JP2003053544A - 亜鉛メッキ鋼板を用いた隅肉継手のtig溶接方法 - Google Patents

亜鉛メッキ鋼板を用いた隅肉継手のtig溶接方法

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JP2003053544A
JP2003053544A JP2001238840A JP2001238840A JP2003053544A JP 2003053544 A JP2003053544 A JP 2003053544A JP 2001238840 A JP2001238840 A JP 2001238840A JP 2001238840 A JP2001238840 A JP 2001238840A JP 2003053544 A JP2003053544 A JP 2003053544A
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welding
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base metals
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Katsuyoshi Hori
勝義 堀
Nobuo Nakazawa
信雄 中澤
Yoshiaki Matsumura
義明 松村
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Mitsubishi Power Ltd
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Babcock Hitachi KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 亜鉛メッキ鋼板又はプライマー塗装鋼板の密
着した重ね継手であっても、母材重ね部の溶融池に隣接
する熱影響部領域からの亜鉛蒸気による気孔やピットを
形成しない溶接方法を提供すること。 【解決手段】 亜鉛メッキ鋼又はプライマー塗装鋼板板
を隅肉溶接するときに、高速に揺動するTIGアークを
用い、継手を構成する母材1a、1bの溶接面を溶融し
ながら継手の隅部は溶融しないようなアーク電流値と溶
接速度を含む溶接条件を採用すると共に、添加ワイヤ6
を溶接進行方向から母材隅部に沿って溶融池に向けて送
給して溶着金属を形成しながらワイヤ6と母材1a、1
bとで溶融池底近傍の継手隅部に常に空隙を形成し、母
材熱影響部近くの母材表面に発生する亜鉛蒸気を前記空
隙から外部に放出させながら溶接する。

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明はTIG溶接に係わ
り、特に気孔欠陥の発生なしに亜鉛メッキ鋼板又はプラ
イマー塗装鋼板の隅肉溶接を行う溶接方法に関する。 【0002】 【従来の技術】鋼材の腐食を防止するために、亜鉛メッ
キした鋼板又はプライマー塗装鋼板が自動車業界等で多
用されている。この亜鉛メッキ鋼板又はプライマー塗装
鋼板をアーク溶接するときには、アーク熱により酸化亜
鉛のヒュームや亜鉛蒸気が大量に発生し、ピットなどの
気孔欠陥が発生することがあり、更にひどい場合には不
整ビードになるなど、溶接性が著しく阻害され、さまざ
まな悪影響を及ぼすことが知られている。 【0003】亜鉛メッキ鋼板又はプライマー塗装鋼板の
重ね隅肉溶接では、作業能率の観点もあって、TIG溶
接は通常用いられず、亜鉛メッキ鋼又はプライマー塗装
鋼板板用のソリッドワイヤあるいはコアードワイヤを用
いたMAG溶接が行われる。 【0004】図3は、板厚3.2mmの亜鉛メッキ鋼板
の場合の溶接部の断面を模式的に示したものである。母
材の亜鉛メッキ鋼板1a、1bが溶接金属7で溶接さ
れ、継手隅部に気孔3が発生した状態を示している。ア
ークによって母材1a、1bが溶融する部分、すなわち
図3の領域a、bの亜鉛はアークによって加熱されて蒸
発して散逸し、あるいは溶融池の溶接金属7に溶け込
む。しかし、そのようにして溶融池に溶け込んだ亜鉛成
分は多少は気孔3の形成に繋がることもあるが、実質的
には機械的性質も含め、大きな害を与えないと言われて
いる。しかし、領域c、すなわち母材熱影響部付近にあ
る亜鉛は溶接中に加熱されて溶融し、爆発的に蒸発し、
蒸発したガスが逃げ道を求めて溶融池に入り込んで気孔
3がビード表面まで連なった形のピットを形成すること
