JP2003320459A - Method for mig welding titanium and titanium alloy - Google Patents

Method for mig welding titanium and titanium alloy

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JP2003320459A
JP2003320459A JP2002127278A JP2002127278A JP2003320459A JP 2003320459 A JP2003320459 A JP 2003320459A JP 2002127278 A JP2002127278 A JP 2002127278A JP 2002127278 A JP2002127278 A JP 2002127278A JP 2003320459 A JP2003320459 A JP 2003320459A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for MIG welding which can stably and efficiently weld titanium and a titanium alloy. <P>SOLUTION: The method for MIG welding the titanium and the titanium alloy comprises a step of welding a titanium base material or a titanium alloy base material preferably containing Al of 10 mass% or less by a pulse welding current for satisfying the current conditions of 300 A≤(peak current)≤500 A, 0≤(peak current)/(base current)≤5.0 by using a pure titanium welding wire or a titanium alloy welding wire (preferably a sectional outer diameter of 1.6 to 2.0 mm). <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、船舶・建築構造物
などの構造物分野において、チタン又はチタン合金構造
材をMIG溶接する際に用いるアーク安定性に優れたM
IG溶接方法、及び、該MIG溶接方法で溶接されたM
IG溶接チタン又はチタン合金構造物に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an M excellent in arc stability used for MIG welding of titanium or titanium alloy structural materials in the field of structures such as ships and building structures.
IG welding method and M welded by the MIG welding method
IG welded titanium or titanium alloy structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、チタン又はチタン合金材料
は、高い耐食性が要求される船舶・建築構造物・自動車
・バイク等の構造材に使用されていたが、これら材料を
溶接する場合、現在は、主に、非消耗電極式溶接方法の
一つであるTIG溶接方法(タングステンイナートガス
メタル溶接方法)を用いている。
2. Description of the Related Art Conventionally, titanium or titanium alloy materials have been used for structural materials such as ships, building structures, automobiles, motorcycles, etc., which require high corrosion resistance. The TIG welding method (tungsten inert gas metal welding method), which is one of the non-consumable electrode welding methods, is mainly used.

【0003】この他、代表的な溶接方法として、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)がある。このMIG溶接方法は、T
IG溶接方法に比べ、数倍以上の溶接能率が得られる溶
接方法であるが、純Tiの溶接ワイヤを用い、この方法
で、チタン及びチタン合金を溶接する際には、溶接アー
クが不安定となり、良好な外観形状の溶接ビードが得ら
れない。
In addition, as a typical welding method, there is a consumable electrode type welding method such as MIG welding method (inert gas metal arc welding method). This MIG welding method uses T
Compared with the IG welding method, it is a welding method that can obtain welding efficiency of several times or more, but when using pure Ti welding wire and welding titanium and titanium alloys with this method, the welding arc becomes unstable. , Weld beads with good appearance cannot be obtained.

【0004】これは、溶接中、アークが、陰極点を確保
してアークを維持するために、被溶接材(チタン又はチ
タン合金)の表面に存在する酸化膜の間を激しく移動し
て暴れるというワンダリング現象によると考えられる。
This is because during welding, the arc moves violently between the oxide films present on the surface of the material to be welded (titanium or titanium alloy) in order to secure the cathode spot and maintain the arc, and the arc is rampant. It is thought to be due to the wandering phenomenon.

【0005】即ち、このワンダリング現象により、溶接
ビードが蛇行したり、また、溶接スパッタが多量に発生
して、被溶接材(チタン又はチタン合金)の表面に数多
く付着することが原因である。
That is, this wandering phenomenon causes the welding bead to meander and a large amount of welding spatter to adhere to the surface of the material to be welded (titanium or titanium alloy).

【0006】このように、純Tiの溶接ワイヤを用いる
チタン及びチタン合金のMIG溶接においては、ワンダ
リング現象に起因する溶接ビードの蛇行やスパッタの付
着のため、溶接部の外観形状が不良となる。
As described above, in MIG welding of titanium and titanium alloys using a pure Ti welding wire, the weld bead meanders and spatter adheres due to the wandering phenomenon, resulting in a poor appearance of the welded portion. .

