JP7364089B2 - アーク溶接継手およびアーク溶接方法 - Google Patents
アーク溶接継手およびアーク溶接方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7364089B2 JP7364089B2 JP2022542020A JP2022542020A JP7364089B2 JP 7364089 B2 JP7364089 B2 JP 7364089B2 JP 2022542020 A JP2022542020 A JP 2022542020A JP 2022542020 A JP2022542020 A JP 2022542020A JP 7364089 B2 JP7364089 B2 JP 7364089B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- welding
- arc
- weld
- peak
- arc welding
- 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
- 238000003466 welding Methods 0.000 title claims description 157
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 36
- 239000011324 bead Substances 0.000 claims description 105
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 72
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 71
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 71
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 54
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 54
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 17
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 11
- 239000010953 base metal Substances 0.000 claims description 8
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 45
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 29
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 29
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 description 14
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 13
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 13
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 12
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 12
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 11
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 10
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 9
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 9
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 9
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 9
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 8
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 6
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 5
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- LRXTYHSAJDENHV-UHFFFAOYSA-H zinc phosphate Chemical compound [Zn+2].[Zn+2].[Zn+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O LRXTYHSAJDENHV-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 3
- 229910000165 zinc phosphate Inorganic materials 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001209 Low-carbon steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 2
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 description 1
- 230000001687 destabilization Effects 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- VASIZKWUTCETSD-UHFFFAOYSA-N manganese(II) oxide Inorganic materials [Mn]=O VASIZKWUTCETSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000002436 steel type Substances 0.000 description 1
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- B23K9/02—Seam welding; Backing means; Inserts
- B23K9/025—Seam welding; Backing means; Inserts for rectilinear seams
-
- 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
- B23K9/16—Arc welding or cutting making use of shielding gas
- B23K9/173—Arc welding or cutting making use of shielding gas and of a consumable electrode
-
- 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
- B23K9/06—Arrangements or circuits for starting the arc, e.g. by generating ignition voltage, or for stabilising the arc
- B23K9/073—Stabilising the arc
-
- 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
- B23K9/23—Arc welding or cutting taking account of the properties of the materials to be welded
-
- 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
- B23K9/24—Features related to electrodes
- B23K9/28—Supporting devices for electrodes
- B23K9/29—Supporting devices adapted for making use of shielding means
- B23K9/291—Supporting devices adapted for making use of shielding means the shielding means being a gas
- B23K9/295—Supporting devices adapted for making use of shielding means the shielding means being a gas using consumable electrode-wire
-
- 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
- B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
- B23K2101/18—Sheet panels
-
- 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
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
Description
[1] 少なくとも2枚の鋼板を重ねてアーク溶接された溶接部を有するアーク溶接継手であって、
前記溶接部におけるのど厚をa(mm)、前記鋼板のうち上板の板厚をt(mm)としたとき、前記のど厚および前記上板が、0.5×t≦a≦1.8×tの関係を満たし、
かつ、前記溶接部のビード止端部から溶接金属方向に2.0mmまでの領域および前記ビード止端部から母材方向に2.0mmまでの領域における、溶接ビードの表面積をビード止端部表面積STOE(mm2)、前記ビード止端部表面積STOEのうちのスラグで覆われた領域の面積をスラグ表面積SSLAG(mm2)としたとき、(1)式で算出されるスラグ被覆面積率SRATIO(%)が50%以下である、アーク溶接継手。
SRATIO=100×SSLAG/STOE …(1)
[2] 前記溶接ビードのビード始終端部を除く前記溶接部における前記のど厚の最大値をamax(mm)、最小値をamin(mm)としたとき、前記のど厚の最大値および前記のど厚の最小値が、amax/amin≦1.5の関係を満たす、[1]に記載のアーク溶接継手。
