JP2517790B2 - Wire for welding galvanized steel sheet and welding method - Google Patents
Wire for welding galvanized steel sheet and welding methodInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は表面に亜鉛又は亜鉛を含む合金をめっき処理
（溶融めっき、合金化溶融めっき、電気めっき等）した
鋼板（以下、「亜鉛めっき鋼板」という）を溶接する際
に、ピット（溶接金属の表面に現われた気孔）、ブロー
ホール（溶接金属の内部に存在する気孔）等の気孔の発
生を僅少に抑え得るソリッドワイヤ並びに該ワイヤを用
いたCO2溶接又はパルスマグ溶接法に関するものであ
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial field of application) The present invention relates to a steel plate (hereinafter referred to as “zinc-plated steel plate”) on the surface of which zinc or an alloy containing zinc is plated (hot dipping, galvannealing, electroplating, etc.). )), A solid wire and a solid wire that can slightly suppress the generation of pores such as pits (pores appearing on the surface of the weld metal), blowholes (pores inside the weld metal), etc. CO 2 welding or pulsed mag welding.
（従来の技術） 近年、自動車産業や住宅産業においては、防食の観点
から鋼板や鋼材の耐久性を向上させるべく、亜鉛めっき
鋼板の使用が急速に拡大する傾向にある。これらは、自
動車産業においては、北米等の寒冷地における凍結防止
剤としての塩散布に対する耐錆性の改善を目的とし、住
宅産業においては軽量鉄骨住宅の耐錆性の向上を目的と
している。(Prior Art) In recent years, in the automobile industry and the housing industry, the use of galvanized steel sheets tends to expand rapidly in order to improve the durability of steel sheets and steel materials from the viewpoint of corrosion protection. In the automobile industry, these are intended to improve the rust resistance against salt spraying as an antifreezing agent in cold regions such as North America, and in the housing industry to improve the rust resistance of lightweight steel-framed houses.
亜鉛めっき鋼板は、このように優れた特性を有してい
るものの、表面処理が施されていない通常の鋼板に比
べ、その溶接性（主に耐気孔性、スパッタ発生量）が極
めて悪いという問題がある。したがって、現状では、被
覆アーク溶接棒或いはソリッドワイヤを用い、低速溶接
（30cm/分程度）や鋼板の間隙を開けた溶接（0.5mm程度
のギャップ）等、主として経験に基づいた施工面での工
夫により対応している。Although galvanized steel sheets have such excellent properties, their weldability (mainly porosity resistance and amount of spatter) is extremely poor compared to ordinary steel sheets not surface-treated. There is. Therefore, at present, using coated arc welding rods or solid wires, low-speed welding (about 30 cm / min) and welding with a gap between steel plates (gap of about 0.5 mm), etc. are mainly devised in terms of construction based on experience. Is supported by.
（発明が解決しようとする課題） このように、従来法での亜鉛めっき鋼板のアーク溶接
では、前述の如く、被覆アーク溶接棒やソリッドワイヤ
を用い、低速溶接或いは鋼板の間隙を開けた溶接等によ
って気孔（ピット、ブローホール等）の発生及びスパッ
タ発生量の増加等に対応してきた。しかし、そのような
施工では、溶接速度が遅いために能率が低く、また鋼板
の間隙によって溶け落ちやアンダーカット等の欠陥も発
生しやすい。(Problems to be Solved by the Invention) As described above, in the arc welding of the galvanized steel sheet by the conventional method, as described above, the coated arc welding rod or the solid wire is used, and the low speed welding or the welding with a gap between the steel sheets is performed. Has dealt with the generation of pores (pits, blow holes, etc.) and the increase in the amount of spatter. However, in such construction, since the welding speed is slow, the efficiency is low, and defects such as burn-through and undercut are likely to occur due to the gap between the steel plates.
一方、溶接速度の増大や鋼板の間隙の減少は、気孔数
の増加及びスパッタ発生量の増加を招く。このような現
象の原因、すなわち、亜鉛めっき鋼板が持つ低溶接性の
原因は、主としてめっき層中の亜鉛の影響によるもので
あることが、種々の研究において指摘されている。On the other hand, an increase in the welding speed and a decrease in the gap between the steel plates lead to an increase in the number of pores and an increase in the spatter generation amount. Various studies have pointed out that the cause of such a phenomenon, that is, the cause of the low weldability of the galvanized steel sheet is mainly due to the influence of zinc in the plating layer.
すなわち、亜鉛めっき鋼板をアーク溶接する場合、ア
ーク熱によって分解逸散する亜鉛蒸気により溶接金属中
に多くの気孔が生じ、溶接継手の機械的性質等が著しく
劣化する恐れがある。また、溶接作業性についても亜鉛
蒸気の影響によってアークが乱れてスパッタ発生量が増
大し、その除去作業のために溶接作業能率が著しく低下
するという問題がある。更にアーク熱により亜鉛が酸化
亜鉛となって溶接ヒュームも増大するという問題もあ
る。That is, when arc welding a galvanized steel sheet, a large number of pores are generated in the weld metal by the zinc vapor decomposed and dissipated by the arc heat, and the mechanical properties of the welded joint may be significantly deteriorated. Further, regarding the welding workability, there is a problem that the arc is disturbed by the influence of zinc vapor and the amount of spatter is increased, and the welding work efficiency is significantly reduced due to the removal work. Further, there is a problem that zinc is converted into zinc oxide by arc heat and welding fume increases.
