專利名稱：脈沖電弧焊方法
技術領域：
本發明涉及一種脈沖電弧焊方法，該方法使用單獨的二氧化碳氣體或含有作為主要組分的二氧化碳氣體的混合氣作為保護氣，更具體地說，涉及一種脈沖電弧焊方法，其中實現與一組脈沖同步的熔滴過渡，以穩定焊接電弧，并且同時可以顯著降低飛濺和煙霧生成率。

背景技術：
使用Ar與5至30％的CO2形成的混合氣體作為保護氣的MAG焊接方法因為熔滴的細顆粒化而能夠降低飛濺和煙霧產生率，為此，在過去該方法已經廣泛應用于各種領域。尤其是，在需要高質量焊接的領域中，如今已經廣泛應用脈沖MAG焊接方法，其中一個脈沖-一個熔滴過渡是通過輸出約200到350Hz的焊接電流作為脈沖電流進行的。
然而，由于Ar氣比二氧化碳氣體昂貴，因此，對于進行普通的焊接操作，已經通常使用單獨的二氧化碳氣體或主要由二氧化碳氣體構成的混合氣體作為保護氣。
另一方面，當將單獨的二氧化碳或主要由二氧化碳氣體構成的混合氣體用作保護氣時，使所得的熔滴在尺寸上變得粗糙，其程度約為MAG焊接方法情況的10倍大，并且所得的熔滴因電弧力的作用而無規則振動并變形。這不適宜地導致的問題在于，容易產生與基底金屬的短路和電弧擊穿，熔滴過渡變得不規則，并且經常產生飛濺和煙霧。
為了解決這些問題，日本公開專利申請Hei 7-47473和Hei 7-290241提出了這樣一種方法，其中當在脈沖參數和焊絲組分被適當限定的條件下，脈沖焊接被應用于在二氧化碳氣體屏蔽電弧焊中時，在二氧化碳氣體電弧焊中實現了一個脈沖-一個熔滴過渡。這種方法是這樣一種的方法，其中具有滿意尺寸的熔滴在施加峰值電流之前形成在焊絲尖端上，使得峰值電流的電磁箍縮力導致熔滴在初始階段被收縮，由此在熔滴將因電弧力而被迫使返回到焊絲方向之前可以從焊絲上釋放出來。
相對于上述的焊接方法，日本公開專利申請Hei 8-267238提出了一種焊接方法，其中為焊接用電力供應的輸出控制而進行特性曲線(forcharacteristics)的外部切換控制，由此實現飛濺的進一步降低。
此外，日本公開專利申請涉及一種使用主要由二氧化碳氣體構成的保護氣的電弧焊方法，在該方法中表明，在一個熔滴過渡時間內產生七個或更多個脈沖有助于降低飛濺和焊接煙霧。
盡管在上述日本公開專利申請Hei 7-47473，、Hei 7-290241和Hei8-267238中描述的所有方法都使用廉價的二氧化碳氣體作為保護氣，但是都能夠一個脈沖-一個熔滴過渡并且改善了熔滴過渡的規則性。同時，相對于無脈沖的焊接，都能夠降低飛濺產生率。然而，在這一點上，由于使用二氧化碳氣體作為保護氣，因此在焊絲尖端上形成的熔滴就其形狀是而論是不穩定的，因此熔滴和電弧都不可能是軸向對稱的，而在大多數情況下是傾斜的。起著因熔滴和電弧的偏離而釋放熔滴作用的電磁箍縮力的大小和方向在每次釋放時機選擇上都是不同的，因此，各個熔滴的尺寸和釋放時機選擇以及方向都分別是彼此不完全一致的。最后，不能通過一個脈沖而被過渡的熔滴可能在基期產生短路，或者可以在下一個脈沖峰值時間被過渡，伴隨的問題是熔滴過渡的規則性被打亂，因而增加飛濺。
在日本公開專利申請的方法中，表明當在一個熔滴過渡時間內產生七個或更多個脈沖時，熔滴在尺寸上可以變得更小。然而，由于在該方法中主要由二氧化碳氣體構成的氣體用作保護氣，因此熔滴尺寸大到不小于在MAG脈沖焊接中的熔滴尺寸的10倍，其中效果不是如此顯著。熔滴過渡與液滴尺寸、峰值時間的電磁箍縮力、由電弧力產生的上推力、由剛才提到因素導致的在熔滴內的對流和振動等具有復雜的相互聯系。釋放時機選擇通過沿著熔滴釋放方向作用的力的差額(balance)確定，因而，只有當如在這種方法中那樣連續施加這樣簡單的高頻脈沖時，釋放時間才在每一個釋放時機選擇上是不同的，并且熔滴過渡的間隔在約15到25毫秒的范圍內變化，這樣不會導致飛濺的顯著減少。
