JP3951593B2

JP3951593B2 - Ｍａｇ溶接用鋼ワイヤおよびそれを用いたｍａｇ溶接方法

Info

Publication number: JP3951593B2
Application number: JP2000344028A
Authority: JP
Inventors: 時彦片岡; 修一阪口; 功一安田
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2000-11-10
Filing date: 2000-11-10
Publication date: 2007-08-01
Anticipated expiration: 2020-11-10
Also published as: JP2002144081A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、正極性ＭＡＧ溶接用鋼ワイヤおよびそれを用いた溶接方法に関し、特にワイヤを正極（マイナス側）として厚さ 0.2〜4.5mm の鋼板を１パスで溶接する際に使用する正極性ＭＡＧ溶接用鋼ワイヤおよびそれを用いた正極性ＭＡＧ溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シールドガスとして、ArガスとＣＯ₂ガス（５体積％以上）またはＯ₂ガス（１〜10体積％）との混合ガスを使用するＭＡＧ溶接法は、もっとも普及した溶接法であり、高能率な溶接法であることから、鉄鋼材料の溶接に広く利用されている。特に自動溶接の急速な普及により、造船，建築，橋梁，自動車，建築機械等の分野で広く使用されるようになっている。造船，建築，橋梁を中心とする分野では、厚鋼板の高電流多層溶接に使用され、一方、自動車，建築機械を中心とする分野では、薄鋼板の隅肉溶接に使用されることが多い。
【０００３】
自動車，建築機械を中心とする分野では、軽量化を目的として、高強度薄鋼板の使用が増加している。被溶接材である鋼板の薄肉化は、被溶接材の厚さに対するギャップ率の増加を意味し、そのため溶落ちによる欠陥率の増加を招くという問題がある。このようなことから、薄鋼板への熱影響が小さく、耐ギャップ溶接性に優れた新しい溶接方法が要望されている。
【０００４】
従来からＭＡＧ溶接では、消耗電極であるワイヤをプラス側（逆極）とする逆極性の直流溶接法が、低電流域から高電流域までアークが安定しているので、広く実用化されている。逆極性の直流溶接法では、マイナス側である鋼板側への熱影響が大きく、鋼板の溶込みが深いという特徴があり、厚鋼板の多層溶接に好適である。しかし薄鋼板の隅肉溶接に逆極性の直流溶接法を適用すると、鋼板側への熱影響が大きく鋼板の溶込みが深いので、溶落ちによる溶接欠陥が発生しやすいという問題がある。薄鋼板の隅肉溶接では、溶落ちによる溶接欠陥の防止，溶接速度の向上が重要視されており、逆極性直流溶接法を薄鋼板の隅肉溶接に適用するのは問題が残されていた。
【０００５】
一方、逆極性とは反対に、ワイヤをマイナス側とする正極性の直流溶接法では、鋼板への熱影響が少なく、鋼板の溶込みが浅くなり、ワイヤの溶融速度が速く溶着量が多いという特徴がある。したがって薄鋼板の溶接に適しており、特にギャップを生じた場合の溶接に適していると考えられる。しかし正極性の直流溶接法では、ワイヤ先端に懸垂する溶滴が粗大で、アークが不安定になりやすいという問題がある。さらに高速溶接においては、溶接ビードのハンピングやビード形状の不揃い等の問題もあり、正極性の直流溶接法は実際に使用されることはなかった。
【０００６】
