JP2002045963A - 薄鋼板のガスシールドアーク溶接方法 - Google Patents
薄鋼板のガスシールドアーク溶接方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 板厚1.0 mm以上、引張強さ590MPa以上の高張
力薄鋼板の重ね隅肉ガスシールドアーク溶接において、
疲労特性に優れた隅肉溶接継手を確実に達成するための
溶接方法を提案する。 【解決手段】 板厚1.0 mm以上、引張強さ590MPa以上の
高張力薄鋼板を重ね隅肉溶接するに際し、溶接金属の含
有成分が下記(1) 、(2) および(3) 式を満たすように、
溶接ワイヤおよび／または溶接条件を設定する。 記 0.30≦Ｃ％＋Si％／24＋Mn％／６＋Ni％／40＋Cr％／５＋Mo％／４≦0.55 … (1) 0.10≦Ｃ％＋４Ｓ％＋２Ｏ％≦0.35 … (2) 1.6 ≦Si％＋Mn％＋４Ti％＋２Al％≦3.2 … (3)
力薄鋼板の重ね隅肉ガスシールドアーク溶接において、
疲労特性に優れた隅肉溶接継手を確実に達成するための
溶接方法を提案する。 【解決手段】 板厚1.0 mm以上、引張強さ590MPa以上の
高張力薄鋼板を重ね隅肉溶接するに際し、溶接金属の含
有成分が下記(1) 、(2) および(3) 式を満たすように、
溶接ワイヤおよび／または溶接条件を設定する。 記 0.30≦Ｃ％＋Si％／24＋Mn％／６＋Ni％／40＋Cr％／５＋Mo％／４≦0.55 … (1) 0.10≦Ｃ％＋４Ｓ％＋２Ｏ％≦0.35 … (2) 1.6 ≦Si％＋Mn％＋４Ti％＋２Al％≦3.2 … (3)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高張力薄鋼板のガ
スシールドアーク溶接に係り、特に、疲労特性に優れた
隅肉溶接継手を形成するためのガスシールドアーク溶接
方法に関する。
スシールドアーク溶接に係り、特に、疲労特性に優れた
隅肉溶接継手を形成するためのガスシールドアーク溶接
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車車体などの鋼製の軽構造物におい
て、その軽量化を図るために、より高強度の薄鋼板が使
用される傾向にある。そして自動車などの振動を伴う環
境で使用される構造物においては、通常の静的な引張強
度のほか、十分な疲労強度も具備することが必要であ
る。ところが、高張力鋼板のガスシールドアーク溶接継
手においては、静的な引張強度は鋼板の引張強度の増大
とともに増すのに対して、疲労強度は鋼板の疲労強度の
増大に応じて増加はしないという大きな問題が指摘され
ている。そのため、より高い疲労特性を有する溶接継手
が得られる高張力薄鋼板のガスシールドアーク溶接方法
の確立が要請されている。
て、その軽量化を図るために、より高強度の薄鋼板が使
用される傾向にある。そして自動車などの振動を伴う環
境で使用される構造物においては、通常の静的な引張強
度のほか、十分な疲労強度も具備することが必要であ
る。ところが、高張力鋼板のガスシールドアーク溶接継
手においては、静的な引張強度は鋼板の引張強度の増大
とともに増すのに対して、疲労強度は鋼板の疲労強度の
増大に応じて増加はしないという大きな問題が指摘され
ている。そのため、より高い疲労特性を有する溶接継手
が得られる高張力薄鋼板のガスシールドアーク溶接方法
の確立が要請されている。
【０００３】ところで、溶接継手の疲労特性を向上する
ためには、一般に、溶接止端部の曲率半径を大きくし、
溶接止端部での応力集中を低減することが有効であるこ
とが知られている。このような観点の下に、特開平８−
２５０８０号公報には、溶接ワイヤの化学組成および溶
接電圧を規定することにより、溶接ビード止端部の曲率
半径を大きくして隅肉溶接部の疲労特性を向上する溶接
方法が提案されている。
ためには、一般に、溶接止端部の曲率半径を大きくし、
溶接止端部での応力集中を低減することが有効であるこ
とが知られている。このような観点の下に、特開平８−
２５０８０号公報には、溶接ワイヤの化学組成および溶
接電圧を規定することにより、溶接ビード止端部の曲率
半径を大きくして隅肉溶接部の疲労特性を向上する溶接
方法が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、発明者
らが、板厚1.0 mm以上、引張強さ590MPa以上の高張力薄
鋼板を重ね隅肉ガスシールドアーク溶接について詳細に
調査したところ、単に溶接ワイヤの化学組成や溶接電圧
