CN121001844A - 电弧焊接接头及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供熔渣的附着量少、具有稳定的熔深、焊接接头强度和焊接部的耐腐蚀性优异的电弧焊接接头及其制造方法。一种电弧焊接接头，是通过将由两张钢板构成的角接合的搭接角焊电弧焊接而制造的电弧焊接接头，上述电弧焊接接头具有上板、下板、以及将上述上板和上述下板接合的焊接部，上板和下板为规定的板厚，上述下板的板厚t₂和焊接部截面中的从上板与下板的边界到焊接焊道的下表面的距离即熔深d满足规定式子，并且，使用焊接焊道表面的焊道表面积S_BEAD和被熔渣覆盖的区域的面积即熔渣表面积S_SLAG由规定式子算出的熔渣被覆面积率S_RATIO为15%以下。

Description

电弧焊接接头及其制造方法

技术领域

本发明涉及熔渣的附着量少、具有稳定的熔深、焊接接头强度和焊接部的耐腐蚀性优异的电弧焊接接头及其制造方法。

背景技术

近年来，对于汽车，兼顾以车身的安全性和可靠性的提高为目的的车身使用的部件的高强度化和高刚性化与以改善燃油效率为目的的部件的轻型化的需求正在提高。其结果是正在推进高强度钢板的应用所带来的部件钢板的薄壁化。另一方面，从部件强度、刚性的观点出发，在汽车所采用的各种部件之中特别是底盘部件（例如下臂等）使用比车身更厚的钢板。因此，如果实现底盘部件中使用的钢板的高强度化，进而实现钢板的薄壁化，就可实现车身的进一步的轻型化。由此，在确保部件强度、刚性的同时实现燃油效率的改善。

一般而言，在腐蚀环境下使用的部件以确保耐腐蚀性为目的而在焊接后实施化学转化处理和电沉积涂装等防锈处理。但是，随着时间的经过，有时在焊接部及其附近会出现锈、腐蚀。如上述那样，在实施了电沉积涂装的部件产生的腐蚀容易从焊接部产生，随着时间的经过而在焊接部及其周边的大范围内伴随涂膜鼓起而扩大，在板厚方向上也加剧。如果腐蚀像这样加剧，则焊接部及其附近的板厚减薄，其结果导致焊接部的强度降低、甚至部件的强度降低。也就是说，如果在载荷作用于焊接部的部件（例如汽车的底盘部件等）产生腐蚀且发展，则有时导致部件的破坏。

在进行电沉积涂装时，为了提高母材钢板及焊接金属与电沉积涂膜的密合性，在作为预处理而对母材钢板及焊接金属实施化学转化处理（例如磷酸锌处理等）之后进行电沉积涂装。作为化学转化处理的一个例子广泛普及的磷酸锌处理是指使磷酸锌晶体在母材钢板及焊接金属的表面生长来提高电沉积涂装中的涂膜的密合性的技术。然而，在现有技术中，在当电沉积涂装之前实施了化学转化处理的部件中，也随着时间的经过而在焊接部及其周边的大范围内频繁地发生涂膜鼓起。也就是说，在作为预处理而实施上述化学转化处理之后进行电沉积涂装的技术中，很难完全抑制以焊接部为起点的腐蚀的产生。

另外，如果对使用具有镀层的钢板的部件进行电弧焊接，则在因作为热源的电弧等离子体（以下称为电弧）而暴露于高热的焊接部中，镀层蒸发，非镀覆部局部露出。因此，无法期待与成本高的具有镀层的钢板的使用相称的耐腐蚀性的大幅提高。

如以上说明那样，虽然在改善部件的耐腐蚀性的制造技术中开发了各种技术，但均兼具优点和缺点。而且，从抑制制造成本的上升并实现耐腐蚀性的提高的观点出发，正在研究更有效地防止以焊接部为起点的腐蚀的产生和发展的技术。