由于在這種方法中施加高頻脈沖以保證光滑的熔滴過渡以及由此的峰值電流、基值電流和脈沖寬度分別被固定，因此在改變焊條(chip)和基底金屬之間距離的情況下，為了控制電弧長度在給定值而必須調制頻率。更具體地，為了控制焊絲的熔化速率，不得不極大改變脈沖頻率，由此導致熔滴過渡的規則性被打亂。因此，當焊條和基底金屬之間的距離在偏離標準條件的約±5mm內變化時，難于保持穩定電弧。


發明內容
因此，本發明的一個目的是提供一種脈沖電弧焊方法，其中當使用主要由二氧化碳氣體構成的保護氣時，熔滴和電弧分別減小了偏離的程度和尺寸，熔滴的釋放時機選擇和釋放方向分別基本上保持完全恒定，同時，可以實現熔滴過渡，其中一個脈沖群-一個熔滴過渡被保持非常高，并且其中可以顯著降低飛濺和煙霧產生率。
本發明的另一個目的是提供一種脈沖電弧焊方法，其中即使改變焊條和基底金屬之間的距離，也可以通過控制脈沖參數在不打亂一個脈沖群-一個熔滴過渡的范圍內而將電弧長度控制在給定值。
根據本發明，提供一種脈沖電弧焊方法，其中使用二氧化碳氣體或主要由二氧化碳氣體構成的混合氣體作為保護氣，連續產生30到100Hz的低頻脈沖的同時，將脈沖頻率為500到2000Hz的高頻脈沖迭加在所述低頻脈沖上，并且滿足下列焊接參數條件(a)到(h) (a)平均峰值電流IP平均＝300到700A； (b)平均基值電流IB平均＝50到300A； (c)脈沖峰值時間Tp＝3到25ms； (d)基值時間Tb＝5到30ms； (e)低頻脈沖的脈沖頻率F低＝30到100Hz； (f)高頻脈沖的脈沖頻率F高＝500到2000Hz； (g)高頻脈沖在峰值時間的電流振幅IPa＝50到600A；以及 (h)高頻脈沖在基值時間的電流振幅IBa＝20到200A。
在本發明的實踐中，優選進一步滿足下列焊接參數條件(i)到(m) (i)平均峰值電流IP平均＝400到600A； (j)脈沖峰值時間Tp＝5到15ms； (k)基值時間Tb＝5到15ms； (l)低頻脈沖的脈沖頻率F低＝30到70Hz；以及 (m)高頻脈沖的脈沖頻率F高＝800到1500Hz。
在本發明中，可以使用消耗電極焊絲，所述消耗電極焊絲由不大于0.1重量％的C、0.20至1.0重量％的Si、0.5至2.0重量％的Mn和總計為0.05至0.40重量％的Ti+Al+Zr，余量rFe和不可避免的雜質制成。
此外，還可以使用在電極焊絲表面上沒有電鍍銅的消耗電極焊絲。
在根據本發明，其中使用單獨的二氧化碳氣體或主要由二氧化碳氣體構成的混合氣體的消耗電極型電弧焊中，可以以非常高的可再現方式實現一個脈沖群-一個熔滴過渡。與現有技術方法相比，可以在其上改善電弧焊的穩定性和熔滴的過渡規則性，并且可以顯著降低飛濺和煙霧產生率。
如果焊條和基底金屬之間的距離改變，則通過反饋電壓和電流的變化從而在不打亂一個脈沖群-一個熔滴過渡的范圍內適宜地控制低頻脈沖的脈沖頻率F低、脈沖峰值時間(Tp)(脈沖寬度)和平均峰值電流IP平均中的至少之一，可以容易使電弧長度保持在給定值。



圖1A到1D分別是表示熔滴過渡的形成以及箭頭所示的相應脈沖電流的示意圖； 圖2是說明在本發明中所使用的各個焊接參數的定義的示意圖；和 圖3是說明如何進行脈沖電弧焊的示意圖。

