氣體保護(hù)電弧焊接用藥芯焊絲及氣體保護(hù)電弧焊接方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種在不增加焊接焊渣量的情況下能夠通過(guò)大焊縫腰高的水平角焊得到良好的焊道形狀的氣體保護(hù)電弧焊接用藥芯焊絲及氣體保護(hù)電弧焊接方法。氣體保護(hù)電弧焊接用藥芯焊絲的特征在于，在焊接后的焊渣特性中，當(dāng)焊渣的粘度為ρ[Pa·s]且凝固溫度為T(mén)s[℃]時(shí)，滿足下述式（1）～（4），Ts≤6667ρ+1277……（1）Ts≥-5000ρ+1545……（2）Ts≥6667ρ+1230……（3）Ts≤-5000ρ+1580……（4）。
【專利說(shuō)明】氣體保護(hù)電弧焊接用藥芯焊絲及氣體保護(hù)電弧焊接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及主要在造船或橋梁等鋼結(jié)構(gòu)物的水平角焊中使用的氣體保護(hù)電弧焊接用藥芯焊絲及氣體保護(hù)電弧焊接方法。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，為了高效率地進(jìn)行焊接作業(yè)，在各種領(lǐng)域中進(jìn)行使用了藥芯焊絲的氣體保護(hù)電弧焊接。例如，作為水平角焊中使用的藥芯焊絲，公開(kāi)有使用廉價(jià)的CO2氣體作為保護(hù)氣體且使各焊接結(jié)構(gòu)物的焊接中要求的高速焊接時(shí)的焊道形狀(焊瘤、咬邊)改善的氣體保護(hù)電弧焊接用藥芯焊絲(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。另外，還公開(kāi)有鑒于角焊部的疲勞強(qiáng)度集中而提出的改善焊道形狀的氣體保護(hù)電弧焊接用藥芯焊絲(例如，參照專利文獻(xiàn)2)。
[0003]【在先技術(shù)文獻(xiàn)】
[0004]【專利文獻(xiàn)】
[0005]【專利文獻(xiàn)I】日本特開(kāi)平09-271984號(hào)公報(bào)
[0006]【專利文獻(xiàn)2】日本特開(kāi)平02-99297號(hào)公報(bào)
[0007]【發(fā)明的概要】
[0008]【發(fā)明要解決的課題】
[0009]近些年，在船舶的領(lǐng)域中，共用結(jié)構(gòu)規(guī)則CSR)及新涂裝基準(zhǔn)(PSPC)這樣的新規(guī)則被修訂且開(kāi)始對(duì)象船的建造。通過(guò)適用CSR，從而鋼板存在相對(duì)地變厚的傾向，伴隨于此，水平角焊部的最大焊縫腰高從6mm左右增加到8mm左右，且其比率也增力卩。但是，對(duì)于以往的角焊縫專用的藥芯焊絲來(lái)說(shuō)，在IPass施工下無(wú)法得到8_的焊縫腰高，因此也存在成為2Pass施工的情況，從而使建造效率降低這樣的缺點(diǎn)顯著化。
[0010]另外，即使能夠進(jìn)行IPass施工,在IPass施工下焊接速度也必然降低,使焊接輸入熱量增加。其結(jié)果是，焊道大多向下焊腳側(cè)偏料，與母材的融合變差，從而導(dǎo)致疲勞強(qiáng)度的降低。因此，在焊接后產(chǎn)生修磨或補(bǔ)焊等修正作業(yè)，使生產(chǎn)率降低。另外，還存在容易產(chǎn)生因向下焊腳側(cè)偏料的焊瘤形狀、焊渣包覆不良引起的咬邊這樣的問(wèn)題。并且，通過(guò)適用PSPC，從焊道終端部附近的涂裝性的觀點(diǎn)出發(fā)，角焊縫的外觀形狀的改善也變得越發(fā)重要。
[0011] 另外，以往被開(kāi)發(fā)及實(shí)用化的考慮了大焊縫腰高的水平角焊縫專用的藥芯焊絲是通過(guò)使焊接焊渣量增加來(lái)改善焊道的焊絲。因此，焊渣產(chǎn)生量多，因而在以5mm左右的小的焊縫腰高為目標(biāo)的焊接時(shí)，存在耐氣孔性差，且引起焊道的形狀不良這樣的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明鑒于這樣的問(wèn)題點(diǎn)而提出，其課題在于提供一種在不增加焊接焊渣量的情況下能夠通過(guò)大焊縫腰高的水平角焊得到良好的焊道形狀的氣體保護(hù)電弧焊接用藥芯焊絲及氣體保護(hù)電弧焊接方法。
[0013]【用于解決課題的手段】
[0014]本發(fā)明諸
【發(fā)明者】進(jìn)行銳意研究的結(jié)果是，發(fā)現(xiàn)了以下的事項(xiàng)。[0015]圖1是表示焊接金屬的焊縫腰高與焊渣的狀態(tài)的示意圖。
