JP2000225465A - ガスシールドパルスアーク溶接方法 - Google Patents
ガスシールドパルスアーク溶接方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】溶接電流を高くせず、溶接金属性能への影響が
少なく、ワイヤ溶融速度大のガスシールドパルスアーク
溶接方法を提供する。 【解決手段】 パルスアーク溶接においてピーク電流I
p、ベース電流Ib、溶融速度比率MRが、Ip≦900A, Ib≧3
0A, 1.2≦MR≦1.5 の範囲となる条件で溶接するガスシ
ールドパルスアーク溶接方法。また上記溶接に際し、ワ
イヤの化学成分がワイヤ全重量に対し、wt%でC:0.02-0.
20%,Si:0.2-2.0%, Mn:0.2-3.0%,P:0.05%以下,S:0.05%以
下,Cu:1.5%以下、更に必要に応じNi:0.1-5.0%,Cr:0.1-
3.0%,Mo:0.05-2.00%, Ti:0.02-0.50%, B:0.001-0.030%
の１種以上、不可避成分 :0.1%以下, 残部Feよりなるガ
スシールドアーク溶接鋼ワイヤを用いる。
少なく、ワイヤ溶融速度大のガスシールドパルスアーク
溶接方法を提供する。 【解決手段】 パルスアーク溶接においてピーク電流I
p、ベース電流Ib、溶融速度比率MRが、Ip≦900A, Ib≧3
0A, 1.2≦MR≦1.5 の範囲となる条件で溶接するガスシ
ールドパルスアーク溶接方法。また上記溶接に際し、ワ
イヤの化学成分がワイヤ全重量に対し、wt%でC:0.02-0.
20%,Si:0.2-2.0%, Mn:0.2-3.0%,P:0.05%以下,S:0.05%以
下,Cu:1.5%以下、更に必要に応じNi:0.1-5.0%,Cr:0.1-
3.0%,Mo:0.05-2.00%, Ti:0.02-0.50%, B:0.001-0.030%
の１種以上、不可避成分 :0.1%以下, 残部Feよりなるガ
スシールドアーク溶接鋼ワイヤを用いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主としてＣＯ2 あ
るいはＡｒ−ＣＯ2 混合ガスをシールドガスとする鋼材
のアーク溶接法に関する、パルスアーク溶接方法に係わ
るものである。
るいはＡｒ−ＣＯ2 混合ガスをシールドガスとする鋼材
のアーク溶接法に関する、パルスアーク溶接方法に係わ
るものである。
【０００２】
【従来の技術】溶接の能率を向上させる方法は、開先形
状が同じであれば単位時間当たりの溶着金属量（溶着速
度）を大きくする必要がある。ソリッドワイヤを用いガ
スシールドア−ク溶接する場合、溶着速度を大きくする
には、ワイヤの送給速度（ワイヤ溶融速度）を大きくす
る。この場合、通常、定電圧電源を使用しているので、
溶接電流はワイヤの送給速度に応じて増加する。
状が同じであれば単位時間当たりの溶着金属量（溶着速
度）を大きくする必要がある。ソリッドワイヤを用いガ
スシールドア−ク溶接する場合、溶着速度を大きくする
には、ワイヤの送給速度（ワイヤ溶融速度）を大きくす
る。この場合、通常、定電圧電源を使用しているので、
溶接電流はワイヤの送給速度に応じて増加する。
【０００３】しかし、溶接電流の増加は溶接入熱（溶接
電流×溶接電圧×溶接時間／溶接長）を大きくする。溶
接入熱の増大は、薄板溶接の場合には溶け落ち安くなり
溶接が難しい。溶接電流を下げれば溶け落ちが少なくな
るが、溶着量が少なくなり、能率は大きく低下する。し
たがって、溶接電流を大きくすることなく、ワイヤ溶融
速度を大きくすることが課題であった。
電流×溶接電圧×溶接時間／溶接長）を大きくする。溶
接入熱の増大は、薄板溶接の場合には溶け落ち安くなり
溶接が難しい。溶接電流を下げれば溶け落ちが少なくな
るが、溶着量が少なくなり、能率は大きく低下する。し
たがって、溶接電流を大きくすることなく、ワイヤ溶融
速度を大きくすることが課題であった。
【０００４】その解決手段として特開平７−２６６０１
８号公報には、ワイヤの電気抵抗率ρを所定値以上に大
きくして、ワイヤの突き出し部でのジュール発熱を利用
し、低電流でも所要のワイヤ送給速度が得られることが
記載されている。これは、電流値が同じであれば、電気
抵抗率ρが大きいワイヤは溶融速度が大きくなることを
示している。したがって、図２に示す合金元素添加量と
電気抵抗率の関係などを参考にワイヤの化学成分を調整
し、電気抵抗率ρを大きくすれば、同じ溶接入熱でもワ
イヤの溶融速度は増加し、能率を向上させることができ
る。
８号公報には、ワイヤの電気抵抗率ρを所定値以上に大
きくして、ワイヤの突き出し部でのジュール発熱を利用
し、低電流でも所要のワイヤ送給速度が得られることが
記載されている。これは、電流値が同じであれば、電気
抵抗率ρが大きいワイヤは溶融速度が大きくなることを
示している。したがって、図２に示す合金元素添加量と
電気抵抗率の関係などを参考にワイヤの化学成分を調整
し、電気抵抗率ρを大きくすれば、同じ溶接入熱でもワ
イヤの溶融速度は増加し、能率を向上させることができ
る。
【０００５】しかし、合金元素添加は強度を増加させる
ほか、靭性、割れ性など溶接金属の特性を大きく変化さ
せる。したがって、合金元素を添加する方法は、溶接金
