JPH0238319B2 - - Google Patents
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- JPH0238319B2 JPH0238319B2 JP56151417A JP15141781A JPH0238319B2 JP H0238319 B2 JPH0238319 B2 JP H0238319B2 JP 56151417 A JP56151417 A JP 56151417A JP 15141781 A JP15141781 A JP 15141781A JP H0238319 B2 JPH0238319 B2 JP H0238319B2
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- welding
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- steel
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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
- B23K15/00—Electron-beam welding or cutting
- B23K15/0046—Welding
-
- 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)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
- Welding Or Cutting Using Electron Beams (AREA)
Description
本発明は極低炭素鋼の集中熱源を利用する溶接
法に関するものである。 従来原子または分子の２つのエネルギー準位間
の誘導放出によつて生じた可干渉性の光を集光
し、Ar、He等のシールドガス中で溶接するレー
ザ溶接が知られている。又真空中で加速収束した
電子線を、真空中又は部分真空中で継手部に衝突
させ、その発熱により溶接する電子ビーム溶接が
公知である。両者はエネルギー密度が高いために
歪や熱影響の少ない深溶込み溶接が可能である。
本明細書においては以下両者を綜合して集中熱源
を利用する溶接法という。 これらの集中熱源を用いる溶接法においてはフ
イラーワイヤあるいはインサート材を用いないの
が通常であるが、開先精度が悪い場合あるいは溶
接欠陥対策上、フイラーワイヤもしくはインサー
ト材を用いることもある。この場合のフイラーワ
イヤもしくはインサート材のＣ含有量は、鋼材の
それと同等か、より低く設定するのが通常であ
る。 ところで、近年鋼材は制御圧延の進歩と同時に
溶接性の向上あるいはコスト低減を計るためライ
ンパイプ材を含め低Ｃ化の傾向にある。これら低
Ｃ鋼溶接金属の高温割れ感受性は従来一般に低い
と考えられてきた。 即ち、溶接金属の高温割れおよび低温割れ感受
性と靭性の向上のため、溶接金属のＣ量は母材と
同程度もしくは低い値に設定することが従来の定
説であり、例えば構造用高張力鋼、低温用鋼が、
0.08％Ｃ0.18％のとき、溶接金属は0.07Ｃ
0.15％を目標値とされるのが通常である。 元来前記集中熱源を利用する溶接法において
は、アーク溶接に比べ溶込み深さが大きく、溶融
巾が小さいためにビード中央に梨型の高温割れが
発生し易いことが知られているが、本発明者らの
検討によると極低Ｃ鋼を、従来常用されるフイラ
ーワイヤあるいはインサート材を用いて集中熱源
を利用して溶接した溶接金属の高温割れ感受性
は、むしろ高まることを知つた。 即ち極低Ｃ域ではデンドライト衝合部がδ凝固
するためと考えられ、割れ低減にはγ安定化元素
であるＣ量の増加が必要であることを確認した。 而して本発明は極低Ｃ鋼の溶接金属の高温割れ
に対し、適正な溶接金属Ｃ含有量があることを見
出し、この適正範囲を得るための極低Ｃ鋼の集中
熱源を利用した溶接法を提供するものである。 即ち本発明は炭素含有量が0.005％〜0.05％の
極低炭素鋼を集中熱源を用いて溶接するに当り、
前記鋼の1.5倍以上の炭素を含有し、かつ下式を
満足するフイラーワイヤ又はインサート材の一方
またはその両方を用いて溶接するものである。 0.05（１−α）Cp＋αCf0.15 ただし Cp：鋼板の炭素含有量（％） Cf：フイラーワイヤ又はインサート材の炭素含
有量（％） α：フイラーワイヤ、インサート材の寄与率 ここで寄与率αとは、第４図に模式的に示すご
とく、電子ビームおよびレーザービーム等の集中
熱源を用いて溶接した場合の全溶接金属WBに対
するフイラーワイヤ量あるいはインサート材量の
割合Ｉであり、α＝Ｉ／WBで表わすことができ
る。 本発明の対象鋼はC0.05重量％以下で、鋼とし
ての強度を有するとみられるC0.005％以上を含む
一般構造用鋼、低温用低合金鋼等の極低Ｃ鋼とす
