JP6782580B2 - アークスポット溶接方法 - Google Patents
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Description
CeqBM=[C]BM+[Mn]BM/6+([Cu]BM+[Ni]BM)/15+([Cr]BM+[Mo]BM+[V]BM)/5 (1)
(但し、[C]BM、[Mn]BM、[Cu]BM、[Ni]BM、[Cr]BM、[Mo]BM、及び[V]BMは、夫々、前記鋼板中のC、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo、及びVの含有量(質量%)を示す。)
CeqWM=[C]WM+[Mn]WM/6+([Cu]WM+[Ni]WM)/15+([Cr]WM+[Mo]WM+[V]WM)/5 (2)
(但し、[C]WM、[Mn]WM、[Cu]WM、[Ni]WM、[Cr]WM、[Mo]WM、及び[V]WMは、夫々、前記溶接金属中のC、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo、及びVの含有量(質量%)を示す。)
CeqW=[C]W+[Mn]W/6+([Cu]W+[Ni]W)/15+([Cr]W+[Mo]W)/5 (3)
(但し、[C]W、[Mn]W、[Cu]W、[Ni]W、[Cr]W、及び[Mo]Wは、夫々、前記溶接ワイヤ中のC、Mn、Cu、Ni、Cr、及びMoの含有量(質量%)を示す。)
0.2≦(r2/r1)≦1.0 (4)
X=(第1領域の面積+第2領域の面積)/(第1領域の面積+第2領域の面積+第3領域の面積) (6)
(但し、[C]BM、[Mn]BM、[Cu]BM、[Ni]BM、[Cr]BM、[Mo]BM、及び[V]BMは、夫々、鋼板中のC、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo、及びVの含有量(質量%)を示す。)
(但し、[C]WM、[Mn]WM、[Cu]WM、[Ni]WM、[Cr]WM、[Mo]WM、及び[V]WMは、夫々、溶接金属中のC、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo、及びVの含有量(質量%)を示す。)
(但し、[C]W、[Mn]W、[Cu]W、[Ni]W、[Cr]W、及び[Mo]Wは、夫々、溶接ワイヤ中のC、Mn、Cu、Ni、Cr、及びMoの含有量(質量%)を示す。)
すなわち、溶接ワイヤの炭素当量CeqWも、鋼板の炭素当量CeqBMと同様に脆化に大きな影響を及ぼす。CeqWが0.3を超えると、溶接金属にマルテンサイトが生じ、溶接金属に脆化が起こり、十分な継手強度を得ることが困難となる。したがって、CeqWは0.3以下であることが好ましく、0.2以下であることがより好ましい。
なお、入熱量については、特に限定されるものではないが、入熱量が増大すると母材−溶接金属のボンド部やHAZにおけるマルテンサイト生成量が過大となり、脆化が促進されるため、本アークスポット溶接方法においては、入熱量は5.5kJ以下であることが好ましく、2.5kJ以下であることがより好ましい。一方、入熱量の下限値は特に限定されないが、下板を溶かすために必要とされる入熱量とする観点からは、たとえば、1.3kJ以上であることが好ましい。
0.2≦(r2/r1)≦1.0 (4)
X=(第1領域の面積+第2領域の面積)/(第1領域の面積+第2領域の面積+第3領域の面積) (6)
0.5≦(r2/r3)≦10.0 (5)
本態様において、r2/r1が0.2未満、あるいは1.0を超える場合、図1中に点Aとして示される第1鋼板1側のボンド部(溶接金属3−HAZ4)に応力集中する形状となるため、引張応力がかかると、点Aが破壊の起点となって、第1鋼板1側のボンド部(溶接金属3−HAZ4)で破壊が起こる。なお、この場合において、図1中の矢印の方向が、破壊の進展方向である。このような応力集中を緩和するためには、r2/r1は0.3〜0.8の範囲内であることが好ましく、0.4〜0.6の範囲内であることがより好ましい。
本態様において、r2/r3が0.5未満、あるいは10.0を超える場合、図2中に点Bとして示される第2鋼板2側のボンド部(溶接金属3−HAZ4)に応力集中する形状となるため、引張応力がかかると、点Bが破壊の起点となって、第2鋼板2側のボンド部(溶接金属3−HAZ4)で破壊が起こる。なお、この場合において、図2中の矢印の方向が、破壊の進展方向である。このような応力集中を緩和するためには、r2/r3は0.5〜10.0の範囲内であることが好ましく、1.0〜8.0の範囲内であることがより好ましく、1.0〜5.0の範囲内であることがさらに好ましい。
