[發明專利]焊接裝置以及焊接方法

有效

• 申請號: 201680006808.8
• 申請日: 2016-01-04
• 公開（公告）號: CN107206532B
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發明（設計）人: 川邊直輝;丸山德治;宮田實;山崎圭;鈴木勵一
• 申請（專利權）人: 株式會社神戶制鋼所
• 主分類號: B23K9/173
• 分類號: B23K9/173;B23K9/16;B23K9/29;B23K9/32;B23K35/30
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 海坤

本發明的目的在于減少焊接金屬中的擴散性氫的量。在本發明的焊接系統(100)中，具備：使用焊絲(1)對工件(W)進行焊接的焊矩(10)；吸引保護氣體的吸引裝置(30)；以及供所吸引的保護氣體流動的吸引保護氣體供給路徑(60)，焊矩(10)構成為具有：引導焊絲(1)的導電嘴(14)；向焊接部供給保護氣體的保護氣體供給噴嘴(11)；以及包圍從導電嘴(14)突出的焊絲(1)的周圍(3)且朝向焊絲(1)的前端部開口而吸引保護氣體的吸引噴嘴(12)。

技術領域

本發明涉及焊接裝置以及焊接方法。

背景技術

在焊接產業中，因焊接金屬中的擴散性氫(氫原子H)導致的焊接金屬的氫脆化以及氫破裂成為問題。焊接金屬中的擴散性氫集中于鋼組織的晶界、微小空間而成為氫分子(H₂)，體積膨脹，通過其膨脹壓力而產生破裂，從而導致構造物的破壞。關于上述那樣的氫破裂，隨著鋼的強度增大而使氫破裂敏感性提高，近年來，存在焊接中使用高強度的高張力鋼的趨勢。

圖20是用于說明擴散性氫被焊接金屬吸收的過程的圖。在圖20中，作為焊絲而使用加入焊劑的焊絲即藥芯焊絲(FCW(Flux Cored Wire))進行說明。另外，圖21是示出藥芯焊絲的截面的圖。

作為藥芯焊絲的焊絲201由構成外周的鋼制環202和中心部203構成。在藥芯焊絲的情況下，中心部203含有金屬或者合金等的金屬粉以及焊劑。而且，在焊絲201穿過導電嘴208被輸送的同時，焊接電流從導電嘴208流向焊絲201，利用焊絲201前端的電弧209將焊絲201熔化而成為焊接金屬210。此時，焊接電流流過從導電嘴208突出的焊絲201的焊絲突出部211，因此產生電阻發熱，溫度上升。該上升溫度例如存在如下情況：在距導電嘴208的前端為5mm左右的位置處達到100℃，在距導電嘴208的前端為20mm的焊絲前端附近處上升至大約600℃。

在焊絲突出部211的溫度超過100℃而上升時，首先，焊絲201表面的氫源205氣化而從焊絲201釋放出。接著，通過來自被加熱的鋼制環202的導熱來加熱中心部203，焊劑內以及金屬粉內的氫源205也氣化，穿過作為接縫的焊縫204而向焊絲201外釋放出。從焊絲201釋放出的氫源205的一部分通過在電弧等離子體氣流以及氣體保護電弧焊的情況下從噴嘴206向焊接部供給的保護氣體的流動(箭頭207所示的方向)而流向箭頭213所示的方向并被引導至電弧209。電弧209為數千度的高溫，因此氫源205例如H₂O被分解而成為擴散性氫212，其被電弧柱內的熔滴以及焊接金屬210吸收而進入到焊接金屬210內。

這樣一來，存在于焊絲表面的氫源、焊絲所使用的焊劑以及金屬粉所包含的氫源在被加熱至高溫的焊絲突出部進行氣化。然后，氣化后的氫源借助在電弧等離子體氣流以及氣體保護電弧焊的情況下被供給的保護氣體的流動而被運至電弧柱內及其附近，分解而成為氫原子(即擴散性氫)，從而被吸收至焊接金屬。

作為因擴散性氫產生的氫脆化以及氫破裂的對策，為了促使擴散性氫從焊接金屬向外部釋放出，有時進行預熱(在焊接前加熱焊接鋼材)、后熱(在焊接后加熱焊接部)。另外，在焊接過程中使用藥芯焊絲的情況下，還使用通過向焊劑添加CaF₂、Na₃AlF₆等氟化物而使擴散性氫減少的方法。此外，還提出向在氣體保護電弧焊中被供給的保護氣體微量地混合CF₄的方法。

另外，例如，作為用于取出對于焊接人員而言不優選的物質即焊接煙塵的裝置，專利文獻1記載有下述的用于進行焊接作業的裝置，其具備：能夠在內部引導可與電壓源連接的焊絲的中心構件；為了取出焊接煙塵而配置于中心構件的外側的取出構件；以及為了供給氣體而配置于取出構件的外側的氣體供給構件。

在先技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特表2002-506736號公報

發明內容