JP3146741B2 - 鋼材のアーク溶接方法 - Google Patents
鋼材のアーク溶接方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は鋼材のアーク溶接方法に
係り、特に気泡発生物質が設けられた鋼板のアーク溶接
方法に関する。
係り、特に気泡発生物質が設けられた鋼板のアーク溶接
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】アーク溶接においては、溶接時にアーク
を大気から遮断するシールドガスとして、一般に炭酸ガ
ス（ＣＯ2 ガス）を含む不活性ガス（例えばＡｒガス）
が用いられている。ＣＯ2 ガスは、安価でありシールド
性もよい。
を大気から遮断するシールドガスとして、一般に炭酸ガ
ス（ＣＯ2 ガス）を含む不活性ガス（例えばＡｒガス）
が用いられている。ＣＯ2 ガスは、安価でありシールド
性もよい。
【０００３】ところが、亜鉛メッキ鋼板のアーク溶接に
おいては、以下に述べるような問題があり、その問題軽
減のために上記シールドガスは殆ど寄与していない。
おいては、以下に述べるような問題があり、その問題軽
減のために上記シールドガスは殆ど寄与していない。
【０００４】つまり、亜鉛メッキ鋼板のアーク溶接にお
いては、単なる鋼板（メッキ無し鋼板）の溶接の場合に
比べ、通常の３倍程度の粉塵（ヒューム）が発生し、そ
の環境が悪化する。この粉塵発生の理由は、鉄の融点が
約1500℃であるのに対して、亜鉛の融点が約 906℃であ
り、溶接時に亜鉛が溶接熱で急激に蒸発することに起因
する。この蒸発した亜鉛は溶接部分に気泡（ブローホー
ル）として残存し、溶接部分の強度低下の原因となる。
いては、単なる鋼板（メッキ無し鋼板）の溶接の場合に
比べ、通常の３倍程度の粉塵（ヒューム）が発生し、そ
の環境が悪化する。この粉塵発生の理由は、鉄の融点が
約1500℃であるのに対して、亜鉛の融点が約 906℃であ
り、溶接時に亜鉛が溶接熱で急激に蒸発することに起因
する。この蒸発した亜鉛は溶接部分に気泡（ブローホー
ル）として残存し、溶接部分の強度低下の原因となる。
【０００５】本発明に関する従来技術としして、特開平
２−３７９７５号公報開示の技術が知られている。同公
報に開示された技術は、亜鉛メッキ鋼板に対してアーク
溶接を行う際、アークを炭酸ガスと酸素ガスとを含むシ
ールドガスにより大気から遮断することを特徴とするも
のである。
２−３７９７５号公報開示の技術が知られている。同公
報に開示された技術は、亜鉛メッキ鋼板に対してアーク
溶接を行う際、アークを炭酸ガスと酸素ガスとを含むシ
ールドガスにより大気から遮断することを特徴とするも
のである。
【０００６】この方法によりアーク溶接を行うと、シー
ルドガス中に炭酸ガス（ＣＯ2 ガス）と酸素ガス（Ｏ2
ガス）が存在するため、ＣＯ2 ガスもアークで分解して
酸素を発生し、Ｏ2 ガス及びＣＯ2 ガスの存在によりシ
ールドガスは酸化性ガスとしての特性を強めることにな
る。
ルドガス中に炭酸ガス（ＣＯ2 ガス）と酸素ガス（Ｏ2
ガス）が存在するため、ＣＯ2 ガスもアークで分解して
酸素を発生し、Ｏ2 ガス及びＣＯ2 ガスの存在によりシ
ールドガスは酸化性ガスとしての特性を強めることにな
る。
【０００７】このようにシールドガス中における酸素濃
度を増すことにより、溶接時に約 900℃を越えた範囲に
おいても、メッキ層中の亜鉛成分が酸化されてＺｎＯ
（昇華点が約1720℃）となり、亜鉛の蒸発が抑えられ
る。従って、ブローホールの発生は少なくなり、溶接部
分の強度低下を防止することができる。
度を増すことにより、溶接時に約 900℃を越えた範囲に
おいても、メッキ層中の亜鉛成分が酸化されてＺｎＯ
（昇華点が約1720℃）となり、亜鉛の蒸発が抑えられ
る。従って、ブローホールの発生は少なくなり、溶接部
分の強度低下を防止することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ここで、本発明者が実
施した実験により求められたシールドガス中における酸
素濃度とブローホール発生数の関係を図９及び図１０に
示す。
施した実験により求められたシールドガス中における酸
素濃度とブローホール発生数の関係を図９及び図１０に
示す。
【０００９】図９は、アルゴン（Ａｒ）−炭酸（Ｃ
Ｏ2 ）混合ガスによるＭＡＧ（Metal Active Gas）溶接
における酸素の効果を示している。同図における横軸
は、シールドガスとしてＡｒ８０％とＣＯ2 ２０％の混
合ガスに添加したＯ2 濃度の割合を示しており、縦軸は
溶接ビート100mm あたりに発生するブローホールの数を
示している。また、溶接条件は下記のように設定した。
Ｏ2 ）混合ガスによるＭＡＧ（Metal Active Gas）溶接
における酸素の効果を示している。同図における横軸
は、シールドガスとしてＡｒ８０％とＣＯ2 ２０％の混
合ガスに添加したＯ2 濃度の割合を示しており、縦軸は
溶接ビート100mm あたりに発生するブローホールの数を
