JP2019048321A - 多電極ガスシールドアーク溶接方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ブローホールの発生率が低く、溶融池安定性に優れた多電極ガスシールドアーク溶接方法を提供する。【解決手段】溶接線方向に一列に配した複数の電極を用いて溶接する多電極ガスシールドアーク溶接方法であって、前記複数の電極は、先行極と前記先行極より後方に位置するフィラワイヤとを含み、かつ前記フィラワイヤは、２５℃における単位長さあたりの電気抵抗（Ｒ）：１．０〜４．０ｍΩ／ｃｍ、送給量（ＷＦ）：０．３〜７．０ｍ／分及び電流（ＡＦ）：３０〜２５０Ａである、多電極ガスシールドアーク溶接方法。【選択図】図１

Description

本実施形態は多電極ガスシールドアーク溶接方法に関する。

従前、造船又は橋梁の水平すみ肉溶接の高能率化を図るために、多電極ガスシールドアーク溶接方法における１プール溶接施工法が採用されていた。しかし、実際の構造物の場合、各種の外乱要因（（ａ）すみ肉溶接部の過大ギャップ、（ｂ）ショッププライマの過大塗布膜厚、（ｃ）工場内での電流電圧変動等）により、これらの施工のポイントである湯溜りの均一性且つ安定性が無くなり、その結果アーク不安定が生じて、スパッタ多発、ビード形状、外観及び揃いの悪化、アンダカットの多発等により、手直し溶接が増大した。特に、溶接速度１５００〜２０００ｍｍ／分前後においてこの傾向が著しくなるので、溶接速度を大きくしても、手直し比率が増大して結果的には溶接工数が大幅に増加するという不具合が生じていた。

そこで、特許文献１では、ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤを先行電極及び後行電極として使用し、先行電極と後行電極との極間距離を１５乃至５０ｍｍに設定し、フィラワイヤを前記先行電極と後行電極との間の溶融金属中に挿入し、前記フィラワイヤに正極性の電流を流しながら溶接する多電極ガスシールドアーク溶接方法が提案されている。これにより、溶接速度が２０００ｍｍ／分以上の高速溶接において、すみ肉溶接部の過大ギャップ、ショッププライマの過大塗布膜厚、工場内での電流電圧変動等の外乱要因が生じても、溶接作業性が極めて安定し、手直しの必要がない多電極ガスシールドアーク溶接方法が得られる。

しかしながら、上記方法では、先行電極及び後行電極とフィラワイヤの溶着速度には適正範囲があり、特にこのフィラワイヤの溶着速度が適正範囲にない場合に、ビード外観、ビード形状不良防止及び溶融池の安定化という点で、必ずしも十分な特性が得られず、これらの要因に起因して耐気孔性の劣化が生じる。

そこで、特許文献２では、ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤを先行電極及び後行電極として使用し、先行電極と後行電極との極間距離を１５乃至５０ｍｍに設定し、フィラワイヤを前記先行電極と後行電極との間の湯溜り中に挿入し、前記先行電極及び後行電極に逆極性の電流を流し、前記フィラワイヤに正極性の電流（ワイヤマイナス）を流しながら溶接する多電極ガスシールドアーク溶接方法において、前記先行電極の溶着速度Ｌ（ｇ／分）及び後行電極の溶着速度Ｔ（ｇ／分）の和Ｌ＋Ｔが１００乃至５００ｇ／分であり、前記フィラワイヤの溶着速度Ｆ（ｇ／分）が０．０３（Ｌ＋Ｔ）乃至０．３（Ｌ＋Ｔ）である多電極ガスシールドアーク溶接方法が提案されている。

特許第３７５９１１４号公報 特開２００８−５５５０９号公報

多電極ガスシールドアーク溶接において、アーク熱により鋼板より亜鉛蒸気が生じる。この亜鉛蒸気が溶融金属中を貫通する、又は部分的に溶融金属に取り込まれることで、溶融池にピットやブローホール（ＢＨ）が発生する場合があり、溶接部分の機械的強度の低下につながる。

当該ブローホールの発生に対し、溶融池の組成を変更や溶融池を攪拌する等、溶融池を対象とした検討が多くなされているが、ブローホールの発生そのものを低減する方法についての検討は少なく、改善が望まれていた。なお、前記特許文献１及び２においても、ブローホールについての検討はなされていない。