属の性能から要求されるワイヤ成分と溶接能率向上から
要求されるワイヤ成分が必ずしも一致しないので、ワイ
ヤの溶融速度の増加のためだけに合金元素数を増やした
り、添加量を増加させることはできない。
ほか、靭性、割れ性など溶接金属の特性を大きく変化さ
せる。したがって、合金元素を添加する方法は、溶接金
属の性能から要求されるワイヤ成分と溶接能率向上から
要求されるワイヤ成分が必ずしも一致しないので、ワイ
ヤの溶融速度の増加のためだけに合金元素数を増やした
り、添加量を増加させることはできない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】したがって、溶接電流
を高くすることなく、溶接金属性能への影響が少なく、
ワイヤ溶融速度を大きくすることが課題であり、本発明
はこのような課題を解決するガスシールドパルスアーク
溶接方法を提供することを目的とする。
を高くすることなく、溶接金属性能への影響が少なく、
ワイヤ溶融速度を大きくすることが課題であり、本発明
はこのような課題を解決するガスシールドパルスアーク
溶接方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する方法
として、本発明は、パルスアーク溶接においてピーク電
流Ｉｐ、ベース電流Ｉｂ、溶融速度比率ＭＲが Ｉｐ≦９００Ａ Ｉｂ≧３０Ａ １．２≦ＭＲ≦１．５ の範囲となる条件で溶接することを特徴とするガスシー
ルドパルスアーク溶接方法である。
として、本発明は、パルスアーク溶接においてピーク電
流Ｉｐ、ベース電流Ｉｂ、溶融速度比率ＭＲが Ｉｐ≦９００Ａ Ｉｂ≧３０Ａ １．２≦ＭＲ≦１．５ の範囲となる条件で溶接することを特徴とするガスシー
ルドパルスアーク溶接方法である。
【０００８】また本発明は、上記溶接に際し、ワイヤの
化学成分がワイヤ全重量に対して、重量％で、 Ｃ ：０．０２〜０．２０％、 Ｓｉ：０．２〜２．０％、 Ｍｎ：０．２〜３．０％、 Ｐ ：０．０５％以下、 Ｓ ：０．０５％以下、 Ｃｕ：１．５０％以下 を含有し、不可避成分を０．１％以下、且つ残部が実質
的にＦｅよりなるガスシールドアーク溶接鋼ワイヤを用
いることを特徴とする前記（１）記載のガスシールドパ
ルスアーク溶接方法である。
化学成分がワイヤ全重量に対して、重量％で、 Ｃ ：０．０２〜０．２０％、 Ｓｉ：０．２〜２．０％、 Ｍｎ：０．２〜３．０％、 Ｐ ：０．０５％以下、 Ｓ ：０．０５％以下、 Ｃｕ：１．５０％以下 を含有し、不可避成分を０．１％以下、且つ残部が実質
的にＦｅよりなるガスシールドアーク溶接鋼ワイヤを用
いることを特徴とする前記（１）記載のガスシールドパ
ルスアーク溶接方法である。
【０００９】また本発明は、上記溶接に際し、ワイヤの
化学成分がワイヤ全重量に対して、重量％で、さらに Ｎｉ：０．１０〜５．００％、 Ｃｒ：０．１０〜３．００％、 Ｍｏ：０．０５〜２．００％、 Ｔｉ：０．０２〜０．５０％、 Ｂ ：０．００１０〜０．０３００％ からなる群から選択された少なくとも１種を含有し、不
可避成分を０．１％以下、且つ残部が実質的にＦｅより
なるガスシールドアーク溶接鋼ワイヤを用いることを特
徴とする前記（２）記載のガスシールドパルスアーク溶
接方法である。
化学成分がワイヤ全重量に対して、重量％で、さらに Ｎｉ：０．１０〜５．００％、 Ｃｒ：０．１０〜３．００％、 Ｍｏ：０．０５〜２．００％、 Ｔｉ：０．０２〜０．５０％、 Ｂ ：０．００１０〜０．０３００％ からなる群から選択された少なくとも１種を含有し、不
可避成分を０．１％以下、且つ残部が実質的にＦｅより
なるガスシールドアーク溶接鋼ワイヤを用いることを特
徴とする前記（２）記載のガスシールドパルスアーク溶
接方法である。
【００１０】
【発明の実施の形態】ガスシールドアーク溶接における
ワイヤ溶融速度は、溶接電流の増加に応じて増加する。
ＪＩＳ Ｚ３３１２-1993 のＹＧＷ１１に該当する、ワ
イヤ径１．２mmのワイヤを炭酸ガスアーク溶接し、溶接
電流とワイヤ溶融速度の関係をパルスなしの直流電流に
て、高電流まで詳細に測定した結果を図１に示す。図１
に示すように、低電流領域に比べ高電流領域では傾き
（ワイヤ溶融速度／溶接電流）が大きいことが分かる。
ワイヤ溶融速度は、溶接電流の増加に応じて増加する。
ＪＩＳ Ｚ３３１２-1993 のＹＧＷ１１に該当する、ワ
イヤ径１．２mmのワイヤを炭酸ガスアーク溶接し、溶接
電流とワイヤ溶融速度の関係をパルスなしの直流電流に
て、高電流まで詳細に測定した結果を図１に示す。図１
に示すように、低電流領域に比べ高電流領域では傾き
（ワイヤ溶融速度／溶接電流）が大きいことが分かる。
【００１１】ワイヤの溶融量１ｇ当たりに必要なエネル
ギーＨは Ｈ＝α｛（Ｉ×Ｅ）／Ｖ｝ 但し、α ：比例係数 Ｈ［Ｊ／ｇ］：ワイヤの溶融量１ｇ当たりに必要なエネ
ルギー Ｉ ［Ａ］ ：溶接電流 Ｅ ［Ｖ］ ：溶接電圧 Ｖ［ｇ／秒］：ワイヤ溶融速度 となる。よって、高電流で溶接すれば低電流に比べ、ワ
イヤの溶融量１ｇ当たりに必要なエネルギーＨは減少す
る。したがって、高電流で溶接しワイヤ溶融速度を増加
させれば、能率を向上させることができる。しかし、溶
接電流の増加はア−クを荒くしスパッタを増加させる。
したがって、高溶接電流による能率の向上は非常に難し
