SiO2以30％以下为宜。例如，可列举出以13Na2O-80TiO2、20Na2O-73TiO2、42No2O-53TiO2、Na2O-TiO2、Na2O-3TiO2、Na2O-6TiO2或13Na2O-25SiO2-58TiO2为主要组分的合成物等，但并不限定于此，Na2O与TiO2之比可作任意调整。另外，13Na2O-25SiO2-58TiO2(钛酸硅酸钠)等含有SiO2的合成物的熔渣流动性比钛酸钠大，能均匀地覆盖在焊道表面，使焊道形成性良好。
下面说明在电弧稳定剂中以Na2O换算值计添加0.3％以下的Na2O源的理由。该Na2O是一种含有Na2O和TiO2的合成物或含有Na2O、SiO2和TiO2的合成物以外的添加物，可减小焊接中的电弧长度变动，具有增加熔滴移行次数，即，促进溶滴细粒化的效果。然而，若超过0.3％，则会减少熔滴移行次数，具有只能使电弧长度增长的倾向，结果是使飞溅发量增加。作为Na2O源可采用碳酸钠、钠玻璃等。
下面说明TiO2添加量在1.5％以下的理由。该TiO2是一种含有Na2O和TiO2的合成物或含有Na2O、SiO2和TiO2的合成物以外的添加物，作为电弧稳定剂，通过扩大在熔滴前端的电弧产生面积，使熔滴移行稳定，具有促进向下的电磁捏缩效果。若超过1.5％，则会使向下的电磁捏缩效果过大，使熔滴移行不稳定，又会使向焊接金属的复原Ti量的材料有效利用率过剩，影响焊接金属的性能。作为TiO2源可采用金红石、高钛渣、钛铁矿等。
在充填焊剂中添加铁粉的目的在于提高焊接速度及/或调整充填率等。最佳的添加量是对应于总质量的金属丝，使铁粉含量在5％以下。该铁组分是作为脱氧剂的Si和Mn的原材料的铁合金的铁组分及铁粉的合计值。由于添加在充填焊剂中的Si和Mn源使用的是金属Si、金属Mn或Si-Mn合金，因此，也可使用因向充填焊剂中添加Si和Mn而造成的铁组分丧失。
以上是构成本发明的基本组分，与通常的气体保护电弧焊接用管状焊丝一样，含有Al、Mg、Zr等脱氧剂的目的在于，防止因焊接金属脱氧不足而产生气泡及/或用于调整机械性质。然而，若含量过剩，则会使焊接熔渣烧结造成的熔渣剥离性不良、焊道外观不良或焊接金属强度过大，降低耐开裂性。另外，脱氧剂除了在焊接金属中作为具有材料有效利用率的合金剂发挥作用之外，还会氧化后形成熔渣，对熔化熔渣的组成及其生成量也产生影响，有时会影响本发明的目的和效果，因此，最好是适当限制种类和含量。
本发明在以调整焊接金属的机械性质为其目的，可在不影响本发明基本的技术构思的范围内，在作为适合于被焊接钢板的焊接用金属丝的充填焊剂或钢制外皮中添加C、Ti及B，或者根据需要添加1种或2种以上Mo、Ni、Cr的合金组分，Bi、S等熔渣剥离剂等。若从生产效率上考虑，这些合金组分最好是添加在充填焊剂中。
即，若添加C：0.02～0.15％，因C是为强化固熔而调整焊接金属强度的最重要元素之一，也与韧性关系极大。因此，若C的添加量不足0.02％，则在高进热、高通道间温度焊接时，不能确保所需的强度。添加量超过0.15％时，焊接金属的组织形成马氏体化，强度过大，韧性也差，使飞溅产生量增多，焊接作业性差。
若添加Ti：0.02～0.3％，因Ti具有使焊接金属的组织微细化的作用，是用于改善焊接金属强度和韧性的必不可少的素。因此，在本发明的高进热、高通道间温度下的焊接时，若Ti添加量不足0.02％，则组织不能微细化，不能确保所需的韧性。在添加量超过0.3％时，因提高了焊接金属的强度而降低韧性，强度也过大。
若添加B：0.01～0.01％，因B是一种和Ti同时添加以获得焊接金属的高韧性的必不可少的元素，因此，同时添加Ti和B，若B添加量不足0.001％(10ppm)，则不能形成微细组织，不能提高韧性。在添加量超过0.01％(100ppm)时，就会使焊接金属硬度上升造成强度过大，引起韧性劣化。
若添加0.7％以下的Mo，Mo是一种可使焊接金属组织微细化、在高进热和高通道间温度下进行焊接时可确保强度的重要元素。但过剩添加会引起焊接金属的强度过大，使韧性劣化，因此，将上限定为0.7％。
若添加1.75％以下的Ni，Ni具有通过固熔强化使焊接金属强度提高、并可提高耐腐性和韧性的作用。超过1.75％的添加会使强度过大，成为高温开裂的原因。
若添加1.0％以下的Cr，与Mo一样，因Cr是一种在高进热、高通道间温度下的焊接时可确保强度的重要元素，具有可提高焊接金属的耐热性、耐腐性和耐候性的作用。超过1.0％的添加会造成焊接金属强度过高，降低韧性，因此，将上限定为1.0％。
根据焊接金属的不同机械性质，为了改善物性值，这些Mo、Ni、Cr合金组分可单独或复合添加。在加工性允许的范围内，考虑到材料的有效利用率，如果在钢制外皮的组分中含有这些合金组分，可获得同样的目的和效果。
图3(a)和图3(b)表示本发明的管状焊接剖面形状。图3(a)是将充填焊剂2振动充填在钢制的管状钢制外皮1中，然后缩经制成单丝，再进行伸线加工制成0.8～2.0mm的规定直径。另外，在带钢成形工序中，依次成形为U字形、充填焊剂、O字形，接着，进行焊接、缩经制成单丝，然后经过伸线加工制成焊丝，由此可制造在钢制外皮上无接缝的气体保护电弧焊接用管状焊丝。因在该钢制外皮上无接缝，故不会从大气的水分中吸湿，可获得良好的焊接金属性能。
图3(b)所示的具有接缝3的钢制外皮1中充填焊剂2的焊丝是在带钢成形工序中，依次成形为U字形、充填焊剂、O字形，接着，进行缩经制成单丝，然后伸线加工。由于该焊丝的充填率较低，因此扩大了外皮接缝的接触面积，加大充填焊剂与大气的阻断效果，极少从大气的水分中吸湿。钢制外皮的接缝形状不限于图示，也可是斜缝，可进一步提高与外气的阻断效果。