そこで本発明は、ブローホール発生率の低減かつ、溶融池安定性に優れた多電極ガスシールドアーク溶接方法を提供することを目的とする。

本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、多電極ガスシールドアーク溶接方法において、先行極よりも後方にフィラワイヤを配置し、当該フィラワイヤの電気抵抗及び溶接条件を特定のものに限定することで、ブローホールの発生率が小さく、溶融池安定性に優れることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明に係る多電極ガスシールドアーク溶接方法の一態様は、溶接線方向に一列に配した複数の電極を用いて溶接する多電極ガスシールドアーク溶接方法であって、前記複数の電極は、先行極と前記先行極より後方に位置するフィラワイヤとを含み、かつ前記フィラワイヤは、２５℃における単位長さあたりの電気抵抗（Ｒ）：１．０〜４．０ｍΩ／ｃｍ、送給量（ＷＦ）：０．３〜７．０ｍ／分及び電流（ＡＦ）：３０〜２５０Ａであることを特徴とする。

本発明に係る多電極ガスシールドアーク溶接方法の一態様は、前記フィラワイヤの前記Ｒ（ｍΩ／ｃｍ）、前記ＷＦ（ｍ／分）及び前記ＡＦ（Ａ）は、１０≦｛（ＷＦ×ＡＦ）／（１０×Ｒ）｝≦３０の関係を満たすことを特徴とする。

本発明に係る多電極ガスシールドアーク溶接方法の一態様は、前記フィラワイヤはソリッドワイヤ又はフラックス入りワイヤであり、かつ前記フィラワイヤはＣ：０〜０．２０質量％、Ｓｉ：０〜２．０質量％、及びＭｎ：０．３〜３．０質量％を含むことを特徴とする。

本発明に係る多電極ガスシールドアーク溶接方法の一態様は、前記フィラワイヤ以外の電極は、溶接電流（Ａ）：２５０〜６００Ａ、アーク電圧（Ｖ）：２６〜４８Ｖ及び送給量（Ｗ）：５〜２０ｍ／分であり、かつ、前記フィラワイヤ以外の電極の前記Ａ（Ａ）、前記Ｖ（Ｖ）及び前記Ｗ（ｍ／分）は、１１０≦［２０×｛Ｗ／（Ａ×Ｖ）｝×１０^４］≦２００の関係を満たすことを特徴とする。

本発明に係る多電極ガスシールドアーク溶接方法の一態様は、被溶接材の鋼板が、板厚：６〜４０ｍｍであることを特徴とする。

本発明に係る多電極ガスシールドアーク溶接方法の一態様は、前記フィラワイヤと前記フィラワイヤの前方に位置する電極との極間距離：１０〜４０ｍｍであることを特徴とする。

本発明によれば、フィラワイヤの電気抵抗及び溶接条件を特定の条件にすることで、溶融池中に挿入されるフィラワイヤの量を好適なものとすることができ、その結果、ブローホール発生率が小さく、溶融池安定性に優れた多電極ガスシールドアーク溶接が可能となる。

図１は、ブローホール発生率の測定方法を説明するための断面マクロ写真である。 図２は、ブローホール発生率の測定方法を説明するための図である。

以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。また本明細書において、数値範囲を示す「〜」とは、その前後に記載された数値を下限値及び上限値として含む意味で使用される。

本実施形態に係る多電極ガスシールドアーク溶接方法（以下、単に「溶接方法」と称することがある。）は、溶接線方向に一列に配した複数の電極を用いて溶接する多電極ガスシールドアーク溶接方法であって、前記複数の電極は、先行極と前記先行極より後方に位置するフィラワイヤとを含み、かつ前記フィラワイヤは、２５℃における単位長さあたりの電気抵抗（Ｒ）：１．０〜４．０ｍΩ／ｃｍ、送給量（ＷＦ）：０．３〜７．０ｍ／分及び電流（ＡＦ）：３０〜２５０Ａである。

＜フィラワイヤ＞
本実施形態におけるフィラワイヤは、先行極より後方に位置する。電極数は先行極とフィラワイヤの２つでもよいし、３つ以上でもよい。電極数が３以上ある場合には、少なくとも先行極、前記フィラワイヤ及び後行極を有するが、前記フィラワイヤは前記後行極よりも前方に位置しても、後方に位置してもよい。