正極性の直流溶接法を利用した溶接は、限られた分野で幾つか提案されている。たとえば特開昭58-167078 号公報，特開平5-138355号公報には、正極性直流溶接と逆極性直流溶接では溶込み深さと溶融速度が大きく異なることから、正極性直流溶接と逆極性直流溶接の時間割合を制御して溶接する消耗電極式ガスシールドアーク溶接方法が提案されている。しかしながらこれらの溶接方法では、アークの安定性が不十分であり、またワイヤ組成の検討はなされていない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように正極性直流溶接法は、溶込みが浅く、溶着量が多いので、薄鋼板の溶接に適しており、特にギャップの大きい継手の溶接に適していると考えられている。しかし従来の溶接用鋼ワイヤでは、ワイヤ先端に粗大な溶滴が不安定に懸垂するため、アークが不安定となり、スパッタの発生量が多いという問題があった。
【０００８】
本発明は上記した従来技術の問題を解消し、正極性直流溶接に好適で、薄鋼板溶接における溶落ち欠陥を防止でき、さらにギャップの大きい継手においても健全な溶接が可能な、耐ギャップ溶接性およびアーク安定性に優れ、スパッタの発生が少ない正極性ＭＡＧ溶接用鋼ワイヤ、およびそれを用いた正極性ＭＡＧ溶接方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、正極性直流溶接におけるアークの安定性，耐ギャップ溶接性およびビード形状に対するワイヤ組成の影響を鋭意検討した。その結果、
▲１▼希土類元素（以下、ＲＥＭという）を添加することによって、低電圧領域でのアーク切れを防止し、規則正しい短絡移行が可能であること、
▲２▼脱酸元素であるSi，Mn，Ti，Zr，Al，Crの含有量を所定の範囲に維持することによって、安定した耐ギャップ溶接性が得られること
を知見した。この発明は、これらの知見に基づいて構成されたものである。
【００１０】
すなわち、この発明は、正極性ＭＡＧ溶接で用いられる溶接用鋼ワイヤであって、Ｃを0.20質量％以下、Siを0.25〜2.5 質量％、Mnを0.45〜3.5 質量％、REM を 0.005〜0.040 質量％、Ｐを0.05質量％以下、Ｓを0.05質量％以下含有し、さらに Ti ： 0.30 質量％以下、 Zr ： 0.30 質量％以下、 Al ： 0.50 質量％以下および Cr ： 3.00 質量％以下のうちの１種または２種以上を含有するとともに、必要に応じてＫを 0.0001 〜 0.0150 質量％含有し、残部が Fe および不可避的不純物からなる組成を有し、かつ下記の (2)式で算出されるＤ ₂値が 1.2〜2.1 の範囲内を満足する正極性ＭＡＧ溶接用鋼ワイヤである。
【００１２】
Ｄ₂＝（〔Si〕／２）＋（〔Mn〕／３）＋（〔Ti〕＋〔Zr〕＋〔Al〕）
＋（〔Cr〕／10）・・・ (2)
〔Si〕：Si含有量（質量％）
〔Mn〕：Mn含有量（質量％）
〔Ti〕：Ti含有量（質量％）
〔Zr〕：Zr含有量（質量％）
〔Al〕：Al含有量（質量％）
〔Cr〕：Cr含有量（質量％）
【００１３】
また第２の好適態様として、正極性ＭＡＧ溶接用鋼ワイヤが、表層に平均厚さ 0.6μｍ以上のCuめっきを有することが好ましい。
また本発明は、前記した正極性ＭＡＧ溶接用鋼ワイヤを用いて厚さ 0.2〜4.5 mmの鋼板を溶接する正極性ＭＡＧ溶接方法において、ギャップの幅を鋼板の厚さの１／２以上として１パス溶接を行なう正極性ＭＡＧ溶接方法である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
まず、本発明における正極性ＭＡＧ溶接用鋼ワイヤの組成の限定理由について説明する。
Ｃ：0.20質量％以下
Ｃは、溶接金属の強度を確保するために重要な元素であるが、溶鋼の粘性を低下させて流動性を向上する作用を有し、多量に含有すると溶滴および溶融プールの挙動が不安定となり、溶接金属の靱性が低下する。したがって、Ｃは0.20質量％以下に限定する必要がある。なお、好ましくは0.01〜0.10質量％の範囲内である。
