JPH03204195A

JPH03204195A - ガスシールドアークすみ肉溶接用ワイヤ

Info

Publication number: JPH03204195A
Application number: JP18690A
Authority: JP
Inventors: Kozo Yamashita; 山下　礦三; Isamu Kimoto; 勇木本
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1990-01-04
Filing date: 1990-01-04
Publication date: 1991-09-05

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）本発明は溶接速度がＩｎ／ｓｉｎ以上の高速度のガスシ
ールドアーク溶接で亜鉛めっきのような予め防錆処理を
施した鋼材をすみ肉溶接する時に、ピットやブローホー
ルの発生しにくい溶接金属を得るワイヤに関する。

（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
亜鉛めっき鋼板などがある。亜鉛めっき鋼板は通常の熱
延あるいは冷延された鋼材表面に亜鉛めっきを施したも
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され、その使用
状況は近年著しい増加傾向が見られる。　亜鉛めっき鋼
板をすみ肉溶接する場合、鋼材表面から鉄の融点より低
い沸点（９０６℃）の萼気圧の高い亜鉛蒸気がアーク発
生部や溶融池に侵入する。侵入した亜鉛蒸気は突沸状態
にあるためアークの電位傾度を不規則にし、これによっ
てスパッタを多発させガスシールド性を阻害して大気中
の窒素を巻き込んで微小なピットやブロホール等の欠陥
を発生させる。

更に、溶融池に侵入した亜鉛蒸気も蒸気圧が高いため溶
融池を撹乱してスパッタを多発させるとともに、この気
泡が溶融池表面へ浮上しきれないため大粒のピットやブ
ローホールを多発する。これらの現象は立向下進溶接の
場合、特に顕著である。

更に、ソリッドワイヤによるガスシールド溶接法ば、風
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１ｍ／ｍｉｎ以上に早めて溶接するとシー
ルド性が劣化し、大気中の窒素を巻き込み易く、上記亜
鉛の影響と重複してピット、ブローホールが著しく発生
し易くなる。

このような亜鉛による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ことが有効である
が、手間がかかって非能率である。

亜鉛めっき鋼板に対するピット、ブローホールの欠陥防
止技術として特開昭６３−７２４９８号公報にはソリッ
ドワイヤ中にＴｉ、　ｊＶ、　Ｎｉ、　Ｃｕ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
ような組成のソリッドワイヤでは本発明が対象としてい
る溶接速度１　ｍ　７１　ｍｉｎ以上でめ亜鉛めっき鋼
板の溶接においては充分な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めっき鋼板など
のガスシールドアークすみ肉溶接において問題となるピ
ット、ブローホール等の欠陥発生を実用上問題ない程度
まで少なくするガスシールドアークすみ肉溶接用ワイヤ
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、０，０２〜０．１５％、
　Ｓｉ　；　０．０５〜０．５０％、　ＭｒＢ　０．３
０〜１．５０％、Ｔｉ；０．０２〜０．１５％、Ａｊ；
０．０２〜０．１５％、　Ｏ；０．００２０〜０．００
７０％を含み、更に必要に応じてＮｂ：０．０１〜０．
５０％を含み残部がＦｅ及び不可避不純物とからなるこ
とを特徴とするガスシールドアークすみ肉溶接用ワイヤ
にある。

〔作　用〕

本発明者らは亜鉛めっき鋼板のガスシールドアーク溶接
でピット、ブローホールの発生し易い理由として一部既
述部分と重複するが再整理すると下記のとおりであると
考えた。

（イ）蒸気圧の高い亜鉛蒸気がアーク発生部や溶融池に
侵入し、侵入した亜鉛蒸気は突沸状態にあるためアーク
の電位傾度を乱しガスシールド性を阻害して大気中の窒
素を巻き込んでピット、ブローホールを発生させたり、
更に溶融池に侵入した亜鉛蒸気は溶融池に殆ど固溶しな
いため溶融池が凝固しはじめても気泡状態であり、この
気泡が溶融池表面へ浮上しきれずピットやブローホール
になる。

（ロ）高速溶接ではガスシールド性が劣化するため溶接
雰囲気中に大気を巻き込む結果、溶融池中に窒素を吸収
し易くなる。一方、高速溶接では凝固速度が早く、従っ
て溶融池中でガス化した亜鉛のみならず窒素ガスも溶融
池凝固過程で浮上しきれずに残存し易くなる。

（ハ）ガスシールドアーク溶接では清浄な溶接金属を得
るため、Ｓｉ、　Ａｊ、　Ｔｉなど脱酸力の強い元素を
添加している。しかし、脱酸作用を過度に強化すると溶
融池内で蒸気状態の亜鉛は酸化されず、蒸気圧の高いま
ま気泡として存在しくイ）を助長する。

