[发明专利]碳钢用药芯焊丝和电弧焊方法

说明书

技术领域

本发明涉及碳钢用药芯焊丝和使用了该药芯焊丝的电弧焊方法。更详细地说，是涉及以纯氩气为保护气体的电弧焊所使用的药芯焊丝及使用了它的碳钢的电弧焊方法。 

背景技术

一般来说，在对于碳钢进行电弧焊时的保护气体中，使用CO₂这样的氧化性气体或氩(Ar)和氧化性气体的混合气体。但是，若使用这样的保护气体进行焊接，则存在保护气体中的氧化性气体与钢板和焊丝中所含的Si和Mn等的元素发生反应，在焊道表面发生大量的熔渣，焊道外观显著劣化这样的问题点。因此，历来将CO₂用于保护气体的MAG(熔化极活性气体保护焊：Metal Active Gas)焊接中，为了抑制熔渣发生量，提出有使焊丝中的Si量和Mn量的比(Si/Mn)处于特定的范围的焊接用焊丝(参照专利文献1)。 

另外，若在焊道表面发生熔渣，则对于焊接的接头进行涂装时，只有熔渣部分没有附着涂装，或随着熔渣的剥离而来的涂装剥落，尽管实施了涂装处理，但腐蚀仍从该剥离部进行。这一问题特别是在进行电沉积涂装这样的需要导电性的涂装方法时容易发生。作为焊道表面的涂装性改善技术，例如，提出有通过在焊剂中添加石墨而实现熔渣发生量减少的金属系药芯焊丝(参照专利文献2)。 

此外，如果不使用氧化性气体，而是将Ar气用于保护气体，则虽然熔渣的发生受到抑制，但历来认为，对于碳钢使用纯Ar气进行焊接实质上是不可能的。其理由在于，电弧焊所使用的碳钢用实芯焊丝，得不到随着保护气体中的活性气体的分解而来的热的收缩力，熔滴细长地延伸，其在电磁力等作用下而摇摆，因此形成旋转射流过渡(rotating transfer)，不能形成正常的焊道。 

另一方面，在TIG(钨极惰性气体保护焊：Tungsten Inert Gas)焊接等利用非消耗式电极的焊接方法中，可以使用纯Ar气进行碳钢的焊接。但是，这样的焊接方法，因为没有焊丝的电阻发热，所以相比以焊丝为电极的MAG焊接和MIG(金属极惰性气体保护焊：Metal Inert Gas)焊接，焊丝熔融速度慢，焊接速度必然也变慢，操作效率显著降低。另外，以往还提出有将纯Ar用于保护气体的MIG电弧焊方法(参照专利文献3)。在该专利文献3所述的焊接方法中，通过使焊剂中特定量含有石墨和铁粉，可以进行纯Ar气中的焊接，由此抑制熔渣和烟尘的发生。 

【先行技术文献】 

【专利文献】 

【专利文献1】特开平11-320178号公报 

【专利文献2】特开2006-272405号公报 

【专利文献3】特开2009-255125号公报 

但是，在前述的现有技术中，有得不到优异的焊道外观这样的问题点。具体来说，专利文献1所述的技术，因为是含有氧化性气体的MAG焊，所以不能避免熔渣的发生，另外，发生的熔渣只会凝集而散布在焊道表面，因此无法预见焊道外观的改善。另外，专利文献1所述的焊丝是实心焊丝，因此如前述，由于旋转射流过渡导致难以进行纯Ar气中的焊接。 

另一方面，在专利文献2所述的焊接方法中，虽然使用药芯焊丝，但该技术对于熔渣发生量的抑制不过是达到与实心焊丝同等水平，并不能避免熔渣的发生本身。另外，专利文献2所述的药芯焊丝，因为焊丝中的C量多，接头的强度变得过高，因此不适宜一般碳钢。 

相对于此，在专利文献3所述的技术中，虽然能够抑制熔渣的发生，但是，多有由于钢板表面的氧化物等形成的氧化皮膜分散形成于焊道表面的情况，外观上存在问题。另外，专利文献3所述的药芯焊丝，因为大量含有石墨，所以焊接金属部的强度高，虽然适于780MPa级高张力钢板以上的钢板，但作为一般碳钢(软钢～590MPa级)用则强度过高而不适宜。 

发明内容

因此，本发明的主要目的在于，提供一种在碳钢的电弧焊中，能够得 到优异的焊道外观的碳钢用药芯焊丝和电弧焊方法。 

本发明者们，为了解决前述课题，进行了锐意实验研究，结果是得到了以下所示的结论。为了以纯Ar保护气体进行焊接，从熔滴过渡的形态出发，需要使用药芯焊丝，而不使用实心焊丝。另外，在前述的专利文献3所述的技术中，以高温下稳定的石墨作为电弧发生源使用，但对于碳钢等的软钢进行焊接时，因为焊接部强度过大，所以不使用石墨。