CN104096945B - 电弧焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供电弧焊接方法及电弧焊接装置，使用焊料将至少一方实施有镀敷处理的两个母材适当焊接。一种将至少一方具有镀敷层的两个母材（K1、K2）通过焊料（F）电弧焊接的电弧焊接方法，交替地进行镀敷层去除工序和焊料熔敷工序，在所述镀敷层去除工序中，在停止焊料（F）的进给的状态下，使焊炬（10）沿着焊接线（L）移动并以电流值（I1）进行电弧放电，从而去除镀敷层，在所述焊料熔敷工序中，在使焊炬（10）的移动停止的状态下，进给焊料（F）并以比电流值（I1）小的电流值（I2）进行电弧放电，从而在去除了镀敷层的位置使焊料（F）熔敷。

Description

电弧焊接方法

技术领域

本发明涉及使用焊料对两个母材进行电弧焊接的电弧焊接方法及电弧焊接装置。

背景技术

以往，已知有在母材与焊炬之间产生电弧放电，利用该电弧放电产生的高热量使填充焊丝(焊料)熔融，并使母材与焊料以分子等级融合一体化的电弧焊接(所谓的电弧硬钎焊)。通过进行该电弧焊接，熔融的焊料进入接合位置的狭窄间隙，因此具有即使母材彼此的接合位置为复杂的形状，也能够比较容易地进行焊接的优点。

例如，在专利文献1中记载有如下脉冲电弧焊接方法：向非消耗电极呈脉冲状地供给电弧电流而在其与母材之间产生电弧放电，并以与所述的脉冲同步的方式间歇性地输送填充焊丝。

需要说明的是，在专利文献1所述的发明中设为，在电弧电流的值为峰值电流(＞基值电流)时使填充焊丝熔融，并且在基值电流时不使填充焊丝熔融。

【在先技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特开2011－110604号公报

【发明的概要】

【发明要解决的课题】

在用于机动车等的构件中，出于表面保护或防氧化的目的而大多实施镀敷处理。此外，在绝大多数情况下，焊料的沸点低于镀敷层(例如Zn)的熔点。

于是，在接合具有镀敷层的母材时，利用专利文献1所述的发明会产生以下这样的问题。

第一，若不进行镀敷层的去除而将峰值电流设定为使填充焊丝熔融的程度的温度，则在镀敷层上形成焊珠(焊接痕的鼓起)。这种情况下，由于在母材与焊珠的接合界面残存有镀敷层，因此存在接合强度减弱这样的问题。

第二，若将峰值电流设定为使镀敷层熔融飞溅(蒸腾)的程度的温度，则焊料(其沸点低于镀敷层的熔点。)蒸发，存在无法适当地进行焊接这样的问题。

发明内容

因此，本发明的课题在于提供一种使用焊料将在至少一方上实施有镀敷处理的两个母材适当焊接的电弧焊接方法及电弧焊接装置。

【用于解决课题的手段】

为了解决所述课题，本发明所涉及的电弧焊接方法将至少一方具有镀敷层的两个母材通过焊料电弧焊接，其特征在于，交替地进行镀敷层去除工序和焊料熔敷工序，在所述镀敷层去除工序中，在停止所述焊料的进给的状态下，使焊炬沿着焊接线移动并以第一电流值进行电弧放电，从而去除所述镀敷层，在所述焊料熔敷工序中，在使所述焊炬的移动停止的状态下，进给所述焊料并以比所述第一电流值小的第二电流值进行电弧放电，从而在去除了所述镀敷层的位置使所述焊料熔敷。

根据这样的结构，在镀敷层去除工序中，在停止焊料的进给的状态下使焊炬移动并以第一电流值进行电弧放电，去除镀敷层。其结果是，能够使在此之前被镀敷层覆盖的金属等露出。此外，在以第一电流值进行的电弧放电中，通过停止焊料的进给，从而防止因电弧放电的热量使焊料蒸发。

需要说明的是，所述的“焊接线”是指在焊接两个母材时用于使焊料作为焊层(连续的焊珠)延伸的直线或者曲线。

此外，在焊料熔敷工序中，在使焊炬的移动停止的状态下进给焊料并以第二电流值进行电弧放电，从而在镀敷层被去除的位置使焊料熔敷。由此，在焊料与两个母材之间不存在镀敷层的状态下进行焊接，能提高接合强度。

