JPH0220690A - 高速ガスシールドアークすみ肉浴接用ソリッドワイヤ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は高速度のガスシールドアークすみ肉溶接に用い
るソリッドワイヤに関し、例えば、ガスシールド不良を
起し易いすみ肉溶接や亜鉛メツキのように予め防錆処理
を施した鋼材をすみ肉溶接する時にもピットやブローホ
ールの発生しにくい健全な溶接金属部が得られるワイヤ
に関する。

［従来の技術］ 防錆処理を施した耐食性に優れた鋼材としては、例えば
亜鉛メツキ鋼板などがある。亜鉛メツキ鋼板は通常の熱
延あるいは冷態された鋼材表面に亜鉛メツキを施したも
ので、その主な用途は、薄板分野で多く屋根板をはじめ
とする建築材料、ガソリン缶、洗濯機の部品などの他、
自動車車体表面処理鋼板においても使用する傾向にある
。

亜鉛メツキ鋼材を溶接する場合、鋼材表面から鉄の融点
より低い沸点（９０６℃）をもった亜鉛が溶接時に溶滴
ないし溶融池に侵入してその蒸気が突沸すると共に大気
を巻込み、溶接金属凝固過程で浮上しきれずに気泡とし
て残存し、ピットやブローホール等の欠陥を多発する。

これらの欠陥は必要溶接金属に対する断面欠損となるか
ら、構造物の強度離係の点から−好ましくなく、さらに
ピットは外観的に・も商品価値を低下させる。

薄板溶接では溶接速度が速く溶接入熱も小さい上、継ぎ
手形状も重ねやすみ肉等の鋼板表面の影響を受けやすい
形状が用いられるため欠陥が発生しやすい条件にある。

このような亜鉛の害を軽減する手段とじては、 ■　予め溶接線上から亜鉛を機械的に除去する、 ■　先行熱源により亜鉛を焼却する、 ■　亜鉛に対して鈍感な溶接方法を採用する、■　出来
るだけ欠陥発生のしにくい溶接条件を選択する、 等が採られているがいずれも木質的な対策とはなってい
ない。

例えばビット、ブローホールの発生しがたいが法として
は手溶接法があり、特にイルミナイト系やチタニャ系の
手溶接法が優れている。しかしこの溶接法は溶接速度が
遅く、入熱も大きいため、溶接歪みが著しく薄板の溶接
には適していない。

しかし薄板の溶接に最も一般的に通用されているソリッ
ドワイヤでの、ガスシールド溶接法は亜鉛の影響を比較
的受けやすい、そしてソリッドワイヤによるガスシール
ド溶接法は、通常１　ｍ／ｗｉｎ程度の風速を受けると
ガスシールド性が劣化するので、無風状態でも溶接速度
をｌｌｌ１／Ｑｌｉｎ以上に早めて溶接するとシールド
性が劣化し、上記亜鉛の影響と重複してビット、ブロー
ホールが著しく発生し易くなる。

表面処理鋼板に対するビット、ブローホールの欠陥防止
技術として特開昭５９−４５０９６号公報には亜鉛粉末
を含んだプライマ塗装鋼板を対象として、Ｔｉ、Ｓｅ、
Ｔｅ、Ｓｂ、　Ｓを適宜含有させる溶接材料が提案され
ている。しかしながら、このような組成の溶接材料では
、本発明が対象としている亜鉛メツキ鋼板の溶接には効
果が期待できないものである。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は上記のように高速度で行う亜鉛メツキ鋼板など
のガスシールドアークすみ肉溶接において問題となるビ
ット、ブローホール等の欠陥発生を解決するガスシール
ドアーク溶接用ソリッドワイヤを提供するものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明の要旨は、重量％でｃ　：　ｏ’、ｓｏ〜２．０
０％、Ｓｉ　：　０．７０％以下、Ｍｎ　：　０．２０
〜２．００％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ　：　０．０
３０％以下に制限され、残部がＦｅおよび不可避不純物
からなることを特徴とする高速ガスシールドアークすみ
肉溶接用ソリッドワイヤにある。

［作　　　用］ 本発明者らは、ソリッドワイヤを用いたガスシールド溶
接では既述の如く、特に亜鉛メツキ鋼板でビット、ブロ
ーホールが発生し易い理由として、 （イ）溶接時、亜鉛の突沸によって空気の巻込みを助長
すると共に、溶融溶接金属に入った亜鉛は鉄に溶解しに
くくかつ低沸点の為溶融金属が凝固しかけている過程で
も蒸気状態でありこれが気泡になる。