のみを規定しただけでは、溶接継手の疲労強度を十分に
確保できない場合があることがわかった。そこで本発明
は、板厚1.0 mm以上、引張強さ590MPa以上の高張力薄鋼
板の重ね隅肉ガスシールドアーク溶接において、疲労特
性に優れた隅肉溶接継手を確実に達成するための溶接方
法を提案することを目的とする。
らが、板厚1.0 mm以上、引張強さ590MPa以上の高張力薄
鋼板を重ね隅肉ガスシールドアーク溶接について詳細に
調査したところ、単に溶接ワイヤの化学組成や溶接電圧
のみを規定しただけでは、溶接継手の疲労強度を十分に
確保できない場合があることがわかった。そこで本発明
は、板厚1.0 mm以上、引張強さ590MPa以上の高張力薄鋼
板の重ね隅肉ガスシールドアーク溶接において、疲労特
性に優れた隅肉溶接継手を確実に達成するための溶接方
法を提案することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、発明者らは、薄鋼板の重ね隅肉継手の溶接ビード止
端部形状に及ぼす溶接金属化学組成の影響について鋭意
検討した。その結果、溶接ビード止端部の曲率半径は溶
接ワイヤ化学組成に直接依存するのではなく、溶接金属
化学組成を適正範囲に制御すれば大きくなり、継手疲労
強度が向上することを見いだした。また、溶接金属への
鋼板希釈率を制限することも、溶接継手の静的引張強さ
及び疲労強度を確保するために有効であることを見いだ
した。
に、発明者らは、薄鋼板の重ね隅肉継手の溶接ビード止
端部形状に及ぼす溶接金属化学組成の影響について鋭意
検討した。その結果、溶接ビード止端部の曲率半径は溶
接ワイヤ化学組成に直接依存するのではなく、溶接金属
化学組成を適正範囲に制御すれば大きくなり、継手疲労
強度が向上することを見いだした。また、溶接金属への
鋼板希釈率を制限することも、溶接継手の静的引張強さ
及び疲労強度を確保するために有効であることを見いだ
した。
【０００６】本発明は、このような知見に基づいて完成
したものであり、その要旨構成は次のとおりである。 (1)板厚1.0 mm以上、引張強さ590MPa以上の高張力薄鋼
板を重ね隅肉溶接するに際し、溶接金属の含有成分が、
mass％で、下記(1) 、(2) および(3) 式を満たすよう
に、溶接ワイヤおよび／または溶接条件を設定すること
を特徴とする、ガスシールドアーク溶接方法。 記 0.30≦Ｃ％＋Si％／24＋Mn％／６＋Ni％／40＋Cr％／５＋Mo％／４≦0.55 … (1) 0.10≦Ｃ％＋４Ｓ％＋２Ｏ％≦0.35 … (2) 1.6 ≦Si％＋Mn％＋４Ti％＋２Al％≦3.2 … (3)
したものであり、その要旨構成は次のとおりである。 (1)板厚1.0 mm以上、引張強さ590MPa以上の高張力薄鋼
板を重ね隅肉溶接するに際し、溶接金属の含有成分が、
mass％で、下記(1) 、(2) および(3) 式を満たすよう
に、溶接ワイヤおよび／または溶接条件を設定すること
を特徴とする、ガスシールドアーク溶接方法。 記 0.30≦Ｃ％＋Si％／24＋Mn％／６＋Ni％／40＋Cr％／５＋Mo％／４≦0.55 … (1) 0.10≦Ｃ％＋４Ｓ％＋２Ｏ％≦0.35 … (2) 1.6 ≦Si％＋Mn％＋４Ti％＋２Al％≦3.2 … (3)
【０００７】(2)溶接金属中への鋼板希釈率（溶接金属
に占める鋼板溶融部の比率）を40％以上80％以下とする
ことを特徴とする、上記 (1)に記載のガスシールドアー
ク溶接方法。
に占める鋼板溶融部の比率）を40％以上80％以下とする
ことを特徴とする、上記 (1)に記載のガスシールドアー
ク溶接方法。
【０００８】(3)上記590MPa以上級高張力薄鋼板が、mas
s％でＣ：0.04〜0.15％、Si：0.3〜2.0 ％、Mn：1.0 〜
3.0 ％、Ｐ：0.05％以下、Ｓ：0.05％以下、Al：0.005
〜0.10％を含有し、さらに、Ni：0.01〜2.00％、Cr：0.
01〜1.00％、Mo：0.01〜1.00％、Cu：0.01〜0.50％、T
i：0.01〜0.50％、Nb：0.01〜0.10％、Ｂ：0.0005〜0.0
100％から選ばれる少なくとも１種を含有し、残部はFe
および不可避的不純物からなる組成であることを特徴と
する、上記 (1)または (2)に記載のガスシールドアーク
溶接方法。
s％でＣ：0.04〜0.15％、Si：0.3〜2.0 ％、Mn：1.0 〜
3.0 ％、Ｐ：0.05％以下、Ｓ：0.05％以下、Al：0.005
〜0.10％を含有し、さらに、Ni：0.01〜2.00％、Cr：0.
