JPH05200581A - 炭酸ガスシールドアーク溶接ワイヤ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、亜鉛めっき鋼板などの防錆処理を施
した鋼板をガスシールドアーク溶接した時、特にピット
やブローホールなどの欠陥が発生しにくく、しかもビー
ド外観の美麗なかつビード形状に優れた溶接金属が得ら
れる炭酸ガスシールドのアーク溶接ワイヤ。 【構成】重量％でＣ；０．０３〜０．１５％、Ｓｉ；
０．８０〜２．００％、Ｍｎ；１．２５〜３．００％、
Ｐ；０．０３０％以下、Ｓ；０．０３０％以下、残部が
Ｆｅ及び不可避不純物からなることを特徴とする炭酸ガ
スシールドアーク溶接ワイヤ。 【効果】亜鉛めっき鋼板などの防錆処理を施した鋼材を
炭酸ガスアーク溶接をしてもピットが無く、ビード外観
の良好なしかもブローホールが非常に少ない健全な溶接
金属が得られる為、溶接金属部の断面欠損にならず構造
物の強度を低下させない溶接部が得られる。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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、亜鉛めっき鋼板などの
予め防錆処理を施した鋼板を炭酸ガスシールドアーク溶
接した時、特にピットやブローホールなどの欠陥が発生
しにくく、しかもビード外観の美麗なかつビード形状に
優れた溶接金属が得られる炭酸ガスシールドアーク溶接
ワイヤに関する。

【０００２】

【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
鋼板は通常の熱延或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が多く、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、その他自動車車体にも多く使用される傾向にあ
る。また耐食性を更に向上させるためにめっき量の多い
厚目付け材の使用も多くなってきている。

【０００３】亜鉛めっき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亜鉛蒸気が突
沸すると共に大気を巻き込み、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。また溶接ビード表面の平滑性も劣り
必ずしも、良好なビード外観を得ることが困難であっ
た。特に薄板の溶接に最も一般的に適用されているソリ
ッドワイヤを用いるガスシールド溶接法では亜鉛の影響
を顕著に受け易い。また、薄板の溶接では継ぎ手形状も
重ねすみ肉等のため鋼板表面の影響を受け易く欠陥が発
生し易い条件下にある。

【０００４】このような亜鉛の害を軽減する手段として
は、予め溶接線上から亜鉛を例えば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的である。亜鉛
めっき鋼板に対するピット、ブローホールの溶接欠陥防
止技術として特開昭６３−１９４８８９号公報ではソリ
ッドワイヤによるＡｒ−２０％ＣＯ2 を用いたガスシー
ルドアーク溶接が提案されているが、係る組成のソリッ
ドワイヤでは炭酸ガスアーク溶接に於いてピット、ブー
ロホールの抑制効果は期待できない。

【０００５】また特開昭６４−５７９７９号公報にはソ
ッリドワイヤ中にＣ、Ｓｉ、Ｍｎ及びＭｏを基本成分と
してＭｏを０．１０〜１．００％含有させる溶接材料が
提案されている。しかしながら係る組成のソッリドワイ
ヤはＭｏを多く含むため原材料価格が高くなり経済的効
果が期待できない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、亜鉛めっき
鋼板などの炭酸ガスシールドアーク溶接において問題と
なるピット、ブローホール等欠陥発生を実用上問題ない
程度まで少なく、またビード外観の美麗な溶接金属が得
られるガスシールドアーク溶接用ワイヤを提供するもの
である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、重量％
でＣ；０．０３〜０．１５％、Ｓｉ；０．８０〜２．０
０％、Ｍｎ；１．２５〜３．００％、Ｐ；０．０３０％
以下、Ｓ；０．０３０％以下、残部がＦｅ及び不可避不
純物からなることを特徴とする炭酸ガスシールドアーク
溶接用ワイヤにある。

【０００８】

【作用】本発明者等は、ガスシールドアーク溶接では、
既述の如く、特に亜鉛めっき鋼板でのピット、ブローホ
ールが発生し易い理由として、 （イ）溶接時、溶融金属に入った亜鉛は鉄に溶解しにく
く、かつ低沸点である為溶融金属が凝固過程においても
蒸気状態であり、これが残存し気泡となる。 （ロ）亜鉛めっき鋼板のアーク溶接では亜鉛の突沸によ
りアークが不安定になり易いこと、また溶融池を乱すこ
とによりシールド性が低下するため、溶接雰囲気中に空
気を巻き込み易く、溶融金属中に窒素を吸収し易くな
る。また、高速溶接では凝固速度が速く、従って溶融金
属中でガス化した亜鉛のみならず窒素ガスも凝固過程で
浮上しきれず溶接金属中に残存し易くなる。 （ハ）炭酸ガスのアーク溶接ではＳｉ、Ｍｎなど脱酸性
元素を低めて溶接を行った場合、脱酸不足となり健全な
溶接ビードを形成することが困難となる。このため清浄
な溶接金属を得るため、Ｓｉ、Ｍｎなど脱酸力の強い元
素を適宜添加し脱酸作用効果を得るようにしている。と
考察した。