フィラワイヤは、２５℃における単位長さあたりの電気抵抗（Ｒ）：１．０〜４．０ｍΩ／ｃｍであり、送給量（ＷＦ）：０．３〜７．０ｍ／分及び電流（ＡＦ）：３０〜２５０Ａの条件で溶接する。
かかる電気抵抗、送給量及び電流範囲を満たすことにより、溶融池中へフィラワイヤが適度に挿入され、下板の亜鉛メッキから発生する亜鉛蒸気を前記フィラワイヤで放出することが可能となるため、ブローホール発生率が低減する。

なお溶融池中へのフィラワイヤの挿入に関し、本発明者らは、鋭意検討した結果、まず、高速水平すみ肉溶接施工ではブローホールがルート部分より約１〜２ｍｍ程度の大きさになることを把握した。そして、ブローホールが成長しやすい約１〜２ｍｍの位置までフィラワイヤを挿入することによってブローホール発生率を低減可能であることを見出した。本実施形態に係る発明は、このような知見に基づいてなされたものである。

２５℃における単位長さあたりの電気抵抗（Ｒ）（以下、単に「電気抵抗」と称することがある。）が１．０ｍΩ／ｃｍ未満であると、発熱量が小さく、フィラワイヤが溶融池の奥深くまで挿入されてしまい、過大な電流（ＡＦ）が必要となる。また、電気抵抗が４．０ｍΩ／ｃｍ超であると、フィラワイヤが溶けやすく、溶融池中へフィラワイヤを挿入することができない。
同様に、送給量（ＷＦ）が７．０ｍ／分超であると、フィラワイヤが溶融池の奥深くまで挿入されてしまい、過大な電流（ＡＦ）が必要となる。また、送給量が０．３ｍ／分未満であると、溶融池中への十分なフィラワイヤ挿入量を達成する前にフィラワイヤが溶けてしまう。
また、電流（ＡＦ）が３０Ａ未満であると、発熱量が小さく、フィラワイヤが溶融池の奥深くまで挿入されてしまい、過大な電気抵抗（Ｒ）が必要となる。また、電流が２５０Ａ超であるとフィラワイヤが溶けやすく、溶融池中へフィラワイヤを挿入することができない。

フィラワイヤの２５℃における単位長さあたりの電気抵抗（Ｒ）は１．３ｍΩ／ｃｍ以上が好ましく、１．６ｍΩ／ｃｍ以上がより好ましく、１．９ｍΩ／ｃｍ以上がよりさらに好ましい。また、３．４ｍΩ／ｃｍ以下が好ましく、２．９ｍΩ／ｃｍ以下がより好ましく、２．４ｍΩ／ｃｍ以下がよりさらに好ましい。

フィラワイヤの電気抵抗は、フィラワイヤを構成する成分組成により調整することができる。なお、電気抵抗は２５℃において四端子法により測定された単位長さあたりの電気抵抗値（単位：ｍΩ／ｃｍ）である。

フィラワイヤの送給量（ＷＦ）は、１．０ｍ／分以上が好ましく、２．０ｍ／分以上がより好ましい。また、６．０ｍ／分以下が好ましく、５．０ｍ／分以下がより好ましい。

フィラワイヤの電流（ＡＦ）は８０Ａ以上が好ましく、１００Ａ以上がより好ましい。また、１７０Ａ以下が好ましく、１５０Ａ以下がより好ましい。

フィラワイヤの前記Ｒ（ｍΩ／ｃｍ）、前記ＷＦ（ｍ／分）及び前記ＡＦ（Ａ）は、溶融池中へのフィラワイヤの挿入量が適切な量となり、ブローホール発生率をより低減することから、｛（ＷＦ×ＡＦ）／（１０×Ｒ）｝｛単位：（ｍ・Ａ・ｃｍ）／（分・ｍΩ）｝で表される値が１０以上３０以下の関係を満たすことが好ましい。｛（ＷＦ×ＡＦ）／（１０×Ｒ）｝で表される値は１５以上がより好ましく、また、２５以下がより好ましい。