[0016]在使用氣體保護(hù)電弧焊接用藥芯焊絲，將多種鋼板用于試驗(yàn)來(lái)評(píng)價(jià)水平角焊時(shí)的焊道形狀時(shí)，形狀評(píng)價(jià)分別不同。因此，為了掌握?整理焊接材料與焊道形狀的關(guān)系，認(rèn)為僅考慮焊絲成分單體是不充分的。并且，發(fā)現(xiàn)了在著眼于焊接后形成的焊渣1，且著眼于焊渣的主要特性即粘度和凝固溫度而進(jìn)行整理時(shí)，能夠很好地整理與焊接金屬2中的焊道形狀的關(guān)系。從該觀點(diǎn)出發(fā)，反復(fù)進(jìn)行多次焊接試驗(yàn)、評(píng)價(jià)來(lái)掌握焊渣特性與焊道形狀的關(guān)系，在不增加焊接焊渣量的情況下，在大焊縫腰高焊接時(shí)確定形狀良好的最佳的焊渣成分范圍(參照?qǐng)D2)。
[0017]即，在本發(fā)明中，對(duì)于焊絲成分而言，無(wú)法充分掌握其影響，因此使用后述的式(1)~(4)的參數(shù)來(lái)規(guī)定焊接后的焊渣特性。
[0018]并且，通過(guò)成為式(1)~(4)的范圍，在小焊縫腰高焊接時(shí)，也不會(huì)使耐氣孔性劣化，能夠得到良好的焊道形狀。
[0019]需要說(shuō)明的是，在本發(fā)明中，大焊縫腰高是指7~1Omm左右的焊縫腰高，小焊縫腰高是指4~6mm左右的焊縫腰高。
[0020]本發(fā)明的氣體保護(hù)電弧焊接用(gas shielded arc welding)藥芯焊絲(Fluxcored wire)(以下，適當(dāng)稱為藥芯焊絲，或簡(jiǎn)稱為焊絲)為氣體保護(hù)電弧焊接用藥芯焊絲，其特征在于，在焊接后的焊渣(slag)特性中，當(dāng)焊渣的粘度為P [Pa.s]且凝固溫度為T(mén)s[°C ]時(shí)，滿足下述式(1)~(4)，
[0021]Ts ≤ 6667 P +1277......(1)
[0022]Ts ≥-5000 P +1545......(2)
[0023]Ts ≥ 6667 P +1230......(3)
[0024]Ts ≤-5000 P+1580......(4)。
[0025]根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，在焊接后的焊渣特性中，當(dāng)焊渣的粘度為P [Pa-s]且凝固溫度為T(mén)s [°C ]時(shí),通過(guò)滿足式(1)~(4)而起到以下的作用。
[0026]通過(guò)滿足式(1 )，使焊道終端部的融合不會(huì)惡化，從而成為平坦的焊道外觀。通過(guò)滿足式(2)，熔融狀態(tài)的焊渣到完全凝固之前不需要時(shí)間，能夠抑制焊接金屬的焊道下垂。通過(guò)滿足式(3)，半熔融狀態(tài)的焊渣在焊接金屬的凝固過(guò)程中不會(huì)長(zhǎng)時(shí)間覆蓋表面，不會(huì)產(chǎn)生蟲(chóng)形氣孔等氣孔缺陷。通過(guò)滿足式(4)，缺乏流動(dòng)性的半熔融狀態(tài)的焊渣不存在立即凝固的傾向，能夠防止在焊接金屬的焊道表面產(chǎn)生凹凸而使形狀變得不均勻的情況。
[0027]本發(fā)明的氣體保護(hù)電弧焊接用藥芯焊絲中，優(yōu)選在所述焊接后的焊渣的成分中，
[0028]金屬T1、Ti氧化物及Ti化合物的TiO2換算值:35~50質(zhì)量％，
[0029]金屬S1、Si氧化物及Si化合物的SiO2換算值:9~16質(zhì)量％，
[0030]金屬Al、Al氧化物及Al化合物的Al2O3換算值:3~8質(zhì)量％，
[0031 ] 金屬Zr、Zr氧化物及Zr化合物的ZrO2換算值:7~14質(zhì)量％，
[0032]金屬M(fèi)g、Mg氧化物及Mg化合物的MgO換算值:3~10質(zhì)量％，
[0033]金屬M(fèi)n、Mn氧化物及Mn化合物的MnO換算值:14~20質(zhì)量％。
[0034]根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，焊接后的焊渣的成分中含有規(guī)定量的Ti，由此電弧穩(wěn)定性及焊渣包覆變得更加良好，并且焊渣的粘性不會(huì)變得過(guò)于高，使耐氣孔性進(jìn)一步提高。另外，通過(guò)含有規(guī)定量的S1、Al、Zr、Mg、Mn，從而焊道形狀、耐氣孔性、焊接金屬的機(jī)械性能、焊接作業(yè)性變得更加良好。
[0035]本發(fā)明的氣體保護(hù)電弧焊接用藥芯焊絲中，優(yōu)選所述焊接后的焊渣產(chǎn)生量相對(duì)于每焊絲單位質(zhì)量為5~12質(zhì)量％。
[0036]根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，即使在以例如5mm左右的小的焊縫腰高為目標(biāo)的焊接時(shí)，耐氣孔性也變得更加良好。
[0037]本發(fā)明的氣體保護(hù)電弧焊接用藥芯焊絲中，優(yōu)選所述氣體保護(hù)電弧焊接用藥芯焊絲的成分中，在焊絲全部質(zhì)量中，
[0038]金屬T1、Ti氧化物及Ti化合物的Ti換算值:2.0~5.0質(zhì)量％，
[0039]金屬S1、Si氧化物及Si化合物的Si換算值:0.6~2.0質(zhì)量％，
[0040]金屬Al、Al氧化物及Al化合物的Al換算值:0.2~0.4質(zhì)量％，
[0041]金屬Zr、Zr氧化物及Zr化合物的Zr換算值:0.6~1.0質(zhì)量％,