作为从焊接部产生腐蚀的起点，以往公知有

（a）附着于焊接部（主要是焊接焊道的表面）的熔渣，

（b）附着于焊接部的焊接烟尘，

（c）在因焊接而暴露于高温的钢板的表面生成的氧化物。

即使将在焊接部存在上述的（a）（b）的附着物、（c）的氧化物的部件供于化学转化处理，也会以这些附着物、生成物为起点，局部残留不被由磷酸锌晶体构成的化学转化处理层覆盖的区域。即使对这样的区域实施电沉积涂装，涂膜的形成也不充分，涂膜的密合性变得不充分，因此耐腐蚀性显著降低，引起因腐蚀的产生和发展而导致的板厚的减薄。作为防止上述（a）（b）的附着物、（c）的氧化物的产生的技术，研究了以下内容。

例如，专利文献1中公开了在进行电弧焊接后且实施电沉积涂装前的焊接部及其附近使用pH为2以下且液温为30～90℃的非氧化性的酸性溶液进行喷雾处理或浸渍处理的技术。该技术通过用非氧化性的溶液溶解焊接焊道、母材钢板来除去上述（a）的熔渣、（b）的焊接烟尘、（c）的氧化物。

但是，在专利文献1公开的技术中，需要在电沉积涂装前冲洗酸性溶液，因此部件的制造工序变得复杂。另外，成型为所希望的形状的部件是使各种形状的钢板重叠并接合而成的，因此残留于重叠的间隙的酸性溶液引起剧烈的腐蚀。此外，由于大量使用酸性溶液，所以制造设备暴露于腐蚀环境而容易产生腐蚀、故障，除此之外还需要防止烟尘的飞散来确保作业员的安全。

专利文献2中公开了通过减少电弧焊接中使用的焊丝和母材的合计Si量、增加焊丝和母材的合计Mn量来提高焊接部及其附近的涂装后耐腐蚀性的技术。

但是，从抑制熔渣生成的观点出发，如果减少Si的含量，则不可避免钢板的强度降低。即，在专利文献2公开的技术中，为了确保部件的强度而不得不使用厚壁的钢板，难以实现车身的轻型化。

专利文献3中公开了如下技术：即使是存在熔渣、焊接烟尘及氧化物的焊接焊道，也通过调整在化学转化处理中使用的处理液的成分来充分地形成化学转化处理层。具体而言，通过使用含有磷酸锌胶体的表面调整液进行表面处理，容易形成化学转化处理层。此外，通过使用F含量为100质量ppm以上的磷酸锌处理液进行化学转化处理，溶解除去熔渣、焊接烟尘及氧化物，提高基于电沉积涂装的涂膜的密合性。

但是，在专利文献3公开的技术中，使用含有被指定为毒物的氟的磷酸锌处理液，因此在将其废液向工厂外排出时，必须将氟降低到满足环境基准的水平。因此，除了部件的制造设备以外，还需要大规模的废液处理设备。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平9－20994号公报

专利文献2：日本特开平8－33997号公报

专利文献3：日本专利第5549615号公报

发明内容

本发明是鉴于这些课题而完成的，其目的在于提供熔渣的附着量少、具有稳定的熔深、焊接接头强度和焊接部的耐腐蚀性优异的电弧焊接接头及其制造方法。

本发明人等发现，为了实现焊接部的耐腐蚀性提高、进而稳定地得到具有稳定的熔深的焊接接头，减少附着于焊接部的熔渣、并且使用脉冲焊接来实现周期性的短路过渡是最有效的。

为了抑制焊接部的熔渣生成量，重要的是抑制钢板及焊丝中包含的Si、Mn、Ti等的氧化，通过使用氧化性气体的含量减少的保护气体，可抑制这些元素的氧化，能够减少熔渣生成量。但是，在提高了保护气体中的Ar气体比率的气体保护电弧焊接中，电弧的扩展变大。其结果是向母材的热通量降低，焊接部成为浅的熔深。另外，在钢板表面的氧化被膜因清洁作用而被除去后，阴极斑点在钢板表面游动，因此电弧不稳定。其结果是熔深不稳定。因此，发明人等发现如下技术：使用脉冲焊接来减少阴极斑点的游动，且实现不易受电弧的晃动影响的周期性的短路过渡，且通过使用脉冲电流波形，得到熔渣附着少且具有稳定的熔透、焊接接头强度和焊接部的耐腐蚀性优异的焊接接头。