01〜1.00％、Mo：0.01〜1.00％、Cu：0.01〜0.50％、T
i：0.01〜0.50％、Nb：0.01〜0.10％、Ｂ：0.0005〜0.0
100％から選ばれる少なくとも１種を含有し、残部はFe
および不可避的不純物からなる組成であることを特徴と
する、上記 (1)または (2)に記載のガスシールドアーク
溶接方法。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明において対象とする鋼板
は、板厚1.0 mm以上、引張強さ590MPa以上の高張力薄鋼
板とする。その理由は、疲労特性が懸念されるガスシー
ルドアーク溶接継手は、引張強さ590MPa以上の高張力薄
鋼板を溶接してなる溶接継手であるからである。引張強
さ590MPa未満の薄鋼板の場合には、溶接継手における疲
労特性の劣化がとくに問題になることはない。また、鋼
板板厚が1.0mm 未満では、ガスシールドアーク溶接での
隅肉溶接時に溶け落ちが生じやすく、溶接ビード止端部
形状の改善は難しくなる。このため、本発明では鋼板板
厚を1.0 mm以上に限定した。
は、板厚1.0 mm以上、引張強さ590MPa以上の高張力薄鋼
板とする。その理由は、疲労特性が懸念されるガスシー
ルドアーク溶接継手は、引張強さ590MPa以上の高張力薄
鋼板を溶接してなる溶接継手であるからである。引張強
さ590MPa未満の薄鋼板の場合には、溶接継手における疲
労特性の劣化がとくに問題になることはない。また、鋼
板板厚が1.0mm 未満では、ガスシールドアーク溶接での
隅肉溶接時に溶け落ちが生じやすく、溶接ビード止端部
形状の改善は難しくなる。このため、本発明では鋼板板
厚を1.0 mm以上に限定した。
【００１０】次に、本発明で対象とする引張強度590MPa
以上級高張力薄鋼板の好適な化学組成について説明す
る。なお、本発明において、薄鋼板、溶接金属の含有量
を表す％はすべて質量％を意味するものとする。 Ｃ：0.04〜0.15％ Ｃは、鋼の強度を増加させる元素であり、所望の強度を
得るために0.40％以上含有するのが望ましい。一方、0.
15％を超える含有は、プレス成形性の指標である伸びお
よびｒ値を低下させる。このため、Ｃは0.04〜0.15％の
範囲とするのが好ましい。
以上級高張力薄鋼板の好適な化学組成について説明す
る。なお、本発明において、薄鋼板、溶接金属の含有量
を表す％はすべて質量％を意味するものとする。 Ｃ：0.04〜0.15％ Ｃは、鋼の強度を増加させる元素であり、所望の強度を
得るために0.40％以上含有するのが望ましい。一方、0.
15％を超える含有は、プレス成形性の指標である伸びお
よびｒ値を低下させる。このため、Ｃは0.04〜0.15％の
範囲とするのが好ましい。
【００１１】Si：0.3 〜2.0 ％ Siは、脱酸材として不可欠な元素であるが、0.3 ％未満
の含有では、その効果が発揮されず、ピットやブローホ
ールなどの欠陥が発生する。一方、2.0 ％を超えると、
高Siスケールによる表面品質の劣化が著しくなる。この
ため、Siは0.3〜2.0 ％の範囲とするのが好ましい。
の含有では、その効果が発揮されず、ピットやブローホ
ールなどの欠陥が発生する。一方、2.0 ％を超えると、
高Siスケールによる表面品質の劣化が著しくなる。この
ため、Siは0.3〜2.0 ％の範囲とするのが好ましい。
【００１２】Mn：1.0 〜3.0 ％ Mnは、鋼の強度を増加させる元素であり、所望の強度を
得るためには1.0 ％以上含有するのが望ましい。一方、
3.0 ％を超えると、鋼板硬さが過度に上昇して、伸びお
よびｒ値が低下する。このため、Mnは、1.0 〜3.0 ％の
範囲とするのが望ましい。
得るためには1.0 ％以上含有するのが望ましい。一方、
3.0 ％を超えると、鋼板硬さが過度に上昇して、伸びお
よびｒ値が低下する。このため、Mnは、1.0 〜3.0 ％の
範囲とするのが望ましい。
【００１３】Ｐ：0.05％以下 Ｐは、鋼板の延性を劣化させるとともに表面処理性を劣
化させる。このため、できるだけ低減するのが好ましい
が、0.05％までは許容できる。
化させる。このため、できるだけ低減するのが好ましい
が、0.05％までは許容できる。
【００１４】Ｓ：0.05％以下 Ｓは、少ないほど鋼中の析出物が減少し、加工性が向上
する。このＳ含有量は0.05％までは大きな悪影響を及ぼ
さないので許容できる。
する。このＳ含有量は0.05％までは大きな悪影響を及ぼ
さないので許容できる。
【００１５】薄鋼板の化学組成は上述した元素を基本含
有成分として、必要に応じて、さらに以下の元素のうち
の１種以上を含有することができる。 Ni：0.01〜2.00％ Niは、鋼の強度を増加させる元素であり、所望の強度を
得るために本発明では0.01％以上含有するのが望まし
い。一方、含有量の上限は経済性を考慮して、2.00％以
下とする。このため、Niは0.01〜2.00％の範囲とするの
が望ましい。
有成分として、必要に応じて、さらに以下の元素のうち
の１種以上を含有することができる。 Ni：0.01〜2.00％ Niは、鋼の強度を増加させる元素であり、所望の強度を
得るために本発明では0.01％以上含有するのが望まし
い。一方、含有量の上限は経済性を考慮して、2.00％以
下とする。このため、Niは0.01〜2.00％の範囲とするの
が望ましい。
【００１６】Cr：0.01〜1.00％ Crは、鋼の強度を増加させる元素であり、所望の強度を
得るために0.01％以上含有するのが望ましいが、1.00％
を超えると経済性の上で不利となる。このため、Crは0.