本発明は、かゝる状況に鑑みてなされたものであっ
て、亜鉛めっき鋼板のアーク溶接に際し、従来よりも高
溶接速度で、かつ鋼板の間隙が微小或いは皆無である場
合においても、溶接金属中にピット、ブローホール等の
気孔が極めて少なく、更に溶接作業性の面でもスパッタ
発生量の少ない亜鉛めっき鋼板アーク溶接用ソリッドワ
イヤを提供し、また該ワイヤを用いた溶接方法を提供す
ることを目的とするものである。The present invention has been made in view of such a situation, and in arc welding of a galvanized steel sheet, even if the welding speed is higher than in the past and the gap between the steel sheets is small or no, the weld metal is To provide a solid wire for galvanized steel plate arc welding in which the number of pores such as pits and blow holes is extremely small and the amount of spatter generated in welding workability is also small, and to provide a welding method using the wire. It is intended.
（課題を解決するための手段） 前記課題を解決するため、本発明者は、まず気孔（ピ
ット、ブローホール等）の発生に及ぼすメッキ層中の亜
鉛量（以下、「亜鉛目付量」という）及び溶接条件の影
響を調べた。その結果、アーク熱による亜鉛蒸気の発生
量と、溶融金属から大気への亜鉛蒸気の放出の難易が気
孔の発生数に大きく影響することが判明した。(Means for Solving the Problems) In order to solve the above problems, the present inventor firstly found that the amount of zinc in the plating layer that affects the generation of pores (pits, blowholes, etc.) (hereinafter referred to as “the zinc basis weight”). And the influence of welding conditions was investigated. As a result, it was found that the amount of zinc vapor generated by the arc heat and the difficulty of releasing zinc vapor from the molten metal to the atmosphere greatly affect the number of pores generated.
すなわち、亜鉛目付量が少ない場合には、当然のこと
ながら亜鉛蒸気の発生量は少なく、それによる気孔の発
生数も少なくなる。また、亜鉛蒸気の大気への放出が極
めて困難な場合、例えば溶融金属の粘性や冷却速度が非
常に大きく、溶融金属中での亜鉛蒸気の発生成長、浮上
が抑制される場合には、気孔の発生数は少なくなる。一
方、大気への放出が極めて容易な場合、例えば溶融金属
の粘性や冷却速度が非常に小さく、溶融金属中での亜鉛
蒸気の成長、浮上及び大気への放出が容易な場合にも、
気孔の発生数は少なくなる。That is, when the weight per unit area of zinc is small, the amount of zinc vapor generated is naturally small, and the number of pores generated due to this is small. Further, when it is extremely difficult to release zinc vapor to the atmosphere, for example, when the viscosity and cooling rate of the molten metal are very large and the generation and growth of zinc vapor in the molten metal are suppressed, the rise of pores The number of occurrences is small. On the other hand, when the release to the atmosphere is extremely easy, for example, when the viscosity and cooling rate of the molten metal are very small, and the growth, floatation and release of zinc vapor in the molten metal to the atmosphere are easy,
The number of pores generated is small.
これらの現象を踏まえ、更に鋭意研究を重ねた結果、
ワイヤとして具備すべき特性の中で 溶融金属中の亜鉛蒸気の生成及び浮上を遅滞させるた
め、溶融池の過度な攪拌及び振動を抑制すべく、溶滴移
行及び溶融池の安定性を向上させる。As a result of further intensive research based on these phenomena,
Among the properties that the wire should have, it delays the generation and levitation of zinc vapor in the molten metal, so that the droplet transfer and the stability of the molten pool are improved in order to suppress excessive stirring and vibration of the molten pool.
亜鉛蒸気の発生、成長を抑制するため、溶融金属中の
酸素量を低下させたり、微量成分を添加するなどして粘
性を増加させる。In order to suppress the generation and growth of zinc vapor, the amount of oxygen in the molten metal is reduced, and trace amounts of components are added to increase the viscosity.
溶融した亜鉛が蒸気化するのを抑制するために、亜鉛
の沸点以上の温度において亜鉛と安定な化合物を形成す
る成分をワイヤ中に添加する。In order to suppress vaporization of molten zinc, a component that forms a stable compound with zinc at a temperature equal to or higher than the boiling point of zinc is added to the wire.
の３点が特に重要であることを知見し、ここに、溶接材
料として優れた耐気孔（ピット、ブローホール）性を有
し、かつスパッタ発生量、アーク安定性、スラグ発生
量、ビード外観形状等が実用上問題のない範囲に抑制で
きる亜鉛めっき鋼板溶のソリッドワイヤ並びに溶接法を
発明するに至ったものである。It was found that the following three points are particularly important, and that they have excellent porosity resistance (pits and blowholes) as a welding material, and that spatter generation, arc stability, slag generation, and bead appearance shape The present invention has led to the invention of a solid wire of galvanized steel sheet and a welding method which can be suppressed to a range where there is no practical problem.