此外，在本发明所涉及的电弧焊接方法中，优选的是，所述两个母材中的一方是以含有Zn的所述镀敷层覆盖Fe系金属构件而成的第一母材，另一方是作为Al系金属构件的第二母材，所述焊料是ZnSi系焊料。

根据这样的结构，利用ZnSi系的焊料对以含有Zn的镀敷层覆盖Fe系金属构件而成的第一母材以及作为Al系金属构件的第二母材进行电弧焊接，由此焊料与各母材之间成为以下所示的三层构造。

即，成为如下的三层构造，即包含：与Fe系金属构件邻接且以Fe为主要成分的第一层；与Al系金属构件邻接且以Zn为主要成分的第二层；以及介于第一·第二层间且以Si为主要成分的第三层。

如此，通过使以Si为主要成分的第三层介于第一·第二层间，能够防止Al向Fe系金属构件(第一母材)侧扩散。其结果是，能够防止在接合界面附近形成Fe－Al系的金属间化合物层，提高接合强度。

此外，在本发明所涉及的电弧焊接方法中，优选的是，在所述焊料熔敷工序中，以作为所述焊料的填充焊丝的前端位于比电弧靠行进方向后侧的位置并且浸入熔融池的方式进给所述填充焊丝。

根据这样的结构，不在电弧内直接加热作为焊料的填充焊丝，而使其前端进入熔融池来间接地加热。换句话说，由于填充焊丝的前端不进入电弧内，因此能够防止填充焊丝因电弧的热量而蒸发或者熔滴过渡。

此外，通过使填充焊丝的前端位于比电弧靠行进方向后侧的位置，从而使前端浸入到熔融池的扩散物中尚未冷却的高温部分，由此能够使填充焊丝熔敷。

此外，本发明所涉及的电弧焊接装置将至少一方具有镀敷层的两个母材通过焊料电弧焊接，其特征在于，该电弧焊接装置具备：焊炬，其在与所述两个母材之间进行电弧放电；电弧放电机构，其向所述焊炬交替地流通与第一电流值和第二电流值分别对应的电流而进行电弧放电，所述第一电流值是用于通过电弧放电而去除该镀敷层的电流值，所述第二电流值是使所述焊料熔融且比所述第一电流值小的电流值；焊炬移动机构，其在以所述第一电流值进行的电弧放电中，使所述焊炬沿着焊接线移动，在以所述第二电流值进行的电弧放电中，使所述焊炬的移动停止；以及焊料进给机构，其在以所述第一电流值进行的电弧放电中，不进给所述焊料，在以所述第二电流值进行的电弧放电中，以使所述焊料在所述镀敷层被去除的位置熔敷的方式进给所述焊料。

根据这样的结构，通过电弧放电机构而从焊炬以第一电流值进行电弧放电，由此能够去除镀敷层。此外，在以第一电流值进行电弧放电的期间，通过焊炬移动机构使焊炬以沿着焊接线的方式移动，并通过焊料进给机构停止焊料的进给。