示している。また、溶接条件は下記のように設定した。
【００１０】供試材 ：合金化溶融亜鉛メッキ鋼
板、メッキ目付け量45/m2 板厚 ：1.6mm 継手形状 ：重ね隅肉継手 溶接ワイヤ径：1.2mm 成分 ：C(0.05),Si(0.36),Mn(0.53),P(0.005),N
b(0.94),残部Fe 溶接速度 ：1m/min 溶接電流 ：180A 溶接電圧 ：20V 同図より、酸素濃度を増大させるとブローホール数は減
少するが、その効果は４〜６％程度で最小となり、さら
なる向上は見込めない。また、１０％を越える酸素の添
加は溶接金属の酸化が著しくなって機械的な性質を劣化
させるので好ましくないことが知られている。
板、メッキ目付け量45/m2 板厚 ：1.6mm 継手形状 ：重ね隅肉継手 溶接ワイヤ径：1.2mm 成分 ：C(0.05),Si(0.36),Mn(0.53),P(0.005),N
b(0.94),残部Fe 溶接速度 ：1m/min 溶接電流 ：180A 溶接電圧 ：20V 同図より、酸素濃度を増大させるとブローホール数は減
少するが、その効果は４〜６％程度で最小となり、さら
なる向上は見込めない。また、１０％を越える酸素の添
加は溶接金属の酸化が著しくなって機械的な性質を劣化
させるので好ましくないことが知られている。
【００１１】一方、図１０はアルゴンガス用いるＭＩＧ
（Metal Ineut Gas)溶接における酸素の効果を示してい
る。同図においても横軸は、シールドガスとしてのＡｒ
ガスに添加したＯ2 濃度の割合を示しており、縦軸は溶
接ビード100mm あたりに発生するブローホールの数を示
している。また、溶接条件も継手形状がＴ字隅肉継手で
ある点，溶接電流が220Aである点を除き上記したＭＡＧ
溶接の溶接条件と同じである。
（Metal Ineut Gas)溶接における酸素の効果を示してい
る。同図においても横軸は、シールドガスとしてのＡｒ
ガスに添加したＯ2 濃度の割合を示しており、縦軸は溶
接ビード100mm あたりに発生するブローホールの数を示
している。また、溶接条件も継手形状がＴ字隅肉継手で
ある点，溶接電流が220Aである点を除き上記したＭＡＧ
溶接の溶接条件と同じである。
【００１２】同図より、ＭＩＧ溶接においても図９で示
したＭＡＧ溶接と同様に、酸素濃度を増加させることに
よりブローホール数は減少するが、前記した機械的な性
質を劣化させる限度となる酸素濃度１０％においてもブ
ローホール数を皆無とすることはできない。また、酸素
濃度が２％の場合には、アークがやや不安定となり、そ
れより低濃度ではビードの形成が困難となる。
したＭＡＧ溶接と同様に、酸素濃度を増加させることに
よりブローホール数は減少するが、前記した機械的な性
質を劣化させる限度となる酸素濃度１０％においてもブ
ローホール数を皆無とすることはできない。また、酸素
濃度が２％の場合には、アークがやや不安定となり、そ
れより低濃度ではビードの形成が困難となる。
【００１３】上記した実験結果より、ＭＡＧ溶接及びＭ
ＩＧ溶接において、シールドガスに含まれる酸素濃度を
単に増やしただけではブローホール数の減少は認められ
るものの、ブローホール数を皆無とすることはできず、
よって普通鋼板並みの溶接強度を得ることができないと
いう問題点があった。
ＩＧ溶接において、シールドガスに含まれる酸素濃度を
単に増やしただけではブローホール数の減少は認められ
るものの、ブローホール数を皆無とすることはできず、
よって普通鋼板並みの溶接強度を得ることができないと
いう問題点があった。
【００１４】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、溶接時に印加されるアーク力により溶融金属を振
動させ、この振動により発生する気泡（ブローホール）
を溶融金属の外部に押しやり除去することにより、ブロ
ーホールの発生を抑制し機械的強度の向上を図りうる鋼
板のアーク溶接方法を提供することを目的とする。
あり、溶接時に印加されるアーク力により溶融金属を振
動させ、この振動により発生する気泡（ブローホール）
を溶融金属の外部に押しやり除去することにより、ブロ
ーホールの発生を抑制し機械的強度の向上を図りうる鋼
板のアーク溶接方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、シールドガスとして、アルゴン（Ａ
ｒ）或いはアルゴンに炭酸ガスを２５％以下の割合で混
合したガスを用いて気泡発生物質を有する鋼材のアーク
溶接方法において、第１の平均アーク力（Ｆ L ）が溶融
池に作用する電流波形を有する第１の期間（Ｔ L ）と、
前記第１の平均アーク力（Ｆ L ）より大きなアーク力と
された第２の平均アーク力（Ｆ H ）が作用する電流波形
を有する第２の期間（Ｔ H ）とが１秒間に繰り返される
サイクル数であるうねり周波数を、電流波形のパターン
或いはワイヤ送給速度によって１０〜５０Ｈｚの周波数
で変動させることを特徴とするものである。
