JP2010046714A - 疲労特性に優れる重ねすみ肉アーク溶接継手およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】C:0.01〜0.2%、Si:0.01〜3.0%、Mn:0.1〜3.0%、P:0.05%以下、S:0.0005〜0.01%、Al:0.005〜0.05%を含有し、a群:Cr、Mo、Wの1種又は2種以上を合計で0.3〜1.5%、b群:N:0.006〜0.02%のうちの1群又は2群を含み、残部鉄及び不可避的不純物からなる鋼板の重ねすみ肉アーク溶接継手であって、該溶接部の溶接線方向に垂直な断面における下板表面上の溶融境界線をA点とし、A点から溶接金属側に下板表面と平行に0.5mmの位置での溶接金属の表面位置をB点とするとき、直線ABと下板表面とがなす止端角度βが0度超30度未満であることを特徴とする。
【選択図】図1
Description
(1) 質量%で、C:0.01〜0.2%、Si:0.01〜3.0%、Mn:0.1〜3.0%、P:0.05%以下、S:0.0005〜0.01%、Al:0.005〜0.05%を含有し、さらに、a群:Cr、Mo、Wの1種または2種以上を合計で0.3%以上、1.5%以下、b群:N:0.006%以上、0.02%以下のうちの1群または2群を含み、残部鉄及び不可避的不純物からなる鋼板の重ねすみ肉アーク溶接継手であって、該溶接部の溶接線方向に垂直な断面における下板表面上の溶融境界線(FL)をA点とし、A点から溶接金属側に下板表面と平行に0.5mmの位置での溶接金属の表面位置をB点とするとき、直線ABと下板表面とがなす止端角度βが0度超30度未満であることを特徴とする、疲労特性に優れる重ねすみ肉アーク溶接継手。
(2) 質量%で、C:0.01〜0.2%、Si:0.01〜3.0%、Mn:0.1〜3.0%、P:0.05%以下、S:0.0005〜0.01%、Al:0.005〜0.05%を含有し、さらに、a群:Cr、Mo、Wの1種または2種以上を合計で0.3%以上、1.5%以下、b群:N:0.006%以上、0.02%以下のうちの1群または2群を含み、残部鉄及び不可避的不純物からなる鋼板を重ねすみ肉アーク溶接するに際し、
溶接ワイヤの送給速度をVw(m/min)、溶接速度をV(m/min)、前記鋼板の板厚をt(mm)とするとき、(式1)を満たす溶接条件で溶接することを特徴とする、疲労特性に優れる重ねすみ肉アーク溶接継手の製造方法。
2.0≦Vw/V/t<3.6 ・・・・・・・・・・・・ (式1)
(3) 重ねすみ肉アーク溶接するに際し、溶接線方向を水平とし、溶接線方向に垂直な断面において下板表面と水平面とがなす角度αが0度以上30度未満であることを特徴とする、請求項2に記載の疲労特性に優れる重ねすみ肉アーク溶接継手の製造方法。
図1に示すように、本実施形態の溶接継手は、下板2と上板1との重ね部のすみに、アーク溶接によって溶接金属3が形成されることで、上板1と下板2が溶接されてなるものである。溶接金属3は、溶接ビード止端部Aから止端角度βをもって立ち上がり、止端部Aから更に上板1側に寄った位置からフランク角θをもって立ち上がるように形成されている。
図5中の実線は、種々の傾斜角度αにおいて、Vw/V/tを変化させた場合に得られた止端角度βを結んだ曲線を示しており、α=0の場合の実線は、図3中の一点鎖線と対応している。Vw/V/tが3を超えると、止端角度βの増加が大きくなり始めるが、適切な傾斜角度αを選択することで、止端角度βの範囲を制御することができる。
なお、Vw/V/tが3.6を超えると、単位溶接長さあたりのワイヤ溶着量が多くなりすぎ、止端角度βが0度超30度未満の範囲となる傾斜角度αを選択した場合もであっても、上板側へ溶接金属がたれ落ち、溶接部の外観が著しく劣化するため、Vw/V/tの上限は傾斜角度αに依存せず3.6未満とした。
Cは、鋼の強度向上に必須の添加元素である。この効果を十分に得るためには0.01%以上の添加が必要である。しかし、0.2%を超えると常温で時効性を発現し成形性を劣化させるほか、溶接性が低下する。このため、本発明では0.2%以下とする。また、Cが高いとパーライト相が生成しやすく、母材の疲労特性が低下するため、0.1%以下が望ましい。
