JP2022161701A

JP2022161701A - Shield gas for arc welding and arc welding method for steel

Info

Publication number: JP2022161701A
Application number: JP2021066709A
Authority: JP
Inventors: 尚哉大石; Naoya Oishi; 敦士藤川; Atsushi Fujikawa; 正信石井; Masanobu Ishii; 駿介木村; Shunsuke Kimura; 佳史吉田; Yoshifumi Yoshida
Original assignee: Iwatani International Corp
Current assignee: Iwatani Corp
Priority date: 2021-04-09
Filing date: 2021-04-09
Publication date: 2022-10-21

Abstract

To provide a shield gas for arc welding and an arc welding method for steel that can achieve reduced Mn in a working environment.SOLUTION: A shield gas for arc welding is used in the consumable electrode arc welding of steel 21 free of a galvanized layer. The shield gas for arc welding contains more than 5 vol.% to less than 20 vol.% of carbon dioxide, and more than 80 vol.% to less than 95 vol.% of argon, with the balance being inevitable impurities.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本開示は、アーク溶接用シールドガスおよび鋼材のアーク溶接方法に関するものである。 The present disclosure relates to a shielding gas for arc welding and an arc welding method for steel materials.

鋼材の消耗電極式アーク溶接においては、消耗電極である溶接ワイヤと鋼材との間にアークが形成される。アークの熱エネルギーにより鋼材および溶接ワイヤが溶融し、溶融池が形成される。この溶融池が凝固することにより溶接が達成される。 In consumable electrode arc welding of steel, an arc is formed between the welding wire, which is the consumable electrode, and the steel. The heat energy of the arc melts the steel material and the welding wire to form a molten pool. Welding is achieved by the solidification of this molten pool.

アーク溶接においては、高温のアークにより鋼材や溶接ワイヤを構成する種々の成分が気化し、これが固化することによりヒュームが生成する。適切な作業環境を確保する観点から、ヒュームの発生を抑制することが求められる。たとえば、亜鉛メッキ鋼板の溶接においては、高温のアークによって気化した亜鉛が固化することで、亜鉛ヒュームが形成される。これに対し、亜鉛ヒュームを抑制する種々の技術が提案されている（たとえば、特許文献１および２参照）。 In arc welding, the high-temperature arc vaporizes various components that make up the steel material and the welding wire, and solidifies to generate fumes. From the viewpoint of ensuring an appropriate working environment, it is required to suppress the generation of fumes. For example, in the welding of galvanized steel sheets, zinc fumes are formed by the solidification of vaporized zinc by a high temperature arc. In response to this, various techniques have been proposed to suppress zinc fumes (see Patent Documents 1 and 2, for example).

特開２０１６－１７９４８４号公報JP 2016-179484 A 特開２００２－１９２３６５号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-192365

亜鉛めっき層を有さない鋼材の溶接においても、ヒュームが問題となる場合がある。アーク溶接において、溶融池に大気中の酸素や窒素が侵入して金属の酸化物や窒化物が形成されると、凝固後の溶融池、すなわち溶接部の強度が低下する。このような現象を抑制する観点から、溶融池が形成される領域を取り囲むようにシールドガスが流され、酸素や窒素の侵入が阻害される。しかし、シールドガスによって酸素や窒素の侵入を完全に防止することは難しい。そのため、溶接ワイヤとしてシリコン（Ｓｉ）やマンガン（Ｍｎ）を含有するワイヤが採用される。Ｍｎは、酸素と結びついてＭｎＯなどの酸化物を含むスラグを形成する。このスラグが溶融池の表面を覆うことで、溶融池への酸素や窒素の侵入がさらに抑制される。しかし、ＭｎＯの沸点はアークの温度よりも低い。そのため、アークの熱によって気化したＭｎＯに起因してヒューム中にＭｎが含まれる場合がある。このＭｎは労働安全衛生法上の有害物質である塩基性マンガンの一部となる。そのため、ヒューム中のＭｎの低減が求められる。作業環境におけるＭｎの低減を達成可能なアーク溶接用シールドガスおよび鋼材のアーク溶接方法を提供することが、本開示の目的の１つである。 Fumes may also pose a problem in welding steel materials that do not have a galvanized layer. In arc welding, if atmospheric oxygen or nitrogen enters the molten pool and metal oxides or nitrides are formed, the strength of the molten pool after solidification, that is, the weld zone, is reduced. From the viewpoint of suppressing such a phenomenon, a shield gas is flowed so as to surround the region where the molten pool is formed, thereby inhibiting the penetration of oxygen and nitrogen. However, it is difficult to completely prevent the intrusion of oxygen and nitrogen by shielding gas. Therefore, wires containing silicon (Si) or manganese (Mn) are employed as welding wires. Mn combines with oxygen to form slag containing oxides such as MnO. By covering the surface of the molten pool with this slag, the penetration of oxygen and nitrogen into the molten pool is further suppressed. However, the boiling point of MnO is lower than the arc temperature. Therefore, Mn may be contained in the fume due to MnO vaporized by the heat of the arc. This Mn is part of basic manganese, which is a hazardous substance under the Industrial Safety and Health Act. Therefore, reduction of Mn in the fume is required. It is an object of the present disclosure to provide a shielding gas for arc welding and a method of arc welding steel that can achieve reduced Mn in the work environment.