[0042]金屬M(fèi)g、Mg氧化物及Mg化合物的Mg換算值:0.2~0.5質(zhì)量％,
[0043]金屬M(fèi)n、Mn氧化物及Mn化合物的Mn換算值:2.0~4.0質(zhì)量％，
[0044]電弧穩(wěn)定劑:0.1~1.0質(zhì)量％。
[0045]根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，通過(guò)含有規(guī)定量的T1、S1、Al、Zr、Mg、Mn，從而焊道形狀、耐氣孔性、焊接金屬的機(jī)械性能、焊接作業(yè)性變得更加良好。
[0046]本發(fā)明的氣體保護(hù)電弧焊接方法中使用氣體保護(hù)電弧焊接用藥芯焊絲，所述氣體保護(hù)電弧焊接方法的特征在于，在焊接后的焊渣特性中，當(dāng)焊渣的粘度為P [Pa-s]且凝固溫度為T(mén)s[°C ]時(shí)，在滿足下述式(I)~(4)的范圍內(nèi)進(jìn)行焊接作業(yè)，
[0047]Ts≤ 6667 P +1277......(I)
[0048]Ts ≥-5000 P +1545......(2)
[0049]Ts ≥ 6667 P +1230......(3)
[0050]Ts ≤-5000 P+1580......(4)。
[0051]本發(fā)明的氣體保護(hù)電弧焊接方法中，優(yōu)選在所述焊接后的焊渣的成分中，
[0052]金屬T1、Ti氧化物及Ti化合物的TiO2換算值:35~50質(zhì)量％，
[0053]金屬S1、Si氧化物及Si化合物的SiO2換算值:9~16質(zhì)量％，
[0054]金屬Al、Al氧化物及Al化合物的Al2O3換算值:3~8質(zhì)量％，
[0055]金屬Zr、Zr氧化物及Zr化合物的ZrO2換算值:7~14質(zhì)量％,
[0056]金屬M(fèi)g、Mg氧化物及Mg化合物的MgO換算值:3~10質(zhì)量％,
[0057]金屬M(fèi)n、Mn氧化物及Mn化合物的MnO換算值:14~20質(zhì)量％。
[0058]本發(fā)明的氣體保護(hù)電弧焊接方法中，優(yōu)選所述焊接后的焊渣產(chǎn)生量相對(duì)于每焊絲單位質(zhì)量為5~12質(zhì)量％。
[0059]本發(fā)明的氣體保護(hù)電弧焊接方法中，優(yōu)選所述氣體保護(hù)電弧焊接用藥芯焊絲的成分中，在焊絲全部質(zhì)量中，
[0060]金屬T1、Ti氧化物及Ti化合物的Ti換算值:2.0~5.0質(zhì)量％，
[0061]金屬S1、Si氧化物及Si化合物的Si換算值:0.6~2.0質(zhì)量％，
[0062]金屬Al、Al氧化物及Al化合物的Al換算值:0.2~0.4質(zhì)量％，
[0063]金屬Zr、Zr氧化物及Zr化合物的Zr換算值:0.6~1.0質(zhì)量％,
[0064]金屬M(fèi)g、Mg氧化物及Mg化合物的Mg換算值:0.2~0.5質(zhì)量％,[0065]金屬M(fèi)n、Mn氧化物及Mn化合物的Mn換算值:2.0~4.0質(zhì)量％,
[0066]電弧穩(wěn)定劑:0.1~1.0質(zhì)量％。
[0067]根據(jù)以上那樣的本發(fā)明的氣體保護(hù)電弧焊接方法的順序，起到通過(guò)上述的本發(fā)明的氣體保護(hù)電弧焊接用藥芯焊絲進(jìn)行說(shuō)明了的作用。
[0068]【發(fā)明效果】
[0069]根據(jù)本發(fā)明的藥芯焊絲及氣體保護(hù)電弧焊接方法，能夠改善大焊縫腰高的水平角焊中的焊道形狀。并且，即使在小焊縫腰高的水平角焊中也能得到良好的焊道形狀。因此，能夠降低焊接后的修正作業(yè)時(shí)間，提高建造效率。另外，能夠有助于焊接結(jié)構(gòu)物的品質(zhì)提聞。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0070]圖1是表示焊接金屬的焊縫腰高與焊渣的狀態(tài)的示意圖。
[0071]圖2是表示本發(fā)明的焊接后的焊渣特性中的焊渣的粘度P [Pa.s]與凝固溫度Ts[°C ]的關(guān)系的圖表。
[0072]圖3是振動(dòng)式粘度測(cè)定法中使用的圖表的一例。
[0073]圖4是表示實(shí)施例中的焊接條件下的焊絲目標(biāo)位置和焊炬角度的示意圖。
[0074]圖5 Ca)是表示實(shí)施例中的咬邊的測(cè)定寬度的示意圖，圖5 (b)是表示實(shí)施例中的側(cè)面角的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0075]以下，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明。
[0076]《藥芯焊絲》
[0077]本發(fā)明的藥芯焊絲在焊接后的焊渣特性中，當(dāng)焊渣的粘度為P [Pa.s]且凝固溫度為T(mén)s[°C ]時(shí)，滿足下述式(I)~(4)，
[0078]Ts ( 6667 P +1277......(I)