い。
ギーＨは Ｈ＝α｛（Ｉ×Ｅ）／Ｖ｝ 但し、α ：比例係数 Ｈ［Ｊ／ｇ］：ワイヤの溶融量１ｇ当たりに必要なエネ
ルギー Ｉ ［Ａ］ ：溶接電流 Ｅ ［Ｖ］ ：溶接電圧 Ｖ［ｇ／秒］：ワイヤ溶融速度 となる。よって、高電流で溶接すれば低電流に比べ、ワ
イヤの溶融量１ｇ当たりに必要なエネルギーＨは減少す
る。したがって、高電流で溶接しワイヤ溶融速度を増加
させれば、能率を向上させることができる。しかし、溶
接電流の増加はア−クを荒くしスパッタを増加させる。
したがって、高溶接電流による能率の向上は非常に難し
い。
【００１２】パルスアーク溶接では高電流と低電流を交
互供給する。図１で示す溶接電流とワイヤ溶融速度の関
係から、高電流時には溶融速度は大きく増加し、低電流
時は溶融速度はやや低下する。したがって、パルスなし
溶接とパルス溶接を比較した場合、平均電流が同じで
も、パルスアーク溶接ではワイヤ溶融速度が増加する。
互供給する。図１で示す溶接電流とワイヤ溶融速度の関
係から、高電流時には溶融速度は大きく増加し、低電流
時は溶融速度はやや低下する。したがって、パルスなし
溶接とパルス溶接を比較した場合、平均電流が同じで
も、パルスアーク溶接ではワイヤ溶融速度が増加する。
【００１３】たとえば、ピーク電流Ｉｐ：４００Ａ、ベ
ース電流Ｉｂ：２００Ａ、ピーク時間Ｔｐ：１msec、ベ
ース時間Ｔｂ：１msecとすれば、ＴｐとＴｂは等しいの
で平均電流Ｉａ：３００Ａとなる。図１より、Ｉｐ、Ｉ
ｂの溶融速度は１４６ｇ／min 、５３ｇ／min である。
パルスなしの場合の３００Ａの溶融速度は９５ｇ／min
に対し、上記パルス条件で溶接した場合は、１００（＝
（１４６＋５４）／２）ｇ／min となり、パルスなし溶
接に比べ、約５％増加する。
ース電流Ｉｂ：２００Ａ、ピーク時間Ｔｐ：１msec、ベ
ース時間Ｔｂ：１msecとすれば、ＴｐとＴｂは等しいの
で平均電流Ｉａ：３００Ａとなる。図１より、Ｉｐ、Ｉ
ｂの溶融速度は１４６ｇ／min 、５３ｇ／min である。
パルスなしの場合の３００Ａの溶融速度は９５ｇ／min
に対し、上記パルス条件で溶接した場合は、１００（＝
（１４６＋５４）／２）ｇ／min となり、パルスなし溶
接に比べ、約５％増加する。
【００１４】また、ピーク電流Ｉｐ：５５０Ａ、ベース
電流Ｉｂ：５０Ａ、ピーク時間Ｔｐ：１msec、ベース時
間Ｔｂ：１msecとすれば、ＴｐとＴｂは等しいので平均
電流Ｉａ：３００Ａとなる。Ｉｐ、Ｉｂの溶融速度は２
５０ｇ／min 、１０ｇ／minである。上記パルス条件で
溶接した場合は、１３０（＝（２５０＋１０）／２）ｇ
／min となり、パルスなし溶接に比べ、約３７％増加す
る。
電流Ｉｂ：５０Ａ、ピーク時間Ｔｐ：１msec、ベース時
間Ｔｂ：１msecとすれば、ＴｐとＴｂは等しいので平均
電流Ｉａ：３００Ａとなる。Ｉｐ、Ｉｂの溶融速度は２
５０ｇ／min 、１０ｇ／minである。上記パルス条件で
溶接した場合は、１３０（＝（２５０＋１０）／２）ｇ
／min となり、パルスなし溶接に比べ、約３７％増加す
る。
【００１５】また、ピーク電流Ｉｐ：４００Ａ、ベース
電流Ｉｂ：１００Ａ、ピーク時間Ｔｐ：０．５msec、ベ
ース時間Ｔｂ：１msecとすれば、平均電流Ｉａは Ｉａ＝（６００Ａ×０．５msec＋２００Ａ×１．５mse
c）／（０．５msec＋１．５msec） ＝ ３００Ａ となる。Ｉｐ、Ｉｂの溶融速度はＭｐ：３００ｇ／min
、Ｍｂ：５０ｇ／min である。
電流Ｉｂ：１００Ａ、ピーク時間Ｔｐ：０．５msec、ベ
ース時間Ｔｂ：１msecとすれば、平均電流Ｉａは Ｉａ＝（６００Ａ×０．５msec＋２００Ａ×１．５mse
c）／（０．５msec＋１．５msec） ＝ ３００Ａ となる。Ｉｐ、Ｉｂの溶融速度はＭｐ：３００ｇ／min
、Ｍｂ：５０ｇ／min である。
【００１６】上記パルス条件で溶接した場合の溶融速度
は、 （２８６ｇ×０．５msec＋５０ｇ×１．５msec）／
（０．５msec＋１．５msec） ＝１０９ｇ となり、パルスなしの場合の３００Ａの溶融速度は９５
ｇ／min に比べ、約１５％増加する。したがって、平均
電流が同じでも、パルス条件のピーク電流Ｉｐが大きい
ほど溶融速度は増加する。
は、 （２８６ｇ×０．５msec＋５０ｇ×１．５msec）／
（０．５msec＋１．５msec） ＝１０９ｇ となり、パルスなしの場合の３００Ａの溶融速度は９５
ｇ／min に比べ、約１５％増加する。したがって、平均
電流が同じでも、パルス条件のピーク電流Ｉｐが大きい
ほど溶融速度は増加する。
【００１７】パルスアーク溶接において、図５に示すよ
うに、ピーク電流Ｉｐ、ピーク電流期間Ｔｐ、ベース電
流Ｉｂ、ベース電流期間Ｔｂ、平均電流Ｉａとすれば、
平均電流Ｉａ＝３００Ａ一定とし、ピーク電流Ｉｐとデ
ューティＲの変化によるワイヤ溶融速度比率ＭＲの変化
は、図３と図４に示すように、ピーク電流Ｉｐの増加お
よびＲの増加にしたがってＭＲは増加する。
うに、ピーク電流Ｉｐ、ピーク電流期間Ｔｐ、ベース電
流Ｉｂ、ベース電流期間Ｔｂ、平均電流Ｉａとすれば、
平均電流Ｉａ＝３００Ａ一定とし、ピーク電流Ｉｐとデ
ューティＲの変化によるワイヤ溶融速度比率ＭＲの変化
は、図３と図４に示すように、ピーク電流Ｉｐの増加お