すなわち、本発明に係る亜鉛メッキ鋼板溶接用ソリッ
ドワイヤは、C:0.05重量％を超え0.20重量％以下、Si:
0.50重量％以上2.00重量％未満、Mn:1.50重量％を超え
3.00重量％未満、P:0.005乃至0.20重量％、S:0.10重量
％以下を含有し、必要に応じてAl:0.10重量％以下、Ti:
0.20重量％以下及びZr:0.20重量％以下からなる群から
選択された少なくとも１種を含有し、残部が鉄及び不可
避的不純物であると共に、MnとSiの総含有量が2.50重量
％以上5.00重量％未満、Mn/Si含有量比が1.50乃至4.00
に規制されていることを特徴とする。That is, the solid wire for welding galvanized steel sheet according to the present invention, C: more than 0.05 wt% and 0.20 wt% or less, Si:
0.50% or more and less than 2.00% by weight, Mn: more than 1.50% by weight
Less than 3.00% by weight, P: 0.005 to 0.20% by weight, S: 0.10% by weight or less, Al: 0.10% by weight or less, Ti:
It contains at least one selected from the group consisting of 0.20% by weight or less and Zr: 0.20% by weight or less, the balance being iron and inevitable impurities, and the total content of Mn and Si is 2.50% by weight or more and 5.00% by weight or more. %, Mn / Si content ratio of 1.50 to 4.00
It is characterized by being regulated by.
また、本発明の溶接方法は、上記ソリッドワイヤとCO
2溶接或いはパルスマグ溶接との組合せにて亜鉛めっき
鋼板を溶接することを特徴とするものである。Further, the welding method of the present invention uses the solid wire and CO
It is characterized by welding galvanized steel sheets in combination with 2 welding or pulse mag welding.
以下に本発明を更に詳細に説明する。 The present invention will be described in more detail below.
（作用） まず、本発明におけるワイヤの化学成分の限定理由は
以下のとおりである。(Operation) First, the reasons for limiting the chemical components of the wire in the present invention are as follows.
C:0.05％を超え0.20％以下 Ｃは特に亜鉛メッキ鋼板の溶接における溶滴移行が安
定し、かつ溶接金属の強度が母材に対して適当な値とな
るように添加する。添加量が0.05％以下ではＣによるア
ーク中での陽極降下が減少するためにワイヤの溶融速度
が低下し、亜鉛蒸気の影響によって溶滴移行が不安定に
なる。一方、添加量が0.20％を超えると溶滴中にCOガス
が発生し、その爆発によって溶滴移行が不安定となり、
かつヒューム及びスパッタの発生量が増加して作業性が
低下する。更に、溶接金属の強度が上昇し、母材（主と
して軟鋼、50kgf/mm2級高張力鋼）に対して高すぎる値
となる。よって、Ｃの添加量は0.01〜0.20％の範囲とす
る。C: more than 0.05% and not more than 0.20% C is added so that the droplet transfer is stable particularly in welding of galvanized steel sheet and the strength of the weld metal becomes an appropriate value for the base metal. If the amount added is less than 0.05%, the anode drop in the arc due to C will decrease, and the melting rate of the wire will decrease, making the droplet transfer unstable due to the effect of zinc vapor. On the other hand, if the addition amount exceeds 0.20%, CO gas is generated in the droplets, and the explosion makes the droplet transfer unstable,
In addition, the amount of fumes and spatters increases and the workability decreases. Furthermore, the strength of the weld metal increases and becomes too high for the base metal (mainly mild steel, 50 kgf / mm 2 class high-strength steel). Therefore, the addition amount of C is set to the range of 0.01 to 0.20%.
Si:0.50％以上2.00％未満 Siは溶融金属の粘度を、脱酸作用による活性な酸素量
の変化によって調整し、亜鉛メッキ鋼板の溶接において
溶滴移行及び溶融池が安定するように添加する。また、
溶接金属の強度が母材に対して適当な値となるように添
加する。添加量が0.50％未満では活性な酸素量が増加し
て亜鉛メッキ鋼板の溶接として粘度が低下しすぎる。す
なわち、溶融池は亜鉛蒸気の生成や浮上、或いは溶滴の
短絡や移行などによって撹拌を受けるが、粘度が低すぎ
る場合にはそれらによる溶融池の振動が過度となり、亜
鉛蒸気の生成や浮上が助長されるため、気孔（ピットブ
ローホール）の発生数が増加する。また、特に立向き下
進溶接では、低粘度のために溶融池が垂れ気味となり、
のど厚が減少して気孔（ピット）がビードの表面に現わ
れ易くなる。一方、添加量が2.00％以上では活性な酸素
量が減少して、亜鉛メッキ鋼板の溶接としては粘度が上
昇しすぎる。すなわち、粘度が高すぎる場合には溶滴の
直径が大きくなるため、亜鉛蒸気圧の影響によって溶融
池への移行が不安定となる。また、溶滴の直径及び重量
が大きいため、移行後の溶融池の振動が過度となる。こ
れらの因子により、亜鉛蒸気の生成や浮上が助長される
ため、気孔（ピット、ブローホール）の発生数が増加す
る。更に、溶接金属の強度が上昇し、母材（主として軟
鋼、50kgf/mm2級高張力鋼）に対して高すぎる値とな
る。よって、Siの添加量は0.50〜2.00％の範囲とする。Si: 0.50% or more and less than 2.00% Si adjusts the viscosity of the molten metal by the change of the active oxygen amount due to the deoxidizing action, and is added so that the droplet transfer and the molten pool are stable in the welding of the galvanized steel sheet. Also,
It is added so that the strength of the weld metal is an appropriate value for the base metal. If the amount added is less than 0.50%, the amount of active oxygen increases and the viscosity becomes too low for welding galvanized steel sheets. That is, the molten pool is agitated due to the generation and floating of zinc vapor, or the short-circuiting or transfer of droplets, but when the viscosity is too low, the vibration of the molten pool due to them becomes excessive, and the generation and floating of zinc vapor occurs. Since it is promoted, the number of pores (pit blow holes) generated increases. Also, especially in vertical downward welding, the molten pool tends to sag due to the low viscosity,
The throat thickness is reduced and pores (pits) are more likely to appear on the bead surface. On the other hand, if the addition amount is 2.00% or more, the amount of active oxygen decreases, and the viscosity rises too much for welding galvanized steel sheets. That is, when the viscosity is too high, the diameter of the droplet becomes large, so that the transition to the molten pool becomes unstable due to the influence of the zinc vapor pressure. In addition, since the diameter and weight of the droplets are large, the vibration of the molten pool after transfer becomes excessive. These factors promote the generation and floating of zinc vapor, and thus increase the number of pores (pits, blowholes) generated. Furthermore, the strength of the weld metal increases and becomes too high for the base metal (mainly mild steel, 50 kgf / mm 2 class high-strength steel). Therefore, the addition amount of Si is set to the range of 0.50 to 2.00%.