[0079]Ts ≤-5000 P+1545......(2)
[0080]Ts ≥ 6667 P+1230......(3)
[0081]Ts ≤-5000 P+1580......(4)。
[0082]即，該式(I)~(4)成為圖2的由四方的框包圍的范圍內(nèi)。
[0083]以下，對(duì)成為式(I)~(4)的范圍的理由進(jìn)行說(shuō)明。
[0084]<Ts ( 6667 P +1277〉
[0085]在焊道中，焊渣的凝固溫度越高，越能夠得到焊道下垂少的平坦的焊道外觀。另一方面，當(dāng)凝固溫度過(guò)高時(shí)，焊道終端部的融合存在發(fā)生惡化的傾向。因此，焊接后的焊渣特性成為式(I)的范圍。
[0086]<Ts ≥-5000 P +1545〉
[0087]在焊道中，焊渣的粘度及凝固溫度越低，熔融狀態(tài)的焊渣到完全凝固之前越需要時(shí)間，從而無(wú)法抑制焊接金屬的焊道下垂。因此，焊接后的焊渣特性成為式(2)的范圍。
[0088]<Ts ≥ 6667 P +1230〉
[0089]在焊道中，當(dāng)焊渣的粘度高且凝固溫度低時(shí)，半熔融狀態(tài)的焊渣在焊接金屬的凝固過(guò)程中長(zhǎng)時(shí)間覆蓋表面，從而產(chǎn)生蟲(chóng)形氣孔等氣孔缺陷。因此，焊接后的焊渣特性成為式
(3)的范圍。
[0090]<Ts ( -5000 P +1580〉
[0091 ] 在焊道中，焊渣的粘度越高，且凝固溫度越高，缺乏流動(dòng)性的半熔融狀態(tài)的焊渣越成為立即凝固的傾向，從而在焊接金屬的焊道表面上產(chǎn)生凹凸而使形狀成為不均勻。因此，焊接后的焊渣特性成為式(4)的范圍。
[0092]焊渣的粘度P [Pa.s]和凝固溫度Ts [°C ]的測(cè)定能夠通過(guò)依照例如JIS Z8803的振動(dòng)式粘度測(cè)定法來(lái)進(jìn)行。在此，在高溫粘性的評(píng)價(jià)中能夠使用振動(dòng)片式粘度測(cè)定裝置。在該裝置中，例如，在大氣中調(diào)整成振動(dòng)頻率為16.9Hz且振幅為1.5mm之后，通過(guò)粘度計(jì)校正用標(biāo)準(zhǔn)液(JIS8809)實(shí)施校正。然后，在鉬坩堝內(nèi)使焊渣熔融到1600°C附近，之后開(kāi)始冷卻來(lái)測(cè)定冷卻過(guò)程中的粘度。
[0093]在本發(fā)明中，例如，使用上述裝置，測(cè)定熔融金屬的固液共存溫度附近(1450?1500°C)的粘度并通過(guò)對(duì)該粘度進(jìn)行平均后的值來(lái)評(píng)價(jià)焊渣粘度，另外，通過(guò)粘度上升時(shí)的溫度來(lái)評(píng)價(jià)凝固溫度。
[0094]振動(dòng)片式粘度測(cè)定法中的焊渣粘度及凝固溫度能夠使用例如圖3所示那樣的圖表來(lái)算出。在圖3中，用圓圈包圍的部位的附近是粘度上升時(shí)的溫度。需要說(shuō)明的是，圖3是示意性表示焊渣粘度及凝固溫度的算出方法的一例的圖表。
[0095]焊渣的粘度及焊渣的凝固溫度沒(méi)有特別限定，但焊渣的粘度優(yōu)選0.023?0.030Pa.S。另外，焊渣的凝固溫度優(yōu)選1410?1450°C。
[0096]在本發(fā)明的藥芯焊絲中，優(yōu)選在所述焊接后的焊渣的成分中，
[0097]金屬T1、Ti氧化物及Ti化合物的TiO2換算值:35?50質(zhì)量％，
[0098]金屬S1、Si氧化物及Si化合物的SiO2換算值:9?16質(zhì)量％，
[0099]金屬Al、Al氧化物及Al化合物的Al2O3換算值:3?8質(zhì)量％，
[0100]金屬Zr、Zr氧化物及Zr化合物的ZrO2換算值:7?14質(zhì)量％,
[0101]金屬M(fèi)g、Mg氧化物及Mg化合物的MgO換算值:3?10質(zhì)量％,
[0102]金屬M(fèi)n、Mn氧化物及Mn化合物的MnO換算值:14?20質(zhì)量％。
[0103]在此，“金屬Ti”表示“純金屬Ti”及“合金Ti”中的一種以上。對(duì)于“金屬Si”、“金屬Al”、“金屬Zr”、“金屬M(fèi)g”、“金屬M(fèi)n”也同樣。
[0104]另外，“氧化物”表示“單一氧化物”及“復(fù)合氧化物”中的一種以上。“單一氧化物”例如在為T(mén)i時(shí)是指Ti單獨(dú)的氧化物(TiO2), “復(fù)合氧化物”是指將上述的單一氧化物多種集合后的氧化物和包括例如T1、Fe、Mn這樣的多個(gè)金屬成分的氧化物這雙方。需要說(shuō)明的是，對(duì)于“化合物”也同樣。
[0105]另外，“金屬T1、Ti氧化物及Ti化合物的TiO2換算值”是指將“金屬Ti”、“Ti氧化物”及“Ti化合物”的合計(jì)換算成“Ti02”后的值。對(duì)于其他的元素也同樣。
[0106]對(duì)于這些，在后述的藥芯焊絲的成分中也同樣。
[0107]以下，對(duì)焊渣的成分限定理由進(jìn)行說(shuō)明。
[0108]<Ti02換算值:35?50質(zhì)量％>