よびＲの増加にしたがってＭＲは増加する。
【００１８】しかし、ピーク電流Ｉｐの増加は能率を向
上するが、溶接電源の電流制御素子が高価となるので、
Ｉｐの上限として９００Ａとする。また、アークが安定
して持続するベース電流Ｉｂの下限は３０Ａである。し
たがって、 Ｉｐ≦９００Ａ Ｉｂ≧３０Ａ となる。
上するが、溶接電源の電流制御素子が高価となるので、
Ｉｐの上限として９００Ａとする。また、アークが安定
して持続するベース電流Ｉｂの下限は３０Ａである。し
たがって、 Ｉｐ≦９００Ａ Ｉｂ≧３０Ａ となる。
【００１９】なお、図５に示すように、デューティＲは
パルス溶接のピーク電流期間をＴｐ、ベース電流期間Ｔ
ｂとすれば、 Ｒ＝（ＴＰ）／（Ｔｐ＋Ｔｂ）×１００ とする。また、ワイヤ溶融速度比率ＭＲは、平均電流が
同じでパルスなし溶接とパルス有り溶接のワイヤ溶融速
度の比率で、 ＭＲ＝（パルス有り溶接のワイヤ溶融速度）／（パルス
なし溶接のワイヤ溶融速度） である。
パルス溶接のピーク電流期間をＴｐ、ベース電流期間Ｔ
ｂとすれば、 Ｒ＝（ＴＰ）／（Ｔｐ＋Ｔｂ）×１００ とする。また、ワイヤ溶融速度比率ＭＲは、平均電流が
同じでパルスなし溶接とパルス有り溶接のワイヤ溶融速
度の比率で、 ＭＲ＝（パルス有り溶接のワイヤ溶融速度）／（パルス
なし溶接のワイヤ溶融速度） である。
【００２０】一方、溶融速度が大きすぎる場合にも下記
の問題点がある。 溶け込み深さが不十分になる ビード形状がオーバーラップになる 靱性が低下する したがって、健全な溶接金属が得られ、能率を向上させ
るには溶融速度の上限がある。 溶け込み深さが不十分になる原因として、溶融速度
が大きく溶融金属が過剰なため、溶融金属が先行しアー
クが直接開先を溶かし込む効果が少なくなり、溶け込み
は不十分になる。 オーバーラップになる原因として、溶接アークの溶
け込み範囲の幅に比べ、溶融金属が過剰なため、溶け込
み範囲を超えてビード幅が広がるため、止端部にオーバ
ーラップが発生する。 靱性が低下する原因として、溶接金属の熱影響部は
組織が細かくなり、熱影響を受けない部分より靱性は良
好である。溶融速度が大きい場合、１パス当たりの溶着
量が大きくなる。したがって、溶接金属全体の熱影響部
の割合が少なくなるため、靱性は低下する。また、高強
度の材料では耐力の低下が見られる。
の問題点がある。 溶け込み深さが不十分になる ビード形状がオーバーラップになる 靱性が低下する したがって、健全な溶接金属が得られ、能率を向上させ
るには溶融速度の上限がある。 溶け込み深さが不十分になる原因として、溶融速度
が大きく溶融金属が過剰なため、溶融金属が先行しアー
クが直接開先を溶かし込む効果が少なくなり、溶け込み
は不十分になる。 オーバーラップになる原因として、溶接アークの溶
け込み範囲の幅に比べ、溶融金属が過剰なため、溶け込
み範囲を超えてビード幅が広がるため、止端部にオーバ
ーラップが発生する。 靱性が低下する原因として、溶接金属の熱影響部は
組織が細かくなり、熱影響を受けない部分より靱性は良
好である。溶融速度が大きい場合、１パス当たりの溶着
量が大きくなる。したがって、溶接金属全体の熱影響部
の割合が少なくなるため、靱性は低下する。また、高強
度の材料では耐力の低下が見られる。
【００２１】溶接ワイヤの溶接金属性能や作業性の調整
は、一般にパルスなしの直流にて溶接し、ワイヤ成分を
調整されている。パルスなしの溶融速度に対するパルス
有りの溶融速度の増加率ＭＲは１５０％が上限で、これ
を超えると上記〜の問題が生じる。
は、一般にパルスなしの直流にて溶接し、ワイヤ成分を
調整されている。パルスなしの溶融速度に対するパルス
有りの溶融速度の増加率ＭＲは１５０％が上限で、これ
を超えると上記〜の問題が生じる。
【００２２】溶融速度比率を調整するには、予めパルス
なし溶接の目的の溶接電流にて溶接し、そのときのパル
スなし溶接のワイヤ溶融速度を測定する。次に、パルス
有りに切り替え目的の溶接電流にて溶接し、このときの
パルス有りワイヤ溶融速度を測定する。このとき、ＭＲ
が１．２〜１．５％となるように、図３や図４の特性を
示すピーク電流ＩｐやデューティＲを調整する。実際の
溶接はこの溶接条件、パルス条件にて実施する。
なし溶接の目的の溶接電流にて溶接し、そのときのパル
スなし溶接のワイヤ溶融速度を測定する。次に、パルス
有りに切り替え目的の溶接電流にて溶接し、このときの
パルス有りワイヤ溶融速度を測定する。このとき、ＭＲ
が１．２〜１．５％となるように、図３や図４の特性を
示すピーク電流ＩｐやデューティＲを調整する。実際の
溶接はこの溶接条件、パルス条件にて実施する。
【００２３】次に、以上に述べたパルス溶接条件に組み
合わせて使用するアーク溶接用鋼ワイヤの成分と含有量
について説明する。成分含有量は重量％である。Ｃは鋼
の強度を向上させる。ワイヤ中に０．０２％未満では溶
接金属の強度が不足し、耐割れ性が低下する。０．２０
％を超えると靱性が低下する。したがって、Ｃは０．０
２〜０．２０％とする。
合わせて使用するアーク溶接用鋼ワイヤの成分と含有量
について説明する。成分含有量は重量％である。Ｃは鋼
の強度を向上させる。ワイヤ中に０．０２％未満では溶
接金属の強度が不足し、耐割れ性が低下する。０．２０
