JP6114785B2 - 溶接部外観と溶接強度に優れた溶融Zn系めっき鋼板のアーク溶接方法、および溶接部材の製造方法 - Google Patents
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Description
0.0085W+0.87≦CAl≦22 …(1)
の関係を満足することが好ましい。
ここで、
di:観察されたi番目のブローホールの長さ
L:溶接ビード長さ、である。
Br=(Σdi/L)×100 …(2)
ここで、
di:観察されたi番目のブローホールの長さ
L:溶接ビード長さ、である。
Br=(Σdi/L)×100 … (2)。
本発明では、図1に示すように電流波形がピーク電流とベース電流を繰り返すパルス波形であって、平均溶接電流IAを100〜350Aの範囲とすることが好ましい。本発明で、平均溶接電流IAは下記(3)式とする。
IA=((IP×TIP)+(IB×TIB))/(TIP+TIB)…(3)
ここで、
IP:ピーク電流(A)
IB:ベース電流(A)
TIP:ピーク電流期間(ms)
TIB:ベース電流期間(ms)
平均溶接電流が100A未満では入熱不足で溶融池の温度が下がって粘度が高くなり、Zn蒸気が排出されにくくなって溶融池内にZn蒸気が残存してブローホールが発生する。溶接電流は溶接ワイヤーの送給量とリンクしており、必要以上に溶接電流を大きくすると溶滴が粗大化し、溶融池と短絡してスパッタが発生するので350A以下が好ましい。
本発明では、平均溶接電圧EAを20〜35Vの範囲とすることが好ましい。本発明で、平均溶接電圧EAは下記(4)式とする。
EA=((EP×TEP)+(EB×TEB))/(TEP+TEB)…(4)
ここで、
EP:ピーク電圧(V)
EB:ベース電圧(V)
TEP:ピーク電圧期間(ms)
TEB:ベース電圧期間(ms)
平均溶接電圧EAが20V未満ではアーク長が短くなって溶滴と溶融池が短絡してスパッタが発生する。平均溶接電圧が35Vを超えると入熱過多で溶け落ちが発生する。
パルス周期PFは1〜50msの範囲とする。1ms未満では溶滴移行が不安定になり、スパッタが発生する。一方、50msを超えるとアークが発生していない期間が長くなりすぎて溶融池の押し下げ効果が弱くなり、Zn蒸気が排出されにくくなってスパッタ、ブローホールが発生する。
本発明で溶接速度は特に限定されない。溶融Zn系めっき鋼板の板厚によって適宜選択される。
パルスアーク溶接法では溶滴をスプレー移行させるためにAr−CO2混合ガスが用いられる。本発明でもシールドガスは、Ar−CO2混合ガスを用いる。Ar−30体積%CO2ガスやAr−20体積%CO2ガス、あるいはさらにCO2濃度を下げたAr−5体積%CO2ガス等はスパッタ抑制効果が大きいので好適である。
本発明に係る溶融Zn系めっき鋼板はめっき層の組成がZnを主成分とし、質量%でAl:1.0〜22.0%を含有し、めっき付着量Wが15〜250g/m2である。
ここで、
W:めっき付着量(g/m2)
CAl:めっき層中のAl濃度(質量%)。
溶融Zn−Al−Mg系めっき鋼板のめっき付着量が少ないと、めっき面の耐食性および犠牲防食作用を長期にわたって維持するうえで不利となる。種々検討の結果、片面当たりのめっき付着量は15g/m2以上とすることがより効果的である。一方、めっき付着量が250g/m2を超えるとZn蒸気の発生量が多くなり過ぎ、本発明法でもスパッタ、ブローホールを抑制することが困難になるので上限を250g/m2とする。
建築用薄板溶接接合部設計・施工マニュアル(建築用薄板溶接接合部設計・施工マニュアル編集委員会)によれば、図3に模式図的に示すブローホール長さの積算値Σdi(mm)の測定値から下記(2)式により算出されるブローホール占有率Brが30%以下であれば溶接強度に問題ないとされている。本発明の溶接部材は、ブローホール占有率Brが30%以下で溶接強度に優れる。
Σdi:ブローホール長さの積算値(mm)
L:溶接ビード長さ(mm)。
2 溶接ワイヤー
3 溶融池
4 パルスアーク
5 溶滴
6 溶接ビード
7 スパッタ個数を数える領域
Claims (4)
- めっき層の組成が、Znを主成分とし、質量%でAl:1.0〜22.0%を含有する溶融Zn系めっき鋼板同士を接合する溶融Zn系めっき鋼板のアーク溶接方法であって、
前記溶融Zn系めっき鋼板の片面あたりの付着量Wが15〜250g/m2で、
平均溶接電流が100〜350Aであり、平均溶接電圧が20〜35Vであり、溶接電流の電流波形がピーク電流とベース電流を1〜50msのパルス周期で繰り返すパルス電流波形であるアーク溶接を行い、
前記アーク溶接は、シールドガスとしてAr−CO 2 混合ガスを用いて行われ、
前記溶融Zn系めっき鋼板のめっき層の組成が、さらに質量%でMg:0.05〜10.0%、Ti:0.002〜0.10%、B:0.001〜0.05%、Si:0〜2.0%、Fe:0〜2.5%からなる群から選ばれる1あるいは2以上を含有する、溶融Zn系めっき鋼板のアーク溶接方法。 - 前記溶融Zn系めっき鋼板のめっき付着量W(g/m2)とめっき層中のAl濃度CAl(質量%)が下記(1)式の関係を満足することを特徴とする、請求項1に記載の溶融Zn系めっき鋼板のアーク溶接方法。
0.0085W+0.87≦CAl≦22 …(1) - 下記(2)式で示されるブローホール占有率Brが30%以下となり、
かつ溶接ビードを中心とした縦100mm、横100mmの領域のスパッタ付着個数が20個以下となるようにアーク溶接する、請求項1または2に記載の溶融Zn系めっき鋼板のアーク溶接方法。
Br=(Σdi/L)×100 …(2)
ここで、
di:観察されたi番目のブローホールの長さ
L:溶接ビード長さ - めっき層の組成が、Znを主成分とし、質量%でAl:1.0〜22.0%を含有する溶融Zn系めっき鋼板同士をアーク溶接により接合する、溶接部材の製造方法であって、
前記溶融Zn系めっき鋼板の片面あたりの付着量Wが15〜250g/m2であり、
平均溶接電流が100〜350Aであり、平均溶接電圧が20〜35Vであり、溶接電流の電流波形がピーク電流とベース電流を1〜50msのパルス周期で繰り返すパルス電流波形であるアーク溶接を前記溶融Zn系めっき鋼板同士に行い、
前記アーク溶接は、シールドガスとしてAr−CO 2 混合ガスを用いて行われ、
前記溶融Zn系めっき鋼板のめっき層の組成が、さらに質量%でMg:0.05〜10.0%、Ti:0.002〜0.10%、B:0.001〜0.05%、Si:0〜2.0%、Fe:0〜2.5%からなる群から選ばれる1あるいは2以上を含有する、溶接部材の製造方法。
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