[0109]TiO2是鈦系藥芯焊絲的焊渣主成分。若TiO2換算值為35質(zhì)量％以上，則焊接時(shí)的電弧穩(wěn)定性容易提高，并且焊渣包覆容易變得良好。另一方面，若為50質(zhì)量％以下，則焊渣的粘性容易變低且耐氣孔性容易提高。因此，優(yōu)選TiO2換算值為35?50質(zhì)量％。
[0110]<Si02換算值:9?16質(zhì)量％，Al2O3換算值:3?8質(zhì)量%>
[0111]SiO2及Al2O3具有使焊渣的粘度增加且使凝固溫度降低的作用。為了使大焊縫腰高焊接時(shí)的焊道形狀平坦，期望凝固溫度高，因此對(duì)于本成分而言，期望盡量抑制添加。但是，從與焊接金屬的機(jī)械性能、焊接作業(yè)性的均衡出發(fā)，作為最佳的范圍，優(yōu)選SiO2換算值為9?16質(zhì)量％，Al2O3換算值為3?8質(zhì)量％。
[0112]<Zr02換算值:7?14質(zhì)量％，MgO換算值:3?10質(zhì)量％>
[0113]ZrO2及MgO具有使焊渣的粘度降低且使凝固溫度增加的作用。本成分使凝固溫度變高，由此在焊接金屬的凝固過(guò)程中使焊渣具有抑制焊道下垂的作用。另外，通過(guò)本成分的添加使焊渣粘度降低，由此焊渣的流動(dòng)性好，且也有助于耐氣孔性的提高。但是，從與焊接金屬的機(jī)械性能及焊接作業(yè)性的均衡出發(fā)，作為最佳的范圍，優(yōu)選ZrO2換算值為7?14質(zhì)量％，MgO換算值為3?10質(zhì)量％。
[0114]<MnO換算值:14?20質(zhì)量％>
[0115]MnO具有使焊渣的粘度及凝固溫度都降低的作用。通過(guò)使本成分的上限為20質(zhì)量％，從而能夠?qū)⒑附咏饘俚暮傅老麓挂种瞥勺钚∠薅?。另外，從與焊接金屬的機(jī)械性能的均衡出發(fā)，優(yōu)選本成分的下限值為14質(zhì)量％。因此，優(yōu)選MnO換算值為14?20質(zhì)量％。
[0116]<剩余部分:Fe及不可避免的雜質(zhì)>
[0117]焊渣的剩余部分為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
[0118]作為不可避免的雜質(zhì)，例如，可以分別含有小于3質(zhì)量％的Na、K、B1、F的氧化物及化合物等。但是，沒(méi)有限定為上述的成分、數(shù)值。
[0119]在本發(fā)明的藥芯焊絲中，優(yōu)選所述焊接后的焊渣產(chǎn)生量相對(duì)于每焊絲單位質(zhì)量為5?12質(zhì)量％。
[0120]通過(guò)使焊渣產(chǎn)生量為該范圍，例如即使在以5mm左右的小的焊縫腰高為目標(biāo)的焊接時(shí)，也使耐氣孔性變得更加良好。
[0121 ] 本發(fā)明的藥芯焊絲的成分中，優(yōu)選在焊絲全部質(zhì)量中，
[0122]金屬T1、Ti氧化物及Ti化合物的Ti換算值:2.0?5.0質(zhì)量％，
[0123]金屬S1、Si氧化物及Si化合物的Si換算值:0.6?2.0質(zhì)量％，
[0124]金屬Al、Al氧化物及Al化合物的Al換算值:0.2?0.4質(zhì)量％，
[0125]金屬Zr、Zr氧化物及Zr化合物的Zr換算值:0.6?1.0質(zhì)量％,
[0126]金屬M(fèi)g、Mg氧化物及Mg化合物的Mg換算值:0.2?0.5質(zhì)量％,
[0127]金屬M(fèi)n、Mn氧化物及Mn化合物的Mn換算值:2.0?4.0質(zhì)量％,
[0128]電弧穩(wěn)定劑:0.1?1.0質(zhì)量％。
[0129]另外，焊劑填充率(焊劑的質(zhì)量相對(duì)于焊絲全部質(zhì)量)沒(méi)有特別規(guī)定，但優(yōu)選與通常的水平角焊用的藥芯焊絲同樣，為10?25質(zhì)量％。
[0130]另外，為了使焊接后的焊渣產(chǎn)生量相對(duì)于每焊絲單位質(zhì)量為5?12質(zhì)量％，優(yōu)選在焊絲全部質(zhì)量中含有4?9質(zhì)量％的T1、S1、Al、Zr、Mg、Mn的氧化物量的合計(jì)。
[0131]以下，對(duì)焊絲的成分限定理由進(jìn)行說(shuō)明。
[0132]〈Ti換算值:2.0?5.0質(zhì)量％>
[0133]TiO2是鈦系藥芯焊絲的焊渣主成分，具有使焊渣的粘度增加且使凝固溫度降低的作用。另外，對(duì)于焊絲中的金屬T1、Ti化合物而言，通過(guò)在電弧正下方被分解成離子并與氧結(jié)合，從而也能夠得到與TiO2同等的效果。因此，本成分的焊絲中的含有量沒(méi)有特別限定，但優(yōu)選以Ti換算值計(jì)添加2.0?5.0質(zhì)量％。
[0134]〈Si換算值:0.6?2.0質(zhì)量％>
[0135]SiO2具有使焊渣的粘度增加且使凝固溫度降低的作用。另外，對(duì)于焊絲中的金屬S1、Si化合物而言，通過(guò)在電弧正下方被分解成離子并與氧結(jié)合，從而也能夠得到與SiO2同等的效果。因此，本成分的焊絲中的含有量沒(méi)有特別限定，但優(yōu)選以Si換算值計(jì)添加0.6?