通过在钢制外皮表面上镀铜，可提高外皮表面的防锈性，又可改善焊丝送进性和通电性。另外，在金属丝表面未经电镀的焊丝则可在金属丝表面适当涂附防锈剂和润滑剂，以确保防锈性和金属丝送进性。
本发明管状焊丝的充填焊剂的充填率定为3～10％。若充填率不足3％，则难以进行焊剂充填和成形，生产性差。充填率超过10％时，就会增加熔渣产生量和飞溅产生量，不能改善金属丝的性能，使制造焊丝时的伸线性差而造成断线，生产性差。为进一步提高生产性、低熔渣化和作业性，充填率最好是3.5～7.0％。
为提高焊接时的电流密度，以获得高焊接率，本发明管状焊丝的直径最好是0.8～2.0mm。制成焊剂低充填率的细经焊丝后，可扩大焊接电流范围，例如在使用1.2mm直径的焊丝时，可达到120～550A，可大幅度提高作业效率。
使用本发明管状焊丝的电弧焊接时的密封气体使用了CO2，可获得充分的焊接作业性，但从焊接作业环境方面考虑，也可使用可使钢筋混凝土产生量减少的Ar-CO2混合气体。
下面说明本发明的气体保护电弧焊接用管状焊丝的制造例。
本发明管状焊丝的制造方法是采用一种在钢制外皮上无接缝的金属丝，将钢制的管子线以线圈状配置在振动装置上，将充填焊剂进行振动充填后，经过缩经制成单丝，再进行伸线加工制成具有0.8～2.0mm的规定直径的成品。另一种制造方法是将带钢在成形工序中，依次成形为U字形、充填焊剂、O字形，然后焊接制成管子状，经过缩经制成单丝，再进行伸线加工制成焊丝。
对于在钢制外皮上具有接缝的焊丝，其制造方法是将带钢在成形工序中，依次形成U字形、充填焊剂、O字形，然后经过缩经制成单丝，接着，进行伸线加工制成焊丝。在这些制造方法的伸线工序过程中，通常要进行退火工序。
为弄清本发明管状焊丝的性能，事先准备以脱氧剂Si：0.5％、Mn：1.5％为基质、作为电弧稳定剂的Na2O和TiO2构成的合成物(13Na2O-80TiO2)含量分别为0.15％、0.5％、1.0％、1.3％、1.8％的在本发明范围内的5种充填焊剂，以及将上述合成物的含量设定为未达到本发明范围下限的0％、0.05％的充填焊剂和超过本发明范围上限的2.2％、3.0％的4种充填焊剂。按照焊剂充填率5％的要求，将上述焊剂充填在表1所示的外皮金属丝W为P1的管子(化学组分C：0.05％、Si：0.01％、Mn：0.30％、P：0.01％、S：0.01％)中，伸线加工至外径为1.2mm，作为试验用管状焊丝。在焊接电流：300A、电弧电压：33V、焊接速度：30cm/min、焊丝伸出长度：20mm、密封气体：二氧化碳气体、流量：25L/min的焊接条件下用该焊丝进行焊接，观察焊接中的熔滴移行次数及其飞溅的产生量。
在观察熔滴移行次数方面，一边进行自动焊接一边用高速摄影机对焊接部位摄影，将其结果进行慢速重放，将熔滴在焊丝前端发生直至脱离作为1个周期进行次数测定。焊接部位的摄影条件是摄影幅数：1000幅/秒、快门速度：1/3000秒，将其结果慢速重设，将熔滴在焊丝前端产生直至脱离作为1个周期进行次数和时间测定，求出标准偏差、图1表示这一调查结果。
如图1所示，在使用含有本发明范围内的充填焊剂(含有Na2O和TiO2的合成物：0.15～2.0％)的管状焊丝时，熔滴移行次数为40次/秒以上，从熔滴移行周期来看，其标准偏差在7以下，结果良好。但是，在使用将含有上述Na2O和TiO2的合成物设定为低于本发明范围下限的焊丝时，其结果不好，熔滴移行次数减少，熔滴移行周期的标准偏差大。另外，设定为超过本发明范围上限的焊丝也同样是熔滴移行次数减少，熔滴移行周期的标准偏差大。
在观察飞溅发生时，连续进行1分钟自动焊接，对1根焊丝进行3次焊接中产生的飞溅收集，计算其平均值。
图2表示观察飞溅产生量的结果。如图2所示，当合成物的含量处于本发明范围内(0.15～2.0％)时，飞溅产生量较少，在1g/min以下，结果良好。但是，在使用设定为低于本发明范围下限的比较例焊丝时，含有上述Na2O和TiO2的合成物效果不好，飞溅产生量增加。另外，在使用设定为超过本发明范围上限的比较例焊丝时，会过度促进电弧环境中的电离，增加电弧的长度，故使熔滴移行不稳定，结果是增加飞溅产生量。
从以上结果可以看出，若含有Na2O和TiO2或Na2O、SiO2和TiO2的合成物中的1种或2种处于本发明范围内(0.15～2.0％)，则熔滴少，可稳定移行，飞溅产生量少。但是，在用不符合本发明范围下限值和上限值的焊剂作试验的比较例焊丝时，熔滴大，在不稳定的状态下移行，飞溅量增加。
(实施例1)
下面对实施例和比较例作概括性说明。
表1所示为本发明及其比较例采用的软钢管及其带钢的组分。在钢制外皮上无接缝的焊丝采用了表1中的外皮标记为P1的软钢管，在钢制外皮上有接缝的焊丝使用的是表1中的外皮标记为H的钢带，在充填由表2组成的焊剂后，经过轧制和拉模伸线、软化及脱氢处理进行中间退火，除了焊丝8、9、22和23以外，实施电镀处理，制成在钢制外皮上无接缝的金属丝直径为1.27mm的管状焊丝。
表1
| 外皮标记 | 外皮形态 | C | Si | Mn | P | S |
| P1 | 管子 | 0.05 | 0.01 | 0.30 | 0.010 | 0.010 |
| P2 | 管子 | 0.035 | 1.18 | 0.20 | 0.020 | 0.015 |
| P3 | 管子 | 0.01 | 0.02 | 2.41 | 0.015 | 0.008 |
| H1 | 带钢 | 0.04 | 0.01 | 0.25 | 0.010 | 0.010 |
| H2 | 带钢 | 0.033 | 0.50 | 1.00 | 0.022 | 0.007 |
