JP3672666B2

JP3672666B2 - 耐食性に優れた鋼製ドアの製造方法

Info

Publication number: JP3672666B2
Application number: JP10388896A
Authority: JP
Inventors: 正二井上; 勝彦福村; 智和延時
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 1996-03-29
Filing date: 1996-03-29
Publication date: 2005-07-20
Anticipated expiration: 2016-03-29
Also published as: JPH09267177A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、耐食性に優れた下部構造をもつ鋼製ドアを製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鋼製のドアは、高強度で比較的安価であるため、集合住宅の玄関ドアやホテル，ビルの玄関，非常口等に多用されている。
従来では、亜鉛めっき鋼板を所定の幅に切断し、９０度又は１８０度の曲げ加工し、溶接組立て後に塗装することにより鋼製ドアの枠，扉等を製造している。
ドアの使用形態をみると、床面から２００ｍｍ程度までのドア下部は、人が通行する際に靴や運搬物が当ることにより疵が付き、表面の塗膜や下地のめっき層が剥れ易い。また、玄関や非常口等の屋外に面し雨水に曝される環境や、トイレ，食品工場等のように常に水がかかる箇所に使用されることもある。その結果、塗膜や下地のめっき層が剥離した部分では耐食性が低下しているため、比較的短時間で錆が発生し、補修や場合によってはドアの取替えが必要とされる。
ドア下部の発錆を防止するため、靴ズリと称されるドア枠の下枠部分にステンレス鋼が使用されることがある。縦枠についても、床面に近く耐食性向上が必要な部分にステンレス鋼を使用することもある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ドア下部の材料として、予めステンレス鋼板とめっき鋼板とを溶接した鋼板を使用する場合、曲げ加工の際に溶接部に割れが発生し易い。そのため、それぞれの材料を曲げ加工した後で溶接する方法が採用されている。
しかし、このような工法では、曲げ加工した部材が複雑な形状をもっていることから溶接に手数がかかる。しかも、安定した溶込みが得られ難く、強度面での信頼性に欠ける嫌いがある。また、溶接部の余盛りを削除する際にも、複雑形状のために手数がかかり、十分な平滑性が得られない。そのため、パテ等で補修する必要が生じ、生産性にも問題があった。更に、幅広の扉では、曲げ加工後に溶接するには設備面，生産性において問題が多く、実際面から曲げ加工−溶接の工法が採用されておらす、錆発生の問題が未解決である。
本発明は、このような問題を解消すべく案出されたものであり、床面に近い部分の耐食性を向上させた鋼製ドアを高生産性で製造することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の鋼製ドア製造方法は、その目的を達成するため、溶接金属のＮｉ当量がＮｉ当量≧−０．７×Ｃｒ当量＋２０を満足するように添加金属を使用してステンレス鋼板とめっき鋼板とを突合せ溶接し一枚の鋼板とし、該鋼板を切断，曲げ，溶接等によってドアの縦枠又は扉に加工し、ステンレス鋼部分が縦枠又は扉の下部に位置するようにドアを組み立てることを特徴とする。
添加金属としては、フィラーワイヤ，溶接芯線，溶接棒等が使用され、その成分及び／又は添加量により溶接金属のＮｉ当量が調節される。溶接法には、フィラーワイヤを使用するＴＩＧ溶接，プラズマ溶接，フラックスコーティングした溶接棒を用いる被覆アーク溶接，溶接芯線を用いるガスシールドアーク溶接等が採用される。めっき鋼板としては、溶融亜鉛めっき鋼板，合金化溶融亜鉛めっき鋼板等を始めとして、各種のめっき鋼板が使用される。Ｖ開先でステンレス鋼板とめっき鋼板とを溶接するとき、溶込みが促進され、溶接金属のＮｉ当量を上げることができる。
【０００５】
【実施の形態】
本発明では、床面に近い部分の耐食性を向上させるため、この部分にステンレス鋼を使用している。そして、それぞれの材料を曲げ加工した後で溶接する従来法に替え、ステンレス鋼板とめっき鋼板を突合せ溶接して１枚の鋼板とする。この鋼板を切断，曲げ，溶接等により枠や扉に加工し、ステンレス鋼部分が縦枠や扉の下部に位置するように組み立てる。
ステンレス鋼板とめっき鋼板とを単に溶接したのでは、溶接金属が主として硬質で延性に乏しいマルテンサイト組織になり、曲げ加工すると溶接部に割れが発生する。