本发明基于上述见解，其主旨如下。

［1］一种电弧焊接接头，是通过将由两张钢板构成的角接合的搭接角焊电弧焊接而制造的电弧焊接接头，

上述电弧焊接接头具有上板、下板、以及将上述上板和上述下板接合并熔透上述上板和上述下板的焊接部，

上板的板厚t₁和下板的板厚t₂分别为5.0mm以下，

上述下板的板厚t₂和上述焊接部的截面中的从上板与下板的边界到焊接焊道的下表面的距离即熔深d满足下述式（1），

并且，使用焊接焊道表面的焊道表面积S_BEAD和上述焊道表面积S_BEAD中的被熔渣覆盖的区域的面积即熔渣表面积S_SLAG由下述式（2）算出的熔渣被覆面积率S_RATIO为15%以下。

式（1）中，t₂（mm）表示下板的板厚，d（mm）表示熔深。

式（2）中，S_BEAD（mm²）表示焊道表面积，S_SLAG（mm²）表示被熔渣覆盖的区域的面积即熔渣表面积，S_RATIO（%）表示熔渣被覆面积率。

［2］一种电弧焊接接头的制造方法，是制造上述［1］所述的电弧焊接接头的电弧焊接接头的制造方法，

电弧焊接方法是周期性地重复脉冲峰值电流和脉冲基值电流的脉冲焊接，

平均焊接电流I_AVE为100A～320A，

脉冲峰值电流I_p为400A～600A，

脉冲峰值时间T_p为1.5ms～3.5ms，

使用98体积%以上的Ar气体作为焊接时的保护气体，

通过焊丝与母材短路来实现熔滴过渡。

［3］根据［2］所述的电弧焊接接头的制造方法，其中，在上述脉冲焊接中，上述脉冲峰值电流I_p、脉冲基值电流I_b、上述脉冲峰值时间T_p、从脉冲基值电流到脉冲峰值电流的上升时间T_up、从脉冲峰值电流到脉冲基值电流的下降时间T_down、电弧电压V、焊接速度W满足下述式（3）。

I_p（A）：脉冲峰值电流，I_b（A）：脉冲基值电流，T_p（ms）：脉冲峰值时间，T_up（ms）：上升时间，T_down（ms）：下降时间，V（V）：电弧电压，W（cm／s）：焊接速度

根据本发明，可以通过具有稳定的熔深而确保优异的焊接接头强度，并且通过抑制熔渣生成而得到焊接部的耐腐蚀性优异的焊接接头。并且，即使不将在现有的二氧化碳气体焊接或者使用惰性气体和活性气体的混合气体的MAG焊接或者使用以惰性气体为主要成分的气体的MIG焊接中使用的焊接装置变更为特殊规格，也能够得到上述效果。

附图说明

图1是表示通过电弧焊接而制作的焊接接头的一个例子的概略图。

图2的（a）和图2的（b）是表示现有的电弧焊接的熔滴过渡的情形的概略图。

图3的（a）和图的3（b）是表示本发明的短路过渡的情形的概略图。

图4是说明焊接部截面中的熔深和焊喉厚度的概略图。

图5是表示本发明的电弧焊接的脉冲电流波形的概略图。

图6是表示焊接焊道的焊道面积和熔渣被覆面积的概略图。

图7是表示焊接焊道的耐腐蚀性试验的情形的概略图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的详细内容进行说明。图1是表示本发明的实施方式的一个例子的、表示通过电弧焊接而制作的焊接接头的一个例子的概略图。在该例中，作为代表示出了将由两张钢板构成的角接合的搭接接头的角焊电弧焊接，但在本发明中，焊接接头形状和焊接姿势没有限定。