| H3 | 带钢 | 0.02 | 0.72 | 2.15 | 0.010 | 0.014 |
表2
备注：(1)Si和Mn包括Fe-Si：48，Fe-Si：21-Mn：62，Fe-Mn：75(只在W4，5，12，13，14，15，22中使用)合金的计算值
| 发明区分 | 金属丝标记 | 金属丝形态 | 有无电镀 | 充填率(％) | 充填焊剂组分(金属丝的总质量％) | ||||||||
| Si | Mn | 由Na2O和TiO2组成的合成物 | Na2O | TiO2 | 铁 | 其它 | |||||||
| 原料 | 含量 | 铁粉 | 合金的铁组分 | ||||||||||
| 本发明例 | W1 | 无接缝 | 有 | 3 | 0.4 | 1.0 | 13Na2O-80TiO2 | 1.00 | - | - | - | 0.34 | 余分 |
| W2 | 无接缝 | 有 | 3 | 0.3 | 0.8 | 13Na2O-80TiO2 | 0.17 | - | - | 1.4 | - | 余分 | |
| W3 | 无接缝 | 有 | 7.5 | 0.8 | 1.9 | 13Na2O-80TiO2 | 1.5 | - | - | 2.4 | 0.69 | 余分 | |
| W4 | 无接缝 | 有 | 4.5 | 0.5 | 1.5 | 13Na2O-80TiO2 | 1.0 | 0.22 | - | - | 1.04 | 余分 | |
| W5 | 无接缝 | 有 | 5 | 0.5 | 1.5 | 13Na2O-80TiO2 | 1.0 | - | 0.75 | - | 1.04 | 余分 | |
| W6 | 无接缝 | 有 | 6 | 0.7 | 1.8 | 13Na2O-80TiO2 | 1.3 | 0.18 | 0.99 | - | 0.59 | 余分 | |
| W7 | 无接缝 | 有 | 7 | 1.0 | 2.0 | 13Na2O-80TiO2 | 1.0 | 0.23 | 1.10 | 0.4 | 0.90 | 余分 | |
| W8 | 有接缝 | 无 | 6 | 0.7 | 1.8 | 13Na2O-80TiO2 | 1.0 | 0.23 | 1.30 | - | 0.59 | 余分 | |
| W9 | 无接缝 | 无 | 6 | 0.7 | 1.8 | 13Na2O-80TiO2 | 1.0 | 0.25 | 1.30 | - | 0.59 | 余分 | |
| W10 | 无接缝 | 有 | 5 | 0.7 | 1.8 | 20Na2O-73TiO2 | 1.0 | - | - | 0.7 | 0.59 | 余分 | |
| W11 | 无接缝 | 有 | 5 | 0.7 | 1.8 | 42Na2O-53TiO2 | 1.0 | - | 0.20 | 0.5 | 0.59 | 余分 | |
| W12 | 无接缝 | 有 | 5 | 0.7 | 1.8 | 13Na2O-58TiO2-25SiO2 | 1.0 | - | - | 0.7 | 0.59 | 余分 | |
| W13 | 无接缝 | 有 | 6 | 0.7 | 1.8 | 13Na2O-58TiO2-25SiO2 | 0.7 | 0.17 | 0.32 | 1.4 | 0.59 | 余分 | |
| W14 | 无接缝 | 有 | 7 | 0.8 | 2.5 | 13Na2O-80TiO2 | 0.6 | 0.13 | 1.10 | - | 1.70 | 余分 | |
| 比较例 | W15 | 无接缝 | 有 | 4 | 0.3 | 0.9 | - | - | - | 0.08 | 2.0 | 0.48 | 余分 |
| W16 | 无接缝 | 有 | 2 | 0.2 | 1.0 | 13Na2O-80TiO2 | 0.1 | 0.03 | - | - | 0.52 | 余分 | |
| W17 | 无接缝 | 有 | 11 | 0.8 | 1.9 | 13Na2O-80TiO2 | 1.5 | 0.35 | 1.80 | 2.5 | 0.71 | 余分 | |
| W18 | 无接缝 | 有 | 7 | 1.9 | 1.7 | 13Na2O-80TiO2 | 0.9 | - | 0.20 | 0.4 | 1.44 | 余分 | |
| W19 | 无接缝 | 有 | 6 | 0.7 | 1.8 | 13Na2O-80TiO2 | 2.2 | 0.23 | 0.05 | - | 0.59 | 余分 | |
| W20 | 无接缝 | 有 | 6 | 0.5 | 0.6 | 13Na2O-80TiO2 | 1.0 | 0.23 | 0.20 | 2.5 | 0.48 | 余分 | |
| W21 | 无接缝 | 有 | 7 | 0.8 | 1.9 | 13Na2O-80TiO2 | 0.9 | 0.48 | 1.30 | - | 0.48 | 余分 | |
| W22 | 无接缝 | 有 | 7.2 | 0.5 | 4.0 | 13Na2O-80TiO2 | 0.6 | 0.22 | - | - | 0.99 | 余分 | |
| W23 | 无接缝 | 有 | 6 | 0.7 | 1.8 | 13Na2O-58TiO2-25SiO2 | 2.2 | 0.33 | 0.03 | - | 0.59 | 余分 | |
| W24 | 有接缝 | 无 | 6 | 0.7 | 1.8 | 13Na2O-58TiO2-25SiO2 | 2.2 | 0.23 | 0.20 | - | 0.59 | 余分 | |