フィラワイヤはソリッドワイヤ又はフラックス入りワイヤが好ましい。フィラワイヤがソリッドワイヤ又はフラックス入りワイヤである場合、Ｃ：０〜０．２０質量％、Ｓｉ：０〜２．０質量％、及びＭｎ：０．３〜３．０質量％を含むことが好ましい。

（Ｃ：０〜０．２０質量％）
Ｃは溶接金属の強度および靱性を向上させる効果を有し、かつ、溶接中に発生するスパッタに影響する。スパッタに関してはＣの含有量が少量であっても問題ないため下限は特にない（含まなくてもよい）が、０．０１質量％以上であることが実際的である。また、溶接金属の強度および靱性を確保する点からは、０．０３質量％以上が好ましい。
一方、Ｃ量が増加すると溶滴移行が安定せず、スパッタ発生量が増加する。そのため、Ｃの含有量は０．２０質量％以下が好ましく、０．１０質量％以下がより好ましく、０．０８質量％以下がさらに好ましい。

（Ｓｉ：０〜２．０質量％）
Ｓｉは脱酸元素であり、溶接金属の強度や靱性を確保する効果があり、含有しなくともよいが、０．１質量％以上含有することが好ましく、０．３質量％以上がより好ましい。
一方、Ｓｉが多量に含まれると溶接中にスラグが大量発生したり、強度が増加しすぎて溶接金属の靱性が低下したりするおそれがあることから、その含有量は２．０質量％以下が好ましく、１．０質量％以下がより好ましく、０．８質量％以下がさらに好ましい。

（Ｍｎ：０．３〜３．０質量％）
Ｍｎは脱酸材としての効果を発揮し、溶接金属の強度や靱性を確保するために有効な元素であり、０．３質量％以上含有することが好ましく、０．５質量％以上がより好ましく、１．０質量％以上がさらに好ましい。
一方、Ｍｎが多量に含まれると溶接中にスラグが大量発生したり、強度が増加しすぎて溶接金属の靱性を著しく低下させたりすることがあることから、その含有量は３．０質量％以下が好ましく、２．５質量％以下がより好ましく、２．０質量％以下がさらに好ましい。

フィラワイヤにフラックス入りワイヤを用いる場合、残部の主成分はＦｅであるが、その残部には、ガスシールドアーク溶接に通常用いられるフラックス入りワイヤに含有可能なものを含有することができる。例えば、上記成分の他、残部には、金属添加剤、Ｆ化合物、アーク安定剤、及びスラグ形成剤等が添加されていてもよい。その他、残部には不可避的不純物が含まれる。フィラワイヤにソリッドワイヤを用いる場合、残部の主成分はＦｅであるが、残部にはＴｉ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｍｇなどの他の元素が含まれていても良い。

フィラワイヤがフラックス入りワイヤである場合、鋼製外皮の合わせ目を溶接した継ぎ目のないワイヤ（シームレスタイプ）と、前記合わせ目を溶接せずに隙間のまま残したワイヤ（シームタイプ）のいずれも構造も採用することができる。また、外皮の外側に銅メッキが施されていてもよい。

フィラワイヤのワイヤ径は特に制限されないが、溶接作業性の点から１．０ｍｍ以上が好ましい。また、溶接作業性の点から２．０ｍｍ以下が好ましい。

フィラワイヤは、突出し長さ（ＥＴ）：１５〜３５ｍｍが好ましい。すなわち、突出し長さ（ＥＴ）を１５ｍｍ以上とすることにより、ジュール発熱量が適切となり、フィラワイヤの特性を十分に発揮することができる。突出し長さは１７ｍｍ以上がより好ましく、１９ｍｍ以上がさらに好ましい。また、突出し長さを３５ｍｍ以下とすることにより、ジュール発熱量が適正となることに加え、ワイヤターゲット性も良好となり、フィラワイヤの特性を十分に発揮することができる。突出し長さは３３ｍｍ以下がより好ましく、３１ｍｍ以下がさらに好ましい。