[3] [1]または[2]に記載のアーク溶接継手を得るためのアーク溶接方法であって、
少なくとも2枚の鋼板を重ねてアーク溶接して溶接部を形成するに際し、
Arガスおよび酸化性ガスからなり、かつ、前記酸化性ガスが(2)式の関係を満たすシールドガスを使用する、アーク溶接方法。
2×[O2]+[CO2]≦5 …(2)
ただし、[O2]はシールドガス中のO2の体積%であり、[CO2]はシールドガス中のCO2の体積%である。
[4] 前記アーク溶接では、溶接速度をvt(cm/min)、ワイヤ送給速度をvw(cm/min)としたとき、前記溶接速度および前記ワイヤ送給速度が、5≦vw/vt≦35の関係を満たす、[3]に記載のアーク溶接方法。
[5] 前記アーク溶接では、前記鋼板と溶接ワイヤが断続的に短絡し、
前記短絡の平均短絡周波数FAVE(Hz)が20~300Hzであり、かつ前記短絡の最大短絡周期TCYC(s)が1.5s以下である、[3]または[4]に記載のアーク溶接方法。
[6] 前記アーク溶接では溶接電流としてパルス電流を使用し、
前記パルス電流のピーク電流をIPEAK(A)、ベース電流をIBASE(A)、ピーク期間をtPEAK(ms)、立ち上がり期間をtUP(ms)、立ち下がり期間をtDOWN(ms)、および前記鋼板とコンタクトチップとの距離をL(mm)としたとき、(3)式で算出されるX(A・s/m)の値が50≦X≦250を満たす、[3]~[5]のいずれか1つに記載のアーク溶接方法。
X=(IPEAK×tPEAK/L)+(IPEAK+IBASE)×(tUP+tDOWN)/(2×L)…(3)
[7] 前記アーク溶接では、溶接ワイヤとしてソリッドワイヤを使用する、[3]~[6]のいずれか1つに記載のアーク溶接方法。
O2→2[O] …(6)
CO2→CO+[O] …(7)
このような分解反応で生成した酸素は、溶融メタル7や溶融池8に溶解(図2(A)および図2(B)を参照)し、冷却されて溶接金属として凝固する際に、気泡となって溶接金属内に残留する。また、酸素と鉄の酸化反応が進行して、溶接金属の機械的性能を劣化させる場合がある。
図4(A)には、図1の重ね隅肉溶接で形成されるアーク溶接継手の溶接ビード6の斜視図を示し、図4(B)には該アーク溶接継手の平面図を示す。図5には、図4(A)に示すアーク溶接継手のA-A線断面を正面視した一部拡大図を示す。
SRATIO=100×SSLAG/STOE …(1)
図5にはビード止端部9およびその周辺の概略図を示しており、図5中に示す距離a(mm)がのど厚であり、t(mm)が上板の板厚である。のど厚a(mm)が(0.5×t)(mm)未満の場合、溶接ワイヤの溶着量が不足し、のど断面積が小さくなるため、溶接部にかかる応力が増加する問題がある。したがって、本発明では、のど厚a(mm)は(0.5×t)(mm)以上とする。のど厚a(mm)は、好ましくは(0.6×t)(mm)以上とし、より好ましくは(0.65×t)(mm)以上とし、さらに好ましくは(0.95×t)(mm)以上とする。一方、のど厚a(mm)が(1.8×t)(mm)より大きい場合、溶接ワイヤの溶着量が過多となり、溶接ビードが凸形状となるため、ビード止端部9における応力集中が増加する問題がある。したがって、本発明では、のど厚a(mm)は(1.8×t)(mm)以下とする。のど厚a(mm)は、好ましくは(1.6×t)(mm)以下とし、より好ましくは(1.5×t)(mm)以下とする。
図4に示すように、溶接部のビード止端部9を含む所定領域の表面積をビード止端部表面積STOE(mm2)とし、ビード止端部表面積STOEのうちのスラグ11で覆われた領域の面積をスラグ表面積SSLAG(mm2)としたとき、上記の(1)式で算出されるスラグ被覆面積率SRATIO(%)が50%以下である。溶接時に生成するスラグ11がそのスラグ被覆面積率50%を超えて溶接ビード6の表面に付着すると、アーク溶接継手を化成処理に供しても、化成処理層が十分に形成されず、電着塗装を施しても塗膜の形成不良や、塗膜の密着性低下が生じる。このため、腐食環境下での発錆および減肉が容易となり、その結果、継手強度が低下する場合がある。スラグの生成量が減少すると溶接ビード6の表面におけるスラグ11の凝集が抑制されるため、化成処理性および電着塗装性が向上し、腐食による継手強度の低下の抑制につながる。そのため、スラグ被覆面積率SRATIOは、好ましくは45%以下とし、より好ましくは40%以下とする。
そこで、本発明では、図4および図5に示すように、溶接ビード6のビード始終端からそれぞれ15mmまでの領域(ビード始終端部10)を除いた溶接部におけるのど厚aのばらつきが、所定の範囲内となるように制御することが好ましい。
溶接ビード6の溶接方向に平行な線(溶接線)に垂直な方向の断面での溶接部におけるのど厚の最大値をamax(mm)とし、溶接部におけるのど厚の最小値をamin(mm)としたとき、該のど厚の最大値および最小値が、amax/amin≦1.5の関係を満たすことが好ましい。ただし、amax/aminの最小値は1である。溶接部におけるのど厚のばらつきを小さくする(すなわちaminに対するamaxの割合を小さくする)ことによって、応力集中を緩和することができる。その結果、継手強度に優れたアーク溶接継手を得ることができる。amax/aminは、好ましくは1.01以上とし、より好ましくは1.05以上とする。amax/aminは、好ましくは1.4以下とし、より好ましくは1.3以下とする。