| W25 | 无接缝 | 无 | 6 | 0.6 | 1.3 | - | - | 0.30 | 2.00 | 1.0 | 0.52 | 余分 | |
| W26 | 实心 | 有 | - | 0.6 | 1.3 | - | - | - | - | - | - | 余分 | |
| W27 | 实心 | 有 | - | 0.7 | 1.6 | - | - | - | 0.22(含有Mo和Ti) | - | - | - | |
| W28 | 无接缝 | 有 | 15 | 1.0 | 2.0 | 13Na2O-80TiO2 | 1.5 | 0.07 | 6.00 | 2.0 | 0.90 | 余分 | |
(2)其它组分：余分包括水玻璃的固形部分、微量组分(C.P.S)原料中的杂物等。
(3)水玻璃中W1，2，3，5，10，11，12，13，15，18为硅酸盐，其它采用硅酸钠。
表2所示的W1～W14为实施例。W15以后为比较例。
表2所示的本发明例和比较例的焊接条件是焊接电流：300A、电弧电压：33V、焊接速度：30cm/min、焊丝伸出长度：20mm、二氧化碳气体流量：25L/min。观察飞溅产生量、熔滴移行次数、熔滴移行周期的标准偏差以及熔渣状态。对于飞溅产生量，进行1分钟焊接，收集该焊接中发生的飞溅量，对1根焊丝进行3次，计算收集量平均值。
对于熔滴移行次数和熔滴移行周期的标准偏差，用高速摄影机对焊接中的电弧现象进行摄影，计测1秒钟间的熔滴移行次数、熔滴直经和电弧宽度，对1根焊丝进行3次，计算其平均值。对于熔渣状态，采用目视和小锤子敲击的方法来调查在焊接后的焊道表面上生成的熔渣产生量及其剥离性。按照JIS Z3111作成拉伸试验片(Z2201 A1号)和冲击试验片(Z2242 4号)，测定焊接金属的机械性能。
表3为焊接试验的结果。
表3
注1：熔渣产生量越少越好，“一”表示几乎没有熔渣的金属面，“※”表示在整个焊道上无熔渣的金属面。注2：熔渣剥离性：良好表示用小锥敲打容易剥落，稍许不良表示用小锥子敲打不会剥落，不良表示烧结状态。
| 发明区分 | 金属丝标记 | 电弧状态 | 飞溅产生量(g/min) | 状 态 | 综合评价 | ||
| 熔滴移行次数(次数/秒) | 熔滴移行周期的标准偏差 | 产生量(注1) | 剥离性(注2) | ||||
| 本发明例 | W1 | 47 | 5.0 | 0.55 | 极少 | 稍许不良 | 良好 |
| W2 | 41 | 6.0 | 0.95 | 极少 | 稍许不良 | 良好 | |
| W3 | 42 | 4.9 | 0.80 | 少 | 良好 | 良好 | |
| W4 | 45 | 6.2 | 0.78 | 少 | 良好 | 良好 | |
| W5 | 44 | 5.5 | 0.75 | 少 | 良好 | 良好 | |
| W6 | 45 | 4.7 | 0.61 | 少 | 良好 | 良好 | |
| W7 | 41 | 6.8 | 0.52 | 少 | 良好 | 良好 | |
| W8 | 44 | 6.6 | 0.58 | 稍多 | 良好 | 良好 | |
| W9 | 43 | 6.6 | 0.54 | 稍多 | 良好 | 良好 | |
| W10 | 45 | 4.6 | 0.61 | 少 | 良好 | 良好 | |
| W11 | 46 | 4.8 | 0.57 | 少 | 良好 | 良好 | |
| W12 | 46 | 4.5 | 0.80 | 少 | 良好 | 良好 | |
| W13 | 47 | 6.5 | 0.75 | 少 | 良好 | 良好 | |
| W14 | 44 | 4.3 | 0.51 | 少 | 良好 | 良好 | |
| 比较例 | W15 | 26 | 12.2 | 1.80 | 少 | 不良 | 不良 |
| W16 | 27 | 10.5 | 1.53 | 少 | 稍许不良 | 不良 | |
| W17 | 37 | 11.4 | 1.31 | 多 | 稍许不良 | 不良 | |
| W18 | 45 | 6.2 | 0.66 | 少 | 稍许不良 | 不良 | |
| W19 | 33 | 10.1 | 1.40 | 少 | 稍许不良 | 不良 | |
| W20 | 40 | 8.8 | 0.99 | 少 | 稍许不良 | 不良 | |
| W21 | 33 | 14.5 | 1.85 | 少 | 稍许不良 | 不良 | |
| W22 | 40 | 7.1 | 0.65 | 稍多 | 不良 | 不良 | |
| W23 | 33 | 12.2 | 1.39 | 少 | 稍许不良 | 不良 | |
| W24 | 35 | 12.0 | 1.40 | 少 | 稍许不良 | 不良 | |
| W25 | 25 | 7.9 | 1.44 | 多 | 良好 | 不良 | |
| W26 | 18 | 16.0 | 2.30 | - | - | 稍许不良 | |
| W27 | 22 | 14.7 | 1.90 | 少※ | 稍许不良 | 稍许不良 | |
| W28 | 24 | 7.7 | 1.34 | 多 | 良好 | 稍许不良 | |
W1～W14所示的本发明焊丝在熔滴移行次数和熔滴移行周期的标准偏差方面均良好，可进行稳定的焊接，结果是飞溅产生量少。在焊道表面生成的熔渣虽比实心金属丝稍多一点，但产生量少，在焊道表面上生成整体性均匀的薄层，并且，在其剥离性方面，若用锤子轻轻敲打即可容易剥落，获得了良好的结果。
反之，比较例的W15～W28与本发明例比较，则产生了问题，效果不好，详见如下。
W15因不包含Na2O和TiO2的合成物，所以，电弧稳定性不佳，作业性也较差，熔滴移行次数减少为26次/秒，飞溅产生量未减少。