従って、これら亜鉛や窒素の影響を軽減するには、（ａ）脱酸力の強い元素の添加量を出来る限り少なくし
て溶融池の酸素ポテンシャルを高めることにより有害な
亜鉛蒸気を融点の高い酸化亜鉛ＺｎＯと化して溶接金属
中に固定またはスラグオフさせる、（ｂ）溶融池の酸素ポテンシャルを高めることにより、
溶融池の粘性を下げ撹拌作用により亜鉛蒸気および窒素
ガスを放出し易くする、（Ｃ）溶融池に侵入した窒素を
固定する、ことが有効と考え、この観点からワイヤ組成
について検討を行い本発明を構成するに至った。

即ち、本発明は、ワイヤには高温で脱酸力の強いＣ，Ｓ
ｉ、　Ｔｉ、　７Ｖ量を出来る限り少なくすることによ
り、酸化反応を活発にして亜鉛の酸化を促進させること
、および、この酸化反応活発化による高酸素ポテンシャ
ル化によって溶融池の粘性低下を図り溶融池からのガス
放出を容易ならしめること、ならびに、窒素と親和力の
大きいＴｉ、　ｋｌ、　Ｎｂを適量添加し窒素を地に固
定すること、等の複合作用により亜鉛、窒素の影響を軽
減しピットの発生を解消し、ブローホールの発生を抑制
するところに最大の特徴がある。

以下に本発明のワイヤの成分限定理由について述べる。

ＣはＳｔ、　Ｍｎ、　Ｔｉ、　ｌ’Ｊの添加量との兼合
いで決まり本発明のＳｉ、　Ｍｎ、　Ｔｉ、　ｊＶ添加
量では　０．１５％を超えると脱酸力が強まるためかピ
ットの発生が増える傾向があるので上限を０．１５％と
した。

０．０２％未満ではワイヤ原材料費が高騰するので下限
は０．０２％とした。

Ｓｉ、　Ｍｎは脱酸剤として添加するが、脱酸剤を出来
る限り低く調整し溶融金属の酸素ポテンシャルを高める
ことにより亜鉛の酸化を促進し、かつ高酸素ポテンシャ
ル化による溶融金属の粘性を低めガスを浮上し易くする
ことを通じて、亜鉛によるピット、ブローホールの発生
を抑制するために使用する。しかし、本発明の範囲を超
えて添加すると脱酸過剰となりピット、ブローホールが
多発するので、Ｓｉ、　Ｍｎの上限はそれぞれ０．５０
％および１．５０％とした。Ｓｉは少ない方がピット、
ブローホールの発生を抑制する傾向が見られるが、Ｓｉ
；０．０５％未満ではビード形状が不均整となり、Ｈ口
、　０．３０％未満では基本的に脱酸不足となり亜鉛め
っきに起因する以外のピット、ブローホールが多発する
のでＳｉ、　Ｍｎの下限値はそれぞれ０．０５％および
０．３０％とした。

ＡＪ、Ｔｉの各元素は少なくても０．０２％添加するこ
とによって、主に高速溶接時ガスシールドが低下し溶接
雰囲気中に巻き込まれる大気中ＯＮに起因するピット、
ブローホールの発生を防止するのに役立つ。しかし、こ
れらの元素はＮとの親和力が強い反面、強力な脱酸剤と
しての作用をも有しているので０．１５％を超えて添加
すると脱酸過剰になるためか亜鉛蒸気に起因すると思わ
れるピット、ブローホールが多発するので、これらの元
素の上限は０．１５％とした。

Ｎｂはｊ’Ｊ、Ｔｉと同様にＮとの親和力が強いわりに
は、さほど脱酸力が強くないのでＮｂを添加するとＮに
よって生じるピット、ブローホールを防止する上で有効
に作用するが、経済的に高価な元素であることから添加
する場合は０．０１〜０．５０％とした。

本発明は脱酸力の強い元素の添加量を出来る限り少なく
して溶融池の酸素ポテンシャルを高めるためのワイヤ成
分構成としているが、この観点からワイヤが含有するＯ
は多い方が有利である。しかし、０を多くするとワイヤ
素材を伸線しワイヤとして仕上げた場合、ワイヤ表面に
傷がつき易く、更に傷を起点として鯖が発生し易くなり
溶接用ワイヤとしての機能が薄れる。従って、０の上限
は０．００７０％とした。０は少ない方がワイヤ表面が
平滑に仕上がるが、０．００２０％未満にしようとする
とワイヤ素材である鋼塊を安価な大気溶解法に代わって
高価な真空溶解法で溶製する必要が生じるので、０の下
限は経済性を考慮し０．００２０％とした。