本開示のアーク溶接用シールドガスは、亜鉛めっき層を有さない鋼材の消耗電極式アーク溶接に用いられるアーク溶接用シールドガスである。このアーク溶接用シールドガスは、５体積％を超え２０体積％未満の二酸化炭素（ＣＯ_２）と、８０体積％を超え９５体積％未満のアルゴン（Ａｒ）とを含有し、残部が不可避的不純物からなる。 The arc welding shielding gas of the present disclosure is an arc welding shielding gas used for consumable electrode arc welding of steel materials having no galvanized layer. This shielding gas for arc welding contains more than 5% by volume and less than 20% by volume of carbon dioxide (CO ₂ ) and more than 80% by volume and less than 95% by volume of argon (Ar), and the balance is inevitable impurities. consists of

本開示の鋼材の溶接方法は、亜鉛めっき層を有さない鋼材を準備する工程と、シールドガスによりシールドしつつ上記鋼材と溶接ワイヤとの間にアークを形成して鋼材および溶接ワイヤを加熱して溶融させ、溶融池を形成する工程と、溶融池を凝固させる工程と、を備える。シールドガスは、上記本開示のアーク溶接用シールドガスである。 The steel welding method of the present disclosure includes the steps of preparing a steel material without a galvanized layer, and forming an arc between the steel material and the welding wire while shielding with a shielding gas to heat the steel material and the welding wire. to form a molten pool; and to solidify the molten pool. The shielding gas is the arc welding shielding gas of the present disclosure above.

上記本開示のアーク溶接用シールドガスおよび鋼材のアーク溶接方法によれば、作業環境におけるＭｎの低減を達成することができる。 According to the arc welding shielding gas and steel arc welding method of the present disclosure, reduction of Mn in the working environment can be achieved.

溶接の手順の概略を示すフローチャートである。4 is a flow chart showing an outline of a welding procedure; 溶接の手順を説明するための概略断面図である。It is a schematic sectional drawing for demonstrating the procedure of welding. シールドガスに含まれる二酸化炭素の割合と作業環境におけるＭｎ濃度との関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the ratio of carbon dioxide contained in the shielding gas and the Mn concentration in the working environment;

［実施形態の概要］
本開示に従ったアーク溶接用シールドガスは、亜鉛めっき層を有さない鋼材の消耗電極式アーク溶接に用いられるアーク溶接用シールドガスである。このアーク溶接用シールドガスは、５体積％を超え２０体積％未満の二酸化炭素と、８０体積％を超え９５体積％未満のアルゴンとを含有し、残部が不可避的不純物からなる。 [Overview of embodiment]
The arc welding shielding gas according to the present disclosure is an arc welding shielding gas for use in consumable electrode arc welding of steels having no galvanized layer. This shielding gas for arc welding contains more than 5% by volume and less than 20% by volume of carbon dioxide, more than 80% by volume and less than 95% by volume of argon, and the balance consists of unavoidable impurities.