具體實施例方式 具體描述本發明。圖1A到1D分別示意性示出了熔滴過渡的形成以及相應的脈沖電流。脈沖電流如圖2示意性所示那樣，在基值時間Tb期間，基值電流IB通過，達到不產生電弧擊穿的程度。在基值時間Tb過程中，電流振幅表示作IBa，而平均基值電流表示作IB平均。在峰值時間Tp，峰值電流IP通過，以便在釋放熔滴過程中確保令人滿意的電磁箍縮力以及在熔滴形成過程中穩定形成具有合適尺寸的熔滴。在峰值時間Tp，電流振幅表示為IPa，而平均峰值電流表示為IP平均。
圖1A所示的熔滴是在預定脈沖周期內的熔滴釋放之后在峰值時間Tp期間生長的熔滴。由于電流在基值時間Tb突然降低，因此上推力變弱，導致熔滴成形，使得如圖1A具體所示那樣下垂在焊絲尖端上。當進入脈沖峰值時間Tp時，熔滴因峰值電流流經焊絲所產生的電磁箍縮力而改變成圖1B所示形狀的同時，快速釋放。釋放之后，另一個熔滴在圖1C的步驟中生長出來，然后進入基值時間Tb并在圖1D步驟形成熔滴的同時，再返回到圖1A的狀態。
如圖1A到1D具體所示那樣，本發明涉及與低頻脈沖同步的一個脈沖群-一個熔滴過渡形成。在本發明的實踐中，重要的是將500到2000Hz的高頻脈沖迭加在低頻脈沖上。通過迭加，能夠在脈沖峰值時間Tp和基值時間Tb向上推熔滴的電弧力變得不連續。當與不存在高頻脈沖的情況進行比較時，上推力極大減小。而且，電弧剛性變得非常高，因此熔滴和電弧分別可能軸向對稱。由于熔滴和電弧這兩者都接近軸向對稱，因此電流路徑同樣是軸向對稱的，并且起著釋放熔滴作用的電磁箍縮力也可能是軸向對稱的。在這種條件下，熔滴的釋放方向非常不可能偏離焊絲方向。因為電磁箍縮力是與電流的平方成比例的，因此相對于沒有使用高頻脈沖的情況，能夠在峰值時間更早階段釋放熔滴，使得熔滴可以細顆粒化。因此，基于細顆粒化的熔滴，可以獲得非常高再現性的一個脈沖群-一個熔滴過渡，并且可以顯著降低飛濺和煙霧產生率。應當注意，此處施用的高頻脈沖在矩形波或三角形波中都是有效的，即使矩形脈沖因電抗的影響而變形時，這種效果也不會喪失。
接著，說明限定各個脈沖參數的數值范圍的原因。應當注意，各個脈沖參數都如圖2所定義那樣。
平均峰值電流IP平均300到700A 這個參數非常有助于在釋放熔滴過程中確保滿意的電磁箍縮力，而且還非常有助于在形成熔滴步驟時穩定形成合適尺寸的熔滴。如果平均峰值電流IP平均小于300A，則電磁箍縮力變得如此之小，以致直到熔滴轉變成龐大質量之后才釋放出來，因而導致偏離一個脈沖群-一個熔滴過渡。龐大質量的熔滴與基底金屬的接觸導致大量產生飛濺和煙霧。相反，如果平均峰值電流IP平均超過700A，則將熔滴向上推的電弧力變得如此強，以致不僅難于釋放規則的熔滴，而且由于在峰值時間熔體量的增加而導致一個脈沖群-n個熔滴過渡。此外，產生裝置重量和成本增加的問題。應當注意，平均峰值電流IP平均的優選范圍為400至600A。
平均基值電流IB平均50到300A 在熔滴成形過程中，這個參數非常有助于在不導致電弧擊穿的情況下穩定成形或修整熔滴。如果平均基值電流小于50A，則易于產生電弧擊穿和短路。當平均基值電流IB平均超過300A時，有助于熔滴形成的電弧力變得很大并且在基值時間Tb的熔體變得如此過量，以致所得熔滴波動并且不可能進行穩定的熔滴形成。
脈沖峰值時間Tp(脈沖寬度)3到25ms 類似于平均峰值電流IP平均，這個參數非常有助于在釋放熔滴過程中確保滿意的電磁箍縮力，而且還非常有助于在形成熔滴步驟時穩定形成合適尺寸的熔滴。如果脈沖峰值時間Tp小于3ms，則熔滴不可能釋放以及不能滿意地生長，導致n個脈沖群-一個熔滴過渡，從而打亂了熔滴過渡的規則性。另一方面，當脈沖峰值時間超過25ms時，熔滴釋放之后形成的熔滴過量生長，從而打亂了熔滴過渡的規則性，由此導致大量產生飛濺和煙霧。應當注意，優選的脈沖峰值時間Tp在5到15ms范圍內。