【0007】一方、TIG溶接方法では、高融点の非消
耗電極を使用してアークを発生させ、被溶接材に生成す
る溶融池に、溶接ワイヤを供給して溶接を行うので、ス
パッタは発生しないし、また、電極側が負極性(被溶接
側が正極性)であるので、溶接中、被溶接材表面の酸化
膜が除去されるというクリーニング作用が起き、その結
果、ワンダリング現象は生じないので、溶接ビードは蛇
行せず、良好な外観形状の溶接部が得られる。
On the other hand, in the TIG welding method, an arc is generated using a non-consumable electrode having a high melting point, and a welding wire is supplied to a molten pool generated in a material to be welded for welding, so that spatter does not occur. Also, since the electrode side has a negative polarity (the welded side has a positive polarity), a cleaning action occurs in which the oxide film on the surface of the welded material is removed during welding, and as a result, the wandering phenomenon does not occur. The weld bead does not meander, and a weld having a good appearance is obtained.

【0008】このことから、チタン又はチタン合金の構
造材を溶接する場合には、TIG溶接方法が専ら用いら
れている。
For this reason, the TIG welding method is exclusively used when welding the structural material of titanium or titanium alloy.

【0009】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
化焼鈍することにより、破断することのない接続を行う
チタン帯板の接続方法が開示されている。
For example, Japanese Patent Publication No. 59-226159 discloses a method in which two titanium strips having a worked structure are abutted with each other in the longitudinal direction and TIG-welded to soft-anneal the base metal portion in the vicinity of the welded portion. There is disclosed a method of connecting titanium strips for a connection that does not break.

【0010】しかしながら、TIG溶接では、溶接トー
チと溶接ワイヤを適正な位置に保持する必要があり、工
場等で、溶接トーチと溶接ワイヤを保持する装置を使用
できる場合はよいが、被溶接物が大型構造物の場合、溶
接作業者が、溶接トーチと溶接ワイヤを保持しつつ、溶
接の進行に伴って移動しなければならなくなり、溶接作
業者にとって作業負担が大きくなる。
However, in TIG welding, it is necessary to hold the welding torch and the welding wire in proper positions, and it is preferable that a device for holding the welding torch and the welding wire can be used in a factory or the like. In the case of a large structure, the welding operator has to move with the progress of welding while holding the welding torch and the welding wire, which increases the work load on the welding operator.

【0011】この作業負担を軽減するため、溶接トーチ
内に溶接ワイヤを送給するガイド装置を組み込むことが
考えられるが、そのような装置を備える溶接トーチは、
MIG溶接用半自動溶接トーチに比べて高価なものとな
ってしまう。
In order to reduce this work load, it is conceivable to incorporate a guide device for feeding the welding wire into the welding torch. A welding torch provided with such a device is
It is more expensive than a semi-automatic welding torch for MIG welding.

【0012】また、TIG溶接においては、MIG溶接
に比べて溶接入熱が小さいために、溶接時間が長くなら
ざるを得ず、そのため、作業能率が悪い。さらに、TI
G溶接では、溶接時間が長いために、シールドガスに使
用するガス量が必然的に多くなり、溶接コストが高くな
る。
Further, in the TIG welding, the welding heat input is smaller than that in the MIG welding, so that the welding time is unavoidably long, and therefore the work efficiency is poor. Furthermore, TI
In G welding, since the welding time is long, the amount of gas used as the shield gas is inevitably large and the welding cost is high.

【0013】このようなTIG溶接方法に替わる溶接方
法として、特開2000−280076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及びチタン合金のアー
ク溶接方法が開示されている。
As an alternative welding method to the TIG welding method, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-280076 uses a shield gas in which a trace amount of an oxidizing gas is added to an inert gas and a consumable electrode of titanium or a titanium alloy. The arc welding method for titanium and titanium alloys in which a pulse welding current is applied to perform welding is disclosed.

【0014】しかし、上記溶接方法のように、シールド
ガスから酸素あるいは酸化物を供給すると、溶接アーク
を安定化する一方で、酸素が溶接金属内に大量に混入し
てしまい、そのため、溶接部が硬化し、伸びが低下する
などの機械的特性の低下を招くことになる。
However, when oxygen or oxide is supplied from the shield gas as in the above welding method, the welding arc is stabilized, while a large amount of oxygen is mixed in the weld metal. It hardens and causes deterioration of mechanical properties such as reduction of elongation.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術における問題点に鑑み、チタンおよびチタン合金を、
安定してかつ高能率でMIG溶接し、さらに、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可能にするMI
G溶接方法を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems in the prior art, the present invention provides titanium and titanium alloys,
MI that enables stable and high-efficiency MIG welding, as well as on-site welding by semi-automatic welding, and cost reduction by reducing the amount of shield gas used by shortening the welding time.
An object is to provide a G welding method.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】溶接アークを安定的に維
持、継続すれば、ワンダリング現象を抑制できるので、
本発明者は、溶接アークを安定的に維持、継続し得る電
流条件について、鋭意研究調査した。
[Means for solving the problems] If the welding arc is stably maintained and continued, the wandering phenomenon can be suppressed.
The present inventor diligently researched and investigated a current condition under which a welding arc can be stably maintained and continued.