2.0質(zhì)量％。
[0136]〈Al換算值:0.2?0.4質(zhì)量％>
[0137]Al2O3和SiO2同樣，具有使焊渣的粘度增加且使凝固溫度降低的作用。另外，對(duì)于焊絲中的金屬Al、Al化合物而言，通過(guò)在電弧正下方被分解成離子并與氧結(jié)合，從而也能夠得到與Al2O3同等的效果。因此，本成分的焊絲中的含有量沒(méi)有特別限定，但優(yōu)選以Al換算值計(jì)添加0.2?0.4質(zhì)量％。
[0138]〈Zr換算值:0.6?1.0質(zhì)量％>
[0139]ZrO2具有使焊渣的粘度降低且使凝固溫度增加的作用。另外，對(duì)于焊絲中的金屬Zr、Zr化合物而言，通過(guò)在電弧正下方被分解成離子并與氧結(jié)合，從而也能夠得到與ZrO2同等的效果。因此，本成分的焊絲中的含有量沒(méi)有特別限定，但優(yōu)選以Zr換算值計(jì)添加0.6?
1.0質(zhì)量％。
[0140]〈Mg換算值:0.2?0.5質(zhì)量%>
[0141]MgO與ZrO2同樣，具有使焊渣的粘度降低且使凝固溫度增加的作用。另外，對(duì)于焊絲中的金屬M(fèi)g、Mg化合物而言，通過(guò)在電弧正下方被分解成離子并與氧結(jié)合，從而也能夠得到與MgO同等的效果。因此，本成分的焊絲中的含有量沒(méi)有特別限定，但優(yōu)選以Mg換算值計(jì)添加0.2?0.5質(zhì)量％。
[0142]〈Mn換算值:2.0?4.0質(zhì)量％>
[0143]MnO具有使焊渣的粘度、凝固溫度都降低的作用，但從與機(jī)械性能的均衡出發(fā)，Mn的添加是必要不可欠缺的，通過(guò)在添加量上設(shè)置上限，由此將焊接時(shí)的焊道下垂抑制成最小限度。對(duì)于焊絲中的金屬M(fèi)n、Mn化合物而言，通過(guò)在電弧正下方被分解成離子并與氧結(jié)合，從而也能夠得到與MnO同等的效果。因此，本成分的焊絲中的含有量沒(méi)有特別限定，但優(yōu)選以Mn換算值計(jì)添加2.0?4.0質(zhì)量％。
[0144]<電弧穩(wěn)定劑:0.1?1.0質(zhì)量%>
[0145]藥芯焊絲中，作為電弧穩(wěn)定劑，優(yōu)選例如添加0.1?1.0質(zhì)量％的Na、K、F。需要說(shuō)明的是，作為Na、K、F源，從鈉長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、硅氟化鉀、硅氟化鈉等進(jìn)行添加。
[0146]<剩余部分:Fe及不可避免的雜質(zhì)>
[0147]藥芯焊絲整體的剩余部分是Fe及不可避免的雜質(zhì)。并且，在上述的焊絲成分之夕卜，作為焊絲成分，在焊劑中還可以含有少量的Ca、Li等來(lái)作為脫氧等的微調(diào)整劑，并且，還可以含有少量的Cu、Co、N來(lái)作為焊接金屬的進(jìn)一步的硬化劑。上述的元素不會(huì)對(duì)本發(fā)明的目的產(chǎn)生影響。另外，在焊劑中還微量地含有上述的元素以外的堿金屬化合物。
[0148]另外,作為不可避免的雜質(zhì),例如,還可以以C:小于0.1質(zhì)量％、B:小于0.0003質(zhì)量％、N1:小于0.1質(zhì)量％、Mo:小于0.01質(zhì)量％、Cr:小于0.30質(zhì)量％、Nb:小于0.10質(zhì)量％、V:小于0.10質(zhì)量％的方式分別含有C、B、N1、Mo、Cr、Nb、V等。但是，沒(méi)有限定為上述的成分、數(shù)值。
[0149]〈其他〉
[0150]作為藥芯焊絲的制造方法，存在沿帶鋼的長(zhǎng)度方向散布焊劑后進(jìn)行包入來(lái)成形為圓形截面并進(jìn)行拉絲的方法、在粗徑的鋼管中填充焊劑并進(jìn)行拉絲的方法。然而，在任一種方法的情況下都不會(huì)影響本發(fā)明，因此可以通過(guò)任一種方法制造。并且，雖然存在有接縫和沒(méi)接縫的情況，但有無(wú)接縫均可。對(duì)于外皮的成分而言，不需要進(jìn)行任何規(guī)定，但從成本方面和拉絲性的方面出發(fā)，通常使用軟鋼的材質(zhì)。另外，雖然有在表面上實(shí)施鍍銅的情況，但鍍敷的有無(wú)不限。
[0151]本發(fā)明的藥芯焊絲通過(guò)在上述焊絲成分的范圍內(nèi)對(duì)各成分進(jìn)行調(diào)整，由此能夠調(diào)整焊渣粘度和凝固溫度。但是，只要滿足本發(fā)明中規(guī)定的式(I)~(4)即可，沒(méi)有限定為上述焊絲成分的范圍。[0152]《氣體保護(hù)電弧焊接方法》
[0153]本發(fā)明的氣體保護(hù)電弧焊接方法使用上述的構(gòu)成的氣體保護(hù)電弧焊接用藥芯焊絲來(lái)進(jìn)行。
[0154]在所述藥芯焊絲的成分中，優(yōu)選在焊絲全部質(zhì)量中，
[0155]金屬T1、Ti氧化物及Ti化合物的Ti換算值:2.0~5.0質(zhì)量％，
[0156]金屬S1、Si氧化物及Si化合物的Si換算值:0.6~2.0質(zhì)量％，
[0157]金屬Al、Al氧化物及Al化合物的Al換算值:0.2~0.4質(zhì)量％，
[0158]金屬Zr、Zr氧化物及Zr化合物的Zr換算值:0.6~1.0質(zhì)量％,
[0159]金屬M(fèi)g、Mg氧化物及Mg化合物的Mg換算值:0.2~0.5質(zhì)量％,