基值時間Tb5到30ms 類似于IB平均，在熔滴成形過程中，這個參數非常有助于在沒有電弧擊穿的情況下穩定形成熔滴。如果基值時間Tb小于5ms，則熔滴不能以滿意的方式成形，由此導致熔滴釋放方向的變化。另一方面，當基值時間Tb超過30ms時，熔體量在基值時間Tb時變得過量，因此在熔滴和熔池之間易于發生短路，由此打亂了熔滴過渡的規則性。因此，應當注意，優選基值時間Tb為5到15ms。
低頻脈沖的脈沖頻率F低30到100Hz 這個參數非常有助于每個脈沖的熔滴尺寸以及脈沖和熔滴過渡的同步率。如果低頻脈沖的脈沖頻率F低小于30Hz，則每單位脈沖群的熔滴在尺寸上變得太大，因而在熔滴和熔滴池之間容易發生短路。另一方面，當低頻的脈沖頻率F低超過100Hz時，不能實現一個脈沖群-一個熔滴過渡，導致熔滴過渡形成不能與脈沖同步。應當注意，F低的優選范圍是在30到70Hz。
高頻脈沖的脈沖頻率F高500到2000Hz 這個參數極大有助于在脈沖峰值時間Tp和基值時間Tb期間減小起向上推熔滴作用的電弧力，而且極大有助于電弧的剛性。如果高頻脈沖的脈沖頻率F高小于500Hz，則預期沒有減小電弧力的作用，在這種情況下，熔滴振動變得如此大，以致熔滴不能穩定生長和成形。當高頻脈沖的脈沖頻率F高超過2000Hz時，應用高頻脈沖的效果減小很多，以致電弧的上推力增加，導致熔滴和電弧不可能有軸向對稱。應當注意，F高的優選范圍在800到1500Hz。
高頻脈沖在峰值時間Tp的電流振幅IPa50到600A 這個參數極大有助于減小在脈沖峰值時間Tp期間起向上推熔滴作用的電弧力，而且極大有助于電弧的剛性。如果高頻脈沖在峰值時間Tp的電流振幅Ip小于50A，則預期沒有應用高頻脈沖的效果，不能獲得減小電弧力的作用，并且電弧的剛性弱。另一方面，當在峰值時間Tp的電流振幅Ip超過600A時，電弧力變化很大，以致熔滴難于進行穩定生長，而且電磁箍縮力變得太強，由此導致由熔滴和熔池大量產生細小飛濺。
高頻脈沖在基值時間Tb的電流振幅IBa20到200A 這個參數極大有助于在脈沖基值時間Tb期間減小起向上推熔滴作用的電弧力，而且極大有助于電弧的剛性，尤其電弧擊穿的發生頻率。如果高頻脈沖在基值時間Tb的電流振幅IBa小于20A，則預期沒有應用高頻脈沖的效果，不能獲得減小電弧力的效果，并且電弧剛性很小，以致經常出現電弧擊穿。另一方面，當電流振幅超過200A時，電弧力改變太大，因而導致難于穩定熔滴的成形。
接著，解釋消耗電極焊絲的組成。在本發明的脈沖電弧焊中，焊絲組成不是關鍵的。優選組成是下面描述的組成。更具體地，消耗電極焊絲的組成包括不大于0.1重量％的C、0.20至1.0重量％的S、0.50至2.0重量％的Mn、0.05至0.40重量％的Ti+Al+Zr，以及余量是Fe和不可避免的雜質。下面描述上述組成范圍的原因。
C0.10重量％或更低 C是確保焊接金屬強度的重要元素。當該含量超過0.10重量％時，所得熔滴和熔池顯著地變形并且振動，導致飛濺和煙霧量增加。因此，C含量不高于0.10重量％。
Si0.20到1.0重量％ Si對于用作脫氧劑，需要至少0.20重量％。如果Si含量小于0.20重量％，則熔滴粘度變得很小，以致熔滴因電弧力而不規則變形，導致飛濺和煙霧量增加。另一方面，當Si超過1.0重量％時，熔渣量增加，并且熔滴粘度變得太大，這樣可能導致在一些情況下偏離一個脈沖群-一個熔滴過渡。因此，Si含量范圍為0.20到1.0重量％。
