JP2013248621A - Welding method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、亜鉛メッキ鋼板等の表面処理が行われた部材の溶接において、スパッタ低減やブローホール低減やピット低減に効果を発揮する溶接方法に関するものである。 The present invention relates to a welding method that is effective in reducing spatter, blowholes, and pits when welding a surface-treated member such as a galvanized steel sheet.
近年、亜鉛メッキ鋼板は、防錆や防食性に優れているため、自動車部品や建築用鉄骨部材等に用いられ、年々その需要は高まってきている。 In recent years, since galvanized steel sheets are excellent in rust prevention and corrosion resistance, they are used for automobile parts, building steel members and the like, and their demand is increasing year by year.
しかしながら、亜鉛メッキ鋼板の使用には問題点もある。鋼板表面にメッキされている亜鉛は、鉄より融点が低い。そのため、亜鉛メッキ鋼板を溶接すると、その亜鉛が気化する。そして、亜鉛蒸気が溶融池及び溶融金属を通過し外部に拡散しようとする。溶融金属の凝固が速い場合、外部に亜鉛蒸気が拡散しきれず、溶接金属内や溶接金属表面にブローホールやピット(以下、気孔と呼ぶ)として残存する。これらは深刻な溶接欠陥につながる恐れもある。また、亜鉛蒸気はアークを乱し、多量のスパッタを発生させる原因でもあった。 However, there are problems with the use of galvanized steel sheets. Zinc plated on the steel sheet surface has a lower melting point than iron. Therefore, when the galvanized steel sheet is welded, the zinc is vaporized. And zinc vapor | steam tries to spread | diffuse outside through a molten pool and a molten metal. When the solidification of the molten metal is fast, zinc vapor cannot be diffused to the outside and remains as blowholes or pits (hereinafter referred to as pores) in the weld metal or on the weld metal surface. These can also lead to serious weld defects. Zinc vapor also disturbed the arc and caused a large amount of spatter.
亜鉛メッキ鋼板の溶接については、様々な手法により亜鉛蒸気の残留および突沸を防止し、気孔等の溶接欠陥の低減が行われている。例えば、亜鉛が気化する程度の通常より低い溶接電流領域のパルス電流を重畳したパルスGMA溶接による溶接を行い、これに続いて短絡移行溶接により溶接を行うものが知られている(例えば、特許文献1参照)。これは、図6に示すように、先行するパルスGMA溶接により亜鉛蒸気の拡散を促進させ、亜鉛メッキ鋼板表面層の亜鉛を除去するものである。しかし、これは、重ね合わせ溶接に対しては効果が低かった。 Regarding welding of galvanized steel sheets, residual zinc vapor and bumping are prevented by various methods, and welding defects such as pores are reduced. For example, it is known that welding is performed by pulse GMA welding in which a pulse current in a welding current region lower than usual at which zinc is vaporized is superimposed, and then welding is performed by short-circuit transfer welding (for example, Patent Documents). 1). As shown in FIG. 6, the diffusion of zinc vapor is promoted by the preceding pulse GMA welding to remove zinc from the surface layer of the galvanized steel sheet. However, this was less effective for lap welding.
亜鉛メッキ鋼板の重ね合わせ溶接に関しては、鋼板の間に間隙を設けるようにして亜鉛蒸気を開放する方法が知られている(例えば、特許文献2参照)。また、溶接ワークを予め変形させておく方法も知られている(例えば、特許文献3参照)。しかしながら、これらの方法は、実質上無駄な工程等を含むため、実用上実現が難しかった。 With regard to lap welding of galvanized steel sheets, a method is known in which zinc vapor is released by providing a gap between the steel sheets (see, for example, Patent Document 2). In addition, a method of previously deforming a welding work is also known (see, for example, Patent Document 3). However, these methods include practically useless processes and the like, and are difficult to implement in practice.
上述した従来の亜鉛めっき鋼板の溶接方法は、重ね合わせ溶接に対し効果が低いという課題や、実用上実現が難しいという課題を有していた。 The above-described conventional galvanized steel sheet welding methods have a problem that the effect is low with respect to lap welding and a problem that it is difficult to realize in practice.
本発明は、様々な亜鉛めっき鋼板の溶接ワークに広く適用して、低スパッタや低気孔を実現する亜鉛めっき鋼板の溶接方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a welding method for a galvanized steel sheet that is widely applied to welding workpieces of various galvanized steel sheets and realizes low spatter and low porosity.