本発明では上記の通り構成するが、ワイヤ原材料にはＮ
ｉ、　Ｃｒ、　Ｃｕ、　Ｍｏ、　Ｃｏ、　　Ｖ、　Ｔａ
、　Ｚｒ、　Ｔｅ。

Ｂ、　Ｃｅ、　Ｃａ、　Ｂｉ、　Ｓｂ、　Ｓｎ、＾ｓ、
Ｐ、Ｓ、Ｎなどやその他の金属元素を不可避元素として
含有する。

特にＮｉやＣｒは０．１０％程度含有する場合があり、
Ｎｉ、　Ｃｒ以外の不可避元素としては０．０１５％程
度含有する場合がある。しかし、これらの程度の量では
ピットやブローホールの発生防止には何ら支障がない。

なお、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めっき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、ＣＯ７ま
たはＡｒにＣＯ□や０２などを混入したシールドガスを
用いて亜鉛めっき鋼板を１ｍ／ｍｉｎ以上の高速で溶接
してもピットの発生はなく、ブローホールの発生も少な
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１表には本発明ワイヤ及び比較ワイヤ（いずれも直径
１．２ｍｍ）の化学成分の他、ピット発生個数及びブロ
ーホール発生率を示しているが、本発明ヴイヤ及び比較
ワイヤを用いＡｒ−２０％ＣＯ□をシールドガスとして
ガスシールド溶接で亜鉛めっき鋼板（板厚ｔ　＝　２．
３薗１幅ｗ＝５０ｍｍ、長さｌ＝３００ｍｍ）を第１図
の如く２枚重ねて、立向下進重ねすみ肉溶接を行い、す
み肉ビード部に発生するピット、ブローホールを比較し
た。この立間下進重ねすみ肉溶接に用いた亜鉛めっき鋼
板の鋼種、及び亜鉛目付量を第２表に示し、第３表には
溶接条件を示している。

溶接終了後、ビード表面に発生するピットの個数を目視
で計測し、その後溶接ビードを放射線透過試験にてビー
ドに内在するブローホール発生状況を調査した。

ピットは個数計測後、ビード１ｍに換算して発生数（個
／ｍ）として評価した。またブローホールは放射線透過
試験のフィルムでビード長方向のブローホール幅を測定
し、ビード長に対してのブローホール幅総和からブロー
ホール発生率（％）を計算した。

第１表においてに４．Ｎ１１５．Ｎα６およびＮα９゜
Ｎα１０が本発明ワイヤである。Ｎ０１４は本発明構成
成分の下限側、Ｎｏ、　５はほぼ中央、Ｎ１１６は上限
側の実施例であり、Ｎα９．Ｎｏ、１０はＮｂを添加し
た実施例である。本発明ワイヤではピットが発生せず、
ブローホール発生率が小さい。このブローホール発生率
は、Ｎｂを添加したＮｏ、９．Ｎｏ、１０では更に小さ
い。

一方、ＮａｌのＳｉ、　Ａｊ、　Ｔｉが本発明構成成分
下限側より少ないワイヤやＮα２　、　ＮＯ，３、Ｎｏ
、　７　、　Ｎｏ、　８の如く多く含むワイヤおよびＣ
の高いＮｏ、１１ではピットやブローホールが多発して
いる。

このように本発明によるワイヤを使用すれば、亜鉛めっ
き鋼板など防錆処理を施した鋼材を溶接してもピットが
なく、しかもブローホールの発生が非常に少ない健全な
溶接金属部が得られることが明らかである。

第表第２表鋼種及び亜鉛目付量

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例に用いられた試験板形状を示す斜視図で
ある。第３表溶接条件〔発明の効果〕以上のように本発明ワイヤにおいては、亜鉛めっき網板
など防錆処理を施した鋼材を溶接してもピット、ブロー
ホール共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。またピットが無いため外観的にも好ましい溶接金属部が
得られる等顕著な効果がある。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）重量％でＣ；０．０２〜０．１５％Ｓｉ；０．０５〜０．５０％Ｍｎ；０．３０〜１．５０％Ｔｉ；０．０２〜０．１５％Ａｌ；０．０２〜０．１５％Ｏ；０．００２０〜０．００７０％を含み、残部がＦｅおよび不可避不純物からなることを
特徴とするガスシールドアークすみ肉溶接用ワイヤ。
（２）重量％でＣ；０．０２〜０．１５％Ｓｉ；０．０５〜０．５０％Ｍｎ；０．３０〜１．５０％Ｔｉ；０．０２〜０．１５％Ａｌ；０．０２〜０．１５％Ｏ；０．００２０〜０．００７０％Ｎｂ；０．０１〜０．５０％を含み、残部がＦｅおよび不可避不純物からなることを
特徴とするガスシールドアークすみ肉溶接用ワイヤ。