本発明では、この割れ発生を防止するため、ステンレス鋼板とめっき鋼板とを突合せＴＩＧ溶接する際、延性に富むオーステナイトが１０体積％以上の割合でマルテンサイト相に分散析出するように溶接金属の組成を調整している。これにより、加工性が大きく改善され、必要とされる１８０度の曲げ加工にも耐える溶接部が得られる。
【０００６】
本発明者等は、多数の実験結果から、溶接によって母材であるステンレス鋼及び普通鋼とフィラーワイヤが溶融混合して形成される溶接金属のＮｉ当量とＣｒ当量との間にＮｉ当量≧−０．７×Ｃｒ当量＋２０が満足されていると、溶接部に割れが発生せず、９０度曲げや１８０度曲げが可能であることを見い出した。優れた耐割れ性は、Ｎｉ当量≧−０．７×Ｃｒ当量＋２０に調整することにより、１０体積％以上の割合でオーステナイトが溶接金属に確保されることに起因するものと推察される。Ｎｉ当量は％Ｎｉ＋３０×％Ｃ＋０．５×％Ｍｎで算出され、Ｃｒ当量は％Ｃｒ＋％Ｍｏ＋１．５×％Ｓｉ＋０．５×Ｎｂで算出される。フィラーワイヤを用いたＴＩＧ溶接の外に、被覆アーク溶接や溶接芯線を使用するガスシールドアーク溶接等のように溶接電極自体が溶融する溶接法においても、同様にＮｉ当量≧−０．７×Ｃｒ当量＋２０を満足する溶接金属が形成されると、溶接部に割れが発生せず、９０度曲げや１８０度曲げが可能である。
【０００７】
本発明は、このような知見に基づいて完成されたものであり、まずステンレス鋼板とめっき鋼板とを突合せ溶接する際に、Ｎｉ当量≧−０．７×Ｃｒ当量＋２０を満足するように溶接金属のＮｉ当量を調整する。具体的には、溶接施工に当って鋼板を開先加工せずに切断したままのＩ型開先とするとき、溶接金属のＮｉ当量が前掲の範囲に入るようにそれぞれの溶接法に応じてフィラーワイヤや溶接芯線等のＮｉ当量が選択される。また、所定のフィラーワイヤ，溶接芯線，溶接棒を使用して適宜ステンレス鋼側又はめっき鋼板側、或いは両方の鋼板を開先加工し、希釈率を選定することによっても、溶接金属のＮｉ当量が調整される。更に、これらの方法に加え、溶接電流等の溶接条件によって希釈率を制御する方法も適宜併用できる。
【０００８】
ステンレス鋼板としては、オーステナイト系のＳＵＳ３０４を使用することが多い。この場合、切断ままのＩ型開先で溶接した場合の希釈率が通常７０％程度までであることを考慮すると、添加金属のＮｉ当量とＣｒ当量の関係としてＮｉ当量≧−０．４×Ｃｒ当量＋３０にある材料を使用するとき、特に開先加工を必要とすることなく溶接金属の特性に必要なＮｉ当量≧−０．７×Ｃｒ当量＋２０が満足される。なお、希釈率は、図１に示すように溶接金属Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ中に占める母材料Ａ＋Ｂの割合で表される。
溶接パス数は、板厚に応じて適宜決定される。また、片面溶接だけでなく、図１に示すように両面から溶接することもできる。
【０００９】
ステンレス鋼板としては、必要とされる耐食性や強度に応じてＳＵＳ３０４を始めとして各種の材料が使用される。ステンレス鋼板の幅は、ドア高さの範囲で任意に設定されるが、コストを勘案して実質上錆発生が問題とされる領域に対応して１００〜２００ｍｍの範囲で設定されることが多い。使用可能なめっき鋼板としては、特にその種類が制約されるものではないが、後工程の塗装を考慮すると亜鉛めっき鋼板やＦｅを合金化させた合金化亜鉛めっき鋼板が好ましい。
溶接後、ドアの外面側に相当する面については、必要に応じディスクサンダーによる研削等の適宜の方法で溶接部の余盛りが除去され、平坦に仕上げられる。この際、特に扉部分に使用される場合には意匠性を考慮した仕上げが施される。次いで、常法に従って縦枠や扉に加工し、ステンレス鋼部分が縦枠又は扉の下部に位置するように組み立てられる。
【００１０】
【実施例】
実施例１：
ステンレス鋼板として板厚１．５ｍｍのＳＵＳ３０４を使用し、めっき鋼板としてＳＰＣＣ（低炭素鋼）を基板にした板厚１．５ｍｍの合金化溶融亜鉛めっき鋼板を使用した。これら鋼板をシャー切断し、Ｉ型開先を形成した。成分が異なるフィラーワイヤを用いたＴＩＧ溶接や溶接芯線を用いたガスシールドアーク溶接により、ステンレス鋼板とめっき鋼板とを突合せ溶接した。この場合、希釈率が７０％となるように、添加金属の溶融量を調節した。なお、ステンレス鋼板及びめっき鋼板は、溶接時にほぼ同じ割合で溶融した。
溶接後に余盛りを除去し、図２に示す方法で９０度曲げ及び１８０度の密着曲げ加工テストを行い、割れ発生の有無を調査した。このときの溶接条件及びテスト結果を示す表１及び図３にみられるように、添加金属を使用することなくステンレス鋼板とめっき鋼板とを溶接した場合には９０度曲げで割れが発生した。これに対し、添加金属を使用した溶接法では、加工性が改善されていた。しかし、溶接金属のＮｉ当量及びＣｒ当量の関係がＮｉ当量≧−０．７×Ｃｒ当量＋２０を満足する場合にのみ１８０度密着曲げが可能であった。
【００１１】