因而，能够使在此之前被镀敷层覆盖的金属等露出，并且能够防止因电弧放电的热量使焊料蒸发。

此外，在通过电弧放电机构以第二电流值进行电弧放电的期间，通过焊炬移动机构使焊炬的移动停止，并且通过焊料进给机构以使焊料在镀敷层蒸发的位置熔敷的方式进给焊料。

因而，能够在焊料与两个母材之间不存在镀敷层的状态下进行焊接，能够提高接合强度。

【发明效果】

根据本发明，能够提供使用焊料将在至少一方实施有镀敷处理的两个母材适当焊接的电弧焊接方法及电弧焊接装置。

附图说明

图1是本发明的一实施方式所涉及的电弧焊接装置的结构图。

图2是表示进行电弧焊接时的顺序的说明图(是从左侧观察图1的接合结构体时的图)，(a)是镀敷层去除工序的说明图，(b)是焊料熔敷工序的说明图。

图3是关于本实施方式所涉及的电弧焊接装置的处理的时序图，(a)是焊接电流的时序图，(b)是焊炬的移动速度的时序图，(c)是填充焊丝进给速度的时序图。

图4是关于本实施方式所涉及的电弧焊接装置(实线)、比较例所涉及的电弧焊接装置(单点划线)的、表示母材与焊料的接合界面附近的温度变化的曲线图。

图5(a)是使用本实施方式所涉及的电弧焊接装置的情况下的接合界面的剖面放大照片，(b)是使用比较例所涉及的电弧焊接装置的情况下的接合界面的剖面放大照片。

图6是关于比较例所涉及的电弧焊接装置的处理的时序图，(a)是焊接电流的时序图，(b)是焊炬的移动速度的时序图，(c)是填充焊丝进给速度的时序图。

【附图标记的说明】

100 电弧焊接装置

10 焊炬

11 非消耗电极

12 喷嘴

20 气体供给装置

30 机器人驱动装置(焊炬移动机构)

40 填充焊丝进给装置(焊料进给机构)

50 电源装置(电弧放电机构、焊炬移动机构、焊料进给机构)

60 控制装置

61 电弧放电控制机构(电弧放电机构)

62 焊炬移动控制机构(焊炬移动机构)

63 焊料进给控制机构(焊料进给机构)

F 填充焊丝(焊料)

G 填充焊丝引导件

K1 第一母材(母材)

K11 镀敷层

K2 第二母材(母材)

L 焊接线

S 接合结构体

P 熔融池

具体实施方式

以下，参照适当附图对用于实施本发明的实施方式进行详细说明。

需要说明的是，在以下的说明中，“母材”表示通过电弧焊接而彼此接合的构件。此外，“焊料”表示在焊接中使用的接合介质。

《实施方式》

图1是本发明的一实施方式所涉及的电弧焊接装置的结构图。如图1所示，定义前后·左右·上下。此外，图1所示的实线表示电力线，虚线箭头表示信号线。

电弧焊接装置100是利用在两个母材K1、K2与焊炬10之间产生的电弧放电的热量使填充焊丝F(即焊料)熔敷而将各母材K1、K2焊接的装置。

以下，在说明电弧焊接装置100之前，依次对两个母材K1、K2、作为焊料的填充焊丝F、引导填充焊丝F的进给的填充焊丝引导件G进行说明。

图1所示的第一母材K1是将Fe系金属构件使用Zn进行了镀敷处理而成的板状构件(钢板)，从前侧观察呈钩状(L字状)。第二母材K2是Al系金属构件，从前侧观察呈钩状。需要说明的是，第一母材K1的镀敷层K11(Zn镀敷层：参照图2)的熔点为约1200℃。

如图1所示，使第一母材K1的弯折部与第二母材K2的弯折部在左右方向上对置，以在俯视下呈矩形状延伸的部分上形成阶梯差的方式(以第一母材K1的高度低于第二母材K2的高度的方式)使其对合。然后，将在两个母材K1、K2的各弯折部形成的坡口作为焊接线L，沿着该焊接线L进行电弧焊接，由此将各母材K1、K2接合。

需要说明的是，所述的“焊接线L”是在将两个母材K1、K2接合时用于使焊料作为焊层(连续的焊珠)延伸的直线或者曲线。此外，两个母材K1、K2通过规定的固定构件(未图示)或者机器人(未图示)进行定位。

填充焊丝F是形成为线状的ZnSi系的焊料，根据来自后述的控制装置60的指令而通过填充焊丝进给装置40来进给。ZnSi系的填充焊丝F(焊料)的熔点为大约420℃，沸点为大约907℃。换句话说，填充焊丝F的熔点及沸点低于第一母材K1的镀敷层K11(Zn镀敷层：参照图2)的熔点(1200℃)。

填充焊丝引导件G是以填充焊丝F为轴线的筒状构件，其引导通过填充焊丝进给装置40来进给的填充焊丝F(焊料)。

填充焊丝引导件G以其轴线从铅垂方向朝后侧倾斜规定角度的方式而由多轴多关节机器人(未图示)保持。在本实施方式中，以填充焊丝F位于比电弧靠行进方向后侧的方式固定焊炬10与填充焊丝引导件G的相对位置(参照图2(a)、图2(b))。填充焊丝引导件G与各母材K1、K2的距离、轴线的角度被预先设定。