（ロ）被覆剤やフラックスを利用しないソリッドワイヤ
のガスシールド溶接では凝固速度が早いため、溶接金属
で気泡化したものは残存しやすく、また高速溶接におい
てはシールドガス中に空気、特に空気中の窒素が混入し
易く、これら亜鉛と窒素の２つの影響を受ける。

このような亜鉛と窒素の影響を軽減するには、 （ａ）溶接金属中の亜鉛蒸気および窒素が気孔として残
存しにくくするため溶接金属特に溶滴の段階で、溶滴を
侵入しようとする亜鉛および窒素を抑制する、 （ｂ）　ｍ接金属の凝固温度を低くして、溶接金属に侵
入した亜鉛および窒素を溶接金属外へ放出し易いように
する、 事が有効との観点に立ち、ワイヤ組成の検討を行い本発
明を構成するに至フた。

すなわち、溶接金属中における気泡残存を減少するには
、 （１）溶滴移行過程で溶滴表面からＧＯないしはＣＯ２
の吹き出しを活発にして周辺から溶滴へ侵入しようとす
る亜鉛および窒素を抑制する。

ＯＤ　　溶接金属を低融点にして、溶融溶接金属内で気
泡が生じた場合、その気泡を放出し易くする、 等が最も効果のある手段と考え、種々元素について検討
した結果、Ｃがこれらを満足する元素であることを見い
だした。

第１図はＣのブローホール発生率に及ぼす影響を示した
ものでＳｔ、　Ｍｎ等の規定がないＪＩＳＺ３３Ｌ２の
ＹＧＷ１７に相当するワイヤ（目標成分、Ｃ：　０．０
３〜２．０３％、　Ｓｉ　：　０．２５％、　Ｍｎ　：
　０．８５％。

Ｐ　：　０．０１０％、　Ｓ　：　０．０１５％）でＣ
含有量を０．０３〜２．０３％の範囲で変化させ、第１
表に示す鋼種および亜鉛付着量の試験板（板厚ｔ＝２．
０ｍｍ、幅ｗ　＝　５０ｍｍ、長さＩｔ　＝　３０Ｏｎ
＋＋＋　）を第２図のごとく２枚重ねて、立向下進重ね
すみ肉姿勢で、シールドガスはＡｒ＋２０％ＣＯ３およ
び空気の混入を想定したＡｒ＋　２０％Ｃ０２＋５％Ｎ
２（流量はいずれも２５　Ａ　／＋ｉｎ）とし、第２表
の溶接条件によってガスシールドアーク溶接を行い、す
み肉ビードに発生したブローホールを測定し比較してい
る。

第　２　表　　　溶　　接　　条　　件ブローホールの
計測は得られた各々のビードについて放射線透過試験を
行い、そのフィルムからビード長さ方向のブローホール
幅を測定し、ビード長さに対するブローホール幅の総和
から、発生率（％）を求めた。

本発明者らの研究では、亜鉛メツキ鋼板の溶接では溶接
姿勢がブローホール発生度合に大きく影響し、立向下進
重ねすみ肉溶接の方が水平重ねすみ肉溶接よりはるかに
ビット、ブローホールが発生し易いことを確認している
ので、第１図では上記の通り立向下進重ねすみ肉溶接の
場合のブローホール測定例を示した。

ブローホールに対するＣの効果は、Ｃ添加量０．５０％
未満の範囲では少ないが、０．５０％程度以上でブロー
ホール発生率が、シールドガス中にＮ　ｚ　’ｒ　混入
させた場合においても顕著に減少する。この理由は、Ｃ
量の増加に伴フて上記（ｉ）。

（ｉｆ）の現象が生じ、（ａ）　、　（ｂ）のごとく有
効に作用したためと考えられる。

また、ブローホールの発生していないすみ内部から採取
した溶接金属中の亜鉛および窒素の分析結果では、Ｃが
増加しても亜鉛量に変化はなかったが、Ｃの増加に従い
窒素量の減少が認められた。この結果はＣの増加が溶滴
とＺｎの反応を抑制していること、更に溶滴へのＮ侵入
を抑制していることを意味し、亜鉛と窒素の害を軽減さ
せるという、前述の考え方を支持するものである。

Ｃのこのような効果をさらに高め、溶接作業性、ビード
形状等を確保するには、Ｓｔ、　Ｍｎ、の範囲およびＰ
、Ｓを制限する必要がある。以下に各元素の限定理由に
ついて述べる。