るが、Ni等のγフオーマ元素を含む例えばステ
ンレス鋼等は除外される。 前記集中熱源を利用した溶接法によるフイラー
ワイヤ又はインサート材の寄与率は、開先ギヤツ
プ等の溶接条件を考慮する必要があるが、実験に
よるとα＝0.1〜0.4の範囲である。そこで高温割
れに対して安定な溶接金属をうるためには、母材
の1.5倍以上の炭素を含有し、かつ次の式を満足
するフイラーワイヤ又はインサート材を用いると
よい。 0.05（１−α）Cp＋αCf0.15 ただし Cp：鋼板の炭素含有量（％） Cf：フイラーワイヤあるいはインサート材の炭
素含有量（％） α：フイラーワイヤ、インサート材の寄与率 フイラーワイヤ及びインサート材はそれぞれ単
独に用いてもよいし、併合することも差し支えな
いが、0.05％未満では炭素量添加の効率が悪いの
で、デンドライド衝合部がδ凝固して高温割れを
生ずる。一方0.15％超では従来から知られる溶接
金属の高温割れ域になり、溶接欠陥を生ずる。 従つて本発明におけるフイラーワイヤ及びイン
サート材は上記条件を満足することが必要であ
る。 以下本発明を実施例により説明する。 実施例 １ 出力：6KW、速度：42cm／min、He：15／
minのレーザー溶接を行つた。 フイラーワイヤ径：1.6mmφ、供給速度210cm／
min、供給量約33ｇ／min 母材：12mmt、Ｃ−Mn鋼 母材希釈率0.75、フイラーワイヤ寄与率（α）
0.25であつた。この時の溶接部の全溶融量は約
130ｇ／minであつた。 この結果を第１表に示す。
法に関するものである。 従来原子または分子の２つのエネルギー準位間
の誘導放出によつて生じた可干渉性の光を集光
し、Ar、He等のシールドガス中で溶接するレー
ザ溶接が知られている。又真空中で加速収束した
電子線を、真空中又は部分真空中で継手部に衝突
させ、その発熱により溶接する電子ビーム溶接が
公知である。両者はエネルギー密度が高いために
歪や熱影響の少ない深溶込み溶接が可能である。
本明細書においては以下両者を綜合して集中熱源
を利用する溶接法という。 これらの集中熱源を用いる溶接法においてはフ
イラーワイヤあるいはインサート材を用いないの
が通常であるが、開先精度が悪い場合あるいは溶
接欠陥対策上、フイラーワイヤもしくはインサー
ト材を用いることもある。この場合のフイラーワ
イヤもしくはインサート材のＣ含有量は、鋼材の
それと同等か、より低く設定するのが通常であ
る。 ところで、近年鋼材は制御圧延の進歩と同時に
溶接性の向上あるいはコスト低減を計るためライ
ンパイプ材を含め低Ｃ化の傾向にある。これら低
Ｃ鋼溶接金属の高温割れ感受性は従来一般に低い
と考えられてきた。 即ち、溶接金属の高温割れおよび低温割れ感受
性と靭性の向上のため、溶接金属のＣ量は母材と
同程度もしくは低い値に設定することが従来の定
説であり、例えば構造用高張力鋼、低温用鋼が、
0.08％Ｃ0.18％のとき、溶接金属は0.07Ｃ
0.15％を目標値とされるのが通常である。 元来前記集中熱源を利用する溶接法において
は、アーク溶接に比べ溶込み深さが大きく、溶融
巾が小さいためにビード中央に梨型の高温割れが
発生し易いことが知られているが、本発明者らの
検討によると極低Ｃ鋼を、従来常用されるフイラ
ーワイヤあるいはインサート材を用いて集中熱源
を利用して溶接した溶接金属の高温割れ感受性
は、むしろ高まることを知つた。 即ち極低Ｃ域ではデンドライト衝合部がδ凝固
するためと考えられ、割れ低減にはγ安定化元素
であるＣ量の増加が必要であることを確認した。 而して本発明は極低Ｃ鋼の溶接金属の高温割れ
に対し、適正な溶接金属Ｃ含有量があることを見
出し、この適正範囲を得るための極低Ｃ鋼の集中
熱源を利用した溶接法を提供するものである。 即ち本発明は炭素含有量が0.005％〜0.05％の
極低炭素鋼を集中熱源を用いて溶接するに当り、
前記鋼の1.5倍以上の炭素を含有し、かつ下式を
満足するフイラーワイヤ又はインサート材の一方
またはその両方を用いて溶接するものである。 0.05（１−α）Cp＋αCf0.15 ただし Cp：鋼板の炭素含有量（％） Cf：フイラーワイヤ又はインサート材の炭素含
有量（％） α：フイラーワイヤ、インサート材の寄与率 ここで寄与率αとは、第４図に模式的に示すご
とく、電子ビームおよびレーザービーム等の集中
熱源を用いて溶接した場合の全溶接金属WBに対
するフイラーワイヤ量あるいはインサート材量の
割合Ｉであり、α＝Ｉ／WBで表わすことができ
る。 本発明の対象鋼はC0.05重量％以下で、鋼とし
ての強度を有するとみられるC0.005％以上を含む
一般構造用鋼、低温用低合金鋼等の極低Ｃ鋼とす
るが、Ni等のγフオーマ元素を含む例えばステ
ンレス鋼等は除外される。 前記集中熱源を利用した溶接法によるフイラー
ワイヤ又はインサート材の寄与率は、開先ギヤツ
プ等の溶接条件を考慮する必要があるが、実験に
よるとα＝0.1〜0.4の範囲である。そこで高温割