フィラワイヤと、前記フィラワイヤの前方に位置する電極との極間距離は１０〜４０ｍｍであることが好ましい。１０ｍｍ以上であると前方に位置する電極で形成される溶融池へフィラワイヤをより良好に挿入することができ、４０ｍｍ以下であると溶融池が凝固する前に挿入することが容易となる。極間距離は１２ｍｍ以上がより好ましく、また、３０ｍｍ以下がより好ましい。
なお、フィラワイヤの前方に位置する電極とは、フィラワイヤの前方に位置する電極のうち、フィラワイヤに最も近い位置にある電極のことを表す。例えば、先行極−フィラワイヤ−後行極の順に位置する場合には、先行極とフィラワイヤとの極間距離を表し、先行極−後行極−フィラワイヤの順に位置する場合には、後行極とフィラワイヤとの極間距離を表す。

＜先行極＞
本実施形態における先行極は、通常ガスシールドアーク溶接に用いられる電極であれば特に制限されない。
先行極の極性は逆極性（ＤＣＥＰ）であることが好ましく、また、消耗性電極であることが好ましい。すなわち、フラックス入りワイヤ又はソリッドワイヤであることが好ましく、中でもフラックス入りワイヤであることがより好ましい。
なお、フラックス入りワイヤとは、筒状を呈する鋼製外皮内にフラックスが充填されたワイヤであるが、ワイヤの組成は、被溶接材の種類や溶接条件によって異なり、特に限定されない。またシームレスタイプ、シームタイプのいずれをも用いることができる。
ソリッドワイヤの組成についても同様に、被溶接材の種類や溶接条件によって異なり、特に限定されない。

先行極のフラックス入りワイヤとしては、例えばＦｅの含有量がワイヤ全体に対して８０〜９５質量％であるものを使用することができる。Ｆｅ以外にワイヤに含有可能な元素としては、例えば、Ｃ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｐ、Ｓ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｍｇ、Ｂ、Ｆ、Ｎａ、Ｋ、Ｎｂ、Ｖ、Ｚｒ、Ａｌ等が挙げられる。これらは積極添加する場合と、不可避的不純物として含まれる場合があり、金属単体、酸化物、合金などとして含むことができる。具体的には、フラックス入りワイヤのフラックスには、スラグ形成剤、アーク安定剤、金属添加剤などを含むことができる。
また、ソリッドワイヤについても制限されるものではないが、一例としては、Ｃ：０．０１〜０．１８質量％、Ｓｉ：０〜１．００質量、Ｍｎ：０．５０〜２．８０質量％、Ｐ：０．０３０質量％以下、Ｓ：０．０３０質量％以下、及びＣｕ：０．５０質量％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物である組成が挙げられる。その他、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｍｇなどを含んでも良い。

先行極のフラックス入りワイヤ又はソリッドワイヤのワイヤ径は特に制限されないが、溶接作業性の点から１．０ｍｍ以上が好ましい。また、溶接作業性の点から２．０ｍｍ以下が好ましい。

先行極は、溶接電流（Ａ）：２５０〜６００Ａ、アーク電圧（Ｖ）：２６〜４８Ｖ及び送給量（Ｗ）：５〜２０ｍ／分であることが好ましく、また、前記Ａ（Ａ）、前記Ｖ（Ｖ）及び前記Ｗ（ｍ／分）が、１１０≦［２０×｛Ｗ／（Ａ×Ｖ）｝×１０^４］≦２００の関係を満たすことが好ましい。

溶接電流（Ａ）を２５０Ａ以上とすることで入熱量及びアーク力が適正化され、母材及び溶け込みが十分となり、良好なビード外観、ビード形状及びビード揃いを得ることができる。溶接電流は３００Ａ以上がより好ましく、３５０Ａ以上がさらに好ましく、３８０Ａ以上がよりさらに好ましい。また、溶接電流を６００Ａ以下とすることで過剰なアーク力によるアンダカットをはじめとした溶接欠陥がない、良好なビード外観、ビード形状及びビード揃いを得ることができる。更に、溶着量が適正となるため、溶融池先行による融合不良やスラグ巻込みの溶接欠陥を防ぐことができる。溶接電流は５５０Ａ以下がより好ましく、５００Ａ以下がさらに好ましく、４５０Ａ以下がよりさらに好ましい。

アーク電圧（Ｖ）は２６Ｖ以上とすることがアーク安定性の点から好ましく、２８Ｖ以上がより好ましい。また、４８Ｖ以下とすることがアーク安定性の点から好ましく、４４Ｖ以下がより好ましい。