【0017】本発明は、上記研究調査の結果に基づきな
されたものであり、その要旨とするところは、以下のと
おりである。
The present invention was made on the basis of the results of the above-mentioned research and investigation, and the gist thereof is as follows.

【0018】(1) 純チタン溶接ワイヤ又はチタン合
金溶接ワイヤを用い、下記電流条件を満たすパルス溶接
電流で、チタン母材又はチタン合金母材を溶接すること
を特徴とするチタン又はチタン合金のMIG溶接方法。
(1) MIG of titanium or titanium alloy characterized in that a pure titanium welding wire or a titanium alloy welding wire is used to weld a titanium base material or a titanium alloy base material with a pulse welding current satisfying the following current conditions. Welding method.

【0019】300A≦ピーク電流≦500A 2.0≦ピーク電流/ベース電流≦5.0 (2) 前記純チタン溶接ワイヤ又はチタン合金溶接ワ
イヤの断面外径が、1.6mm以上2.0mm以下であ
ることを特徴とする前記(1)に記載のチタン又はチタ
ン合金のMIG溶接方法。
300A ≦ peak current ≦ 500A 2.0 ≦ peak current / base current ≦ 5.0 (2) When the cross-sectional outer diameter of the pure titanium welding wire or titanium alloy welding wire is 1.6 mm or more and 2.0 mm or less. The method of MIG welding titanium or titanium alloy according to the above (1), wherein the method is MIG welding.

【0020】(3) 前記溶接ワイヤ及び母材のうち、
少なくとも母材が、Alを質量%で0.5%以上4.0
%以下含有していることを特徴とする前記(1)又は
(2)に記載のチタン又はチタン合金のMIG溶接方
法。
(3) Of the welding wire and the base material,
At least the base material contains Al in an amount of 0.5% by mass or more and 4.0.
% Or less, the MIG welding method for titanium or titanium alloy according to the above (1) or (2).

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】本発明について、詳細に説明す
る。図1に、MIG溶接装置の外観を模式的に示す。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in detail. FIG. 1 schematically shows the appearance of the MIG welding device.

【0022】被溶接材1にMIG溶接用トーチ2を対向
させ、ワイヤ送給装置(図示なし)で溶接ワイヤ3を送
給しつつ、直流パルス溶接電源(図示なし)を用いて、
被溶接材1と溶接ワイヤ3の間にアーク4を生起し、被
溶接材1に溶融池5を形成する。
A torch 2 for MIG welding is made to face the material to be welded 1 and a welding wire 3 is fed by a wire feeding device (not shown), and a direct current pulse welding power source (not shown) is used.
An arc 4 is generated between the material 1 to be welded and the welding wire 3 to form a molten pool 5 in the material 1 to be welded.

【0023】そして、溶接トーチ2を矢印方向に移動し
て溶接ビード6を形成する。この時、図1に示すよう
に、溶接トーチ3の先端とともに、溶接アーク4の後方
も、Arガス等の不活性ガスでシールドする。
Then, the welding torch 2 is moved in the direction of the arrow to form the welding bead 6. At this time, as shown in FIG. 1, the tip of the welding torch 3 and the rear of the welding arc 4 are also shielded by an inert gas such as Ar gas.

【0024】チタン及びチタン合金は、鋼等に比べて低
温で酸化し易いので、溶接トーチの先端のみをガスシー
ルドする(鋼ではこれで充分である。)だけでは、溶接
金属が酸化して硬化し、良好な伸びが得られなくなる。
Titanium and titanium alloys are more likely to oxidize at a lower temperature than steel and the like. Therefore, if only the tip of the welding torch is gas shielded (steel is sufficient), the weld metal is oxidized and hardened. However, good elongation cannot be obtained.

【0025】そのため、チタン及びチタン合金のMIG
溶接においては、溶接トーチ2の後方にシールドボック
ス7を付設して、溶接アーク4の後方も、Arガス等の
不活性ガスでシールドする。
Therefore, MIG of titanium and titanium alloys
In welding, a shield box 7 is attached to the rear of the welding torch 2 to shield the rear of the welding arc 4 with an inert gas such as Ar gas.