れに対して安定な溶接金属をうるためには、母材
の1.5倍以上の炭素を含有し、かつ次の式を満足
するフイラーワイヤ又はインサート材を用いると
よい。 0.05（１−α）Cp＋αCf0.15 ただし Cp：鋼板の炭素含有量（％） Cf：フイラーワイヤあるいはインサート材の炭
素含有量（％） α：フイラーワイヤ、インサート材の寄与率 フイラーワイヤ及びインサート材はそれぞれ単
独に用いてもよいし、併合することも差し支えな
いが、0.05％未満では炭素量添加の効率が悪いの
で、デンドライド衝合部がδ凝固して高温割れを
生ずる。一方0.15％超では従来から知られる溶接
金属の高温割れ域になり、溶接欠陥を生ずる。 従つて本発明におけるフイラーワイヤ及びイン
サート材は上記条件を満足することが必要であ
る。 以下本発明を実施例により説明する。 実施例 １ 出力：6KW、速度：42cm／min、He：15／
minのレーザー溶接を行つた。 フイラーワイヤ径：1.6mmφ、供給速度210cm／
min、供給量約33ｇ／min 母材：12mmt、Ｃ−Mn鋼 母材希釈率0.75、フイラーワイヤ寄与率（α）
0.25であつた。この時の溶接部の全溶融量は約
130ｇ／minであつた。 この結果を第１表に示す。
【表】
×割れあり ○割れなし
( )内Pの値(P＝(1−α)Cp＋αCf)
実施例 ２ 板厚60mmt、Ｃ−Mn鋼、150KV×160ｍＡ×
12cm／min、Gap1mmで電子ビーム溶接を行つた。
ビームオツシレーシヨン３mmφ円、母材稀釈0.65
〜0.85、フイラー寄与率（α）0.15、0.25、0.35
フイラー径1.6mmφ、フイラー供給速度420700980
cm／min（フイラー供給量はそれぞれ約67111156
ｇ／min、また溶接部の全溶融量はいずれも約
445ｇ／min）の溶接結果を第２表に示す。
( )内Pの値(P＝(1−α)Cp＋αCf)
実施例 ２ 板厚60mmt、Ｃ−Mn鋼、150KV×160ｍＡ×
12cm／min、Gap1mmで電子ビーム溶接を行つた。
ビームオツシレーシヨン３mmφ円、母材稀釈0.65
〜0.85、フイラー寄与率（α）0.15、0.25、0.35
フイラー径1.6mmφ、フイラー供給速度420700980
cm／min（フイラー供給量はそれぞれ約67111156
ｇ／min、また溶接部の全溶融量はいずれも約
445ｇ／min）の溶接結果を第２表に示す。
【表】
×割れあり、○割れなし
( )内Pの値
実施例 ３ 板12mmt、Ｃ−Mn鋼を出力6KW速度42cm／
min、He15／minでレーザー溶接を行つた。 インサート材の寄与率（α）：0.2 第１図に示す位置にインサート材ｆ（1mmt）
を用いた。この場合のインサート材溶融量は約39
ｇ／minで、溶接部の全溶融量は約200ｇ／min
であつた。溶接結果を第３表に示す。
( )内Pの値
実施例 ３ 板12mmt、Ｃ−Mn鋼を出力6KW速度42cm／
min、He15／minでレーザー溶接を行つた。 インサート材の寄与率（α）：0.2 第１図に示す位置にインサート材ｆ（1mmt）
を用いた。この場合のインサート材溶融量は約39
ｇ／minで、溶接部の全溶融量は約200ｇ／min
であつた。溶接結果を第３表に示す。
【表】
×割れあり ○割れなし
( )内Pの値
実施例 ４ 板厚60t、Ｃ−Mn鋼を150KV×160ｍＡ×12
cm／minの電子ビーム溶接を行つた。 α：0.2、0.4、ビームオツシレーシヨン３mmφ
円、Gap1mm、第２図に示すインサート材ｆはt1
＝0.5mm、t2＝1.0mmを用い、ギヤツプは１mmとし
た。α＝0.2の場合はビームオツシレーシヨンは
３mmφでビード幅は約7.5mm、α＝0.4の場合はビ
ームオツシレーシヨン無しでビード幅は約3.8mm、
このときのインサート材溶融量はいずれも約84
ｇ／minで、溶接部の全溶融量はそれぞれ約
420210ｇ／minであつた。 結果を第４表に示す。
( )内Pの値
実施例 ４ 板厚60t、Ｃ−Mn鋼を150KV×160ｍＡ×12
cm／minの電子ビーム溶接を行つた。 α：0.2、0.4、ビームオツシレーシヨン３mmφ
円、Gap1mm、第２図に示すインサート材ｆはt1
＝0.5mm、t2＝1.0mmを用い、ギヤツプは１mmとし
た。α＝0.2の場合はビームオツシレーシヨンは
３mmφでビード幅は約7.5mm、α＝0.4の場合はビ
ームオツシレーシヨン無しでビード幅は約3.8mm、
このときのインサート材溶融量はいずれも約84
ｇ／minで、溶接部の全溶融量はそれぞれ約
420210ｇ／minであつた。 結果を第４表に示す。
【表】
×割れあり ○割れなし
( )内Pの値
実施例 ５ 板厚5mmt、Ｃ−Mn鋼を出力5KW、速度２
ｍ／min、He10／min、 α：0.25としてレーザー溶接を行つた。 第３図中ｆはフイラーワイヤで、1.6mmφのも
の16ｇ／ｍを開先上に置いて溶接を行つた。この