01〜1.00％の範囲とするのが望ましい。
得るために0.01％以上含有するのが望ましいが、1.00％
を超えると経済性の上で不利となる。このため、Crは0.
01〜1.00％の範囲とするのが望ましい。
【００１７】Mo：0.01〜1.00％ Moは、鋼の強度を増加させる元素であり、所望の強度を
得るために0.01％以上含有するのが望ましいが、1.00％
を超えると経済性の上で不利となる。このため、Moは0.
01〜2.00％の範囲とするのが望ましい。
得るために0.01％以上含有するのが望ましいが、1.00％
を超えると経済性の上で不利となる。このため、Moは0.
01〜2.00％の範囲とするのが望ましい。
【００１８】Cu：0.01〜0.50％ Cuは、鋼板および溶接金属において防食効果を発揮する
元素であり、0.01％以上含有することが望ましい。一
方、含有量が0.50％を超えると、防食効果が飽和するほ
か、高温割れが生じるようになる。このため、Cuは0.01
〜0.50％の範囲とすることが望ましい。
元素であり、0.01％以上含有することが望ましい。一
方、含有量が0.50％を超えると、防食効果が飽和するほ
か、高温割れが生じるようになる。このため、Cuは0.01
〜0.50％の範囲とすることが望ましい。
【００１９】Ti：0.01〜0.50％ Tiは、TiC を形成して、初期γ粒を微細化し、さらに
は、変態および再結晶時の粒成長を抑制する元素であ
る。鋼板平均結晶粒を微細化させるためには0.01％以上
含有するのが望ましいが、0.50％を超えると経済性の上
で不利となる。このため、Tiは、0.01〜0.50％の範囲と
するのが望ましい。
は、変態および再結晶時の粒成長を抑制する元素であ
る。鋼板平均結晶粒を微細化させるためには0.01％以上
含有するのが望ましいが、0.50％を超えると経済性の上
で不利となる。このため、Tiは、0.01〜0.50％の範囲と
するのが望ましい。
【００２０】Al：0.005 〜0.10％ Alは、鋼の脱酸のために必要な元素であり、0.005 ％未
満の含有では十分な脱酸効果を確保することができな
い。一方、0.10％を超えると、クラスター状の介在物が
多くなり、加工性を劣化させる。このため、Alは、0.01
〜0.10％の範囲とするのが望ましい。
満の含有では十分な脱酸効果を確保することができな
い。一方、0.10％を超えると、クラスター状の介在物が
多くなり、加工性を劣化させる。このため、Alは、0.01
〜0.10％の範囲とするのが望ましい。
【００２１】Nb：0.01〜0.10％ Nbは、鋼の強度を増加させる元素であり、溶接熱影響部
での軟化を抑制する効果があるが、0.01％未満では期待
する効果が十分には発揮されない。一方、0.10％を超え
て含有すると、溶接熱影響部が過度に硬化するために溶
接割れが生じる。このため、Nbは0.01〜0.10％の範囲と
するのが望ましい。
での軟化を抑制する効果があるが、0.01％未満では期待
する効果が十分には発揮されない。一方、0.10％を超え
て含有すると、溶接熱影響部が過度に硬化するために溶
接割れが生じる。このため、Nbは0.01〜0.10％の範囲と
するのが望ましい。
【００２２】Ｂ：0.0005〜0.0100％ Ｂは、鋼の強度を微量添加で増加させる元素であり、所
望の強度を得るために0.0005％以上含有するのが望まし
い。一方、0.0100％を超えて含有すると、溶接性が劣化
する。このため、Ｂは0.0005〜0.0100％の範囲とするの
が望ましい。
望の強度を得るために0.0005％以上含有するのが望まし
い。一方、0.0100％を超えて含有すると、溶接性が劣化
する。このため、Ｂは0.0005〜0.0100％の範囲とするの
が望ましい。
【００２３】本発明を適用するに好適な鋼板は、上記成
分以外の残部はFeおよび不可避的不純物とする。上述し
た強度と板厚の高張力薄鋼板をガスシールドアーク溶接
法により、重ね隅肉継手を作製する。この重ね隅肉継手
の溶接金属は、(1) 、(2) および(3) 式を満足する必要
がある。 0.30≦Ｃ％＋Si％／24＋Mn％／６＋Ni％／40＋Cr％／５＋Mo％／４≦0.55 … (1) 0.10≦Ｃ％＋４Ｓ％＋２Ｏ％≦0.35 … (2) 1.6 ≦Si％＋Mn％＋４Ti％＋２Al％≦3.2 … (3)
分以外の残部はFeおよび不可避的不純物とする。上述し
た強度と板厚の高張力薄鋼板をガスシールドアーク溶接
法により、重ね隅肉継手を作製する。この重ね隅肉継手
