[发明专利]钢板的气体保护电弧钎焊方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢板的气体保护电弧钎焊方法。

本申请基于2008年9月30日向日本申请的日本专利申请第2008-252696号和2008年10月15日向日本申请的日本专利申请第2008-266722号主张优先权，在此引用其内容。

背景技术

电弧钎焊是将电弧作为热源的焊接方法。是一种使用熔点比接合的母材低的金属或合金作为填充金属，几乎不使母材熔融地接合的接合方法，通常使用面向电弧焊接销售的焊接电源进行施工。

电弧钎焊与气体金属电弧(GMA、Gas Metal Arc)焊接等熔融焊接相比为低线能量。因而，由于变形发生少，可接合缝隙大的接缝，从而可适于汽车车体部件等薄板的接合。

此外，由于电弧钎焊通常几乎不熔融被加工物，从而能够以低线能量实现变形少的接合。接缝强度由板材与熔敷金属接触的面来确保，因此特别是在进行电弧钎焊常用的搭接接缝时，需要充分确保上板与熔敷金属的接触面。以往使用的电弧钎焊方法中，由于焊道的润湿性差，容易形成焊道宽度较窄的凸焊道，从而存在难以充分确保上板与熔敷金属的接触面的问题。

电弧钎焊所使用的填充金属主要使用铜合金焊丝。通常使用含有硅或锰的铜硅合金(CuSi型、熔点910～1025℃)或含有铝的铜铝合金(CuAl型、熔点1030～1040℃)。

CuAl型焊丝的特点在于，其拉伸强度为390～450MPa，比CuSi型的拉伸强度(330～370MPa)高，而且能够得到有光泽的黄金色焊道。

另一方面，CuSi型焊丝的熔融点比CuAl型焊丝低，适用于通过低电流短弧(short arc)进行的电弧钎焊。其特点在于，即使用于镀锌钢板等表面处理钢板的接合，也难以产生通常的电弧焊接中所见到的纹孔(焊道表面开口的气孔)、气眼(存在于焊接金属内部的气孔)。

为了从大气中保护电弧，电弧钎焊与电弧焊接同样需要保护气体，保护气体通常使用氩气。

电子从母材熔融池中具有氧化物的部位辐射。然而，若将惰性氩气用于保护气体，则形成氧化物的氧不足，作为电子辐射点的阴极点不稳定，从而电弧的产生变得不稳定，在熔滴过渡时熔融金属飞散而发生溅射，同时产生焊道的缝边、焊道宽度的稳定性降低或称为蛇形的焊道成形不良。

而且，若将氩气用于周期性地增减电流大小的脉冲电弧，则存在电弧范围变大，同时为了使焊丝熔融、脱离，电弧电压容易变高，线能量增加，发生烧穿的不良问题。

此外，若使用氩气，则焊道的润湿性变差，容易形成焊道宽度窄的凸焊道。在应用于镀锌钢板等表面处理钢板的接合时，润湿性进一步降低，变得容易产生焊道凹凸不平。因此，焊道宽度容易变窄，熔敷金属与母材的接触面积也变窄。其结果是，为了确保接缝强度，采用高电流区域下的施工，由此，存在电弧的更不稳定化以及溅射发生增加的问题。

提高钎焊速度也与电弧焊接时一样，是使电弧不稳定化的一个主要原因。因而，难以进行高速化，通常在不到1.0m/min的区域内进行钎焊施工。然而，在容易产生缝隙的接缝时，为了确保熔敷量，只好进行更低速度下的施工。

作为减少由不稳定电弧而发生的溅射或焊道成形不良的电弧钎焊方法，提出了在保护气体中添加一定量以上的氧气、二氧化碳以及氢气或氦气，使电弧稳定化的方法(日本特开平9-248668号公报、日本特开2007-83303号公报、日本特表2005-515899号公报)。

此外，为了改善MIG(Metal Inter Gas)焊接中的焊道润湿性，提出了在形成焊丝的Cu制外皮内填充由Al基材料构成的芯材线的焊丝，或者在焊丝中包含Si、Mn和Nb，进一步在Cu制外皮内填充由Cu和不可避免的杂质构成的金属粉的复合焊丝(日本特开平6-226486号公报、日本特开平6-269985号公报)。

关于焊道的润湿性改善，通常已知通过使用脉冲电弧来实现改善。

此外，为了降低线能量而不减少焊丝的熔敷量，通常已知焊丝的细径化或使焊丝突出长度变长。

关于脉冲电弧焊接，已知有以下方法。

日本特开平8-309533号公报中公开了为了实现镀锌钢板的脉冲电弧焊接的低焊接线能量化，在基极电流期间中进行通过短路实施的熔滴过渡的方法。即，在进行每一次脉冲周期的熔滴过渡时，设定焊接电压，以通过在一次脉冲周期的基极电流期间中由短路进行一次熔滴过渡，使在该基极电流期间中进行一次脉冲一次短路熔滴过渡的大部分。