【００１２】
実施例２：
Ｎｉ当量：１６重量％，Ｃｒ当量：２２重量％のフィラーワイヤを使用し、板厚２．０ｍｍのステンレス鋼板ＳＵＳ３０４と、ＳＳ４００（一般構造用圧延鋼）を基板とする板厚２．３ｍｍの合金化溶融亜鉛めっき鋼板とを両面から溶接した。本実施例では、Ｉ開先で希釈率７０％及び開先角度６０度のＶ開先で６０％の溶接条件を採用した。
溶接後、鋼板から余盛りを除去し、図２に示す方法で９０度曲げ及び１８０度の密着曲げ加工テストを行い、割れ発生の有無を調査した。このときの溶接条件及びテスト結果を示す表２にみられるように、Ｉ開先では溶接金属のＮｉ当量がＮｉ当量≧−０．７×Ｃｒ当量＋２０を満足せず、１８０度の密着曲げで溶接部に割れが検出された。しかし、開先角度６０度のＶ開先ではＮｉ当量≧−０．７×Ｃｒ当量＋２０となっており、１８０度の密着曲げでも割れが発生しなかった。
【００１３】

【００１４】
実施例３：
板厚２．０ｍｍのステンレス鋼板ＳＵＳ３０４を、ＳＳ４００（一般構造用圧延鋼）を基板とする板厚２．３ｍｍの合金化溶融亜鉛めっき鋼板にＴＩＧ溶接した。このとき、Ｎｉ当量：２３．５重量％，Ｃｒ当量：２７重量％のフィラーワイヤを使用し、Ｉ開先で希釈率が７０％となるように溶接条件を設定した。次いで、鋼板の溶接部から余盛りをディスクサンダーで研削除去し、エミリペーパ＃１００で平滑に仕上げた。このようにして溶接された鋼板を曲げ加工し、図４に示す形状の縦枠を製造した。
比較のため、同じステンレス鋼板及び合金化溶融亜鉛めっき鋼板を別々に曲げ加工し、Ｉ開先でステンレス鋼ワイヤ（Ｙ３０８）を用いてＴＩＧ溶接した。そして、溶接部から余盛りをディスクサンダーで研削除去し、エミリペーパ＃１００で平滑に仕上げ、図４に示す形状をもつ縦枠を製造した。
各工法で縦枠の製造に要した時間を測定した。また、縦枠の溶接部を頂点に位置させ、表面側から丸棒で荷重を加え、変形や破断状態を調査した。表３の調査結果にみられるように、本発明法は、比較法に比べて５２％の時間で縦枠を製造でき、生産性が高い方法であることが判る。また、本発明法で形成された縦枠は、溶接部が破断することなく母材部が座屈しており、溶接部の安定性が高くなっている。これに対し、比較法で形成された縦枠では、溶接部の所々に溶込み不足が発生したため、溶接部で破断した。
【００１５】

【００１６】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明においては、予め鋼板の状態で溶接した材料から鋼製ドアが製造されるため、ステンレス鋼板とめっき鋼板とを別々に曲げた後で溶接する従来法に比較して安定した強度を持つ鋼製ドアが高生産性で製造できる。しかも、耐食性に優れたステンレス鋼板をドア下部に使用していることから、得られた鋼製ドアの耐食性が向上し、玄関，非常口等の屋外に面する箇所や食品加工場等の床面が水に曝される環境にあるドアとして、長期間にわたって錆発生の問題がなく使用される。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｉ開先▲１▼及びＶ開先▲２▼の希釈率
【図２】９０度曲げテスト及び１８０度曲げテスト
【図３】Ｎｉ当量及びＣｒ当量の関係が曲げ加工後の割れに及ぼす影響
【図４】実施例３で製造し、強度テストした縦枠

Claims

溶接金属のＮｉ当量がＮｉ当量≧−０．７×Ｃｒ当量＋２０を満足するように添加金属を使用してステンレス鋼板とめっき鋼板とを突合せ溶接し一枚の鋼板とし、該鋼板を切断，曲げ，溶接等によってドアの縦枠又は扉に加工し、ステンレス鋼部分が縦枠又は扉の下部に位置するようにドアを組み立てることを特徴とする耐食性に優れた鋼製ドアの製造方法。
フィラーワイヤ，溶接芯線，溶接棒等の添加金属の成分又は添加量により溶接金属のＮｉ当量を調節する請求項１記載の耐食性に優れた鋼製ドアの製造方法。
更にＶ開先でステンレス鋼板とめっき鋼板とを溶接する請求項２記載の耐食性に優れた鋼製ドアの製造方法。