在本发明中，例如如图1所示，将通过焊枪2的中心部从焊枪2连续地送至母材3（详细而言，例如由搭接两张母材3而形成的台阶的角部构成的焊接线）的焊丝1作为阳极，将母材3作为阴极，从焊接电源（未图示）施加焊接电压。在焊枪2中安装有导电嘴，导电嘴起到向焊丝1的供电和送丝引导的作用。通过从焊枪2内供给的Ar保护气体（未图示）的一部分电离、等离子化而在焊丝1与母材3之间形成电弧5B。另外，上述Ar保护气体中的未产生电离而从焊枪2向母材3流动的部分具有将电弧5B和母材3熔融形成的熔池（图1中未图示）与外部空气隔断的作用。通过来自电弧5B的热输入，焊丝1的前端部熔融而成为熔滴，该熔滴通过电磁力、重力等该熔滴被输送到熔池。该现象伴随着焊枪2或母材3的移动而连续地产生，使得熔池在焊接线的后方凝固，形成焊接焊道6。由此，实现至少两张钢板（母材3）的接合。

另一方面，在对本发明作为对象的碳钢进行现有的MIG焊接的情况下，存在焊接极其不稳定的课题。在MAG焊接或MIG焊接中，是将电极（焊丝）作为阳极的反极性焊接，因此在母材的钢板表面以像氧化物那样功函数低、容易发生电子发射的区域为起点形成阴极斑点。例如，在母材表面具有牢固的氧化被膜的铝合金中，以焊接线上的氧化被膜为起点来稳定地形成阴极斑点，因此能够进行良好的焊接。与此相对，在不易具有氧化被膜的钢中，在不生成来自O₂或CO₂的氧化物的MIG焊接中，阴极斑点不固定，在母材表面剧烈地游动，寻找功函数低的部位。因此，无法稳定得到向母材的热输入，导致得到熔深过小或熔深的偏差大的焊接接头。另外，焊接变得不稳定，从而导致隔断氧化性气体侵入熔池的Ar保护气体的保护性降低，可能有熔渣的生成增加的情况。

针对该现象，本发明人等基于焊接实验观察电弧行为，认为在以碳钢为对象的MIG焊接中上述作为问题列举的熔透不足以及熔透的不稳定化、熔渣生成的增加的主要原因是不稳定的熔滴过渡。

图2的（a）和图2的（b）表示对基于现有的MIG焊接的熔滴过渡的情形进行说明的概略图。在现有的MIG焊接的熔滴过渡中，如图的2（a）那样焊丝1熔融并从细长的液柱连续地输送到熔池8的形态和如图2（b）那样在焊丝1前端生成大的熔滴7并通过落下或短路而向熔池8输送的形态混合存在。为了抑制该不稳定的熔滴过渡，认为使熔滴7从焊丝1前端有规律地脱离是有效的，但在Ar保护气体的情况下，作用于焊丝1的电磁收缩力小，熔滴7的脱离变得困难。

因此，在本发明中，发现作为使熔滴过渡稳定的手段，有效的是通过在焊丝1前端与母材3之间有规律地重复图3的（a）的非短路状态和图3的（b）的短路状态，在短路状态时熔滴7向母材3过渡的所谓的周期性的短路过渡来完成接合。另外，进一步重复焊接实验的结果发现，通过限定脉冲电流波形的脉冲峰值电流和脉冲峰值时间，能够将如图4所示的焊接部截面的熔深控制为规定的值，得到规定的焊接接头强度。

图4表示说明焊接部截面中的熔深和焊喉厚度的概略图。电弧焊接接头具有上板20、下板21、以及将上板20和下板21接合并熔透上述上板20和上述下板21的焊接焊道6，熔深23是指焊接部截面中的从上板20与下板21的边界24到焊接焊道6的下表面的距离。下板的板厚t₂为符号22。

下板的板厚t₂和熔深d满足式（1）

式（1）中，t₂（mm）表示下板的板厚，d（mm）表示熔深。

如果d／t₂小于0.20，则产生焊接部的熔透不良，焊接接头强度降低。因此，d／t₂为0.20以上。d／t₂优选为0.25以上。d／t₂更优选为0.30以上。d／t₂进一步优选为0.32以上。最优选为0.35以上。另一方面，在d／t₂超过0.80的情况下，由于焊接时的热输入过多而焊接热影响部的区域变大，引起焊接接头强度的降低。另外，由于焊接变形变大而也有时无法得到规定的焊接接头强度。因此，d／t₂为0.80以下。d／t₂优选为0.75以下。d／t₂更优选为0.70以下。d／t₂进一步优选为0.68以下。d／t₂最优选为0.65以下。