【００１５】
Si：0.25〜2.5 質量％
Siは、脱酸作用を有し、溶接金属の脱酸のためには不可欠な元素である。さらに正極性直流溶接時にはアークの広がりを抑え、短絡移行回数を増大させる作用を有する。また薄鋼板溶接でギャップの大きい継手溶接においては、アーク熱による溶落ちを抑制する働きもあり、耐ギャップ溶接性を向上させる。このような効果は、Si含有量が0.25質量％以上で認められる。また、より一層の耐ギャップ溶接性の向上とビード形状の改善のためには、1.10質量％以上含有するのが好ましい。一方、Si含有量が 2.5質量％を超えると、溶接金属の靱性が低下する。したがって、Siは0.25〜2.5 質量％の範囲内を満足する必要がある。なお、好ましくは1.10〜2.5 質量％の範囲内である。
【００１６】
Mn：0.45〜3.5 質量％
Mnは、Siと同様に脱酸作用を有し、溶接金属の脱酸のためには不可欠な元素である。Mn含有量が0.45質量％未満では、溶融金属の脱酸が不足し、溶融金属にブローホール欠陥が発生する。一方、3.5 質量％を超えると、溶接金属の靱性が低下する。したがって、Mnは0.45〜3.5 質量％の範囲内を満足する必要がある。
【００１７】
REM ： 0.005〜0.040 質量％
REM は、製鋼および鋳造工程で介在物の微細化，靱性の改善を目的として添加する。正極性ＭＡＧ溶接においては、低電圧での短絡移行を安定化させる効果も有する。REM 含有量が 0.005質量％未満ではこれらの効果は発揮されず、 0.040質量％を超えるとアークが不安定になり、正極性ＭＡＧ溶接用鋼ワイヤの溶融速度の低下および薄板の溶落ちの危険性が増大する。したがって、 REMは 0.005〜0.040 質量％の範囲内を満足する必要がある。なお、好ましくは 0.010〜0.040 質量％の範囲内である。
【００１８】
Ｐ： 0.050質量％以下
Ｐは、鋼の融点を低下させるとともに電気抵抗率を向上させて、溶融効率を向上させるとともに、正極性ＭＡＧ溶接においてアークを安定させる効果を有する。しかし 0.050質量％を超えて含有すると、溶接金属の粘性を低下させ、アークが不安定となり小粒のスパッタが増加する。したがって、Ｐは 0.050質量％以下とした。なお、このような効果はＰ含有量が 0.003質量％以上で顕著に現れる。よって、好ましくは 0.003〜0.050 質量％の範囲内である。
【００１９】
Ｓ： 0.050質量％以下
Ｓは、溶融金属の粘性を低下させ、ワイヤ先端に懸垂した溶滴の離脱を円滑にする元素であり、ビードを平滑にして上板の溶落ちを抑制する効果を有する。またＳは、正極性ＭＡＧ溶接において、アークを安定させる効果も有する。しかしＳ含有量が 0.050質量％を超えると、小粒のスパッタが増加するとともに、溶接金属の靱性が低下する。したがって、Ｓは 0.050質量％以下とした。なお、アークを安定させる効果はＳ含有量が 0.015質量％以上で顕著に現れ、溶接金属の靱性低下を防止する効果はＳ含有量が 0.030質量％以下で顕著に現れる。よって、好ましくは 0.015〜0.030 質量％の範囲内である。
【００２１】
Ti，Zr，AlおよびCr の含有量は、それぞれ下記の通りであり、これらの元素のうちの１種または２種以上を含有する。
Ti：0.30質量％以下
Tiは、脱酸作用を有し、溶接金属の強度を増加させる元素である。しかしTi含有量が0.30質量％を超えると、液滴が粗大となり大粒のスパッタが発生する。したがって、Tiは0.30質量％以下とする。なお、溶接金属の強度を向上する効果は、Ti含有量が0.01質量％以上で顕著に現れる。よって、好ましくは0.01〜0.30質量％の範囲内である。さらに、より好ましくは、0.05〜0.25質量％の範囲内である。
【００２２】