【0026】この時、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、シールドボックス7内
に、溶接方向と平行に、溶接ビードと反対側にガス出口
9を適宜の数備える供給パイプ8を配置し、ガス出口9
から噴出するシールドガスを一度シールドボックス内の
上壁に当ててから、下方の溶接ビード6に当てる方法が
一般的に採用されている。
At this time, a suitable number of gas outlets 9 are provided in the shield box 7 parallel to the welding direction and on the side opposite to the welding beads so that the shielding gas is uniformly supplied to the surface of the welding beads 6. Arrange the pipe 8 and the gas outlet 9
A method is generally adopted in which the shield gas ejected from the above is first applied to the upper wall in the shield box and then applied to the lower welding bead 6.

【0027】図2に、開先11を形成した被溶接材1
を、図1に示すようなMIG溶接装置で溶接する場合に
おける溶接ビード6の形成態様を模式的に示す。
FIG. 2 shows a welded material 1 having a groove 11 formed therein.
1 schematically shows a mode of forming the welding bead 6 in the case of welding with a MIG welding apparatus as shown in FIG.

【0028】溶接トーチ2を矢印方向(溶接方向)に移
動して、溶融池5の後方に溶接ビード6を形成していく
が、この時、通常、溶接アーク4のワンダリング現象に
より、比較的大きなスパッタ12が、被溶接材の表面
や、溶接ビードの表面に付着する。
The welding torch 2 is moved in the direction of the arrow (welding direction) to form the welding bead 6 behind the molten pool 5. At this time, normally, due to the wandering phenomenon of the welding arc 4, it is relatively Large spatter 12 adheres to the surface of the material to be welded and the surface of the weld bead.

【0029】図3に、従来のMIG溶接により形成され
る溶接ビードの外観を模式的に示す。ワンダリング現象
により溶接ビード6が蛇行し、かつ、溶接ビード6の周
囲には、ワンダリング現象の痕跡が残されている。
FIG. 3 schematically shows the appearance of a welding bead formed by conventional MIG welding. The welding bead 6 meanders due to the wandering phenomenon, and a trace of the wandering phenomenon is left around the welding bead 6.

【0030】溶接ビードの蛇行の程度は、ビード蛇行幅
として、溶接ビード始端部が最も凹んでいる位置14を
通り溶接方向(図中矢印)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15を通り溶接方向に
平行な直線との最短距離(mm)(図中Wb)で示す。
The degree of meandering of the weld bead is the meandering width of the bead, and the straight line passing through the position 14 where the starting end of the welding bead is most recessed and parallel to the welding direction (arrow in the figure) and the starting end of the welding bead are the most protruding It is indicated by the shortest distance (mm) (Wb in the figure) from a straight line passing through the position 15 and parallel to the welding direction.

【0031】このビード蛇行幅Wbは、略0mmであるこ
とが望ましいが、略0mmにすることが難しい場合、一
応、0.6mmまでは許容できる範囲である。
The meandering width Wb of the bead is preferably about 0 mm, but if it is difficult to set it to about 0 mm, it can be allowed up to 0.6 mm.

【0032】ワンダリング現象の痕跡は、ワンダリング
現象が激しく起きた場合に、溶接ビード始端部の外側
に、アークが移動して溶接ビードからはみ出した痕跡と
して残るものである。
The trace of the wandering phenomenon is a trace that is left from the welding bead when the arc moves to the outside of the starting end portion of the welding bead when the wandering phenomenon occurs violently.

【0033】この痕跡が溶接ビードで隠れる場合は、外
観上問題はないが、溶接ビードからはみ出て残っている
場合、当然に被溶接材の外観を損ねるから、溶接部に残
らないようにすべきものである。
If these traces are hidden by the weld beads, there is no problem in appearance, but if they remain outside the weld beads, the appearance of the material to be welded will naturally be impaired and should not be left in the weld. Is.

【0034】ワンダリング現象の程度は、この痕跡の幅
をワンダリング現象幅とし、溶接ビードの始終端から溶
接アークがワンダリング現象によって移動した痕跡の最
も外側の位置までの距離(mm)の最大値で示す(図中W
w)。
The degree of the wandering phenomenon is defined by the width of this trace as the wandering phenomenon width, and the maximum distance (mm) from the beginning and end of the weld bead to the outermost position of the trace where the welding arc has moved due to the wandering phenomenon. Indicated by value (W in the figure
w).

【0035】ワンダリング現象の痕跡を、溶接部に残し
てはいけないから、ワンダリング現象幅Wwは0mmにす
べきものである。しかし、0mmを指向する溶接条件を選
択してもワンダリング現象が激しく起き、Wwが2〜3m
mに達する場合もある。
Since no trace of the wandering phenomenon should be left in the welded portion, the width Ww of the wandering phenomenon should be 0 mm. However, even if the welding conditions aiming at 0 mm are selected, the wandering phenomenon occurs severely, and Ww is 2 to 3 m.
It may reach m.