％を超えると靱性が低下する。したがって、Ｃは０．０
２〜０．２０％とする。
【００２４】Ｓｉは強力な脱酸効果があり溶接金属のピ
ットやブローホールの発生を防止する。しかし、０．２
％未満では脱酸効果が得られない。２．０％を超えると
溶接金属の靱性が低下する。したがって、Ｓｉは０．２
〜２．０％とした。
ットやブローホールの発生を防止する。しかし、０．２
％未満では脱酸効果が得られない。２．０％を超えると
溶接金属の靱性が低下する。したがって、Ｓｉは０．２
〜２．０％とした。
【００２５】Ｍｎは溶接金属の強度と靱性を向上させる
効果がある。０．２％未満では上記効果がなく、３．０
％を超えると溶接金属が固くなり、割れが発生しやすく
なる。したがって、Ｍｎは０．２〜３．０％とした。
効果がある。０．２％未満では上記効果がなく、３．０
％を超えると溶接金属が固くなり、割れが発生しやすく
なる。したがって、Ｍｎは０．２〜３．０％とした。
【００２６】ＰとＳは、いずれも粒界に低融点の化合物
を生成し、割れを発生させる。したがって、それぞれ
０．０５％以下とした。
を生成し、割れを発生させる。したがって、それぞれ
０．０５％以下とした。
【００２７】Ｃｕは防食効果のある皮膜を形成する。し
かし、１．５％を超えると耐割れ性が低下する。したが
って、１．５０％以下とする。なお、ワイヤにメッキが
施されている場合には、メッキのＣｕ量も含める。
かし、１．５％を超えると耐割れ性が低下する。したが
って、１．５０％以下とする。なお、ワイヤにメッキが
施されている場合には、メッキのＣｕ量も含める。
【００２８】さらに、必要に応じて以下の成分を１種ま
たは２種以上選択して含有させることができる。Ｎｉは
溶接金属の靭性を向上させ強度を増加させる効果があ
る。しかし、０．１０％未満ではこの効果が少なく、ま
た５％を超えると耐割れ性が低下する。したがって、
０．１０〜５．００％とする。
たは２種以上選択して含有させることができる。Ｎｉは
溶接金属の靭性を向上させ強度を増加させる効果があ
る。しかし、０．１０％未満ではこの効果が少なく、ま
た５％を超えると耐割れ性が低下する。したがって、
０．１０〜５．００％とする。
【００２９】Ｃｒは組織が微細化し高温強度を増加さ
せ、靱性向上の効果がある。しかし、０．１０％未満で
はこの効果が少なく、３．００％を超えると耐割れ性が
低下する。したがって、０．１０〜３．００％とする。
せ、靱性向上の効果がある。しかし、０．１０％未満で
はこの効果が少なく、３．００％を超えると耐割れ性が
低下する。したがって、０．１０〜３．００％とする。
【００３０】Ｍｏは焼き入れ性を高め、強度増加と靱性
向上の効果がある。しかし、０．０５％未満ではこの効
果は少なく、２．００％を超えると炭化物が生成され靭
性が低下する。したがって、０．０５〜２．００％とす
る。
向上の効果がある。しかし、０．０５％未満ではこの効
果は少なく、２．００％を超えると炭化物が生成され靭
性が低下する。したがって、０．０５〜２．００％とす
る。
【００３１】Ｔｉは溶接金属内に酸化物を生成し、組織
の微細化による靭性改善効果がある。しかし、０．０２
％未満ではこの効果がなく、０．５０％を超えると炭化
物を形成し、靭性が劣化する。したがってＴｉは０．０
２〜０．５０％とした。
の微細化による靭性改善効果がある。しかし、０．０２
％未満ではこの効果がなく、０．５０％を超えると炭化
物を形成し、靭性が劣化する。したがってＴｉは０．０
２〜０．５０％とした。
【００３２】Ｂは微量添加することで、組織を微細化し
靱性を向上する元素である。０．００１０％未満ではこ
の効果が少なく、０．０３００％を超えると耐割れ性が
低下する。したがって、Ｂは０．００１０〜０．０３０
０％とした。
靱性を向上する元素である。０．００１０％未満ではこ
の効果が少なく、０．０３００％を超えると耐割れ性が
低下する。したがって、Ｂは０．００１０〜０．０３０
０％とした。
【００３３】
【実施例】以下に実施例により，本発明を具体的に説明
する。表１に示す化学成分のワイヤ径１．２mmの鋼ワイ
ヤを製作した。ワイヤのＰは０．０３％以下、Ｓは０．
０２％以下とした。表２および表３のパルス条件による
パルスアーク溶接を実施し，能率、ビード形状、衝撃
値、ア−ク切れを調査した。試験鋼板は表２に示す、Ｊ
ＩＳ Ｇ３１０６-1995 に該当する記号Ｐ１のＳＭ４０
０Ｂ２と記号Ｐ２のＳＭ５７０の２種類を用い、図６に
示す長さ５００mm、幅４００mm、板厚２０mm、開先角度
４０°、ルートフェース３mm、ルートギャップ０mmの開
先を作成し、本発明ワイヤ１と比較ワイヤ１は鋼板Ｐ
１、本発明ワイヤ２と比較ワイヤ２は鋼板Ｐ２の組み合
わせで、継手溶接を行った。
する。表１に示す化学成分のワイヤ径１．２mmの鋼ワイ
ヤを製作した。ワイヤのＰは０．０３％以下、Ｓは０．
０２％以下とした。表２および表３のパルス条件による
パルスアーク溶接を実施し，能率、ビード形状、衝撃
値、ア−ク切れを調査した。試験鋼板は表２に示す、Ｊ
ＩＳ Ｇ３１０６-1995 に該当する記号Ｐ１のＳＭ４０
０Ｂ２と記号Ｐ２のＳＭ５７０の２種類を用い、図６に
示す長さ５００mm、幅４００mm、板厚２０mm、開先角度
４０°、ルートフェース３mm、ルートギャップ０mmの開
