[发明专利]用于气体保护电弧焊的实芯焊丝

说明书

本申请是申请日为2006年6月15日，申请号为200610092535.1，发明名称为“用于气体保护电弧焊的实芯焊丝”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及用于例如汽车薄钢板等厚0.6～10mm的例如低碳薄钢板和高强度薄钢板的气体保护电弧焊的实芯焊丝。

背景技术

气体保护电弧焊焊接的结构必须具有较高的质量，其生产必须提供更彻底的劳动节约和更高的效率。在汽车工业中，例如使用焊接机器人的焊接完全自动化被推到了前台，在目前的商业生产线中以约1.0m/分钟的速度进行焊接。需要在更高的速度下更高效率地焊接。

薄钢板结构具有与全球环境问题相一致的重要技术机会。在它们中，在汽车工业中，为了降低重量，从而改进燃料效率，迫切需要降低使用高强度薄钢板的规格(降低尺寸)。但是，尽管焊接接头上的荷载应力增加，但因为与普通贱金属相比，焊接接头的疲劳强度没有增加，与常规低碳钢相等，所以得到的焊接制品不能表现出高强度薄钢板材料的原始疲劳强度。

当为了进一步改进焊接效率使用常规填料金属材料以超过1.3m/分钟的高速度进行焊接时，将形成例如底切焊珠和鼓包焊珠等不规则焊珠。另外，由于工件的挤压精度变化，所以搭接填角焊点的焊缝根部间隙(rootopening)经常变化，如果在大于1.9mm的根部间隙上进行高速的焊接，将发生例如烧透和穿孔等焊接缺陷。因此，强烈需要甚至在高速焊接时也能稳定地产生焊珠和产生能跨接根部间隙的宽焊珠的焊接材料。

在日本未审查专利申请公开(JP-A)第05-305476号公报中可以找到用于具有6mm或更小厚度的薄钢板的气体保护电弧焊的常规实芯焊丝。该实芯焊丝将改进以1.0m/分钟或更高的高速度焊接6mm厚的薄片的焊接加工性和焊接质量，含有0.02～0.10质量％的碳(C)、0.8～1.2质量％的硅(Si)、1.0～1.8质量％的锰(Mn)、0.020质量％或更低的磷(P)、0.020～0.100质量％的硫(S)、0.005质量％或更低的铝(Al)、0.0070质量％或更低的氧(O)和0.00790质量％或更低的氮(N)，余量为铁(Fe)和不可避免的杂质，其中Mn与Si的比(Mn/Si)为1.2～1.8。该技术通过加入大量的硫以调节熔融金属的表面张力来改进高速焊接中的焊珠形成性。

使用常规的焊接材料高速焊接作基础金属的薄钢板经常产生凸焊道，甚至不引发不规则焊珠。由于焊接的焊边处的应力集中，这样的凸焊道常常导致疲劳强度降低。因此，必须以比常规技术低的焊接速度进行焊接。因此，为了使高强度钢更广泛地应用在这些结构中，需要提供可以提供高疲劳强度的焊接结构和维持满意的焊接效率的焊接材料。

给焊接接头赋予压缩应力的焊接材料通常用来改进接点的疲劳强度。具体地，可以通过降低马氏体转变开始温度(此后称为“马氏点(Ms点)”)降低残余应力，以便在低温就可以利用转变膨胀。例如，JP-A第11-138290号公报提出一种利用具有C、Cr、Ni、Si、Mn、Mo和Nb含量的典型的预定组成将马氏点控制在250℃～170℃的焊接材料。

但是，上述常规技术具有下列缺点。JP-A第05-305476号公报中描述的加到实芯焊丝中的硫(S)是一种采取一定的量就显著地改变界面张力和熔融金属的流动性以及可以实现高速焊接的元素。但是，硫促使热裂纹。在使用化合0.02％或更多的硫的填充金属材料的焊接金属中，该趋势(促使热裂纹)是明显的。尤其是，当在大于1.0mm的变化的根部间隙上以1.0m/分钟或更高的高速度进行焊接时，更经常地发生热裂纹。

由于随着硫量的增加，硫化物变粗，所以硫不仅引起热裂纹，而且减低材料的强度和韧性。根据日本工业标准(JIS)G4804含硫高速切削钢材料，一种切削钢，通过含有大量的硫(SUM24L，含有0.26～0.35质量％的硫)，具有改进的切削性。但是，在需要一定水平的强度、韧性和其它机械性的焊接金属中，硫含量一般最小化到0.03％或更低，这是因为硫的存在对它们很有害。因此，JP-A第05-305476号公报中描述的实芯焊丝比通常的焊丝表现出稍微更高的热裂纹敏感性和更低的强度和韧性。

JP-A第11-138290号公报中描述的焊接材料含有大量的昂贵的合金金属，例如Cr和Ni，当用作实芯焊丝时表现出差的压延性，是很贵(高成本)的焊接材料。因为该焊接材料具有高的粘度，所以该焊接材料不能应用于薄钢板焊接所需要的高速焊接上。它也能防止增加飞溅(焊渣)的熔滴过渡。这样，该材料对实际焊丝具有差的应用性。

发明内容