送給量（Ｗ）は５ｍ／分以上２０ｍ／分以下とすることで適切な溶着量の溶接ビードを得ることができる。送給量は７ｍ／分以上がより好ましく、９ｍ／分以上がさらに好ましく、１０ｍ／分以上がよりさらに好ましい。また、送給量は１８ｍ／分以下がより好ましく、１６ｍ／分以下がさらに好ましく、１４ｍ／分以下がよりさらに好ましい。

前記Ａ（Ａ）、前記Ｖ（Ｖ）及び前記Ｗ（ｍ／分）は、［２０×｛Ｗ／（Ａ×Ｖ）｝×１０^４］｛単位：（ｍ）／（分・Ａ・Ｖ）｝で表される値が１１０以上であるとアーク力、アークの広がり及び溶着量が適正化され、アーク安定性が良好となりスパッタ発生量が低減する。更に、良好なビード外観、ビード形状及びビード揃いが得られることから、１３０以上がより好ましい。また、［２０×｛Ｗ／（Ａ×Ｖ）｝×１０^４］で表される値が２００以下であるとアーク力、アークの広がり及び溶着量が適正化され、アーク安定性が良好となりスパッタ発生量が低減する。更に、良好なビード外観、ビード形状及びビード揃いが得られることから、１８０以下がより好ましい。

ワイヤの突出し長さ（Ｌ）は１５ｍｍ以上とすることにより、良好なアーク安定性を得ることができ、２０ｍｍ以上がより好ましい。また、突出し長さを３５ｍｍ以下とすることにワイヤターゲット性が良好となり、ビード揃いが良好となる。更に、良好なアーク安定性を得ることができることから、３０ｍｍ以下がより好ましい。

先行極での溶接時に用いるシールドガスは特に制限されないが、例えばＡｒガス、炭酸ガス、Ａｒガスと炭酸ガスの混合ガス、Ａｒガスと酸素ガスの混合ガスを用いることができる。
ガスの流量も特に制限されないが、例えば１５〜３０Ｌ／分とすることができる。

＜後行極、その他の電極＞
本実施形態における後行極及びその他の電極は、先行極、又は、先行極及びフィラワイヤに続く電極であり、極性は正極性（ＤＣＥＮ）の消耗性電極が好ましい。消耗式電極として、フラックス入りワイヤ又はソリッドワイヤが好ましく用いられるが、より具体的には、前記＜先行極＞に記載したものと同様である。

後行極又はその他の電極の好ましい溶接条件は前記＜先行極＞において記載した先行極の好ましい溶接条件と同様である。例えば、溶接電流（Ａ）：２５０〜６００Ａ、アーク電圧（Ｖ）：２６〜４８Ｖ及び送給量（Ｗ）：５〜２０ｍ／分であることが好ましく、また、前記Ａ（Ａ）、前記Ｖ（Ｖ）及び前記Ｗ（ｍ／分）が、１１０≦［２０×｛Ｗ／（Ａ×Ｖ）｝×１０^４］≦２００の関係を満たすことが好ましい。
その他、突出し長さ、組成、ワイヤ径、シールドガス等の好ましい態様も、先行極の好ましい態様とそれぞれ同様である。

＜溶接条件＞
先述したように、フィラワイヤと、前記フィラワイヤの前方に位置する電極との極間距離は１０〜４０ｍｍが好ましい。１０ｍｍ以上であると前方に位置する電極で形成される溶融池へフィラワイヤをより良好に挿入することができ、４０ｍｍ以下であると溶融池が凝固する前に挿入することが容易となる。極間距離は１２ｍｍ以上がより好ましく、また、３０ｍｍ以下がより好ましい。

フィラワイヤの後方に電極が位置する場合、フィラワイヤと、後方に位置する電極との極間距離は１０〜４０ｍｍが好ましい。極間距離を１０ｍｍ以上とすることにより、フィラワイヤによる溶融池安定効果を維持しつつ溶接することができ、１２ｍｍ以上がより好ましい。また、４０ｍｍ以下とすることにより、良好なビード形状、ビード外観、ビード揃いを得ることができ、３０ｍｍ以下がより好ましい。