上板的板厚t₁和下板的板厚t₂为5.0mm以下

在上板的板厚t₁和下板的板厚t₂大于5.0mm的情况下，由于热输入的扩散而熔透变得过小，另外图4所示的焊喉厚度25变小，承受外部载荷的截面积（焊喉厚度×焊接长度）变得过小，因此导致焊接接头强度的降低。因此，上板的板厚t₁和下板的板厚t₂为5.0mm以下。上板的板厚t₁和下板的板厚t₂优选为4.8mm以下。更优选为4.5mm以下。进一步优选为4.2mm以下。最优选为4.0mm以下。下限没有特别限定，但上板的板厚t₁和下板的板厚t₂优选为0.5mm以上。更优选为0.8mm以上。进一步优选为1.0mm以上。最优选为1.2mm以上。应予说明，焊接长度是指图6所示的焊接焊道6的焊接线方向11的长度。

熔渣被覆面积率S_RATIO为15%以下

在使用焊接焊道表面的焊道表面积S_BEAD和上述焊道表面积S_BEAD中的被熔渣覆盖的区域的面积即熔渣表面积S_SLAG由下述式（2）算出的熔渣被覆面积率S_RATIO超过15%的情况下，在焊接部的大范围内以熔渣为起点的锈产生和腐蚀进行，可能产生板厚减少所引起的焊接接头强度降低。因此，熔渣被覆面积率S_RATIO为15%以下。熔渣被覆面积率S_RATIO优选为14%以下。熔渣被覆面积率S_RATIO更优选为12%以下。熔渣被覆面积率S_RATIO进一步优选为10%以下。熔渣被覆面积率S_RATIO最优选为8%以下。下限没有特别限定，可以为0%。

式（2）中，S_BEAD（mm²）表示焊道表面积，S_SLAG（mm²）表示被熔渣覆盖的区域的面积即熔渣表面积，S_RATIO（%）表示熔渣被覆面积率。

接着，对电弧焊接接头的制造方法进行说明。

以平均焊接电流I_AVE为100A～320A进行脉冲焊接

图5示出表示本发明的电弧焊接的脉冲电流波形的概略图。脉冲焊接是周期性地重复脉冲峰值电流（I_p）和脉冲基值电流（I_b）进行焊接的方法。平均焊接电流I_AVE是取如图5的脉冲波形所示周期性地变化的焊接电流的时间平均的值。在平均焊接电流I_AVE小于100A的脉冲焊接中，无法抑制MIG电弧的不稳定化，无法得到规定的熔深。因此，平均焊接电流I_AVE为100A以上。平均焊接电流I_AVE优选为120A以上。平均焊接电流I_AVE更优选为140A以上。平均焊接电流I_AVE进一步优选为160A以上。平均焊接电流I_AVE最优选为180A以上。在平均焊接电流I_AVE超过320A的脉冲焊接中，热输入量变得过大，由此有时产生属于焊接缺陷的烧穿。因此，平均焊接电流I_AVE为320A以下。平均焊接电流I_AVE优选为300A以下。平均焊接电流I_AVE更优选为270A以下。平均焊接电流I_AVE进一步优选为260A以下。平均焊接电流I_AVE最优选为250A以下。

脉冲峰值电流I_p为400A～600A

如果脉冲峰值电流I_p小于400A，则热输入量变得过小，由此熔深减小。因此，脉冲峰值电流I_p为400A以上。脉冲峰值电流I_p优选为450A以上。脉冲峰值电流I_p更优选为470A以上。脉冲峰值电流I_p进一步优选为490A以上。脉冲峰值电流I_p最优选为500A以上。另外，在脉冲峰值电流I_p大于600A的情况下，瞬间的热输入量变得过大，由此有时产生属于焊接缺陷的烧穿。产生属于焊接缺陷的烧穿是指母材未正常接合而不能得到规定的电弧焊接接头。因此，脉冲峰值电流I_p为600A以下。脉冲峰值电流I_p优选为590A以下。脉冲峰值电流I_p更优选为580A以下。脉冲峰值电流I_p进一步优选为570A以下。脉冲峰值电流I_p最优选为560A以下。