【0036】更に、図3においては、被溶接材の表面及
び溶接ビードの表面に、比較的大きなスパッタ12が、
数多く付着している。このように、従来のMIG溶接に
より形成する溶接ビードの外観形状は劣悪である。
Further, in FIG. 3, a relatively large spatter 12 is formed on the surface of the material to be welded and the surface of the weld bead.
Many are attached. Thus, the external shape of the weld bead formed by conventional MIG welding is poor.

【0037】一般に、パルス溶接電流を用いると、溶接
時の溶滴移行が規則的かつスムーズに行なわれることが
知られている。
It is generally known that when a pulse welding current is used, droplet transfer during welding is performed regularly and smoothly.

【0038】そこで、本発明者は、純チタン溶接ワイヤ
を用いるMIG溶接において直流パルス溶接電源を用
い、熔接電流条件と、ワンダリング現象幅及び/又はビ
ード蛇行幅との関連性を調査した。ワンダリング現象幅
が略0mm、ビード蛇行幅が0.6mm以下の溶接ビード
を、外観が良好な溶接ビード、それ以外を外観不良の溶
接ビードとし、外観が良好な溶接ビードを○、外観不良
の溶接ビードを×で整理した結果を図5に示す。
Therefore, the present inventor investigated the relationship between the welding current condition and the wandering phenomenon width and / or the meandering width of the bead by using a DC pulse welding power source in MIG welding using a pure titanium welding wire. Wandering phenomenon Weld beads with a width of approximately 0 mm and a meandering width of 0.6 mm or less are weld beads with a good appearance, and other weld beads with a poor appearance. Weld beads with a good appearance are indicated by ○ and poor appearance. The results of arranging the weld beads by x are shown in FIG.

【0039】即ち、 300A≦ピーク電流≦500A 2.0≦ピーク電流/ベース電流≦5.0 の電流条件下において溶接アークが安定し、ワンダリン
グ現象幅は略0mmとなり、かつビード蛇行幅は許容でき
る0.6mm以内に収まることが判明した。
That is, the welding arc is stable under the current condition of 300 A ≦ peak current ≦ 500 A 2.0 ≦ peak current / base current ≦ 5.0, the wandering phenomenon width becomes approximately 0 mm, and the bead meandering width is allowable. It turns out that it can fit within 0.6mm.

【0040】ピーク電流が300A未満、又は、500
A超であると、ベース電流が60〜250Aの範囲にあ
っても、ワンダリング現象幅及びビード蛇行幅が大きく
なり、溶接ビードの外観形状が不良(図3、参照)とな
る。
Peak current is less than 300 A or 500
When it is more than A, the width of the wandering phenomenon and the meandering width of the bead become large even if the base current is in the range of 60 to 250 A, and the external shape of the weld bead becomes defective (see FIG. 3).

【0041】また、ベース電流が60A未満、又は、2
50A超であると、ピーク電流が300〜500Aの範
囲にあっても、同様に、ワンダリング現象幅及びビード
蛇行幅が大きくなり、溶接ビードの外観形状が不良(図
3、参照)となる。
The base current is less than 60 A, or 2
If it exceeds 50 A, even if the peak current is in the range of 300 to 500 A, the width of the wandering phenomenon and the meandering width of the bead are similarly large, and the appearance shape of the weld bead becomes defective (see FIG. 3).

【0042】さらに、ピーク電流及びベース電流が、そ
れぞれ、上記適正範囲にあっても、図5に示すようにピ
ーク電流/ベース電流が2.0未満、又は、5.0超で
あると、同様に、ワンダリング現象幅及びビード蛇行幅
が大きくなり、溶接ビードの外観形状が不良(図3、参
照)となる。
Further, even if the peak current and the base current are within the above-mentioned proper ranges, respectively, if the peak current / base current is less than 2.0 or more than 5.0 as shown in FIG. In addition, the width of the wandering phenomenon and the meandering width of the bead become large, and the external shape of the weld bead becomes defective (see FIG. 3).

【0043】図4に、純チタンの溶接ワイヤを用い、本
発明の電流条件に従い、純チタン(被溶接材)をMIG
溶接した場合に得られる溶接ビードの外観形状を模式的
に示す。図に示すように、ビード蛇行幅Wb≒0、ワン
ダリング現象幅Ww≒0であり、かつ、スパッタの付着
は皆無である。
In FIG. 4, pure titanium (material to be welded) was MIG in accordance with the current conditions of the present invention using a pure titanium welding wire.
The external shape of the weld bead obtained when welding is shown typically. As shown in the figure, the meandering width of the bead Wb≈0, the width of the wandering phenomenon Ww≈0, and no spatter adheres.