＜电弧焊接装置的结构＞

如图1所示，电弧焊接装置100具备焊炬10、气体供给装置20、机器人驱动装置30、填充焊丝进给装置40、电源装置50以及控制装置60。

(焊炬)

焊炬10通过向由钨等构成的非消耗电极11导通焊接电流而进行电弧放电，并且供给用于遮挡焊接位置以免受外部气体影响的保护气体。焊炬10具有棒状的非消耗电极11、以该非消耗电极为轴线的方式延伸的筒状的喷嘴12、以及在喷嘴12内保持非消耗电极11的夹头主体(未图示)。

焊炬10以其轴线从铅垂方向朝前侧倾斜规定角度的方式被多轴多关节机器人(未图示)保持。需要说明的是，焊炬10与母材的距离(高度)、轴线的角度预先设定。

在本实施方式中，控制装置60控制多轴多关节机器人的动作，从而使焊炬10沿着焊接线L移动·停止，并且也以从后方追随焊炬10的方式使填充焊丝引导件G移动。

(气体供给装置)

气体供给装置20将氩气或氦气等不活泼气体作为保护气体而从喷嘴12喷射。由此，能够防止熔融的焊料等与外部气体中含有的氧气或氮气反应。

(机器人驱动装置)

机器人驱动装置30是根据来自控制装置60的指令而驱动多轴多关节机器人的促动器等，具有使焊炬10及填充焊丝引导件G沿着焊接线L移动的功能。

(填充焊丝进给装置)

填充焊丝进给装置40是根据来自控制装置60的指令从填充物收容器(未图示)引出线状的填充物(焊料)，并借助填充焊丝引导件G使其进给的装置。

利用焊料进给控制机构63，以使填充焊丝F的前端浸入熔融池P(参照图2(b))的方式控制填充焊丝进给装置40，该详细情况在后说明。所述的“熔融池P”表示积存在所述的焊接线L上的熔融状态的焊料。通过使熔融池P凝固而形成焊珠，多个焊珠沿着焊接线L呈鳞状相连而形成焊层。

(电源装置)

电源装置50是向电弧焊接供给必要的电力的装置，其具有驱动电源51、TIG(Tungsten Insert Gas)电源52、电流检测器53和电压检测器54。

驱动电源51是通过变压器(未图示)将工业三相交流电转换成直流电，并根据来自控制装置60的指令而向气体供给装置20、机器人驱动装置30及填充焊丝进给装置40供给电力的电源。驱动电源51的阳极与气体供给装置20、机器人驱动装置30及填充焊丝进给装置40电连接，驱动电源51的负极接地。

TIG电源52是用于通过变压器(未图示)将工业三相交流电转换成直流电，并根据来自控制装置60的指令产生电弧放电的电源。TIG电源52的阳极与两个母材K1、K2电连接，TIG电源52的负极与焊炬10的非消耗电极11电连接。

电流检测器53检测在焊炬10的非消耗电极11与两个母材K1、K2之间产生的电弧放电的电流值等。电流检测器53将检测到的电流值向控制装置60输出。

电压检测器54检测在焊炬10的非消耗电极11与两个母材之间产生的电弧放电的电压值。电压检测器54将检测到的电压值向控制装置60输出。

(控制装置)

控制装置60控制气体供给装置20、机器人驱动装置30及填充焊丝进给装置40的驱动。控制装置60构成为具备CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、HDD(Hard Disk Drive)及各种接口等的电路，基于存储在其内部的程序进行动作，从而实现各种功能。

控制装置60具有电弧放电控制机构61、焊炬移动控制机构62、焊料进给控制机构63。

电弧放电控制机构61以使与电流值I1(第一电流值)和小于该电流值I1的电流值I2(第二电流值)各自对应的电流交替流通的方式控制来自TIG电源52的焊接电流(参照图3(a))。

