JP2003311480A - Ｍｉｇ溶接用チタン合金溶接ワイヤ、溶接方法および溶接金属 - Google Patents
Ｍｉｇ溶接用チタン合金溶接ワイヤ、溶接方法および溶接金属Info
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- JP2003311480A JP2003311480A JP2002126679A JP2002126679A JP2003311480A JP 2003311480 A JP2003311480 A JP 2003311480A JP 2002126679 A JP2002126679 A JP 2002126679A JP 2002126679 A JP2002126679 A JP 2002126679A JP 2003311480 A JP2003311480 A JP 2003311480A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 チタン又はチタン合金をＭＩＧ溶接方法を用
いて、安定、かつ高能率に、かつ半自動溶接による現場
溶接を可能とし、溶接時間短縮によるシールドガス使用
量低減によるコスト削減を図ったＭＩＧ溶接用チタン合
金溶接ワイヤ、溶接方法および溶接金属の提供する。 【解決手段】 チタンまたはチタン合金用溶接ワイヤの
コア部軸方向に設けた中空部にＡｌ：０．５〜１０質量
％、必要に応じてＯ：１．０質量％以下を含むチタン合
金粉末、Ａｌ酸化物の何れか１種をこのコア部に充填
し、断面外径が１．６〜２．０mmの溶接ワイヤであり、
更にこの溶接ワイヤを用いて、３００Ａ≦（ピーク電
流）≦５００Ａ、２．０≦（ピーク電流）／（ベース電
流）≦５．０、を満たすパルス溶接電流を用いて溶接す
ることによりワンダリング現象を起こさず、安定してＭ
ＩＧ溶接しうる条件により溶接する方法。
いて、安定、かつ高能率に、かつ半自動溶接による現場
溶接を可能とし、溶接時間短縮によるシールドガス使用
量低減によるコスト削減を図ったＭＩＧ溶接用チタン合
金溶接ワイヤ、溶接方法および溶接金属の提供する。 【解決手段】 チタンまたはチタン合金用溶接ワイヤの
コア部軸方向に設けた中空部にＡｌ：０．５〜１０質量
％、必要に応じてＯ：１．０質量％以下を含むチタン合
金粉末、Ａｌ酸化物の何れか１種をこのコア部に充填
し、断面外径が１．６〜２．０mmの溶接ワイヤであり、
更にこの溶接ワイヤを用いて、３００Ａ≦（ピーク電
流）≦５００Ａ、２．０≦（ピーク電流）／（ベース電
流）≦５．０、を満たすパルス溶接電流を用いて溶接す
ることによりワンダリング現象を起こさず、安定してＭ
ＩＧ溶接しうる条件により溶接する方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、船舶、建築構造物
などに使用されるチタンまたはチタン合金部材の溶接の
際に使用されるＭＩＧ溶接用チタン合金溶接ワイヤに関
する。
などに使用されるチタンまたはチタン合金部材の溶接の
際に使用されるＭＩＧ溶接用チタン合金溶接ワイヤに関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、チタンまたはチタン合金は、
高い耐食性が要求される船舶、建築構造物、自動車、自
動二輪車等に使用されており、最近においてはその使用
量が益々増加している。このチタンまたはチタン合金の
溶接に際しては、現在では、主に非消耗電極式溶接方法
の１種であるＴＩＧ溶接方法（タングステンイナートガ
スメタル溶接方法）を採用している。これに対して、消
耗電極式溶接方法であるＭＩＧ溶接方法（イナートガス
メタルアーク溶接方法）では、ＴＩＧ溶接方法に比較し
て数倍以上の溶接能率が得られるという利点を有するも
のの、純チタン製の溶接ワイヤを用いてＭＩＧ溶接を行
った場合、溶接アークが極めて不安定になる。
高い耐食性が要求される船舶、建築構造物、自動車、自
動二輪車等に使用されており、最近においてはその使用
量が益々増加している。このチタンまたはチタン合金の
溶接に際しては、現在では、主に非消耗電極式溶接方法
の１種であるＴＩＧ溶接方法（タングステンイナートガ
スメタル溶接方法）を採用している。これに対して、消
