JP2517814B2 - 高珪素鋼の溶接方法 - Google Patents
高珪素鋼の溶接方法Info
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- JP2517814B2 JP2517814B2 JP4088672A JP8867292A JP2517814B2 JP 2517814 B2 JP2517814 B2 JP 2517814B2 JP 4088672 A JP4088672 A JP 4088672A JP 8867292 A JP8867292 A JP 8867292A JP 2517814 B2 JP2517814 B2 JP 2517814B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高珪素鋼の製造時或いは
製品加工時に高珪素鋼を溶接するにあたって、溶接部の
低温での割れ発生を防止し、良好な継ぎ手特性を得る溶
接方法に関するものである。
製品加工時に高珪素鋼を溶接するにあたって、溶接部の
低温での割れ発生を防止し、良好な継ぎ手特性を得る溶
接方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】従来、珪素を含有した鋼の溶接は、ＭＩＧ
溶接，レーザ溶接、また、特に珪素鋼製造時のコイル継
ぎ溶接ではフラッシュバット溶接、などが用いられてき
た。例えば、特開昭５６−１９９９４号公報に開示の溶
接方法では、３．５ wt％以下のＳiを含有する珪素鋼、
または、さらに１ wt％までのＡ１(アルミニュ-ム)を含
有する珪素鋼、の帯材を突き合わせ溶接するに当たり、
高エネルギ密度の熱源を用いて溶接入熱を10000 Ｊ／cm
2以下に制限するとしている。しかし、珪素鋼は高磁気
特性を求めて珪素濃度を上げる方向で商品開発が進めら
れて珪素濃度が３．５ wt％を超え７ wt％程度のものま
で開発されてきており、このような高珪素鋼の場合には
溶接が困難になってきている。これは珪素濃度が３．５
wt％をこえると、室温でほとんど塑性伸びを示さなく
なり、このため溶接に際して上に述べたような従来の溶
接技術を適用すると、溶接時に発生する歪によって溶接
部に割れが発生してしまうからである。ここで溶接部と
は溶接による熱影響部及び溶融後再凝固した部分をい
う。
溶接，レーザ溶接、また、特に珪素鋼製造時のコイル継
ぎ溶接ではフラッシュバット溶接、などが用いられてき
た。例えば、特開昭５６−１９９９４号公報に開示の溶
接方法では、３．５ wt％以下のＳiを含有する珪素鋼、
または、さらに１ wt％までのＡ１(アルミニュ-ム)を含
有する珪素鋼、の帯材を突き合わせ溶接するに当たり、
高エネルギ密度の熱源を用いて溶接入熱を10000 Ｊ／cm
2以下に制限するとしている。しかし、珪素鋼は高磁気
特性を求めて珪素濃度を上げる方向で商品開発が進めら
れて珪素濃度が３．５ wt％を超え７ wt％程度のものま
で開発されてきており、このような高珪素鋼の場合には
溶接が困難になってきている。これは珪素濃度が３．５
wt％をこえると、室温でほとんど塑性伸びを示さなく
なり、このため溶接に際して上に述べたような従来の溶
接技術を適用すると、溶接時に発生する歪によって溶接
部に割れが発生してしまうからである。ここで溶接部と
は溶接による熱影響部及び溶融後再凝固した部分をい
う。
【０００３】一方、溶接時に予熱，後熱を施し、割れの
発生を防止することはしばしば試みられる。例えば特開
昭６１−７９７２９号公報に開示のレーザ溶接方法によ
れば、溶接割れを起こしやすい鋼板を突き合わせ溶接す
るに当たり、突き合わせる鋼板の各端部を溶接前から溶
接終了直後までの間、連続的もしくは間欠的に加熱し、
溶接直後における溶接部及びその近傍の温度が８０℃〜
４００℃になるように保持し、その後焼戻し熱処理を行
うとしている。
発生を防止することはしばしば試みられる。例えば特開
昭６１−７９７２９号公報に開示のレーザ溶接方法によ