需要说明的是，在焊炬10与两个母材K1、K2之间进行电弧放电的“电弧放电机构”构成为包括电源装置50和电弧放电控制机构61。

所述的电流值I1是能够通过电弧放电的直接热量使镀敷层K11(参照图2(a)、图2(b))熔融飞溅(蒸腾)并去除的电流值。换句话说，电流值I1设定为通过电弧放电的热量使镀敷层K11(Zn)的温度高于其熔点(约1200℃)。

所述的电流值I2(＜I1)是能够使作为焊料的填充焊丝F熔融的电流值。例如，电流值I2设定为通过电弧放电的间接热量使焊料(ZnSi)的温度高于其熔点(约420℃)并且低于其沸点(约907℃)。需要说明的是，电流值I2也可以设定为零。

所述的电流值I1、I2的值基于事先的实验等预先设定，并存储到控制装置60所具有的存储机构(未图示)中。

焊炬移动控制机构62以下述方式控制机器人驱动装置30(参照图3(b)：在以所述的电流值I1进行的电弧放电中使焊炬10沿着焊接线L(参照图1)移动，在以电流值I2(＜I1)进行的电弧放电中，使焊炬10的移动停止。此外，焊炬移动控制机构62也以使填充焊丝引导件G维持与焊炬10的相对位置的方式使填充焊丝引导件G移动。

需要说明的是，使焊炬10移动·停止的“焊炬移动机构”构成为包括机器人驱动装置30、电源装置50、焊炬移动控制机构62。

焊料进给控制机构63以下述方式控制填充焊丝进给装置40(参照图3(c))：在以所述的电流值I1进行的电弧放电中，不进给焊料(填充焊丝F)，在以电流值I2进行的电弧放电中，使焊料在镀敷层K11(Zn)蒸发的位置熔敷。

由此，防止因以电流值I1进行的电弧放电的热量使焊料蒸发，并在覆盖第一母材K1的镀敷层K11蒸发后的位置熔敷焊料。

需要说明的是，进给焊料的“焊料进给机构”构成为包括填充焊丝进给装置40、电源装置50、焊料进给控制机构63。

＜电弧焊接的处理顺序＞

图2是表示进行电弧焊接时的顺序的说明图。需要说明的是，图2(a)、图2(b)是在位于比图1所示的接合线L稍靠左侧且沿前后·上下方向扩展的平面处切断接合结构体S、且从左侧观察其剖面而成的图。需要说明的是，对于呈钩状的第一母材K1中的弯折部及沿上下方向延伸的平板部，省略了图示。

控制装置60根据预先设定的程序而交替执行镀敷层去除工序和焊料熔敷工序。

(镀敷层去除工序)

图2(a)是镀敷层去除工序的说明图。如上所述，第一母材K1是Fe系金属构件使用Zn进行了镀敷处理而成的板状构件，第二母材K2是Al系金属构件。需要说明的是，在图2(a)、图2(b)中，还示出第一母材K1所具有的镀敷层K11(在图1中省略)。

在镀敷层去除工序中，控制装置60在停止焊料的进给的状态下使焊炬10沿着焊接线L移动并以电流值I1进行电弧放电，由此使镀敷层K11熔融飞溅(去除)。

例如，在图3(a)的时刻t0～t1中，电弧放电控制机构61(参照图1)将来自TIG电源52的焊接电流控制为以电流值I1进行电弧放电。电弧放电中的电流值·电压值分别通过电流检测器53·电压检测器54(参照图1)来检测，并向控制装置60输入。

当通过电弧放电的热量使第一母材K1的镀敷层K11熔融飞溅时，该位置的Fe系金属构件K12露出。

如图3(b)所示，在时刻t0～t1中，焊炬移动控制机构62(参照图1)使焊炬10沿着焊接线L以规定速度V移动。所述的规定速度V被预先设定为，去除第一母材K1的镀敷层K11，并且通过后述的焊料熔敷工序形成规定大小的焊珠。

另外，填充焊丝引导件G借助多轴多关节机器人以保持与焊炬10的相对位置且从后方追随焊炬10的方式按照规定速度V移动。通过该朝向行进方向前方的移动，填充焊丝F的前端从之前形成的焊珠的表面分离，成为位于其前侧的状态(参照图2(a))。