本開示に従った鋼材の溶接方法は、亜鉛めっき層を有さない鋼材を準備する工程と、シールドガスによりシールドしつつ上記鋼材と溶接ワイヤとの間にアークを形成して鋼材および溶接ワイヤを加熱して溶融させ、溶融池を形成する工程と、溶融池を凝固させる工程と、を備える。シールドガスは、上記本開示のアーク溶接用シールドガスである。 A steel welding method according to the present disclosure includes the steps of preparing a steel material having no galvanized layer, and forming an arc between the steel material and the welding wire while shielding with a shielding gas to separate the steel material and the welding wire. It includes a step of heating and melting to form a molten pool, and a step of solidifying the molten pool. The shielding gas is the arc welding shielding gas of the present disclosure above.

本発明者らは、鋼材の消耗電極式アーク溶接の作業環境におけるＭｎ濃度に影響を及ぼす要因について検討を行った。その結果、シールドガスとして二酸化炭素とアルゴンとの混合ガスを採用するとともに、二酸化炭素の含有量を２０体積％未満とすることにより、作業環境におけるＭｎ濃度を低減できることを見出した。一方、本発明者らの検討によれば、二酸化炭素の含有量を５体積％以下とすると、スパッタの発生が顕著となり、溶接部の品質が低下する。本開示のアーク溶接用シールドガスおよび鋼材の溶接方法においては、シールドガスは、５体積％を超え２０体積％未満の二酸化炭素を含有する。そのため、作業環境におけるＭｎ濃度の低減とスパッタの抑制とを両立することができる。このように、本開示のアーク溶接用シールドガスおよび鋼材の溶接方法によれば、作業環境におけるＭｎの低減を達成することができる。 The present inventors investigated the factors affecting the Mn concentration in the work environment of consumable electrode arc welding of steel materials. As a result, it was found that the Mn concentration in the working environment can be reduced by adopting a mixed gas of carbon dioxide and argon as the shielding gas and setting the carbon dioxide content to less than 20% by volume. On the other hand, according to the studies of the present inventors, if the content of carbon dioxide is 5% by volume or less, the occurrence of spatter becomes significant and the quality of the welded portion deteriorates. In the arc welding shielding gas and steel welding method of the present disclosure, the shielding gas contains more than 5% by volume and less than 20% by volume of carbon dioxide. Therefore, it is possible to both reduce the Mn concentration in the working environment and suppress spatter. Thus, according to the arc welding shielding gas and steel welding method of the present disclosure, reduction of Mn in the working environment can be achieved.

上記本開示のアーク溶接用シールドガスおよび鋼材の溶接方法において、アーク溶接用シールドガスは、７体積％以上の二酸化炭素を含有していてもよい。これにより、アークを安定させ、スパッタの発生を一層抑制することができる。
［実施形態の具体例］ In the arc welding shielding gas and steel welding method of the present disclosure, the arc welding shielding gas may contain 7% by volume or more of carbon dioxide. Thereby, the arc can be stabilized and the generation of spatter can be further suppressed.
[Specific example of embodiment]

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。図１を参照して、本実施の形態の鋼材の溶接方法では、まず被溶接物である鋼材が準備される（Ｓ１０）。この工程（Ｓ１０）では、図２を参照して、たとえば亜鉛めっき層を有さない鋼材である鋼板２１が準備される。鋼板２１を構成する鋼の成分組成は特に限定されるものではなく、たとえばＪＩＳ（日本工業規格）に規定される軟鋼、機械構造用炭素鋼、機械構造用合金鋼、ステンレス鋼などであってもよい。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below based on the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are given the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated. Referring to FIG. 1, in the method for welding steel materials according to the present embodiment, steel materials to be welded are first prepared (S10). In this step (S10), referring to FIG. 2, steel plate 21, which is a steel material having no galvanized layer, for example, is prepared. The chemical composition of the steel that constitutes the steel plate 21 is not particularly limited. good.

