JP2008221297A - 亜鉛系溶融めっき鋼板の炭酸ガスシールドアーク溶接用銅めっきソリッドワイヤ - Google Patents
亜鉛系溶融めっき鋼板の炭酸ガスシールドアーク溶接用銅めっきソリッドワイヤ Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】 亜鉛系溶融めっき鋼板の炭酸ガスシールドアーク溶接用銅めっきソリッドワイヤにおいて、C:0.02〜0.10質量%、Si:1.1〜1.8質量%、Mn:1.6〜2.8質量%、Al:0.002〜0.020質量%を含有し、銅めっき厚さ:0.3〜1.1μm有し、かつ、ワイヤ表面にワイヤ10kg当たりの分量で、常温で液体の潤滑油を0.3〜1.5gおよびカリウムを0.004〜0.25g有し、その他はP:0.025質量%以下、S:0.025質量%以下、O:0.010質量%以下および不可避不純物からなることを特徴とする亜鉛系溶融めっき鋼板の炭酸ガスシールドアーク溶接用銅めっきソリッドワイヤ。
【選択図】 図1
Description
このような背景から、ピットやブローホールなどの気孔およびスパッタ発生量の少ない亜鉛系めっき鋼板溶接用ワイヤとして、特開平1−309796号公報(特許文献1)にはBiを添加した技術および特開平5−329682号公報(特許文献2)にはTiおよびNbを添加した技術の開示がある。
本発明者らは、上記の問題点を解決するために、各種成分およびワイヤ表面状態の異なるワイヤを試作して、亜鉛系溶融めっき鋼板を60cm/min以上の高速度で炭酸ガスアーク溶接を行い、アーク状態、気孔およびスパッタ発生状況につき詳細に調査した結果、次の知見を得た。
(2)ワイヤ組成のSi、Mn量の調整によって、溶融プールが安定して亜鉛蒸気を抜け易くしてピットやブローホールなどの気孔生成を抑制する。
C:0.02〜0.10質量%
Cは、アークを安定化し溶滴を細粒化する作用があるが、0.02質量%(以下、%という。)未満では、溶滴が大きくなってアークが不安定になってスパッタ発生量が多くなる。一方、0.10%を超えると、アークが粗くなってスパッタ発生量が増加するばかりでなく、溶接金属を著しく硬化させ耐割れ性が劣化する。
Siは、溶接金属の主脱酸剤として不可欠であるとともに、溶融プールを安定にして亜鉛蒸気を抜け易くしてピットやブローホールの発生を抑制する。さらに、溶接ビードの止端部を滑らかにしてビード形状を良好にする。Siが1.1%未満であると、溶融プールが不安定になって亜鉛蒸気が溶融金属内にトラップされてピットやブローホールが生じる。また、ビード止端部のなじみが悪くなってビード形状が不良となる。一方、Siが1.8%を超えると、溶融金属の表面張力が過度に高くなって、特に高速度で溶接した場合には溶融ブールが追従できずアークが不安定でハンピングビードとなり易い。
Mnは、Siと同様に脱酸剤として不可欠で、溶融プールを安定にして亜鉛蒸気を抜け易くしてピットやブローホールの発生を抑制する。Mnが1.6%未満では溶融プールが不安定になって亜鉛蒸気がトラップされてピットやブローホールが生じる。一方、Mnが2.8%を超えると、溶融金属の粘度および表面張力が増加して凸状のビードとなる。
Alは、溶接時のアークを安定させスパッタ発生量を少なくする。Alが0.002%未満であるとアークが不安定となりスパッタ発生量が多く、またアンダーカットが生じる。一方、0.020%を超えると、溶融金属の粘度および表面張力が低下することから、溶接ビード止端部のなじみが悪くなってビード形状が不良となる。
ワイヤ表面の銅めっきは、ワイヤとチップ間の通電性が良好としてアークを安定にする。ワイヤ表面の銅めっき厚さが0.3μm未満であると、ワイヤとチップ間の通電性が部分的に不均一となりアーク長の変動から、アークが不安定になってスパッタ発生量が多く、さらにアンダーカットが生じる。一方、ワイヤ表面の銅めっき厚さが1.1μmを超えると、溶接金属の銅含有量が多くなって耐割れ性が劣化する。
常温で液体である潤滑油は、ワイヤ表面に皮膜を形成し、ワイヤ送給時にワイヤ送給速度を一定にしてアークを安定にする。また、後述するカリウムをワイヤ表面に均一に分散することができる。潤滑油がワイヤ10kg当たり0.3g(以下、g/10kgWという。)未満であると、カリウムをワイヤ表面に均一に分散することができず、アークが不安定になってスパッタ発生量が多くなる。一方、1.5g/10kgを超えると、溶接部にピットやブローホールが生じる。
ワイヤ表面のカリウムは、均一で小さい溶滴にするのでアークが安定してスパッタ発生量が極めて少なくなる。また、高速度の溶接が可能となりアンダーカットがなくビード形状が良好となる。カリウムが0.004g/10kgW未満であると、その効果がなく、溶滴が大きくなってアークが不安定となりスパッタ発生量も多く、さらにアンダーカットが生じる。一方、0.25g/10kgWを超えると、小粒のスパッタ発生量が多くなる。
表1に示す各種成分のワイヤ表面に銅めっきを施し、各種潤滑油およびカリウムを塗布したワイヤ径1.2mmのソリッドワイヤを試作した。JIS G3131 SPHCの板厚2.6mm、長さ500mmで亜鉛めっきの目付け量130g/m2の亜鉛溶融めっき鋼板を、図2に示すように上板1と下板2を密着して重ね継手とし、表2に示す溶接条件で各ワイヤ4回水平すみ肉溶接した。溶接は図2に示すように、ワイヤ狙い位置6は重ね継手のコーナー部、トーチ7の角度θは60°とした。
2 下板
3 溶接金属
4 ピット
5 ブローホール
6 トーチ
7 ワイヤ狙い位置
特許出願人 日鐵住金溶接鋼業株式会社
代理人 弁理士 椎 名 彊 他1
Claims (1)
- 亜鉛系溶融めっき鋼板の炭酸ガスシールドアーク溶接用銅めっきソリッドワイヤにおいて、C:0.02〜0.10質量%、Si:1.1〜1.8質量%、Mn:1.6〜2.8質量%、Al:0.002〜0.020質量%を含有し、銅めっき厚さ:0.3〜1.1μm有し、かつ、ワイヤ表面にワイヤ10kg当たりの分量で、常温で液体の潤滑油を0.3〜1.5gおよびカリウムを0.004〜0.25g有し、その他はP:0.025質量%以下、S:0.025質量%以下、O:0.010質量%以下および不可避不純物からなることを特徴とする亜鉛系溶融めっき鋼板の炭酸ガスシールドアーク溶接用銅めっきソリッドワイヤ。
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