[0160]金屬M(fèi)n、Mn氧化物及Mn化合物的Mn換算值:2.0~4.0質(zhì)量％,
[0161]電弧穩(wěn)定劑:0.1~1.0質(zhì)量％。
[0162]并且，在焊接后的焊渣特性中，當(dāng)焊渣的粘度為P [Pa.s]且凝固溫度為T(mén)s[°C ]時(shí)，在滿足下述式(1)~(4)的范圍內(nèi)進(jìn)行焊接作業(yè)，
[0163]Ts ≤ 6667 P +1277......(I)
[0164]Ts ≥-5000 P+1545......(2)
[0165]Ts ≥ 6667 P +1230......(3)
[0166]Ts ≤-5000 P+1580......(4)。
[0167]對(duì)于成為上述式(I)~(4)的理由，由于與上述的本發(fā)明的藥芯焊絲同樣，因此在此省略說(shuō)明。
[0168]另外，在所述焊接后的焊渣的成分中，優(yōu)選，
[0169]金屬T1、Ti氧化物及Ti化合物的TiO2換算值:35~50質(zhì)量％，
[0170]金屬S1、Si氧化物及Si化合物的SiO2換算值:9~16質(zhì)量％，
[0171]金屬Al、Al氧化物及Al化合物的Al2O3換算值:3~8質(zhì)量％，
[0172]金屬Zr、Zr氧化物及Zr化合物的ZrO2換算值:7~14質(zhì)量％，
[0173]金屬M(fèi)g、Mg氧化物及Mg化合物的MgO換算值:3~10質(zhì)量％，
[0174]金屬M(fèi)n、Mn氧化物及Mn化合物的MnO換算值:14~20質(zhì)量％。
[0175]另外，優(yōu)選所述焊接后的焊渣產(chǎn)生量相對(duì)于每焊絲單位質(zhì)量為5~12質(zhì)量％。[0176]對(duì)于上述的焊接后的焊渣的成分、焊渣產(chǎn)生量、焊絲成分的限定理由而言，由于與上述的本發(fā)明的藥芯焊絲同樣，因此在此省略說(shuō)明。
[0177]對(duì)于焊接條件等沒(méi)有特別規(guī)定，以使用通常的藥芯焊絲的水平角焊下的條件進(jìn)行即可。作為一例，可以使用100%二氧化碳作為保護(hù)氣體，且在焊接電流為250~400A、電弧電壓為30~36V、焊接速度為200~750mm/min下進(jìn)行。
[0178]【實(shí)施例】
[0179]以下，為了說(shuō)明本發(fā)明的效果，將進(jìn)入本發(fā)明的范圍的實(shí)施例和從本發(fā)明的范圍脫離的比較例比較而進(jìn)行說(shuō)明。
[0180]使用具有表1所示的焊絲成分的藥芯焊絲，以表2所示的條件實(shí)施焊接。在圖4中示出焊絲目標(biāo)位置和焊炬角度。需要說(shuō)明的是，在圖4中，符號(hào)3為供試鋼板(橫板)，符號(hào)4為供試鋼板(立板)，符號(hào)5為底料，符號(hào)6為焊絲。另外，焊縫腰高的尺寸約為9mm。接著，對(duì)于該焊接中生成的焊渣，測(cè)定焊渣粘度及凝固溫度，并分析焊渣成分。將其結(jié)果在表3中示出。
[0181]<焊渣粘度及凝固溫度的測(cè)定方法>
[0182]焊渣粘度及凝固溫度的測(cè)定使用振動(dòng)片式粘度測(cè)定裝置，并通過(guò)依據(jù)JIS Z8803的振動(dòng)式粘度測(cè)定法來(lái)進(jìn)行。
[0183]具體而言，在大氣中調(diào)整成振動(dòng)頻率為16.9Hz、振幅為1.5mm之后，利用粘度計(jì)校正用標(biāo)準(zhǔn)液(JIS8809)實(shí)施校正。然后，在鉬坩堝內(nèi)使焊渣熔融到1600°C附近之后，開(kāi)始冷卻來(lái)測(cè)定冷卻過(guò)程中的粘度。
[0184] 測(cè)定熔融金屬的固液共存溫度附近(1450~1500°C )的粘度并通過(guò)對(duì)該粘度進(jìn)行平均后的值來(lái)評(píng)價(jià)焊渣粘度，另外，通過(guò)粘度上升時(shí)的溫度來(lái)評(píng)價(jià)凝固溫度。
[0185]【表1】
【權(quán)利要求】
1.一種氣體保護(hù)電弧焊接用藥芯焊絲，其特征在于， 在焊接后的焊渣特性中，當(dāng)焊渣的粘度為P [Pa.s]且凝固溫度為T(mén)s[°C ]時(shí)，滿足下述式(I)~(4), Ts ≤ 6667 P +1277......(I) Ts ≥-5000 P +1545......(2) Ts ≥ 6667 P +1230......(3) Ts ≤ -5000 P +1580......(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體保護(hù)電弧焊接用藥芯焊絲，其特征在于， 在所述焊接后的焊渣的成分中， 金屬T1、Ti氧化物及Ti化合物的TiO2換算值:35~50質(zhì)量％， 金屬S1、Si氧化物及Si化合物的SiO2換算值:9~16質(zhì)量％， 金屬Al、Al氧化物及Al化合物的Al2O3換算值:3~8質(zhì)量％， 金屬Zr、Zr氧化物及Zr化合物的ZrO2換算值:7~14質(zhì)量％， 金屬M(fèi)g、Mg氧化物及Mg化合物的MgO換算值:3~10質(zhì)量％, 金屬M(fèi)n、Mn氧化物及Mn化合物的MnO換算值:14~20質(zhì)量％。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣體保護(hù)電弧焊接用藥芯焊絲，其特征在于， 所述焊接后的焊渣產(chǎn)生量相對(duì)于每焊絲單位質(zhì)量為5~12質(zhì)量％。