Zr：0.30質量％以下
Zrは、溶接金属の強度および靱性を向上し、かつアークの安定性を向上させる元素である。しかし、Zrの含有量が0.30質量％を超えると、靱性が低下する。したがって、Zrの含有量は、0.30質量％以下とする。
Al：0.50質量％以下
Alは、溶接金属の強度および靱性を向上し、かつアークの安定性を向上させる元素である。しかし、Alの含有量が0.50質量％を超えると、靱性が低下する。したがって、Alの含有量は、0.50質量％以下とする。
【００２３】
Cr：3.00質量％以下
Crは、溶接金属の強度を増加させ、かつ耐候性を向上させる元素である。しかし過剰な含有は靱性の低下を招く。したがって、Crの含有量は、3.00質量％以下とする。なお、好ましくはCrは0.15〜0.70質量％の範囲内である。
【００２４】
Ｄ₂値： 1.2〜2.1
Ｄ₂値は、下記の (2)式で算出される値である。
Ｄ₂＝（〔Si〕／２）＋（〔Mn〕／３）＋（〔Ti〕＋〔Zr〕＋〔Al〕）
＋（〔Cr〕／10）・・・ (2)
〔Si〕：Si含有量（質量％）
〔Mn〕：Mn含有量（質量％）
〔Ti〕：Ti含有量（質量％）
〔Zr〕：Zr含有量（質量％）
〔Al〕：Al含有量（質量％）
〔Cr〕：Cr含有量（質量％）
Si，Mn，Ti，Zr，Al，Crの効果は上記した通りであるが、Ｄ₂値が 1.2未満では、ビードが凸状の不揃いな形状となり、ワイヤ位置のズレによる溶接欠陥が発生する。一方、Ｄ₂値が 2.1を超えると、アークが不安定となり大粒のスパッタの発生量が増大する。したがってＤ₂値は 1.2〜2.1 の範囲内とする。
【００２５】
ただし、Ti，Zr，Al，Crは、上記した通り、１種または２種以上含有される元素である。これらの元素のうち、含有しない元素については、含有量を０としてＤ₂値を算出する。したがって、Ti，Zr，AlおよびCrを含有しない場合は〔Ti〕＝〔Zr〕＝〔Al〕＝〔Cr〕＝０である。
Ｋ：0.0001〜0.0150質量％
Ｋは、アークを広げてソフト化するとともに、正極性ＭＡＧ溶接において溶滴を微細化して液滴の移行を円滑にする効果を有する。このような効果は、Ｋ含有量が0.0001質量％以上で認められる。一方、Ｋ含有量が0.0150質量％を超えると、アークが長くなるので、ワイヤ先端に懸垂した液滴が不安定となりスパッタの発生が増加する。したがって、Ｋは0.0001〜0.0150質量％の範囲内を満足することが好ましい。なお、より好ましくは0.0003〜0.0030質量％の範囲内である。また、Ｋは沸点が 760℃と低く、素材となる鋼の溶製段階での歩留りが著しく低いので、Ｋは鋼の溶製段階で添加するよりも、ワイヤの製造時にワイヤ表面にカリウム塩溶液を塗布して焼鈍を行なうことによって、ワイヤ内部にＫを安定して含有させるのが好ましい。
【００２６】
上記で説明した成分以外の残部は、Feおよび不可避的不純物である。不可避的不純物としては、Ｏを 0.020質量％以下，Ｎを 0.010質量％以下が許容できる。なお、Ｏは、鋼の溶製中あるいはワイヤの製造中に不可避的に含有される元素であるが、溶滴の移行形態を微細化する効果があり、0.0020質量％以上，0.0080質量％以下が好ましく、より好ましくは0.0020質量％以上，0.0080質量％未満に調整するのが望ましい。
【００２７】
次に、本発明の正極性ＭＡＧ溶接用鋼ワイヤを用いて鋼板を溶接する正極性ＭＡＧ溶接方法について説明する。
本発明の正極性ＭＡＧ溶接用鋼ワイヤを用いて溶接する鋼板の厚さは、 0.2〜4.5mm の範囲内とする。その理由は、鋼板の厚さが 0.2mm未満では溶接部の溶落ちによる溶接欠陥が発生し、 4.5mmを超えると溶接速度を低下させなければならないからである。
【００２８】