应予说明，如果脉冲基值电流（I_b）过小，则有时基值期间内的电弧放电变得不稳定而产生焊道形状的劣化，另外成为熔透不足。因此，脉冲基值电流（I_b）优选为30A以上。脉冲基值电流（I_b）更优选为40A以上。脉冲基值电流（I_b）进一步优选为45A以上。脉冲基值电流（I_b）最优选为50A以上。另一方面，如果过大，则有时引起烧穿，另外不能充分确保脉冲峰值电流（I_p）与脉冲基值电流（I_b）之差，无法充分得到将在焊丝1前端形成的熔滴7推入熔池8使其短路的作用，焊接不稳定。因此，脉冲基值电流（I_b）优选为120A以下。脉冲基值电流（I_b）更优选为110A以下。脉冲基值电流（I_b）进一步优选为100A以下。脉冲基值电流（I_b）最优选为90A以下。

脉冲峰值时间T_p为1.5ms～3.5ms

如果脉冲峰值时间T_p小于1.5ms，则与脉冲峰值电流同样地热输入量变得过小，由此熔深降低。因此，脉冲峰值时间T_p为1.5ms以上。脉冲峰值时间T_p优选为1.8ms以上。脉冲峰值时间T_p更优选为2.0ms以上。脉冲峰值时间T_p进一步优选为2.1ms以上。另外，在脉冲峰值时间T_p超过3.5ms的情况下，热输入量变得过大，由此有时产生属于焊接缺陷的烧穿。因此，脉冲峰值时间T_p为3.5ms以下。脉冲峰值时间T_p优选为3.2ms以下。脉冲峰值时间T_p更优选为3.0ms以下。脉冲峰值时间T_p进一步优选为2.9ms以下。脉冲峰值时间T_p更优选为2.8ms以下。

脉冲峰值电流I_p、脉冲基值电流I_b、脉冲峰值时间T_p、从脉冲基值电流到脉冲峰值电流的上升时间T_up、从脉冲峰值电流到脉冲基值电流的下降时间T_down、电弧电压V和焊接速度W满足下述式（3）（优选条件）

I_p（A）：脉冲峰值电流，I_b（A）：脉冲基值电流，T_p（ms）：脉冲峰值时间，T_up（ms）：上升时间，T_down（ms）：下降时间，V（V）：电弧电压，W（cm／s）：焊接速度

在（I_p×（T_p＋T_up＋T_down）－（I_p－I_b）×（T_up＋T_down）／2）／（T_p＋T_up＋T_down）×V／W／1000小于5.8kJ／cm的情况下，对熔透造成影响的峰值时的热输入量变得过小，熔深23降低。因此，（I_p×（T_p＋T_up＋T_down）－（I_p－I_b）×（T_up＋T_down）／2）／（T_p＋T_up＋T_down）×V／W／1000优选为5.8kJ／cm以上。更优选为6.5kJ／cm以上。进一步优选为7.0kJ／cm以上。最优选为7.5kJ／cm以上。另外，在超过14.4kJ／cm的情况下，热输入量变得过大，由此有时产生属于焊接缺陷的烧穿。因此，（I_p×（T_p＋T_up＋T_down）－（I_p－I_b）×（T_up＋T_down）／2）／（T_p＋T_up＋T_down）×V／W／1000优选为14.4kJ／cm以下。更优选为12.8kJ／cm以下。进一步优选为11.5kJ／cm以下。最优选为10.2kJ／cm以下。

使用98体积%以上的Ar气体作为保护气体

在保护气体的Ar气体比率小于98体积%的情况下，促进保护气体中的氧化性气体与熔融金属中包含的合金元素的化学反应，成为耐腐蚀性降低的原因的熔渣的生成量增加。因此，保护气体的Ar气体比率为98体积%以上。保护气体的Ar气体比率优选为99体积%以上。上限没有特别限定，Ar气体比率可以为100%。