次に、溶接トーチを用いて溶融池が形成される（Ｓ２０）。図２を参照して、溶接トーチ１０は、中空円筒形状を有する溶接ノズル１１と、溶接ノズル１１に取り囲まれるように配置され、電源（図示しない）に接続されたコンタクトチップ１２とを含む。コンタクトチップ１２には、貫通孔１２Ａが形成されている。溶接ワイヤ１３は、送給ロール１４によってコンタクトチップ１２の貫通孔１２Ａを通って溶接ノズル１１の先端側へと送られる。コンタクトチップ１２の貫通孔１２Ａの径は、溶接ノズル１１の先端付近の領域において小さくなっている。この領域において、コンタクトチップ１２と溶接ワイヤ１３とは接触している。このようにして、コンタクトチップ１２に接触しつつ、溶接ワイヤ１３が溶接ノズル１１の先端側へと連続的に供給される。溶接ワイヤ１３としては、たとえばＪＩＳに規定される炭酸ガス溶接用溶接ワイヤであるＹＧＷ１２を採用することができる。溶接ワイヤ１３は、Ｃｕ（銅）めっき層を有していなくてもよい。 Next, a weld pool is formed using a welding torch (S20). Referring to FIG. 2, welding torch 10 includes a welding nozzle 11 having a hollow cylindrical shape, and a contact tip 12 arranged to be surrounded by welding nozzle 11 and connected to a power supply (not shown). A through hole 12A is formed in the contact tip 12 . Welding wire 13 is fed to the distal end side of welding nozzle 11 through through hole 12A of contact tip 12 by feeding roll 14 . The diameter of through-hole 12A of contact tip 12 is small in a region near the tip of welding nozzle 11 . In this area the contact tip 12 and the welding wire 13 are in contact. In this manner, the welding wire 13 is continuously supplied to the distal end side of the welding nozzle 11 while contacting the contact tip 12 . As welding wire 13, for example, YGW 12, which is a welding wire for carbon dioxide gas welding specified by JIS, can be adopted. Welding wire 13 may not have a Cu (copper) plating layer.

溶接ノズル１１は、側面に配置され、シールドガスを導入するための導入口１１Ａを有している。また、溶接ノズル１１とコンタクトチップ１２との隙間は、シールドガスの流路となっている。当該流路を流れるシールドガスは、溶接ノズル１１の先端から吐出される。このような構造を有する溶接トーチ１０を用いて、工程（Ｓ２０）を実施することができる。 The welding nozzle 11 is arranged on the side surface and has an inlet 11A for introducing shielding gas. A gap between the welding nozzle 11 and the contact tip 12 serves as a shield gas flow path. A shielding gas flowing through the flow path is discharged from the tip of the welding nozzle 11 . The step (S20) can be performed using the welding torch 10 having such a structure.

鋼板２１を一方の電極とし、溶接ワイヤ１３を他方の電極として鋼板２１と溶接ワイヤ１３との間に電圧を印加すると、溶接ワイヤ１３と鋼板２１との間にアークβが形成される。アークβは、矢印α_１に沿って導入口１１Ａから導入され、溶接ノズル１１の先端から矢印α_２に沿って吐出されるシールドガスによって、周囲の大気からシールドされる。アークβの熱により、鋼板２１の一部および溶接ワイヤ１３の先端が溶融する。溶接ワイヤ１３の先端が溶融して形成された液滴は、鋼板２１の溶融した領域へと移行する。これにより、溶融した鋼板２１と溶接ワイヤ１３とが混ざり合った液体領域である溶融池３１が形成される。 When a voltage is applied between the steel plate 21 and the welding wire 13 with the steel plate 21 as one electrode and the welding wire 13 as the other electrode, an arc β is formed between the welding wire 13 and the steel plate 21 . _Arc β is shielded from the surrounding atmosphere by shielding gas introduced from inlet 11A along arrow α1 and discharged from the tip of welding nozzle ₁₁ along arrow α2. A portion of the steel plate 21 and the tip of the welding wire 13 are melted by the heat of the arc β. Droplets formed by melting the tip of the welding wire 13 migrate to the melted region of the steel plate 21 . As a result, a molten pool 31, which is a liquid region in which the molten steel plate 21 and the welding wire 13 are mixed, is formed.

次に、溶融池の形成領域を移動させつつ、先に形成した溶融池を凝固させる工程（Ｓ３０）が実施される。この工程（Ｓ３０）では、形成されるべきビード（溶接部）の延在方向である矢印γに沿って、溶接トーチ１０を鋼板２１に対して相対的に移動させる。その結果、溶融池３１が形成される領域が順次移動し、先に形成された溶融池３１は凝固して、ビード３２となる。そして、接合されるべき領域に沿ってビード３２を形成することで溶接が完了する。 Next, a step (S30) of solidifying the previously formed molten pool while moving the forming region of the molten pool is performed. In this step (S30), the welding torch 10 is moved relative to the steel plate 21 along an arrow γ that is the extending direction of the bead (welded portion) to be formed. As a result, the area where the molten pool 31 is formed moves sequentially, and the previously formed molten pool 31 solidifies into a bead 32 . The welding is then completed by forming a bead 32 along the areas to be joined.