先を作成し、本発明ワイヤ１と比較ワイヤ１は鋼板Ｐ
１、本発明ワイヤ２と比較ワイヤ２は鋼板Ｐ２の組み合
わせで、継手溶接を行った。
【００３４】本発明ワイヤ１、比較ワイヤ１と鋼板Ｐ１
の組み合わせの場合の溶接条件と試験結果を表３に、本
発明ワイヤ２、比較ワイヤ２と鋼板Ｐ２の組み合わせの
場合の溶接条件と試験結果を表４に示す。能率の評価
は、ワイヤ溶融速度比率が１．２以上増加した場合良好
とし、１．２未満を不良とした。ビード形状の評価は、
外観が溶け落ち、オーバラップがなく、ＪＩＳ Ｚ３１
０４-1995 鋼溶接継手の放射線透過試験方法により、溶
け込み不良、割れ、ブロボールの内部欠陥を判定し、１
類と２類を良好とし、溶け落ち、オーバラップの外観不
良や３類、４類と判定された場合を不良とした。
の組み合わせの場合の溶接条件と試験結果を表３に、本
発明ワイヤ２、比較ワイヤ２と鋼板Ｐ２の組み合わせの
場合の溶接条件と試験結果を表４に示す。能率の評価
は、ワイヤ溶融速度比率が１．２以上増加した場合良好
とし、１．２未満を不良とした。ビード形状の評価は、
外観が溶け落ち、オーバラップがなく、ＪＩＳ Ｚ３１
０４-1995 鋼溶接継手の放射線透過試験方法により、溶
け込み不良、割れ、ブロボールの内部欠陥を判定し、１
類と２類を良好とし、溶け落ち、オーバラップの外観不
良や３類、４類と判定された場合を不良とした。
【００３５】衝撃値の評価は、ＪＩＳ Ｚ３１１１-198
6 溶接金属の引張及び衝撃試験方法を実施し、表３に示
す本発明ワイヤ１、比較ワイヤ１と鋼板Ｐ１では、シャ
ルピの吸収エネルギーがｖＥ0 ≧４７Ｊを良好、ｖＥ0
＜４７Ｊを不良とした。表４に示す本発明ワイヤ２、比
較ワイヤ２と鋼板Ｐ２では、シャルピの吸収エネルギー
がｖＥ-20 ≧４７Ｊを良好、ｖＥ-20 ＜４７Ｊを不良と
した。
6 溶接金属の引張及び衝撃試験方法を実施し、表３に示
す本発明ワイヤ１、比較ワイヤ１と鋼板Ｐ１では、シャ
ルピの吸収エネルギーがｖＥ0 ≧４７Ｊを良好、ｖＥ0
＜４７Ｊを不良とした。表４に示す本発明ワイヤ２、比
較ワイヤ２と鋼板Ｐ２では、シャルピの吸収エネルギー
がｖＥ-20 ≧４７Ｊを良好、ｖＥ-20 ＜４７Ｊを不良と
した。
【００３６】アーク切れの評価は、溶接中に全くアーク
が切れなかった条件を良好とし、１回以上アークが切れ
た場合を不良とした。能率が不良の場合は放射線透過試
験と衝撃試験は実施しなかった。また、放射線透過試験
が不良の場合は衝撃試験は実施しなかった。総合評価は
能率、ビード形状、衝撃値、ア−ク切れ全てが良好であ
れば、良好とし、これ以外を不良と評価した。
が切れなかった条件を良好とし、１回以上アークが切れ
た場合を不良とした。能率が不良の場合は放射線透過試
験と衝撃試験は実施しなかった。また、放射線透過試験
が不良の場合は衝撃試験は実施しなかった。総合評価は
能率、ビード形状、衝撃値、ア−ク切れ全てが良好であ
れば、良好とし、これ以外を不良と評価した。
【００３７】表３，表４より、本発明例の実験 No.１〜
８と実験 No.２０〜２７は、本発明のパルス溶接条件お
よびワイヤ成分であるため、能率、ビード形状、衝撃
値、ア−ク切れ性能ともに良好であった。しかし、比較
例である実験 No.９〜１９と実験 No.２８〜４２は、い
ずれも以下のような欠点が認められた。
８と実験 No.２０〜２７は、本発明のパルス溶接条件お
よびワイヤ成分であるため、能率、ビード形状、衝撃
値、ア−ク切れ性能ともに良好であった。しかし、比較
例である実験 No.９〜１９と実験 No.２８〜４２は、い
ずれも以下のような欠点が認められた。
【００３８】実験 No.９と２８はパルス溶接条件が不適
切で、ワイヤ溶融速度比率ＭＲが大きすぎ、オーバラッ
プと溶け込み不良が発生したため不良。実験 No.１０と
２９はパルス溶接条件がＩｐは十分大きくないため、ワ
イヤ溶融速度比率ＭＲが小さく不良。実験 No.１１と３
０はパルス溶接条件のベース電流Ｉｂが２８Ａで低く、
アーク切れが発生したため不良。実験 No.１２、と３１
はパルス溶接条件のピーク電流Ｉｐが１０００Ａ、１０
１０Ａで高く、電流制御素子が過電流となり、遮断され
たため不良。
切で、ワイヤ溶融速度比率ＭＲが大きすぎ、オーバラッ
プと溶け込み不良が発生したため不良。実験 No.１０と
２９はパルス溶接条件がＩｐは十分大きくないため、ワ
イヤ溶融速度比率ＭＲが小さく不良。実験 No.１１と３
０はパルス溶接条件のベース電流Ｉｂが２８Ａで低く、
アーク切れが発生したため不良。実験 No.１２、と３１
はパルス溶接条件のピーク電流Ｉｐが１０００Ａ、１０
１０Ａで高く、電流制御素子が過電流となり、遮断され
たため不良。
【００３９】実験 No.１３はワイヤのＣ成分が少なく、
割れを発生し不良。実験 No.１４はワイヤのＣ成分が多
く、シャルピがｖＥ0 ＜４７Ｊで不良。実験 No.１５は
ワイヤのＳｉ成分が少なく、ブロホールが発生し不良。
実験 No.１６はワイヤのＳｉ成分が多く、シャルピがｖ
Ｅ0 ＜４７Ｊで不良。実験 No.１７はワイヤのＭｎ成分
が少なく、シャルピがｖＥ0 ＜４７Ｊで不良。実験 No.
１８はワイヤのＭｎ成分が多く、割れを発生し不良。実
験 No.１９はワイヤのＣｕ成分が多く、割れを発生し不
良。
割れを発生し不良。実験 No.１４はワイヤのＣ成分が多