上記したように、図3を参照して、Xは、溶接金属3の中心を通り、鋼板(第1鋼板1及び第2鋼板2)の板厚に平行な方向における溶接金属3の断面において、第1鋼板1の表面11から突出した溶接金属3に相当する領域を第1領域51とし、第2鋼板2の裏面22から突出した溶接金属3に相当する領域を第2領域52とし、第1領域51及び第2領域52以外の領域を第3領域53としたときに、下記式(6)で表されるものである。なお、第1領域51の面積、第2領域52の面積及び第3領域53の面積は、溶接金属3の中心を通り、鋼板(第1鋼板1及び第2鋼板2)の板厚に平行な方向における溶接金属3の断面積に相当する。
X=(第1領域51の面積+第2領域52の面積)/(第1領域51の面積+第2領域52の面積+第3領域53の面積)
シールドガスとしては、MAG溶接、MIG溶接、TIG溶接等の各溶接種類に応じて、ArやHe等の不活性ガス、CO2、不活性ガスとCO2および/またはO2との混合ガス等、炭酸ガス(100%CO2)の公知のものを適宜選択して用いることができるが、溶接作業性の観点からは、少なくともArやHe等の不活性ガスを混合したガスを用いることが好ましい。
(但し、[C]BM、[Mn]BM、[Cu]BM、[Ni]BM、[Cr]BM、[Mo]BM、及び[V]BMは、夫々、鋼板中のC、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo、及びVの含有量(質量%)を示す。)
各例において、表2に示される鋼種及び表2に示される板厚を有し、穴加工を施した(穴204を設けた)2枚の鋼板に対して、表2に示される溶接条件でアークスポット溶接を実施して図4に示される形状の試験片を作製した。なお、上板側を第1鋼板201、下板側を第2鋼板202とし、第1鋼板201の表面211側からアーク(図示せず)を照射した。そして、作製した試験片について、図4中の矢印の方向に第1鋼板201及び第2鋼板202を引っ張ることによりCTS(十字引張試験)を実施して、破断荷重が7kN以上であるものを◎、5kN以上7kN未満であったものを○、5kN以下のものを×として評価した。なお、評価結果が◎又は○の場合を合格とする。評価結果を表3に示す。
パルス:ベース電流400A、ピーク電流40A、ピーク時間3.5msecの条件で溶接を実施した。
短絡:直流電源を用いて、ワイヤが母材に接触することによる短絡状態と、アーク状態を繰り返しながら、溶接電流230A、アーク電圧22Vの条件で溶接を実施した。
ワイヤ送給制御:溶接状態が短絡状態になれば逆送を行い、溶接状態がアーク状態となれば正送を行うように、溶接状態に応じてワイヤの正送と逆送を行いながら、溶接電流220A、アーク電圧22.6Vの条件で溶接を実施した。
レーザーフィラー:YAGレーザを用い、4−7kWのレーザビームを焦点距離280mmにて0.6−0.9mm径に集光し、2−6m/minで施工した。尚、熱源となるレーザの種類は特には問わず、例えば炭酸ガスレーザや固体レーザ等を用いてもよい。
TIG:溶接電流150A、アーク長3mm、フィラー送給速度2m/minの条件でTIG溶接を実施した。
(但し、[C]W、[Mn]W、[Cu]W、[Ni]W、[Cr]W、及び[Mo]Wは、夫々、前記溶接ワイヤ中のC、Mn、Cu、Ni、Cr、及びMoの含有量(質量%)を示す。)
(但し、[C]WM、[Mn]WM、[Cu]WM、[Ni]WM、[Cr]WM、[Mo]WM、及び[V]WMは、夫々、前記溶接金属中のC、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo、及びVの含有量(質量%)を示す。)
X=(第1領域の面積+第2領域の面積)/(第1領域の面積+第2領域の面積+第3領域の面積) (6)
鋼板の炭素当量CeqBMが本発明に規定の範囲外である例36では、十字引張試験において十分な強度は得られなかった。
また、Ceq WM /Ceq BM が本発明に規定の範囲外である例37でも、十字引張試験において十分な強度は得られなかった。
また、溶接ワイヤ中のFe量が本発明に規定の範囲外である例38でも、十字引張試験において十分な強度は得られなかった。
さらに、アークスポット溶接方法を用いていない例39でも、十字引張試験において十分な強度は得られなかった。
一方、本発明に規定の各要件を満足する例1〜21、23、25〜35では、十字引張試験において十分な強度が得られた。
2:第2鋼板
3:溶接金属
4:HAZ(熱影響部)
11:表面
12:裏面
21:表面
22:裏面
51:第1領域
52:第2領域
53:第3領域
100:溶接構造物
201:第1鋼板
202:第2鋼板
203:溶接金属
204:穴
211:表面
212:裏面
221:表面
222:裏面
Claims (6)
- 下記式(1)で表される炭素当量CeqBMが0.35以上である鋼板を用いたアークスポット溶接方法において、Feを98.5質量%以上含有する溶接ワイヤを用い、かつ、
前記鋼板の炭素当量CeqBMに対する、形成される溶接金属の下記式(2)で表される炭素当量CeqWMの比であるCeqWM/CeqBMが0.2〜1.0であることを特徴とするアークスポット溶接方法。