Mn0.50到2.0重量％ Mn與Si一樣，是作為脫氧劑的重要元素，并且應當至少為0.50重量％。如果Mn小于0.50重量％，則熔滴粘度變得很小，以致熔滴因電弧力而導致不規則變形，由此增加飛濺和煙霧。另一方面，當Mn超過2.0重量％時，焊絲拉絲性在制備焊絲時降低，并且熔滴粘度變得太大，這樣可能導致在一些情況下偏離一個脈沖群-一個熔滴過渡。因此，Mn含量范圍為0.50到2.0重量％。
Ti+Al+Zr0.05到 0.40重量％ Ti，Al和Zr是用作脫氧劑和用于確保焊接金屬強度的重要元素。在這個方法中，加入這些元素，以使熔滴粘度最優化并產生抑制不穩定行為的作用。如果Ti+Al+Zr的含量小于0.05重量％，則如上所述這樣的作用變差，增加了小尺寸飛濺的量。另一方面，如果Ti+Al+Zr的含量超過0.40重量％，則熔渣的可分離性以及焊接金屬的韌性降低，并且熔滴粘度變得如此高，以致過渡偏離一個脈沖群-一個熔滴過渡，導致增加飛濺和煙霧。因此，Ti+Al+Zr的總量范圍為0.05到0.40重量％。
在本發明的脈沖電弧焊方法中，消耗電極焊絲應當優選其中焊絲表面沒有電鍍銅的消耗電極焊絲。焊絲表面沒有電鍍銅能夠使在熔滴的收縮部分處的表面張力降低，這樣，熔滴能夠借助電磁箍縮力從焊絲上釋放出來。因此，可以實現非常高可再現性的熔滴過渡。
作為本發明的脈沖電弧焊方法先決條件的基本焊接條件包括焊絲直徑＝0.6到1.6mm；被焊接材料＝鐵材料；焊條和基底金屬之間的距離＝10到45mm，但是并不限制于這些條件。雖然焊接速度不是關鍵的，但是推薦使用20至100cm/分鐘的焊接速度。
本發明通過實施例更具體描述，以證明本發明的效果。下面解釋試驗結果，這些試驗包括在本發明范圍的實施例以及在本發明范圍之外的比較例。
[實施例1] 使用下面示出的焊接條件以及表1所示的脈沖參數值，脈沖電弧焊使用二氧化碳氣體作為保護氣進行，以測量飛濺產生率。更具體地，如圖3所示，焊接基底金屬1夾在一對銅收集箱2之間，方式是相應收集箱的開口相對于基底金屬1處于面對面的關系，在這樣的條件下，通過使用由焊炬3供給的焊絲條進行電弧焊，以在銅收集箱2之內收集飛濺。煙霧產生率根據JIS Z 3930中描述的方法測量。
焊絲JIS Z3312直徑為1.2mm的YGW11 二氧化碳氣體CO2 試驗板SM490A 焊條和基底金屬之間的距離25mm 焊接速度40cm/分鐘 下表1中示出飛濺和煙霧產生率的測量結果。應當注意，在表1中，評價以這樣的方式進行其中飛濺產生率為4.0g/分鐘或更低并且煙霧產生率為400mg/分鐘的那些實施例或比較例評定為良好(○)，其中飛濺產生率超過4.0g/分鐘或煙霧產生率超過400mg/分鐘的那些實施例或比較例評定為差(×)。
表1 從表1明顯的是，對于本發明方面所限定的焊接參數，實施例1到19都在本發明范圍內。在這些實施例中，在所有情況下，飛濺量都小于4.0g/分鐘，而煙霧量都小于400mg/分鐘。