また、本発明では、溶接材料は溶接される鋼材に適合したものを適宜選定すればよい。
以下の実施例における条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、該一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件ないし条件の組み合わせを採用し得るものである。
継手番号4は止端角度βが0度超30度未満の範囲外であり、良好な継手疲労限を発揮できない。
継手番号1,3,7はVw/V/tが2以上3.6未満の範囲にありながら止端角度βが0度超30度未満の範囲外であるために、良好な継手疲労限を発揮できない。
継手番号2,5,6,8,9は止端角度βが0度超30度未満の範囲にあるが、良好な継手疲労限を発揮できない。これは、本発明で規定する組成条件(Cr、Mo、WおよびNのいずれかを含有する)を満たさない比較鋼だからである。
さらに、継手番号10,12はCrを0.3%含む発明鋼を用いた場合の例であるが、止端角度βが負であるために良好な継手疲労限を発揮できず、比較例となった。βが負の場合はアンダーカットなどの溶接欠陥が発生していることを意味しており、溶接速度が過大すなわちVw/V/tが低すぎる場合に起きやすくなる。
継手番号11はCrを0.3%含む発明鋼を用いた場合の例であるが、止端角度βが過大であるために良好な継手疲労限を発揮できず、比較例となった。βが過大となるときは溶接速度が遅すぎる場合であり、Vw/V/tの判定が高めに外れた結果と対応している。
継手番号13はCrを0.5%、Nを0.006%含む発明鋼を用いた場合の例であるが、止端角度βが過大であるために良好な継手疲労限を発揮できず、比較例となった。このように、Cr、Mo、WまたはNを含む発明鋼であっても溶接止端部形状が適正でないと良好な継手疲労限が得られないことを示している。
更に、継手番号40〜44は、下板の角度αが0度以上30度未満の範囲外となり、比較例となった。
一方、継手番号45〜63は、止端角度β、Vw/V/t、下板の角度がいずれも本発明の範囲内となり、良好な継手疲労限を発揮した。
Claims (3)
- 質量%で、
C :0.01〜0.2%、
Si:0.01〜3.0%、
Mn:0.1〜3.0%、
P :0.05%以下、
S :0.0005〜0.01%、
Al:0.005〜0.05%
を含有し、さらに、
a群:Cr、Mo、Wの1種または2種以上を合計で0.3%以上、1.5%以下、
b群:N:0.006%以上、0.02%以下
のうちの1群または2群を含み、残部鉄及び不可避的不純物からなる鋼板の重ねすみ肉アーク溶接継手であって、該溶接部の溶接線方向に垂直な断面における下板表面上の溶融境界線(FL)をA点とし、A点から溶接金属側に下板表面と平行に0.5mmの位置での溶接金属の表面位置をB点とするとき、直線ABと下板表面とがなす止端角度βが0度超30度未満であることを特徴とする、疲労特性に優れる重ねすみ肉アーク溶接継手。 - 質量%で、
C :0.01〜0.2%、
Si:0.01〜3.0%、
Mn:0.1〜3.0%、
P :0.05%以下、
S :0.0005〜0.01%、
Al:0.005〜0.05%
を含有し、さらに、
a群:Cr、Mo、Wの1種または2種以上を合計で0.3%以上、1.5%以下、
b群:N:0.006%以上、0.02%以下
のうちの1群または2群を含み、残部鉄及び不可避的不純物からなる鋼板を重ねすみ肉アーク溶接するに際し、
溶接ワイヤの送給速度をVw(m/min)、溶接速度をV(m/min)、前記鋼板の板厚をt(mm)とするとき、(式1)を満たす溶接条件で溶接することを特徴とする、疲労特性に優れる重ねすみ肉アーク溶接継手の製造方法。
2.0≦Vw/V/t<3.6 ・・・・・・・・・・・・ (式1) - 重ねすみ肉アーク溶接するに際し、溶接線方向を水平とし、溶接線方向に垂直な断面において下板表面と水平面とがなす角度αが0度以上30度未満であることを特徴とする、請求項2に記載の疲労特性に優れる重ねすみ肉アーク溶接継手の製造方法。
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