耗電極式溶接方法であるＭＩＧ溶接方法（イナートガス
メタルアーク溶接方法）では、ＴＩＧ溶接方法に比較し
て数倍以上の溶接能率が得られるという利点を有するも
のの、純チタン製の溶接ワイヤを用いてＭＩＧ溶接を行
った場合、溶接アークが極めて不安定になる。
【０００３】これは、チタンおよびチタン合金をＭＩＧ
溶接方法で溶接した場合、アークは陰極点を維持するた
めに、チタンおよびチタン合金の被溶接材の表面酸化膜
が残存する位置にアークが激しく移動して暴れるワンダ
リング現象が生じるため、溶接スパッタが多量に発生
し、母材となるチタンおよびチタン合金にスパッタが付
着する。また、このワンダリング現象によって溶接ビー
ドが蛇行するという問題があり、溶接部の外観不良が頻
発している。このため、チタンおよびチタン合金をＭＩ
Ｇ溶接方法で溶接するという危険は極力忌避されてき
た。
溶接方法で溶接した場合、アークは陰極点を維持するた
めに、チタンおよびチタン合金の被溶接材の表面酸化膜
が残存する位置にアークが激しく移動して暴れるワンダ
リング現象が生じるため、溶接スパッタが多量に発生
し、母材となるチタンおよびチタン合金にスパッタが付
着する。また、このワンダリング現象によって溶接ビー
ドが蛇行するという問題があり、溶接部の外観不良が頻
発している。このため、チタンおよびチタン合金をＭＩ
Ｇ溶接方法で溶接するという危険は極力忌避されてき
た。
【０００４】一方、ＴＩＧ溶接方法を採用した場合に
は、高融点の非消耗電極を使用してアークを発生させ
て、母材に生成される溶融池に、溶接ワイヤを供給しな
がら溶接を行うためにスパッタ発生はない。また、電極
側が負極性で、被溶接側が正極性であるために、被溶接
材表面に生成する酸化膜を除去するクリーニング作用が
あることから上記ワンダリング現象が生じることはな
く、依って、溶接ビードは蛇行はなく、良好な溶接外観
形状が得られる。このために、チタンおよびチタン合金
の溶接に際しては専らＴＩＧ溶接方法が採用されてい
た。
は、高融点の非消耗電極を使用してアークを発生させ
て、母材に生成される溶融池に、溶接ワイヤを供給しな
がら溶接を行うためにスパッタ発生はない。また、電極
側が負極性で、被溶接側が正極性であるために、被溶接
材表面に生成する酸化膜を除去するクリーニング作用が
あることから上記ワンダリング現象が生じることはな
く、依って、溶接ビードは蛇行はなく、良好な溶接外観
形状が得られる。このために、チタンおよびチタン合金
の溶接に際しては専らＴＩＧ溶接方法が採用されてい
た。
【０００５】また、ＴＩＧ溶接では溶接トーチを適正な
位置に保持しつつ、溶接ワイヤも適正な位置に保持する
必要がある。そのために、工場等で溶接トーチと溶接ワ
イヤを適切な位置に保持できる装置を準備できる場合は
良いものの、非溶接物が大型の構造物である場合には、
溶接作業者がこれら溶接トーチと溶接ワイヤ等を適切な
位置に保持しつつ、溶接進行に伴って移動しなければな
らないために溶接作業者にかかる負担は想像もできな
い。更に、溶接トーチ内に溶接ワイヤを送給するガイド
装置が組み込まれているものは、ＭＩＧ溶接用半自動溶
接トーチに比較して極めて高価である。加えて、ＴＩＧ
溶接は、ＭＩＧ溶接に比べて溶接入熱が小さいために溶
接時間が長く、そのために溶接能率が悪いという問題が
ある。また、溶接時間が長いためにシールドガスに使用
するガス量が多量となり、コスト高となる。
位置に保持しつつ、溶接ワイヤも適正な位置に保持する
必要がある。そのために、工場等で溶接トーチと溶接ワ
イヤを適切な位置に保持できる装置を準備できる場合は
良いものの、非溶接物が大型の構造物である場合には、
溶接作業者がこれら溶接トーチと溶接ワイヤ等を適切な
位置に保持しつつ、溶接進行に伴って移動しなければな
らないために溶接作業者にかかる負担は想像もできな
い。更に、溶接トーチ内に溶接ワイヤを送給するガイド
装置が組み込まれているものは、ＭＩＧ溶接用半自動溶
接トーチに比較して極めて高価である。加えて、ＴＩＧ
溶接は、ＭＩＧ溶接に比べて溶接入熱が小さいために溶
接時間が長く、そのために溶接能率が悪いという問題が
ある。また、溶接時間が長いためにシールドガスに使用
するガス量が多量となり、コスト高となる。
【０００６】例えば、特公昭５９−２２６１５９号公報
