JP6573056B1 - 薄鋼板へのガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤ - Google Patents
薄鋼板へのガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤ Download PDFInfo
- Publication number
- JP6573056B1 JP6573056B1 JP2019523890A JP2019523890A JP6573056B1 JP 6573056 B1 JP6573056 B1 JP 6573056B1 JP 2019523890 A JP2019523890 A JP 2019523890A JP 2019523890 A JP2019523890 A JP 2019523890A JP 6573056 B1 JP6573056 B1 JP 6573056B1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- content
- arc welding
- wire
- solid wire
- shielded arc
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/02—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
- B23K35/0255—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in welding
- B23K35/0261—Rods, electrodes, wires
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
- B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
- B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
- B23K35/3053—Fe as the principal constituent
- B23K35/3073—Fe as the principal constituent with Mn as next major constituent
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
- B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
- B23K35/3053—Fe as the principal constituent
- B23K35/3093—Fe as the principal constituent with other elements as next major constituents
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/0026—Arc welding or cutting specially adapted for particular articles or work
- B23K9/0035—Arc welding or cutting specially adapted for particular articles or work of thin articles
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/002—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing In, Mg, or other elements not provided for in one single group C22C38/001 - C22C38/60
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/42—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with copper
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/44—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/46—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with vanadium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/48—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with niobium or tantalum
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/50—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with titanium or zirconium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/54—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with boron