溶接速度は８００〜２５００ｍｍ／分とするのが好ましい。溶接速度を８００ｍｍ／分以上とすることで、溶接金属が先行することなく、良好なビード形状を得ることができる。溶接速度は１０００ｍｍ／分以上がより好ましい。
溶接速度を２５００ｍｍ／分以下とすることで、良好なビード揃いを得ることができる。溶接速度は２０００ｍｍ／分以下がより好ましく、１５００ｍｍ／分以下がさらに好ましい。

本実施形態に係る溶接方法は、被溶接材の継手形状には特に限定されず使用可能であるが、すみ肉溶接に使用することが好ましく、水平すみ肉溶接に使用することがより好ましい。
被溶接材の大きさや形状も特に限定されないが、例えば板厚６〜４０ｍｍの鋼板を好ましく用いることができる。

本実施形態に係る溶接方法により得られた溶接物は、例えば、水平すみ肉溶接により形成された溶接金属において、ルート部から４５°の位置に２ｍｍＶノッチを入れ、外力を加えて破断した溶接金属内部を観察することにより、溶接欠陥についての評価を行うことができる。ここで、ルート部から４５°の位置とは、下板の面と立板の面との交線から４５°方向の位置における溶接金属の表面のことを意味している（図１、図２参照）。

ここで図１は、ブローホール発生率の測定方法を説明するための断面マクロ写真であり、図２は、ブローホール発生率の測定方法を説明するための図である。
図１では、下板から斜め４５°の方向にブローホール１が形成されていることがわかる。また、図２では、多数のブローホール１が上下方向に延びていることがわかる。図２において、矢印Ａ−Ａで示される位置が、溶接時において下板の面と立板の面とが交差していた位置である。

溶接欠陥のうち、気孔欠陥であるブローホール（ＢＨ）発生率は、溶接金属内部の破面観察により評価することができる。具体的には溶接金属内部のＢＨ幅総和及び溶接長を計測し、（溶接金属内部のＢＨ幅総和／溶接長）で表される値をＢＨ発生率とすることができる。

ＢＨ発生率は、２０％以下が好ましく、１５％未満がより好ましく、１１％未満がさらに好ましく、７％未満がよりさらに好ましく、０％（ブローホール発生せず）が特に好ましい。

溶融池安定性は、溶融池内部へのフィラワイヤの挿入状態を目視で判断することができる。具体的には、フィラワイヤが溶融池に対して内部まで安定して挿入可能であり、溶融池が安定していれば溶融池安定性が良好であると言える。

以下に実施例を挙げて本実施形態をさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に適合し得る範囲で変更を加えて実施することが可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。

＜実施例１〜２２及び比較例１〜６＞
表１及び表２に記載の条件で、先行極及びフィラワイヤを用いた多電極ガスシールドアーク溶接（水平すみ肉溶接）を行った。
フィラワイヤは、表１に記載のＣ、Ｓｉ及びＭｎ量（質量％）を少なくとも含有する、ＪＩＳ Ｚ ３３１２：２００９に準じたソリッドワイヤ又はＪＩＳ Ｚ ３３１３：２００９に準じたメタル系フラックス入りワイヤを用い、電極の極性は正極性（ＤＣＥＮ）、ワイヤ径は１．２ｍｍである。単位長さあたりの電気抵抗（Ｒ）は２５℃において四端子法により測定した値である。
先行極にはＪＩＳ Ｚ ３３１３：２００９に準じたメタル系フラックス入りワイヤを用い、電極の極性は逆極性（ＤＣＥＰ）、ワイヤ径は１．６ｍｍである。シールドガスは炭酸ガスを用いて流量を２５Ｌ／分とした。
また、被溶接材は、下板及び立板のいずれもＪＩＳ Ｇ３１０６：２０１５ ＳＭ４９０Ａに準じた鋼板であり、その板厚は表２に示したとおりである。鋼板表面のプライマ膜厚は３０μｍ狙いの鋼板を用いた。
溶接速度は１０００〜１５００ｍｍ／ｍｉｎとした。