該鋼板の引張強度の上限は特に規定しない。自動車用部材に適用する観点からは、引張強度は1200MPa以下とすることが好ましい。
2×[O2]+[CO2]≦5 …(2)
ここで、(2)式において、[O2]はシールドガス中のO2の体積%であり、[CO2]はシールドガス中のCO2の体積%である。
本発明では、100%Arガスのシールドガスでも上述の効果を得られる。すなわち、(2)式の左辺の値が0の場合も含まれる。なお、この「100%Arガス」の条件として、Ar純度が99.99%以上のものを指す。
具体的には、溶接速度をvt(cm/min)、ワイヤ送給速度をvw(cm/min)としたとき、5≦vw/vt≦35の関係を満たすように制御することが好ましい。vw/vtの値が5未満の場合、溶接速度に対してワイヤの送給が少なくなるため、板厚に対する単位長さ当たりの溶接ワイヤの溶着量が過少となる。その結果、のど厚が小さくなる。一方、vw/vtの値が35を超える場合、溶接速度に対してワイヤの送給が多くなるため、板厚に対する単位長さ当たりの溶接ワイヤの溶着量が過多となる。その結果、のど厚が大きくなる。vw/vtの値は、より好ましくは10以上とし、より好ましくは30以下とする。
上記の「平均短絡周波数FAVE」とは、アーク溶接継手を得るために行なう溶接パスの短絡周波数の平均値を指す。よって、溶接パスのアーク電圧の推移を測定機器(たとえばオシロスコープ等)で測定し、そのアーク電圧がゼロになる回数を計測し、その溶接に要した時間(s)で回数を除した値(回/s=Hz)が、「平均短絡周波数」である。
上記の「最大短絡周期TCYC」とは、アーク溶接継手を得るために行なう溶接パスの短絡周期の中の最大値を指す。すなわち、溶接パスの各々の短絡周期が、いずれも1.5sを超えないことを意味する。
X=(IPEAK×tPEAK/L)+(IPEAK+IBASE)×(tUP+tDOWN)/(2×L)…(3)
(3)式で算出されるX(A・s/m)の値が小さすぎると、アーク5のふらつきや溶滴移行の不安定化が発生する場合がある。一方、Xの値が大きすぎると、溶接ワイヤ1が溶融池8へ突っ込んだり、成長した溶滴が短絡時に飛散して、ビード形状の劣化やスパッタ付着などを生じる場合がある。したがって、Xの値は、50≦X≦250を満たすように制御することが好ましい。Xの値は、より好ましくは60以上とし、さらに好ましくは80以上とする。Xの値は、より好ましくは230以下とし、さらに好ましくは200以下とする。
なお、Xの単位(A・s/m)中の「s」はセカンド(秒)であり、tPEAK、tUP、tDOWNの単位の「ms」は、ミリセカンド(=1/1000秒)である。
Cは、溶接金属の強度を確保するのに必要な元素であり、溶融メタルの粘性を低下させて流動性を向上させる効果がある。しかし、C含有量が0.020質量%未満では、溶接金属の強度を確保できない。一方、C含有量が0.150質量%を超えると、溶接金属の靭性が低下する。したがって、C含有量は0.020~0.150質量%が好ましい。C含有量は、より好ましくは0.050質量%以上であり、より好ましくは0.10質量%以下である。
Siは、脱酸作用を有する一方で、適当量の添加によって溶接金属の焼入れ性を高め、溶接金属の靭性、強度向上に寄与する元素である。MIG溶接ではArシールドガスによって溶接金属への酸素の混入を抑制することができる。Siによる脱酸作用は特段必要ないが、Si含有量が0.20質量%未満では、溶接施工時に溶滴や溶融プールが揺動し、スパッタが多量に発生する。一方、Si含有量が1.00質量%を超えると、溶接金属の靭性が低下する。したがって、Si含有量は0.20~1.00質量%が好ましい。Si含有量は、より好ましくは0.30質量%以上であり、より好ましくは0.90質量%以下である。
Mnは、Siと同様に脱酸作用を有するとともに、溶接金属の機械的性質を向上させる元素である。しかし、Mn含有量が0.50質量%未満では、溶接金属中に残留するMn量が不足して十分な強度と靭性が得られない。一方、Mn含有量が2.50質量%を超えると、溶接金属の靭性が低下する。したがって、Mn含有量は0.50~2.50質量%が好ましい。Mn含有量は、より好ましくは0.80質量%以上であり、より好ましくは1.80質量%以下である。
Pは、製鋼工程および鋳造工程で鋼中に不純物として混入する元素であり、溶接金属の耐高温割れ性を低下させる元素であり、可能な限り減少させることが好ましい。とくに、P含有量が0.020質量%を超えると、溶接金属の耐高温割れ性が著しく低下する。したがって、P含有量は0.020質量%以下が好ましい。P含有量は、より好ましくは0.010質量%以下である。溶接金属の耐高温割れ性の観点から、P含有量の下限は特に規定せず、0質量%も含まれる。P含有量は、好ましくは0.001質量%以上とする。
Sは、鋼素線に不可避的に含有される不純物であり、溶接金属の耐高温割れ性を低下させる元素であり、可能な限り減少させることが好ましい。とくに、S含有量が0.03質量%を超えると、溶接金属の高温割れが発生し易くなる。したがって、S含有量は0.03質量%以下が好ましい。S含有量は、より好ましくは0.015質量%以下である。溶接金属の耐高温割れ性の観点から、S含有量の下限は特に規定せず、0質量%も含まれる。S含有量は、好ましくは0.001質量%以上とする。