の溶接金属は、(1) 、(2) および(3) 式を満足する必要
がある。 0.30≦Ｃ％＋Si％／24＋Mn％／６＋Ni％／40＋Cr％／５＋Mo％／４≦0.55 … (1) 0.10≦Ｃ％＋４Ｓ％＋２Ｏ％≦0.35 … (2) 1.6 ≦Si％＋Mn％＋４Ti％＋２Al％≦3.2 … (3)
【００２４】溶接金属のＣ％＋Si％／24＋Mn％／６＋Ni
％／40＋Cr％／５＋Mo％／４（以後、Ｃeqで表す）が、
0.30％未満では、溶接金属の引張強さが低くなるため
に、溶接継手の引張強さが鋼板の引張強さよりも低くな
る。一方、Ｃeqが0.55％を超えると、溶接金属の延性が
低下するとともに、溶接割れも生じやすくなる。このた
め、溶接金属のＣeqは(1) 式を満足するように調整する
必要がある。
％／40＋Cr％／５＋Mo％／４（以後、Ｃeqで表す）が、
0.30％未満では、溶接金属の引張強さが低くなるため
に、溶接継手の引張強さが鋼板の引張強さよりも低くな
る。一方、Ｃeqが0.55％を超えると、溶接金属の延性が
低下するとともに、溶接割れも生じやすくなる。このた
め、溶接金属のＣeqは(1) 式を満足するように調整する
必要がある。
【００２５】溶接金属のＣ％＋４Ｓ％＋２Ｏ％が、0.10
％未満では、溶接中のアーク直下の溶融池の粘性が大き
くなるため、溶接ビード止端部で鋼板とのなじみが悪く
なり、止端部曲率半径が小さくなることにより継手疲労
強度を劣化させる。また、この値が0.35％を超えると、
表面張力の温度勾配ｄγ／ｄＴが負となるため、溶接中
のアーク直下の溶融池表面流が放射流から求心流とな
り、溶接ビードは深溶け込みの凸形ビードとなること、
さらには、溶融池の粘性が小さくなり過ぎるため、アー
ク力により溶鋼が溶融池後方に押しやられて凸形ビード
となること、の２点により溶接ビード止端部での曲率半
径は小さくなり継手疲労強度は劣化する。このため、溶
接金属のＣ％＋４Ｓ％＋２Ｏ％を(2) 式を満足するよう
に調整する必要がある。
％未満では、溶接中のアーク直下の溶融池の粘性が大き
くなるため、溶接ビード止端部で鋼板とのなじみが悪く
なり、止端部曲率半径が小さくなることにより継手疲労
強度を劣化させる。また、この値が0.35％を超えると、
表面張力の温度勾配ｄγ／ｄＴが負となるため、溶接中
のアーク直下の溶融池表面流が放射流から求心流とな
り、溶接ビードは深溶け込みの凸形ビードとなること、
さらには、溶融池の粘性が小さくなり過ぎるため、アー
ク力により溶鋼が溶融池後方に押しやられて凸形ビード
となること、の２点により溶接ビード止端部での曲率半
径は小さくなり継手疲労強度は劣化する。このため、溶
接金属のＣ％＋４Ｓ％＋２Ｏ％を(2) 式を満足するよう
に調整する必要がある。
【００２６】溶接金属のSi％＋Mn％＋４Ti％＋２Al％
が、1.6 ％未満では、溶接アーク状態が不安定になり、
溶接作業性が劣化するとともに、溶接ビード形状が不規
則となり、溶接止端部での曲率半径は小さくなり継手疲
労強度は劣化する。一方、この値が3.2 ％を超えると、
溶接金属の延性が低下するとともに、溶接割れが生じや
すくなる。このため、溶接金属のSi％＋Mn％＋４Ti％＋
２Al％を(3) 式を満足するように調整する必要がある。
が、1.6 ％未満では、溶接アーク状態が不安定になり、
溶接作業性が劣化するとともに、溶接ビード形状が不規
則となり、溶接止端部での曲率半径は小さくなり継手疲
労強度は劣化する。一方、この値が3.2 ％を超えると、
溶接金属の延性が低下するとともに、溶接割れが生じや
すくなる。このため、溶接金属のSi％＋Mn％＋４Ti％＋
２Al％を(3) 式を満足するように調整する必要がある。
【００２７】また、重ね隅肉溶接の際に、溶接金属中へ
の鋼板希釈率（溶接金属に占める鋼板溶融部の比率）は
40％以上80％以下とすることが好ましい。なお、鋼板希
釈率は次のように決定する。すなわち、溶接前の鋼板形
状を記録した後に溶接を実施し、溶接部の断面部をエッ
チングすることにより形状測定し、図1 に示す各領域を
算出する。Ａは溶接金属に含まれる下板の溶融領域、Ｂ
は溶接金属に含まれる上板の溶融領域、Ｃは溶接金属が
ＡおよびＢの領域を除いた領域、Ｄは鋼板の溶融領域で
かつ溶接金属と重ならない領域である。さらに、溶接金
属に含まれる鋼板溶融比率を (Ａ＋Ｂ＋Ｄ）／（Ａ＋Ｂ
＋Ｃ) で算出し、パーセントで表示した値を鋼板希釈率
とする。
の鋼板希釈率（溶接金属に占める鋼板溶融部の比率）は
40％以上80％以下とすることが好ましい。なお、鋼板希
釈率は次のように決定する。すなわち、溶接前の鋼板形