＜評価＞
溶接時及び溶接後の溶接物に対しブローホールと溶融池安定性の評価を行った。各評価の詳細は以下のとおりであり、結果を表３に示す。
（ブローホール（ＢＨ）発生率）
上述の実施形態で説明した方法により、溶接後の溶接物に対して、（溶接金属内部のＢＨ幅総和／溶接長）で表される値をＢＨ発生率として求めた。なお、本実施例では、図２に示す矢印Ａ−Ａの位置からの位置から３ｍｍ離れた位置におけるブローホール発生率を評価した。表３中、判定が「◎＋」とはＢＨ発生率が０〜６％、「◎」とはＢＨ発生率が７〜１０％、「○＋」とはＢＨ発生率が１１〜１４％、「○」とはＢＨ発生率が１５〜２０％、「×」とはＢＨ発生率が２０％超であることを意味する。

（溶融池安定性）
溶接時の溶融池内部へのフィラワイヤの挿入状態を目視により判断し、評価を行った。表３中、溶融池安定性が「○」とは安定して挿入され、溶融池が安定な状態であることを表し、「×」とはフィラワイヤの挿入状態が不安定もしくは溶融池に挿入されていない状態であることを表す。

溶融池安定性に関し、比較例１、２及び４ではフィラワイヤが溶融池内部まで挿入されない結果となった。また、比較例３ではフィラワイヤが溶融池内部まで挿入されたものの、溶融池内部で溶融されず、不安定となった。比較例５ではフィラワイヤよりアークが発生し、溶融池にフィラワイヤが挿入されない結果であり、比較例６では発熱不足により溶融池にフィラワイヤが挿入される前に溶融池の熱により消失する結果となった。

以上の結果から、本実施形態に係る溶接方法において、フィラワイヤの電気抵抗、送給量及び電流が所定の範囲内であることによって、ブローホール発生率が低く、溶融池安定性にも優れることが分かった。
また、フィラワイヤの電気抵抗、送給量及び電流が、１０≦｛（ＷＦ×ＡＦ）／（１０×Ｒ）｝≦３０の関係を満たすことにより、ブローホール発生率はさらに低いものとなった。

Claims (6)

1. 溶接線方向に一列に配した複数の電極を用いて溶接する多電極ガスシールドアーク溶接方法であって、
   前記複数の電極は、先行極と前記先行極より後方に位置するフィラワイヤとを含み、かつ
   前記フィラワイヤは、２５℃における単位長さあたりの電気抵抗（Ｒ）：１．０〜４．０ｍΩ／ｃｍ、送給量（ＷＦ）：０．３〜７．０ｍ／分及び電流（ＡＦ）：３０〜２５０Ａである、多電極ガスシールドアーク溶接方法。
2. 前記フィラワイヤの前記Ｒ（ｍΩ／ｃｍ）、前記ＷＦ（ｍ／分）及び前記ＡＦ（Ａ）は、１０≦｛（ＷＦ×ＡＦ）／（１０×Ｒ）｝≦３０の関係を満たす請求項１に記載の多電極ガスシールドアーク溶接方法。
3. 前記フィラワイヤはソリッドワイヤ又はフラックス入りワイヤであり、かつ
   前記フィラワイヤはＣ：０〜０．２０質量％、Ｓｉ：０〜２．０質量％、及びＭｎ：０．３〜３．０質量％を含む請求項１又は２に記載の多電極ガスシールドアーク溶接方法。
4. 前記フィラワイヤ以外の電極は、溶接電流（Ａ）：２５０〜６００Ａ、アーク電圧（Ｖ）：２６〜４８Ｖ及び送給量（Ｗ）：５〜２０ｍ／分であり、かつ、
   前記フィラワイヤ以外の電極の前記Ａ（Ａ）、前記Ｖ（Ｖ）及び前記Ｗ（ｍ／分）は、１１０≦［２０×｛Ｗ／（Ａ×Ｖ）｝×１０^４］≦２００の関係を満たす請求項１〜３のいずれか１項に記載の多電極ガスシールドアーク溶接方法。
5. 被溶接材の鋼板が、板厚：６〜４０ｍｍである請求項１〜４のいずれか１項に記載の多電極ガスシールドアーク溶接方法。
6. 前記フィラワイヤと前記フィラワイヤの前方に位置する電極との極間距離：１０〜４０ｍｍである請求項１〜５のいずれか１項に記載の多電極ガスシールドアーク溶接方法。