JP2825168B2 - 高疲労強度ガスシールドアーク溶接方法 - Google Patents
高疲労強度ガスシールドアーク溶接方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、溶接部の疲労強度を改
善する高疲労強度ガスシールドアーク溶接方法に関する
ものである。
善する高疲労強度ガスシールドアーク溶接方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】シールドガスを使用する溶接用複合ワイ
ヤは、溶接能率が良好であることから造船、橋梁あるい
は鉄塔などの各種構造物などの高張力鋼に適用されてい
る。その中でも、特にＣＯ2 ガスをシールドガスとする
溶接用複合ワイヤ（以下複合ワイヤという）の使用が大
半を占めている。
ヤは、溶接能率が良好であることから造船、橋梁あるい
は鉄塔などの各種構造物などの高張力鋼に適用されてい
る。その中でも、特にＣＯ2 ガスをシールドガスとする
溶接用複合ワイヤ（以下複合ワイヤという）の使用が大
半を占めている。
【０００３】しかし、近年、主に疲労強度に対する配慮
から、ビード形状に対する要求が非常に厳しくなってき
ている。ところが、ＣＯ2 ガスをシールドガスとする複
合ワイヤは、水平すみ肉ビード止端部の形状が凸型にな
りやすい。また、ＣＯ2 ガスシールド複合ワイヤはスパ
ッタが多いため、ビード止端部にスパッタが噛み込んだ
りすることがある。この様なビード止端部ではビード止
端部への応力集中が大きくなり、繰り返し荷重に対する
疲労強度を低下させる原因となっている。即ち、図１は
鋼板１と水平すみ肉ビード２の断面とビード止端部にお
ける曲率半径ρと接触角θを拡大して示した図であっ
て、曲率半径ρと接触角θが小さい程ビード止端部に一
種の切欠効果を生じ、ここに応力集中が起こるため、疲
労強度が低下するのである。
から、ビード形状に対する要求が非常に厳しくなってき
ている。ところが、ＣＯ2 ガスをシールドガスとする複
合ワイヤは、水平すみ肉ビード止端部の形状が凸型にな
りやすい。また、ＣＯ2 ガスシールド複合ワイヤはスパ
ッタが多いため、ビード止端部にスパッタが噛み込んだ
りすることがある。この様なビード止端部ではビード止
端部への応力集中が大きくなり、繰り返し荷重に対する
疲労強度を低下させる原因となっている。即ち、図１は
鋼板１と水平すみ肉ビード２の断面とビード止端部にお
ける曲率半径ρと接触角θを拡大して示した図であっ
て、曲率半径ρと接触角θが小さい程ビード止端部に一
種の切欠効果を生じ、ここに応力集中が起こるため、疲
労強度が低下するのである。
【０００４】この水平すみ肉ビード止端部の曲率半径ρ
と接触角θを大きくする対策として、機械的に手直し
する方法、施工法、溶接材料の選定等が実施または
検討されている。しかし、上記〜には次の様な問題
がある。
と接触角θを大きくする対策として、機械的に手直し
する方法、施工法、溶接材料の選定等が実施または
検討されている。しかし、上記〜には次の様な問題
がある。
【０００５】機械的に手直しする方法：この方法は溶
接後に溶接ビードの止端部をグラインダー研削したり、
ドレッシングビードを異なる溶接材料で置いたり、また
ＴＩＧで再溶融させたりする方法であるが、かなりのコ
スト高となるという問題がある。
接後に溶接ビードの止端部をグラインダー研削したり、
ドレッシングビードを異なる溶接材料で置いたり、また
ＴＩＧで再溶融させたりする方法であるが、かなりのコ
スト高となるという問題がある。
【０００６】施工法：この方法は鋼板の開先形状を変
えたり、自動ウィービング溶接を行う方法であるが、す
み肉巻き溶接の様な施工場所への適用は難しいという問
題がある。
えたり、自動ウィービング溶接を行う方法であるが、す
み肉巻き溶接の様な施工場所への適用は難しいという問
題がある。
【０００７】溶接材料：複合ワイヤとしては、特開平
２−９９２９７号公報でスラグ形成剤のうちＺｒＯ2 及
びＳｉＯ2 についてＴｉＯ2 に対する配合比や、全酸化
物量、ワイヤ中の水素量を規定する等の構成で水平すみ
