JP6683635B2 - 高強度薄鋼板のパルスmag溶接方法 - Google Patents
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Description
415≦Ip(A)×Tp(msec) ≦ 780・・・・・(1)
Cは、溶接金属の強度を確保する元素である。また、アークを安定させて溶滴を細粒化する作用がある。Cが0.02%未満では、溶接金属の強度が得られない。また、溶滴の細粒化が困難となってアークが不安定でスパッタ発生量が多くなる。さらに、横向重ね継手溶接で溶融金属の垂れが生じ、ビード外観を劣化させる。一方、Cが0.15%を超えると、スパッタ発生量が多くなるばかりでなく、溶接金属の強度が高くなり耐割れ性が劣化する。また、横向重ね継手溶接で溶融金属の粘性が劣り耐垂れ性を確保できない。したがって、Cは、0.02〜0.15%とする。
Siは溶接金属の主な脱酸剤として不可欠な元素である。また、ワイヤの電気抵抗を増大させてワイヤの溶融量を増大させ、さらに溶融金属の粘度及び表面張力を増大させる作用がある。これによって、横向重ね継手溶接の溶融金属の垂れを軽減して耐ギャップ性が得られる。しかし、Siが0.30%未満では、上記効果が得られず、横向き重ね継手溶接で溶融金属の垂れが生じて十分な耐ギャップ性が得られない。一方、Siが0.60%を超えると、溶融金属の表面張力が過度に上昇するため溶融金属が溶接速度に追従できずハンピングビードとなりやすい。また、アークが不安定でスパッタ発生量、スラグ生成量が多くなる。したがって、Siは0.30〜0.60%とする。
Mnは、Siと共に脱酸剤として作用する他、溶融金属の粘度及び表面張力を増大させる作用がある。Mnが1.20%未満では、上記効果が得られず、溶融金属の粘度及び表面張力が低下することから、横向重ね継手溶接で溶融金属が垂れ、十分な耐ギャップ性が得られない。一方、Mnが1.90%を超えると、スパッタ発生量が多くなる。また、溶融金属の粘度及び表面張力が増加し過ぎて横向重ね継手溶接で十分な耐ギャップ性が得られない。したがって、Mnは1.20〜1.90%とする。
Niは、溶接金属の組織を微細化して靱性を向上させる元素である。しかし、Niが2.0%未満ではその効果が得られず、溶接金属の靱性が低下する。一方、Niが4.0%を超えると、溶接金属の強度が高くなり耐割れ性が劣化するとともにスパッタ発生量も多くなる。したがって、Niは、2.0〜4.0%とする。
Crは、溶接金属の組織を微細化して靱性を向上させる元素である。Crが0.30%未満であると、その効果が得られず、溶接金属の靱性が低下する。一方、Crが0.70%を超えると、溶接金属の硬化が著しくなり靱性が低下するとともにスパッタ発生量も多くなる。したがって、Crは0.30〜0.70%とする。
Moは、Crと同様に溶接金属の組織を微細化して靱性を向上させる元素である。Moが0.40%未満であると、その効果が得られず、溶接金属の靱性が低下する。一方、Moが0.80%を超えると、溶接金属の硬化が著しくなり靱性が低下するとともにスパッタ発生量も多くなる。したがって、Moは0.40〜0.80%とする。
CrとMoの合計は、溶接金属の強度向上のために添加する。CrとMoの合計が0.75%未満であると溶接金属の強度が得られない。一方、CrとMoの合計が1.15%を超えると溶接金属の強度が高くなり耐割れ性が劣化する。したがって、CrとMoの合計は、0.75〜1.15%とする。
Tiは、アークを安定にする作用とともに溶接金属中にTiの微細酸化物を生成し溶接金属の靱性を向上させる。Tiが0.02%未満であると、その効果が得られず、溶接金属の靱性が低下するとともにアークが不安定となる。一方、Tiが0.07%を超えると溶接金属中の固溶Tiが多くなって靱性が低下する。また、スラグが多く生成してビード外観を劣化させる。したがって、Tiは0.02〜0.07%とする。