なお、ワイヤ組成の不可避的不純物としてN、Cuが挙げられる。Nは、鋼材を溶製する段階や鋼素線を製造する段階で不可避的に混入する不純物であり、溶接金属の靭性に悪影響を及ぼす。このため、N含有量は0.01質量%以下に抑えることが好ましい。Cuは、鋼素線に不可避的に含有される不純物であり、溶接金属の靭性を低下させる元素である。特にCu含有量が3.0質量%を超えると、溶接金属の靭性が著しく低下する。このため、Cu含有量は3.0質量%以下が好ましい。
なお、本発明は、自動車用部材等に好適に用いられることから、高強度の鋼板の板厚は、0.8~4mmであることが好ましい。
ビード止端部表面積STOEとスラグ表面積SSLAGは、溶接ビード6のビード始終端部10(各々長さ15mm)を除いた領域における溶接ビード6の表面を真上から撮影し(倍率:5倍)、得られた撮影画像を用いて、溶接ビードおよびスラグの上面からの投影面積を測定して算出した。この際、なお、溶接ビード6の長さが130mm未満である場合は、ビード始終端部10を除く全長の表面を撮影した。溶接ビード6の長さが130mm以上である場合は、ビード始終端部10を除いた任意の部位(長さ100mm)における溶接ビード6の表面を撮影した。また、全長0.5mm以下のスラグは除外して求めた。
図4および図5に示すように、ビード止端部9から溶接金属方向に2.0mmまでの領域およびビード止端部9から母材方向に2.0mmまでの領域における、溶接ビード6の表面積をビード止端部表面積STOE(mm2)とした。このビード止端部表面積STOEのうち、スラグ11で覆われた領域の面積の合計をスラグ表面積SSLAG(mm2)とした。
算出したビード止端部表面積STOEおよびスラグ表面積SSLAGの値と、上記した(1)式とを用いて、スラグ被覆面積率SRATIOを求めた。求めたスラグ被覆面積率SRATIOを表3に示した。
溶接部におけるのど厚の測定は、溶接ビード6のビード始終端部10(各々長さ15mm)を除いた領域(図3を参照)で、溶接ビードの任意の8箇所における溶接線に垂直な板厚方向断面で行った。図5に示すように、溶接ビード6の任意の箇所を溶接線に垂直な板厚方向に切断し、ナイタール腐食を施し、その後、光学顕微鏡(倍率10倍)により断面撮影を行い、各々ののど厚を求めた。ここでは、それらの平均値を「のど厚a(mm)」とした。また、上記のど厚aの測定方法で測定した任意の8箇所ののど厚aのうち、最大値を「のど厚aの最大値amax(mm)」とし、最小値を「のど厚aの最小値amin(mm)」とした。求めた各のど厚(a、aman、amin)を表3に示した。
腐食促進試験後の溶接継手に対して、溶接ビード6のビード始終端部10(各々長さ15mm)を除いた領域における溶接ビード6の表面を真上から撮影し(図3を参照)、単位長さ当たりの平均発錆面積(mm2/10mm)を算出した。得られた値を表3に示した。
ここでは、発錆防止の評価は以下の基準とした。
平均発錆面積が95(mm2/10mm)より大きく100(mm2/10mm)以下の場合に、腐食後の発錆防止効果が優れると評価した。また、平均発錆面積が50(mm2/10mm)より大きく95(mm2/10mm)以下の場合に、腐食後の発錆防止効果がより優れると評価した。さらに、平均発錆面積が50(mm2/10mm)以下の場合に、腐食後の発錆防止効果がさらに優れると評価した。
2 溶接トーチ
3 鋼板(母材)
4 段差のすみ部
5 アーク
6 溶接ビード
7 溶融メタル(溶滴)
8 溶融池
9 溶接ビード止端部
10 ビード始終端部
11 スラグ
Claims (8)
- 少なくとも2枚の鋼板を重ねてアーク溶接された溶接部を有するアーク溶接継手であって、
前記溶接部におけるのど厚をa(mm)、前記鋼板のうち上板の板厚をt(mm)としたとき、前記のど厚および前記上板が、0.5×t≦a≦1.8×tの関係を満たし、
かつ、前記溶接部のビード止端部から溶接金属方向に2.0mmまでの領域および前記ビード止端部から母材方向に2.0mmまでの領域における、溶接ビードの表面積をビード止端部表面積STOE(mm2)、前記ビード止端部表面積STOEのうちのスラグで覆われた領域の面積をスラグ表面積SSLAG(mm2)としたとき、(1)式で算出されるスラグ被覆面積率SRATIO(%)が50%以下である、アーク溶接継手。
SRATIO=100×SSLAG/STOE …(1) - 前記溶接ビードのビード始終端部を除く前記溶接部における前記のど厚の最大値をamax(mm)、最小値をamin(mm)としたとき、前記のど厚の最大値および前記のど厚の最小値が、amax/amin≦1.5の関係を満たす、請求項1に記載のアーク溶接継手。
- 請求項1または2に記載のアーク溶接継手を得るためのアーク溶接方法であって、
少なくとも2枚の鋼板を重ねてアーク溶接して溶接部を形成するに際し、
Arガスおよび酸化性ガスからなり、かつ、前記酸化性ガスが(2)式の関係を満たすシールドガスを使用し、
前記アーク溶接では、前記鋼板と溶接ワイヤが断続的に短絡し、
前記短絡の平均短絡周波数F AVE (Hz)が20~300Hzであり、かつ前記短絡の最大短絡周期T CYC (s)が1.5s以下である、アーク溶接方法。
2×[O2]+[CO2]≦5 …(2)
ただし、[O2]はシールドガス中のO2の体積%であり、[CO2]はシールドガス中のCO2の体積%である。 - 前記アーク溶接では、溶接速度をvt(cm/min)、ワイヤ送給速度をvw(cm/min)としたとき、前記溶接速度および前記ワイヤ送給速度が、5≦vw/vt≦35の関係を満たす、請求項3に記載のアーク溶接方法。
- 前記アーク溶接では溶接電流としてパルス電流を使用し、