肉のビード形状を改善する方法が提案されているが、ビ
ード止端部の曲率半径ρと接触角θについてはまだ十分
に検討されていない。
２−９９２９７号公報でスラグ形成剤のうちＺｒＯ2 及
びＳｉＯ2 についてＴｉＯ2 に対する配合比や、全酸化
物量、ワイヤ中の水素量を規定する等の構成で水平すみ
肉のビード形状を改善する方法が提案されているが、ビ
ード止端部の曲率半径ρと接触角θについてはまだ十分
に検討されていない。
【０００８】この様に、あらゆる方向からビード止端部
の形状を改善する対策が試みられているが、根本的対策
がないのが現状であった。
の形状を改善する対策が試みられているが、根本的対策
がないのが現状であった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、水平すみ肉
ビード止端部の曲率半径ρと接触角θを大きくし、疲労
強度に対して優れた高疲労強度ガスシールドアーク溶接
方法を提供するものである。
ビード止端部の曲率半径ρと接触角θを大きくし、疲労
強度に対して優れた高疲労強度ガスシールドアーク溶接
方法を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、フラッ
クス成分として、ワイヤ重量比でＴｉＯ2 ：３．５〜
７．０％、Ｆ：０．０１〜０．２０％、Ｓ：０．００５
〜０．０３％、且つ、ワイヤ中の全水素量：８０ｐｐｍ
以下、フラックス充填率：８〜２０％の溶接用複合ワイ
ヤを使用し、ＣＯ2 ガスを５〜２０体積％含有するＡｒ
＋ＣＯ2 混合ガスでシールドして溶接することを特徴と
する高疲労強度ガスシールドアーク溶接方法である。
クス成分として、ワイヤ重量比でＴｉＯ2 ：３．５〜
７．０％、Ｆ：０．０１〜０．２０％、Ｓ：０．００５
〜０．０３％、且つ、ワイヤ中の全水素量：８０ｐｐｍ
以下、フラックス充填率：８〜２０％の溶接用複合ワイ
ヤを使用し、ＣＯ2 ガスを５〜２０体積％含有するＡｒ
＋ＣＯ2 混合ガスでシールドして溶接することを特徴と
する高疲労強度ガスシールドアーク溶接方法である。
【００１１】
【作用】以下、本発明に至った過程と構成について述べ
る。
る。
【００１２】まず、ＣＯ2 ガスをシールドガスとした複
合ワイヤのビード止端部の曲率半径ρ、接触角θと疲労
強度の関係を知るために、厚さ１２ｍｍのＨＴ６０鋼を
用いて、リブ十字継手試験をＪＩＳ ＹＦＷ２４で規定
される１．２ｍｍ径の複合ワイヤを用いて水平すみ肉姿
勢で行った。また、曲率半径ρ、接触角θと疲労強度と
の関係をより明確にするため、溶接後のビード止端部を
グラインダーにて研削し、後処理を施した。溶接条件
は、電流：２７０Ａ、電圧：３０Ｖ、溶接速度：４０ｃ
ｐｍ（自動）、シールドガス：ＣＯ2 ２５ｌ／ｍｉｎ、
ワイヤ突き出し長さ：２５ｍｍとした。
合ワイヤのビード止端部の曲率半径ρ、接触角θと疲労
強度の関係を知るために、厚さ１２ｍｍのＨＴ６０鋼を
用いて、リブ十字継手試験をＪＩＳ ＹＦＷ２４で規定
される１．２ｍｍ径の複合ワイヤを用いて水平すみ肉姿
勢で行った。また、曲率半径ρ、接触角θと疲労強度と
の関係をより明確にするため、溶接後のビード止端部を
グラインダーにて研削し、後処理を施した。溶接条件
は、電流：２７０Ａ、電圧：３０Ｖ、溶接速度：４０ｃ
ｐｍ（自動）、シールドガス：ＣＯ2 ２５ｌ／ｍｉｎ、
ワイヤ突き出し長さ：２５ｍｍとした。
【００１３】疲労試験は、試験片を幅５０ｍｍで切り出
し、５０ｔｏｎｆのアムスラー型疲労試験機を使用し、
軸力で最小応力１ｋｇｆ／ｍｍ2 、繰り返し速度６００
ｃｐｍで行った。なお、曲率半径ρ及び接触角θは、図
１に示す様にすみ肉ビード止端部の断面について測定す
る。即ち、ビード止端部を２０倍に拡大し、拡大図にお
いてビード止端部Ａよりビード側へ１０ｍｍ離れたＢ点
を求め、Ａ〜Ｂ内でＡ点を含む最適の曲率半径ρを求
め、つぎにＢ点近傍における接線を引き、鋼板となす
角、即ち接触角θを求める。この様にして得られた結果
を図２〜４に示す。図２はビード止端部の曲率半径ρと
接触角θの関係を示した図であり、曲率半径ρの増加に
対して接触角θも増加することが分かった。図３は曲率