く、シャルピがｖＥ0 ＜４７Ｊで不良。実験 No.１５は
ワイヤのＳｉ成分が少なく、ブロホールが発生し不良。
実験 No.１６はワイヤのＳｉ成分が多く、シャルピがｖ
Ｅ0 ＜４７Ｊで不良。実験 No.１７はワイヤのＭｎ成分
が少なく、シャルピがｖＥ0 ＜４７Ｊで不良。実験 No.
１８はワイヤのＭｎ成分が多く、割れを発生し不良。実
験 No.１９はワイヤのＣｕ成分が多く、割れを発生し不
良。
【００４０】実験 No.３３はワイヤのＮｉ成分が少な
く、シャルピがｖＥ-20 ＜４７Ｊで不良。実験 No.３４
はワイヤのＮｉ成分が多く、割れを発生し不良。実験 N
o.３５はワイヤのＣｒ成分が少なく、シャルピがｖＥ-2
0 ＜４７Ｊで不良。実験 No.３６はワイヤのＣｒ成分が
多く、割れを発生し不良。実験 No.３７はワイヤのＭｏ
成分が少なく、シャルピがｖＥ-20 ＜４７Ｊで不良。実
験 No.３８はワイヤのＭｏ成分が多く、シャルピがｖＥ
-20 ＜４７Ｊで不良。実験 No.３７はワイヤのＴｉ成分
が少なく、シャルピがｖＥ-20 ＜４７Ｊで不良。実験 N
o.３８はワイヤのＴｉ成分が多く、、シャルピがｖＥ-2
0 ＜４７Ｊで不良。実験 No.３５はワイヤのＢ成分が少
なく、シャルピがｖＥ-20 ＜４７Ｊで不良。実験 No.３
６はワイヤのＢ成分が多く、割れを発生し不良。
く、シャルピがｖＥ-20 ＜４７Ｊで不良。実験 No.３４
はワイヤのＮｉ成分が多く、割れを発生し不良。実験 N
o.３５はワイヤのＣｒ成分が少なく、シャルピがｖＥ-2
0 ＜４７Ｊで不良。実験 No.３６はワイヤのＣｒ成分が
多く、割れを発生し不良。実験 No.３７はワイヤのＭｏ
成分が少なく、シャルピがｖＥ-20 ＜４７Ｊで不良。実
験 No.３８はワイヤのＭｏ成分が多く、シャルピがｖＥ
-20 ＜４７Ｊで不良。実験 No.３７はワイヤのＴｉ成分
が少なく、シャルピがｖＥ-20 ＜４７Ｊで不良。実験 N
o.３８はワイヤのＴｉ成分が多く、、シャルピがｖＥ-2
0 ＜４７Ｊで不良。実験 No.３５はワイヤのＢ成分が少
なく、シャルピがｖＥ-20 ＜４７Ｊで不良。実験 No.３
６はワイヤのＢ成分が多く、割れを発生し不良。
【００４１】
【表１】
【００４２】
【表２】
【００４３】
【表３】
【００４４】
【表４】
【００４５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
適正なパルス溶接条件によって健全な溶接金属を高能率
に溶接でき、さらに、ワイヤ成分を適切に選択すること
により、良好な溶接金属性能が得られる。
適正なパルス溶接条件によって健全な溶接金属を高能率
に溶接でき、さらに、ワイヤ成分を適切に選択すること
により、良好な溶接金属性能が得られる。
【図１】パルスなしの溶接電流とワイヤ溶融速度の関係
を実験し計測した結果を示すグラフ。
を実験し計測した結果を示すグラフ。
【図２】合金元素添加量と電気抵抗率の関係を示すグラ
フ。
フ。
【図３】平均電流３００Ａにおいて、ピーク電流Ｉｐが
ワイヤ溶融速度比率ＭＲに及ぼす影響を示すグラフ。
ワイヤ溶融速度比率ＭＲに及ぼす影響を示すグラフ。
【図４】平均電流３００Ａにおいて、デューティＲがワ
イヤ溶融速度比率ＭＲに及ぼす影響を示すグラフ。
イヤ溶融速度比率ＭＲに及ぼす影響を示すグラフ。
【図５】パルス溶接時の溶接電流波形を示す模式図。
【図６】（ａ）は実施例に用いた鋼板と開先の形状示す
平面図、（ｂ）は実施例に用いた鋼板と開先の形状示す
側面図。
平面図、（ｂ）は実施例に用いた鋼板と開先の形状示す
側面図。
Ｉｐ：パルス溶接のピーク電流 Ｉｂ：パルス溶接のベース電流 Ｉａ：パルス溶接の平均電流 Ｔｐ：パルス溶接のピーク電流期間 Ｔｂ：パルス溶接のベース電流期間
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２２Ｃ 38/00 ３０２ Ｃ２２Ｃ 38/00 ３０２Ｚ 38/16 38/16 38/58 38/58
Claims (3)
- 【請求項１】 パルスアーク溶接において、ピーク電流
Ｉｐ、ベース電流Ｉｂ、溶融速度比率ＭＲが Ｉｐ≦９００Ａ Ｉｂ≧３０Ａ １．２≦ＭＲ≦１．５ の範囲となる条件で溶接することを特徴とするガスシー
ルドパルスアーク溶接方法。 - 【請求項２】 ワイヤの化学成分がワイヤ全重量に対し
て、重量％で、 Ｃ ：０．０２〜０．２０％、 Ｓｉ：０．２〜２．０％、 Ｍｎ：０．２〜３．０％、 Ｐ ：０．０５％以下、 Ｓ ：０．０５％以下、 Ｃｕ：１．５％以下 を含有し、不可避成分を０．１％以下、且つ残部が実質
的にＦｅよりなるガスシールドアーク溶接鋼ワイヤを用
いることを特徴とする請求項１記載のガスシールドパル
スアーク溶接方法。 - 【請求項３】 ワイヤの化学成分がワイヤ全重量に対し
て、さらに重量％で、 Ｎｉ：０．１０〜５．００％、 Ｃｒ：０．１０〜３．００％、 Ｍｏ：０．０５〜２．００％、 Ｔｉ：０．０２〜０．５０％、 Ｂ ：０．００１０〜０．０３００％ からなる群から選択された少なくとも１種の元素を含有
し、不可避成分を０．１％以下、且つ残部が実質的にＦ
ｅよりなるガスシールドアーク溶接鋼ワイヤを用いるこ
とを特徴とする請求項２記載のガスシールドパルスアー