ここで、本実施の形態の鋼材の溶接方法においては、シールドガスとして５体積％を超え２０体積％未満の二酸化炭素と８０体積％を超え９５体積％未満のアルゴンとを含有し、残部が不可避的不純物からなるアーク溶接用シールドガスが採用される。不可避的不純物の含有量は、たとえば０．１体積％以下であることが好ましい。また、不可避的不純物としての水の含有量は８０体積ｐｐｍ以下であることが好ましい。シールドガスにおける二酸化炭素の含有量を２０体積％未満とすることにより、作業環境におけるＭｎ濃度を低減することができる。また、シールドガスにおける二酸化炭素の含有量を、５体積％を超えるものとすることにより、スパッタの発生を抑制することができる。このように、本実施の形態におけるシールドガスおよびこれを用いた鋼材の溶接方法によれば、作業環境におけるＭｎの低減を達成することができる。 Here, in the steel welding method of the present embodiment, the shielding gas contains more than 5% by volume and less than 20% by volume of carbon dioxide and more than 80% by volume and less than 95% by volume of argon. Arc welding shielding gas is employed which consists of toxic impurities. The content of unavoidable impurities is preferably 0.1% by volume or less, for example. Also, the content of water as an unavoidable impurity is preferably 80 ppm by volume or less. By setting the carbon dioxide content in the shielding gas to less than 20% by volume, the Mn concentration in the working environment can be reduced. Also, by setting the carbon dioxide content in the shielding gas to exceed 5% by volume, it is possible to suppress the generation of spatters. As described above, according to the shielding gas and the method of welding steel materials using the shielding gas in the present embodiment, it is possible to reduce Mn in the working environment.

なお、シールドガスにおける二酸化炭素の含有量は、スパッタをより確実に抑制する観点から７体積％以上とすることが好ましく、１０体積％以上としてもよい。一方、シールドガスにおける二酸化炭素の含有量は、作業環境におけるＭｎ濃度をより確実に抑制する観点から１５体積％以下としてもよく、１３体積％以下としてもよい。 The carbon dioxide content in the shielding gas is preferably 7% by volume or more from the viewpoint of suppressing spatter more reliably, and may be 10% by volume or more. On the other hand, the content of carbon dioxide in the shielding gas may be 15% by volume or less, or 13% by volume or less, from the viewpoint of more reliably suppressing the Mn concentration in the working environment.

鋼材の溶接を実際に行い、シールドガスに含まれる二酸化炭素の割合が作業環境におけるＭｎ濃度およびスパッタの発生に及ぼす影響を確認する実験を行った。実験の手順は以下の通りである。 An experiment was conducted to confirm the influence of the ratio of carbon dioxide contained in the shielding gas on the Mn concentration and the generation of spatter in the working environment by actually welding steel materials. The experimental procedure is as follows.

鋼材の溶接は、上記実施の形態において説明した方法に従って実施した。鋼板２１として、ＪＩＳに規定されるＳＳ４００からなり、亜鉛めっき層を有さない厚み２５ｍｍの鋼板を準備した。そして、鋼板２１の表面の酸化物層を除去したうえで、上記実施の形態の工程（Ｓ２０）および（Ｓ３０）を実施することにより、鋼板２１に一定の長さのビードを形成した。このとき、シールドガスとしてＡｒとＣＯ_２との混合ガスを採用するとともに、ＣＯ_２の含有量を変化させた。溶接機として、短絡くびれ検出制御機能を有する溶接機を採用した。溶接ワイヤ１３としては、直径１．２ｍｍのＹＧＷ１２（Ｃｕめっき層を有さないもの）を使用した。そして、溶接時の作業環境におけるＭｎ濃度、および溶接時のスパッタの発生状態について調査した。 Welding of steel materials was carried out according to the method described in the above embodiment. As the steel plate 21, a steel plate made of SS400 defined by JIS and having a thickness of 25 mm without a galvanized layer was prepared. Then, after removing the oxide layer on the surface of steel plate 21, the steps (S20) and (S30) of the above embodiment were performed to form a bead of a certain length on steel plate 21. At this time, a mixed gas of Ar and _CO2 was used as the shielding gas, and the content of _CO2 was varied. A welder with a short-circuit constriction detection control function was adopted as the welder. As the welding wire 13, YGW12 (having no Cu plating layer) with a diameter of 1.2 mm was used. Then, the Mn concentration in the work environment during welding and the state of spatter generation during welding were investigated.