れば、溶接割れを起こしやすい鋼板を突き合わせ溶接す
るに当たり、突き合わせる鋼板の各端部を溶接前から溶
接終了直後までの間、連続的もしくは間欠的に加熱し、
溶接直後における溶接部及びその近傍の温度が８０℃〜
４００℃になるように保持し、その後焼戻し熱処理を行
うとしている。
【０００４】更に特開昭６２−６１７９０号公報に開示
の溶接方法では、レーザビームエネルギーの一部を用い
て溶接前に絶緑被覆を除去するとともに、溶接後にレー
ザビーム溶接のエネルギーの５５〜７５％を用いて突き
合わせ溶接部を照射し、溶接部の割れを防止するととも
に曲げ強度の向上を図るとしている。
の溶接方法では、レーザビームエネルギーの一部を用い
て溶接前に絶緑被覆を除去するとともに、溶接後にレー
ザビーム溶接のエネルギーの５５〜７５％を用いて突き
合わせ溶接部を照射し、溶接部の割れを防止するととも
に曲げ強度の向上を図るとしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、特開昭６１−
７９７２９号公報に開示の溶接方法での、溶接部特性を
改善させるために必要な後熱温度は、通常予熱温度より
ずいぶん高く、該公報に記載されているように７００℃
程度となってしまう。このような高温での後熱を行うた
めには専用の後熱装置が必要となるばかりか、後熱にと
もなう熱歪が生じてしまい、溶接後そのまま使用する製
品加工では、寸法精度が悪くなり使用できなくなる。ま
た７００℃程度の後熱を施すと、溶接部で結晶粒が不必
要に成長してしまい、溶接部の機械的特性が劣化してし
まうなどの問題点があった。
７９７２９号公報に開示の溶接方法での、溶接部特性を
改善させるために必要な後熱温度は、通常予熱温度より
ずいぶん高く、該公報に記載されているように７００℃
程度となってしまう。このような高温での後熱を行うた
めには専用の後熱装置が必要となるばかりか、後熱にと
もなう熱歪が生じてしまい、溶接後そのまま使用する製
品加工では、寸法精度が悪くなり使用できなくなる。ま
た７００℃程度の後熱を施すと、溶接部で結晶粒が不必
要に成長してしまい、溶接部の機械的特性が劣化してし
まうなどの問題点があった。
【０００６】前記特開昭６２−６１７９０号公報に開示
の溶接方法では、溶接後のレーザ照射だけでは珪素濃度
が３．５ wt％を越え、７ wt％以下である高珪素鋼の溶
接では、入熱が不十分なため溶接部の割れ発生を制御す
ることはできなかった。
の溶接方法では、溶接後のレーザ照射だけでは珪素濃度
が３．５ wt％を越え、７ wt％以下である高珪素鋼の溶
接では、入熱が不十分なため溶接部の割れ発生を制御す
ることはできなかった。
【０００７】本発明は上記のような問題点に鑑みてなさ
れたものであり、高珪素鋼の溶接に際し、溶接部に発生
する歪による割れ発生を制御するとともに、溶接熱影響
部を狭くして母材特性に近い溶接部を得る、経済的に優
れ、また溶接による熱歪が問題となる製品加工にも適用
できる溶接方法を提供することを目的とする。
れたものであり、高珪素鋼の溶接に際し、溶接部に発生
する歪による割れ発生を制御するとともに、溶接熱影響
部を狭くして母材特性に近い溶接部を得る、経済的に優
れ、また溶接による熱歪が問題となる製品加工にも適用
できる溶接方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、高珪素鋼の溶
接に際して、再結晶温度以上、該鋼材の靭性遷移温度を
５０℃以上越える予熱温度に昇温し保定して溶接を行う
とともに、溶接終了後も１００℃以上、予熱温度領域に
近い領域で一定時間保定し、その後冷却することを特徴
とする高珪素鋼の溶接方法である。本発明においては、
溶接熱源としてレーザ光束を用いれば継ぎ手特性をより
一層向上する事が出来る。
接に際して、再結晶温度以上、該鋼材の靭性遷移温度を
５０℃以上越える予熱温度に昇温し保定して溶接を行う
とともに、溶接終了後も１００℃以上、予熱温度領域に
近い領域で一定時間保定し、その後冷却することを特徴
とする高珪素鋼の溶接方法である。本発明においては、
溶接熱源としてレーザ光束を用いれば継ぎ手特性をより
一層向上する事が出来る。
【０００９】本発明における靭性遷移温度とは、引っ張
り試験における鋼材伸びが急激に変化する温度範囲の中
央値を言い、例えば４ wt％から６．５ wt％Ｓi 鋼での
遷移温度は約１５０℃で、３．５ wt％Ｓi 鋼の遷移温
度は室温程度である。また、高珪素鋼の再結晶温度は６
００℃程度である。
り試験における鋼材伸びが急激に変化する温度範囲の中
央値を言い、例えば４ wt％から６．５ wt％Ｓi 鋼での
遷移温度は約１５０℃で、３．５ wt％Ｓi 鋼の遷移温
度は室温程度である。また、高珪素鋼の再結晶温度は６
００℃程度である。
【００１０】なお、前記冷却を、徐冷することにすれば
溶接終了後の前記保持の時間を短くすることが出来る。
また、前記冷却を急冷する場合には前記保持時間を長く
とることによって、略同様の効果が得られる。
溶接終了後の前記保持の時間を短くすることが出来る。
また、前記冷却を急冷する場合には前記保持時間を長く
とることによって、略同様の効果が得られる。
【００１１】
【作用】高珪素鋼では、溶接部のベイナイトあるいはマ
ルテンサイト変態などがなく、フェライト単相となるた
め、予熱,後熱などの熱処理は溶接部の割れ発生防止に
は役立たないと考えられるが、本発明者らが鋭意検討を
重ねた結果、高珪素鋼の溶接に際して、該鋼材の靭性遷
移温度を越える予熱温度に昇温し保定して溶接を行い、
溶接終了後も予熱温度以下に一定時間保持する事にすれ
ば、格段高温の後熱処理を施さなくても割れのない良好
な継ぎ手が得られることを発見した。
ルテンサイト変態などがなく、フェライト単相となるた
め、予熱,後熱などの熱処理は溶接部の割れ発生防止に
は役立たないと考えられるが、本発明者らが鋭意検討を
重ねた結果、高珪素鋼の溶接に際して、該鋼材の靭性遷
移温度を越える予熱温度に昇温し保定して溶接を行い、
溶接終了後も予熱温度以下に一定時間保持する事にすれ
ば、格段高温の後熱処理を施さなくても割れのない良好
な継ぎ手が得られることを発見した。
【００１２】フェライト単相である高珪素鋼板の室温で
の塑性伸びは少ないが、高珪素鋼板を溶接するとき、予
め伸びが十分に期待できる靭性遷移温度以上に加熱して
おけば、溶接による局所入熱と引き続いて起こる溶融金
属の凝固にともなう応力によって、鋼材は割れることな
く変形できると期待できる。この時、溶接部の靭性遷移
は鋼材のそれより高くなるため、溶接に必要な予熱温度
は鋼材の靭性遷移温度より５０℃以上高くしなければな
らない。また予熱温度が再結晶温度を越えると、予熱に
必要な熱量が大きくなり、不経済になるばかりか、溶接
部の結晶粒が粗大化して溶接品質が劣化してしまう。
の塑性伸びは少ないが、高珪素鋼板を溶接するとき、予
め伸びが十分に期待できる靭性遷移温度以上に加熱して
おけば、溶接による局所入熱と引き続いて起こる溶融金
属の凝固にともなう応力によって、鋼材は割れることな
く変形できると期待できる。この時、溶接部の靭性遷移
は鋼材のそれより高くなるため、溶接に必要な予熱温度
は鋼材の靭性遷移温度より５０℃以上高くしなければな
らない。また予熱温度が再結晶温度を越えると、予熱に
必要な熱量が大きくなり、不経済になるばかりか、溶接
部の結晶粒が粗大化して溶接品質が劣化してしまう。
【００１３】さらに、溶接終了後も１００℃以上、予熱
温度以下に一定時間保持することにより、格段後熱処理
を施さなくても機械的特性に優れた健全な継ぎ手を形成
することができるので、高温での後熱処理による熱歪の
発生を防止することができる。ここで、溶接後の保定温
度が急速に１００℃以下になると割れ発生を防止する事
が出来ず、また溶接後予熱温度以上に昇温して保定する
ためには専用の後熱装置が必要となるばかりか、後熱に
より熱歪が生じてしまう。
温度以下に一定時間保持することにより、格段後熱処理
を施さなくても機械的特性に優れた健全な継ぎ手を形成