CeqBM=[C]BM+[Mn]BM/6+([Cu]BM+[Ni]BM)/15+([Cr]BM+[Mo]BM+[V]BM)/5 (1)
(但し、[C]BM、[Mn]BM、[Cu]BM、[Ni]BM、[Cr]BM、[Mo]BM、及び[V]BMは、夫々、前記鋼板中のC、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo、及びVの含有量(質量%)を示す。)
CeqWM=[C]WM+[Mn]WM/6+([Cu]WM+[Ni]WM)/15+([Cr]WM+[Mo]WM+[V]WM)/5 (2)
(但し、[C]WM、[Mn]WM、[Cu]WM、[Ni]WM、[Cr]WM、[Mo]WM、及び[V]WMは、夫々、前記溶接金属中のC、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo、及びVの含有量(質量%)を示す。) - 前記溶接ワイヤの下記式(3)で表される炭素当量CeqWが0.3以下であることを特徴とする請求項1に記載のアークスポット溶接方法。
CeqW=[C]W+[Mn]W/6+([Cu]W+[Ni]W)/15+([Cr]W+[Mo]W)/5 (3)
(但し、[C]W、[Mn]W、[Cu]W、[Ni]W、[Cr]W、及び[Mo]Wは、夫々、前記溶接ワイヤ中のC、Mn、Cu、Ni、Cr、及びMoの含有量(質量%)を示す。) - 下記式(1)で表される炭素当量CeqBMが0.35以上である鋼板を用いたアークスポット溶接方法において、Feを98.23質量%以上含有する溶接ワイヤを用い、かつ、
前記鋼板の炭素当量CeqBMに対する、形成される溶接金属の下記式(2)で表される炭素当量CeqWMの比であるCeqWM/CeqBMが0.2〜1.0であり、
前記溶接ワイヤの下記式(3)で表される炭素当量Ceq W が0.3以下であることを特徴とするアークスポット溶接方法。
CeqBM=[C]BM+[Mn]BM/6+([Cu]BM+[Ni]BM)/15+([Cr]BM+[Mo]BM+[V]BM)/5 (1)
(但し、[C]BM、[Mn]BM、[Cu]BM、[Ni]BM、[Cr]BM、[Mo]BM、及び[V]BMは、夫々、前記鋼板中のC、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo、及びVの含有量(質量%)を示す。)
CeqWM=[C]WM+[Mn]WM/6+([Cu]WM+[Ni]WM)/15+([Cr]WM+[Mo]WM+[V]WM)/5 (2)
(但し、[C]WM、[Mn]WM、[Cu]WM、[Ni]WM、[Cr]WM、[Mo]WM、及び[V]WMは、夫々、前記溶接金属中のC、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo、及びVの含有量(質量%)を示す。)
Ceq W =[C] W +[Mn] W /6+([Cu] W +[Ni] W )/15+([Cr] W +[Mo] W )/5 (3)
(但し、[C] W 、[Mn] W 、[Cu] W 、[Ni] W 、[Cr] W 、及び[Mo] W は、夫々、前記溶接ワイヤ中のC、Mn、Cu、Ni、Cr、及びMoの含有量(質量%)を示す。) - 入熱量が5.5kJ以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のアークスポット溶接方法。
- アークが照射される側の第1鋼板と、第2鋼板とを、前記第1鋼板の裏面と前記第2鋼板の表面とを重ね合わせてアークスポット溶接したときに、前記溶接金属の前記第1鋼板の表面におけるビード径をr1、前記溶接金属の前記第2鋼板の表面におけるビード径をr2として、r1及びr2が下記式(4)を満たすとともに、
前記溶接金属の中心を通り、前記鋼板の板厚に平行な方向における前記溶接金属の断面において、前記第1鋼板の表面から突出した前記溶接金属に相当する領域を第1領域とし、前記第2鋼板の裏面から突出した前記溶接金属に相当する領域を第2領域とし、前記第1領域及び前記第2領域以外の領域を第3領域としたときに、下記式(6)で表されるXが0.2〜0.8であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のアークスポット溶接方法。
0.2≦(r2/r1)≦1.0 (4)
X=(第1領域の面積+第2領域の面積)/(第1領域の面積+第2領域の面積+第3領域の面積) (6) - 前記鋼板のビッカース硬さに対する前記溶接金属のビッカース硬さの比(前記溶接金属のビッカース硬さ/前記鋼板のビッカース硬さ)が0.3〜1.2であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のアークスポット溶接方法。
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