4.一種氣體保護(hù)電弧焊接用藥芯焊絲，其特征在于， 在焊接后的焊渣特性中，當(dāng)焊渣的粘度為P [Pa.s]且凝固溫度為T(mén)s[°C ]時(shí)，滿足下述式(I)~(4), Ts ≤ 6667 P +1277......(I) Ts ≥-5000 P +1545......(2) Ts ≥ 6667 P +1230......(3) Ts ≤-5000 P +1580......(4) 并且，所述焊接后的焊渣產(chǎn)生量相對(duì)于每焊絲單位質(zhì)量為5~12質(zhì)量％
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的氣體保護(hù)電弧焊接用藥芯焊絲，其特征在于， 在所述氣體保護(hù)電弧焊接用藥芯焊絲的成分中，在焊絲全部質(zhì)量中， 金屬T1、Ti氧化物及Ti化合物的Ti換算值:2.0~5.0質(zhì)量％， 金屬S1、Si氧化物及Si化合物的Si換算值:0.6~2.0質(zhì)量％， 金屬Al、Al氧化物及Al化合物的Al換算值:0.2~0.4質(zhì)量％， 金屬Zr、Zr氧化物及Zr化合物的Zr換算值:0.6~1.0質(zhì)量％, 金屬M(fèi)g、Mg氧化物及Mg化合物的Mg換算值:0.2~0.5質(zhì)量％, 金屬M(fèi)n、Mn氧化物及Mn化合物的Mn換算值:2.0~4.0質(zhì)量％, 電弧穩(wěn)定劑:0.1~1.0質(zhì)量％。
6.一種氣體保護(hù)電弧焊接方法，使用了氣體保護(hù)電弧焊接用藥芯焊絲，所述氣體保護(hù)電弧焊接方法的特征在于， 在焊接后的焊渣特性中，當(dāng)焊渣的粘度為P [Pa.s]且凝固溫度為T(mén)s[°C ]時(shí)，在滿足下述式(I)~(4)的范圍內(nèi)進(jìn)行焊接作業(yè)， Ts ( 6667 P +1277......(I)Ts ≥-5000 P +1545......(2) Ts ≥ 6667 P +1230......(3) Ts ≤ -5000 P +1580......(4)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的氣體保護(hù)電弧焊接方法，其特征在于， 在所述焊接后的焊渣的成分中， 金屬T1、Ti氧化物及Ti化合物的TiO2換算值:35~50質(zhì)量％， 金屬S1、Si氧化物及Si化合物的SiO2換算值:9~16質(zhì)量％， 金屬Al、Al氧化物及Al化合物的Al2O3換算值:3~8質(zhì)量％， 金屬Zr、Zr氧化物及Zr化合物的ZrO2換算值:7~14質(zhì)量％， 金屬M(fèi)g、Mg氧化物及Mg化合物的MgO換算值:3~10質(zhì)量％, 金屬M(fèi)n、Mn氧化物及Mn化合物的MnO換算值:14~20質(zhì)量％。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的氣體保護(hù)電弧焊接方法，其特征在于， 所述焊接后的焊渣產(chǎn)生量相對(duì)于每焊絲單位質(zhì)量為5~12質(zhì)量％。
9.一種氣體保護(hù)電弧焊接方法，使用了氣體保護(hù)電弧焊接用藥芯焊絲，所述氣體保護(hù)電弧焊接方法的特征在于， 在焊接后的焊渣特性中，當(dāng)焊渣的粘度為P [Pa.s]且凝固溫度為T(mén)s[°C ]時(shí)，在滿足下述式(1)~(4)的范圍內(nèi)進(jìn)行焊接作業(yè)， Ts ≤ 6667 P +1277......(I) Ts ≥-5000 P +1545......(2) Ts ≥ 6667 P +1230......(3) Ts ≤ -5000 P +1580......(4) 并且，所述焊接后的焊渣產(chǎn)生量相對(duì)于每焊絲單位質(zhì)量為5~12質(zhì)量％。
10.根據(jù)權(quán)利要求6至9中任一項(xiàng)所述的氣體保護(hù)電弧焊接方法，其特征在于， 在所述氣體保護(hù)電弧焊接用藥芯焊絲的成分中，在焊絲全部質(zhì)量中， 金屬T1、Ti氧化物及Ti化合物的Ti換算值:2.0~5.0質(zhì)量％， 金屬S1、Si氧化物及Si化合物的Si換算值:0.6~2.0質(zhì)量％， 金屬Al、Al氧化物及Al化合物的Al換算值:0.2~0.4質(zhì)量％， 金屬Zr、Zr氧化物及Zr化合物的Zr換算值:0.6~1.0質(zhì)量％, 金屬M(fèi)g、Mg氧化物及Mg化合物的Mg換算值:0.2~0.5質(zhì)量％, 金屬M(fèi)n、Mn氧化物及Mn化合物的Mn換算值:2.0~4.0質(zhì)量％, 電弧穩(wěn)定劑:0.1~1.0質(zhì)量％。
【文檔編號(hào)】B23K9/16GK103909328SQ201310652033
【公開(kāi)日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2013年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月28日
【發(fā)明者】古川尚英, 石崎圭人 申請(qǐng)人:株式會(huì)社神戶制鋼所