【0044】そして、本発明の上記電流条件下で使用す
る純チタン溶接ワイヤ又はチタン合金溶接ワイヤは、ワ
イヤの断面外径が1.6mm以上2.0mm以下であること
が好ましい。
The pure titanium welding wire or titanium alloy welding wire used under the above current conditions of the present invention preferably has a wire cross-sectional outer diameter of 1.6 mm or more and 2.0 mm or less.

【0045】本発明者は、チタン及びチタン合金のMI
G溶接における溶滴移行形態について調査研究し、低電
流側では、グロビューラーとなって溶滴が大きくなっ
て、スパッタが発生しやくなり、一方、高電流側では、
スプレー状態となって溶滴が小さくなって、スパッタが
抑制されることを解明した。
The inventor of the present invention has found that the MI of titanium and titanium alloys.
We investigated and investigated the droplet transfer form in G welding, and on the low current side, it became a globular and the droplets became large, and spatter easily occurred, while on the high current side,
It was clarified that the droplets are in a spray state and the droplets are small, which suppresses spatter.

【0046】一般に、MIG溶接において、溶接ワイヤ
の径を大きくすると、小さい場合に比べて、最大溶接電
流を大きくすることができ、最適溶接条件の選択幅が広
がる点で好ましく、また、溶接電流を一定とすれば、ア
ーク中の溶接電流密度が小さくなり、溶接アークが安定
化する点で好ましいが、溶接ワイヤの径を大きくするこ
とは、ワイヤの円滑な送給の点で限界があるので、本発
明者は、更に、高電流でも、円滑な溶接ワイヤの送給を
確保し、かつ、安定したアークの発生、継続を確実なも
のにし得るワイヤ径の最適範囲を調査した。
Generally, in MIG welding, it is preferable to increase the diameter of the welding wire in order to increase the maximum welding current and to widen the selection range of the optimum welding conditions as compared with the case where the welding wire is small. If constant, the welding current density in the arc becomes small, it is preferable in that the welding arc is stabilized, but increasing the diameter of the welding wire has a limit in terms of smooth feeding of the wire, The present inventor has further investigated the optimum range of the wire diameter that can secure the smooth feeding of the welding wire even at a high current and can ensure the stable generation and continuation of the arc.

【0047】その結果、ワイヤの断面外径は1.6mm以
上2.0mm以下が好ましいことが判明した。ワイヤの断
面外径が1.6mm未満であると、アーク中の溶接電流密
度が大きくなって、溶接アークが不安定となり、その結
果、ビード外観は悪化する。一方、ワイヤの断面外径が
2.0mmを超えると、溶接ワイヤの送給速度の変動が溶
接アークに及ぶ影響が大きくなるので好ましくない。
As a result, it was found that the cross-sectional outer diameter of the wire is preferably 1.6 mm or more and 2.0 mm or less. If the cross-sectional outer diameter of the wire is less than 1.6 mm, the welding current density in the arc becomes large and the welding arc becomes unstable, resulting in a poor bead appearance. On the other hand, if the cross-sectional outer diameter of the wire exceeds 2.0 mm, fluctuations in the feed rate of the welding wire have a large effect on the welding arc, which is not preferable.

【0048】本発明のMIG溶接方法(本発明方法)に
よれば、溶接アークを安定化することができるので、図
4に示す外観形状が良好な溶接ビードを得ることができ
るが、被溶接材(チタン又はチタン合金)がAlを10
質量%以下含有していると、溶接アークがより安定化
し、より外観形状が良好な溶接ビードを得ることができ
る。
According to the MIG welding method of the present invention (the method of the present invention), since the welding arc can be stabilized, the weld bead having a good appearance shown in FIG. 4 can be obtained. (Titanium or titanium alloy) contains 10 Al
When the content is less than or equal to mass%, the welding arc becomes more stable, and a welding bead having a better appearance can be obtained.

【0049】これは、溶接中、被溶接材中のAlがアー
ク中の酸素と結合し、陰極点として作用するAl酸化物
を形成することによるものと考えられる。この効果を得
るためには、被溶接材中のAl含有量を0.5質量%以
上とすることが好ましく、一方、アークを安定化すると
いう観点からは多いほうが好ましいが、4.0質量%を
超えると、Alが溶接ビード中に過剰に残存して、溶接
部の機械的性質を劣化せしめるので、4.0質量%以下
が好ましい。
It is considered that this is because during welding, Al in the material to be welded is combined with oxygen in the arc to form an Al oxide that acts as a cathode spot. In order to obtain this effect, the Al content in the material to be welded is preferably 0.5 mass% or more. On the other hand, it is more preferable from the viewpoint of stabilizing the arc, but 4.0 mass%. If it exceeds 0.1%, Al excessively remains in the weld bead and deteriorates the mechanical properties of the welded portion, so 4.0% by mass or less is preferable.