には、加工組織をなす２本のチタン帯板の長さ方向端面
を突き合わせ、ＴＩＧ溶接して溶接部近傍の母材部を軟
化焼鈍することで破断することのないチタン帯板の接続
方法が開示されている。このように、従来ではチタン帯
板の溶接に際しては専らＴＩＧ溶接方法での溶接が行わ
れている。また、特公平１２−２８００７６号公報に
は、不活性ガスに微量の酸化性ガスを添加したシールド
ガス、及びチタン又はチタン合金の消耗電極を使用して
パルス溶接電流を通電して溶接するチタン又はチタン合
金のアーク溶接方法が開示されている。しかし、シール
ドガスから酸素或いは酸化物を供給すると溶接アークを
安定化させるだけでなく、溶接金属内に大量の酸素が混
入するために、溶接部が硬化し、伸びが低下するなどの
機会的特性の劣化を招くことになる。
には、加工組織をなす２本のチタン帯板の長さ方向端面
を突き合わせ、ＴＩＧ溶接して溶接部近傍の母材部を軟
化焼鈍することで破断することのないチタン帯板の接続
方法が開示されている。このように、従来ではチタン帯
板の溶接に際しては専らＴＩＧ溶接方法での溶接が行わ
れている。また、特公平１２−２８００７６号公報に
は、不活性ガスに微量の酸化性ガスを添加したシールド
ガス、及びチタン又はチタン合金の消耗電極を使用して
パルス溶接電流を通電して溶接するチタン又はチタン合
金のアーク溶接方法が開示されている。しかし、シール
ドガスから酸素或いは酸化物を供給すると溶接アークを
安定化させるだけでなく、溶接金属内に大量の酸素が混
入するために、溶接部が硬化し、伸びが低下するなどの
機会的特性の劣化を招くことになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した従
来技術の問題点に鑑み、チタン又はチタン合金をＭＩＧ
溶接方法を用いて、安定、かつ高能率に、かつ半自動溶
接による現場溶接を可能とし、溶接時間短縮によるシー
ルドガス使用量低減によるコスト削減を図ったＭＩＧ溶
接用チタン合金溶接ワイヤ、溶接方法および溶着金属を
提供するものである。
来技術の問題点に鑑み、チタン又はチタン合金をＭＩＧ
溶接方法を用いて、安定、かつ高能率に、かつ半自動溶
接による現場溶接を可能とし、溶接時間短縮によるシー
ルドガス使用量低減によるコスト削減を図ったＭＩＧ溶
接用チタン合金溶接ワイヤ、溶接方法および溶着金属を
提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされたもので、その要旨は次の通りであ
る。 （１）チタンまたはチタン合金用溶接ワイヤであって、
前記ワイヤが管状で、コア部軸方向に中空部を有し、こ
の中空部に、Ａｌ：０．５〜１０質量％含むチタン合金
粉末、Ａｌ酸化物の何れか１種を充填したことを特徴と
するＭＩＧ溶接用チタン合金溶接ワイヤ。 （２）前記粉末に、更にＯ：１．０質量％以下を含有す
ることを特徴とする（１）記載のＭＩＧ溶接用チタン合
金溶接ワイヤ。 （３）前記粉末の粒径が１〜１００μｍであることを特
徴とする（１）または（２）記載のＭＩＧ溶接用チタン
合金溶接ワイヤ。 （４）前記溶接ワイヤの断面外径が、１．６〜２．０mm
であることを特徴とする（１）〜（３）の何れかに記載
のＭＩＧ溶接用チタン合金溶接ワイヤ。 （５）チタンまたはチタン合金のＭＩＧ溶接において、
（１）〜（４）に記載の何れかの溶接ワイヤを用い、か
つ以下の条件を満たすパルス溶接電流で溶接することを
特徴とするチタンまたはチタン合金のＭＩＧ溶接方法。
決するためになされたもので、その要旨は次の通りであ
る。 （１）チタンまたはチタン合金用溶接ワイヤであって、
前記ワイヤが管状で、コア部軸方向に中空部を有し、こ
の中空部に、Ａｌ：０．５〜１０質量％含むチタン合金
粉末、Ａｌ酸化物の何れか１種を充填したことを特徴と
するＭＩＧ溶接用チタン合金溶接ワイヤ。 （２）前記粉末に、更にＯ：１．０質量％以下を含有す
ることを特徴とする（１）記載のＭＩＧ溶接用チタン合
金溶接ワイヤ。 （３）前記粉末の粒径が１〜１００μｍであることを特
徴とする（１）または（２）記載のＭＩＧ溶接用チタン
合金溶接ワイヤ。 （４）前記溶接ワイヤの断面外径が、１．６〜２．０mm
であることを特徴とする（１）〜（３）の何れかに記載