状を記録した後に溶接を実施し、溶接部の断面部をエッ
チングすることにより形状測定し、図1 に示す各領域を
算出する。Ａは溶接金属に含まれる下板の溶融領域、Ｂ
は溶接金属に含まれる上板の溶融領域、Ｃは溶接金属が
ＡおよびＢの領域を除いた領域、Ｄは鋼板の溶融領域で
かつ溶接金属と重ならない領域である。さらに、溶接金
属に含まれる鋼板溶融比率を (Ａ＋Ｂ＋Ｄ）／（Ａ＋Ｂ
＋Ｃ) で算出し、パーセントで表示した値を鋼板希釈率
とする。
【００２８】溶接金属中への鋼板希釈率が40％未満で
は、溶接ビード断面の溶け込み形状が浅くなり溶接継手
の静的引張強さが鋼板強さよりも低下する。一方、鋼板
希釈率が80％を超えると、溶け込み形状が深くなりす
ぎ、鋼板が溶け落ちるあるいは鋼板が大きく変形するな
どの欠陥が溶接継手部に生じ、静的引張強さの低下およ
び疲労強度の低下が生じる。このため、溶接金属中への
鋼板希釈率が40％以上80％以下であることが好ましい。
溶接方法としては、ガスシールドアーク溶接のうち、Ｍ
ＡＧ溶接、CO２アーク溶接いずれも好適であるが、なか
でもＭＡＧ溶接が好ましい。
は、溶接ビード断面の溶け込み形状が浅くなり溶接継手
の静的引張強さが鋼板強さよりも低下する。一方、鋼板
希釈率が80％を超えると、溶け込み形状が深くなりす
ぎ、鋼板が溶け落ちるあるいは鋼板が大きく変形するな
どの欠陥が溶接継手部に生じ、静的引張強さの低下およ
び疲労強度の低下が生じる。このため、溶接金属中への
鋼板希釈率が40％以上80％以下であることが好ましい。
溶接方法としては、ガスシールドアーク溶接のうち、Ｍ
ＡＧ溶接、CO２アーク溶接いずれも好適であるが、なか
でもＭＡＧ溶接が好ましい。
【００２９】溶接金属への鋼板希釈率は、溶接条件 (鋼
板成分およびワイヤ成分) によって変化する。すなわ
ち、溶接速度が遅くなるほど、また、溶接電流が大きく
なるほど、溶融部の形状は大きくなり、鋼板の希釈率も
大きくなる傾向となる。なお、鋼板成分およびワイヤ成
分による溶融部形状の変化によっても希釈率は変化する
ため、各溶接において断面形状を観察することにより、
希釈率を確認して最適な条件を設定することが好まし
い。また、溶接金属成分は、鋼板成分、ワイヤ成分およ
び鋼板希釈率によって変化するが、板厚５mm以下の薄鋼
板を希釈率４０％以上８０％以下で溶接する場合は、鋼
板成分の影響が比較的大きくなるため、前述した(1) ，
(2) および(3) 式を満足するためには、鋼板成分を調整
することが最も重要である。ただし、ワイヤ成分によっ
ても溶接金属成分は変化するため、各溶接において溶接
金属成分の分析を行い、溶接金属成分が(1) ，(2) およ
び(3) 式を満足することを確認することが、溶接継手の
疲労強度を改善するためには好ましい。
板成分およびワイヤ成分) によって変化する。すなわ
ち、溶接速度が遅くなるほど、また、溶接電流が大きく
なるほど、溶融部の形状は大きくなり、鋼板の希釈率も
大きくなる傾向となる。なお、鋼板成分およびワイヤ成
分による溶融部形状の変化によっても希釈率は変化する
ため、各溶接において断面形状を観察することにより、
希釈率を確認して最適な条件を設定することが好まし
い。また、溶接金属成分は、鋼板成分、ワイヤ成分およ
び鋼板希釈率によって変化するが、板厚５mm以下の薄鋼
板を希釈率４０％以上８０％以下で溶接する場合は、鋼
板成分の影響が比較的大きくなるため、前述した(1) ，
(2) および(3) 式を満足するためには、鋼板成分を調整
することが最も重要である。ただし、ワイヤ成分によっ
ても溶接金属成分は変化するため、各溶接において溶接
金属成分の分析を行い、溶接金属成分が(1) ，(2) およ
び(3) 式を満足することを確認することが、溶接継手の
疲労強度を改善するためには好ましい。
【００３０】
【実施例】表１に示す高張力薄鋼板（板厚3.0mm)を、表
２に示す1.2 mmφの溶接ワイヤおよびガスシールドアー
ク溶接条件を用いて、重ね隅肉溶接継手を作製した。作
製した溶接継手から疲労試験片を採取し、静的な引張特
性および疲労特性を調査した。引張特性は、継手の破断
強度が鋼板の引張強さ以上となる場合を○、それ以外を
×として評価した。疲労特性は、単軸引張疲労試験によ
り実施し、10７回の繰り返し荷重を負荷した場合に破断
しない下限値を疲労限とし、継手の疲労限が鋼板の疲労
限の12％以上となる場合を○、それ以外を×として評価
した。得られた結果を表３および表４に示す。発明例
は、溶接継手部の引張特性および疲労特性が評価○とな