Mn:1.50％を超え3.00％未満 Mnも、Siと同様に、亜鉛メッキ鋼板の溶接として溶滴
移行及び溶融池を安定させ、溶融金属の粘度を調整する
ために添加する。また、溶接金属の強度が母材に対して
適当な値となるように添加する。添加量が1.50％以上で
は活性な酸素量が増加して、亜鉛メッキ鋼板の溶接とし
ては粘度が低下しすぎる。一方、添加量が3.00％以上で
は、活性な酸素量が減少して粘度が上昇しすぎる。これ
らの場合、溶滴移行及び溶融池の安定性が低下するた
め、Siと同様の理由により、気孔（ピット、ブローホー
ル）の発生数が増加する。また、3.50％を超えると溶接
金属の強度が上昇し、母材（主として軟鋼、50kgf/mm2
級高張力鋼）に対して高すぎる値となる。よって、Mnの
添加量は1.50〜3.50％の範囲とする。Mn: more than 1.50% and less than 3.00% Mn is also added to stabilize the molten metal transfer and the molten pool as welding of galvanized steel plate and adjust the viscosity of the molten metal, like Si. Further, it is added so that the strength of the weld metal has an appropriate value with respect to the base metal. If the addition amount is 1.50% or more, the amount of active oxygen increases, and the viscosity becomes too low for welding galvanized steel sheets. On the other hand, if the amount added is 3.00% or more, the amount of active oxygen decreases and the viscosity rises too much. In these cases, the droplet transfer and the stability of the molten pool decrease, so that the number of pores (pits, blowholes) increases due to the same reason as for Si. If it exceeds 3.50%, the strength of the weld metal increases, and the base metal (mainly mild steel, 50 kgf / mm 2
Value is too high for high grade steel. Therefore, the addition amount of Mn is set to the range of 1.50 to 3.50%.
Mn＋Si:2.50％以上5.00％未満 Mn及びSiの添加量が、それぞれ上記のSi及びMnの添加
量範囲を満足していても、それらの合計が2.50％未満又
は5.00％以上の場合は、亜鉛メッキ鋼板の溶接として十
分な効果が得られない。すなわち、2.50％未満では活性
な酸素量が増加しすぎ、また5.00％を超えると活性な酸
素量が減少しすぎるため、適正な粘度が得られない。こ
れらの場合も、溶滴移行及び溶融池の安定性が低下する
ため、Siと同様の理由により、気孔（ピット、ブローホ
ール）の発生数が増加する。また、5.00％を超えると溶
接金属の強度が上昇し、母材（主として軟鋼、50kgf/mm
2級高張力鋼）に対して高すぎる値となる。よって、Mn
及びSiの添加量の合計は2.50〜5.00％の範囲とする。Mn + Si: 2.50% or more and less than 5.00% Even if the added amounts of Mn and Si satisfy the above ranges of added amounts of Si and Mn, respectively, if their total is less than 2.50% or 5.00% or more, galvanizing Sufficient effect cannot be obtained for welding steel plates. That is, if it is less than 2.50%, the amount of active oxygen increases too much, and if it exceeds 5.00%, the amount of active oxygen decreases too much, so that an appropriate viscosity cannot be obtained. In these cases as well, since the droplet transfer and the stability of the molten pool are reduced, the number of pores (pits, blowholes) is increased for the same reason as for Si. Also, when the content exceeds 5.00%, the strength of the weld metal increases and the base metal (mainly mild steel, 50 kgf / mm
It is too high for Class 2 high-strength steel). Therefore, Mn
And the total amount of Si added is in the range of 2.50 to 5.00%.