のＭＩＧ溶接用チタン合金溶接ワイヤ。 （５）チタンまたはチタン合金のＭＩＧ溶接において、
（１）〜（４）に記載の何れかの溶接ワイヤを用い、か
つ以下の条件を満たすパルス溶接電流で溶接することを
特徴とするチタンまたはチタン合金のＭＩＧ溶接方法。
【０００９】
３００Ａ≦（ピーク電流）≦５００Ａ
２．０≦（ピーク電流）／（ベース電流）≦５．０
（６）チタンまたはチタン合金の溶着部の組成が、質量
％で、Ａｌ：０．５〜１０％、Ｏ：０〜１．０％、残部
チタンであることを特徴とするＭＩＧ溶接により溶接し
た溶着金属。
％で、Ａｌ：０．５〜１０％、Ｏ：０〜１．０％、残部
チタンであることを特徴とするＭＩＧ溶接により溶接し
た溶着金属。
【００１０】
【発明の実施の形態】先ず、ＭＩＧ溶接に使用する溶接
装置について図１を用いて説明する。図１において、被
溶接材１に対し、溶接部位の直上に、中心に溶接ワイヤ
３、その外周に別途設けたシールドガス供給装置３から
供給されるシールドガス４を溶融地５に向けて噴射する
噴射口を備えたＭＩＧ溶接用トーチ２を配置し、溶接電
流を通電して溶接作業を行い、溶接ビード６を形成す
る。一般に、チタンまたはチタン合金は鋼などに比べて
低温で酸化し易く、鋼で用いる溶接トーチ先端のみのガ
スシールドでは、溶接金属が酸化して硬化し、溶接金属
の良好な伸びが得られなくなる。そのために、溶接直後
の溶接トーチの後方にシールドボックスを設けて、溶接
アーク点の後方もＡｒガスなどの不活性ガスでシールド
する。
装置について図１を用いて説明する。図１において、被
溶接材１に対し、溶接部位の直上に、中心に溶接ワイヤ
３、その外周に別途設けたシールドガス供給装置３から
供給されるシールドガス４を溶融地５に向けて噴射する
噴射口を備えたＭＩＧ溶接用トーチ２を配置し、溶接電
流を通電して溶接作業を行い、溶接ビード６を形成す
る。一般に、チタンまたはチタン合金は鋼などに比べて
低温で酸化し易く、鋼で用いる溶接トーチ先端のみのガ
スシールドでは、溶接金属が酸化して硬化し、溶接金属
の良好な伸びが得られなくなる。そのために、溶接直後
の溶接トーチの後方にシールドボックスを設けて、溶接
アーク点の後方もＡｒガスなどの不活性ガスでシールド
する。
【００１１】本発明で用いる上記シールドガス供給装置
３は、シールドガス供給パイプ３−１から供給されたシ
ールドガスをシールドボックス３−２内に一旦取り込
み、このシールドボックス３−２内に、シールドガスが
溶接ビード６の表面に均一に供給されるように、溶接方
向と平行にガス供給パイプ３−３を配置し、ガス出口３
−４を溶接ビード６と反対の出口に複数箇所設けてガス
出口から噴射するシールドガス４′をシールドボックス
３−２内の上壁に当ててから、下面の溶接ビード６に当
てる方法が採用される。
３は、シールドガス供給パイプ３−１から供給されたシ
ールドガスをシールドボックス３−２内に一旦取り込
み、このシールドボックス３−２内に、シールドガスが
溶接ビード６の表面に均一に供給されるように、溶接方
向と平行にガス供給パイプ３−３を配置し、ガス出口３
−４を溶接ビード６と反対の出口に複数箇所設けてガス
出口から噴射するシールドガス４′をシールドボックス
３−２内の上壁に当ててから、下面の溶接ビード６に当
てる方法が採用される。
【００１２】図２に従来方法によるＭＩＧ溶接を行った
場合のワンダリング現象によるスパッタの飛散状況を、
また図３に溶接ビード外観の模式図をそれぞれ示した。
図２に示すように、従来のチタンおよびチタン合金のＭ
ＩＧ溶接においては、アークが陰極点を維持するために
溶接アークが極めて不安定になり、被溶接材の表面酸化
膜が残存する位置にアークが激しく移動して暴れるワン
ダリング現象のために溶接スパッタが多量に発生し、母
材表面にスパッタ７が飛散して付着する。また、図３に
示すように、上記スパッタの飛散・付着に加え、ワンダ
リング現象によって溶接ビードが蛇行し、溶接部の外観
不良の発生および溶接金属の強度低下となる。図３にお
いて、ワンダリング現象が起こると溶接ビード始端部の
外側に、上記ワンダリング現象によってアークがうねり
幅方向に移動した痕跡が残り、極めて劣悪な溶接ビード
形状となる。
場合のワンダリング現象によるスパッタの飛散状況を、