相反，比較例20到35在本發明范圍之外，并且它們所有評價都為差。這在下面具體描述。在IP平均小于本發明限定下限的比較例20中，熔滴以龐大質量形成并且不能釋放，由此導致偏離一個脈沖群-一個熔滴過渡，并且增加因不規則短路導致的飛濺。比較例21是這樣的，即，IP平均超過本發明的上限，因而起向上推熔滴作用的電弧力在峰值時間變得太高，使得難于實現規則熔滴過渡，由此導致飛濺量增加。在IB平均小于本發明下限的比較例22中，容易出現電弧擊穿和短路，導致飛濺量增加。在IB平均超過上限的比較例23中，在基值時間難于穩定形成熔滴，因而熔滴在峰值時間施加之前振動和變形。這必然伴有熔滴過渡的不規則性，由此增加飛濺。在Tp低于下限的比較例24中，熔滴的釋放和生長變得令人不滿意，這導致了n-個脈沖群-一個熔滴過渡，由此增加了飛濺。在Tp高于上限的比較例25中，不僅熔滴釋放之后的下一個熔滴過量生長，而且易于發生一個脈沖群-n個熔滴過渡，其中熔滴過渡在脈沖峰值時間的后半部分再次重復，由此增加飛濺。在Tb低于下限的比較例26中，熔滴在基值時間期間不能滿意地成形，因而熔滴的釋放方向偏離焊絲方向，由此增加飛濺。在Tb超過上限的比較例27中，在基值時間的熔體過量形成，由此易于在基值時間期間產生短路。在F低低于下限的比較例28中，每一個脈沖的熔滴在尺寸上變得太大，在這種情況下，不規則的短路易于通過熔滴和熔池之間的接觸產生，由此增加飛濺。在F低超過上限的比較例29中，不能一個脈沖群-一個熔滴過渡，由此增加飛濺。在F高低于下限的比較例30中，所得熔滴振動很大，由此難于穩定生長并形成熔滴，由此增加飛濺。在F高超過上限的比較例31中，即使施加高頻脈沖，上推力也增加，在這種情況下，熔滴不規則性增加，導致飛濺增加。在IPa低于下限的比較例32中，沒有獲得應用高頻脈沖的效果。因此，在峰值時間的熔滴不規則振動并變形，由此增加飛濺。在IPa超過上限的比較例33中，影響在峰值時間的熔滴的電弧力變化過大，使得熔滴難于穩定生長。在IBa低于下限的比較例34中，沒有獲得應用高頻脈沖的效果，由此在基值時間的熔滴不規則振動并變形，由此增加飛濺。在IBa超過上限的比較例35中，對在基值時間的熔滴起作用的電弧力變化很大，由此熔滴難于穩定成形，因而增加飛濺。
[比較例2] 使用下列焊接條件、具有表2所示的組成的消耗電極焊絲以及二氧化碳氣體作為保護氣，進行脈沖電弧焊，并解釋飛濺和煙霧產生率的測量結果。飛濺收集方法以及煙霧量的測量方法分別如前面所述。在表2中，以這樣的方式進行評價飛濺產生率為2.5g/分鐘或更低以及煙霧產生率為350mg/分鐘或更低的那些實施例或比較例被評定為良好(○)，飛濺產生速率超過2.5g/分鐘或煙霧產生速率超過350mg/分鐘的那些實施例或比較例被評定為差(×)。
焊絲尺寸1.2mm直徑 二氧化碳氣體CO2 試驗板SM490A 焊條和基底金屬之間的距離25mm 焊炬的前進角30° 焊接速度40cm/分鐘 焊絲供給速度15.5m/分鐘 IP平均500A IB平均200A Tp9ms Tb10ms F低50Hz F高1000Hz IPa300A IBa100A 表2 在表2中的實施例36到46使用滿足在本發明一個方面中所限定的需求的消耗電極焊絲，在這種情況下，以令人滿意的方式進行焊接，飛濺和煙霧量分別低。尤其是，實施例36和37之間、實施例39和40之間以及實施例43和44之間的比較表明，當分別使用具有相似組成的焊絲時，就飛濺量而論，沒有進行鍍銅的情況要小。可見，沒有鍍銅使得表面張力在熔滴的收縮部分被降低，因此允許熔滴更易于因電磁箍縮力而從焊絲上釋放出來。因此，能夠獲得非常高再現性的熔滴過渡，并且可以進一步減小飛濺量。