本发明中使用的焊丝1没有特别限定。例如，可以使用JIS Z 3312中记载的MAG焊接用的实心焊丝等。

另外，本发明的母材3以钢板和镀覆钢板为对象。钢板的成分组成没有限定，但例如优选含有C：0.02～0.3质量%、Si：0.01质量%以上、Mn：0.5%质量%以上、P：0.05质量%以下、S：0.05质量%以下的钢板，除此之外还可以含有Cu、Ni、Cr、Ti等合金元素。在上述钢板中，Si优选为3.0质量%以下，Mn优选为5.0质量%以下。另外，P的下限没有特别限定，但优选为0.0005质量%以上，S的下限没有特别限定，但优选为0.0005质量%以上。另外，镀覆钢板的镀覆组成没有特别限定，但例如可举出Zn。

实施例

以下，对本发明的实施例进行说明。使用具有表1所示的成分的两张钢板（两张钢板为相同板厚）叠合，例如通过图1所示的方法进行角焊。应予说明，作为表1所示的以外的钢板的成分，包含Fe以及Cu、Ni、Cr、Ti等合金元素。焊接在表2所示的焊接条件下实施。焊丝使用JIS Z 3312中记载的MAG焊接用的实心焊丝。

对于如以上那样得到的焊接后的钢板，按照以下的试验方法评价熔渣被覆面积率、熔深、焊接部的耐腐蚀性、焊接接头强度。

（熔渣被覆面积率）

图6是表示焊接焊道的焊道面积和熔渣被覆面积的概略图。图6所示的焊道表面积S_BEAD和熔渣被覆表面积S_SLAG通过从正上方拍摄焊接焊道6的除焊道始终端部10（各自长度15mm）以外的区域的表面，并测定从焊接焊道6和熔渣的上表面的投影面积来算出。在焊接焊道6的长度小于130mm的情况下，拍摄除焊道始终端部10以外的全长的表面。在焊接焊道6的长度为130mm以上的情况下，拍摄除焊道始终端部10以外的任意部位（长度100mm）的表面。通过将算出的熔渣表面积S_SLAG的值除以焊道表面积S_BEAD的值来求出熔渣被覆面积率S_RATIO。将S_RATIO为15%以下评为合格。

（熔深）

熔深d的测定通过在焊接焊道6的除焊道始终端部10（各自长度15mm）以外的区域中，观察如图4所示焊接焊道6的任意五处的与焊接线垂直（与图6中记载的直线AA平行的方向）的板厚方向截面来进行。但是，任意五处为相互分离5mm以上的位置。这里，将焊接焊道6的任意部位沿与焊接线垂直的板厚方向切断，求出各自的熔深23，将它们的平均值设为“熔深d（mm）”。将d／t₂（t₂为下板的板厚）为0.20～0.80评为合格。

（耐腐蚀性评价结果）

图7是表示焊接焊道的耐腐蚀性试验的情形的概略图。首先，将腐蚀试验后的电弧焊接接头浸渍于浸渍用剥离剂并剥离电沉积涂装后，依据ISO8407除去腐蚀生成物。接着，在包含焊接焊道6的焊道始终端部10（各自长度15mm）的情况下，拍摄除焊道始终端部10以外的区域的表面，对得到的照片进行分析来测定在腐蚀区域12中从焊趾向与焊接线方向11垂直的方向的最大腐蚀宽度H_MAX。在焊接焊道6的长度小于130mm的情况下，拍摄除焊道始终端部10以外的全长的表面。在焊接焊道6的长度为130mm以上的情况下，拍摄除焊道始终端部10以外的任意部位（长度100mm）的表面。耐腐蚀性的评价中，将最大腐蚀宽度H_MAX小于6.0mm的情况判断为优异并记为“○”，将6.0mm以上的情况判断为耐腐蚀性不足并记为“×”。

（焊接接头强度的评价结果）

首先，通过机械加工由焊接接头得到JIS Z 2241中记载的拉伸试验片。应予说明，拉伸试验片以焊接部成为中央的方式制作。作为制作的拉伸试验片的拉伸试验，在室温下实施拉伸速度10mm／min的拉伸试验，取得接头拉伸强度。将该值除以母材的拉伸强度而得的值（这里简称为强度比）作为焊接接头强度的评价参数。焊接接头强度的评价中，将强度比为0.6以上的情况判断为更优异并记为“◎”，将0.5以上且小于0.6的情况判断为优异并记为“〇”，将小于0.5的情况判断为焊接接头强度不足并记为“×”。