W16的充填率不足2％，不能充填所需要的焊剂，而且，Si因低于本发明的下限，故不能获得焊接金属中的脱氧效果，在焊接金属上的焊道局部产生了气泡。作为电弧稳定剂，因Na2O和TiO2的合成物低于本发明的下限，故降低了电弧稳定剂的效果，熔滴移行次数减少，熔滴移行周期的标准偏差值大，电弧状态不稳定，结果是飞溅产生量也增加。
W17的充填率提高至11％，作为电弧稳定剂，虽添加了Na2O和TiO2的合成物，但电弧稳定剂的效果过大，电弧长度超过所需的长度，故熔滴移行不稳定，熔滴移行周期的标准偏差值大，电弧状态不稳定，结果是飞溅产生量也多，没有越出传统的金属丝范围。另外，TiO2增多，熔渣量过多，作业性差。
W18虽然作为电弧稳定剂，使用了本发明范围内的由Na2O和TiO2构成的合成物，获得了稳定的电弧，但Si量高，焊接金属的Si增加，机械性质差。
W19中作为电弧稳定剂所用的含有Na2O和TiO2的合成物超出了本发明范围，故作为电弧稳定剂的效果过大，电弧长度超过所需长度，不能稳定进行熔滴移行，熔滴移行周期的标准偏差值大，电弧状态不稳定，结果是飞溅产生量也增加。
W20的Mn含量少，焊接金属脱氧不足，稍许有气泡，机械性强度不足。
W21因Na2O超过本发明范围，故作为电弧稳定剂的效果过大，电弧长度超过所需长度，不能稳定进行熔滴移行，电弧状态不稳定，结果是飞溅产生量也增加。
W22因Mn超过了本发明范围，故不再有包含Na2O和TiO2的合成物的效果，熔滴增大，飞溅产生量增多，焊接金属的Mn量增高，在机械性质方面，拉伸强度大，冲击韧性小。
W23虽然添加了包含Na2O、TiO2和SiO2的合成物，但电弧稳定剂的效果过大，电弧长度超过所需长度，熔滴移行不稳定，并且，熔滴移行周期的标准偏差值大，电弧状态不稳定，飞溅产生量也增加。
W24的焊丝形状有接缝，并未经过电镀，但与W23一样，由Na2O、TiO2和SiO2组成的合成物添加量多，电弧稳定剂的效果过大，电弧长度超过所需长度，故熔滴移行不稳定，电弧状态不稳定，结果是飞溅产生量也增加。
W25由于未含有作为电弧稳定剂的Na2O、TiO2和SiO2，因此，熔滴移行次数少，电弧始终不稳定，飞溅产生量增加。
W26是一种JIS YGW12的实心金属丝，W27是一种JIS YGW11的实心金属丝，由于未含有作为电弧稳定剂的由Na2O和TiO2组成的合成物，因此，熔滴移行次数少，电弧状态更加不稳定，不能减少飞溅产生量。
W28是传统充填率的管六焊丝，虽然含有由Na2O和TiO2组成的合成物，但TiO2量多，熔渣产生量多，熔滴移行次数少，电弧状态更加不稳定，不能减少飞溅产生量。
(实施例2)
下面用实施例来说明外皮的软钢带、钢带的组分发生变化的焊丝。采用表1所示的管子及钢带，将表4所示的管子与钢带组合，充填焊剂，采用了与前述表2所示的焊丝相同的制造方法、焊接方法和测定方法。
表5表示焊接结果。
表4
| 发明区分 | 金属丝标记 | 外皮标记 | 金属丝形态 | 有无电镀 | 充填率(％) | 充填焊剂组分(全金属丝质量％) | ||||||||
| Si | Mn | 由Na2O和TiO2组成的合成物 | Na2O | TiO2 | 铁 | 其它 | ||||||||
| 原料 | 含量 | 铁粉 | 合金的铁组分 | |||||||||||
| 本发明 | WP1 | P2 | 无接缝 | 有 | 3 | - | 1.0 | 13Na2O-80TiO2 | 1.00 | - | - | 0.60 | 0.25 | 余分 |
| WP2 | P3 | 无接缝 | 有 | 4 | 1.4 | 0.3 | 42Na2O-53TiO2 | 0.60 | 0.17 | 0.75 | 1.25 | 0.28 | 余分 | |
| WP3 | P3 | 无接缝 | 无 | 4 | 1.0 | - | 13Na2O-80TiO2 | 1.30 | - | 0.80 | - | 0.52 | 余分 | |
| WH1 | H2 | 无接缝 | 无 | 4 | - | - | 13Na2O-80TiO2 | 1.00 | 0.25 | 1.30 | 1.10 | - | 余分 | |
| WH2 | H3 | 无接缝 | 有 | 4 | 0.3 | 0.5 | 13Na2O-80Ti02 | 1.00 | - | 0.70 | 1.00 | 0.28 | 余分 | |
| WH3 | H3 | 无接缝 | 有 | 4 | 0.3 | 0.5 | 42Na2O-53TiO2 | 1.00 | - | 0.70 | 1.00 | 0.28 | 余分 | |
| WH4 | H3 | 无接缝 | 有 | 5.5 | 0.3 | 0.5 | 42Na2O-53TiO2 | 1.00 | 0.17 | 1.40 | 1.30 | 0.35 | 余分 | |
| 比较例 | WP4 | P2 | 无接缝 | 有 | 4.5 | 1.0 | 1.5 | 13Na2O-80TiO2 | 0.90 | - | - | - | 0.90 | 余分 |
| WH5 | H3 | 无接缝 | 有 | 6 | - | 2.3 | 13Na2O-80TiO2 | 1.00 | 0.35 | 1.30 | - | 0.58 | 余分 | |
表5
注1：熔渣产生量越少越好，“一”表示几乎没有熔渣的金属面，“※”表示在整个焊道上无熔渣的金属面。注2：熔渣剥离性：良好表示用小锥敲打容易剥落，稍许不良表示用小锥子敲打不会剥落，不良表示烧结状态。