Mn/Si:1.50〜4.00 Mn及びSiによる溶融金属中の脱酸速度は、Mn/Si値の
増大に伴って増加する。この値が1.50未満では脱酸速度
が遅くなるため溶融金属中の活性な酸素量が増加し、亜
鉛メッキ鋼板の溶接としては粘度が低下しすぎる。一
方、4.00を超えると脱酸速度が速くなるため溶融金属中
の活性な酸素量が減少し、粘度が上昇しすぎる。これら
の場合も、溶滴移行及び溶融池の安定性が低下するた
め、Siと同様の理由により、気孔（ピット、ブローホー
ル）の発生数が増加する。また、1.50未満ではスラグの
物性（粘度等）が変化して被包面積が増加するため、亜
鉛蒸気の放出が妨げられて気孔（ピット）の発生数が増
加する。4.00を超えると溶接金属の強度が上昇し、母材
（主として軟鋼、50kgf/mm2級高張力鋼）に対して高す
ぎる値となる。よって、Mn/Siの値は1.50〜4.00の範囲
とする。Mn / Si: 1.50-4.00 The deoxidation rate in molten metal with Mn and Si increases with increasing Mn / Si value. If this value is less than 1.50, the deoxidation rate will be slow and the amount of active oxygen in the molten metal will increase, resulting in too low a viscosity for welding galvanized steel sheets. On the other hand, when it exceeds 4.00, the deoxidation rate increases, so the amount of active oxygen in the molten metal decreases and the viscosity rises too much. In these cases as well, since the droplet transfer and the stability of the molten pool are reduced, the number of pores (pits, blowholes) is increased for the same reason as for Si. If it is less than 1.50, the physical properties (viscosity, etc.) of the slag change and the encapsulation area increases, so the release of zinc vapor is hindered and the number of pores (pits) increases. If it exceeds 4.00, the strength of the weld metal increases, and the value becomes too high for the base metal (mainly mild steel, 50 kgf / mm 2 class high-strength steel). Therefore, the value of Mn / Si is set in the range of 1.50 to 4.00.
本発明では上述のＣ、Si、Mnの各成分量並びにSi及び
Mnの合計量及びMn/Si値を必須の条件とするが、以下の
成分を必要に応じて添加し或いは規制することができ
る。In the present invention, the amount of each component of C, Si, Mn and Si and
The total amount of Mn and the Mn / Si value are essential conditions, but the following components can be added or regulated as necessary.
P:0.005〜0.20％ Ｐは亜鉛の融点以上の温度において亜鉛と安定な化合
物（Ｐ−Zn系、Ｐ−Zn−Fe系）を生成する。このため、
亜鉛蒸気の発生量が減少し、気孔（ピット、ブローホー
ル）の発生が抑制される。したがって、亜鉛目付量或い
は溶接条件によっては適当量添加してもよい。添加する
場合、添加量が0.005％未満では亜鉛との化合物の生成
量が不十分なため、気孔発生に対する抑制効果が極めて
小さい。一方、添加量が0.20％を超えると、溶融金属の
最終凝固域に濃縮されるＰの量が多くなるため、溶接割
れ（特に高温割れ）の発生に対する感受性が高くなり、
溶接条件或いは開先の隙間（ルートギャプ）等の施工条
件によっては割れが発生する。よって、Ｐの添加量は0.
005〜0.20％の範囲とする。P: 0.005 to 0.20% P forms a stable compound (P-Zn system, P-Zn-Fe system) with zinc at a temperature equal to or higher than the melting point of zinc. For this reason,
The amount of zinc vapor generated is reduced, and the generation of pores (pits, blow holes) is suppressed. Therefore, an appropriate amount may be added depending on the weight per unit area of zinc or the welding conditions. When added, if the addition amount is less than 0.005%, the amount of the compound with zinc formed is insufficient, and therefore the effect of suppressing pore generation is extremely small. On the other hand, if the addition amount exceeds 0.20%, the amount of P concentrated in the final solidification zone of the molten metal increases, so the susceptibility to the occurrence of weld cracks (particularly high temperature cracks) increases,
Cracks may occur depending on welding conditions or construction conditions such as a groove gap (root gap). Therefore, the amount of P added is 0.
The range is 005 to 0.20%.
S:0.10％以下 Ｓは溶融金属の粘度を低下させるので、積極的には添
加しない。添加量が0.10％を超えると、亜鉛メッキ鋼板
の溶接としては粘度が低下しすぎるため溶滴移行及び溶
融池が不安定となり、気孔（ピット、ブローホール）の
発生数が増加する。よって、Ｓの添加量は0.10％以下と
する。S: 0.10% or less S does not add positively because S lowers the viscosity of the molten metal. If the amount added exceeds 0.10%, the viscosity will be too low for welding galvanized steel sheets, and the droplet transfer and molten pool will become unstable and the number of pores (pits, blowholes) will increase. Therefore, the addition amount of S is 0.10% or less.
Al:0.10以下、Ti:0.20％以下、Zr:0.20％以下 Al、Ti及びZrも、MnやSiと同様に脱酸作用を有するの
で、溶滴移行及び溶融池の安定化の点より、亜鉛目付量
或いは溶接条件によっては、単独で或いは組合せて適当
量添加してもよい。しかし、Alの添加量が0.10％を超え
る場合或いはTi及びZrの添加量が0.20％を超える場合に
は、アーク全体の形状が不明瞭となったり、亜鉛メッキ
鋼板の溶接としては溶滴の粘度が上昇しすぎるために溶
融池への移行が不安定となり、気孔（ピット、ブローホ
ール）の発生数が増加する。また、スパッタが大量に発
生して作業性が低下する。更に、Tiに関しては、硬くて
剥離性の悪いスラグも大量に発生する。よって、Alの添
加量は0.10％以下、Ti及びZrの各添加量は0.20％以下と
する。Al: 0.10 or less, Ti: 0.20% or less, Zr: 0.20% or less Al, Ti and Zr also have a deoxidizing action similar to Mn and Si, so from the viewpoint of droplet transfer and stabilization of the molten pool, zinc Depending on the basis weight or welding conditions, suitable amounts may be added individually or in combination. However, when the added amount of Al exceeds 0.10% or when the added amounts of Ti and Zr exceed 0.20%, the shape of the entire arc becomes unclear, and the viscosity of the droplet is not suitable for galvanized steel welding. Is too high, the transition to the molten pool becomes unstable, and the number of pores (pits, blowholes) increases. In addition, a large amount of spatter is generated and workability is reduced. Further, regarding Ti, a large amount of slag that is hard and has poor peeling properties is generated. Therefore, the addition amount of Al is 0.10% or less, and the addition amounts of Ti and Zr are 0.20% or less.