半径ρと疲労強度との関係を示した図であり、曲率半径
ρの増加に伴い疲労強度は向上するが、ＣＯ2 溶接のま
までは曲率半径ρは１．０ｍｍ未満であり、疲労強度は
低い。これに対して、後処理を行い曲率半径ρが１．０
ｍｍ以上になると明らかに疲労強度が向上することが分
かった。図４は接触角θと疲労強度との関係を示した図
であり、接触角θの増加に伴い疲労強度は向上してい
る。接触角θは、ＣＯ2 溶接のままでは１４０度未満で
あり、疲労強度は低い。これに対して、後処理を行い、
接触角θが１４０度を超えると疲労強度の向上が認めら
れた。
し、５０ｔｏｎｆのアムスラー型疲労試験機を使用し、
軸力で最小応力１ｋｇｆ／ｍｍ2 、繰り返し速度６００
ｃｐｍで行った。なお、曲率半径ρ及び接触角θは、図
１に示す様にすみ肉ビード止端部の断面について測定す
る。即ち、ビード止端部を２０倍に拡大し、拡大図にお
いてビード止端部Ａよりビード側へ１０ｍｍ離れたＢ点
を求め、Ａ〜Ｂ内でＡ点を含む最適の曲率半径ρを求
め、つぎにＢ点近傍における接線を引き、鋼板となす
角、即ち接触角θを求める。この様にして得られた結果
を図２〜４に示す。図２はビード止端部の曲率半径ρと
接触角θの関係を示した図であり、曲率半径ρの増加に
対して接触角θも増加することが分かった。図３は曲率
半径ρと疲労強度との関係を示した図であり、曲率半径
ρの増加に伴い疲労強度は向上するが、ＣＯ2 溶接のま
までは曲率半径ρは１．０ｍｍ未満であり、疲労強度は
低い。これに対して、後処理を行い曲率半径ρが１．０
ｍｍ以上になると明らかに疲労強度が向上することが分
かった。図４は接触角θと疲労強度との関係を示した図
であり、接触角θの増加に伴い疲労強度は向上してい
る。接触角θは、ＣＯ2 溶接のままでは１４０度未満で
あり、疲労強度は低い。これに対して、後処理を行い、
接触角θが１４０度を超えると疲労強度の向上が認めら
れた。
【００１４】この様に、曲率半径ρを１．０ｍｍ以上、
接触角θを１４０度以上とすれば疲労強度を大幅に向上
できることが明らかとなった。そこで本発明者等は、目
標値を曲率半径ρ≧１．０ｍｍ、接触角θ≧１４０度に
設定し、これら目標値を満足させるために次の４点、即
ち、スラグを均一にビード全体に被包させること、
スラグの粘性を低下させ、スラグをビード止端部まで均
一に被包させること、溶接金属の表面張力を低下さ
せ、ビードと鋼板とのぬれ性を高めること、アークを
広げビードと鋼板のなじみを良好にさせることを考慮
し、検討した。
接触角θを１４０度以上とすれば疲労強度を大幅に向上
できることが明らかとなった。そこで本発明者等は、目
標値を曲率半径ρ≧１．０ｍｍ、接触角θ≧１４０度に
設定し、これら目標値を満足させるために次の４点、即
ち、スラグを均一にビード全体に被包させること、
スラグの粘性を低下させ、スラグをビード止端部まで均
一に被包させること、溶接金属の表面張力を低下さ
せ、ビードと鋼板とのぬれ性を高めること、アークを
広げビードと鋼板のなじみを良好にさせることを考慮
し、検討した。
【００１５】その結果、スラグを均一にビード全体に被
包させるためには、スラグ形成剤の基本成分であるＴｉ
Ｏ2 を３．５〜７．０％添加する必要があることが分か
った。３．５％未満ではスラグの被包性が不十分であ
り、ビード止端部までスラグが被包しないため曲率半径
ρ、接触角θが小さくなる。一方、７．０％を超えて添
加するとスラグ量が過剰となり、スラグ巻き込み発生の
原因となる。
包させるためには、スラグ形成剤の基本成分であるＴｉ
Ｏ2 を３．５〜７．０％添加する必要があることが分か
った。３．５％未満ではスラグの被包性が不十分であ
り、ビード止端部までスラグが被包しないため曲率半径
ρ、接触角θが小さくなる。一方、７．０％を超えて添
加するとスラグ量が過剰となり、スラグ巻き込み発生の
原因となる。
【００１６】次に、スラグの粘性を低下させ、スラグを
ビード止端部まで均一に被包させるためにＦを０．０１
〜０．２０％添加する。０．０１％未満ではスラグの粘
性低下に効果がなく、ビード止端部までスラグが被包し