Ｃは、ブローホール発生を抑制する効果があり、この効
果は０．５０％以上の添加で有効に発揮されるが、２．
００％を・超えると鋼塊をワイヤ状に加工できなくなる
ため上限を２．ＧＯ％とした。

Ｓｌはガスシールド溶接用ワイヤでは、重要な脱酸性元
素として、通常は充分な量の添加がなされである。しか
し、本発明のワイヤにおいてはＣを第１次の脱酸元素と
して添加しているのでＳＬは低い添加が好ましい、最適
な添加量は、シールドガス中の炭酸ガスあるいは酸素の
混合比率によって若干異なるが、Ｓｉが０．７０％以下
であれば、いずれのシールドガス組成においても良好な
耐ブローホール性が得られる。

シールドガス組成によるＳｔの範囲は、例えばＣＯ２の
場合は０．３０〜０．７０％、Ａｒに５〜２０％ＣＯ２
あるいは２〜１０％０２を添加する場合には０．４０％
以下が好ましい。

このように、低めの範囲に適正値が存在するのは、高Ｃ
化したことで溶滴移行状態でのＣＯ又はＣＯ２としての
酸素放出が活発となり、これに伴って亜鉛の進入抑制が
促進されるためと考えられる。

Ｍｎは亜鉛による気孔発生に対しては、はぼＳｉと同様
の傾向を示すが、その影響の程度は小さいことから、広
範囲の添加が許容できる。しかし０．２０％未満では、
Ｓｔが上限値においても脱酸不足による気孔が多発する
。また２、０％超では、ビードの硬化が著しいために、
２．０％を上限とした。

Ｐ、Ｓは耐割れ性を阻害する元素であり、特にＣを多く
添加する本発明のワイヤにおいては、できる限り抑制す
ることが好ましいが、いずれも０．０３０％以下であれ
ば目的を達する。

本発明のワイヤは、通常のワイヤと同様に、鋼塊を圧延
、伸線し、必要に応じて銅メツキを施して製造すること
ができる。

このように構成された成分のワイヤを用いて、Ｃ０２ま
たはＡｒにＣＯ２などを混合したシールドガスを用いて
亜鉛メツキ鋼板を高速度で溶接してもピットの発生は少
なく、またブローホールも少なく、構造物用として十分
満足するものである。

以下に本発明の効果を実施例により、具体的に説明する
。

［実　施　例］ 第３表に示す化学組成のワイヤ（直径：１．２ｍｍφ）
を用いて、第１図に示した結果を得た。前述の場合と同
じ要領で溶接を行い、得られたビードのピット、ブロー
ホール発生状況を調べ、第３表の結果を得た。なお、第
１図は第３表のデータの一部を用い作成したものである
。ピットの発生個数は溶接ビード表面のビット数を計数
して、溶接ビード長さから、１ｍ溶接長当たりの発生個
数（個／ｍ）に換算し評価した。また、シールドガス組
成は第３表に併せて示す如く、ワイヤ毎に設定し、溶接
電圧もシールドガス組成に通した値を選定している。

第３表において、ワイヤＮ００１〜Ｎｏ、７は比較例、
Ｎ０１８〜Ｎｏ、１４は本発明実施例のワイヤを示す。

Ｎ０１１〜Ｎｏ、７のワイヤはいずれもＣ量が０．５％
に満たないため、ピットが発生し、ブローホール発生も
多い。特にＮＯ，３，ＮＯ，’ｌのＴｉやＡＩを添加し
大気から混入する窒素の影響を少なくすることを意図し
たワイヤでもブローホール発生率が高い。

一方、Ｎｏ、１０〜Ｎｏ、１８の本発明ワイヤでは、ピ
ット発生は皆無又は僅少であり、ブローホール発生率も
非常に低く、健全な溶接金属が得られている。

［発明の効果］ 以上のように本発明のワイヤによれば、亜鉛メツキ鋼板
など防錆処理を施した鋼材を溶接しても、ピット、ブロ
ーホールともに非常に少ない健全な溶接金属が得られる
ため、溶接金属部の断面欠損にならず構造物の強度を劣
化させない。また、ピットの発生が非常に少ないため外
観的にも好ましい溶接ビードが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はＣ量とブローホール発生率（％）との関係を示
す説明図、第２図は試験板形状を示す斜視図である。 ローＷ−口

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　重量％でＣ：０．５０〜２．００％、 Ｓｉ：０．７０％以下、 Ｍｎ：０．２０〜２．００％ であり、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０３０％以下
   に制限され残部がＦｅおよび不可避不純物からなること
   を特徴とする高速ガスシールド アークすみ肉溶接用ソリッドワイヤ。