次に本発明の溶接方法について説明する。 Next, the welding method of the present invention will be described.
上記化学成分を有するワイヤは、特にCO2溶接及びパ
ルスマグ溶接のいずれにおいても良好な耐気孔性を示す
ものである。The wire having the above chemical composition exhibits good porosity resistance particularly in both CO 2 welding and pulse mag welding.
すなわち、CO2溶接では、特に溶滴移行の安定するイ
ンバータ制御式溶接機と組合せることで、気孔（ピッ
ト、ブローホール）の発生数をより低減することができ
る。CO2溶接の溶接条件は特に制限されない。That is, in CO 2 welding, the number of pores (pits, blowholes) can be further reduced by combining with an inverter-controlled welding machine in which droplet transfer is stable. The welding conditions for CO 2 welding are not particularly limited.
また、パルスマグ溶接では、溶滴の粘度に応じた適切
なパルス条件（ピーク電流、ピーク幅、周波数）を設定
することで、気孔（ピット、ブローホール）の発生数を
低減することができる。具体的には、ピーク電流が460
〜560A、ピーク幅が1.6〜3.0msec.、周波数が100〜250H
zであるパルス条件が、上記ワイヤとの組合せによる亜
鉛メッキ鋼板の溶接に適している。Further, in pulse mag welding, the number of pores (pits, blowholes) can be reduced by setting appropriate pulse conditions (peak current, peak width, frequency) according to the viscosity of the droplet. Specifically, the peak current is 460
~ 560A, peak width 1.6 ~ 3.0msec., Frequency 100 ~ 250H
A pulse condition of z is suitable for welding galvanized steel sheets in combination with the above wires.
このパルス条件のもとであれば、溶滴移行が１溶滴/1
パルスとなって安定するため、溶融池の過大な撹拌或い
は振動が抑制されて気孔（ピット、ブローホール）の発
生数が減少する。このようなパルス条件は、市販のパル
スアーク溶接機で設定されている条件に比べて、「高ピ
ーク電流、大ピーク幅、低周波数」であり、市販のパル
スマグ溶接用ワイヤとの組合せでは溶滴移行が１溶滴/1
パルスとはならない。したがって、市販ワイヤとの組合
せでは気孔発生の抑制効果が得られない。Under this pulse condition, the droplet transfer is 1 droplet / 1
Since it becomes a pulse and becomes stable, excessive stirring or vibration of the molten pool is suppressed, and the number of pores (pits, blow holes) generated is reduced. Such pulse conditions are "high peak current, large peak width, low frequency" compared to the conditions set by a commercial pulse arc welding machine, and droplets are not available when combined with a commercial pulse mag welding wire. Transfer is 1 drop / 1
It does not become a pulse. Therefore, the effect of suppressing the generation of pores cannot be obtained in combination with a commercially available wire.
上記ワイヤとの組合せにおけるパルス条件の設定理由
は以下のとおりである。The reason for setting the pulse condition in the combination with the wire is as follows.
ピーク電流:460〜560A ピーク電流が460A未満の場合には、電磁力によるピン
チ効果が不十分でワイヤからの溶滴の離脱が不安定とな
るため、溶滴移行が１溶滴/1パルスとならない。これに
より、溶融池の撹拌或いは振動が過度となって気孔（ピ
ット、ブローホール）の発生数が増加する。また、スパ
ッタ発生量等の作業性も低下する。一方、560Aを超える
場合には、溶滴移行は１溶滴/1パルスで安定するが、実
効入熱量が増加するために溶込み深さがより深くなり、
蒸気化する亜鉛の量が増加する。これにより、気孔（ピ
ット、ブローホール）の発生数が増加する。よって、ピ
ーク電流は460〜560Aの範囲が好ましい。Peak current: 460 to 560A When the peak current is less than 460A, the pinch effect by electromagnetic force is insufficient and the detachment of droplets from the wire becomes unstable, so the droplet transfer is 1 droplet / 1 pulse. I won't. As a result, the stirring or vibration of the molten pool becomes excessive and the number of pores (pits, blow holes) generated increases. In addition, workability such as the amount of spatter is also reduced. On the other hand, when it exceeds 560A, the droplet transfer stabilizes at 1 droplet / 1 pulse, but the effective heat input increases and the penetration depth becomes deeper.
The amount of zinc vaporized increases. As a result, the number of pores (pits, blow holes) generated increases. Therefore, the peak current is preferably in the range of 460 to 560A.
ピーク期間:1.6〜3.0msec.、周波数:100〜250Hz ピーク期間が1.6msec.未満及び3.0msec.を超える場
合、或いは周波数が100Hz未満及び250Hzを超える場合に
は、溶滴の移行とパルスの周期が対応せず、１溶滴/1パ
ルスとならないために溶滴移行が不安定となる。これに
より、溶融池の撹拌或いは振動が過度となって気孔（ピ
ット、ブローホール）の発生数が増加する。よって、ピ
ーク期間は1.6〜3.0msec.、周波数は100〜250Hzの範囲
が好ましい。Peak period: 1.6 to 3.0 msec., Frequency: 100 to 250 Hz If the peak period is less than 1.6 msec. And more than 3.0 msec, or if the frequency is less than 100 Hz and more than 250 Hz, droplet transfer and pulse cycle Does not correspond to 1 droplet / pulse, and droplet transfer becomes unstable. As a result, the stirring or vibration of the molten pool becomes excessive and the number of pores (pits, blow holes) generated increases. Therefore, it is preferable that the peak period is 1.6 to 3.0 msec. And the frequency is 100 to 250 Hz.
上記ワイヤ或いはシールドガス及び溶接機の組合せに
よる溶接方法が適用できる鋼種は、特に片面の目付量が
200g/m2以下の亜鉛メッキ鋼板である。メッキ方法は溶
融メッキ、合金化溶融メッキ、電気メッキ等が可能であ
り、如何なるメッキ方法でも良い。目付量が200g/m2を
超える場合には、亜鉛蒸気の発生量がきわめて多くなる
ため、本溶接方法による気孔発生の抑制効果が十分に得
られない。The steel types to which the welding method by the combination of the wire or shield gas and the welding machine can be applied are
Galvanized steel sheet of 200g / m 2 or less. As the plating method, hot-dip plating, alloying hot-dip plating, electroplating and the like are possible, and any plating method may be used. If the basis weight exceeds 200 g / m 2 , the amount of zinc vapor generated is extremely large, and the effect of suppressing the generation of pores by this welding method cannot be sufficiently obtained.
（実施例） 次に本発明の実施例を示す。(Example) Next, the Example of this invention is shown.
実施例１ 第１表及び第２表に示す化学成分を有するソリッドワ
イヤを用いてCO2溶接を実施し、耐気孔性を評価した。Example 1 CO 2 welding was performed using solid wires having the chemical components shown in Tables 1 and 2, and the porosity resistance was evaluated.
溶接は第１図に示す施工要領（下向き姿勢、重ね継
手）にて行い、繰り返し数５の平均で耐気孔性を評価し
た。溶接条件は次のとおりである。Welding was performed according to the procedure shown in FIG. 1 (downward posture, lap joint), and the porosity resistance was evaluated by an average of 5 repetitions. The welding conditions are as follows.
溶接電流:220A アーク電圧：約23V（アーク長さが約2mm） 溶接速度:120cm/min チップ−母材間距離:15mm また、供試鋼板としては、亜鉛の目付量が45/45g/
m2、寸法が厚さ2.3mm、幅75mm、長さ500mmの合金化溶融
亜鉛メッキ鋼板を用いた。Welding current: 220A Arc voltage: Approx. 23V (arc length is about 2mm) Welding speed: 120cm / min Tip-base metal distance: 15mm Also, as a test steel plate, the weight of zinc is 45 / 45g /
An alloyed hot-dip galvanized steel sheet having a size of m 2 , a thickness of 2.3 mm, a width of 75 mm and a length of 500 mm was used.
耐気孔性は、気孔（ピット、ブローホール）発生数に
より、以下の基準にて評価した。Porosity resistance was evaluated according to the following criteria by the number of pores (pits, blow holes) generated.
ピット発生数： ０〜２個／ビード500mm…○（優） ３〜10個／ビード500mm…△（やや劣） ＞10個／ビード500mm…×（劣） ブローホール発生数： ０〜50個／ビード100mm…○（優） 51〜100個／ビード100mm…△（やや劣） ＞100個／ビード100mm…×（劣） 第１表より明らかなように、本発明例はいずれも優れ
た耐気孔性を示している。Number of pits: 0 to 2 pieces / bead 500 mm ... ○ (excellent) 3 to 10 pieces / bead 500 mm ... △ (somewhat inferior)> 10 pieces / bead 500 mm ... × (inferior) Number of blowholes: 0 to 50 pieces / Beads 100 mm ... ○ (excellent) 51-100 pieces / beads 100 mm ... △ (somewhat inferior)> 100 pieces / beads 100 mm ... x (inferior) As is apparent from Table 1, all the inventive examples have excellent pore resistance. Showing sex.
一方、比較例No.1、No.6〜No.7、No.12〜No.13、No.1
9〜No.20は、Ｃ、Si、Mn、Mn＋Si、Mn/Siのいずれかが
本発明範囲外であるため、ピット数又はブローホール数
が多く、耐気孔性が劣っている。また、比較例No.21、N
o.27、No.32、No.35、No.39、No.43は、Ｐ、Ｓ、Al、T
i、Zr、Caのいずれかが本発明範囲外であるため、耐気
孔性が劣っている。On the other hand, Comparative Examples No. 1, No. 6 to No. 7, No. 12 to No. 13, No. 1
In Nos. 9 to 20, any one of C, Si, Mn, Mn + Si, and Mn / Si is out of the scope of the present invention, so that the number of pits or the number of blow holes is large and the porosity resistance is poor. In addition, Comparative Example No. 21, N
o.27, No.32, No.35, No.39, No.43 are P, S, Al, T
Any of i, Zr, and Ca is out of the range of the present invention, so that the pore resistance is poor.
実施例２ 第１表に示した化学成分を有するNo.15のワイヤを用
いて、第３表及び第４表に示すパルス条件でパルスマグ
溶接を実施し、耐気孔性を評価した。その結果を第３表
及び第４表に併記する。 Example 2 Using No. 15 wire having the chemical composition shown in Table 1, pulse mag welding was carried out under the pulse conditions shown in Tables 3 and 4, and the porosity resistance was evaluated. The results are also shown in Tables 3 and 4.