また、継手部における鋼板間のギャップの幅は、鋼板の厚さの１／２以上とする。たとえば図２に示すようなＴ継手やフレア継手を溶接する場合のギャップの幅Ｓは、鋼板の厚さｔの１／２以上、すなわちＳ≧ 0.5ｔとする。その理由は、ギャップの幅Ｓが鋼板の厚さｔの１／２未満、すなわちＳ＜ 0.5ｔであれば、通常の逆極性溶接法で健全な溶接が可能であり、正極性ＭＡＧ溶接方法を選定する必要がないからである。
【００２９】
なお、ギャップの幅Ｓの上限は特に規定しないが、鋼板の厚さの 2.5倍を超えると健全な溶接部を得るのが困難になる。したがってＳ≦ 2.5ｔとするのが好ましい。
また本発明の正極性ＭＡＧ溶接方法で２パス以上の溶接を行なうと、溶込みが浅いためにコールドラップやスラグ巻込みによる溶接欠陥を生じやすく、健全な溶接部を得るのが困難である。したがって本発明の正極性ＭＡＧ溶接方法においては、１パスで溶接を行なう必要がある。
【００３０】
なお、図２にはＴ継手とフレア継手の例を示したが、他の形状の継手を溶接する場合においてもＳ≧ 0.5ｔとして、１パスで溶接を行なう。
次に、本発明の正極性ＭＡＧ溶接用鋼ワイヤの製造方法について説明する。
上記した組成の溶鋼を、転炉あるいは電気炉等の従来から知られている方法で溶製した後、連続鋳造等によって鋼素材（たとえばビレット）を製造する。鋼素材を加熱し、次いで熱間圧延、あるいはさらに乾式の冷間圧延（伸線加工）して鋼素線とする。熱間圧延は、所定の寸法形状の鋼素線が得られる条件で行なえば良く、特に限定されない。
【００３１】
次いで鋼素線は、焼鈍−酸洗−Cuめっき−伸線加工の各工程を順次施されて、所定の線径の正極性ＭＡＧ溶接用鋼ワイヤとなる。本発明の正極性ＭＡＧ溶接用鋼ワイヤを製造する際には、焼鈍前の鋼ワイヤ表面にカリウム塩溶液を塗布した後、焼鈍を行なうのが好ましい。カリウム塩溶液として、クエン酸３カリウム水溶液，炭酸カリウム水溶液，水酸化カリウム水溶液等を用いる。ワイヤ表面に塗布するカリウム塩濃度は、Ｋ量に換算した値で 0.5〜3.0 体積％とするのが好ましい。
【００３２】
カリウム塩溶液を表面に塗布された鋼ワイヤを焼鈍することによって、焼鈍中に生成する内部酸化層内にＫが安定して保持される。Ｋはスパッタを低下させる効果を有するが、鋼ワイヤ表面にＫ塩を保持（すなわち塗布）させると、熱的に不安定であることから、スパッタを低下させる効果が減少する。したがって、あらかじめ鋼ワイヤ表面にカリウム塩溶液を塗布した後、焼鈍を行なうのが好ましい。
【００３３】
焼鈍は、鋼ワイヤを軟化させること、および鋼ワイヤの内部酸化層内にＫを保持させることを目的として行なうのであり、 650〜850 ℃の温度範囲で、かつ水蒸気を含む窒素ガス雰囲気中で行なうのが好ましい。焼鈍温度が 650℃未満では内部酸化の反応の進行が遅く、また 850℃を超えると内部酸化の反応の進行が速すぎて、内部酸化の調整が困難となる。
【００３４】
焼鈍の雰囲気は、内部酸化層の形成の観点から、露点０℃以下，酸素濃度200ppm以下とするのが好ましい。表面にカリウム塩溶液を塗布した鋼ワイヤを、このような雰囲気下で焼鈍することによって、鋼ワイヤの表面から酸化が進行し、図１に示すように表層部が内部酸化され、この内部酸化層にＫが確実に保持される。焼鈍の条件（すなわち温度，時間，雰囲気等）は、鋼ワイヤ中のＫ含有量が 0.0003〜0.0030質量％，Ｏ含有量が0.0020〜0.0080質量％となるように、線径およびカリウム塩濃度，カリウム塩溶液の塗布量等と関連して決定するのが好ましい。
【００３５】
焼鈍した鋼素線は、酸洗を行なった後、表面にCuめっきを施す。Cuめっきの平均厚さは 0.6μｍ以上とするのが好ましい。
正極性直流溶接においては、逆極性の溶接に比べて、給電不良に起因してアークが不安定になりやすい。しかしCuめっきの平均厚さを 0.6μｍ以上とすることによって、給電不良に起因するアークの不安定化を防止できる。このようにCuめっきを厚目付とすることによって、アークの不安定化を防止するのみならず、給電チップの損耗も低減できる。
