[发明专利]窄坡口气体保护弧焊方法

说明书

技术领域

本发明涉及气体保护弧焊方法，尤其是涉及厚钢材的窄坡口气体保护弧焊方法。

在本发明中，“窄坡口”是指坡口角度为20°以下且作为被焊接材料的钢材间的最小坡口宽度为该钢材的板厚的50％以下。

背景技术

钢的焊接施工所使用的气体保护弧焊通常是将CO₂单独的气体、或者Ar与CO₂的混合气体使用于熔融部的保护的消耗电极式，在汽车、建筑、桥梁及电气设备等的制造领域中被广泛使用。

然而，近年来，伴随着钢结构物的大型化/厚壁化，制造过程中的焊接、尤其是钢材的对焊的熔敷量增大，进而焊接施工需要较多的时间，导致施工成本的增大。

作为对其进行改善的方法，可考虑通过弧焊法将相对于板厚而小的间隙的坡口进行多层焊接的窄坡口气体保护弧焊的应用。该窄坡口气体保护弧焊与通常的气体保护弧焊相比，熔敷量减少，因此能够实现焊接的高效率化/节能，进而期待带来施工成本的减少。

作为与这样的窄坡口气体保护弧焊相关的技术，在专利文献1中公开了一种窄坡口MIG焊接用焊矩及使用了该焊矩的焊接方法，该窄坡口MIG焊接用焊矩将焊接用保护气体喷出口的孔形成为斜长圆形(椭圆形)，使保护气体的扩散性良好，进而将焊矩的接触焊嘴的孔形成为长圆形，以使焊丝的横摆方向始终成为一定的方向的方式进行设定。

在该焊接方法中，进行使用惰性气体的每一层1焊道的层叠焊接。然而，在这样的每一层的1焊道的焊接中，热量集中于坡口的中央部，因此钢材的坡口面的熔融不足而熔融深度减小。为了对其进行弥补，通过将焊丝的横摆方向始终形成为一定的方向，来确保坡口面的熔融深度，减少熔透不良等造成的焊接缺陷。

而且，在专利文献2中，公开了一种使焊矩前端的焊嘴前端部的一侧面突出，并使该突出部分以沿着贯通孔凹陷的方式弯曲的潜弧焊用焊嘴。

该潜弧焊用焊嘴利用焊丝的卷痕，从焊嘴将焊丝以弯折的状态进给，由此在接近坡口面的位置处产生电弧，确保坡口面的熔融深度，减少熔透不良等造成的焊接缺陷。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平7-116852号公报

专利文献2：日本特开昭50-67758号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，在专利文献1及2记载的技术中，钢材的坡口面的熔融无法一定说是充分的。因此，在专利文献1及2的技术中，为了有效地抑制熔透不良等造成的焊接缺陷，需要实施极高精度且清洁的机械加工作为钢材的坡口加工。

另一方面，除了高附加价值的钢结构物之外，在建筑、桥梁及造船等的一般结构物中，从成本等的方面出发，通常进行基于气体切断或等离子切断等的坡口加工，并将其直接用于焊接。基于气体切断或等离子切断等的坡口加工为低成本且施工也容易。然而，基于气体切断或等离子切断等的坡口加工处于坡口面的表面变粗糙，即表面的凹凸变大的倾向，难以进行机械加工那样的高精度的加工。

因此，关于建筑、桥梁及造船等的一般结构物，难以应用专利文献1及2记载的技术。

本发明为了解决上述的问题而开发，其目的在于提供一种即便在使用基于气体切断或等离子切断等的低成本的坡口加工的情况下，也不用进行坡口面的修理等就能够有效地防止高温破裂或熔合不良等引起的缺陷的、厚钢材的窄坡口气体保护弧焊方法。

用于解决课题的方案

发明者们为了解决上述的课题，反复研究了使用厚钢材的窄坡口气体保护弧焊方法、尤其是对于板厚为22mm以上的厚钢材而使用坡口宽度窄的窄坡口气体保护弧焊方法时的包含熔透形状的焊道形状与焊接缺陷防止的关联性。

其结果是发现了，在上述那样的厚钢材的窄坡口气体保护弧焊方法中，厚钢材的底部的距坡口面的熔融深度设为1.5mm以上，由此，即便使用实施了基于气体切断或等离子切断等的坡口加工的厚钢材进行高效率的窄坡口气体保护弧焊的情况下，也能够有效地防止高温破裂或熔合不良等造成的缺陷。

并且，进一步推进研究，得到了如下的见解：关于该窄坡口气体保护弧焊的坡口条件，设为

(a)底部坡口角度：10°以下

(b)底部坡口间隙：7mm以上且15mm以下，

而且，关于焊接条件、尤其是初层的焊接条件，设为

(c)2焊道以上且将各焊道向底部坡口间隙的两侧分开，

(d)从焊矩前端的供电焊嘴供给的焊丝的供给角度相对于垂线为5°以上且15°以下的情况在稳定地实现厚钢材的底部的熔融深度：1.5mm以上的方面极其重要。