Cuは、溶接金属の組織を微細化して靱性を安定させる効果がある。Cuが0.10%未満であると、安定した靱性が得られない。一方、Cuが0.40%を超えると、析出脆化が生じて靱性が低下する。また、高温割れも発生しやすくなる。したがって、Cuは0.10〜0.40%とする。
Pは不純物であり、Pの増加により溶接金属の割れを引き起こすので0.03%以下とする。好ましくは0.02%以下である。
Sは不純物であり、Sの増加により溶接金属の割れを引き起こすので0.03%以下とする。好ましくは0.02%以下である。
パルスピーク電流(Ip)が440A未満では、電磁ピンチ効果による溶滴の離脱がスムーズに行われなくなり、不均一な凸ビードとなる。また、アークが不安定で、スパッタ発生量が多くなる。一方、パルスピーク電流(Ip)が600Aを超えると、アーク力により溶融金属が垂れ易くなる。したがって、パルスピーク電流(Ip)は440〜600Aとする。
パルスベース電流(Ib)は、ベース期間でアークを保持できる電流値が必要となる。パルスベース電流(Ib)が30A未満では、アークが不安定となり、スパッタ発生量が多く、ビード外観が劣化する。一方、パルスベース電流(Ib)が80Aを超えると、溶滴の離脱が速やかに行われず、アークが不安定でスパッタ発生量が多くなる。したがって、パルスベース電流(Ib)は30〜80Aとする。
下記式(1)で示すパルス電流(Ip)とパルスピーク時間(Tp)の積(Ip×Tp)で得られる値を限定することによって、ピーク時間の短い領域でアーク電圧が高い場合においても、溶滴の短絡がピーク時及びベース時に適度に生じて溶融金属の垂れが生じ難く、広幅ビードが得られる。パルスピーク電流(Ip)とパルスピーク時間(Tp)の積(Ip×Tp)が415未満では、ピーク電流期間で溶滴を形成するためのエネルギーが不足し十分な溶滴の形成ができず、十分な耐ギャップ性が得られない。また、Ip×Tpが415未満では、溶融金属が垂れやすくなる。一方、パルスピーク電流(Ip)とパルスピーク時間(Tp)の積が780を超えると、過度に成長した溶滴が短絡しやすくなり再点弧時のアーク力で溶融地が吹き飛ばされることからアークが不安定でスパッタ発生量が多くなるとともに溶融金属が垂れやすく、十分な耐ギャップ性が得られない。従ってIp×Tpは、下記式(1)で示される範囲とする。
415≦Ip(A)×Tp(msec)≦780 ・・・・(1)
2 後板
3 溶接金属
4 アンダーカット
5 スペーサ
6、61、62 ワイヤ狙い位置
7 溶接トーチ
W ビード幅
θ トーチ角度
G ギャップ長さ
Claims (1)
- 板厚1.2〜3.2mmである高強度薄鋼板のパルスMAG溶接方法において、
ワイヤ全質量に対する質量%で、
C:0.02〜0.15%、
Si:0.30〜0.60%、
Mn:1.20〜1.90%、
Ni:2.0〜4.0%、
Cr:0.30〜0.70%、
Mo:0.40〜0.80%、
かつCrとMoの合計:0.75〜1.15%、
Ti:0.02〜0.07%、
Cu:0.10〜0.40%を含有し、
P:0.03%以下、
S:0.03%以下であり、
残部はFe及び不可避不純物よりなるソリッドワイヤを用いて、
パルスピーク電流(Ip):440〜600A、
パルスベース電流(Ib):30〜80Aとし、
前記パルスピーク電流(Ip)とパルスピーク時間(Tp)が下記式(1)を満足するパルスを付加して溶接することを特徴とする高強度薄鋼板のパルスMAG溶接方法。
415≦Ip(A)×Tp(msec) ≦ 780・・・・・(1)
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