【００３６】
しかし、正極性ＭＡＧ溶接用鋼ワイヤに含有されるCuおよびCuめっきに含有されるCuが合計 3.0質量％を超えると、溶接金属の靱性が著しく低下する。したがって、Cuめっきの厚さは 0.8μｍ以上で、かつ正極性ＭＡＧ溶接用鋼ワイヤに含有されるCuとの合計が 3.0質量％以下となるように、Cuめっきの厚さを調整することが、より一層好ましい。
【００３７】
また本発明では、溶接中の給電の安定化を図るために、正極性ＭＡＧ溶接用鋼ワイヤの平坦度を1.01未満とすることが肝要である。正極性ＭＡＧ溶接用鋼ワイヤの伸線加工においてダイス管理を厳格に行なうことによって、正極性ＭＡＧ溶接用鋼ワイヤの平坦度を1.01未満とすることが可能である。その結果、溶接中の給電が安定し、低スパッタ化が達成できる。なお、平坦度は下記の (3)式で算出される値である。
【００３８】
平坦度＝Ａ_M／Ａ_R ・・・ (3)
Ａ_M：測定対象領域における正極性ＭＡＧ溶接用鋼ワイヤの本体表面の実表面積（mm²）
Ａ_R：測定対象領域における正極性ＭＡＧ溶接用鋼ワイヤの本体表面のみかけ上の面積（mm²）
さらに本発明では、溶接中の給電の安定化を図るために、正極性ＭＡＧ溶接用鋼ワイヤの表面に付着した不純物を、正極性ＭＡＧ溶接用鋼ワイヤ10kgあたり 0.01ｇ以下にするのが好ましい。また正極性ＭＡＧ溶接用鋼ワイヤの送給性を確保するために表面に塗布される潤滑油は、正極性ＭＡＧ溶接用鋼ワイヤ10kgあたり0.35〜1.7 ｇの範囲を満足するのが好ましい。正極性ＭＡＧ溶接用鋼ワイヤの送給性は、ロボット溶接を行なう場合に重要である。
【００３９】
【実施例】
連続鋳造によって製造したビレットを熱間圧延して直径 5.5〜7.0mm の線材とし、次いで冷間で伸線加工を行なって直径 2.0〜2.8mm の鋼素線とした。この鋼素線に２〜30質量％のクエン酸３カリウム水溶液を塗布した。クエン酸３カリウム水溶液の塗布量は、鋼素線１kgあたり30〜50ｇであった。次いで、鋼素線を露点：−２℃以下，Ｏ₂： 200体積ppm 以下，ＣＯ₂： 0.1体積％以下のＮ₂雰囲気中で焼鈍した。焼鈍温度は 750〜950 ℃の範囲とした。このとき、鋼素線の径，カリウム塩の濃度，焼鈍温度と焼鈍時間を調整することによって、鋼素線中のＯ含有量とＫ含有量を調整した。
【００４０】
焼鈍した後、鋼素線を酸洗し、さらに鋼素線の表面にCuめっきを施し、次いで冷間で伸線加工を行なって直径 1.2mmの正極性ＭＡＧ溶接用鋼ワイヤとした。得られた正極性ＭＡＧ溶接用鋼ワイヤの表面に潤滑油を塗布した。潤滑油の塗布量は、正極性ＭＡＧ溶接用鋼ワイヤ10kgあたり0.35〜1.7 ｇであった。得られた正極性ＭＡＧ溶接用鋼ワイヤの組成とCuめっき厚は表１に示す通りである。
【００４２】
【表１】

【００４３】
これらの正極性ＭＡＧ溶接用鋼ワイヤを用いて溶接試験を行ない、スパッタ発生量，ビード形状，給電チップの損耗度を下記の方法で評価した。溶接試験の条件は、シールドガス成分：Ar80体積％＋ＣＯ₂20体積％，シールドガス流量：20 liter／min ，溶接電源：インバータ電源，極性：正極性，溶接電流： 180Ａ，溶接電圧：16Ｖとした。評価した結果は表２に示す通りである。
【００４４】
(a) スパッタ発生量：図２に示すフレア継手（鋼板の厚さｔ＝ 1.4mm，ギャップの幅Ｓ＝ 0.5ｔ＝ 0.7mm）の突き合わせ溶接を行ない、Cu製の捕集治具を用いて直径 0.5mm以上のスパッタを捕集して、スパッタ発生量を測定した。溶接時間は１min とした。スパッタ発生量が、溶着量 100ｇあたり 0.2ｇ以下を○， 0.2ｇ超え〜0.3 ｇ以下を△， 0.3ｇ超えを×として評価した。