また図３に溶接ビード外観の模式図をそれぞれ示した。
図２に示すように、従来のチタンおよびチタン合金のＭ
ＩＧ溶接においては、アークが陰極点を維持するために
溶接アークが極めて不安定になり、被溶接材の表面酸化
膜が残存する位置にアークが激しく移動して暴れるワン
ダリング現象のために溶接スパッタが多量に発生し、母
材表面にスパッタ７が飛散して付着する。また、図３に
示すように、上記スパッタの飛散・付着に加え、ワンダ
リング現象によって溶接ビードが蛇行し、溶接部の外観
不良の発生および溶接金属の強度低下となる。図３にお
いて、ワンダリング現象が起こると溶接ビード始端部の
外側に、上記ワンダリング現象によってアークがうねり
幅方向に移動した痕跡が残り、極めて劣悪な溶接ビード
形状となる。
【００１３】そこで、本発明においては、チタンまたは
チタン合金用溶接ワイヤとしてコア部軸方向に中空部を
有する管状とし、この中空部にＡｌ：０．５〜１０質量
％、必要に応じてＯ：１．０質量％以下を含むチタン合
金粉末、Ａｌ2 Ｏ3 に代表されるＡｌ酸化物粉末の何れ
か１種を充填した、断面外径が１．６〜２．０mmの溶接
ワイヤを使用し、更に好ましくは、この溶接ワイヤを用
いて、以下の条件を満たすパルス溶接電流で溶接するこ
とによりワンダリング現象を起こさず、安定してＭＩＧ
溶接しうる条件を見いだしたものである。
チタン合金用溶接ワイヤとしてコア部軸方向に中空部を
有する管状とし、この中空部にＡｌ：０．５〜１０質量
％、必要に応じてＯ：１．０質量％以下を含むチタン合
金粉末、Ａｌ2 Ｏ3 に代表されるＡｌ酸化物粉末の何れ
か１種を充填した、断面外径が１．６〜２．０mmの溶接
ワイヤを使用し、更に好ましくは、この溶接ワイヤを用
いて、以下の条件を満たすパルス溶接電流で溶接するこ
とによりワンダリング現象を起こさず、安定してＭＩＧ
溶接しうる条件を見いだしたものである。
【００１４】
３００Ａ≦（ピーク電流）≦５００Ａ
２．０≦（ピーク電流）／（ベース電流）≦５．０
上記溶接ワイヤのコア部に充填されるチタン合金粉末或
いはＡｌ酸化物の粉末中に含まれるＡｌ量は、０．５〜
１０質量％、好ましくは２〜１０質量％、必要に応じて
Ｏ量を１．０質量％以下、を含有させ、これを用いてＭ
ＩＧ溶接すると、ＭＩＧ溶接時のアークが安定してワン
ダリング現象が減少し、ほぼ０mmとなり、しかもスパッ
タが少なくなり、溶接ビードの蛇行も減少し、図４に示
すような、良好な溶接ビードの外観形状を得ることがで
きる。しかし、このＡｌ量が０．５質量％未満、或いは
１０質量％超では、アークが不安定となってワンダリン
グ現象が大きくなり、溶接ビード始端部の外側にワンダ
リング現象の痕跡が残り、ワンダリング現象幅が大きく
なる。また、溶接ビードの蛇行幅も大きくなり外観形状
の不良部の発生が増大するのである。なお、Ｏはアーク
を安定させる上からも必要な元素で、しかも、このアー
クを安定させる酸素がアーク近傍のみに存在するため溶
融池への進入が非常に少なくなるため継ぎ手性能が劣化
しないことから、その添加量は１．０質量％以下が好ま
しい。
いはＡｌ酸化物の粉末中に含まれるＡｌ量は、０．５〜
１０質量％、好ましくは２〜１０質量％、必要に応じて
Ｏ量を１．０質量％以下、を含有させ、これを用いてＭ
ＩＧ溶接すると、ＭＩＧ溶接時のアークが安定してワン
ダリング現象が減少し、ほぼ０mmとなり、しかもスパッ
タが少なくなり、溶接ビードの蛇行も減少し、図４に示
すような、良好な溶接ビードの外観形状を得ることがで
きる。しかし、このＡｌ量が０．５質量％未満、或いは
１０質量％超では、アークが不安定となってワンダリン
グ現象が大きくなり、溶接ビード始端部の外側にワンダ
リング現象の痕跡が残り、ワンダリング現象幅が大きく
なる。また、溶接ビードの蛇行幅も大きくなり外観形状
の不良部の発生が増大するのである。なお、Ｏはアーク
を安定させる上からも必要な元素で、しかも、このアー
クを安定させる酸素がアーク近傍のみに存在するため溶
融池への進入が非常に少なくなるため継ぎ手性能が劣化
しないことから、その添加量は１．０質量％以下が好ま
しい。
【００１５】また、本発明においては、上述した溶接ワ
イヤを用いてＭＩＧ溶接する場合の操業条件として、溶
接電源にパルス溶接電源を用い、かつ、３００Ａ≦（ピ
ーク電流）≦５００Ａ、および２．０≦（ピーク電流）
／（ベース電流）≦５．０、の条件を満たすパルス溶接
電流を用いて溶接することによりワンダリング現象を起
こさず、安定してＭＩＧ溶接しうる条件を採用すること
が好ましい。
イヤを用いてＭＩＧ溶接する場合の操業条件として、溶
接電源にパルス溶接電源を用い、かつ、３００Ａ≦（ピ
ーク電流）≦５００Ａ、および２．０≦（ピーク電流）
／（ベース電流）≦５．０、の条件を満たすパルス溶接
電流を用いて溶接することによりワンダリング現象を起
こさず、安定してＭＩＧ溶接しうる条件を採用すること
が好ましい。
【００１６】すなわち、図５に示すように上記条件内で
ＭＩＧ溶接することにより極めて良好な溶接ビード（図
５中の◎）を得ることができる。また、上記条件を外れ
た場合においても良好な溶接ビード（図５中の○）を得
ることができる。なお、上記の良好な溶接ビード外観と
は、ワンダリング現象幅（Ｗｗ）が０mm、ビード蛇行幅
（Ｗｂ）が０．２超０．６mm以下を云い、極めて良好な
溶接ビード外観とは、ワンダリング現象幅（Ｗｗ）が０
mm、ビード蛇行幅（Ｗｂ）が０．２mm以下を云う。
ＭＩＧ溶接することにより極めて良好な溶接ビード（図
５中の◎）を得ることができる。また、上記条件を外れ
た場合においても良好な溶接ビード（図５中の○）を得
ることができる。なお、上記の良好な溶接ビード外観と
は、ワンダリング現象幅（Ｗｗ）が０mm、ビード蛇行幅
（Ｗｂ）が０．２超０．６mm以下を云い、極めて良好な
溶接ビード外観とは、ワンダリング現象幅（Ｗｗ）が０
mm、ビード蛇行幅（Ｗｂ）が０．２mm以下を云う。
【００１７】このような溶接ワイヤを用い、かつ上述で
特定した溶接条件を採用してチタン或いはチタン合金を
ＭＩＧ溶接した場合には、チタンまたはチタン合金の溶
着部の組成が、質量％で、Ａｌ：０．５〜１０％、Ｏ：
０〜１．０％、残部チタンである溶着金属を得ることが
できる。
特定した溶接条件を採用してチタン或いはチタン合金を
ＭＩＧ溶接した場合には、チタンまたはチタン合金の溶
着部の組成が、質量％で、Ａｌ：０．５〜１０％、Ｏ：
０〜１．０％、残部チタンである溶着金属を得ることが
できる。
【００１８】また、本発明においては、溶接時の溶滴移
行を規則的、かつスムースに行うため、一般にパルス溶
接電流を用いて溶接電流をパルス状に制御して溶接する
ことが知られているが、本発明におけるＭＩＧ溶接にお
いては、通常の直流溶接電源の代わりに、直流パルス溶
接電源を用いてパルス溶接電流を使用することで、ワン
ダリング現象幅、或いは溶接ビード蛇行幅を更に現象さ
せることができる。
行を規則的、かつスムースに行うため、一般にパルス溶
接電流を用いて溶接電流をパルス状に制御して溶接する
ことが知られているが、本発明におけるＭＩＧ溶接にお
いては、通常の直流溶接電源の代わりに、直流パルス溶
接電源を用いてパルス溶接電流を使用することで、ワン
ダリング現象幅、或いは溶接ビード蛇行幅を更に現象さ
せることができる。
【００１９】
【実施例】＜実施例１＞被溶接材料として、板厚：１
２．７mmのＶ開先（９０°）を有する純チタン材を、溶
接電流：３００Ａ、溶接電圧：３０Ｖ、溶接速度：１０
０cm／min 、流量：２５１／min のＡｒガスをシールド
ガスとして用い、Ａｌ量を様々に変化するチタン合金粉
末またはＡｌ酸化物粉末を充填したチタンベースの径
１．６mmφの溶接ワイヤでＭＩＧ溶接を行った。その結
果を表１に示した。
２．７mmのＶ開先（９０°）を有する純チタン材を、溶
接電流：３００Ａ、溶接電圧：３０Ｖ、溶接速度：１０
０cm／min 、流量：２５１／min のＡｒガスをシールド
ガスとして用い、Ａｌ量を様々に変化するチタン合金粉
末またはＡｌ酸化物粉末を充填したチタンベースの径
１．６mmφの溶接ワイヤでＭＩＧ溶接を行った。その結
果を表１に示した。
【００２０】
【表１】
【００２１】なお、表１において、ワンダリング現象幅
とは、ワンダリング現象によりアークが不安定となって
ワンダリング現象が大きくなり、溶接ビード始端部の外
側にワンダリング現象の痕跡が残る幅をいい、溶接ビー
ド蛇行幅とは、溶接ビード始端部が最も凹んでいる位置
を通って溶接方向に平行な直線と、溶接ビード始端部が
最も出っ張っている位置を通って溶接方向に平行な直線
との最短距離をいう。（図３参照） ＜実施例２＞被溶接材料として、板厚：１２．７mmのＶ
開先（９０°）を有する純チタン材を、溶接速度：５０
〜１００cm／min 、流量：２５１／min のＡｒガスをシ
ールドガスとして用いた溶接条件で、更にパルス溶接電
流のピーク電流を２００Ａから６００Ａに、ベース電流
を５０Ａから２５０Ａの範囲内で溶接を行った結果を表
２および図５に示した。
とは、ワンダリング現象によりアークが不安定となって
ワンダリング現象が大きくなり、溶接ビード始端部の外
側にワンダリング現象の痕跡が残る幅をいい、溶接ビー
ド蛇行幅とは、溶接ビード始端部が最も凹んでいる位置
を通って溶接方向に平行な直線と、溶接ビード始端部が
最も出っ張っている位置を通って溶接方向に平行な直線
との最短距離をいう。（図３参照） ＜実施例２＞被溶接材料として、板厚：１２．７mmのＶ
開先（９０°）を有する純チタン材を、溶接速度：５０
〜１００cm／min 、流量：２５１／min のＡｒガスをシ
ールドガスとして用いた溶接条件で、更にパルス溶接電
流のピーク電流を２００Ａから６００Ａに、ベース電流
を５０Ａから２５０Ａの範囲内で溶接を行った結果を表
２および図５に示した。
【００２２】
【表２】
【００２３】表２および図５から分かるように、ピーク
溶接電流が３００Ａから５００Ａで、かつピーク電流／
ベース電流が２．０〜５．０の範囲内にある場合にはワ
ンダリング幅およびビード蛇行幅が著しく減少し、溶接
ビードの外観形状も極めて良好であった。
溶接電流が３００Ａから５００Ａで、かつピーク電流／
ベース電流が２．０〜５．０の範囲内にある場合にはワ
ンダリング幅およびビード蛇行幅が著しく減少し、溶接
ビードの外観形状も極めて良好であった。
【００２４】
【発明の効果】以上述べたように、本発明は、チタン又
はチタン合金をＭＩＧ溶接方法を用いて、安定、かつ高
能率に、かつ半自動溶接による現場溶接を可能とし、溶
接時間短縮によるシールドガス使用量低減によるコスト
削減を図ったＭＩＧ溶接用チタン合金溶接ワイヤ、溶接
方法および溶接金属の提供を可能にする。
はチタン合金をＭＩＧ溶接方法を用いて、安定、かつ高
能率に、かつ半自動溶接による現場溶接を可能とし、溶
接時間短縮によるシールドガス使用量低減によるコスト
削減を図ったＭＩＧ溶接用チタン合金溶接ワイヤ、溶接
方法および溶接金属の提供を可能にする。
【図１】ＭＩＧ溶接装置の外観模式図。
【図２】ＭＩＧ溶接法の外観模式図。
【図３】従来のＭＩＧ溶接による溶接ビードの平面模式
図。
図。
【図４】本発明によるＭＩＧ溶接による溶接ビードの平
面模式図。
面模式図。
【図５】パルス溶接時の適正溶接電流範囲を示す図。
─────────────────────────────────────────────────────
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 14/00 Ｃ２２Ｃ 14/00 Ｚ
(72)発明者 長谷 泰治
千葉県習志野市東習志野７−６−１ 日鐵
溶接工業株式会社内日溶工テクノサービス
株式会社内
Ｆターム(参考） 4E001 AA03 BB08 CB04 DB03 DD02
DE04 EA05
4E084 AA07 BA21 CA23 CA24 CA25
DA10 EA04 GA19 HA10 HA11
Claims (6)
- 【請求項１】 チタンまたはチタン合金用溶接ワイヤで
あって、前記ワイヤが管状で、コア部軸方向に中空部を
有し、この中空部に、Ａｌ：０．５〜１０質量％を含む
チタン合金粉末、Ａｌ酸化物の粉末の何れか１種を充填
したことを特徴とするＭＩＧ溶接用チタン合金溶接ワイ
ヤ。 - 【請求項２】 前記粉末に、更にＯ：１．０質量％以下
を含有することを特徴とする請求項１記載のＭＩＧ溶接
用チタン合金溶接ワイヤ。 - 【請求項３】 前記粉末の粒径が１〜１００μｍである
ことを特徴とする請求項１または２記載のＭＩＧ溶接用
チタン合金溶接ワイヤ。 - 【請求項４】 前記溶接ワイヤの断面外径が、１．６〜
２．０mmであることを特徴とする請求項１〜３の何れか
に記載のＭＩＧ溶接用チタン合金溶接ワイヤ。 - 【請求項５】 チタンまたはチタン合金のＭＩＧ溶接に
おいて、請求項１〜４に記載の何れかの溶接ワイヤを用
い、かつ以下の条件を満たすパルス溶接電流を用いて溶
接することを特徴とするチタンまたはチタン合金のＭＩ
Ｇ溶接方法。 ３００Ａ≦（ピーク電流）≦５００Ａ ２．０≦（ピーク電流）／（ベース電流）≦５．０ - 【請求項６】 チタンまたはチタン合金の溶着部の組成
が、質量％で、Ａｌ：０．５〜１０％、Ｏ：０〜１．０
％、残部チタンであることを特徴とするＭＩＧ溶接によ
り溶接した溶着金属。
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|---|---|---|---|
| JP2002126679A JP3820179B2 (ja) | 2002-04-26 | 2002-04-26 | Ｍｉｇ溶接用チタン合金溶接ワイヤおよび溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2002126679A JP3820179B2 (ja) | 2002-04-26 | 2002-04-26 | Ｍｉｇ溶接用チタン合金溶接ワイヤおよび溶接方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003311480A true JP2003311480A (ja) | 2003-11-05 |
| JP3820179B2 JP3820179B2 (ja) | 2006-09-13 |
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ID=29541020
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2002126679A Expired - Fee Related JP3820179B2 (ja) | 2002-04-26 | 2002-04-26 | Ｍｉｇ溶接用チタン合金溶接ワイヤおよび溶接方法 |
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|---|---|
| JP (1) | JP3820179B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100335225C (zh) * | 2004-07-15 | 2007-09-05 | 武汉理工大学 | Ti－6Al－4V钛合金的脉冲大电流加热焊接方法 |
| CN115179558A (zh) * | 2022-08-10 | 2022-10-14 | 安阳市超高工业技术有限责任公司 | 一种超高分子量聚乙烯板材无缝焊接的方法 |
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|---|---|---|---|---|
| CN102773624B (zh) * | 2011-11-02 | 2014-05-14 | 兰州大学 | 用于微/纳米尺度焊接的一维纳米焊料及其制备方法 |
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2002
- 2002-04-26 JP JP2002126679A patent/JP3820179B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
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| CN115179558A (zh) * | 2022-08-10 | 2022-10-14 | 安阳市超高工业技术有限责任公司 | 一种超高分子量聚乙烯板材无缝焊接的方法 |
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| JP3820179B2 (ja) | 2006-09-13 |
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| TW301620B (ja) | ||
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