[发明专利]高电流密度气体保护电弧焊方法

说明书

技术领域

本发明涉及运输机、建筑机械等领域中的在角焊缝和坡口内进行一层或多层焊等情况下所使用的高电流密度气体保护电弧焊方法。

背景技术

在运输机、建筑机械等领域，多采用消耗电极式气体保护电弧焊，在角焊缝和坡口内进行一层或多层焊。这时，以高效率化为目标，所采取的手段是使用高电流而增加焊丝熔融速度。但是，随着电流密度的增加，飞溅大量发生，因此焊接部的外观受损，而且去除飞溅的工序费时费力，使生产效率降低。

在所述领域一般使用的是实芯焊丝，但是若使用实芯焊丝以300A/mm²以上的高电流密度进行焊接，则呈现出被称为旋转过渡(Rotating transfer)的熔滴过渡形态。即如图2(a)所示，从导电嘴至电弧发生点的焊丝突出部1上，焦耳发热过大，软化、熔融的焊丝从其前端部伸长，其前端熔融部2随着电弧4一边旋转一边过渡。

另外，在熔滴过渡形态中，除了旋转过渡以外，还有例如图2(b)所示这样的粗滴过渡(globular transfer)，即比焊丝突出部1的外径大的熔滴3一边反弹一边过渡，图2(c)所示这样的喷射过渡，即比焊丝突出部1的外径小的熔滴3发生过渡等。而且，在旋转过渡中，脱离的熔滴的大半向周围飞散，这时的飞溅发生量显著。在粗滴过渡中，大粒飞溅大量发生。在喷射过渡中，飞溅的发生量少。因此，为了降低飞溅发生量，重要的是使喷射过渡稳定化。

另一方面，作为角焊和多层焊等所使用的高电流密度气体保护电弧焊方法，在先行技术中提出有以下这样的焊接方法。

日本特开昭59-45084号中提出有一种焊接方法，其使用实芯焊丝作为电极焊丝，使用含有40～70体积％的氩、25～60体积％的氦、3～10体积％的二氧化碳、0.1～1体积％的氧的这四种混合气体作为保护气体，由此而获得高熔敷量。

日本特开平03-169485号中提出有一种焊接方法，其使用熔渣型药芯焊丝作为电极焊丝，此外使用二氧化碳作为保护气体，以300A/mm²以上的电流密度进行焊接，由此在得到高熔敷量的同时，还能够获得由熔渣带来的焊道平滑效果。

日本特开平03-35881号中提也有一种焊接方法，其使用的实芯焊丝比电抗ρ为25～65μΩcm，并且含有S为0.010～0.040质量％，满足K＝20～40(K＝505·S+0.41·ρ)，作为保护气体，使用CO₂：2～20体积％、O₂：1～10体积％的一方或双方，以CO₂+2×O₂计为20体积％以下，并且余量由Ar构成的混合气体，以300A/mm²以上的电流密度进行焊接，由此能够得到良好的熔深形状。

在日本特开昭59-45084号的焊接方法中，虽然是以使喷射过渡(参照图2(c))稳定化为目的，但并没有达成电流密度高时的旋转过渡的进一步改善，存在大量的飞溅发生的问题。

另外，在日本特开平03-169485号的焊接方法中，因为使用二氧化碳作为保护气体，所以形成粗滴过渡(参照图2(b))，存在大粒飞溅大量发生这样的问题。

此外，在日本特开平03-169485号的焊接方法中，目标是借助旋转过渡(参照图2(a))的稳定化使熔深形状稳定化，但并不能抑制伴随旋转过渡而来的小粒飞溅的发生，存在焊道邻域有大量飞溅附着的问题。这样的微小飞溅的附着清除困难，导致生产效率降低。

发明内容

因此，本发明为了解决这样的问题而创立，其目的在于，提供一种既能够获得高熔敷量，又能够实现大幅的飞溅降低的高电流密度气体保护电弧焊方法。

为了解决课题，在本发明的高电流密度气体保护电弧焊方法中，以如下方式进行焊接：以药芯焊丝作为电极焊丝来进行脉冲电弧焊，在所述脉冲电弧焊的脉冲电流中，脉冲峰值期间的脉冲峰值电流密度为400～950A/mm²，脉冲基值期间的脉冲基值电流密度为200A/mm²，并且与这时的脉冲峰值电流密度之差为200～400A/mm²，使平均电流密度为350～750A/mm²。

根据所述构成，通过将药芯焊丝与脉冲电弧焊的脉冲峰值电流密度、脉冲基值电流密度和平均电流密度设定在规定范围，即使在高电流密度焊接时，喷射过渡稳定化能够降低飞溅发生量，并且，与现有的焊接方向相比，也能够大幅地增加同一焊接电流时的熔敷量。