JP2006026652A

JP2006026652A - 溶接用シールドガス

Info

Publication number: JP2006026652A
Application number: JP2004205460A
Authority: JP
Inventors: Masanobu Ishii; 正信石井; Yoshifumi Yoshida; 佳史吉田; Atsushi Kondo; 穆近藤; Norihito Kita; 詔仁北
Original assignee: Iwatani Industrial Gases Corp
Current assignee: Iwatani Industrial Gases Corp
Priority date: 2004-07-13
Filing date: 2004-07-13
Publication date: 2006-02-02

Abstract

【課題】ランニングコストが低廉でかつ、高い溶接性能をえることのできる新しい組成のシールドガスを提供する。
【解決手段】軟鋼や低合金鋼の溶接時に使用する溶接用のシールドガスであって、ベースとなる窒素ガス中に、２〜８VOL％の酸素ガスが混合されている窒素-酸素の混合ガスで構成した。
【選択図】なし

Description

本発明は、イナートガスアーク溶接で軟鋼や低合金鋼を溶接する際に使用するシールドガスの組成に関する。

一般に、イナートガスアーク溶接としては、消耗電極式のシールドガス溶接法であるＭＩＧ溶接やＭＡＧ溶接、あるいは、非消耗電極式のシールドガス溶接法であるＴＩＧ溶接が知られている。これらの溶接方法に使用されるシールドガスとしては、ＭＩＧ溶接にあってはアルゴンガスをベースに２VOL％程度の酸素ガスを添加した混合ガスが、ＭＡＧ溶接にあっては、アルゴンガスをベースに２０VOL％程度の炭酸ガスを添加した混合ガスが、また、ＴＩＧ溶接にあっては、アルゴンガスやヘリウムガスが使用されている。

そして、軟鋼や４９０Mpa級高張力鋼あるいは低合金鋼の溶接であってもそのシールドガス組成は大きく異なる事はなく、例えば、アルゴンガスをベースに酸素ガスとヘリウムガスの３種ガスの混合ガスを使用する技術が知られている。(特許文献１)
特開平１１−２９１０４０号公報

ところが、前記従来のものも、不活性ガスであるアルゴンガス及びヘリウムガスを９０VOL％以上使用していることから、ランニングコストが高く、経済的ではないという問題があった。また、炭酸ガスをシールドガスとして使用する炭酸ガスアーク溶接も知られているが、炭酸ガスは地球温暖化の要因とされるという問題がある。

本発明は、このような点に鑑み、ランニングコストが低廉でかつ、高い溶接性能をえることのできる新しい組成のシールドガスを提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために本発明は軟鋼や低合金鋼の溶接用のシールドガスを、窒素ガスをベースとし、２〜８VOL％の酸素ガスを混合させた混合ガスとしたことを特徴としている。

本発明では、シールドガスアーク溶接に使用するシールドガスを窒素ガスをベースとして、２〜８VOL％の酸素ガスを含有するガス組成としていることから、安価でありながら、従来の不活性ガスをベースとするシールドガスを使用した溶接と遜色のない溶接結果を得ることができた。

本発明に係る軟鋼溶接用シールドガスは、不反応性ガスである窒素ガスをベースとして、数パーセント(２〜８VOL％)の酸素ガスを前記ベースガスに添加した混合ガスで構成してあり、主として、ＭＩＧ溶接やＭＡＧ溶接等の消耗電極式シールドガス溶接法に適用される。

板厚２.３mmの軟鋼板(ＳＳ４００)の突き合わせ部を、Ｔi・Ａl入りの１.２mmφ溶接ワイヤを使用して、溶接電流を１００Ａに固定し、混合する酸素の濃度と溶接速度とを変化させてＭＡＧ溶接機を使用して溶接した。この場合、酸素混合量は１VOL％から９VOL％まで１VOL％ごとに、また、溶接速度は２０cm／minから６０cm／minまで１０cm／minごとにそれぞれ変化させた。

その結果を、溶接部でのブローホール発生状態による溶接評価として図１に示す。
図１によれば、酸素濃度が２VOL％よりも少ない場合には、アークが安定せず、溶接速度４０cm／minよりも早い場合には、ブローホールが多数見られ、また、溶接速度４０cm／minよりも遅い場合でも、ブローホールが見られ、溶接の評価として不可であった。

また、酸素濃度が８VOL％よりも多くなると、ブローホールの発生度合いが高くなって、溶接評価は不可であった。

さらに、前記の溶接条件でさらに、溶接速度を３０cm／minに固定して溶接した場合での溶接部の硬さを測定した。対比例としてアルゴンガスに酸素ガスを２VOL％、４VOL％、５VOL％混入した場合についてその硬さを測定した。その結果を図２に示す。

図２の結果から、窒素ガスをベースとし酸素ガスを混合させた混合ガスを溶接用シールドガスとして使用しても、溶接部の硬さはアルゴンガスベースのものとほとんど変わらず、溶接用シールドガスとして十分使用することができることがわかる。

なお、溶接用シールドガスとして使用する混合ガスは、窒素ガスボンベや液体窒素貯蔵容器等の高純度の窒素ガスを貯蔵している窒素ガス貯蔵容器からの窒素ガスと、酸素ガスボンベ等の酸素ガス貯蔵容器からの酸素ガスとを溶接現場で、酸素ガスの混合濃度が２〜８VOL％となるように混合して使用したり、予め酸素ガスの混合濃度が２〜８VOL％のうちの所要の濃度に調整されて貯蔵されている酸素−窒素混合ガス容器から取り出して使用するようにしてもよい。

また、溶接作業個所にＰＳＡ式空気分離装置や膜分離式空気分離装置を配置し、この空気分離装置での空気分離性能を残存酸素濃度が２〜８VOL％程度となるように調整した空気分離装置を利用して、空気から分離生成した窒素ガスを溶接用のシールドガスとして使用するようにしてもよい。

本発明は、軟鋼や４９０Mpa級高張力鋼あるいは低合金鋼の消耗電極式シールドガスアーク溶接法や非消耗電極式シードガスアーク溶接法のシールドガスとして使用することができる。

シールドガス中の酸素濃度と溶接速度との組み合わせでのブローホールの有無によるによる溶接評価を示す図である。窒素ベースのシールドガスとアルゴンベースのシールドガスでの溶接部の硬さを示す対比図である。

Claims

軟鋼や低合金鋼のシールドガスアーク溶接に使用するシールドガスであって、窒素ガスをベースとし、２〜８VOL％の酸素ガスを混合させた混合ガスであることを特徴とする溶接用シールドガス。
混合ガスの供給源が空気分離装置である請求項１に記載した溶接用シールドガス。