上記課題を解決するために、本発明の溶接方法は、表面処理が行われた部材を溶接する溶接方法であり、前記部材の表面処理を除去するためにプラズマ溶接を行う第1のステップと、前記第1のステップに続いてGMA溶接を行う第2のステップを備えた溶接方法であって、前記第1のステップのプラズマ溶接により発生するアークを揺動させて前記部材の表面処理を除去するものである。 In order to solve the above problems, the welding method of the present invention is a welding method for welding a member subjected to surface treatment, and a first step of performing plasma welding to remove the surface treatment of the member; A welding method comprising a second step of performing GMA welding subsequent to the first step, wherein the surface treatment of the member is removed by swinging an arc generated by the plasma welding of the first step. Is.
また、本発明の溶接方法は、上記に加えて、第2のステップのGMA溶接はパルスGMA溶接であり、前記パルスGMA溶接を行うことにより第1のステップのプラズマ溶接により発生するアークを揺動させるものである。 In the welding method of the present invention, in addition to the above, the GMA welding in the second step is pulse GMA welding, and the arc generated by the plasma welding in the first step is oscillated by performing the pulse GMA welding. It is something to be made.
また、本発明の溶接方法は、上記に加えて、表面処理が行われた2枚の部材の重ね合わせ部を溶接する溶接方法であって、第1のステップのプラズマ溶接により上板のみを溶融させることで、前記上板を溶融させる熱により前記2枚の部材の重なり合った部分の表面処理を除去するものである。 In addition to the above, the welding method of the present invention is a welding method for welding the overlapped portion of two members subjected to surface treatment, and only the upper plate is melted by plasma welding in the first step. By doing so, the surface treatment of the overlapping portion of the two members is removed by heat that melts the upper plate.
また、本発明の溶接方法は、上記に加えて、表面処理が行われた部材は亜鉛メッキ鋼板である。 In the welding method of the present invention, in addition to the above, the surface-treated member is a galvanized steel sheet.
以上のように、本発明によれば、部材の表面処理を除去するためにプラズマ溶接を行う第1のステップと、第1のステップに続いてGMA溶接を行う第2のステップを備え、第2のステップのGMA溶接はパルスGMA溶接であり、パルスGMA溶接を行うことにより第1のステップのプラズマ溶接により発生するアークを揺動させて部材の表面処理を除去する。これにより、亜鉛メッキ鋼板等の表面処理が行われた部材の溶接において、低スパッタや低気孔を実現することができる。 As described above, according to the present invention, the first step of performing plasma welding to remove the surface treatment of the member, and the second step of performing GMA welding subsequent to the first step are provided. The GMA welding in this step is pulse GMA welding, and by performing pulse GMA welding, the arc generated by the plasma welding in the first step is swung to remove the surface treatment of the member. Thereby, low spatter and low pores can be realized in welding of a surface-treated member such as a galvanized steel sheet.
以下、本発明の実施の形態について、図1から図5を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
(実施の形態1)
図1は、本実施の形態1における溶接方法を行っている状態の概略を示す図である。図1において、表面処理が行われた部材の一例として、第1の亜鉛メッキ鋼板3と第2の亜鉛メッキ鋼板4とが重ねられた状態を示している。そして、この第1の亜鉛メッキ鋼板3と第2の亜鉛メッキ鋼板4に対して、第1の溶接トーチ1と第2の溶接トーチ2を用いて溶接を行っている状態を示している。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram showing an outline of a state in which the welding method in the first embodiment is performed. FIG. 1 shows a state in which a first galvanized