由表2明确，作为发明例示出的焊接No.1～6、12～17的S_RATIO为15%以下且d／t₂为0.20～0.80，得到耐腐蚀性和焊接接头强度优异的焊接接头。

这些发明例中的焊接No.1～4、12～14的S_RATIO为15%以下且d／t₂为0.30～0.70，得到耐腐蚀性和焊接接头强度更优异的焊接接头。

与此相对，作为比较例的焊接No.7～11的S_RATIO大于15%或者d／t₂小于0.20或大于0.80，无法得到良好的焊接接头。

应予说明，在表2中，在“S_RATIO为15%以下且d／t₂为0.30～0.70且焊接接头强度为「◎」”的情况下为评价A，在“S_RATIO为15%以下且d／t₂为0.20以上且小于0.30或者S_RATIO为15%以下且d／t₂大于0.70且为0.80以下且焊接接头强度为「〇」”的情况下为评价B，在“S_RATIO大于15%或者d／t₂小于0.20或大于0.80或焊接接头强度为「×」”的情况下为评价F。将评价F评为不合格，将评价A、B评为合格。

符号说明

1 焊丝

2 焊枪

3 母材

5B 电弧

6 焊接焊道

7 熔滴

8 熔池

10 焊道始终端部

11 焊接线方向

12 腐蚀区域

20 上板

21 下板

22 下板的板厚

23 熔深

24 焊接部截面中的上板与下板的边界

25 焊喉厚度

T_up 上升时间

T_p 峰值电流时间

T_down 下降时间

T_b 脉冲基值电流时间

T_up+T_p+T_down+T_b 一个脉冲周期

S_BEAD 焊道表面积

S_SLAG 熔渣被覆表面积

H_MAX 最大腐蚀宽度

Claims (3)

1.一种电弧焊接接头，是通过将由两张钢板构成的角接合的搭接角焊电弧焊接而制造的电弧焊接接头，

所述电弧焊接接头具有上板、下板、以及将所述上板和所述下板接合并熔透所述上板和所述下板的焊接部，

上板的板厚t₁和下板的板厚t₂分别为5.0mm以下，

所述下板的板厚t₂和所述焊接部的截面中的从上板与下板的边界到焊接焊道的下表面的距离即熔深d满足下述式（1），

并且，使用焊接焊道表面的焊道表面积S_BEAD和所述焊道表面积S_BEAD中的被熔渣覆盖的区域的面积即熔渣表面积S_SLAG由下述式（2）算出的熔渣被覆面积率S_RATIO为15%以下，

式（1）中，t₂表示下板的板厚，单位为mm，d表示熔深，单位为mm，

式（2）中，S_BEAD表示焊道表面积，单位为mm²，S_SLAG表示被熔渣覆盖的区域的面积即熔渣表面积，单位为mm²，S_RATIO表示熔渣被覆面积率，单位为%。

2.一种电弧焊接接头的制造方法，是制造权利要求1所述的电弧焊接接头的电弧焊接接头的制造方法，

电弧焊接方法是周期性地重复脉冲峰值电流和脉冲基值电流的脉冲焊接，

平均焊接电流I_AVE为100A～320A，

脉冲峰值电流I_p为400A～600A，

脉冲峰值时间T_p为1.5ms～3.5ms，

使用98体积%以上的Ar气体作为焊接时的保护气体，

通过焊丝与母材短路来实现熔滴过渡。

3.根据权利要求2所述的电弧焊接接头的制造方法，其中，在所述脉冲焊接中，所述脉冲峰值电流I_p、脉冲基值电流I_b、所述脉冲峰值时间T_p、从脉冲基值电流到脉冲峰值电流的上升时间T_up、从脉冲峰值电流到脉冲基值电流的下降时间T_down、电弧电压V、焊接速度W满足下述式（3），

I_p：脉冲峰值电流，单位为A，I_b：脉冲基值电流，单位为A，T_p：脉冲峰值时间，单位为ms，T_up：上升时间，单位为ms，T_down：下降时间，单位为ms，V：电弧电压，单位为V，W：焊接速度，单位为cm／s。