在另一方面，對于消耗電極焊絲的組成，比較例47到56都在本發明一個方面所限定的發明范圍之外，其中飛濺和煙霧量都較大。更具體地，比較例47是這樣的，由于焊絲中的C超過本發明的上限，導致熔滴和熔池變形并劇烈振動，由此增加飛濺。在比較例48中，因為焊絲中的Si低于下限，因此熔滴在粘度上變得很低，導致熔滴因電弧力而不規則變形，由此增加飛濺。在比較例49，50中，Si含量超過上限，因而所得熔滴在粘度上變得太高，導致偏離一個脈沖群-一個熔滴過渡，并增加飛濺。在焊絲中Mn低于下限的比較例51中，所得熔滴的粘度變得很低，導致熔滴由于電弧力而不規則變形，由此增加飛濺。在焊絲中的Mn超過上限的比較例52、53中，所得熔滴在粘度上變得太高，由此導致偏離一個脈沖群-一個熔滴過渡并增加飛濺。在焊絲中的Ti+Al+Zr低于下限的比較例54、55中，熔滴由于電弧力而不規則變形，由此增加飛濺。在焊絲中的Ti+Al+Zr超過上限的比較例56中，熔滴在粘度上變得太高，導致偏離一個脈沖群-一個熔滴過渡并且增加飛濺。
應當注意，在實施例2(表3)中被評價為“○”的條件比在實施例1(表1)中的條件苛刻。更具體地，表2中的實施例樣品都是滿足更優選條件的樣品。可見，用于在本發明的脈沖電弧焊方法中的焊絲組成的條件表示能夠產生優選焊絲即優選選擇的那些條件。
權利要求
1.一種脈沖電弧焊方法，其中使用二氧化碳氣體或主要由二氧化碳氣體構成的混合氣體作為保護氣，連續產生30到100Hz的低頻脈沖的同時，將脈沖頻率為500到2000Hz的高頻脈沖迭加在所述低頻脈沖上，并且滿足下列焊接參數條件(a)到(h)
(a)平均峰值電流IP平均＝300到700A；
(b)平均基值電流IB平均＝50到300A；
(c)脈沖峰值時間Tp＝3到25ms；
(d)基值時間Tb＝5到30ms；
(e)低頻脈沖的脈沖頻率F低＝30到100Hz；
(f)高頻脈沖的脈沖頻率F高＝500到2000Hz；
(g)高頻脈沖在峰值時間的電流振幅IPa＝50到600A；以及
(h)高頻脈沖在基值時間的電流振幅IBa＝20到200A。
2.根據權利要求1的脈沖電弧焊方法，其中滿足下列焊接參數條件(i)到(m)
(i)平均峰值電流IP平均＝400到600A；
(j)脈沖峰值時間Tp＝5到15ms；
(k)基值時間Tb＝5到15ms；
(l)低頻脈沖的脈沖頻率F低＝30到70Hz；以及
(m)高頻脈沖的脈沖頻率F高＝800到1500Hz。
3.根據權利要求1的脈沖電弧焊方法，其中所使用的消耗電極焊絲由不大于0.1重量％的C、0.20至1.0重量％的Si、0.50至2.0重量％的Mn和總計為0.05至0.40重量％的Ti+Al+Zr，余量的Fe和不可避免的雜質制成。
4.根據權利要求1的脈沖電弧焊方法，其中所使用的消耗電極焊絲的表面未用銅電鍍。
全文摘要
在本發明的脈沖電弧焊方法中，使用主要由二氧化碳氣體構成的保護氣，并且連續產生30到100Hz的低頻脈沖，將脈沖頻率為500到2000Hz的高頻脈沖迭加在該低頻脈沖上。在這種情況下，確定焊接電流，使得平均峰值電流IP平均為300到700A，平均基值時間Tb為5到30ms，高頻脈沖在峰值時間的電流振幅IPa為50到600A，并且高頻脈沖在基值時間的電流振幅IPb為20到200A。這種方法確保了熔滴和電弧的位移減小程度，因此熔滴的尺寸、釋放時間和釋放方向都基本上保持完全恒定，能夠獲得其中一個脈沖群－一個熔滴過渡的規則性很高的熔滴過渡。因此，可以顯著地降低飛濺和煙霧產生率。
文檔編號B23K35/38GK1962147SQ200610132109
公開日2007年5月16日 申請日期2006年10月10日 優先權日2005年11月8日
發明者輿石房樹, 鈴木啟一, 山崎圭, 本間正浩 申請人:株式會社神戶制鋼所