前記パルス電流のピーク電流をI PEAK (A)、ベース電流をI BASE (A)、ピーク期間をt PEAK (ms)、立ち上がり期間をt UP (ms)、立ち下がり期間をt DOWN (ms)、および前記鋼板とコンタクトチップとの距離をL(mm)としたとき、(3)式で算出されるX(A・s/m)の値が50≦X≦250を満たす、請求項3または4に記載のアーク溶接方法。
X=(I PEAK ×t PEAK /L)+(I PEAK +I BASE )×(t UP +t DOWN )/(2×L) …(3) - 請求項1または2に記載のアーク溶接継手を得るためのアーク溶接方法であって、
少なくとも2枚の鋼板を重ねてアーク溶接して溶接部を形成するに際し、
Arガスおよび酸化性ガスからなり、かつ、前記酸化性ガスが(2)式の関係を満たすシールドガスを使用し、
前記アーク溶接では溶接電流としてパルス電流を使用し、
前記パルス電流のピーク電流をI PEAK (A)、ベース電流をI BASE (A)、ピーク期間をt PEAK (ms)、立ち上がり期間をt UP (ms)、立ち下がり期間をt DOWN (ms)、および前記鋼板とコンタクトチップとの距離をL(mm)としたとき、(3)式で算出されるX(A・s/m)の値が50≦X≦250を満たす、アーク溶接方法。
2×[O 2 ]+[CO 2 ]≦5 …(2)
ただし、[O 2 ]はシールドガス中のO 2 の体積%であり、[CO 2 ]はシールドガス中のCO 2 の体積%である。
X=(I PEAK ×t PEAK /L)+(I PEAK +I BASE )×(t UP +t DOWN )/(2×L) …(3) - 前記アーク溶接では、溶接速度をv t (cm/min)、ワイヤ送給速度をv w (cm/min)としたとき、前記溶接速度および前記ワイヤ送給速度が、5≦v w /v t ≦35の関係を満たす、請求項6に記載のアーク溶接方法。
- 前記アーク溶接では、溶接ワイヤとしてソリッドワイヤを使用する、請求項3~7のいずれか1項に記載のアーク溶接方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021076656 | 2021-04-28 | ||
JP2021076656 | 2021-04-28 | ||
PCT/JP2022/018951 WO2022230905A1 (ja) | 2021-04-28 | 2022-04-26 | アーク溶接継手およびアーク溶接方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2022230905A1 JPWO2022230905A1 (ja) | 2022-11-03 |
JP7364089B2 true JP7364089B2 (ja) | 2023-10-18 |
Family
ID=83848474
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022542020A Active JP7364089B2 (ja) | 2021-04-28 | 2022-04-26 | アーク溶接継手およびアーク溶接方法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP4306255A1 (ja) |
JP (1) | JP7364089B2 (ja) |
KR (1) | KR20230154327A (ja) |
CN (1) | CN117222490A (ja) |
WO (1) | WO2022230905A1 (ja) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013132550A1 (ja) | 2012-03-07 | 2013-09-12 | パナソニック株式会社 | 溶接方法 |
JP2013184216A (ja) | 2012-03-09 | 2013-09-19 | Kobe Steel Ltd | ソリッドワイヤおよびこれを用いたガスシールドアーク溶接方法 |
WO2018159404A1 (ja) | 2017-02-28 | 2018-09-07 | Jfeスチール株式会社 | 重ね隅肉アーク溶接継手およびその製造方法 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3188821B2 (ja) * | 1995-05-15 | 2001-07-16 | 株式会社神戸製鋼所 | 亜鉛めっき鋼板のマグパルスアーク溶接方法 |
JP3905876B2 (ja) | 2003-10-01 | 2007-04-18 | 新日本製鐵株式会社 | 破壊形態に優れるアーク溶接重ね継手構造物 |
-
2022
- 2022-04-26 WO PCT/JP2022/018951 patent/WO2022230905A1/ja active Application Filing
- 2022-04-26 EP EP22795818.8A patent/EP4306255A1/en active Pending
- 2022-04-26 JP JP2022542020A patent/JP7364089B2/ja active Active
- 2022-04-26 CN CN202280029308.1A patent/CN117222490A/zh active Pending