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/58—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with more than 1.5% by weight of manganese
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
- B23K2103/02—Iron or ferrous alloys
- B23K2103/04—Steel or steel alloys
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Nonmetallic Welding Materials (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
Abstract
Description
本願は、2017年12月19日に、日本に出願された特願2017−243276号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
鋼部材に対し、ソリッドワイヤを用いたガスシールドアーク溶接を行うと、シールドガス中の酸化性ガスに含まれる酸素が鋼材やワイヤに含まれるSiやMnなどの元素と反応し、Si酸化物やMn酸化物を主体とするSi,Mn系スラグが生成する。その結果、溶融凝固部である溶接ビードの表面にSi,Mn系スラグが多く残存するようになる。
Si,Mn系スラグは溶接部の脱酸過程の副産物であり、また、ソリッドワイヤに含まれるSi及びMnは溶接金属の強度を確保したり、溶接ビード形状を安定化させる効果もあるため、ソリッドワイヤ等を用いたガスシールドアーク溶接では、このSi,Mn系スラグを発生させないようにすることは難しい。その結果、電着塗装した部材でも溶接部の腐食を防ぐことは困難であった。
また、溶接部におけるSi含有量やMn含有量が低くなるように鋼部材とソリッドワイヤの成分設計を行った場合には、電着塗装不良の問題点は解消されるものの、溶接部の引張強さを確保できなくなり、また、脱酸不足に起因するブローホールによる内部欠陥が生じる虞もあった。
また、特許文献2に記載のワイヤを用いると、ワイヤのSi量の低下によるスラグ量の減少効果が得られるが、本ワイヤを用いても特許文献1と同様にSi含有量やMn含有量が高い鋼部材に対しては電着塗装不良の対策としては不十分であった。そもそも特許文献2では溶接部の塗装性に対する効果が検証されておらず、Si以外のワイヤ成分の効果が不明である。
更に、自動車の生産ラインでは生産性を重視してロボットでの溶接が施されており、ワイヤの交換に要する時間を省くため、1種類のソリッドワイヤで低強度鋼板の溶接、及び、高強度鋼板の溶接のいずれにも適用可能とすることも求められている。
Si×Mn≦0.30・・・(1)式
(Si+Mn/5)/(Ti+Al)≦3.0・・・(2)式
ただし、(1)式及び(2)式における元素記号は、各元素の含有量(質量%)である。
(3)上記(1)又は(2)に記載のガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤでは、Si、Mn、Ti、Al、S、Sbが下記(3)式及び(4)式を満たしてもよい。
0.012≦4×S+Sb≦0.120・・・(3)式
(Si+Mn/5)/((Ti+Al)×(4×S+Sb))≦220・・・(4)式
ただし、(3)式及び(4)式における元素記号は、各元素の含有量(質量%)である。
(5)上記(1)又は(2)に記載のガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤでは、B含有量が0.0032%以上であってもよい。
(6)上記(1)又は(2)に記載のガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤでは、Mn含有量が0.3〜1.7%であってもよい。
(7)上記(1)又は(2)に記載のガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤでは、B、Tiが下記(5)式を満たしてもよい。
B≧(−54Ti+43)/10000・・・(5)式
ただし、(5)式における元素記号は、各元素の含有量(質量%)である。
(A)ソリッドワイヤのSi量を極力低下させ、Si系スラグの生成を抑制することで電着塗装性の改善が可能となる。Siの少ない成分系ではMnスラグによる電着塗装性の劣化の程度は小さい。
(B)ソリッドワイヤのTi含有量を適正範囲に制御することにより、溶接ビードの表面に導電性のTi系スラグが生成するため、電着塗装性が向上する。
(C)ソリッドワイヤにBを添加することにより、980MPa級のハイテン鋼からなる薄鋼板に対し溶接を行う場合に、ベイナイト、マルテンサイト主体の溶接金属に対してはBによる強度向上が顕著となる。従って、溶接金属の強度を確保でき、同一の成分系のソリッドワイヤを440MPa級の軟鋼から980MPa級のハイテン鋼の溶接に適用できる。
(D)ソリッドワイヤのTi含有量とAl含有量を適正範囲に制御することにより、絶縁性のSi,Mn系スラグの生成が抑制されるため、電着塗装性が向上する。
(E)これらの制御に加えて、ソリッドワイヤのS含有量とSb含有量を適正範囲に制御することにより、溶融池の表面張力が増加して溶接池に内向き対流が発生し、溶接ビードの止端部へのSi,Mn系スラグの残存が防止されるため、電着塗装性が更に向上する。
ソリッドワイヤは、所定の成分を有する鋼線、またはその鋼線の表面に銅めっきがされてなるものである。ワイヤ全質量とはめっきを含めたソリッドワイヤの全質量を意味する。また、以下においては、ソリッドワイヤの化学成分をワイヤの全質量に対する割合である質量%で表すものとし、その質量%に関する記載を単に%と記載して説明する。
尚、本明細書において、「溶接金属(welded metal)」とは、鋼板母材と溶接ワイヤとが溶けて、混ざり合った成分を意味し、「溶着金属(deposited metal)」とは、多層盛り溶接を行い溶接ワイヤの成分のみで作成した金属を意味する。
また、薄鋼板(thin steel sheet)とは、板厚が1.2mm〜3.6mmの鋼板を意味し、厚鋼板(thick steel plate)とは、板厚が6mm〜30mm程度の鋼板を意味する。
Cは、アークを安定化し溶滴を細粒化する作用があり、C含有量が0.06%未満では、溶滴が大きくなってアークが不安定になり、スパッタ発生量が多くなる傾向がある。また、C含有量が0.06%未満では、溶着金属における引張強さを得ることができない場合がある。従って、C含有量は0.06%以上であり、好ましくは0.07%以上である。
一方、C含有量が0.15%を超えれば、溶融池の粘性が低くなってビード形状が不良となる。また、溶着金属が硬化することにより耐割れ性が低下する。従って、C含有量は0.15%以下であり、好ましくは0.12%以下である。
通常の溶接ワイヤでは脱酸元素としてSiを積極的に添加している。また、Siでアーク溶接時に溶融池の脱酸を促進することにより溶着金属の引張強さを向上させる。しかしながら、電着塗装性の観点では絶縁性のSi酸化物を極力低減させることが望ましい。このため、Siは0.18%以下、好ましくは0.13%以下、更に好ましくは0.10%以下、更に好ましくは0.08%以下とした。一方、Si含有量は0%超で良好な電着塗装性が得られるが、ワイヤの製造コストやビード形状の安定性確保の観点から好ましくは0.001%以上である。
MnもSiと同様に脱酸元素であって、アーク溶接時における溶融池の脱酸を促進すると共に、溶着金属の引張強さを向上させる元素である。従って、Mn含有量は0.3%以上であり、好ましくは0.5%以上である。
一方、Mnが過剰に含有されれば、絶縁性のMn系スラグが溶接ビードの表面に著しく発生するため、電着塗装不良が発生する傾向となるものの、Si系スラグの少ない成分系ではMn系スラグによる塗装性劣化の程度は大きくない。従って、Mn含有量は2.2%以下であり、好ましくは1.7%であり、更に好ましくは1.5%以下である。
そこで、本実施形態に係るソリッドワイヤでは、下記の(1)式を満たすようにSi及びMnの含有量が設定される。
Si×Mn≦0.30・・・(1)式
鋼部材に対し、ソリッドワイヤを用いたガスシールドアーク溶接を行うと、シールドガス中の酸化性ガスに含まれる酸素が鋼材やワイヤに含まれるSiやMnなどの元素と反応し、Si酸化物やMn酸化物を主体とするSi,Mn系スラグが生成する。その結果、溶融凝固部である溶接ビードの表面にSi,Mn系スラグが多く残存するようになる。
Tiは、ガスシールドアーク溶接を行う際に用いるシールドガス中の酸素と反応し、Ti酸化物を主体とするTi系スラグを生成する。Ti系スラグは、Si,Mn系スラグとは異なり導電性であるため、溶接ビードの表面に発生しても電着塗装不良が発生しにくくなる。従って、ソリッドワイヤにTiを積極的に含有させてシールドガス中の酸素をTiに反応させれば、Si,Mn系スラグの生成量を減少させることができ、これにより電着塗装性を改善することができる。従って、Ti含有量は0.06%以上であり、好ましくは0.10%以上である。
なお、塗装性改善の観点でソリッドワイヤのSi、Mn含有量を低減させると、アーク溶接時の溶融金属の脱酸効果が不十分となり、COガスの生成によるブローホールが発生してしまう。Tiは脱酸元素としてCOガスの生成によるブローホールを抑制する効果もある。
一方、Tiが過剰に含有されると、Ti系酸化物が過剰に生成し、溶着金属の伸びが低下するため、Ti含有量は0.30%以下であり、好ましくは0.25%である。
Alは脱酸元素であって、アーク溶接時における溶融金属の脱酸を促進することにより溶着金属の引張強さを向上させる。従って、Al含有量は0.001%以上である。
また、上述のように、Alは絶縁性のAl系スラグを生成するが、Al含有量が0.01%以上である場合、Tiと同様にSi,Mn系スラグの生成量を減少させることができ、これにより電着塗装性を改善することができる。従って、電着塗装不良をより確実に防ぐために、Al含有量は0.01%以上であることが好ましい。
一方、Alが過剰に含有されると、Al系酸化物が過剰に生成し、溶着金属の伸びが低下する。また、Al系スラグは、Si系スラグやMn系スラグと同様に絶縁性であるため、溶接ビードの表面に著しく発生すると、電着塗装不良が発生する虞がある。従って、Al含有量は0.30%以下であり、好ましくは0.14%以下である。
そこで、本発明では、下記の(2)式を満たすように、Si、Mn、Ti、及びAlの含有量が設定される。
(Si+Mn/5)/(Ti+Al)≦3.0・・・(2)式
なお、(1)式ではSiとMnの積を指標に用いたが、(2)式ではSiとMn/5との和を指標としている。これは、Ti及びAlはSi−Mn系スラグの絶対量を低減させることが添加の目的のためである。
本実施形態に係る溶接ワイヤは溶接部の電着塗装性の観点から、Si、Mnの含有量に制限を加えているため、炭素当量(Ceq=C+Si/24+Mn/6+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14)で示されるSi,Mnでの強度向上効果が得られにくい。そこで、塗装性に悪影響を及ぼさないBを微量添加することで、溶接金属の強度を確保している。
一般的に厚鋼板の溶接では、溶接部に開先加工を施し、その開先内を多層溶接で埋めることで溶接継手を作製する。このため、溶接金属の強度は母材成分の希釈の影響をほとんど受けずに、溶接ワイヤの成分に依存した強度となる。これに対し、薄鋼板の溶接では1パス溶接で施工されることが多く、通常、溶接金属は4〜5割の母材成分を含有する。例えば440MPa級鋼板の溶接では低強度の合金成分が溶接金属に溶け込み、980MPa級鋼板の溶接では高強度の合金成分が溶接金属に混入する。
Bは焼き入れ性に作用する元素とされており、特にベースとなるB以外の成分系の炭素当量が高いほど、B添加による強度向上効果が得られやすい。このため、440MPa級鋼板の溶接のような低合金でフェライト主体の溶接金属成分に対してはBによる強度向上効果はほとんど得られないが、980MPa級鋼板の高合金のベイナイト、マルテンサイト主体の溶接金属に対してはBによる強度向上が顕著となる。これは、同一のワイヤ成分で軟鋼からハイテン鋼の溶接に適用できるという大きなメリットになる。
すなわち、本実施形態に係る溶接ワイヤによるBの効果は、焼き入れ性向上に基づく強度向上効果であり、厚鋼板の溶接において従来から知られている粒界フェライトの生成抑制による強度向上効果とはメカニズムとして異なり、薄鋼板の溶接特有の強度向上効果である。
上記の理由から、B含有量は0.0030%以上であり、好ましくは0.0032%以上であり、更に好ましくは0.0035%以上である。
一方、B含有量が過剰である場合、溶接部の伸びが低下するため、B含有量は0.0100%以下、好ましくは0.0050%以下である。
Pは、一般に鋼中に不純物として混入する元素であって、またアーク溶接用ソリッドワイヤ中にも不純物として含まれるのが通常である。ここでPは、溶着金属の高温割れを発生させる主要元素の一つであるから、できる限り抑制することが望ましい。P含有量が0.015%を越えれば、溶着金属の高温割れが顕著になるから、P含有量は0.015%以下である。
なお、Pの下限は、特に制限されないため、P含有量は0%超であるが、脱Pのコスト及び生産性の観点から、0.001%以上であってもよい。
Sも、Pと同様に一般に鋼中に不純物として混入する元素であって、またアーク溶接用ソリッドワイヤ中にも不純物として含まれるのが通常である。従って、S含有量は0%超であればよい。
また、Sは、溶融池の中央部の表面張力を溶融池の周辺部の表面張力よりも増加させる効果があり、溶接池の内向き対流を発生させてスラグを溶接ビードの中央に集めることを可能とする。これは、表面張力の温度依存に起因する効果で、Sを添加すると温度の低い溶融池周辺の表面張力よりも、温度の高い溶融池中央部の表面張力が高くなる現象を利用したものである。従って、溶接ビードの止端部にSi,Mn系スラグが残存することを防止することが可能となり、電着塗装性を高めることができる。このため、S含有量は0.001%以上であることが好ましい。
一方、Sが0.030%を超えると、溶着金属に凝固割れが発生する。従って、S含有量は0.030%以下であり、好ましくは0.020%以下である。
Sbは、Sと同様に、溶融池の表面張力を増加させることで、溶接池の内向き対流を発生させてスラグを溶接ビードの中央に集めることを可能とする。従って、溶接ビードの止端部にSi,Mn系スラグが残存することを防止することが可能となり、電着塗装性を高めることができる。
この効果を得るためには、Sb含有量を0.01%以上とすることが好ましい。
一方、Sb含有量が過剰であると、溶着金属に凝固割れが発生する。従って、Sb含有量は0.10%以下である。
アーク溶接用ソリッドワイヤにおいては、銅めっきはワイヤ送給性と通電性を安定化するために銅めっきが施されることが多い。従って、銅めっきを施した場合、ソリッドワイヤにはある程度の量のCuが含有される。
一方、Cuの含有量が過剰となると、溶接割れが発生しやすくなるため、Cu含有量は0.50%以下である。
Crは、溶接部の焼入れ性を高めて引張強さを向上させるために含有させてもよいが、過剰に含有させた場合、溶接部の伸びが低下する。従って、Cr含有量は1.5%以下である。
Nbは、溶接部の焼入れ性を高めて引張強さを向上させるために含有させてもよいが、過剰に含有させた場合、溶接部の伸びが低下する。従って、Nb含有量は0.3%以下であり、より好ましくは0.005%以下である。
Vは、溶接部の焼入れ性を高めて引張強さを向上させるために含有させてもよいが、過剰に含有させた場合、溶接部の伸びが低下する。従って、V含有量は0.3%以下である。
Moは、溶接部の焼入れ性を高めて引張強さを向上させるために含有させてもよいが、過剰に含有させた場合、溶接部の伸びが低下する。従って、Mo含有量は1.0%以下である。
Niは、溶接部の引張強さと伸びを向上させるために含有させてもよいが、過剰に含有させた場合、溶接割れが発生しやすくなる。従って、Ni含有量は3.0%以下である。
そこで、本発明では、下記の(3)式を満たすように、S及びSbの含有量が設定されることが好ましい。尚、Sbを含有しない場合にはSbに0を代入する。
0.012≦4×S+Sb≦0.120・・・(3)式
一方、4×S+Sbの値が0.120以下であれば、スラグが溶接ビード中央に過度に集中することを防止できる。従って、4×S+Sbの値は0.120以下であり、好ましくは0.100以下である。
(Si+Mn/5)/((Ti+Al)×(4×S+Sb))≦220・・・(4)式
(Si+Mn/5)/((Ti+Al)×(4×S+Sb))の値は、120以下であることが好ましく、100以下であることが更に好ましい。
B≧(−54Ti+43)/10000・・・(5)式
厚鋼板の溶接では、B添加による粒界フェライトの抑制効果と共に、それに複合添加するTiで粒内の針状フェライト生成を促進させ、溶接金属の靱性を向上させることが知られている。これはTiの酸化物もしくは窒化物を核としたフェライトの生成を促進するもので、例えば0.01〜0.05%程度のTiが含有される。
これに対し、本実施形態に係るソリッドワイヤにおけるTi含有量は0.06〜0.3%であり、比較的多量のTiを必要とする。これは、溶接時の溶接金属の脱酸作用をSiの代わりにTiに担わせるためである。しかしながら、Siによる脱酸に比べてTiによる脱酸では溶接金属内に酸化物が残りやすく、溶接金属の酸素量が高くなる。
図1に溶着金属試験(Ar+20%CO2シールドガスを使用)で作製した溶着金属成分の酸素量を示すが、Si添加量が0.4〜0.7程度の一般的なワイヤでは200〜300ppm程度の酸素量となるが、本実施形態に係る溶接ワイヤ成分系ではTiの含有量に応じて酸素量が300〜600ppm程度の高い値を示す。このように、本実施形態に係るワイヤ成分系では高酸素の溶着金属成分となるため、溶接ワイヤに添加したBが酸化消耗して溶着金属に残りにくくなる。従って、溶着金属の酸素量増加に応じてBの添加量を増やすことが望ましい。図2は溶着金属のB量を0.0015質量%以上とすることを目標に、溶接ワイヤに必要なB添加量を調べた結果であり、上記(5)式を満たす場合に、溶着金属中に適切なB量を確保できることが示されている。
溶着金属の引張試験は、JIS Z 3111に準拠して行った。溶接ワイヤの規格であるJISZ 3112 YGW12に準拠して、引張強さ(TS)の下限が490MPa以上であった場合に引張強さが良好であると判断し、破面が延性破面であった場合に伸びが良好であると判断した。
溶接試験片を脱脂、化成処理した後に、膜厚が20μmとなるように電着塗装を施した。そして、溶接ビードの電着塗装部を写真撮影し、その画像から溶接ビード面積に対する電着塗装不良の面積の比率を測定した。尚、溶接試験片のビード長さは120mmで、溶接開始部と終端部の15mmを除いた90mm長さの溶接ビードから電着塗装の不良率を求めた。電着塗装には灰色の塗料を用いて塗装することで、赤茶色や黒色のスラグが露出する電着塗装不良部を識別した。塗装不良面積が面積率で5%以下の場合に電着塗装率が良好であると判断した。
Claims (7)
- 複数枚の薄鋼板をガスシールドアーク溶接により接合するためのガスシールドアーク溶接用ワイヤであって、
ワイヤ全質量に対する質量%で、
C:0.06〜0.15%、
Si:0超〜0.18%、
Mn:0.3〜2.2%、
Ti:0.06〜0.30%、
Al:0.001〜0.30%、
B:0.0030〜0.0100%、
P:0超〜0.015%、
S:0超〜0.030%、
Sb:0〜0.10%、
Cu:0〜0.50%、
Cr:0〜1.5%、
Nb:0〜0.3%、
V:0〜0.3%、
Mo:0〜1.0%、
Ni:0〜3.0%、
であり、残部が鉄および不純物からなり、
Si、Mn、Ti、Alが下記(1)式及び(2)式を満たすことを特徴とするガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤ。
Si×Mn≦0.30・・・(1)式
(Si+Mn/5)/(Ti+Al)≦3.0・・・(2)式
ただし、(1)式及び(2)式における元素記号は、各元素の含有量(質量%)である。 - Al含有量が0.01〜0.14%である
ことを特徴とする請求項1に記載のガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤ。 - 前記ソリッドワイヤは、Si、Mn、Ti、Al、S、Sbが下記(3)式及び(4)式を満たすことを特徴とする請求項1又は2に記載のガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤ。
0.012≦4×S+Sb≦0.120・・・(3)式
(Si+Mn/5)/((Ti+Al)×(4×S+Sb))≦220・・・(4)式
ただし、(3)式及び(4)式における元素記号は、各元素の含有量(質量%)である。 - Nb含有量が0.005%以下である
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤ。 - B含有量が0.0032%以上である
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤ。 - Mn含有量が0.3〜1.7%である
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤ。 - 前記ソリッドワイヤは、B、Tiが下記(5)式を満たす
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤ。
B≧(−54Ti+43)/10000・・・(5)式
ただし、(5)式における元素記号は、各元素の含有量(質量%)である。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017243276 | 2017-12-19 | ||
JP2017243276 | 2017-12-19 | ||
PCT/JP2018/046327 WO2019124305A1 (ja) | 2017-12-19 | 2018-12-17 | 薄鋼板へのガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP6573056B1 true JP6573056B1 (ja) | 2019-09-11 |
JPWO2019124305A1 JPWO2019124305A1 (ja) | 2019-12-19 |
Family
ID=66993492
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018231933A Active JP7006576B2 (ja) | 2017-12-19 | 2018-12-11 | ガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤ |
JP2019523890A Active JP6573056B1 (ja) | 2017-12-19 | 2018-12-17 | 薄鋼板へのガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤ |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018231933A Active JP7006576B2 (ja) | 2017-12-19 | 2018-12-11 | ガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤ |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20210086313A1 (ja) |
JP (2) | JP7006576B2 (ja) |
KR (1) | KR20200071772A (ja) |
CN (1) | CN111479652A (ja) |
BR (1) | BR112020007551A2 (ja) |
CA (1) | CA3079810A1 (ja) |
MX (1) | MX2020005717A (ja) |
WO (1) | WO2019124305A1 (ja) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
MX2021011510A (es) * | 2019-03-27 | 2021-10-22 | Nippon Steel Corp | Parte del chasis del automovil. |
EP3950996B1 (en) * | 2019-03-27 | 2024-01-10 | Nippon Steel Corporation | Automobile undercarriage part |
JP7277742B2 (ja) * | 2019-06-26 | 2023-05-19 | 日本製鉄株式会社 | ソリッドワイヤ |
JP7244393B2 (ja) * | 2019-09-17 | 2023-03-22 | 株式会社神戸製鋼所 | ガスシールドアーク溶接用ワイヤ |
JP6771638B1 (ja) * | 2019-11-07 | 2020-10-21 | 株式会社神戸製鋼所 | ガスシールドアーク溶接用ワイヤ |
JP7277834B2 (ja) * | 2019-12-11 | 2023-05-19 | 日本製鉄株式会社 | アルミニウムめっき鋼板の溶接用ソリッドワイヤ、及び溶接継手の製造方法 |
KR102461165B1 (ko) | 2020-04-28 | 2022-11-03 | 주식회사 포스코 | 기가급 용접부를 얻을 수 있는 용접용 와이어, 이를 이용하여 제조된 용접구조물 및 그 용접방법 |
EP4144478A4 (en) | 2020-04-28 | 2023-10-18 | Posco | WELDING WIRES FOR OBTAINING GIGA GRADE WELDS, WELDED STRUCTURES MANUFACTURED USING THE SAME AND ASSOCIATED WELDING PROCESS |
JP7453540B2 (ja) | 2020-05-15 | 2024-03-21 | 日本製鉄株式会社 | 溶接継手、自動車部品、及び建材部品 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0596397A (ja) * | 1991-10-07 | 1993-04-20 | Kawasaki Steel Corp | 高電流mig溶接用鋼ワイヤ |
JPH08103884A (ja) * | 1994-10-03 | 1996-04-23 | Sumitomo Metal Ind Ltd | ガスシールドメタルアーク溶接用鋼製ワイヤ |
JP2009082948A (ja) * | 2007-09-28 | 2009-04-23 | Jfe Steel Kk | 溶接継手 |
JP5652574B1 (ja) * | 2013-02-15 | 2015-01-14 | 新日鐵住金株式会社 | ガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤ、ガスシールドアーク溶接金属、溶接継手、溶接部材、溶接方法、および溶接継手の製造方法 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5037369B1 (ja) | 1970-02-27 | 1975-12-02 | ||
JPS5652574B2 (ja) | 1972-10-11 | 1981-12-12 | ||
JPH03204195A (ja) * | 1990-01-04 | 1991-09-05 | Nippon Steel Corp | ガスシールドアークすみ肉溶接用ワイヤ |
JP5066375B2 (ja) * | 2007-02-26 | 2012-11-07 | 日鐵住金溶接工業株式会社 | パルスmag溶接用銅めっきソリッドワイヤ |
JP5037369B2 (ja) * | 2008-01-15 | 2012-09-26 | 日鐵住金溶接工業株式会社 | パルスmag溶接用ソリッドワイヤ |
CN105848820B (zh) * | 2013-12-24 | 2019-01-22 | Posco公司 | 冲击韧性优异的超高强度气体保护金属极弧焊接头及用于制作其的焊丝 |
-
2018
- 2018-12-11 JP JP2018231933A patent/JP7006576B2/ja active Active
- 2018-12-17 CN CN201880077788.2A patent/CN111479652A/zh not_active Withdrawn
- 2018-12-17 JP JP2019523890A patent/JP6573056B1/ja active Active
- 2018-12-17 CA CA3079810A patent/CA3079810A1/en not_active Abandoned
- 2018-12-17 KR KR1020207015736A patent/KR20200071772A/ko not_active Application Discontinuation
- 2018-12-17 BR BR112020007551-5A patent/BR112020007551A2/pt not_active IP Right Cessation
- 2018-12-17 WO PCT/JP2018/046327 patent/WO2019124305A1/ja active Application Filing
- 2018-12-17 MX MX2020005717A patent/MX2020005717A/es unknown
- 2018-12-17 US US16/759,784 patent/US20210086313A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0596397A (ja) * | 1991-10-07 | 1993-04-20 | Kawasaki Steel Corp | 高電流mig溶接用鋼ワイヤ |
JPH08103884A (ja) * | 1994-10-03 | 1996-04-23 | Sumitomo Metal Ind Ltd | ガスシールドメタルアーク溶接用鋼製ワイヤ |
JP2009082948A (ja) * | 2007-09-28 | 2009-04-23 | Jfe Steel Kk | 溶接継手 |
JP5652574B1 (ja) * | 2013-02-15 | 2015-01-14 | 新日鐵住金株式会社 | ガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤ、ガスシールドアーク溶接金属、溶接継手、溶接部材、溶接方法、および溶接継手の製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CA3079810A1 (en) | 2019-06-27 |
US20210086313A1 (en) | 2021-03-25 |
KR20200071772A (ko) | 2020-06-19 |
WO2019124305A1 (ja) | 2019-06-27 |
JP7006576B2 (ja) | 2022-02-10 |
MX2020005717A (es) | 2020-09-25 |
CN111479652A (zh) | 2020-07-31 |
JP2019107697A (ja) | 2019-07-04 |
JPWO2019124305A1 (ja) | 2019-12-19 |
BR112020007551A2 (pt) | 2020-09-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6573056B1 (ja) | 薄鋼板へのガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤ | |
JP5652574B1 (ja) | ガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤ、ガスシールドアーク溶接金属、溶接継手、溶接部材、溶接方法、および溶接継手の製造方法 | |
JP4614226B2 (ja) | ガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤ | |
JP4502947B2 (ja) | 溶接性に優れた鋼板 | |
JP6447752B2 (ja) | 抵抗溶接部を有する自動車用部材 | |
JP2012081514A (ja) | 亜鉛めっき鋼板の隅肉アーク溶接方法 | |
JP6594266B2 (ja) | ガスシールドアーク溶接方法及び溶接構造物の製造方法 | |
JP4930048B2 (ja) | 重ね隅肉溶接継手の継手疲労強度を向上するプラズマアークハイブリッド溶接方法 | |
JP4830308B2 (ja) | 厚鋼板の多層炭酸ガスシールドアーク溶接方法 | |
JP2012101234A (ja) | Ar−CO2混合ガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤ | |
JP5187833B2 (ja) | 亜鉛系合金めっき鋼材の溶接方法 | |
JP2022102850A (ja) | 低Si鋼材の溶接に用いるガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤ、低Si鋼材の接合方法及び低Si鋼材の補修方法 | |
JP2021003732A (ja) | ガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤ、及び溶接継手の製造方法 | |
JPH08103884A (ja) | ガスシールドメタルアーク溶接用鋼製ワイヤ | |
JP2021183342A (ja) | 重ねすみ肉溶接継手、及び自動車部品 | |
JP2011206828A (ja) | 細径多電極サブマージアーク溶接用フラックス入り溶接ワイヤ | |
JP2010214466A (ja) | 高強度薄鋼板の溶接方法 | |
JP2021003717A (ja) | ソリッドワイヤ | |
JP2024068661A (ja) | ガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤ、ガスシールドアーク溶接継手の製造方法、及び自動車用足回り部品 | |
JP6747629B1 (ja) | フラックス入りワイヤ、及び溶接継手の製造方法 | |
JP5078264B2 (ja) | 鋼板のアーク溶接法 | |
CN113614270B (zh) | 汽车用行走部件 | |
JP2024006295A (ja) | 溶接ワイヤ | |
JP2022165315A (ja) | 溶接ワイヤ | |
JP2023515843A (ja) | ギガ級溶接部が得られる溶接用ワイヤ、これを用いて製造された溶接構造物及びその溶接方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190507 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20190507 |
|
A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20190528 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20190716 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190729 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6573056 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |