JP2003320458A - チタンおよびチタン合金のｍｉｇ溶接方法 - Google Patents
チタンおよびチタン合金のｍｉｇ溶接方法Info
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- JP2003320458A JP2003320458A JP2002127129A JP2002127129A JP2003320458A JP 2003320458 A JP2003320458 A JP 2003320458A JP 2002127129 A JP2002127129 A JP 2002127129A JP 2002127129 A JP2002127129 A JP 2002127129A JP 2003320458 A JP2003320458 A JP 2003320458A
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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チタンまたはチタン合
金のＭＩＧ溶接方法を提供する。 【解決手段】 チタンまたはチタン合金の溶接におい
て、断面外形が１．６〜２．０mmの純チタンの溶接ワイ
ヤ表面、溶接前の被溶接材の開先表面の何れか一方、ま
たは両者の表面に熱処理を伴う表面処理方法により、１
０nm〜１０μｍの厚さのＡｌ2Ｏ3とＴｉＯ2 の２層酸化
膜またはこれらの混在する酸化膜を付与し、この酸化膜
が好ましくは、Ａｌ：０．５〜１０質量％を含み、ＭＩ
Ｇ溶接に際しては、３００Ａ≦（ピーク電流）≦５００
Ａ、２．０≦（ピーク電流）／（ベース電流）≦５．
０、の条件を満たす条件で溶接する。
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チタンまたはチタン合
金のＭＩＧ溶接方法を提供する。 【解決手段】 チタンまたはチタン合金の溶接におい
て、断面外形が１．６〜２．０mmの純チタンの溶接ワイ
ヤ表面、溶接前の被溶接材の開先表面の何れか一方、ま
たは両者の表面に熱処理を伴う表面処理方法により、１
０nm〜１０μｍの厚さのＡｌ2Ｏ3とＴｉＯ2 の２層酸化
膜またはこれらの混在する酸化膜を付与し、この酸化膜
が好ましくは、Ａｌ：０．５〜１０質量％を含み、ＭＩ
Ｇ溶接に際しては、３００Ａ≦（ピーク電流）≦５００
Ａ、２．０≦（ピーク電流）／（ベース電流）≦５．
０、の条件を満たす条件で溶接する。
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、溶接方法および溶接金属を
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、溶接方法および溶接金属を
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の溶接において、純チタ
ンの溶接ワイヤ表面、溶接前の被溶接材の開先表面の何
れか一方、または両者の表面に熱処理を伴う表面処理方
法により、１０nm〜１０μｍの厚さの酸化膜を付与して
ことを特徴とするチタンおよびチタン合金のＭＩＧ溶接
方法。 （２）前記酸化膜がＡｌ2Ｏ3とＴｉＯ2 の２層皮膜また
はこれらが混在した皮膜からなることを特徴とする
（１）記載のチタンおよびチタン合金のＭＩＧ溶接方
法。 （３）前記酸化膜がＡｌ：０．５〜１０質量％含むこと
を特徴とする（１）または（２）記載のチタンおよびチ
タン合金のＭＩＧ溶接方法。 （４）前記酸化膜が、更にＯ：１．０質量％以下を含む
ことを特徴とする（１）〜（３）のいずれかの項に記載
のチタンおよびチタン合金のＭＩＧ溶接方法。 （５）前記ＭＩＧ溶接が、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（１）〜
（４）の何れかの項に記載のチタンおよびチタン合金の
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の溶接において、純チタ
ンの溶接ワイヤ表面、溶接前の被溶接材の開先表面の何
れか一方、または両者の表面に熱処理を伴う表面処理方
法により、１０nm〜１０μｍの厚さの酸化膜を付与して
ことを特徴とするチタンおよびチタン合金のＭＩＧ溶接
方法。 （２）前記酸化膜がＡｌ2Ｏ3とＴｉＯ2 の２層皮膜また
はこれらが混在した皮膜からなることを特徴とする
（１）記載のチタンおよびチタン合金のＭＩＧ溶接方
法。 （３）前記酸化膜がＡｌ：０．５〜１０質量％含むこと
を特徴とする（１）または（２）記載のチタンおよびチ
タン合金のＭＩＧ溶接方法。 （４）前記酸化膜が、更にＯ：１．０質量％以下を含む
ことを特徴とする（１）〜（３）のいずれかの項に記載
のチタンおよびチタン合金のＭＩＧ溶接方法。 （５）前記ＭＩＧ溶接が、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（１）〜
（４）の何れかの項に記載のチタンおよびチタン合金の
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
【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
チタン合金の溶接において、断面外形が１．６〜２．０
mmの純チタンの溶接ワイヤ表面、溶接前の被溶接材の開
先表面の何れか一方、または両者の表面に熱処理を伴う
表面処理方法により、１０nm〜１０μｍの厚さの酸化膜
を付与して溶接することを特徴とするチタンおよびチタ
ン合金のＭＩＧ溶接方法で、この酸化物はＡｌ2Ｏ3とＴ
ｉＯ2 の２層皮膜であるか、またはＡｌ2Ｏ3とＴｉＯ2
の混在した皮膜からなり、更に、この酸化膜は、好まし
くは、Ａｌ：０．５〜１０質量％、必要に応じて、更に
Ｏ：１．０質量％以下を含み、ＭＩＧ溶接に際しては、
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。
チタン合金の溶接において、断面外形が１．６〜２．０
mmの純チタンの溶接ワイヤ表面、溶接前の被溶接材の開
先表面の何れか一方、または両者の表面に熱処理を伴う
表面処理方法により、１０nm〜１０μｍの厚さの酸化膜
を付与して溶接することを特徴とするチタンおよびチタ
ン合金のＭＩＧ溶接方法で、この酸化物はＡｌ2Ｏ3とＴ
ｉＯ2 の２層皮膜であるか、またはＡｌ2Ｏ3とＴｉＯ2
の混在した皮膜からなり、更に、この酸化膜は、好まし
くは、Ａｌ：０．５〜１０質量％、必要に応じて、更に
Ｏ：１．０質量％以下を含み、ＭＩＧ溶接に際しては、
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
上述した本発明においては、純チタンの溶接ワイヤの表
面、或いは溶接前の被溶接材の開先表面に、Ａｌ2Ｏ3或
いはＡｌ粉末を塗布して、大気中で３５０℃以上では５
分以上、５００℃以上では１分以上加熱保持する熱処理
を伴う表面処理方法で、１０nm〜１０μｍの厚さの酸化
膜を付与することでＭＩＧ溶接を行うものである。この
ようにして得られた酸化膜の構造は、Ａｌ2Ｏ3とＴｉＯ
2 の２層構造を有した酸化膜であるが、熱処理条件によ
ってはＡｌ2Ｏ3とＴｉＯ2 が混在した層となる場合もあ
り、このような混在層であってもよい。なお、上記酸化
膜の膜中においてＡｌ2Ｏ3とＴｉＯ2 の２層構造の場
合、或いはこれらの混在層の場合においてもＴｉＯ2 ／
Ａｌ2Ｏ3の比は１：１〜１：１０であることが好まし
い。本発明において、酸化膜の厚さを１０nm〜１０μｍ
と限定した理由は、酸化膜の厚みが１０nm以下の殆ど酸
化膜がないような状態ではワンダリング現象およびビー
ド蛇行幅が大きく、ビード形状が不良となる。また、酸
化膜の厚みが１０μｍを超えると同様にワンダリング現
象およびビード蛇行幅が大きく、ビード形状が不良とな
る。これは、酸化膜の増大に伴い、酸素量が増加するた
めに陰極点が出来やすくなり過ぎて、却って溶接アーク
が不安定になるためと考えられる。
面、或いは溶接前の被溶接材の開先表面に、Ａｌ2Ｏ3或
いはＡｌ粉末を塗布して、大気中で３５０℃以上では５
分以上、５００℃以上では１分以上加熱保持する熱処理
を伴う表面処理方法で、１０nm〜１０μｍの厚さの酸化
膜を付与することでＭＩＧ溶接を行うものである。この
ようにして得られた酸化膜の構造は、Ａｌ2Ｏ3とＴｉＯ
2 の２層構造を有した酸化膜であるが、熱処理条件によ
ってはＡｌ2Ｏ3とＴｉＯ2 が混在した層となる場合もあ
り、このような混在層であってもよい。なお、上記酸化
膜の膜中においてＡｌ2Ｏ3とＴｉＯ2 の２層構造の場
合、或いはこれらの混在層の場合においてもＴｉＯ2 ／
Ａｌ2Ｏ3の比は１：１〜１：１０であることが好まし
い。本発明において、酸化膜の厚さを１０nm〜１０μｍ
と限定した理由は、酸化膜の厚みが１０nm以下の殆ど酸
化膜がないような状態ではワンダリング現象およびビー
ド蛇行幅が大きく、ビード形状が不良となる。また、酸
化膜の厚みが１０μｍを超えると同様にワンダリング現
象およびビード蛇行幅が大きく、ビード形状が不良とな
る。これは、酸化膜の増大に伴い、酸素量が増加するた
めに陰極点が出来やすくなり過ぎて、却って溶接アーク
が不安定になるためと考えられる。
【００１５】また、本発明においてＡｌ2Ｏ3を塗布後、
２００℃以上で１分以上保持するか、Ａｌ粉末を塗布後
不活性ガス雰囲気中で２００℃以上で１分以上保持する
ことで上記酸化膜厚み１０nm〜１０μｍが得られる。こ
れらの熱処理は電熱炉または誘導加熱炉を用いて熱処理
することで表面処理を行うことが好ましい。
２００℃以上で１分以上保持するか、Ａｌ粉末を塗布後
不活性ガス雰囲気中で２００℃以上で１分以上保持する
ことで上記酸化膜厚み１０nm〜１０μｍが得られる。こ
れらの熱処理は電熱炉または誘導加熱炉を用いて熱処理
することで表面処理を行うことが好ましい。
【００１６】また、本発明においては、ＭＩＧ溶接に際
し、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。
し、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。
【００１７】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以下を云う。また、極め
て良好な溶接ビード外観とはワンダリング現象幅（Ｗ
ｗ）が０mm、ビード蛇行幅（Ｗｂ）が０．２mm以下を云
う。
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以下を云う。また、極め
て良好な溶接ビード外観とはワンダリング現象幅（Ｗ
ｗ）が０mm、ビード蛇行幅（Ｗｂ）が０．２mm以下を云
う。
【００１８】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。
【００１９】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。
【００２０】
【実施例】＜実施例１＞熱処理を伴う表面処理により、
純チタン溶接ワイヤ表面にＡｌ：５質量％を含む０nmか
ら２００nmの酸化被膜を付与し、該溶接ワイヤで、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、溶接ピーク電流：５００Ａ、溶接
ベース電流：１５０Ａ、溶接電圧：３０Ｖ、溶接速度：
１００cm／min 、流量：２５１／min のＡｒガスをシー
ルドガスとして用い、径１．６mmφの溶接ワイヤでＭＩ
Ｇ溶接を行った。その結果を表１に示した。
純チタン溶接ワイヤ表面にＡｌ：５質量％を含む０nmか
ら２００nmの酸化被膜を付与し、該溶接ワイヤで、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、溶接ピーク電流：５００Ａ、溶接
ベース電流：１５０Ａ、溶接電圧：３０Ｖ、溶接速度：
１００cm／min 、流量：２５１／min のＡｒガスをシー
ルドガスとして用い、径１．６mmφの溶接ワイヤでＭＩ
Ｇ溶接を行った。その結果を表１に示した。
【００２１】
【表１】
【００２２】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１参照） ＜実施例２＞熱処理を伴う表面処理により、被溶接チタ
ン材の開先表面にＡｌ：５質量％を含む０nmから２００
nmの酸化被膜を付与し、純チタン溶接ワイヤで、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、溶接ピーク電流：５００Ａ、溶接ベ
ース電流：１５０Ａ、溶接電圧：３０Ｖ、溶接速度：１
００cm／min 、流量：２５１／min のＡｒガスをシール
ドガスとして用い、径１．６mmφの溶接ワイヤでＭＩＧ
溶接を行った。その結果を表２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１参照） ＜実施例２＞熱処理を伴う表面処理により、被溶接チタ
ン材の開先表面にＡｌ：５質量％を含む０nmから２００
nmの酸化被膜を付与し、純チタン溶接ワイヤで、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、溶接ピーク電流：５００Ａ、溶接ベ
ース電流：１５０Ａ、溶接電圧：３０Ｖ、溶接速度：１
００cm／min 、流量：２５１／min のＡｒガスをシール
ドガスとして用い、径１．６mmφの溶接ワイヤでＭＩＧ
溶接を行った。その結果を表２に示した。
【００２３】
【表２】
【００２４】表２および図５から分かるように、ピーク
溶接電流が３００〜５００Ａ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３００〜５００Ａ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。
【００２５】
【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
(72)発明者 藤井 秀樹
千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株式
会社技術開発本部内
(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 DE04 DG01
EA01
Claims (5)
- 【請求項１】 チタンまたはチタン合金の溶接におい
て、純チタンの溶接ワイヤ表面、溶接前の被溶接材の開
先表面の何れか一方、または両者の表面に熱処理を伴う
表面処理方法により、１０nm〜１０μｍの厚さの酸化膜
を付与して溶接することを特徴とするチタンおよびチタ
ン合金のＭＩＧ溶接方法。 - 【請求項２】 前記酸化膜がＡｌ2Ｏ3とＴｉＯ2 の２層
皮膜またはこれらが混在した皮膜からなることを特徴と
する請求項１記載のチタンおよびチタン合金のＭＩＧ溶
接方法。 - 【請求項３】 前記酸化膜がＡｌ：０．５〜１０質量％
含むことを特徴とする請求項１または２記載のチタンお
よびチタン合金のＭＩＧ溶接方法。 - 【請求項４】 前記酸化膜が、更にＯ：１．０質量％以
下を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項
に記載のチタンおよびチタン合金のＭＩＧ溶接方法。 - 【請求項５】 前記ＭＩＧ溶接が、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請求
項１〜４の何れかの項に記載のチタンおよびチタン合金
のＭＩＧ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
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002127129A JP3987754B2 (ja) | 2002-04-26 | 2002-04-26 | チタンまたはチタン合金のｍｉｇ溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002127129A JP3987754B2 (ja) | 2002-04-26 | 2002-04-26 | チタンまたはチタン合金のｍｉｇ溶接方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003320458A true JP2003320458A (ja) | 2003-11-11 |
| JP3987754B2 JP3987754B2 (ja) | 2007-10-10 |
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ID=29541331
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|---|---|---|---|
| JP2002127129A Expired - Fee Related JP3987754B2 (ja) | 2002-04-26 | 2002-04-26 | チタンまたはチタン合金のｍｉｇ溶接方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3987754B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114682883A (zh) * | 2022-03-04 | 2022-07-01 | 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 | 脉冲电流辅助式高强钛合金焊前预热和焊后消应的方法 |
-
2002
- 2002-04-26 JP JP2002127129A patent/JP3987754B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| CN114682883A (zh) * | 2022-03-04 | 2022-07-01 | 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 | 脉冲电流辅助式高强钛合金焊前预热和焊后消应的方法 |
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| JP3987754B2 (ja) | 2007-10-10 |
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