に、本発明では、シールドガスとして、アルゴン（Ａ
ｒ）或いはアルゴンに炭酸ガスを２５％以下の割合で混
合したガスを用いて気泡発生物質を有する鋼材のアーク
溶接方法において、第１の平均アーク力（Ｆ L ）が溶融
池に作用する電流波形を有する第１の期間（Ｔ L ）と、
前記第１の平均アーク力（Ｆ L ）より大きなアーク力と
された第２の平均アーク力（Ｆ H ）が作用する電流波形
を有する第２の期間（Ｔ H ）とが１秒間に繰り返される
サイクル数であるうねり周波数を、電流波形のパターン
或いはワイヤ送給速度によって１０〜５０Ｈｚの周波数
で変動させることを特徴とするものである。
【００１６】
【作用】上記の如く、電流波形のパターン或いはワイヤ
送給速度によって平均実効電流を変動させることによ
り、アークが溶融池に作用するアーク力も変動する。こ
れを図１（Ａ），（Ｂ）を用いて説明する。
送給速度によって平均実効電流を変動させることによ
り、アークが溶融池に作用するアーク力も変動する。こ
れを図１（Ａ），（Ｂ）を用いて説明する。
【００１７】同図において、１は溶接ワイヤ，２はアー
ク，３は被溶接材（鋼板），４は溶融池，５は溶接金
属，６は気泡（ブローホール），７はメッキ層（亜鉛）
を夫々示している。前記のように溶接時の平均実効電流
が変動すると、アーク２が溶融池４に作用するアーク力
も変動する。アーク力は溶融池４を押し下げる力として
作用するため、アーク力が変動することにより溶融池４
は図中矢印Ａで示されるように波打つ状態となる。
ク，３は被溶接材（鋼板），４は溶融池，５は溶接金
属，６は気泡（ブローホール），７はメッキ層（亜鉛）
を夫々示している。前記のように溶接時の平均実効電流
が変動すると、アーク２が溶融池４に作用するアーク力
も変動する。アーク力は溶融池４を押し下げる力として
作用するため、アーク力が変動することにより溶融池４
は図中矢印Ａで示されるように波打つ状態となる。
【００１８】このように溶融池４が波打つ状態となるこ
とにより、溶融池４内にメッキ層７から気泡６が発生し
ても、この気泡６は溶融池４の流れ（図中矢印Ｂで示
す）及び気泡６の浮力により溶融池表面に達し溶融池４
の外部に放出される。また、最も効率的に気泡６を溶融
池４の外部に放出し得るアーク力が変動の周波数は、本
発明者の実験によれば１０〜５０Ｈｚであった（後に詳
述する）。
とにより、溶融池４内にメッキ層７から気泡６が発生し
ても、この気泡６は溶融池４の流れ（図中矢印Ｂで示
す）及び気泡６の浮力により溶融池表面に達し溶融池４
の外部に放出される。また、最も効率的に気泡６を溶融
池４の外部に放出し得るアーク力が変動の周波数は、本
発明者の実験によれば１０〜５０Ｈｚであった（後に詳
述する）。
【００１９】よって、溶接時の平均実効電流を１０〜５
０Ｈｚの周波数で変動させることにより、溶融池４内に
気泡（ブローホール）６が残存することはなくなり、溶
接部分における機械的強度の向上を図ることができる。
０Ｈｚの周波数で変動させることにより、溶融池４内に
気泡（ブローホール）６が残存することはなくなり、溶
接部分における機械的強度の向上を図ることができる。
【００２０】
【実施例】次に本発明方法の実施例について図面と共に
説明する。
説明する。
【００２１】図２に示すのは、本発明の一実施例である
鋼板のアーク溶接方法を実施する際に適用される電流波
形を示しており、図３及び図４は図２で示される電流波
形で溶接を行った場合におけるブローホールの発生数を
示している。先ず、図２を用いて本発明方法で適用され
る電流波形について説明する。尚、以下の説明において
は、図１も適宜参照しつつ説明する。
鋼板のアーク溶接方法を実施する際に適用される電流波
形を示しており、図３及び図４は図２で示される電流波
形で溶接を行った場合におけるブローホールの発生数を
示している。先ず、図２を用いて本発明方法で適用され
る電流波形について説明する。尚、以下の説明において
は、図１も適宜参照しつつ説明する。
【００２２】同図中、Ｔｐはワイヤ溶滴を粒滴移行させ
るために必要なパルス周期（基準パルスという）であ
り、通常の薄板の溶接では３〜７msecである。またＴL
とＴHの期間では、夫々のピーク電流ＩL ，ＩH や時間
幅ｔL ，ｔH が異なり平均実行電流値が異なるため、そ
の結果アークが溶融池４（図１参照）を押し下げる力、
即ち平均アーク力ＦL ，ＦH が異なる。いま、上記
ＴL ，ＴH の繰り返し周期Ｔ W をうねり周期と定義する
と、溶融池４の受ける平均アーク力ＦL ，ＦH はこのう
ねり周期ＴW に基づき変動することになる。
るために必要なパルス周期（基準パルスという）であ
り、通常の薄板の溶接では３〜７msecである。またＴL
とＴHの期間では、夫々のピーク電流ＩL ，ＩH や時間
幅ｔL ，ｔH が異なり平均実行電流値が異なるため、そ
の結果アークが溶融池４（図１参照）を押し下げる力、
即ち平均アーク力ＦL ，ＦH が異なる。いま、上記
ＴL ，ＴH の繰り返し周期Ｔ W をうねり周期と定義する
と、溶融池４の受ける平均アーク力ＦL ，ＦH はこのう