ここで、第1の溶接トーチ1は、溶接進行方向に対して、第2の溶接トーチ2よりも先行して移動されるものである。第2の溶接トーチ2は、溶接進行方向に対して、第1の溶接トーチ1よりも後行して移動され、第1の溶接トーチ1に続いて溶接を行うものである。また、第1の溶接トーチ1は、プラズマ溶接を行うものである。第2の溶接トーチ2は、GMA溶接、より詳しくは、パルスGMA溶接を行うものである。
Here, the
図1において、第1の溶接トーチ1によるプラズマ溶接を行うことにより、第1の亜鉛メッキ鋼板3と第2の亜鉛メッキ鋼板4の溶接接合部を溶融する。これにより、第1の亜鉛メッキ鋼板3と第2の亜鉛メッキ鋼板4の表面にある亜鉛を揮散させる。なお、亜鉛は、スパッタの多量発生や気孔の発生の原因となる。
In FIG. 1, by performing plasma welding with the
このようにすることで、第1の溶接トーチ1によるプラズマ溶接に続いて行う第2の溶接トーチ2によるパルスGMA溶接では、第1の亜鉛メッキ鋼板3と第2の亜鉛メッキ鋼板4の表面の亜鉛が少なくなった状態で溶接を行うことができる。従って、表面処理が行われていない鋼板を溶接する場合と近い状態で溶接を行うことができる。
By doing in this way, in the pulse GMA welding by the
なお、第1の溶接トーチ1を用いて行うプラズマ溶接は、表面処理である亜鉛を蒸発させることが可能な溶接条件で行えばよい。そして、この溶接条件は、例えば、溶接対象物に応じて予め実験等により求めておけばよい。
In addition, what is necessary is just to perform the plasma welding performed using the
以上のように、本実施の形態1によれば、プラズマ溶接を先行させることによりスパッタの多量発生及び気孔の発生の原因である亜鉛を揮散させ、プラズマ溶接に続くパルスGMA溶接では鋼板表面の亜鉛が少ない状態で溶接することができ、スパッタ及び気孔の発生を減少させることができる。 As described above, according to the first embodiment, by causing plasma welding to precede, zinc which causes a large amount of spatter and pores is volatilized, and in pulse GMA welding subsequent to plasma welding, zinc on the surface of the steel sheet is used. Therefore, it is possible to perform welding in a state where there is a small amount, and it is possible to reduce generation of spatter and pores.
なお、本実施の形態1において、第1の溶接トーチ1と第2の溶接トーチ2は、例えば、一般的に知られているタンデム溶接に用いられる溶接トーチのように、2つの溶接トーチの相対位置を固定した状態とし、産業用ロボットに取り付けて溶接を行うようにしても良い。あるいは、産業用ロボットを2台用い、一方の産業用ロボットに第1の溶接トーチ1を取り付け、他方の産業用ロボットに第2の溶接トーチ2を取り付け、2台の産業用ロボットを動作させて溶接を行うようにしてもよい。
In the first embodiment, the
(実施の形態2)
本実施の形態2において、実施の形態1と同様の構成については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。実施の形態1と異なる主な点は、先行するプラズマ溶接のアークを、溶接方向に対して前後方向もしくは溶接方向に対して斜め前後方向に揺動させることにより、広範囲に、第1の亜鉛メッキ鋼板3や第2の亜鉛メッキ鋼板4の表面の亜鉛を揮散させるようにした点である。
(Embodiment 2)
In the second embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. The main difference from the first embodiment is that the first galvanizing is performed over a wide range by swinging the preceding plasma welding arc in the front-rear direction with respect to the welding direction or in the oblique front-rear direction with respect to the welding direction. This is the point that zinc on the surface of the
図2は、本実施の形態2における、第1の溶接トーチ1によるプラズマ溶接及び第2の溶接トーチ2によるパルスGMA溶接の電流及び磁界の向きを示した図である。プラズマ溶接の第1の電流5の向きは、母材(亜鉛メッキ鋼板)から溶接トーチへ向かう方向である。これに対し、パルスGMA溶接の第2の電流6の向きは、溶接トーチから母材へ向かう方向である。そして、第1の電流5と第2の電流6の向きから磁界の向きがわかる。図2において、プラズマ溶接の第1の電流5による磁界の向きは、第1の磁界7で示される。パルスGMA溶接の第2の電流6による磁界の向きは、第2の磁界8で示される。第1の磁界7の方向と第2の磁界8の方向は、同方向を向いており、お互いに反発し合う状態になっていることがわかる。
FIG. 2 is a diagram showing the current and magnetic field direction of plasma welding by the
図3は、パルスGMA溶接による第2のアーク10が、プラズマ溶接による第1のアーク9に与える影響を示した図である。パルスGMA溶接は、電流が最も高いピーク電流と電流が最も低いベース電流が交互に入れ替わる溶接方法である。なお、プラズマ溶接用の第1の溶接トーチ1とパルスGMA溶接用の第2の溶接トーチ2との位置関係は、溶接方向に対し平行である。
FIG. 3 is a diagram showing the influence of the