【0050】[0050]

【実施例】次に、本発明の実施例について説明するが、
実施例で用いた条件は一例であり、本発明は、該条件に
限定されるものではない。
EXAMPLES Examples of the present invention will be described below.
The conditions used in the examples are examples, and the present invention is not limited to the conditions.

【0051】(実施例1)ワイヤ径1.6mmの純チタン
溶接ワイヤを用い、表1に示す溶接条件で、パルス溶接
電流のピーク電流250〜550A、及び、ベース電流
60〜300Aの範囲内で電流値を変え、MIG溶接を
行ない、溶接部を観察し評価した。
(Example 1) Using a pure titanium welding wire having a wire diameter of 1.6 mm, under the welding conditions shown in Table 1, within the peak current of pulse welding current of 250 to 550 A and the base current of 60 to 300 A. The current value was changed, MIG welding was performed, and the welded portion was observed and evaluated.

【0052】その結果を表2に示す。なお、表2中、Ww
はワンダリング現象幅、Wbはビード蛇行幅である。
The results are shown in Table 2. In Table 2, Ww
Is the width of the wandering phenomenon, and Wb is the meandering width of the bead.

【0053】[0053]

【表1】 [Table 1]

【0054】[0054]

【表2】 [Table 2]

【0055】表2から、ピーク溶接電流が300〜50
0A、及び、2.0≦ピーク電流/ベース電流≦5.0
において、ワンダリング現象幅Ww及びビード蛇行幅Wb
が減少し、溶接ビードの外観形状も良好であることが解
かる。
From Table 2, the peak welding current is 300 to 50.
0A and 2.0 ≦ peak current / base current ≦ 5.0
At the wandering phenomenon width Ww and the bead meandering width Wb
It can be seen that the welded bead has a good outer shape.

【0056】(実施例2)表3に、ワイヤ径0.8mm、
1.2mm、φ1.6mm、及び、2.0mmの純チタン溶接
ワイヤを用い、ピーク電流500A、ベース電流150
A、溶接速度100cm/minでMIG溶接を行なった場
合における溶接部の外観評価を示す。ワイヤ径0.8mm
と1.2mmの溶接ワイヤを用いた場合に比べ、ワイヤ径
1.6mmと2.0mmの溶接ワイヤを用いた場合は、ワン
ダリング現象がより抑制され、その現象幅Ww、ビード
蛇行幅Wbはより減少している。
(Example 2) In Table 3, the wire diameter is 0.8 mm,
Using pure titanium welding wire of 1.2mm, φ1.6mm and 2.0mm, peak current 500A, base current 150
A shows the appearance evaluation of the welded portion when MIG welding was performed at a welding speed of 100 cm / min. Wire diameter 0.8mm
When using the welding wires with wire diameters of 1.6 mm and 2.0 mm, the wandering phenomenon is further suppressed, and the phenomenon width Ww and bead meandering width Wb are It is decreasing more.

【0057】この結果から、ワイヤ径が1.6〜2.0
mmの溶接ワイヤを用いると、高電流で安定したアーク
を維持、継続することができ、外観形状の極めて良好な
溶接ビードを得ることが可能であることが解かる。
From this result, the wire diameter is 1.6 to 2.0.
It is understood that, when a welding wire of mm is used, a stable arc can be maintained and continued at a high current, and a welding bead having an extremely good appearance shape can be obtained.

【0058】[0058]

【表3】 [Table 3]

【0059】(実施例3)Alを含有しない被溶接材、
及び、Alを0.5〜10.0質量%含有する被溶接材
を、ピーク電流500A、ベース電流150A、溶接速
度100cm/minで溶接し、溶接部の外観を観察し評価
した。
(Example 3) A material to be welded containing no Al,
A material to be welded containing Al in an amount of 0.5 to 10.0 mass% was welded at a peak current of 500 A, a base current of 150 A and a welding speed of 100 cm / min, and the appearance of the welded portion was observed and evaluated.

【0060】その結果を表4に示す。The results are shown in Table 4.

