窄坡口氣體保護(hù)弧焊方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及氣體保護(hù)弧焊方法，尤其是涉及厚鋼材的窄坡口氣體保護(hù)弧焊方法。
[0002] 在本發(fā)明中，"窄坡口"是指坡口角度為20°以下且作為被焊接材料的鋼材間的最 小坡口寬度為該鋼材的板厚的50%以下。
【背景技術(shù)】
[0003] 鋼的焊接施工所使用的氣體保護(hù)弧焊通常是將C02單獨(dú)的氣體、或者Ar與CO2的 混合氣體使用于熔融部的保護(hù)的消耗電極式，在汽車、建筑、橋梁及電氣設(shè)備等的制造領(lǐng)域 中被廣泛使用。
[0004]然而，近年來，伴隨著鋼結(jié)構(gòu)物的大型化/厚壁化，制造過程中的焊接、尤其是鋼 材的對(duì)焊的熔敷量增大，進(jìn)而焊接施工需要較多的時(shí)間，導(dǎo)致施工成本的增大。
[0005] 作為對(duì)其進(jìn)行改善的方法，可考慮通過弧焊法將相對(duì)于板厚而小的間隙的坡口進(jìn) 行多層焊接的窄坡口氣體保護(hù)弧焊的應(yīng)用。該窄坡口氣體保護(hù)弧焊與通常的氣體保護(hù)弧焊 相比，熔敷量減少，因此能夠?qū)崿F(xiàn)焊接的高效率化/節(jié)能，進(jìn)而期待帶來施工成本的減少。
[0006] 作為與這樣的窄坡口氣體保護(hù)弧焊相關(guān)的技術(shù)，在專利文獻(xiàn)1中公開了一種窄坡 口MIG焊接用焊矩及使用了該焊矩的焊接方法，該窄坡口MIG焊接用焊矩將焊接用保護(hù)氣 體噴出口的孔形成為斜長圓形（橢圓形），使保護(hù)氣體的擴(kuò)散性良好，進(jìn)而將焊矩的接觸焊 嘴的孔形成為長圓形，以使焊絲的橫擺方向始終成為一定的方向的方式進(jìn)行設(shè)定。
[0007] 在該焊接方法中，進(jìn)行使用惰性氣體的每一層1焊道的層疊焊接。然而，在這樣的 每一層的1焊道的焊接中，熱量集中于坡口的中央部，因此鋼材的坡口面的熔融不足而熔 融深度減小。為了對(duì)其進(jìn)行彌補(bǔ)，通過將焊絲的橫擺方向始終形成為一定的方向，來確保坡 口面的熔融深度，減少熔透不良等造成的焊接缺陷。
[0008]而且，在專利文獻(xiàn)2中，公開了一種使焊矩前端的焊嘴前端部的一側(cè)面突出，并使 該突出部分以沿著貫通孔凹陷的方式彎曲的潛弧焊用焊嘴。
[0009]該潛弧焊用焊嘴利用焊絲的卷痕，從焊嘴將焊絲以彎折的狀態(tài)進(jìn)給，由此在接近 坡口面的位置處產(chǎn)生電弧，確保坡口面的熔融深度，減少熔透不良等造成的焊接缺陷。
[0010] 在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0011] 專利文獻(xiàn)
[0012] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開平7-116852號(hào)公報(bào)
[0013]專利文獻(xiàn)2 :日本特開昭50-67758號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]發(fā)明要解決的課題
[0015]然而，在專利文獻(xiàn)1及2記載的技術(shù)中，鋼材的坡口面的熔融無法一定說是充分 的。因此，在專利文獻(xiàn)1及2的技術(shù)中，為了有效地抑制熔透不良等造成的焊接缺陷，需要 實(shí)施極高精度且清潔的機(jī)械加工作為鋼材的坡口加工。
[0016] 另一方面，除了高附加價(jià)值的鋼結(jié)構(gòu)物之外，在建筑、橋梁及造船等的一般結(jié)構(gòu)物 中，從成本等的方面出發(fā)，通常進(jìn)行基于氣體切斷或等離子切斷等的坡口加工，并將其直接 用于焊接。基于氣體切斷或等離子切斷等的坡口加工為低成本且施工也容易。然而，基于氣 體切斷或等離子切斷等的坡口加工處于坡口面的表面變粗糙，即表面的凹凸變大的傾向， 難以進(jìn)行機(jī)械加工那樣的高精度的加工。
[0017] 因此，關(guān)于建筑、橋梁及造船等的一般結(jié)構(gòu)物，難以應(yīng)用專利文獻(xiàn)1及2記載的技 術(shù)。
[0018] 本發(fā)明為了解決上述的問題而開發(fā)，其目的在于提供一種即便在使用基于氣體切 斷或等離子切斷等的低成本的坡口加工的情況下，也不用進(jìn)行坡口面的修理等就能夠有效 地防止高溫破裂或熔合不良等引起的缺陷的、厚鋼材的窄坡口氣體保護(hù)弧焊方法。
[0019] 用于解決課題的方案
[0020] 發(fā)明者們?yōu)榱私鉀Q上述的課題，反復(fù)研宄了使用厚鋼材的窄坡口氣體保護(hù)弧焊方 法、尤其是對(duì)于板厚為22_以上的厚鋼材而使用坡口寬度窄的窄坡口氣體保護(hù)弧焊方法 時(shí)的包含熔透形狀的焊道形狀與焊接缺陷防止的關(guān)聯(lián)性。