図3(a)は、ピーク電流出力時で電流が高いときの状態を示している。図3(a)において、図2に示す第2の磁界8は強い状態であることから、第1の磁界7に与える影響は大きく、反発し合う性質により、第1のアーク9は第2のアーク10から遠ざかる方向に向いている。
FIG. 3A shows a state when the peak current is output and the current is high. In FIG. 3A, since the second
一方、図3(b)は、ベース電流出力時で電流が低いときの状態を示している。図3(b)において、図2に示す第2の磁界8は弱い状態であることから、第1の磁界7に与える影響は小さく、第1のアーク9は第2のアーク10の影響をほとんど受けず、ほぼ垂直方向を向いたままである。
On the other hand, FIG. 3B shows a state when the base current is output and the current is low. In FIG. 3B, since the second
ピーク電流とベース電流が交互に入れ替わるパルスGMA溶接の影響を受け、プラズマ溶接による第1のアーク9は、溶接方向に対して前後に揺動し、揺動しない場合より広範囲に亜鉛メッキ鋼板の表面の亜鉛を揮散させることができる。
Under the influence of pulse GMA welding in which peak current and base current are alternately switched, the
また、プラズマ溶接用の第1の溶接トーチ1とパルスGMA溶接用の第2の溶接トーチ2との位置関係を、溶接方向に対して平行から少しずらすようにしてもよい。このようにすることで、平行であった時は前後に揺動していたプラズマ溶接による第1のアーク9は、溶接方向に対し斜め前後方向に揺動するようになる。これにより、さらに広範囲に亜鉛メッキ鋼板の表面の亜鉛を揮散させることができ、前後方向に揺動する場合と比べ、亜鉛をより揮散させ易くすることができる。
Further, the positional relationship between the
以上のように、本実施の形態2によれば、先行するプラズマ溶接の第1のアーク9を前後方向もしくは斜め前後方向に揺動させることにより、広範囲に亜鉛メッキ鋼板の表面の亜鉛を揮散させることができる。
As described above, according to the second embodiment, zinc on the surface of the galvanized steel sheet is volatilized widely by swinging the
(実施の形態3)
本実施の形態3において、実施の形態1や実施の形態2と同様の構成については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。実施の形態1や実施の形態2と異なる主な点は、亜鉛メッキ鋼板の重ね合わせ溶接(以下、重ね溶接と呼ぶ)において、第1の溶接トーチ1のプラズマ溶接により上板(第1の亜鉛メッキ鋼板3)を溶融させ、第1の亜鉛メッキ鋼板3と第2の亜鉛メッキ鋼板4との重なり合った部分の表面処理を除去するという点である。
(Embodiment 3)
In the third embodiment, the same components as those in the first embodiment and the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. The main difference from the first embodiment and the second embodiment is that in the lap welding of the galvanized steel sheet (hereinafter referred to as lap welding), the upper plate (first zinc) is formed by plasma welding of the
図4は、2枚の亜鉛メッキ鋼板である第1の亜鉛メッキ鋼板3と第2の亜鉛メッキ鋼板4とを重ね合わせた際に、重なり合う部分をわかり易く示すための模式図である。図4において、色分けされた部分が、本実施の形態3において除去する亜鉛で表面処理された部分を示す。
FIG. 4 is a schematic diagram for easily showing the overlapping portion when the first galvanized
図5は、2枚の亜鉛メッキ鋼板の重なり合った部分の、上板をプラズマ溶接した際の、亜鉛の揮散方向を示した図である。図5において、斜線部は、先行する第1の溶接トーチ1によるプラズマ溶接で上板である第1の亜鉛メッキ鋼板3を溶融した部分を示している。また、図5において、6本の矢印は、上板を溶融することにより亜鉛メッキ鋼板の重なり合った部分の亜鉛が揮散する方向を示している。
FIG. 5 is a view showing the direction of zinc volatilization when the upper plate of the overlapped portion of two galvanized steel plates is plasma-welded. In FIG. 5, the hatched portion indicates a portion where the first galvanized
亜鉛メッキ鋼板の重ね溶接において、図4の色分けされた部分の亜鉛が、スパッタの多量発生及び気孔の発生の原因であった。先行する第1の溶接トーチ1のプラズマ溶接により上板を溶融し、亜鉛メッキ鋼板の重なり合った部分に熱を与える。これにより、亜鉛メッキ鋼板の重なり合った部分の亜鉛の揮散を促す。このようにすることで、先行する第1の溶接トーチ1によるプラズマ溶接に続いて行われる第2の溶接トーチ2によるパルスGMA溶接では、鋼板表面の亜鉛が少ない状態で溶接することができ、表面処理されていない鋼板を溶接する場合と近い状態で溶接を行うことができる。
In the lap welding of galvanized steel sheets, the color-coded portions of zinc in FIG. 4 were the cause of a large amount of spatter and pores. The upper plate is melted by plasma welding of the preceding