ねり周期ＴW に基づき変動することになる。
【００２３】ここで、平均アーク力ＦL ，ＦH を求める
とおおよそ下式のように表せる。
とおおよそ下式のように表せる。
【００２４】
【数１】
【００２５】上記（１），（２）式において、ＩL ＜Ｉ
H であるため、ＦL ＜ＦH となり、期間ＴL とＴH でア
ーク力は異なる値となる。尚、ここでは、平均電流，平
均送給速度を一定としており、
H であるため、ＦL ＜ＦH となり、期間ＴL とＴH でア
ーク力は異なる値となる。尚、ここでは、平均電流，平
均送給速度を一定としており、
【００２６】
【数２】
【００２７】となる。この期間ＴL とＴH における平均
アーク力ＦL ，ＦH が異なることにより、溶融池４には
図１を用いて説明したように波打ち現象が発生し、溶融
池４内に気泡６が発生しても、この気泡６は溶融池４の
流れ（ＦH の場合は図１中矢印Ｂで示す方向、ＦL の場
合は矢印Ｂと逆向きとなる）及び気泡６の浮力により溶
融池表面に達し溶融池４の外部に放出される。
アーク力ＦL ，ＦH が異なることにより、溶融池４には
図１を用いて説明したように波打ち現象が発生し、溶融
池４内に気泡６が発生しても、この気泡６は溶融池４の
流れ（ＦH の場合は図１中矢印Ｂで示す方向、ＦL の場
合は矢印Ｂと逆向きとなる）及び気泡６の浮力により溶
融池表面に達し溶融池４の外部に放出される。
【００２８】続いて、図２で示される電流波形で溶接を
行った場合におけるブローホールの発生数を、図３及び
図４を用いて説明する。
行った場合におけるブローホールの発生数を、図３及び
図４を用いて説明する。
【００２９】図３はＭＡＧ溶接を用いた場合を示してお
り、図４はＭＩＧ溶接を用いた場合を示している。ま
た、各図における横軸は、上記のうねり周期ＴW が１秒
間に繰り返されるサイクル数である周波数（この周波数
をうねり周波数という）を示しており、縦軸は溶接ビー
ド100mm あたりに発生するブローホールの数を示してい
る。
り、図４はＭＩＧ溶接を用いた場合を示している。ま
た、各図における横軸は、上記のうねり周期ＴW が１秒
間に繰り返されるサイクル数である周波数（この周波数
をうねり周波数という）を示しており、縦軸は溶接ビー
ド100mm あたりに発生するブローホールの数を示してい
る。
【００３０】更に、図３にはシールドガスとして用いら
れているアルゴン（Ａｒ）−炭酸（ＣＯ2 ）混合ガスに
酸素（Ｏ2 ）を全く含有させない場合，２％含有させた
場合，４％含有させた場合の夫々を示しており、また図
４にはＡｒガスにＯ2 を２％含有させた場合，４％含有
させた場合，６％含有させた場合の夫々を示している。
れているアルゴン（Ａｒ）−炭酸（ＣＯ2 ）混合ガスに
酸素（Ｏ2 ）を全く含有させない場合，２％含有させた
場合，４％含有させた場合の夫々を示しており、また図
４にはＡｒガスにＯ2 を２％含有させた場合，４％含有
させた場合，６％含有させた場合の夫々を示している。
【００３１】先ず、図３に示されたＭＡＧ溶接を用いた
場合を考察すると、各酸素濃度においてうねり周波数の
効果が認められるが、酸素濃度が０％の場合には極小値
であってもまだ満足できるレベルではない。これに対し
て、酸素濃度が２％以上では、うねり周波数を適宜選定
することによりブローホールを皆無とすることができ
る。特に、うねり周波数の値が１０〜５０Ｈｚの範囲に
おいて、酸素濃度が０％の場合における極小値と同等以
上の効果を得ることができる。また、このうねり周波数
の値が１０〜５０Ｈｚの範囲において発生するブローホ
ール数であれば、溶接部分の機械的強度は維持でき、溶
接部分の信頼性を維持することができる。
場合を考察すると、各酸素濃度においてうねり周波数の
効果が認められるが、酸素濃度が０％の場合には極小値
であってもまだ満足できるレベルではない。これに対し
て、酸素濃度が２％以上では、うねり周波数を適宜選定
することによりブローホールを皆無とすることができ
る。特に、うねり周波数の値が１０〜５０Ｈｚの範囲に
おいて、酸素濃度が０％の場合における極小値と同等以
上の効果を得ることができる。また、このうねり周波数
の値が１０〜５０Ｈｚの範囲において発生するブローホ
ール数であれば、溶接部分の機械的強度は維持でき、溶
接部分の信頼性を維持することができる。
【００３２】また、図４に示されたＭＩＧ溶接を用いた
場合を考察すると、ＭＩＧ溶接においてもＭＡＧ溶接の
場合と略同様の効果を実現でき、各酸素濃度においてう
ねり周波数の効果が認められる。このＭＩＧ溶接の場合
においても、うねり周波数の値を１０〜５０Ｈｚの範囲
に設定することにより、発生するブローホール数を溶接
部分の機械的強度を維持できる範囲に抑えることがで
き、溶接部分の信頼性を向上させることができる。
場合を考察すると、ＭＩＧ溶接においてもＭＡＧ溶接の
場合と略同様の効果を実現でき、各酸素濃度においてう
ねり周波数の効果が認められる。このＭＩＧ溶接の場合
においても、うねり周波数の値を１０〜５０Ｈｚの範囲
に設定することにより、発生するブローホール数を溶接
部分の機械的強度を維持できる範囲に抑えることがで
き、溶接部分の信頼性を向上させることができる。
【００３３】尚、上記した図２に示す電流波形を用いた
場合、アーク力ＦL ，ＦH は異なるが、期間ＴL ，ＴH
における各電流パルスの面積ＳL ，ＳH （１パルスの電
流量）は夫々等しい値となっている。即ち、
場合、アーク力ＦL ，ＦH は異なるが、期間ＴL ，ＴH
における各電流パルスの面積ＳL ，ＳH （１パルスの電
流量）は夫々等しい値となっている。即ち、
【００３４】
【数３】
【００３５】従って、１パルスにより発生する溶滴の量
は期間ＴL ，ＴH に拘わらず一定であるため、上記した
実施例においては溶接ワイヤ１の送り速度は一定の送り
速度とすることができ、アークの長さも一定とすること
ができる。
は期間ＴL ，ＴH に拘わらず一定であるため、上記した
実施例においては溶接ワイヤ１の送り速度は一定の送り
速度とすることができ、アークの長さも一定とすること
ができる。
【００３６】上記してきた説明より明らかなように、本
発明方法は、アーク力ＦL ，ＦH が１０〜５０Ｈｚのう
ねり周波数で変動することにより溶接池が前後に振動
し、底面での湯流れによって気泡が押し流されることか
ら、ブローホール数を削減できるという効果を奏する。
上記実施例では、溶融池４に印加されるアーク力ＦL ，
ＦH の変動を、溶接電流のパルス波形の違いからくる実
効電流値の違いにより与える構成を示した。しかるに、
溶融池４を押し下げるという同様の目的に対しては、上
記の方法の他に平均電流を増減させても、またワイヤ送
給速度を増減させても良い。以下、これについて説明す
る。
発明方法は、アーク力ＦL ，ＦH が１０〜５０Ｈｚのう
ねり周波数で変動することにより溶接池が前後に振動
し、底面での湯流れによって気泡が押し流されることか
ら、ブローホール数を削減できるという効果を奏する。
上記実施例では、溶融池４に印加されるアーク力ＦL ，
ＦH の変動を、溶接電流のパルス波形の違いからくる実
効電流値の違いにより与える構成を示した。しかるに、
溶融池４を押し下げるという同様の目的に対しては、上
記の方法の他に平均電流を増減させても、またワイヤ送
給速度を増減させても良い。以下、これについて説明す
る。
【００３７】図５に示す溶接電流の電流波形は、平均電
流を増減させることによりアーク力を変動させようとし
たものである。同図に示す電流波形の場合は、各パルス
において時間幅ｔL ，ｔH は等しい（ｔL ＝ｔH ）が、
期間ＴL ，ＴH における夫々のピーク電流ＩL ，ＩH の
値が異なっている。但し、うねり周期期間内における総
電流量は図２に示した電流波形と等しくなるよう設定さ
れている。
流を増減させることによりアーク力を変動させようとし
たものである。同図に示す電流波形の場合は、各パルス
において時間幅ｔL ，ｔH は等しい（ｔL ＝ｔH ）が、
期間ＴL ，ＴH における夫々のピーク電流ＩL ，ＩH の
値が異なっている。但し、うねり周期期間内における総
電流量は図２に示した電流波形と等しくなるよう設定さ
れている。
【００３８】上記構成とすることによっても、期間ＴL
においてはピーク電流ＩL が小であるためアーク力ＦL
は低減し、期間ＴH においてはピーク電流ＩH が大であ
るためアーク力ＦH は大となる。よって、このアーク力
ＦL とＦH が、前記した１０〜５０Ｈｚのうねり周波数
で変動するよう構成することにより、ブローホールの発
生を抑制することができ、溶接部の機械的強度を向上さ
せることができる。
においてはピーク電流ＩL が小であるためアーク力ＦL
は低減し、期間ＴH においてはピーク電流ＩH が大であ
るためアーク力ＦH は大となる。よって、このアーク力
ＦL とＦH が、前記した１０〜５０Ｈｚのうねり周波数
で変動するよう構成することにより、ブローホールの発
生を抑制することができ、溶接部の機械的強度を向上さ
せることができる。
【００３９】尚、図５に示す実施例では、期間ＴL と期
間ＴH とにおいて、１パルスで生成される溶滴量が異な
る。従って、本実施例の場合には溶接ワイヤ１の送り速
度をうねり周波数に対応させて可変制御する必要があ
る。
間ＴH とにおいて、１パルスで生成される溶滴量が異な
る。従って、本実施例の場合には溶接ワイヤ１の送り速
度をうねり周波数に対応させて可変制御する必要があ
る。
【００４０】また、図６に示すのはワイヤ送給速度を増
減させた構成である。アーク長をほぼ一定に保つには、
同時に平均電流（Ｉav）を比例的に増減する必要賀在る
が、図６ではその一方法としてパルス数の増減を行った
例である。従って、電流波形としては基準パルスＴｐが
繰り返し発生する波形を用い、ワイヤ送給速度を期間Ｔ
L においては小なる送給速度ＶL とし、期間ＴH におい
ては大なる送給速度Ｖ H とし、かつその繰り返えされる
周波数を前記したうねり周波数である１０〜５０Ｈｚと
することにより、上記した各実施例と同様に発生するブ
ローホール数を抑制でき、溶接部分の機械的強度を向上
でき、よって溶接部分の信頼性を向上させることができ
る。
減させた構成である。アーク長をほぼ一定に保つには、
同時に平均電流（Ｉav）を比例的に増減する必要賀在る
が、図６ではその一方法としてパルス数の増減を行った
例である。従って、電流波形としては基準パルスＴｐが
繰り返し発生する波形を用い、ワイヤ送給速度を期間Ｔ
L においては小なる送給速度ＶL とし、期間ＴH におい
ては大なる送給速度Ｖ H とし、かつその繰り返えされる
周波数を前記したうねり周波数である１０〜５０Ｈｚと
することにより、上記した各実施例と同様に発生するブ
ローホール数を抑制でき、溶接部分の機械的強度を向上
でき、よって溶接部分の信頼性を向上させることができ
る。
【００４１】図７及び図８は本発明方法の適用例を示し
ている。尚、各図において図１に示した構成と対応する
構成については同一符号を付して説明する。
ている。尚、各図において図１に示した構成と対応する
構成については同一符号を付して説明する。
【００４２】図７に示すのは、本発明方法を密封容器８
の溶接に用いた場合である。密封容器８の溶接の場合、
溶接による熱で容器内部の空気が膨張し、この膨張した
空気が溶接部分から外部に出ることにより、溶融池４内
に空気が入り込みブローホールが発生することが知られ
ている。このような密封容器８の溶接に本願方法を適用
することにより、溶融池４内に入り込んだ空気を外部に
除去することができ、溶接部分の機械的強度を向上させ
ることができる。
の溶接に用いた場合である。密封容器８の溶接の場合、
溶接による熱で容器内部の空気が膨張し、この膨張した
空気が溶接部分から外部に出ることにより、溶融池４内
に空気が入り込みブローホールが発生することが知られ
ている。このような密封容器８の溶接に本願方法を適用
することにより、溶融池４内に入り込んだ空気を外部に
除去することができ、溶接部分の機械的強度を向上させ
ることができる。
【００４３】図８に示すのは、亜鉛メッキ鋼板ではな
く、被溶接材３として樹脂９が配設された鋼板（例えば
制振鋼板等）を用いた例を示している。被溶接材３に配
設された樹脂９も溶接時に印加される熱により気化しブ
ローホール発生の原因となる。しかるに、このような樹
脂９が配設された鋼板の溶接においても本願方法を適用
することにより、溶接部分に樹脂が気化することに起因
したブローホール発生を抑制することができ、溶接強度
の向上を図ることができる。
く、被溶接材３として樹脂９が配設された鋼板（例えば
制振鋼板等）を用いた例を示している。被溶接材３に配
設された樹脂９も溶接時に印加される熱により気化しブ
ローホール発生の原因となる。しかるに、このような樹
脂９が配設された鋼板の溶接においても本願方法を適用
することにより、溶接部分に樹脂が気化することに起因
したブローホール発生を抑制することができ、溶接強度
の向上を図ることができる。
【００４４】また、図１１に示すのは、普通鋼板１０を
溶接する際にシールド状態我悪く、大気を巻き込んだ場
合の例である。大気成分である窒素は溶融金属に溶解
し、凝固時には固定の鋼の溶解度を越える過飽和分がガ
ス状となって、凝固面１１に気泡６を生じブローホール
として残留するが、本発明方法によれば、その気泡６が
アーク２の力の変動による湯流れで押し流されて凝固面
１１を離れると浮力によって溶融池４の表面に達して外
部に放出される。このため、気泡６が凝固面１１にブロ
ーホールとして残留するようなことはない。
溶接する際にシールド状態我悪く、大気を巻き込んだ場
合の例である。大気成分である窒素は溶融金属に溶解
し、凝固時には固定の鋼の溶解度を越える過飽和分がガ
ス状となって、凝固面１１に気泡６を生じブローホール
として残留するが、本発明方法によれば、その気泡６が
アーク２の力の変動による湯流れで押し流されて凝固面
１１を離れると浮力によって溶融池４の表面に達して外
部に放出される。このため、気泡６が凝固面１１にブロ
ーホールとして残留するようなことはない。
【００４５】
【発明の効果】上述の如く本発明によれば、第１の期間
（Ｔ L ）と第２の期間（Ｔ H ）とが１秒間に繰り返される
サイクル数であるうねり周波数を、１０〜５０Ｈｚの周
波数で変動させることにより、溶融池内に気泡（ブロー
ホール）が残存することはなくなり、溶接部分における
機械的強度の向上を図ることができる等の特長を有す
る。
（Ｔ L ）と第２の期間（Ｔ H ）とが１秒間に繰り返される
サイクル数であるうねり周波数を、１０〜５０Ｈｚの周
波数で変動させることにより、溶融池内に気泡（ブロー
ホール）が残存することはなくなり、溶接部分における
機械的強度の向上を図ることができる等の特長を有す
る。
【図１】本発明方法の原理を説明するための図である。
【図２】本発明方法で適用される電流波形の一例を示す
図である。
図である。
【図３】図２で示される電流波形でＭＡＧ溶接を行った
場合におけるブローホールの発生数を示す図である。
場合におけるブローホールの発生数を示す図である。
【図４】図２で示される電流波形でＭＩＧ溶接を行った
場合におけるブローホールの発生数を示す図である。
場合におけるブローホールの発生数を示す図である。
【図５】平均電流を増減させることによりアーク力を変
動させようとした場合におけるワイヤ送給速度及び溶接
電流の電流波形を示す図である。
動させようとした場合におけるワイヤ送給速度及び溶接
電流の電流波形を示す図である。
【図６】ワイヤ送給速度を増減させることによりアーク
力を変動させようとした場合におけるワイヤ送給速度及
び溶接電流の電流波形を示す図である。
力を変動させようとした場合におけるワイヤ送給速度及
び溶接電流の電流波形を示す図である。
【図７】本発明方法を密封容器の溶接に用いた例を説明
するための図である。
するための図である。
【図８】被溶接材として樹脂が配設された鋼板（例えば
制振鋼板等）を用いた例を説明するための図である。
制振鋼板等）を用いた例を説明するための図である。
【図９】アルゴン（Ａｒ）−炭酸（ＣＯ2 ）混合ガスに
よるＭＡＧ溶接における酸素の効果を示す図である。
よるＭＡＧ溶接における酸素の効果を示す図である。
【図１０】アルゴンガス用いるＭＩＧ溶接における酸素
の効果を示す図である。
の効果を示す図である。
【図１１】シールド性が悪い環境下における普通鋼板の
溶接に本願方法を適用した場合を示す図である。
溶接に本願方法を適用した場合を示す図である。
１ 溶接ワイヤ ２ アーク ３ 被溶接材 ４ 溶接池 ５ 溶接金属 ６ 気泡（ブローホール） ７ メッキ層 ８ 密封容器 ９ 樹脂
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−253571（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−59172（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−329682（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−279087（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−95781（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−94452（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−58044（ＪＰ，Ａ) 特公 平３−56146（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 9/23 B23K 9/16 B23K 9/173
Claims (1)
- 【請求項１】 シールドガスとして、アルゴン（Ａｒ）
或いはアルゴンに炭酸ガスを２５％以下の割合で混合し
たガスを用いて気泡発生物質を有する鋼材のアーク溶接
方法において、第１の平均アーク力（Ｆ L ）が溶融池に作用する電流波
形を有する第１の期間（Ｔ L ）と、前記第１の平均アー
ク力（Ｆ L ）より大きなアーク力とされた第２の平均ア
ーク力（Ｆ H ）が作用する電流波形を有する第２の期間
（Ｔ H ）とが１秒間に繰り返されるサイクル数であるう
ねり周波数を、電流波形のパターン或いはワイヤ送給速
度によって１０〜５０Ｈｚの周波数で変動させること を
特徴とする鋼材のアーク溶接方法。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07975293A JP3146741B2 (ja) | 1993-04-06 | 1993-04-06 | 鋼材のアーク溶接方法 |
| US08/174,483 US5473139A (en) | 1993-01-18 | 1993-12-28 | Pulsed arc welding apparatus having a consumable electrode wire |
| EP96113038A EP0743125A1 (en) | 1993-01-18 | 1994-01-07 | Pulsed arc welding apparatus having a consumable electrode wire |
| EP94100187A EP0607819B1 (en) | 1993-01-18 | 1994-01-07 | Pulsed arc welding apparatus having a consumable electrode wire |
| DE69409674T DE69409674T2 (de) | 1993-01-18 | 1994-01-07 | Vorrichtung zum Schweissen mit pulsierendem Lichtbogen und abschmelzendem Elektrodendraht |
| KR1019940000449A KR970005922B1 (ko) | 1993-01-18 | 1994-01-13 | 소모 전극 와이어를 갖는 펄스 아크 용접 장치 |
| US08/439,661 US5525778A (en) | 1993-01-18 | 1995-05-12 | Apparatus for welding with a current waveform controlled by sensing arc voltage |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07975293A JP3146741B2 (ja) | 1993-04-06 | 1993-04-06 | 鋼材のアーク溶接方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06285643A JPH06285643A (ja) | 1994-10-11 |
| JP3146741B2 true JP3146741B2 (ja) | 2001-03-19 |
Family
ID=13698962
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07975293A Expired - Fee Related JP3146741B2 (ja) | 1993-01-18 | 1993-04-06 | 鋼材のアーク溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3146741B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101541245B1 (ko) * | 2014-07-08 | 2015-08-03 | 김순득 | 공구날 보관케이스 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9403233B2 (en) * | 2011-12-16 | 2016-08-02 | Illinois Tool Works Inc. | DC electrode negative rotating arc welding method and system |
| JP6043969B2 (ja) * | 2012-03-07 | 2016-12-14 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 溶接方法 |
| CN104364043B (zh) | 2012-06-18 | 2017-06-16 | 松下知识产权经营株式会社 | 电弧焊接方法以及电弧焊接装置 |
| WO2014054261A1 (ja) * | 2012-10-01 | 2014-04-10 | パナソニック株式会社 | アーク溶接制御方法 |
| US11815127B2 (en) | 2016-12-23 | 2023-11-14 | Posco Co., Ltd | Welded member for plated steel plate excellent in weld zone porosity resistance and fatigue properties and method for manufacturing the same |
| CN110839341A (zh) * | 2018-06-18 | 2020-02-25 | 株式会社Posco | 焊接区抗气孔性和疲劳特性优异的镀覆钢板的焊接构件及其制造方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62279087A (ja) * | 1986-05-28 | 1987-12-03 | Yamaha Motor Co Ltd | 溶接方法 |
| JP2560125B2 (ja) * | 1990-04-16 | 1996-12-04 | 住金溶接工業株式会社 | ガスシールドアーク溶接方法 |
| JP3020558B2 (ja) * | 1990-06-29 | 2000-03-15 | 昭和アルミニウム株式会社 | Ｍｉｇ溶接による肉盛溶接方法 |
| JPH04253571A (ja) * | 1991-01-30 | 1992-09-09 | Kyodo Sanso Kk | ガスシールドメタルアーク溶接方法 |
-
1993
- 1993-04-06 JP JP07975293A patent/JP3146741B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101541245B1 (ko) * | 2014-07-08 | 2015-08-03 | 김순득 | 공구날 보관케이스 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06285643A (ja) | 1994-10-11 |
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