ク溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11025245A JP2000225465A (ja) | 1999-02-02 | 1999-02-02 | ガスシールドパルスアーク溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11025245A JP2000225465A (ja) | 1999-02-02 | 1999-02-02 | ガスシールドパルスアーク溶接方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000225465A true JP2000225465A (ja) | 2000-08-15 |
Family
ID=12160613
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11025245A Pending JP2000225465A (ja) | 1999-02-02 | 1999-02-02 | ガスシールドパルスアーク溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000225465A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009262180A (ja) * | 2008-04-23 | 2009-11-12 | Nippon Steel & Sumikin Welding Co Ltd | 薄鋼板の高速ガスシールドアーク溶接方法 |
| JP2010120083A (ja) * | 2008-10-21 | 2010-06-03 | Kobe Steel Ltd | Ｍａｇ溶接用ソリッドワイヤ |
| CN101508053B (zh) * | 2009-03-25 | 2010-12-29 | 山东大学 | 高镍合金与不锈钢异种金属的焊接方法 |
| JP2011218437A (ja) * | 2010-04-14 | 2011-11-04 | Kobe Steel Ltd | 高電流密度ガスシールドアーク溶接方法 |
| KR20150105925A (ko) | 2014-03-10 | 2015-09-18 | 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 | 가스 메탈 아크 용접용 솔리드 와이어 |
| CN105033410A (zh) * | 2015-07-09 | 2015-11-11 | 安徽金阳金属结构工程有限公司 | 一种钢结构混合气体保护焊焊接工艺 |
| JP2016040046A (ja) * | 2014-08-12 | 2016-03-24 | 株式会社神戸製鋼所 | パルスアーク溶接方法 |
| JP2016124025A (ja) * | 2015-01-08 | 2016-07-11 | 日鐵住金溶接工業株式会社 | ガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤ |
| CN106984916A (zh) * | 2017-05-03 | 2017-07-28 | 苏州引力焊业科技有限公司 | 一种er50‑g无镀铜焊丝 |
| CN109348706A (zh) * | 2015-09-29 | 2019-02-15 | 株式会社神户制钢所 | 高电流脉冲电弧焊方法和药芯焊丝 |
| WO2021233228A1 (zh) * | 2020-05-18 | 2021-11-25 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种气体保护焊丝用盘条及一种气体保护焊丝 |
| CN114303069A (zh) * | 2019-08-21 | 2022-04-08 | 英国西门子医疗系统有限公司 | 用于磁共振成像系统的热辐射屏蔽罩 |
-
1999
- 1999-02-02 JP JP11025245A patent/JP2000225465A/ja active Pending
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US10363625B2 (en) | 2010-04-14 | 2019-07-30 | Kobe Steel, Ltd. | High-current-density gas-shielded arc welding |
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| CN114303069A (zh) * | 2019-08-21 | 2022-04-08 | 英国西门子医疗系统有限公司 | 用于磁共振成像系统的热辐射屏蔽罩 |
| WO2021233228A1 (zh) * | 2020-05-18 | 2021-11-25 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种气体保护焊丝用盘条及一种气体保护焊丝 |
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