以上のように、本実施の形態3によれば、亜鉛メッキ鋼板の重ね溶接において、先行する第1の溶接トーチ1のプラズマ溶接により上板のみを溶融させ、亜鉛メッキ鋼板の重なり合った部分の表面処理を除去し、プラズマ溶接に続くパルスGMA溶接では、鋼板表面の亜鉛が少ない状態で溶接することができる。
As described above, according to the third embodiment, in the lap welding of galvanized steel sheets, only the upper plate is melted by plasma welding of the preceding
なお、上板と下板の両方をプラズマ溶接により溶融させる場合、すなわち、亜鉛メッキ鋼板の重ね合わせ部分も含めてプラズマ溶接を行う場合、プラズマ溶接自体が、亜鉛メッキ鋼板の重ね合わせ部分から亜鉛が揮散することを多少なりとも阻害してしまう。しかし、本実施の形態3のように、プラズマ溶接により上板のみを溶融させるようにすることで、亜鉛メッキ鋼板の重ね合わせ部分にプラズマ溶接は行わないので、プラズマ溶接は、亜鉛メッキ鋼板の重ね合わせ部分から亜鉛が揮散することを阻害しない。従って、上板と下板の両方をプラズマ溶接により溶融させる場合と比べ、よりスパッタ及び気孔の発生を減少させることができる。 In addition, when both the upper plate and the lower plate are melted by plasma welding, that is, when plasma welding is performed including the overlapping portion of the galvanized steel plate, the plasma welding itself takes place from the overlapping portion of the galvanized steel plate. It will inhibit the volatilization to some extent. However, as in the third embodiment, since only the upper plate is melted by plasma welding, plasma welding is not performed on the overlapped portion of the galvanized steel plates. It does not inhibit zinc from evaporating from the mating part. Therefore, compared with the case where both the upper plate and the lower plate are melted by plasma welding, the generation of spatter and pores can be further reduced.
以上のように本発明によれば、部材の表面処理を除去するためにプラズマ溶接を行う第1のステップと、第1のステップに続いてパルスGMA溶接を行う第2のステップを備え、亜鉛メッキ鋼板の溶接において低スパッタ及び低気孔を実現することができるので、表面処理が行われた部材を溶接する溶接方法として産業上有用である。 As described above, according to the present invention, the first step of performing plasma welding to remove the surface treatment of the member and the second step of performing pulse GMA welding following the first step are provided, Since low spatter and low porosity can be realized in the welding of steel plates, it is industrially useful as a welding method for welding members subjected to surface treatment.
1 第1の溶接トーチ
2 第2の溶接トーチ
3 第1の亜鉛メッキ鋼板
4 第2の亜鉛メッキ鋼板
5 第1の電流
6 第2の電流
7 第1の磁界
8 第2の磁界
9 第1のアーク
10 第2のアーク
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記部材の表面処理を除去するためにプラズマ溶接を行う第1のステップと、
前記第1のステップに続いてGMA溶接を行う第2のステップを備えた溶接方法であって、
前記第1のステップのプラズマ溶接により発生するアークを揺動させて前記部材の表面処理を除去する溶接方法。 It is a welding method for welding the surface-treated member,
A first step of performing plasma welding to remove the surface treatment of the member;
A welding method comprising a second step of performing GMA welding subsequent to the first step,
A welding method for removing surface treatment of the member by swinging an arc generated by the plasma welding in the first step.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020073286A (en) * | 2015-09-09 | 2020-05-14 | 積水化学工業株式会社 | Plating removing method, welding method, welded product, structure |
-
2012
- 2012-05-30 JP JP2012122728A patent/JP2013248621A/en active Pending
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