需要说明的是，也可以在填充焊丝F的前端从焊珠的表面离开时，通过填充焊丝进给装置40将填充焊丝F向进给时的相反朝向拉动规定距离。

如图3(c)所示，在时刻t0～t1中，焊料进给控制机构63(参照图1)使焊料、即填充焊丝F的进给停止。由此，使填充焊丝F的前端不进入电弧，能够防止因电流值I1的电弧放电所产生的热量导致填充焊丝F蒸发。

(焊料熔敷工序)

图2(b)是焊料熔敷工序的说明图。在焊料熔敷工序中，控制装置60在使焊炬10的移动停止的状态下，进给焊料并以电流值I2(＜I1)进行电弧放电，使焊料熔敷在焊接线L上的镀敷层K11被去除的位置。

例如，在图3(a)的时刻t1～t2中，电弧放电控制机构61(参照图1)以利用电流值I2来电弧放电的方式控制来自TIG电源52的焊接电流。如上所述，电流值I2被设定为使焊料(即，ZnSi)熔融的值。

如图3(b)所示，在时刻t1～t2中，焊炬移动控制机构62(参照图1)使焊炬10的移动停止。由此，焊炬10停留于在之前的镀敷层去除工序中去除了第一母材K1的镀敷层K11的位置。

如图3(c)所示，在时刻t1～t2中，焊料进给控制机构63(参照图1)将作为焊料的填充焊丝F以规定速度W进给。需要说明的是，规定速度W是以在焊料熔敷工序的执行中将填充焊丝F的前端浸入熔融池P的方式对应于每单位时间的填充焊丝F的熔融量而预先设定的。换句话说，规定速度W设定为不会使进给速度过快而导致填充焊丝F的前端与母材碰撞、或者进给速度过慢而导致填充焊丝F的前端离开熔融池P。

被进给的填充焊丝F的前端在之前形成的焊珠的表面附近熔融。此时，电弧位于比填充焊丝F的前端靠前侧(即，填充焊丝F不进入电弧：参照图2(b))。填充焊丝F的前端借助之前执行的基于电流值I1的电弧放电所产生的余热和位于前侧的电弧放电的放射热而熔融。

通过使进给的填充焊丝F熔融而产生熔融池P。该熔融池P在各母材K1、K2上润湿而扩散，并到达电流值I2的电弧。由于填充焊丝F以规定速度W连续进给，因此利用电弧放电的热量经由熔融池P间接地加热，持续进行填充焊丝F的熔融。

如此不使填充焊丝F进入电弧而经由熔融池P间接地加热，从而能够可靠地防止填充焊丝F(焊料)的蒸发、熔滴过渡。

如图3所示，控制装置60交替执行镀敷层去除工序和焊料熔敷工序。由此，在焊接线L上形成鳞状的焊珠，第一母材K1与第二母材K2被焊接。

＜关于接合界面＞

利用ZnSi系的焊料对被包含Zn的镀敷层K11覆盖Fe系金属构件K12(母材主体)而成的第一母材K1以及作为Al系金属构件的第二母材K2进行电弧焊接，从而使焊料与各母材K1、K2之间成为如下的三层构造。

即，焊料与各母材K1、K2之间成为包含如下结构的三层构造，即包含：与Fe系金属构件K12邻接且以Fe为主要成分的第一层；与Al系金属构件邻接且以Zn为主要成分的第二层；以及介于所述的第一·第二反应层间且以Si为主要成分的极薄的第三层(例如，Fe₃Al₂Si₃)。

需要说明的是，图5(a)所示的“Fe层”相当于所述的第一层，“Zn层”相当于第二层，“Si层”相当于第三层。

如此，通过使以Si为主要成分的第三层介于第一·第二层间，从而能够防止Fe系金属构件K12与作为Al系金属构件的第二母材K2发生彼此扩散反应。因而，能够防止在接合界面形成硬且脆的Fe－Al系的金属间化合物层(例如，Fe₂Al₅)，并提高接合强度(拉伸强度、剥离强度)。