供試鋼板、耐気孔性の評価等々の他の条件は実施例１
と同じである。Other conditions such as test steel sheet, evaluation of pore resistance, etc.
Is the same as
第３表及び第４表より、既存溶接機を用い或いはパル
ス条件が適切でない比較例は耐気孔性が良くないのに対
し、本発明例はいずれも優れた耐気孔性を示しているこ
とがわかる。It can be seen from Tables 3 and 4 that the comparative examples using the existing welding machine or the pulse conditions are not suitable have poor porosity resistance, whereas the examples of the present invention show excellent porosity resistance. Recognize.
実施例３ 第１表及び第２表に示した化学成分を有する６種類の
ワイヤを用い、CO2溶接（実施例１と同じ溶接条件）及
びパルスマグ溶接（ピーク電流:480A、ピーク幅:2.0mse
c、周波数:170Hz）を行い、種々の亜鉛目付量の亜鉛め
っき鋼板における耐気孔性を評価した。Example 3 CO 2 welding (the same welding conditions as in Example 1) and pulsed mag welding (peak current: 480 A, peak width: 2.0 mse) were used using 6 types of wires having the chemical components shown in Tables 1 and 2.
c, frequency: 170 Hz) to evaluate the porosity resistance of galvanized steel sheets with various weights of zinc.
その結果は、第５表に示すとおり、本発明のCO2溶接
或いはパルスマグ溶接によれば、相当量の亜鉛目付量の
亜鉛めっき鋼板に対しても優れた耐気孔性を示してい
る。The results show that, as shown in Table 5, according to the CO 2 welding or pulse mag welding of the present invention, excellent porosity resistance is exhibited even for a galvanized steel sheet with a considerable zinc basis weight.
（発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、ワイヤの成分
組成の調整或いは溶接条件の適切な選定等により、特に
亜鉛めっき鋼板の溶接で大きな問題である耐気孔性を顕
著に改善することができる。 (Effects of the Invention) As described in detail above, according to the present invention, the porosity resistance, which is a major problem in the welding of galvanized steel sheets, is remarkable by adjusting the composition of the wire or appropriately selecting the welding conditions. Can be improved.
第１図は実施例で用いた溶接施工要領を示す説明図であ
る。FIG. 1 is an explanatory diagram showing the welding procedure used in the examples.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−248594（ＪＰ，Ａ) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-62-248594 (JP, A)
Claims (4)
0.50重量％以上2.00重量％未満、Mn:1.50重量％を超え
3.00重量％未満、P:0.005乃至0.20重量％、S:0.10重量
％以下を含有し、残部が鉄及び不可避的不純物であると
共に、MnとSiの総含有量が2.50重量％以上5.00重量％未
満、Mn/Si含有量比が1.50乃至4.00に規制されているこ
とを特徴とする亜鉛メッキ鋼板溶接用ソリッドワイヤ。1. C: more than 0.05% by weight and 0.20% by weight or less, Si:
0.50% or more and less than 2.00% by weight, Mn: more than 1.50% by weight
Less than 3.00 wt%, P: 0.005 to 0.20 wt%, S: 0.10 wt% or less, the balance is iron and unavoidable impurities, and the total content of Mn and Si is 2.50 wt% or more and less than 5.00 wt% , A solid wire for welding galvanized steel sheet, characterized in that the Mn / Si content ratio is regulated to 1.50 to 4.00.
0.50重量％以上2.00重量％未満、Mn:1.50重量％を超え
3.00重量％未満、P:0.005乃至0.20重量％、S:0.10重量
％以下を含有すると共に、Al:0.10重量％以下、Ti:0.20
重量％以下及びZr:0.20重量％以下からなる群から選択
された少なくとも１種を含有し、残部が鉄及び不可避的
不純物であると共に、MnとSiの総含有量が2.50重量％以
上5.00重量％未満、Mn/Si含有量比が1.50乃至4.00に規
制されていることを特徴とする亜鉛メッキ鋼板溶接用ソ
リッドワイヤ。2. C: more than 0.05% by weight and 0.20% by weight or less, Si:
0.50% or more and less than 2.00% by weight, Mn: more than 1.50% by weight
Less than 3.00 wt%, P: 0.005 to 0.20 wt%, S: 0.10 wt% or less, Al: 0.10 wt% or less, Ti: 0.20
% Or less and Zr: 0.20% or less by weight, at least one selected from the group consisting of iron and inevitable impurities, and the total content of Mn and Si is 2.50% to 5.00% by weight. Solid wire for welding galvanized steel sheet, characterized in that the Mn / Si content ratio is regulated to 1.50 to 4.00.
ソリッドワイヤとCO2溶接又はパルスマグ溶接との組合
せにて亜鉛メッキ鋼板を溶接することを特徴とする亜鉛
メッキ鋼板の溶接方法。3. A method for welding a galvanized steel sheet, which comprises welding the galvanized steel sheet with a combination of the solid wire having the chemical composition according to claim 1 or 2 and CO 2 welding or pulse mag welding.
560A、ピーク幅:1.6乃至3.0msec、周波数:100乃至250Hz
であることを特徴とする請求項３に記載の亜鉛めっき鋼
板の溶接方法。4. The pulse waveform condition is a peak current: 460 or more.
560A, peak width: 1.6 to 3.0 msec, frequency: 100 to 250 Hz
The method for welding a galvanized steel sheet according to claim 3, wherein
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