ないため曲率半径ρ、接触角θが小さい。一方、０．２
０％を超えるとスラグの粘性が極端に低下し、溶接し難
く、ビードが揃いにくくなり、カットが発生しやすい。
尚、Ｆ源としてはＬｉＦ、ＮａＦ、Ｋ2 ＳｉＦ6 、Ｍｇ
Ｆ2 、ＣａＦ2 などのフッ化物が挙げられ、これらを１
種以上添加する。
ビード止端部まで均一に被包させるためにＦを０．０１
〜０．２０％添加する。０．０１％未満ではスラグの粘
性低下に効果がなく、ビード止端部までスラグが被包し
ないため曲率半径ρ、接触角θが小さい。一方、０．２
０％を超えるとスラグの粘性が極端に低下し、溶接し難
く、ビードが揃いにくくなり、カットが発生しやすい。
尚、Ｆ源としてはＬｉＦ、ＮａＦ、Ｋ2 ＳｉＦ6 、Ｍｇ
Ｆ2 、ＣａＦ2 などのフッ化物が挙げられ、これらを１
種以上添加する。
【００１７】次に、溶接金属の表面張力を低下させ、ビ
ードと鋼板とのぬれ性を高め、ビード止端部の形状を良
好にさせるためにＳを０．００５〜０．０３％添加す
る。Ｓは表面張力低下元素であり、微量添加でぬれ性を
改善できる。０．００５％未満ではこれら効果が発揮さ
れないため、ビード止端部の曲率半径ρと接触角θが向
上しない。一方、０．０３％を超えて添加すると溶接金
属が先行し、溶接し難く、ビードが揃いにくくなる。
尚、Ｓは充填フラックスまたは外皮鋼中に添加する。
ードと鋼板とのぬれ性を高め、ビード止端部の形状を良
好にさせるためにＳを０．００５〜０．０３％添加す
る。Ｓは表面張力低下元素であり、微量添加でぬれ性を
改善できる。０．００５％未満ではこれら効果が発揮さ
れないため、ビード止端部の曲率半径ρと接触角θが向
上しない。一方、０．０３％を超えて添加すると溶接金
属が先行し、溶接し難く、ビードが揃いにくくなる。
尚、Ｓは充填フラックスまたは外皮鋼中に添加する。
【００１８】更に、アークを広げ、ビードと鋼板のなじ
みを良好にするためには、シールドガスにＡｒ＋ＣＯ2
混合ガスを使用する。ＣＯ2 ガスはアーク柱の冷却作用
が強く、アークが広がらず、ビードと鋼板のなじみが悪
い。これに対して、Ａｒ＋ＣＯ2 混合ガスは、アークが
ＣＯ2 ガスに比べ広がるためビード止端部のなじみ性が
良好となり、曲率半径ρと接触角θが大きくなる。しか
し、ＣＯ2 ガス濃度が５体積％未満ではアークの吹き付
け力が弱いため、ビードのなじみが悪くなる。また、溶
融プールの攪拌作用に乏しく、スラグの浮上分離が悪く
なり、スラグ巻き込みが発生しやすい。一方、ＣＯ2 ガ
ス濃度が２０体積％を超えるとＣＯ2ガスのアーク冷却
作用が強まり、アークの広がりがなくなり、ビード止端
部のなじみ改善効果がない。従って、ＣＯ2 ガス濃度が
５〜２０体積％のＡｒ＋ＣＯ2 混合ガスをシールドガス
として使用する。
みを良好にするためには、シールドガスにＡｒ＋ＣＯ2
混合ガスを使用する。ＣＯ2 ガスはアーク柱の冷却作用
が強く、アークが広がらず、ビードと鋼板のなじみが悪
い。これに対して、Ａｒ＋ＣＯ2 混合ガスは、アークが
ＣＯ2 ガスに比べ広がるためビード止端部のなじみ性が
良好となり、曲率半径ρと接触角θが大きくなる。しか
し、ＣＯ2 ガス濃度が５体積％未満ではアークの吹き付
け力が弱いため、ビードのなじみが悪くなる。また、溶
融プールの攪拌作用に乏しく、スラグの浮上分離が悪く
なり、スラグ巻き込みが発生しやすい。一方、ＣＯ2 ガ
ス濃度が２０体積％を超えるとＣＯ2ガスのアーク冷却
作用が強まり、アークの広がりがなくなり、ビード止端
部のなじみ改善効果がない。従って、ＣＯ2 ガス濃度が
５〜２０体積％のＡｒ＋ＣＯ2 混合ガスをシールドガス
として使用する。
【００１９】しかし、上記Ａｒ＋ＣＯ2 混合ガスをシー
ルドガスに使用しても、複合ワイヤの全水素量が８０ｐ
ｐｍを超えると、ビード止端部のなじみが劣化する。こ
の理由は、水素はアーク雰囲気中においてアークの冷却
作用が大きく、アークの断面が収縮するいわゆる熱的ピ
ンチ効果をもたらし、アークが集中する結果、アークが
広がらないためであると考えられる。従って、複合ワイ
ヤの全水素量は８０ｐｐｍ以下にしなければならない。
尚、複合ワイヤの全水素量とは、充填フラックス、鋼外