《效果》

根据本实施方式所涉及的电弧焊接装置100，在镀敷层去除工序中，在停止焊料的进给的状态下，使焊炬10沿着焊接线L移动并以电流值I1进行电弧放电，去除镀敷层K11。

如此，通过以电弧放电的热量来去除第一母材K1的镀敷层K11，能够使在此之前被镀敷层K11覆盖的Fe系金属构件K12露出。此外，通过在以电流值I1进行的电弧放电中停止焊料的进给，能够防止因电弧放电的热量使焊料蒸发。

此外，在焊料熔敷工序中，在使焊炬10的移动停止的状态下，进给焊料并以小于电流值I1的电流值I2进行电弧放电，使焊料在镀敷层K11被去除的位置熔敷。因而，能够在焊料与两个母材K1、K2之间不夹有镀敷层K11的状态下进行焊接。由此，与现有技术相比能够大幅度提高接合强度(拉伸强度、剥离强度)。

此外，不使作为焊料的填充焊丝F通过电弧放电被直接加热，而将其前端浸入熔融池P而间接地加热。换句话说，由于填充焊丝F的前端不进入电弧内，因此能够防止填充焊丝F蒸发或者熔滴过渡。因而，能够使接合界面的状态、熔融池P的大小稳定并顺畅地进行焊接。

＜与比较例的对比＞

图6是关于比较例所涉及的电弧焊接装置的处理的时序图。在比较例中，交替切换规定的电流值I3和电流值I4(＜I3)而流通脉冲状的焊接电流(参照图6(a))。比较例在无论焊接电流如何变化均使焊炬10以恒定速度度V移动(参照图6(b))并且使填充焊丝F以恒定速度度W进给这一点上与本发明的所述实施方式(参照图3(b)、(c))不同。

图4是表示本实施方式所涉及的电弧焊接装置(实线)与比较例所涉及的电弧焊接装置(单点划线)在母材与焊料的接合界面附近的温度变化的曲线图。需要说明的是，图4所示的数据是通过检测焊接线L上的规定的检测位置H(参照图1)处的接合界面的温度并对该时间性变化曲线化而得到的。此外，温度T1是第一母材K1的镀敷层K11熔融飞溅时的温度(即，Zn的熔点：1200℃)。

在时刻t10～t12中，通过使焊炬10朝向检测位置H前进而使其接近，并在时刻t12附近使焊料在焊接位置熔敷，在时刻t12以后，进一步使焊料10前进而使其远离检测位置H。

在时刻t11、t12、t13，本实施方式和比较例这两者中界面温度上升是因为，依次在检测位置H(参照图1)的后侧、正上方及前侧以电流值I1(比较例中为电流值I3)进行了电弧放电。

在比较例中，为了不使在焊接中始终被进给的填充焊丝F蒸发，不得不将电流值I3设定得较低(I3＜I1)，而在电流值I3下不会使界面温度达到镀敷层K11的熔点T1(大约1200℃)(参照时刻t12)。其结果是，AL向Fe系金属构件K12(参照图2)侧扩散，如图5(b)所示，在接合界面形成Fe－Al系的较脆的金属间化合物层，使接合界面变弱。

与此相对，在本实施方式中，在不进给填充焊丝F期间，以使镀敷层K11熔融飞溅的电流值I1进行电弧放电。于是，在图4的时刻t12，界面温度超过镀敷层K11的熔点，内部的Fe系金属构件K12(参照图2)露出。进而，通过以电流值I2进行电弧放电而使焊料熔融，从而该焊料直接熔敷在Fe系金属构件K12(及第二母材K2)上。

因而，如图5(a)所示，在第一层(Fe层)与第二层(Zn层)之间形成有极薄的第三层(Si层)。因而，能够防止Al向Fe系金属构件(第一母材K1)侧扩散。其结果是，能够防止在接合界面上形成Fe－Al系的金属间化合物层(参照图5(b))，相对于比较例能够大幅度地提高接合界面的强度。