（Ｍｎ濃度の測定）
溶接作業中における溶接トーチ１０周辺の大気を採取し、大気１ｍ^３あたりに含まれるヒューム中のＭｎの質量を測定し、これを溶接作業が実施される空間（作業環境）におけるＭｎ濃度として評価した。より具体的には、ヒューム中のレスピラブル粒子（ＩＳＯ７７０８Ａｉｒｑｕａｌｉｔｙ－Ｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅｆｒａｃｔｉｏｎｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎｓｆｏｒｈｅａｌｔｈ－ｒｅｌａｔｅｄｓａｍｐｌｉｎｇ参照）を捕集し、レスピラブル粒子中に含まれるＭｎの質量を測定した。ヒュームは、日本国厚生労働省が定める作業環境測定基準（労働省告示第四十六号）の別表第一の規定に沿って、分粒装置を用いるろ過捕集方法により捕集した。また、Ｍｎ量の分析は、ＩＣＰ（ＩｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙＣｏｕｐｌｅｄＰｌａｓｍａ）発光分析法により実施した。 (Measurement of Mn concentration)
The air around the welding torch 10 was sampled during the welding operation, the mass of Mn in the fume contained per ¹ m3 of air was measured, and this was evaluated as the Mn concentration in the space (working environment) where the welding operation was performed. . More specifically, respirable particles in the fume (see ISO7708 Air quality-Particle size fraction definitions for health-related sampling) were collected, and the mass of Mn contained in the respirable particles was measured. The fumes were collected by a filtration collection method using a sizing device in accordance with the provisions of Appended Table 1 of Working Environment Measurement Standards (Ministry of Health, Labor and Welfare Notification No. 46) established by the Ministry of Health, Labor and Welfare of Japan. Moreover, the analysis of the amount of Mn was implemented by ICP (Inductively Coupled Plasma) emission spectrometry.

（スパッタの発生状態）
溶接作業中におけるスパッタの発生状態および溶接後における溶接部（ビード）の状態を目視にて調査した。 (Spatter generation state)
The state of spatter generation during the welding work and the state of the welded portion (bead) after welding were visually inspected.

（Ｍｎ濃度の測定の測定結果）
図３に、Ｍｎ濃度の測定結果を示す。図３において横軸はシールドガスにおけるＡｒの割合に対応する。シールドガスは、ＡｒとＣＯ_２との混合ガスである。シールドガスにおけるＡｒ以外の部分がＣＯ_２である。たとえば、Ａｒが８０体積％である場合、ＣＯ_２は２０体積％である。図３において、縦軸は作業環境におけるＭｎ濃度に対応する。Ｍｎ濃度は、作業環境の大気１ｍ^３に含まれるヒューム中のＭｎの質量を意味する。 (Results of measurement of Mn concentration)
FIG. 3 shows the measurement results of the Mn concentration. In FIG. 3, the horizontal axis corresponds to the ratio of Ar in the shielding gas. The shielding gas is a mixed gas of Ar and _CO2 . The portion other than Ar in the shielding gas is _CO2 . For example, if Ar is 80 vol%, then _CO2 is 20 vol%. In FIG. 3, the vertical axis corresponds to the Mn concentration in the work environment. Mn concentration means the mass of Mn in fumes contained in 1 m ³ of air in the working environment.