皮及びワイヤ表面付着物に含有される水素の総量であ
り、その測定は不活性ガス雰囲気中で２０００℃以上に
加熱して抽出して行う。
ルドガスに使用しても、複合ワイヤの全水素量が８０ｐ
ｐｍを超えると、ビード止端部のなじみが劣化する。こ
の理由は、水素はアーク雰囲気中においてアークの冷却
作用が大きく、アークの断面が収縮するいわゆる熱的ピ
ンチ効果をもたらし、アークが集中する結果、アークが
広がらないためであると考えられる。従って、複合ワイ
ヤの全水素量は８０ｐｐｍ以下にしなければならない。
尚、複合ワイヤの全水素量とは、充填フラックス、鋼外
皮及びワイヤ表面付着物に含有される水素の総量であ
り、その測定は不活性ガス雰囲気中で２０００℃以上に
加熱して抽出して行う。
【００２０】複合ワイヤ中のＴｉＯ2 量、Ｆ量、Ｓ量、
全水素量を限定したが、更にフラックス充填率もビード
止端部の形状を良好にするために限定する。すなわち、
フラックス充填率は８〜２０％とする。８％未満では生
成スラグの絶対量が不足するため、スラグの被包性が低
下するとともに、ビードが不揃いになり、ビード止端部
の曲率半径ρと接触角θが小さい。また、２０％を超え
ると生成スラグが過大となり、スラグ巻き込み等の溶接
欠陥が発生しやすくなる。
全水素量を限定したが、更にフラックス充填率もビード
止端部の形状を良好にするために限定する。すなわち、
フラックス充填率は８〜２０％とする。８％未満では生
成スラグの絶対量が不足するため、スラグの被包性が低
下するとともに、ビードが不揃いになり、ビード止端部
の曲率半径ρと接触角θが小さい。また、２０％を超え
ると生成スラグが過大となり、スラグ巻き込み等の溶接
欠陥が発生しやすくなる。
【００２１】図５に本発明の要件を満たす１．２ｍｍ径
の複合ワイヤを、ＣＯ2 ガスとＡｒ＋１０％ＣＯ2 混合
ガスの２種類と厚さ１２ｍｍのＨＴ６０鋼を用いて水平
すみ肉溶接を行い、ビード止端部の曲率半径ρと接触角
θを測定した結果を示す。また、比較にＪＩＳ ＹＦＷ
２４ １．２φの複合ワイヤをＣＯ2 ガスで溶接した結
果も図中に示す。溶接条件は、電流：２７０Ａ、アーク
電圧：２８〜３０Ｖ、速度：４０ｃｐｍ（自動）、シー
ルドガス：Ａｒ＋１０％ＣＯ2 ：２５ｌ／ｍｉｎ、ＣＯ
2 ：２５ｌ／ｍｉｎ、ワイヤ突き出し長さ：２５ｍｍで
ある。
の複合ワイヤを、ＣＯ2 ガスとＡｒ＋１０％ＣＯ2 混合
ガスの２種類と厚さ１２ｍｍのＨＴ６０鋼を用いて水平
すみ肉溶接を行い、ビード止端部の曲率半径ρと接触角
θを測定した結果を示す。また、比較にＪＩＳ ＹＦＷ
２４ １．２φの複合ワイヤをＣＯ2 ガスで溶接した結
果も図中に示す。溶接条件は、電流：２７０Ａ、アーク
電圧：２８〜３０Ｖ、速度：４０ｃｐｍ（自動）、シー
ルドガス：Ａｒ＋１０％ＣＯ2 ：２５ｌ／ｍｉｎ、ＣＯ
2 ：２５ｌ／ｍｉｎ、ワイヤ突き出し長さ：２５ｍｍで
ある。
【００２２】図５で、＋記号は本発明の溶接法で溶接し
た結果、□記号は本発明の要件を満たす複合ワイヤをＣ
Ｏ2 ガスでシールドして溶接した結果、◇記号はＪＩＳ
ＹＦＷ２４で示される複合ワイヤをＣＯ2 ガスでシー
ルドして溶接した結果である。
た結果、□記号は本発明の要件を満たす複合ワイヤをＣ
Ｏ2 ガスでシールドして溶接した結果、◇記号はＪＩＳ
ＹＦＷ２４で示される複合ワイヤをＣＯ2 ガスでシー
ルドして溶接した結果である。
【００２３】図５より、曲率半径ρ≧１．０ｍｍ、接触
角θ≧１４０度を満足するのは、本発明の要件を全て満
たす＋記号のものであることが分かる。また、本発明の
要件の一部である複合ワイヤのみを満たす□記号のもの
は、部分的に目標範囲を満足する。しかし、疲労による
切欠発生点は曲率半径ρと接触角θの小さい部分から発
生するから、測定点において目標値からはずれる値があ
る場合は、疲労強度に対して十分ではないと考えられ
る。尚、ＪＩＳ ＹＦＷ２４の複合ワイヤは、曲率半径
ρ、接触角θとも目標範囲外であった。
角θ≧１４０度を満足するのは、本発明の要件を全て満
たす＋記号のものであることが分かる。また、本発明の
要件の一部である複合ワイヤのみを満たす□記号のもの