【0061】[0061]

【表4】 [Table 4]

【0062】この表から、被溶接材中にAlを10質量
%以下含有していると、外観形状が良好な溶接ビードを
得ることができるが、特に、Alを0.5〜4.0質量
%含有していると、外観形状が極めて良好な溶接ビード
を得ることができることが解る。
From this table, it is possible to obtain a weld bead having a good external appearance by containing 10 mass% or less of Al in the material to be welded. In particular, 0.5 to 4.0 mass% of Al is used. %, It is understood that a weld bead having an extremely good appearance can be obtained.

【0063】[0063]

【発明の効果】本発明によれば、チタン又はチタン合金
のMIG溶接において、溶接アークを安定化してワンダ
リング現象を抑制し、溶接ビードの外観形状が良好で、
かつ、機械的特性の劣化がない溶接部を得ることができ
る。
According to the present invention, in MIG welding of titanium or titanium alloy, the welding arc is stabilized to suppress the wandering phenomenon, and the appearance of the welding bead is good.
In addition, it is possible to obtain a welded part without deterioration of mechanical properties.

【0064】したがって、本発明は、チタン又はチタン
合金構造材で、大型の屋外構造物や、産業用機械構造物
を能率よく構築することを可能にし、産業の発展に寄与
するところが大きいものである。
Therefore, the present invention makes it possible to efficiently construct a large outdoor structure or an industrial machine structure with a titanium or titanium alloy structural material, and greatly contributes to the development of industry. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】MIG溶接装置の外観を模式的に示す図であ
る。
FIG. 1 is a diagram schematically showing an appearance of a MIG welding device.

【図2】溶接ビードの形成態様を模式的に示す図であ
る。
FIG. 2 is a diagram schematically showing a formation mode of a weld bead.

【図3】従来のMIG溶接で得られる溶接ビードの外観
を模式的に示す図である。
FIG. 3 is a diagram schematically showing the appearance of a weld bead obtained by conventional MIG welding.

【図4】本発明のMIG溶接で得られる溶接ビードの外
観を模式的に示す図である。
FIG. 4 is a diagram schematically showing the appearance of a weld bead obtained by MIG welding according to the present invention.

【図5】本発明における好適なパルス溶接電流の範囲を
示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a preferable range of pulse welding current in the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…被溶接材 2…溶接トーチ 3…溶接ワイヤ 4…溶接アーク 5…溶接池 6…溶接ビード 7…シールドボックス 8…ガス供給パイプ 9…ガス出口 10…シールドガス流れ方向 11…開先 12…スパッタ 13…ワンダリング現象の痕跡 Ww…ワンダリング現象幅 Wb…ビード蛇行幅 1 ... Material to be welded 2 ... Welding torch 3 ... Welding wire 4 ... Welding arc 5 ... Welding pool 6 ... Weld beads 7 ... Shield box 8 ... Gas supply pipe 9 ... Gas outlet 10 ... Shield gas flow direction 11 ... groove 12 ... Spatter 13 ... Trace of wandering phenomenon Ww ... Wandering phenomenon width Wb ... Bead meander width

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 BB08 CB04 DE04 EA01 EA04 EA05    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Taiji Hase             7-6-1 Higashi Narashino, Narashino City, Chiba Prefecture             Welding Industry Co., Ltd.             Within the corporation F-term (reference) 4E001 BB08 CB04 DE04 EA01 EA04                       EA05

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 純チタン溶接ワイヤ又はチタン合金溶接
ワイヤを用い、下記電流条件を満たすパルス溶接電流
で、チタン母材又はチタン合金母材を溶接することを特
徴とするチタン又はチタン合金の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
1. A MIG welding of titanium or a titanium alloy, wherein a pure titanium welding wire or a titanium alloy welding wire is used to weld a titanium base material or a titanium alloy base material with a pulse welding current satisfying the following current conditions. Method. 300A ≦ peak current ≦ 500A 2.0 ≦ peak current / base current ≦ 5.0
【請求項2】 前記純チタン溶接ワイヤ又はチタン合金
溶接ワイヤの断面外径が、1.6mm以上2.0mm以
下であることを特徴とする請求項1に記載のチタン又は
チタン合金のMIG溶接方法。
2. The MIG welding method for titanium or titanium alloy according to claim 1, wherein the pure titanium welding wire or the titanium alloy welding wire has a cross-sectional outer diameter of 1.6 mm or more and 2.0 mm or less. .
【請求項3】 前記溶接ワイヤ及び母材のうち、少なく
とも母材が、Alを質量%で0.5%以上4.0%以下
含有していることを特徴とする請求項1又は2に記載の
チタン又はチタン合金のMIG溶接方法。
3. The welding wire and the base material, wherein at least the base material contains Al in an amount of 0.5% or more and 4.0% or less by mass%. MIG welding method for titanium or titanium alloys.
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