が知られている。 【0005】従って、重ね継手を形成する母材1a、1
b間に大きさ0.3mmなどの多少の間隙でもあれば、
蒸発したガスが溶融池側に入り込む度合いが少なくな
り、気孔3やピット形成が激減することも知られてい
る。しかしながら、そのような隙間をわざわざ保って母
材1a、1bの重ね継手を構成することは実用的でない
ために、実際には単に重ねて溶接が行われ、この種の気
孔3の発生防止に難渋している。なお、溶接金属7を何
らかの手段により振動させて、一旦溶融池に入り込んだ
亜鉛蒸気によって形成された気孔3の溶融池からの放出
を加速することも行われており、その結果、気孔3の残
留が多少少なくなることが知られている。 【0006】 【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、気孔
3やピット形成の最大の原因となる母材1a、1bの重
ね部の溶融池に隣接する熱影響部領域cからの亜鉛蒸気
又はプライマー成分の蒸気の排出についての配慮がされ
ておらず、密着した母材1a、1bの重ね継手部ではピ
ットや気孔3を多発する問題があった。 【0007】本発明の課題は、亜鉛メッキ鋼板又はプラ
イマー塗装鋼板の密着した重ね継手であっても、母材重
ね部の溶融池に隣接する熱影響部領域からの亜鉛蒸気に
よる気孔やピットを形成しない溶接方法を提供すること
にある。 【0008】 【課題を解決するための手段】本発明の上記課題は、亜
鉛メッキ鋼板又はプライマー塗装鋼板の密着した母材重
ね部の溶融池に隣接する熱影響部領域からの亜鉛蒸気を
外気に容易に排出する経路を常に保ちながら溶接するこ
とによって、気孔やピットを形成しない溶接方法により
解決される。 【0009】すなわち、本発明は、周波数10Hz以
上、かつ振幅3mm以上で揺動するTIGアークを用
い、二つの母材の重ね継手を構成する母材面を溶融しな
がら継手隅部は溶融しないアーク電流値と溶接速度を含
む溶接条件を採用すると共に、添加ワイヤを溶接進行方
向から母材隅部に沿って溶融池に向けて送給して溶着金
属を形成しながらワイヤと母材とで継手隅部に空隙を形
成し、溶融池底部近くの継手隅部近傍の母材表面に発生
する亜鉛蒸気を、前記空隙から外部に放出させながら溶
接することを特徴とする亜鉛メッキ鋼板又はプライマー
塗装鋼板を用いた隅肉継手のTIG溶接方法である。 【0010】 【作用】本発明によれば、亜鉛メッキ鋼板又はプライマ
ー塗装鋼板の密着した母材重ね部の溶融池に隣接する熱
影響部領域からの亜鉛蒸気又はプライマー成分の蒸気を
外気に容易に排出する経路を常に保ちながら溶接するこ
とによって、気孔やピットを形成しないで溶接できる。 【0011】 【発明の実施の形態】(第1実施例)本発明の第1実施
例を、図1及び図2に基づいて説明する。図1は本発明
の方法で母材1a、1bを溶接しているときの溶接部近
傍の烏瞰図で、図2は溶接進行方向側から見た同じ溶接
部近傍の断面図である。 【0012】TIG溶接で溶接速度を速くするために、
アーク電流を480Aと高電流にして母材溶融能力を高
め、ホットワイヤ法を採用して溶着速度を100g/m
inと大きくしている。母材1a、1bは板厚3.2m
mの亜鉛メッキした軟鋼板で、密着して重ね継手を形成
している。 【0013】詳細な図示は省略しているが本発明者らに
よる振り子式高速揺動TIGトーチ(特開平11−23
9878号)の先端に取り付けられたタングステン電極
4は、図1、図2中の矢印の方向、すなわち溶接線を横
切るように揺動幅5mm、揺動周波数約55Hzで揺動
しており、高速の揺動アーク5を形成している。 【0014】直径1.4mmの軟鋼ワイヤ6は、溶接進
行方向から、すなわち溶接前方から重ね継手の隅部に沿
って溶融池を形成している溶接金属7に向けて挿入して
いる。通電チップ8は図示を省略しているワイヤトーチ
の先端にあり、図示していないホットワイヤ6用電源の
マイナス極側に接続されていて、母材1a、1bとの間
にワイヤ電流を通電する。ワイヤ6はジュール発熱で融
点近くまで加熱されて、溶接金属7で形成されている溶
融池の先端部に送られてくる。溶接速度1.2mm/m
inのもとで、アーク電流480Aのアーク5は母材1
a、1bの側面を溶融しているが、送給速度8.3mm
/minの高速度で送られてくるワイヤ6のために隅部
は溶融せず、このために空隙9が形成される。 【0015】この空隙9は、溶接開始時からずっとビー
ド10の底に連続して形成され、かつ外部に通じてい
る。このため、図3で見られたような母材熱影響部領域