- 2022-04-26 KR KR1020237035562A patent/KR20230154327A/ko unknown
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013132550A1 (ja) | 2012-03-07 | 2013-09-12 | パナソニック株式会社 | 溶接方法 |
JP2013184216A (ja) | 2012-03-09 | 2013-09-19 | Kobe Steel Ltd | ソリッドワイヤおよびこれを用いたガスシールドアーク溶接方法 |
WO2018159404A1 (ja) | 2017-02-28 | 2018-09-07 | Jfeスチール株式会社 | 重ね隅肉アーク溶接継手およびその製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN117222490A (zh) | 2023-12-12 |
JPWO2022230905A1 (ja) | 2022-11-03 |
KR20230154327A (ko) | 2023-11-07 |
EP4306255A1 (en) | 2024-01-17 |
WO2022230905A1 (ja) | 2022-11-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1964637B1 (en) | MIG welded joint between aluminium and steel members and MIG welding process | |
KR101021397B1 (ko) | 이재 접합용 플럭스 코어드 와이어, 이재 접합 방법 및 그 접합 방법을 이용한 알루미늄재 또는 알루미늄 합금재와, 강재와의 접합 이음 구조체 | |
KR101764519B1 (ko) | 가스 실드 아크 용접용 솔리드 와이어, 가스 실드 아크 용접 금속, 용접 조인트, 용접 부재, 용접 방법 및 용접 조인트의 제조 방법 | |
EP1964638B1 (en) | MIG welded joint between aluminium and steel members and MIG welding process | |
JP5980128B2 (ja) | アーク溶接構造部材の製造法 | |
JP7060159B2 (ja) | Mig溶接方法 | |
JP6800770B2 (ja) | 薄鋼板のパルスmag溶接方法 | |
JP2007098459A (ja) | 亜鉛系めっき鋼板の高速ガスシールドアーク溶接方法 | |
JP7238990B2 (ja) | アーク溶接継手およびアーク溶接方法 | |
JP6969705B1 (ja) | ガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤ、ガスシールドアーク溶接方法、およびガスシールドアーク溶接継手の製造方法 | |
JP7364089B2 (ja) | アーク溶接継手およびアーク溶接方法 | |
JP7364088B2 (ja) | アーク溶接継手およびアーク溶接方法 | |
JP7364087B2 (ja) | アーク溶接継手およびアーク溶接方法 | |
JP2003225792A (ja) | 炭酸ガスシールドアーク溶接用ワイヤ | |
JP6709177B2 (ja) | 薄鋼板のパルスmag溶接方法 | |
JP7435931B1 (ja) | ガスシールドアーク溶接方法および溶接継手の製造方法 | |
JP7435932B1 (ja) | ガスシールドアーク溶接方法および溶接継手の製造方法 | |
WO2024095613A1 (ja) | ガスシールドアーク溶接方法および溶接継手の製造方法 | |
CA3152503C (en) | Wire for gas-shielded arc welding | |
WO2024095612A1 (ja) | ガスシールドアーク溶接方法および溶接継手の製造方法 | |
TW201800171A (zh) | 熔融Zn系鍍覆鋼板的電弧焊接方法及焊接構件的製造方法 | |
JP2009262197A (ja) | 鋼材とアルミニウム材のmig溶接継手の製造方法及び鋼材とアルミニウム材のmig溶接継手 | |
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 | |
JP5600653B2 (ja) | 異種金属接合方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220707 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230516 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230622 |
|
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: 20230905 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230918 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7364089 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |