雙電極單面氣體保護電弧焊接方法和裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術揭示一種雙電極單面氣體保護電弧焊接方法和裝置。在雙電極單面氣體保護電弧焊接方法中，被焊接材料的坡口角度為３０～５５°，在對坡口內面進行定位焊的坡口背面與墊板材料接觸，用填充金屬在該坡口內填充鋼粒或者鐵粉到被焊接材料板厚的１／４～２／３的高度，分別用４０～１５０次／分鐘和３０～１２０次／分鐘搖動先行和后行焊接電極焊絲，先行和后行焊接電極的焊接電流密度分別在２３０Ａ／ｍｍ↑［２］以上和１５０Ａ／ｍｍ↑［２］以上，并用１００ｍｍ～６００ｍｍ的先行和后行電極的極間距離進行焊接。（*該技術在2017年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及由被焊接材料形成的坡口的雙電極單面氣體保護電弧焊接。特別還不限于此，還涉及用較大電流電弧焊接較寬坡口的電弧焊接裝置。近年來，在各種焊接構造物的建造中，為了降低焊接成本和提高效率，在各個領域中迅速推廣應用氣體保護電弧焊接法。其中，在對接焊接比例高的造船和橋梁等的領域中的運用更為顯著。但是，從焊接的總成本降低的觀點來看，主要是從短尺寸到長尺寸的單面焊接的高速化的問題。作為單面焊接方法，以往作為造船的長鋼板焊接，盛行埋弧焊接法。例如日本特公昭60-59072號公報所示的埋弧焊接法，特別能防止伴隨電極搖動的焊道(Bead)熔深的減少和焊道外觀形狀的惡化，還能同時防止根部為焊道的裂縫。但是，這種埋弧焊接法在在于，實施設備龐大、在短尺寸焊接中因麻煩而不能適用。在日本特公昭61-49027號公報所示的使用加入焊劑的焊絲的高電流密度的氣體保護向下焊接法，使用細直的徑的復合焊絲，焊絲擠出長度長，而且用大電流的高焊接速度高效率地進行向下焊接、降低了焊接成本。但是，因焊絲擠出長度長達35～70mm，所以產生了保護不良或因焊絲彎曲導致偏離的目標位置、及單面焊接時根部焊道裂縫等的問題。在日本特公昭50-7543號公報中公開了在與墊板材料搭接的坡口內適量地填充鋼粒或者鐵粉，在搖動細直徑焊絲的同時進行焊接的方法。但是，這種方法，因不設置坡口間隙就不能良好地焊接，所以產生了因坡口角度大而坡口截面積大、鋼板作業效率低的問題。例如在造船的船體建造，橋梁制造，大型箱體的建造或者其它鋼鐵構造物的制造或建造中，在進行對焊接的兩塊鋼板間的坡口焊接的場合，在進行焊接的同時沿著焊縫(坡口的延伸方向)使焊接臺車行走，用安裝在臺車上的焊炬對焊縫進行自動焊接。為了使填充金屬均勻焊透，將細直徑鋼絲切斷成微小顆粒狀的切割(cut)鋼絲或者鐵粉作為填充金屬、在焊接之前將其分布在坡口內。(例如日本特公昭50-7543號公報)。因焊接對象鋼板厚、坡口橫截面大，因此在與坡口的延伸方向垂直方向上搖動焊炬，另外，也有的為了并提高焊炬作業效率，將2個以上的焊炬裝載在臺車上，用臺車的一次行走進行雙層焊接。本申請人已經開發了這種焊接裝置并投入實際運用(例如日本特申請平8-64705號和日本特申請平8-298439號)。將2個以上的焊炬裝載在臺車上，用臺車的一次行走進行2層以上焊接的場合也存在下述問題，因焊接對象鋼板厚、各焊炬的焊接電弧電流是大電流，先行焊炬的電弧、在焊接進行方向及反方向上反復搖動，由于先行焊炬而造成焊道表面的凹凸起伏、飛濺發生多，根部寬度的寬窄隨機變化等。在日本特開昭57-28677號公報、日本特開昭59-107772號公報和日本特開平8-155643號公報中，公開了焊接電弧的不穩定的原因及對策。前述日本特開昭57-28677號公報認為，坡口兩側的母材被磁化為相互的極性、在橫切坡口的方向上出現磁場，并由此在坡口延長的方向上使焊接電弧偏轉，是電弧不穩定的原因。因此，提出了在焊炬的周圍卷繞電氣線圈，并在其中通過直流或者交流電流、相對于電弧施加垂直磁場，減小或者抵消坡口內的磁場的電弧穩定化方法。但是，這種電弧穩定化方法的問題是，因在焊炬的周圍裝備大的電氣線圈，所以焊炬重，并且焊炬的安裝變得困難，另外，因必須有這種電氣線圈和對其供電的電源，所以裝備的成本增高，再有，增加了去除附著在焊炬和電氣線圈上的飛濺的作業，而且操作性降低等。前述日本特開昭59-107772號公報，提出了在電弧焊接的鋼材的端面坡口部配置磁檢測器、對坡口內的磁場方向和強度進行檢測，并在抵消其的方向上安裝在鋼材端面上的電磁鐵、在鋼材中施加磁場的焊接電弧磁吹防止法。但是，這種磁吹防止法的問題是，它只在母材的端部有效，因要安裝電磁鐵及其電源和處理磁檢測器的檢測信號并控制電磁鐵通電的控制器，所以裝備成本高，而且操作也困難、將焊接裝置搬入有母材的現場的現場作業實質上不可能等。前述日本特開平8-155643號公報提出，在行走臺車上備有母材接地用的觸頭，借助于與焊炬一起運動觸頭，在焊接部附近確保母材接地的磁吹防止型焊接裝置。但是，在這種焊接裝置中，因用行走臺車拉著粗的母材地線電纜移動，所以拉動母材地線電纜的操作非常困難，另外，即使因母材中流動的電流而產生的磁吹減少了，但對因焊炬前后的磁不平衡而產生的磁吹效果較差、由于用行走臺車拉動粗的母材地線電纜很困難，因此在低電流小堆焊中受到限制等。在這種分別搖動驅動多個焊炬、并用它們同時焊接同一個坡口的焊接裝置中，操作者必須對應于板厚、坡口形狀(橫截面形狀)、和接頭質量規格，在焊接裝置中設定焊接速度(臺車的行走速度)、和各焊炬的焊接條件(搖動速度、搖動寬度、焊接電流、焊接電壓)，但在使用多個焊炬的場合，不僅因焊炬數多而設定操作麻煩，而且從焊接中臺車移動方向來看，因上流側的焊炬(先行焊炬)和下流側的焊炬(后行焊炬)的焊接條件不同，所以設定操作也麻煩。為了簡化這樣的多種板厚及與之對應的多種條件的設定變更操作，通常采用將預定的各種條件存儲輸入到輸入輸出控制器中的方法。在焊接操作的現場采用前述存儲預置的方法，要操作多個開關，非常麻煩。另外，當如前所述設定焊接條件，在對未圖示的焊接起動開關進行操作，在焊接操作開始后，常常根據目視判定焊接狀態，調整或者變更焊接條件。雖然也用前述的開關進行焊接中的焊接條件的調整，但如前所示，必須進行多次的開關操作，直到確定(變更)設定值為止、因設定項目(調整項目)多，所以在調整操作中費時、而且在調整項目的指定和數據值的增減方向指定中容易發生錯誤、操作者的負擔很大。在焊接對象材料上安裝與坡口平行的導軌，并將安裝焊炬的臺車與該導軌連接的焊接方式中，因省略焊接對象材料的移動操作，不需要進行焊接對象材料的移動、定位等的相當大的設備或者空間，所以焊接工序變得簡單。這種導軌為了搬運方便，用鋁拉拔材料。其橫截面是上下反轉凹形的反凹形狀，即平行兩腳(厚壁部)和它們之間的平板部整體相連。在兩腳的下底部固定著用于固定在焊接對象的鋼板上的永磁鐵。在兩腳的外側面上搭接有焊接臺車的仿形輥軸。但是，這種導軌撓性低，難以彎曲，對于上凸或者上翹的凹形鋼板的坡口焊接適應性低。因導軌尺寸長，所以雖然能稍微彎曲，但當強制成沿例如曲率半徑在幾十m以下的上凸或者上翹凹形的鋼板的曲面時，在導軌上施加的力超過彈性限度(屈服點)，導軌1永久變形或者損壞。因此，以往必須利用預先彎曲加工制造(特別定購)與鋼板的彎曲相吻合的彎曲導軌，導致彎曲鋼板的焊接成本增高的問題。本專利技術的第1個目的是在于在雙電極單面氣體保護電弧焊接中，具有良好的從短尺寸到長尺寸的焊接構造物的單面焊接的焊接操作性、抗裂性能和完好的背面焊道及高韌性的焊接區，第2個目的是在于容易地高效率地進行長鋼板焊接作業，第3個目的是在于抑制焊炬的電弧的不穩定、穩定電弧位置、并抑制焊道表面的大的凹凸起伏、飛濺和根部寬度變動，第4個目的是在于簡單地進行焊接條件的設定和調整，第5個目的是在于即使對于彎曲較大的焊接對象材料，也能進行使用導軌的仿形焊接。(1)本專利技術的雙電極單面氣體保護電弧焊接方法，其特征在于，在被焊接材料(WR，WL)的坡口角度30～55℃的Y或者V形的坡口(α)、搭接墊板材料(BP)并單面焊接該坡口時，在該坡口內填本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種雙電極單面氣體保護電弧焊接方法，其特征在于，在被焊接材料的坡口角度３０～５５℃的Ｙ或者Ｖ形的坡口、搭接墊板材料并單面焊接該坡口時，在該坡口內填充鋼粒或者鐵粉到被焊接材料板厚的１／４以上２／３以下的高度，令先行和后行的焊接電極焊絲間的極間距離在１００ｍｍ以上６００ｍｍ以下，先行和后行的焊接電極焊絲的焊接電流密度分別在２３０Ａ／ｍｍ↑［２］以上和１５０Ａ／ｍｍ↑［２］以上，而且用４０次／分鐘以上１５０次／分鐘以下和３０次／分鐘以上１２０次／分鐘以下、分別搖動驅動先行和后行的焊接電極焊絲。

【技術特征摘要】
...

【專利技術屬性】
技術研發人員：長友和男，山下礦三，鈴木洋三，星野忠，佐野博文，丸山修志，和田達郎，
申請(專利權)人：日鐵溶接工業株式會社，
類型：發明
國別省市：JP[日本]