cで亜鉛が溶融気化または突発的に蒸発しても、亜鉛蒸
気はこの空隙9に沿って外部に放出されるので溶接金属
7側には入らない。従って、図3に示したような気孔3
やピットは形成されなくなった。また、亜鉛成分が多少
溶接金属7に入り込んで気泡を形成しても、高速に揺動
しているアーク5によって溶接金属7は激しく振動し、
攪拌されているので、気泡は溶融池表面に放出されやす
く、細かな気泡の発生もほとんど認められなくなった。 【0016】(第2実施例)母材1a、1bの板厚が
1.6mmのように比較的薄くなると、母材隅部まで融
けやすくなって、図2に示したような大きな空隙9を形
成することが難しくなる。そこで母材1a、1bの重ね
継手隅部にワイヤ6を送給しながら、振幅3mm、周波
数55Hzで揺動しているタングステン電極4の揺動位
相に合わせてアーク電流を変化させた。すなわち両端近
傍ではアーク電流を400A、それ以外のビード10の
中央付近ではアーク電流200Aにした。このようにす
るとビード10の中央部でのアーク5による溶け込み形
成能力は低くなり、直径1.2mmのワイヤ6を送給速
度7m/minで送給したとき、溶接速度1.2mm/
minとして、重ね継手の隅部に空隙を形成しながらビ
ード10を形成でき、従って気孔やピットの形成なく溶
接できた。 【0017】上記第1及び第2実施例では亜鉛メッキ鋼
板からなる母材1a、1bの重ね隅肉継手について説明
したが、同様な原因で気孔やピットを発生する亜鉛メッ
キ鋼板の隅肉溶接に本発明の方法を適用すると、気孔や
ピットの発生を無くすことができることは言うまでもな
い。また亜鉛を含むプライマを塗布した鋼板の隅肉溶接
や重ね隅肉溶接についても本発明を適用すると、気孔や
ピット形成を防止できる。 【0018】なおアーク5の揺動周波数については、1
周期中に1mm以上溶接が進むとビード端部の溶融が波
打つようになるのであまり遅くできない。また溶接速度
は600mm/min以下では作業能率上で問題があ
る。従って、実用される揺動周波数は10Hz以上とな
り、かつ溶接速度に対応して周波数を高くすることが要
求される。 【0019】またタングステン電極4の揺動振幅が2m
m以下では、第2実施例のように揺動位相にあわせてア
ーク電流を変化させても、継手の隅部溶融は揺動無しの
場合とあまり変わらずに進行しやすく、振幅が3mm以
上であれば継手の隅部の溶融能力を低下させ空隙を確保
することができる。 【0020】 【発明の効果】本発明によれば、従来気孔やピットが発
生して溶接性が非常に悪かった亜鉛メッキ鋼板やプライ
マ塗装鋼板の隅肉継手や重ね継手に対して、高溶接速度
でかつ気孔やピットを形成することなく容易に溶接でき
るようになり、溶接不良品の発生やその補修作業などが
不要になり、生産能率及び経済性面で多大な効果を発揮
できる。
【図面の簡単な説明】 【図1】 本発明の第1実施例に係る母材の溶接部近傍
の鳥瞰図である。 【図2】 前記第1実施例に係る溶接部近傍の断面図で
ある。 【図3】 従来例に係る溶接部の断面図である。 【符号の説明】 1a、1b 母材 3 気孔 4 タングステン電極 5 アーク 6 ワイヤ 7 溶接金属 8 通電チップ 9 空隙 10 ビード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松村 義明 広島県呉市宝町5番3号 バブ日立工業株 式会社内 Fターム(参考) 4E001 AA03 BB07 CC02 DA05 DC02 DF04 4E081 AA06 BA12 CA11 DA12 DA62

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 周波数10Hz以上、かつ振幅3mm以
    上で揺動するTIGアークを用い、二つの母材の重ね継
    手を構成する母材面を溶融しながら継手隅部は溶融しな
    いアーク電流値と溶接速度を含む溶接条件を採用すると
    共に、添加ワイヤを溶接進行方向から母材隅部に沿って
    溶融池に向けて送給して溶着金属を形成しながらワイヤ
    と母材とで継手隅部に空隙を形成し、溶融池底部近くの
    継手隅部近傍の母材表面に発生する亜鉛蒸気を、前記空
    隙から外部に放出させながら溶接することを特徴とする
    亜鉛メッキ鋼板又はプライマー塗装鋼板を用いた隅肉継
    手のTIG溶接方法。
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