| 发明区分 | 金属丝标记 | 电弧状态 | 飞溅产生量(g/min) | 状 态 | 综合评价 | ||
| 熔滴移行次数(次数/秒) | 熔滴移行周期的标准偏差 | 产生量(注1) | 剥离性(注2) | ||||
| 本发明 | WP1 | 42 | 6.3 | 0.65 | 极少 | 稍许不良 | 良好 |
| WP2 | 41 | 5.5 | 0.78 | 少 | 良好 | 良好 | |
| WP3 | 45 | 6.0 | 0.66 | 少 | 良好 | 良好 | |
| WH1 | 46 | 6.7 | 0.61 | 稍多 | 良好 | 良好 | |
| WH2 | 43 | 5.8 | 0.68 | 少 | 良好 | 良好 | |
| WH3 | 45 | 5.3 | 0.75 | 少 | 良好 | 良好 | |
| WH4 | 42 | 6.5 | 0.81 | 稍多 | 良好 | 良好 | |
| 比较例 | WP4 | 32 | 10.5 | 1.85 | 少 | 不良 | 不良 |
| WH5 | 30 | 11.2 | 2.02 | 稍多 | 稍许不良 | 不良 | |
WP1～WP3和WH1～WH4所示的本发明焊丝在熔滴移行次数和熔滴移行周期的标准偏差方面均良好，可进行稳定的焊接，结果是飞溅产生量少。
在焊道表面生成的熔渣比实心金属丝稍多一点，但产生量少，能均匀地在整个焊道表面生成簿薄的一层，并且，在剥离性方面，只要用锥子轻轻敲打，即可容易剥离，可获得良好结果。
反之，比较例的WP4和WH5则不良，与本发明例相比，存在着问题，详见如下。
WP4由于焊丝中的Si量对应于金属丝的总质量为2.13％，超过本发明范围，因此，熔滴大，熔滴移行周期的标准偏差值大，电弧状态不稳定，结果是飞溅产生量也增加。另外，熔接金属中的Si量过剩，机械性质差。
WH5由于焊丝中的Mn量对应于金属丝的总质量为4.32％，超过本发明范围，因此，熔滴大，熔滴移行次数少，熔滴移行周期的标准偏差值大，电弧状态不稳定，结果是飞溅产生量也增加。
(实施例3)
本发明和比较例用的无接缝的焊丝用软钢管的组分使用了表6所示的P1、2、3，有接缝的焊丝用带钢使用了表6所示的H1、H2、H3，在充填由表7组成的焊剂后，经过轧制和拉模伸线、软化和脱氢处理的中间退火，除了金属丝W7、W8、W14～W16和W26～W29之外，都实施了电镀处理，制成在钢制外皮上无接缝或有接缝的金属丝直径1.2mm的管状焊丝。
表6
| 标记 | 化学组分 质量％ | ||||
| C | Si | Mn | P | S | |
| P1 | 0.05 | 0.01 | 0.30 | 0.020 | 0.015 |
| P2 | 0.04 | 1.18 | 0.20 | 0.030 | 0.020 |
| P3 | 0.01 | 0.02 | 2.41 | 0.010 | 0.030 |
| H1 | 0.04 | 0.01 | 0.25 | 0.015 | 0.020 |
| H2 | 0.04 | 0.50 | 1.00 | 0.200 | 0.015 |
| H3 | 0.02 | 0.72 | 2.15 | 0.025 | 0.020 |
表7
注1：C、Si和Mn表示钢制外皮和充填焊剂金属组分的合计值，Cu表示电镀量的值。
2：各组分的“-”或空白表示在充填焊剂中无混合。
3：余分表示粘合剂SiO2等其它不可少的组分。
表7所示的金属丝W1～W16是本发明的实施例，金属丝W17～W30是比较例。
使用表8所示组分的钢板(B1、B2)，以焊接电流400A、电弧电压40V、焊接速度24cm/min、进热量40KJ、通道间温度350℃以下作为焊接条件，在表9所示的坡口形状(K1、K2)上进行焊接，实施了焊接金属性能试验。另外，飞溅产生量、熔滴移行次数、熔滴移行次数的标准偏差、熔渣状态、焊接深度的测定是使用表8所示的钢板B1的板厚20mm、宽度60mm、长度400mm的试验片、在上述焊接条件下进行了焊接。
飞溅产生量是连接焊接1分钟，对1根金属丝进行3次在其焊接中发生的飞溅的收集作业，计算该收集量(g/min)的平均值。飞溅产生量以收集量在1.0g/min以下为宜。
在电弧焊接的熔滴移行次数、熔滴移行周期的标准偏差方面，用高速摄影机对焊接中的电弧现象进行了摄影，计测每秒期间的熔滴移行次数，对1根金属丝进行3次，计算它的平均值。熔滴移行次数以40次/秒以上为宜。
在熔渣状态方面，用目视方法观察焊接后在焊接焊道上生成的熔渣生成量，用小锥子敲打来调整剥离性。
焊接深度是进行了下向焊道焊接，将该焊接焊道垂直方向切断，该断面经研磨、腐蚀后观察熔深状态，计测从钢板上面表面至焊接最下部之间的距离，将计测3次结果的平均值作为熔深进行评价。焊接的深度以6mm以上为宜。
焊接金属的机械性质是作成拉伸试验片(JIS Z2201 A1号)和冲击试验片(JIS Z2242 4号)进行了试验。拉伸强度以采用钢板B1时的490～590N/mm2、钢板B2时的520～620N/mm2为宜，冲击值在0℃时以47J以上为宜。
表10为焊接试验结果及其焊接作业性的评价结果。
表8
| 标记 | 化学组分质量％ | JIS规格 | ||||
| C | Si | Mn | P | S | ||
| B1 | 0.17 | 0.44 | 1.32 | 0.014 | 0.004 | SM490B |
| B2 | 0.19 | 0.49 | 1.52 | 0.022 | 0.005 | SM520B |
表9
| 标记 | 板厚(mm) | 焊口形状 | 焊口角度(°) | 路径间隔(mm) |
| K1 | 19 | V形 | 22.5 | 12 |