場合の溶接部溶融量は約64ｇ／ｍであつた。 結果を第５表に示す。
( )内Pの値
実施例 ５ 板厚5mmt、Ｃ−Mn鋼を出力5KW、速度２
ｍ／min、He10／min、 α：0.25としてレーザー溶接を行つた。 第３図中ｆはフイラーワイヤで、1.6mmφのも
の16ｇ／ｍを開先上に置いて溶接を行つた。この
場合の溶接部溶融量は約64ｇ／ｍであつた。 結果を第５表に示す。
【表】
×割れあり ○割れなし
( )内Pの値
以上の実施例に示す通り本発明の範囲内にある
フイラーワイヤあるいはインサート材を用いると
きは耐高温割れ性に優れた溶接金属をうることが
できる。
( )内Pの値
以上の実施例に示す通り本発明の範囲内にある
フイラーワイヤあるいはインサート材を用いると
きは耐高温割れ性に優れた溶接金属をうることが
できる。
第１図〜第３図は開先形状の説明図、第４図は
溶接金属とインサート材およびフイラーワイヤと
の関係を示す説明図である。 ｆ，ｔ，t1，t2……インサート材またはフイラ
ーワイヤ、Ｉ……インサート材またはフイラーワ
イヤに相当する部分、WB……溶接金属（全溶
融）部。
溶接金属とインサート材およびフイラーワイヤと
の関係を示す説明図である。 ｆ，ｔ，t1，t2……インサート材またはフイラ
ーワイヤ、Ｉ……インサート材またはフイラーワ
イヤに相当する部分、WB……溶接金属（全溶
融）部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 炭素含有量が0.005％〜0.05％の極低炭素鋼
を集中熱源を用いて溶接するにあたり、前記鋼の
1.5倍以上の炭素を含有し、かつ下式を満足する
フイラーワイヤ又はインサート材の一方またはそ
の両方を用いて溶接することを特徴とする極低炭
素鋼の集中熱源を利用する溶接法。 0.05（１−α）Cp＋αCf0.15 ただし Cp：鋼板の炭素含有量（％） Cf：フイラーワイヤ又はインサート材の炭素含
有量（％） α：フイラーワイヤ、インサート材の寄与率 ２ 集中熱源としてレーザーを用いて溶接するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の溶接
法。 ３ 集中熱源として電子ビームを用いて溶接する
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の溶
接法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56151417A JPS5853390A (ja) | 1981-09-26 | 1981-09-26 | 極低炭素鋼の集中熱源を利用する溶接法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56151417A JPS5853390A (ja) | 1981-09-26 | 1981-09-26 | 極低炭素鋼の集中熱源を利用する溶接法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5853390A JPS5853390A (ja) | 1983-03-29 |
| JPH0238319B2 true JPH0238319B2 (ja) | 1990-08-29 |
Family
ID=15518151
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56151417A Granted JPS5853390A (ja) | 1981-09-26 | 1981-09-26 | 極低炭素鋼の集中熱源を利用する溶接法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5853390A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62279092A (ja) * | 1986-05-28 | 1987-12-03 | Toyota Motor Corp | ビ−ム溶接方法 |
| JP5456396B2 (ja) | 2009-07-13 | 2014-03-26 | 中央発條株式会社 | 皿ばね及びその製造方法 |
| DE102020216163A1 (de) * | 2019-12-20 | 2021-06-24 | Sms Group Gmbh | Stumpfstoßlasertiefschweißverfahren |
-
1981
- 1981-09-26 JP JP56151417A patent/JPS5853390A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5853390A (ja) | 1983-03-29 |
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