っている。一方、本発明の範囲を外れる比較例は、引張
特性および／または疲労特性が劣っている。
２に示す1.2 mmφの溶接ワイヤおよびガスシールドアー
ク溶接条件を用いて、重ね隅肉溶接継手を作製した。作
製した溶接継手から疲労試験片を採取し、静的な引張特
性および疲労特性を調査した。引張特性は、継手の破断
強度が鋼板の引張強さ以上となる場合を○、それ以外を
×として評価した。疲労特性は、単軸引張疲労試験によ
り実施し、10７回の繰り返し荷重を負荷した場合に破断
しない下限値を疲労限とし、継手の疲労限が鋼板の疲労
限の12％以上となる場合を○、それ以外を×として評価
した。得られた結果を表３および表４に示す。発明例
は、溶接継手部の引張特性および疲労特性が評価○とな
っている。一方、本発明の範囲を外れる比較例は、引張
特性および／または疲労特性が劣っている。
【００３１】以上の実施例においては、鋼板の化学組
成、溶接ワイヤの化学組成、溶接速度を変化させること
により溶接金属組成、鋼板希釈率を制御しているが、溶
接対象となる鋼板の厚さ等を考慮して、溶接電圧、溶接
電流等、通常の方法を用いて制御することは差し支えな
い。
成、溶接ワイヤの化学組成、溶接速度を変化させること
により溶接金属組成、鋼板希釈率を制御しているが、溶
接対象となる鋼板の厚さ等を考慮して、溶接電圧、溶接
電流等、通常の方法を用いて制御することは差し支えな
い。
【００３２】
【表１】
【００３３】
【表２】
【００３４】
【表３】
【００３５】
【表４】
【００３６】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明により、板
厚1.0 mm以上、引張強さ590MPa以上の高張力薄鋼板のガ
スシールドアーク溶接において、特に、疲労特性に優れ
た隅肉溶接継手の製作が確実に可能なガスシールドアー
ク溶接方法を提供することができるようになった。した
がって、本発明は、高張力薄鋼板を使用する産業分野の
発展に大きく寄与するものである。
厚1.0 mm以上、引張強さ590MPa以上の高張力薄鋼板のガ
スシールドアーク溶接において、特に、疲労特性に優れ
た隅肉溶接継手の製作が確実に可能なガスシールドアー
ク溶接方法を提供することができるようになった。した
がって、本発明は、高張力薄鋼板を使用する産業分野の
発展に大きく寄与するものである。
【図１】鋼板希釈率の定義を説明する、ビード止端部の
模式図である。
模式図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 矢沢 浩 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社技術研究所内 Ｆターム(参考） 4E001 AA03 BB09 CA02 DD02 DD04 EA05 4E081 AA08 BA05 BA36 BB03 CA09 CA10 DA06
Claims (3)
- 【請求項１】 板厚1.0 mm以上、引張強さ590MPa以上の
高張力薄鋼板を重ね隅肉溶接するに際し、溶接金属の含
有成分がmass％で、下記(1) 、(2) および(3) 式を満た
すように、溶接ワイヤおよび／または溶接条件を設定す
ることを特徴とする、ガスシールドアーク溶接方法。 記 0.30≦Ｃ％＋Si％／24＋Mn％／６＋Ni％／40＋Cr％／５＋Mo％／４≦0.55 … (1) 0.10≦Ｃ％＋４Ｓ％＋２Ｏ％≦0.35 … (2) 1.6 ≦Si％＋Mn％＋４Ti％＋２Al％≦3.2 … (3) - 【請求項２】 溶接金属中への鋼板希釈率（溶接金属に
占める鋼板溶融部の比率）を40％以上80％以下とするこ
とを特徴とする、請求項１に記載のガスシールドアーク
溶接方法。 - 【請求項３】 上記590MPa以上級高張力薄鋼板が、mass
％でＣ：0.04〜0.15％、Si：0.3 〜2.0 ％、Mn：1.0 〜
3.0 ％、Ｐ：0.05％以下、Ｓ：0.05％以下、Al：0.005
〜0.10％を含有し、さらに、Ni：0.01〜2.00％、Cr：0.
01〜1.00％、Mo：0.01〜1.00％、Cu：0.01〜0.50％、T
i：0.01〜0.50％、Nb：0.01〜0.10％、Ｂ：0.0005〜0.0
100％から選ばれる少なくとも１種を含有し、残部はFe
および不可避的不純物からなる組成であることを特徴と
する、請求項１または２に記載のガスシールドアーク溶