することができるので、高温での後熱処理による熱歪の
発生を防止することができる。ここで、溶接後の保定温
度が急速に１００℃以下になると割れ発生を防止する事
が出来ず、また溶接後予熱温度以上に昇温して保定する
ためには専用の後熱装置が必要となるばかりか、後熱に
より熱歪が生じてしまう。
【００１４】また、溶接熱源としてレーザ光束のような
集中度の高い熱源を用いることにすれば、溶接部の結晶
粒粗大化が防止できて更に効果が高まる。
集中度の高い熱源を用いることにすれば、溶接部の結晶
粒粗大化が防止できて更に効果が高まる。
【００１５】製品加工時の溶接の熱源として集中度の高
い熱源を利用すれば、高珪素鋼で生産される部品の溶接
熱影響による磁気特性劣化、ならびに溶接入熱による熱
歪の発生を防ぐことにも有効である。
い熱源を利用すれば、高珪素鋼で生産される部品の溶接
熱影響による磁気特性劣化、ならびに溶接入熱による熱
歪の発生を防ぐことにも有効である。
【００１６】
【実施例】以下、本発明による高珪素鋼熱延鋼板の溶接
実施例を説明する。 〔実施例１〕供試材とした高珪素熱延鋼板の珪素含有量
は６．５ wt％で、板厚１．８mmの鋼板を２枚突き合わ
せて溶接を施した。溶接熱源には定格出力５kWの炭酸ガ
スレーザ発振器を用いた。溶接に際しては、鋼板温度を
ホットプレートにより200℃に昇温l保定した後、溶接を
行った。
実施例を説明する。 〔実施例１〕供試材とした高珪素熱延鋼板の珪素含有量
は６．５ wt％で、板厚１．８mmの鋼板を２枚突き合わ
せて溶接を施した。溶接熱源には定格出力５kWの炭酸ガ
スレーザ発振器を用いた。溶接に際しては、鋼板温度を
ホットプレートにより200℃に昇温l保定した後、溶接を
行った。
【００１７】溶接条件は、照射レ−ザーパワー４kW、溶
接速度３m/minで、Ａr 7.5l/minによるセンターガスシ
ールドを行っている。溶接終了後もこの温度をホットプ
レートにより保持して２min間保定を行い、その後放冷
により冷却して割れ発生の無いことを確認した。この放
冷時の冷却速度は３３℃/secであった。
接速度３m/minで、Ａr 7.5l/minによるセンターガスシ
ールドを行っている。溶接終了後もこの温度をホットプ
レートにより保持して２min間保定を行い、その後放冷
により冷却して割れ発生の無いことを確認した。この放
冷時の冷却速度は３３℃/secであった。
【００１８】表１に、本実施例１とともに比較のために
予熱の無い場合、および予熱のみ行い溶接後予熱温度で
の保定を実施しなかった場合の割れ発生状況を示した。
本発明による溶接方法を採用することにより、高珪素鋼
の溶接において格段後熱処理を施さなくても割れ発生を
抑制できることが分かる。
予熱の無い場合、および予熱のみ行い溶接後予熱温度で
の保定を実施しなかった場合の割れ発生状況を示した。
本発明による溶接方法を採用することにより、高珪素鋼
の溶接において格段後熱処理を施さなくても割れ発生を
抑制できることが分かる。
【００１９】
【表１】
【００２０】〔実施例２〕予熱温度が鋼材の靭性遷移温
度を５０℃以上越えないと、溶接部の割れを防止するこ
とは出来ない。例えば実施例１で示した鋼材で、予熱温
度を変えた実験結果を表２に示す。溶接は実施例１と同
じ条件で行い、溶接後表２中に記載の温度、時間で保定
後、放冷を行った。この放冷時の冷却速度は３３℃/sec
であった。
度を５０℃以上越えないと、溶接部の割れを防止するこ
とは出来ない。例えば実施例１で示した鋼材で、予熱温
度を変えた実験結果を表２に示す。溶接は実施例１と同
じ条件で行い、溶接後表２中に記載の温度、時間で保定
後、放冷を行った。この放冷時の冷却速度は３３℃/sec
であった。
【００２１】
【表２】
【００２２】〔実施例３〕また２００℃予熱により溶接
を行い、予熱温度に保定後急冷される場合には保定時間
を上記実施例１よりも長くとる必要がある。例えば実施
例１と同じ条件で溶接を行い水冷する場合に、同様の効
果を得るために必要な溶接後保定時間は２００℃で１０
分以上であった。
を行い、予熱温度に保定後急冷される場合には保定時間
を上記実施例１よりも長くとる必要がある。例えば実施
例１と同じ条件で溶接を行い水冷する場合に、同様の効
果を得るために必要な溶接後保定時間は２００℃で１０
分以上であった。
【００２３】
【発明の効果】本発明によれば、特性の優れた溶接部を
得ることができると共に、後熱処理装置が不必要なので
設備コスト面で有利であり、溶接作業能率向上および歩
留まり向上を図ることができ、磁気特性に優れた鋼材を
安価に製造できる。また、モーターコアの組み付けなど
製品加工において利用すれば、能率よく品質の優れた部
品もしくは組立製品を生産できるなど、本発明の工業的
価値は非常に高いものである。
得ることができると共に、後熱処理装置が不必要なので
設備コスト面で有利であり、溶接作業能率向上および歩
留まり向上を図ることができ、磁気特性に優れた鋼材を
安価に製造できる。また、モーターコアの組み付けなど
製品加工において利用すれば、能率よく品質の優れた部
品もしくは組立製品を生産できるなど、本発明の工業的
価値は非常に高いものである。
【００２４】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２２Ｃ 38/02 Ｃ２２Ｃ 38/02 Ｂ２３Ｋ 103:04 Ｂ２３Ｋ 103:04
Claims (2)
- 【請求項１】高珪素鋼の溶接に際して、溶接部を再結晶
温度以下、該鋼材の靭性遷移温度を５０℃以上超える予
熱温度に昇温し保定して溶接を行うとともに、溶接終了
後も１００℃以上、予熱温度領域に近い温度領域で一定
時間保定して冷却する事を特徴とする高珪素鋼の溶接方
法。 - 【請求項２】溶接熱源としてレーザ光束を用いることを
特徴とする請求項１記載の高珪素鋼の溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4088672A JP2517814B2 (ja) | 1992-04-09 | 1992-04-09 | 高珪素鋼の溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4088672A JP2517814B2 (ja) | 1992-04-09 | 1992-04-09 | 高珪素鋼の溶接方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05293684A JPH05293684A (ja) | 1993-11-09 |
| JP2517814B2 true JP2517814B2 (ja) | 1996-07-24 |
Family
ID=13949315
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4088672A Expired - Lifetime JP2517814B2 (ja) | 1992-04-09 | 1992-04-09 | 高珪素鋼の溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2517814B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101242688B1 (ko) * | 2005-12-21 | 2013-03-12 | 주식회사 포스코 | 규소 강판의 레이저 용접 방법 |
-
1992
- 1992-04-09 JP JP4088672A patent/JP2517814B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05293684A (ja) | 1993-11-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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