[0021] 其結(jié)果是發(fā)現(xiàn)了，在上述那樣的厚鋼材的窄坡口氣體保護(hù)弧焊方法中，厚鋼材的 底部的距坡口面的熔融深度設(shè)為1. 5mm以上，由此，即便使用實(shí)施了基于氣體切斷或等離 子切斷等的坡口加工的厚鋼材進(jìn)行高效率的窄坡口氣體保護(hù)弧焊的情況下，也能夠有效地 防止高溫破裂或熔合不良等造成的缺陷。
[0022] 并且，進(jìn)一步推進(jìn)研宄，得到了如下的見解：關(guān)于該窄坡口氣體保護(hù)弧焊的坡口條 件，設(shè)為
[0023] (a)底部坡口角度：10°以下
[0024] (b)底部坡口間隙：7mm以上且15mm以下，
[0025] 而且，關(guān)于焊接條件、尤其是初層的焊接條件，設(shè)為
[0026] (c) 2焊道以上且將各焊道向底部坡口間隙的兩側(cè)分開，
[0027] (d)從焊矩前端的供電焊嘴供給的焊絲的供給角度相對(duì)于垂線為5°以上且15° 以下的情況在穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)厚鋼材的底部的熔融深度：1. 5_以上的方面極其重要。
[0028] 本發(fā)明立足于上述的見解。
[0029] S卩，本發(fā)明的主旨結(jié)構(gòu)如下。
[0030] 1. 一種窄坡口氣體保護(hù)弧焊方法，將底部坡口角度為10°以下、底部坡口間隙為 7mm以上且15mm以下、板厚為22mm以上的厚鋼材通過窄坡口的多層焊接進(jìn)行接合，其中，
[0031] 將初層焊接設(shè)為2焊道以上且將各焊道向底部坡口間隙的兩側(cè)分開，進(jìn)而將從焊 矩前端的供電焊嘴供給的焊絲的供給角度控制成相對(duì)于垂線為5°以上且15°以下的范 圍，由此能夠使上述厚鋼材的底部的恪融深度為1. 5mm以上。
[0032] 2.根據(jù)上述1記載的窄坡口氣體保護(hù)弧焊方法，其中，在所述初層焊接中，底部坡 口處的焊絲的前端的側(cè)端部與所述厚鋼材的坡口面的距離為0. 5mm以上且2. 0mm以下。
[0033] 3.根據(jù)上述1或2記載的窄坡口氣體保護(hù)弧焊方法，其中，在所述初層焊接中，使 用曲率半徑為150mm以上且300mm以下的范圍內(nèi)彎曲的焊絲作為向供電焊嘴進(jìn)給的焊絲。
[0034] 4.根據(jù)上述1~3中任一項(xiàng)記載的窄坡口氣體保護(hù)弧焊方法，其中，在所述初層焊 接中，將堆焊高度設(shè)為所述底部坡口間隙的〇. 4倍以上且1. 0倍以下。
[0035] 5.根據(jù)上述1~4中任一項(xiàng)記載的窄坡口氣體保護(hù)弧焊方法，其中，使用含有60 體積％以上的C02氣體的混合氣體作為所述窄坡口氣體保護(hù)弧焊中的保護(hù)氣體。
[0036] 發(fā)明效果
[0037] 根據(jù)本發(fā)明，即使在實(shí)施氣體切斷或等離子切斷等的低成本的坡口加工作為坡口 加工的情況下，也能夠?qū)嵤┎粫?huì)產(chǎn)生高溫破裂或熔合不良等引起的缺陷、而且熔敷量也少 的高效率的窄坡口氣體保護(hù)弧焊。
[0038] 并且，如此得到的窄坡口氣體保護(hù)弧焊接頭與以往的焊接接頭相比，制造成本大 幅減少，因此尤其是應(yīng)用于建筑、橋梁及造船等的一般結(jié)構(gòu)物中極其有用。
【附圖說明】
[0039] 圖1是表示本發(fā)明的焊接方法的各種坡口形狀的圖。
[0040] 圖2是表示在V形的坡口形狀中實(shí)施本發(fā)明的焊接時(shí)的施工要領(lǐng)的圖。
[0041] 圖3是表示在V形的坡口形狀中通過本發(fā)明的焊接方法實(shí)施了初層焊接之后的坡 口的圖。
[0042] 圖4是說明坡口面的最大凹部深度的圖。
[0043] 圖5是表示在本發(fā)明的發(fā)明例（No. 7)中通過本發(fā)明的焊接方法實(shí)施了初層焊接 之后的坡口截面照片。
【具體實(shí)施方式】
[0044] 以下，具體地說明本發(fā)明。
[0045] 圖1(a)~（c)是表示本發(fā)明的焊接方法中的作為對(duì)象的各種坡口形狀的圖。圖 中，標(biāo)號(hào)1是厚鋼材，2是厚鋼材的坡口面，3是底部坡口，利用記號(hào)0表示底部坡口角度， 利用G表示底部坡口間隙，利用h表示底部坡口高度，利用t表示板厚。
[0046] 如該圖所示，本發(fā)明的焊接方法的坡口形狀也可以設(shè)為V形坡口（包括I形坡口） 及Y形坡口中的任一個(gè)，而且，如圖1 (c)所示，也可以設(shè)為多段的Y形坡口。
[0047] 在此，底部坡口定義為鋼材下段部的坡口。而且，鋼材下段部的坡口是指從鋼材的 底面到板厚的20~40 %左右的區(qū)域。
[0048] 與如上述那樣定義底部坡口的情況相關(guān)聯(lián)地，底部坡口角度由0表示，底部坡