図３を参照して、シールドガスにおけるＡｒの含有量が８０体積％を超えると、すなわちＣＯ_２の含有量が２０体積％未満になると、作業環境におけるＭｎ濃度はＣＯ_２の含有量が少なくなるにしたがって小さくなる。このことから、ＡｒとＣＯ_２との混合ガスであるシールドガスにおけるＣＯ_２の含有量は、２０体積％未満であることが好ましく、１５体積％以下、さらには１３体積％以下とすることが好ましいことが確認される。 3, when the content of Ar in the shielding gas exceeds 80% by volume, that is, the content of _CO2 is less than 20% by volume, the Mn concentration in the working environment is less in _CO2 becomes smaller as For this reason, the content of CO ₂ in the shielding gas, which is a mixed gas of Ar and CO ₂ , is preferably less than 20% by volume, preferably 15% by volume or less, and more preferably 13% by volume or less. It is confirmed that

（スパッタの発生状態の評価）
表１に、スパッタの発生状態の評価結果を示す。表１においてＡはスパッタの発生がほとんどなく、良好な溶接が達成されたことを示す。Ｂは、スパッタの発生は見られたものの、溶接部の品質が許容可能であったことを示す。Ｃは、スパッタの発生が顕著で、溶接部の品質が劣ることを示す。 (Evaluation of Spatter Occurrence State)
Table 1 shows the evaluation results of the spatter generation state. In Table 1, A indicates that almost no spatter was generated and good welding was achieved. B indicates that spatter was observed, but the quality of the weld was acceptable. C indicates that the occurrence of spatter is remarkable and the quality of the weld is poor.

表１を参照して、ＣＯ_２の含有量が５体積％を超える場合、好ましくは７質量％以上である場合、溶接部の品質を許容可能なものとできることが確認される。特に、ＣＯ_２の含有量が１０質量％以上２０質量％未満の場合、スパッタの発生が有効に抑制されることが確認される。 With reference to Table 1, it is confirmed that the quality of the weld can be acceptable when the content of CO ₂ exceeds 5% by volume, preferably 7% by mass or more. In particular, it is confirmed that when the content of CO ₂ is 10% by mass or more and less than 20% by mass, the generation of spatter is effectively suppressed.

以上の実験結果より、本開示のアーク溶接用シールドガスおよび鋼材のアーク溶接方法によれば、作業環境におけるＭｎの低減を達成することができることが確認される。なお、発明者らは、上記直径１．２ｍｍの溶接ワイヤに代えて、直径１．２ｍｍを超える直径１．４ｍｍの溶接ワイヤ、直径１．２ｍｍ以下である直径１．０ｍｍおよび直径０．９ｍｍの溶接ワイヤを用いた同様の実験を実施し、同様の結果を得ている。 From the above experimental results, it is confirmed that the shielding gas for arc welding and the arc welding method for steel materials of the present disclosure can achieve a reduction in Mn in the working environment. In addition, instead of the welding wire with a diameter of 1.2 mm, the inventors used a welding wire with a diameter of 1.4 mm exceeding 1.2 mm, a diameter of 1.0 mm with a diameter of 1.2 mm or less, and a diameter of 0.9 mm. Similar experiments with welding wire have been carried out with similar results.

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、どのような面からも制限的なものではないと理解されるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって規定され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be understood that the embodiments and examples disclosed this time are illustrative in all respects and not restrictive in any aspect. The scope of the present invention is defined by the scope of the claims rather than the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and range of equivalents of the scope of the claims.

１０溶接トーチ、１１溶接ノズル、１１Ａ導入口、１２コンタクトチップ、１２Ａ貫通孔、１３溶接ワイヤ、１４送給ロール、２１鋼板、３１溶融池、３２ビード。 10 welding torch, 11 welding nozzle, 11A inlet, 12 contact tip, 12A through hole, 13 welding wire, 14 feeding roll, 21 steel plate, 31 molten pool, 32 bead.

Claims

A shielding gas for arc welding used for consumable electrode arc welding of steel materials having no galvanized layer,
A shielding gas for arc welding containing more than 5% by volume and less than 20% by volume of carbon dioxide, more than 80% by volume and less than 95% by volume of argon, and the balance consisting of unavoidable impurities.

2. The shielding gas for arc welding according to claim 1, containing 7% by volume or more of carbon dioxide.

A step of preparing a steel material without a galvanized layer;
forming an arc between the steel material and the welding wire while shielding with a shielding gas to heat and melt the steel material and the welding wire to form a molten pool;
and solidifying the molten pool,
A method for welding steel materials, wherein the shielding gas is the shielding gas for arc welding according to claim 1 or 2.