【００４５】
(b) ビード形状：図２に示すフレア継手（鋼板の厚さｔ＝ 1.4mm，ギャップ幅のＳ＝ 0.5ｔ＝ 0.7mm）の突き合わせ溶接を行ない、ビード形状を目視で観察した。溶け落ち，アンダーカットあるいはハンピングビードが生じた場合は×とし、それ以外は○として評価した。
(c) 給電チップの損耗度：直径 800mm，肉厚25mmの鋼管を自転させながら鋼管外周を連続溶接した。溶接時間は30min とした。溶接が終了した後、チップ先端内径を測定し、その最大値と最小値を用いてチップ先端内径の楕円化率を算出した。楕円化率が２％以下を○，２％超え〜５％以下を△，５％超えを×として評価した。なお、楕円化率は下記の (4)式で算出される値である。
【００４６】
楕円化率（％）＝ 100×｛（ｄ_max／ｄ_min）−１｝・・・ (4)
ｄ_max：チップ先端内径の最大値（mm）
ｄ_min：チップ先端内径の最小値（mm）
【００４８】
【表２】

【００４９】
発明例では、直径 0.5mm以上のスパッタ発生量が溶着量 100ｇあたり 0.3ｇ以下であり、スパッタ低減効果が発揮された。特に REMを添加し、Ｄ₂値を 1.2以上とすることによって、スパッタ低減効果がさらに顕著に現れた。一方、比較例では、組成が本発明の範囲を外れるので、直径 0.5mm以上のスパッタの発生量が溶着量 100ｇあたり 0.6ｇを超え、しかもビード形状は劣っていた。
【００５０】
【発明の効果】
本発明では、正極性ＭＡＧ溶接において、アークの安定性に優れ、高い溶着量と浅い溶込みが達成でき、溶落ち欠陥を防止できるので高ギャップの薄鋼板継手溶接が安定して可能となる。またスパッタ量も低減でき、給電の安定性に優れ、さらに給電チップの損耗が低減できる等、産業上格段の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の正極性ＭＡＧ溶接用鋼ワイヤの断面組織の一例を示す模式図である。
【図２】継手形状の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１薄鋼板

Claims

正極性ＭＡＧ溶接で用いられる溶接用鋼ワイヤであって、Ｃを0.20質量％以下、Siを0.25〜2.5 質量％、Mnを0.45〜3.5 質量％、希土類元素を 0.005〜0.040 質量％、Ｐを0.05質量％以下、Ｓを0.05質量％以下含有し、さらに Ti ： 0.30 質量％以下、 Zr ： 0.30 質量％以下、 Al ： 0.50 質量％以下および Cr ： 3.00 質量％以下のうちの１種または２種以上を含有するとともに、必要に応じてＫを 0.0001 〜 0.0150 質量％含有し、残部が Fe および不可避的不純物からなる組成を有し、かつ下記の (2)式で算出されるＤ ₂値が 1.2〜2.1 の範囲内を満足することを特徴とする正極性ＭＡＧ溶接用鋼ワイヤ。
Ｄ ₂ ＝（〔 Si 〕／２）＋（〔 Mn 〕／３）＋（〔 Ti 〕＋〔 Zr 〕＋〔 Al 〕）
＋（〔 Cr 〕／ 10 ）・・・ (2)
〔 Si 〕： Si 含有量（質量％）
〔 Mn 〕： Mn 含有量（質量％）
〔 Ti 〕： Ti 含有量（質量％）
〔 Zr 〕： Zr 含有量（質量％）
〔 Al 〕： Al 含有量（質量％）
〔 Cr 〕： Cr 含有量（質量％）
前記溶接用鋼ワイヤが、表層に平均厚さ 0.6μｍ以上のCuめっきを有することを特徴とする請求項１に記載の正極性ＭＡＧ溶接用鋼ワイヤ。
請求項１または２に記載の正極性ＭＡＧ溶接用鋼ワイヤを用いて厚さ 0.2〜4.5mm の鋼板を溶接する正極性ＭＡＧ溶接方法において、ギャップの幅を前記鋼板の厚さの１／２以上として１パス溶接を行なうことを特徴とする正極性ＭＡＧ溶接方法。