は、部分的に目標範囲を満足する。しかし、疲労による
切欠発生点は曲率半径ρと接触角θの小さい部分から発
生するから、測定点において目標値からはずれる値があ
る場合は、疲労強度に対して十分ではないと考えられ
る。尚、ＪＩＳ ＹＦＷ２４の複合ワイヤは、曲率半径
ρ、接触角θとも目標範囲外であった。
【００２４】以上の様に、本発明の溶接法によれば、曲
率半径ρと接触角θを各々１．０ｍｍ以上、１４０度以
上にすることができる。
率半径ρと接触角θを各々１．０ｍｍ以上、１４０度以
上にすることができる。
【００２５】
【実施例】表１に示す複合ワイヤとシールドガスを用い
てリブ十字継手試験を水平すみ肉姿勢で行った。試験鋼
板はＨＴ６０、厚さ１２ｍｍとした。溶接条件は、溶接
電流２７０Ａ、電圧２８〜３０Ｖ、溶接速度４０ｃｍ／
ｍｉｎ、ワイヤ突き出し長さ２０ｍｍとした。曲率半径
ρと接触角θは、溶接ビード５００ｍｍの中から等間隔
で１０ヶ所測定し、その平均値を求めた。尚、表２には
曲率半径ρと接触角θの最小値〜最大値、平均値と疲労
強度、ビード形状及びスラグ巻き込み有無の調査結果を
示した。疲労試験は、溶接ビードを幅５０ｍｍで切出
し、５０ｔｏｎｆのアムスラー型疲労試験機を使用し、
軸力で最小応力１ｋｇｆ／ｍｍ2 、繰り返し速度６００
ｃｐｍで行った。
てリブ十字継手試験を水平すみ肉姿勢で行った。試験鋼
板はＨＴ６０、厚さ１２ｍｍとした。溶接条件は、溶接
電流２７０Ａ、電圧２８〜３０Ｖ、溶接速度４０ｃｍ／
ｍｉｎ、ワイヤ突き出し長さ２０ｍｍとした。曲率半径
ρと接触角θは、溶接ビード５００ｍｍの中から等間隔
で１０ヶ所測定し、その平均値を求めた。尚、表２には
曲率半径ρと接触角θの最小値〜最大値、平均値と疲労
強度、ビード形状及びスラグ巻き込み有無の調査結果を
示した。疲労試験は、溶接ビードを幅５０ｍｍで切出
し、５０ｔｏｎｆのアムスラー型疲労試験機を使用し、
軸力で最小応力１ｋｇｆ／ｍｍ2 、繰り返し速度６００
ｃｐｍで行った。
【００２６】表１、２において、実験Ｎｏ．１〜９は本
発明例、実験Ｎｏ．１０〜１７は比較例である。
発明例、実験Ｎｏ．１０〜１７は比較例である。
【００２７】実験Ｎｏ．１〜９は本発明の要件を全て満
足するため、ρ≧１．０ｍｍ、θ≧１４０度の目標値を
測定点１０点全てで満たし、疲労強度も良好な結果を示
した。
足するため、ρ≧１．０ｍｍ、θ≧１４０度の目標値を
測定点１０点全てで満たし、疲労強度も良好な結果を示
した。
【００２８】これに対し、実験Ｎｏ．１０は複合ワイヤ
中にＦを入れない比較例であり、曲率半径ρ、接触角θ
とも測定点において目標値を下回る値となった結果、疲
労強度は低い値となった。
中にＦを入れない比較例であり、曲率半径ρ、接触角θ
とも測定点において目標値を下回る値となった結果、疲
労強度は低い値となった。
【００２９】実験Ｎｏ．１１は複合ワイヤ中のＦ量が多
い比較例で、溶接ビードにカットが発生し、曲率半径
ρ、接触角θとも目標値を下回る値となり、疲労強度も
低くなった。
い比較例で、溶接ビードにカットが発生し、曲率半径
ρ、接触角θとも目標値を下回る値となり、疲労強度も
低くなった。
【００３０】実験Ｎｏ．１２は複合ワイヤ中のＳ量が少
ない比較例で、ビード止端部の形状が悪く、疲労強度が
低くなった。
ない比較例で、ビード止端部の形状が悪く、疲労強度が
低くなった。
【００３１】実験Ｎｏ．１３は複合ワイヤ中のＳ量が多
い比較例で、溶接ビードが不揃いでカットが発生し、曲
率半径ρ、接触角θとも目標値を下回る値となり、疲労
強度も低くなった。
い比較例で、溶接ビードが不揃いでカットが発生し、曲
率半径ρ、接触角θとも目標値を下回る値となり、疲労
強度も低くなった。
【００３２】実験Ｎｏ．１４は複合ワイヤ中の全水素量
が多い比較例であり、アークが広がらず、ビード止端部
の曲率半径ρ、接触角θとも小さくなり、疲労強度も低
くなった。
が多い比較例であり、アークが広がらず、ビード止端部
の曲率半径ρ、接触角θとも小さくなり、疲労強度も低
くなった。
【００３３】実験Ｎｏ．１５はＣＯ2 ガス濃度が低い比
較例で、アークが弱くビードと鋼板のなじみが悪いため