| K2 | 25 | L形 | 35 | 12 |
表10
| 发明区分 | 金属丝标记 | 焊口 | 钢板标记 | 机械的性质 | 有无开裂(有无) | 熔深 | 焊接作业性 | 综合评价 | ||||||||
| 0.2％耐力(N/mm2) | 拉伸强度(N/mm2) | 延伸率(％) | 吸收能 | 飞溅产生量 | 电弧状态 | 熔渣状态 | ||||||||||
| (2VE、J) | (熔滴移行次数/秒) | 标准偏差 | 生成量 | 剥离性 | ||||||||||||
| -20℃ | 0℃ | (mm) | (g/min) | |||||||||||||
| 本发明例 | W1 | K1 | B1 | 443 | 524 | 28.4 | 76 | 98 | 无 | 7.4 | 0.78 | 44 | 8.4 | 少 | 良好 | 良好 |
| W2 | K1 | B1 | 454 | 544 | 29.2 | 87 | 112 | 无 | 7.5 | 0.88 | 41 | 7.3 | 少 | 良好 | 良好 | |
| W3 | K1 | B1 | 501 | 582 | 28.5 | 42 | 78 | 无 | 7.5 | 0.76 | 40 | 7.4 | 少 | 良好 | 良好 | |
| W4 | K1 | B1 | 458 | 550 | 27.3 | 57 | 91 | 无 | 7.6 | 0.84 | 44 | 8.2 | 少 | 良好 | 良好 | |
| W5 | K1 | B1 | 435 | 536 | 26.8 | 66 | 95 | 无 | 7.6 | 0.86 | 43 | 7.6 | 少 | 良好 | 良好 | |
| W6 | K1 | B1 | 455 | 541 | 28.2 | 42 | 61 | 无 | 7.8 | 0.76 | 45 | 8.5 | 少 | 良好 | 良好 | |
| W7 | K1 | B1 | 478 | 570 | 29 | 69 | 101 | 无 | 7.5 | 0.75 | 41 | 7.5 | 少 | 良好 | 良好 | |
| W8 | K1 | B1 | 455 | 562 | 28 | 54 | 87 | 无 | 7.6 | 0.81 | 44 | 7.8 | 少 | 良好 | 良好 | |
| W9 | K1 | B1 | 473 | 557 | 28.9 | 45 | 68 | 无 | 7.3 | 0.69 | 46 | 7.6 | 少 | 良好 | 良好 | |
| W10 | K1 | B1 | 436 | 512 | 26.8 | 39 | 55 | 无 | 8.0 | 0.72 | 41 | 7.2 | 非常少 | 良好 | 良好 | |
| W11 | K1 | B1 | 442 | 529 | 29.4 | 86 | 105 | 无 | 7.6 | 0.81 | 43 | 7.5 | 少 | 良好 | 良好 | |
| W12 | K1 | B1 | 493 | 570 | 28.6 | 57 | 93 | 无 | 7.9 | 0.76 | 41 | 8.6 | 非常少 | 良好 | 良好 | |
| W13 | K1 | B2 | 480 | 551 | 28.1 | 72 | 108 | 无 | 7.7 | 0.91 | 42 | 8.4 | 少 | 良好 | 良好 | |
| W14 | K1 | B2 | 459 | 567 | 29.5 | 63 | 101 | 无 | 7.6 | 0.90 | 41 | 8.1 | 少 | 良好 | 良好 | |
| W15 | K2 | B2 | 504 | 595 | 28.2 | 84 | 104 | 无 | 8.1 | 0.66 | 47 | 7.1 | 非常少 | 良好 | 良好 | |
| W16 | K2 | B2 | 436 | 533 | 28.7 | 57 | 75 | 无 | 7.4 | 0.85 | 42 | 7.9 | 少 | 良好 | 良好 | |
| 比较例 | W17 | K1 | B1 | 515 | 612 | 26.1 | 29 | 44 | 无 | 7.6 | 1.45 | 36 | 10.4 | 少 | 良好 | 不良 |
| W18 | K1 | B1 | 421 | 485 | 29.2 | 96 | 115 | 无 | 7.5 | 1.36 | 43 | 8.9 | 少 | 良好 | 不良 | |
| W19 | K1 | B1 | 445 | 526 | 12.8 | 41 | 62 | 无 | 7.4 | 1.25 | 42 | 8.1 | 少 | 良好 | 不良 | |
| W20 | K1 | B1 | 474 | 583 | 27.5 | 23 | 40 | 无 | 7.5 | 1.23 | 45 | 9.2 | 少 | 良好 | 不良 | |
| W21 | K1 | B1 | 418 | 486 | 29.3 | 46 | 55 | 无 | 7.5 | 1.26 | 42 | 9.9 | 少 | 良好 | 不良 | |
| W22 | K1 | B1 | 488 | 585 | 26.7 | 27 | 41 | 无 | 8.1 | 1.18 | 40 | 9.7 | 非常少 | 良好 | 不良 | |
| W23 | K1 | B1 | 495 | 607 | 26.9 | 58 | 74 | 焊口开裂 | 6.1 | 1.45 | 45 | 7.7 | 多 | 差 | 不良 | |