《变形例》

以上，对本发明所涉及的电弧焊接装置100进行了详细说明，但本发明并不局限于所述实施方式，可以在不脱离本发明的主旨的范围进行适当变更。

例如，在所述实施方式中，对以电流值I2进行电弧焊接的时间段(例如，时刻t1～t2：参照图3)与进给焊料的时间段一致的情况进行了说明，但并不局限于此。即，也可以在将电弧电流从电流值I1切换至电流值I2后，在经过规定时间后开始焊料的进给。此外，也可以在结束焊料的进给后，经过规定时间之后将电弧电流从电流值I2切换成电流值I1。由此，能够可靠地防止因以电流值I1进行的电弧放电导致焊料蒸发。

此外，在所述实施方式中，对仅在第一母材K1上以Zn实施有镀敷处理的情况进行了说明，但并不局限于此。即，在对第一母材K1及第二母材K2这两者以Zn(或者Zn以外的金属)实施有镀敷处理的情况下也可以利用同样的方法进行电弧焊接。

此外，在所述实施方式中，对第一母材K1(Fe系金属K12)与第二母材K2(Al系金属)为不同种类金属的情况进行了说明，但并不局限于此。即，也可以使两个母材为同种金属。

需要说明的是，电流值I1、电流值I2、以各电流值进行的电弧放电时间等能够根据镀敷金属、母材的种类及用途等适当地设定。

此外，在所述实施方式中，对在镀敷层去除工序中以电流值I1进行电弧放电而使第一母材K1的镀敷层K11熔融飞溅的情况进行了说明，但并不局限于此。即，也可以通过使Zn等的镀敷蒸发的方式(换句话说，通过比构成镀敷层K11的金属的沸点高的方式)设定电流值I1。在这种情况下，也能通过电弧放电来去除镀敷层K11。

此外，在所述实施方式中，对在焊料熔敷工序中以使填充焊丝F的前端浸入熔融池P的方式进给填充焊丝F的情况进行了说明，但并不局限于此。即，也可以将用于使焊料熔融的电流值I2设定得较低，在电弧内使填充焊丝F熔融。

此外，在所述实施方式中，对通过使控制装置60控制多轴多关节机器人等而自动地进行电弧焊接的情况进行了说明，但并不局限于此。例如，也可以在图2、图3所说明的时机通过人工来操作进行电弧焊接的设备。

此外，在所述实施方式中，对焊接线L为直线状的情况进行了说明，但并不局限于此。例如，也可以使焊炬10相对于两个母材的接合位置左右摆动(即，摇摆)进行焊接。这种情况下，焊接线L成为折线状。

此外，在所述实施方式中，说明了利用ZnSi系的焊料对Fe系金属构件以Zn进行镀敷处理而成的第一母材K1以及作为Al系金属构件的第二母材K2进行电弧焊接的情况，但并不局限于此。

例如，作为第一母材也可以使用以AlSi进行镀敷处理而成的SP钢板(裸钢板)。此外，作为第二母材也可以使用镁合金。此外，作为焊料也可以使用在ZnSi中混合有Ti、Mn及Sn中的任意组合而成的材料。需要说明的是，对于所述的电流值I1、I2，优选根据第一母材、第二母材、镀敷层及焊料的构成物质来适当设定。

Claims (2)

1.一种电弧焊接方法，其将至少一方具有镀敷层的两个母材通过焊料电弧焊接，其特征在于，

交替地进行镀敷层去除工序和焊料熔敷工序，

在所述镀敷层去除工序中，在停止所述焊料的进给的状态下，使焊炬沿着焊接线移动并以第一电流值进行电弧放电，从而去除所述镀敷层，

在所述焊料熔敷工序中，在使所述焊炬的移动停止的状态下，进给所述焊料并以比所述第一电流值小的第二电流值进行电弧放电，从而在去除了所述镀敷层的位置使所述焊料熔敷，

所述两个母材中的一方是以含有Zn的所述镀敷层覆盖Fe系金属构件而成的第一母材，另一方是作为Al系金属构件的第二母材，

所述焊料是ZnSi系焊料。

2.根据权利要求1所述的电弧焊接方法，其特征在于，

在所述焊料熔敷工序中，以作为所述焊料的填充焊丝的前端位于比电弧靠行进方向后侧的位置并且浸入熔融池的方式进给所述填充焊丝。