曲率半径ρ、接触角θとも小さく、疲労強度が低くなっ
た。
較例で、アークが弱くビードと鋼板のなじみが悪いため
曲率半径ρ、接触角θとも小さく、疲労強度が低くなっ
た。
【００３４】実験Ｎｏ．１６はＣＯ2 ガス濃度が高い比
較例で、ＣＯ2 ガス成分の影響によりアークが強くな
り、広がらないため、ビードと鋼板のなじみが劣った。
従って、曲率半径ρ、接触角θとも小さく、疲労強度が
低くなった。
較例で、ＣＯ2 ガス成分の影響によりアークが強くな
り、広がらないため、ビードと鋼板のなじみが劣った。
従って、曲率半径ρ、接触角θとも小さく、疲労強度が
低くなった。
【００３５】実験Ｎｏ．１７はＣＯ2 ガスをシールドガ
スに使用した比較例で、アークが冷却されるため広がら
ず、ビードと鋼板のなじみが劣化した。その結果、ビー
ド止端部の曲率半径ρと接触角θが小さくなり、疲労強
度が低くなった。
スに使用した比較例で、アークが冷却されるため広がら
ず、ビードと鋼板のなじみが劣化した。その結果、ビー
ド止端部の曲率半径ρと接触角θが小さくなり、疲労強
度が低くなった。
【００３６】
【表１】
【００３７】
【表２】
【００３８】
【発明の効果】以上の様に、本発明の溶接法によれば水
平すみ肉ビード止端部の曲率半径ρ、接触角θが拡大
し、疲労強度の良好な溶接ビードを得ることができるた
め、造船、橋梁、鉄塔などの各種構造物に適用できる。
平すみ肉ビード止端部の曲率半径ρ、接触角θが拡大
し、疲労強度の良好な溶接ビードを得ることができるた
め、造船、橋梁、鉄塔などの各種構造物に適用できる。
【図１】鋼板と水平すみ肉ビードの断面と、ビード止端
部での曲率半径ρと接触角θを拡大して示す図である。
部での曲率半径ρと接触角θを拡大して示す図である。
【図２】曲率半径ρと接触角θとの関係を示す図であ
る。
る。
【図３】曲率半径ρと疲労強度との関係を示す図であ
る。
る。
【図４】接触角θと疲労強度との関係を示す図である。
【図５】曲率半径ρと接触角θの目標範囲と本発明の効
果を比較して示す図である。
果を比較して示す図である。
１ 鋼板 ２ 水平すみ肉ビード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−294090（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−273675（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−55697（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−248593（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−344889（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−300092（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−224094（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−258485（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−258486（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−243296（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−286699（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−5699（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B23K 35/368 B23K 9/167 B23K 9/02 B23K 9/16
Claims (1)
- 【請求項１】 フラックス成分として、ワイヤ重量比で