| W24 | K1 | B1 | 508 | 609 | 26.7 | 31 | 44 | 无 | 7.7 | 1.19 | 40 | 9.1 | 少 | 良好 | 不良 | |
| W25 | K1 | B1 | 438 | 533 | 29.4 | 20 | 41 | 无 | 7.4 | 0.68 | 45 | 7.2 | 少 | 良好 | 不良 | |
| W26 | K1 | B1 | 511 | 606 | 25.8 | 34 | 43 | 无 | 7.5 | 0.68 | 43 | 7.2 | 少 | 良好 | 不良 | |
| W27 | K1 | B1 | 491 | 607 | 25.6 | 18 | 39 | 无 | 7.1 | 0.66 | 44 | 8.6 | 少 | 良好 | 不良 | |
| W28 | K2 | B2 | 522 | 631 | 24.3 | 82 | 108 | 焊口开裂 | 7.6 | 0.55 | 47 | 7.2 | 少 | 良好 | 不良 | |
| W29 | K2 | B2 | 538 | 643 | 24.9 | 22 | 40 | 无 | 7.4 | 0.67 | 44 | 8.6 | 少 | 良好 | 不良 | |
| W30 | K1 | B1 | 471 | 552 | 29.6 | 54 | 88 | 无 | 8.3 | 1.43 | 25 | 12.3 | 非常少 | 良好 | 不良 | |
金属丝W1～W16所示的本发明焊丝在熔滴移行次数和熔滴移行周期的标准偏差方面均良好，可进行稳定的焊接，结果是飞溅产生量少。并且，在焊道表面上生成的熔渣比实心金属丝稍多一点，但本身生成量少，能均匀地在整个焊道表面生成薄薄的一层。在剥离性方面，只要用锥子轻轻敲打，即可容易剥脱，可获得良好结果。在熔深方面，也比传统的管状焊丝要深，可获得与实心金属丝一样的深度，没有焊接缺陷，结果非常良好。并且，拉伸强度和韧性也可获得良好结果，能充分满足要求。
反之，比较例的金属丝W17～W30与本发明例相比，存在着问题，详见如下。
金属丝W17因作为电弧稳定剂的含有Na2O和TiO2的合成物较少，因此，飞溅量多，焊接的熔滴移行次数也少，熔滴移行周期的标准偏差值也大，电弧状态也不稳定。又因Ti多，故拉伸强度大，韧性差。
金属丝W18因作为电弧稳定剂的Na2O源的Na2O换算值较大，故电弧长度增长，飞溅量多，又因C少，故拉伸强度小。
金属丝W19因作为电弧稳定剂的含有Na2O和TiO2的合成物较多，故电弧长度增长，飞溅量多，又因Si少，故在焊接金属上产生气泡，拉伸试验时的延伸性差。
金属丝W20因Na2O源的Na2O换算值较大，故电弧长度增长，飞溅量多，又因Si多，故韧性差。
金属丝W21因TiO2源的TiO2换算值较大，故电弧长度伸长，飞溅量多，又因Mn少，故焊接金属的流动性差，焊道外观不良，拉伸强度也差。
金属丝W22因焊剂充填率小，故焊丝生产性不良，焊剂充填率不均匀，电弧不稳定，飞溅产生量多，又因Ti少，故韧性差。
金属丝W23因焊剂充填率大，故熔渣生成量和飞溅产生量多，熔渣剥离性差，焊接深度也浅，又因Mn多，故拉伸强度大，并在焊口部位出现高温开裂。
金属丝W24因C多，故飞溅量产生量多，拉伸强度大，韧性差。
金属丝W25因B少，故韧性差。
金属丝W26因B多，W27因Mo多，W29因Cr多，故均是拉伸强度大，韧性差。
金属丝W28因Ni多，故拉伸强度大，并且，在焊口部位出现高温开裂。
金属丝W30是一种实心金属丝，与本发明例相比，电弧状态不稳定，飞溅产生量多，熔滴移行次数和移行周期的标准偏差值均大。
综上所述，本发明的气体保护电弧焊接用管状焊丝的特征是，电弧极其稳定，熔滴移行次数多，细粒化移行，飞溅少，在传统的实心金属丝和管状焊丝所具有的优点的基础上又有所提高，焊接作业性及其焊接焊道形状良好，容易添加调整合金组分，对焊接部位的高品质化、高焊接效率以及不同板厚、材质的焊接作业的高效率化能作出贡献。
对附图的简单说明
图1表示充填焊剂中含有Na2O和TiO2的合成物对熔滴移行次数和熔滴移行周期的标准偏差产生的影响。
图2表示充填焊剂中含有Na2O和TiO2的合成物对飞溅产生量产生的影响。
图3为本发明的气体保护电弧焊接用管状焊丝的剖面，(a)是无接缝焊丝的剖面模式图、(b)是有接缝焊丝的剖面模式图。
对图中符号的说明
1表示钢制外皮，2表示焊剂，3表示接缝。
Claims (4)
1.气体保护电弧焊接用管状焊丝，所述管状焊丝是一种在钢制外皮中充填焊剂的焊丝，其特征在于，对应于总质量的金属丝，包含Si：0.3～1.8％(金属丝的总质量％、以下相同)、Mn：0.8～4.0％、1种或2种作为电弧稳定剂的含有Na2O和TiO2的合成物或含有Na2O、SiO2和TiO2合成物：0.15～2.0％，焊剂充填率为3～10质量％。
2.如权利要求1所述的气体保护电弧焊接用管状焊丝，其特征还在于，充填焊剂除了含有Na2O和TiO2的合成物或含有Na2O、SiO2和TiO2的合成物之外，还含有以Na2O换算值计在0.3％以下的Na2O源及/或以TiO2换算值计在1.5％以下的TiO2源。
3.如权利要求1所述的管状焊丝，其特征还在于，对应于金属丝的总质量％，还含有C：0.02～0.15％、Ti：0.02～0.3％、B：0.001～0.01％。
4.如权利要求3所述的管状焊丝，其特征还在于，对应于金属丝的总质量％，还含有1种或2种以上作为合金化剂的Mo：0.7％以下、Ni：1.75％以下、Cr：1.0％以下。
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