接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000238803A JP4461587B2 (ja) | 2000-08-07 | 2000-08-07 | 薄鋼板のガスシールドアーク溶接方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2000238803A JP4461587B2 (ja) | 2000-08-07 | 2000-08-07 | 薄鋼板のガスシールドアーク溶接方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002045963A true JP2002045963A (ja) | 2002-02-12 |
| JP4461587B2 JP4461587B2 (ja) | 2010-05-12 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007296567A (ja) * | 2006-05-01 | 2007-11-15 | Nippon Steel Corp | 高疲労強度隅肉溶接継手及びその形成方法 |
| JP2009226476A (ja) * | 2008-03-25 | 2009-10-08 | Nippon Steel Corp | 薄鋼板の隅肉アーク溶接方法 |
| JP2010046714A (ja) * | 2008-07-23 | 2010-03-04 | Nippon Steel Corp | 疲労特性に優れる重ねすみ肉アーク溶接継手およびその製造方法 |
| JP2011149054A (ja) * | 2010-01-21 | 2011-08-04 | Kobe Steel Ltd | 高強度高靭性溶接金属 |
| CN102205458A (zh) * | 2011-05-05 | 2011-10-05 | 中国石油集团渤海石油装备制造有限公司 | X120钢级螺旋缝埋弧焊管的制造方法 |
| CN103785968A (zh) * | 2014-02-20 | 2014-05-14 | 南京信息工程大学 | 有机无机材料复合药皮钢基焊条及其制备方法 |
| JP2016079490A (ja) * | 2014-10-21 | 2016-05-16 | 新日鐵住金株式会社 | 溶接継手および溶接材料 |
| JP2018187640A (ja) * | 2017-05-01 | 2018-11-29 | 株式会社神戸製鋼所 | アーク溶接方法及び溶接ワイヤ |
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|---|---|---|---|---|
| EP2839918B1 (en) * | 2012-04-17 | 2020-11-18 | Nippon Steel Corporation | Fillet arc welded joint and method for forming same |
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2000
- 2000-08-07 JP JP2000238803A patent/JP4461587B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP4660421B2 (ja) * | 2006-05-01 | 2011-03-30 | 新日本製鐵株式会社 | 高疲労強度隅肉溶接継手及びその形成方法 |
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| JP2013226600A (ja) * | 2008-07-23 | 2013-11-07 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp | 疲労特性に優れる重ねすみ肉アーク溶接継手およびその製造方法 |
| JP2011149054A (ja) * | 2010-01-21 | 2011-08-04 | Kobe Steel Ltd | 高強度高靭性溶接金属 |
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| JP2016079490A (ja) * | 2014-10-21 | 2016-05-16 | 新日鐵住金株式会社 | 溶接継手および溶接材料 |
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