ＴｉＯ2 ：３．５〜７．０％、Ｆ：０．０１〜０．２０
％、Ｓ：０．００５〜０．０３％、且つ、ワイヤ中の全
水素量：８０ｐｐｍ以下、フラックス充填率：８〜２０
％の溶接用複合ワイヤを使用し、ＣＯ2 ガスを５〜２０
体積％含有するＡｒ＋ＣＯ2 混合ガスでシールドして溶
接することを特徴とする高疲労強度ガスシールドアーク
溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15742391A JP2825168B2 (ja) | 1991-06-03 | 1991-06-03 | 高疲労強度ガスシールドアーク溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15742391A JP2825168B2 (ja) | 1991-06-03 | 1991-06-03 | 高疲労強度ガスシールドアーク溶接方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04361876A JPH04361876A (ja) | 1992-12-15 |
| JP2825168B2 true JP2825168B2 (ja) | 1998-11-18 |
Family
ID=15649314
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15742391A Expired - Lifetime JP2825168B2 (ja) | 1991-06-03 | 1991-06-03 | 高疲労強度ガスシールドアーク溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2825168B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002361485A (ja) * | 2001-05-31 | 2002-12-18 | Kawasaki Steel Corp | 低合金鉄鋼材料の溶接継手、この溶接継手に使用する溶接材料及びこの溶接継手の溶接方法 |
| JP5657873B2 (ja) * | 2009-09-14 | 2015-01-21 | 新日鐵住金株式会社 | 脆性き裂停止後の破壊発生防止特性に優れた溶接構造体 |
| US8992109B2 (en) | 2009-12-04 | 2015-03-31 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Butt-welded joint of welded structure, and method for manufacturing the same |
| US8653403B2 (en) | 2009-12-04 | 2014-02-18 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Butt-welded joint and method for manufacturing same |
| JP5450293B2 (ja) * | 2010-07-01 | 2014-03-26 | 株式会社神戸製鋼所 | すみ肉溶接継手およびガスシールドアーク溶接方法 |
| CN108602152B (zh) * | 2016-01-29 | 2020-11-10 | 杰富意钢铁株式会社 | 焊接接合部及其制造方法 |
-
1991
- 1991-06-03 JP JP15742391A patent/JP2825168B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04361876A (ja) | 1992-12-15 |
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| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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