【０００９】これら亜鉛や窒素の影響を軽減しピット、
ブローホールを防止するには、 （ａ）炭酸ガスアーク溶接では脱酸力の強いＳｉ、Ｍｎ
などを適宜添加することにより、溶滴の短絡回数を増加
することができ、溶滴の移行性を向上しアーク安定性が
改善される。更に溶融池の酸素ポテンシャルを適正化す
ること、また撹拌作用の効果も向上され溶融池からのガ
ス放出を容易にする。 （ｂ）溶融池の有害な亜鉛蒸気を融点の高い酸化亜鉛
（ＺｎＯ）と化してスラグオフさせることが有効と考
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、炭酸ガスのアーク溶接に於いては特に高速溶接時
では、凝固速度が早く溶融池が急冷されるため脱酸反応
が起こり難く、適度な脱酸作用を行う場合、溶接ワイヤ
はＳｉ、Ｍｎなどの脱酸力の強い元素を適量添加し、脱
酸反応の脱酸力を適正化すること、また溶滴移行性を安
定化にすることにより溶融池からのガス放出を容易にし
清浄な溶接金属を得るようにしている。

【００１０】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は添加量を多くすることにより溶滴移行
段階で溶滴周辺のＣＯ分圧を高めＣＯ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及び窒素を
抑制ピット、ブローホールの発生を抑制するがＣはＳ
ｉ，Ｍｎの添加量との兼合いで決まり、本発明のＳｉ，
Ｍｎの添加量では０．１５％を超えてもピットの発生は
少ないがワイヤに加工する段階で伸線性が劣化すること
更に溶接金属の強度が高まるため上限を０．１５％とし
た。また０．０３％未満ではピットが多発するので下限
は０．０３％とした。

【００１１】Ｓｉ及びＭｎは脱酸剤として添加するが、
炭酸ガスアーク溶接では、Ｓｉ及びＭｎの脱酸力の強い
元素を適宜添加し脱酸力を調整することにより、溶融金
属の酸素ポテンシャルを適正化し、亜鉛の酸化を促進
し、かつ溶融金属の粘性を低めてガスを浮上し易くする
こと、更には溶滴の短絡回数改善により移行を安定化す
ること、また撹拌作用効果も向上し、ガス放出を容易に
するため、亜鉛によるピット、ブローホールの発生を抑
制する。しかしＳｉは０．８０％、Ｍｎは１．２５％以
下では脱酸不足となり健全な溶接ビードを形成すること
ができないので、Ｓｉ、Ｍｎの下限値はそれぞれ０．８
０％及び１．２５％とした。

【００１２】またＳｉ、Ｍｎはそれぞれ２．００％及び
３．００％を超とすると、ピット、ブローホール発生の
抑制効果には問題ないがワイヤに加工する段階で伸線性
が劣化すること。更に、溶接金属の強度が高まるため上
限は、Ｓｉを２．００％、Ｍｎは３．００％とした。
Ｐ、Ｓは耐割れ性を阻害する元素であり、特にＳｉ、Ｍ
ｎを多く添加する本発明のワイヤに於いては出来る限り
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。本発明は脱酸力の強い元素の添
加量を出来る限り多くして、溶滴の移行性を容易にする
こと、また安定化するようなワイヤ成分構成としてい
る。

【００１３】本発明は上記の通り構成するが、ワイヤ原
料にはＮｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｂ、
Ｃｅ、Ｃａ、Ｓｎ、Ａｓ、Ｎ、Ｏ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やＣｒ以外の不可
避元素として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、ピット、ブローホールの発生
防止には何等支障がない。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。

【００１４】このように構成さた成分のワイヤを用い
て、炭酸ガスシールド溶接により亜鉛めっき鋼板を高速
で溶接してもピットの発生はなく、又ブローホールの発
生も非常に少なく、ビード外観の良好な溶接部が得られ
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。

【００１５】

【実施例】表１に示す化学成分ワイヤ（直径１．２ｍ
ｍ）を用いて、継手溶接に於けるピット発生個数、ブロ
ーホール発生率及びビード外観性能等の評価した結果。
表１に併せて示した成績が得られた。試験は表２に示す
鋼板を用いて表３に示す溶接条件で行った。またビード
外観およびビード形状の評価項目は表４に示している。
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、ビード外観を評価した。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
して発生個数（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手方向のブ
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。

【００１６】

【表１】

【表２】

【表３】

【表４】表１においてワイヤＮｏ１〜１０は本発明ワイ
ヤでありＣが０．０３〜０．１５％、Ｓｉが０．８０〜
２．００％、Ｍｎが１．２５〜３．００％、ＰおよびＳ
は０．０３０％以下の範囲にある。またＮｏ１１〜１６
は比較ワイヤを示す。Ｎｏ１〜１０の本発明ワイヤでは
ピットの発生は無く、ビード外観、ビード形状共に良好
であり、更にブローホール発生率も非常い低い健全な溶
接金属が得られる。

【００１７】一方Ｓｉ量が本発明の範囲以下であるＮｏ
１１、Ｍｎ量が本発明以下であるＮｏ１５はシールド不
足に起因すると考えられるピット、ブローホールが多発
し、ビード外観も劣っている。又、Ｍｎ量が本発明の範
囲を超えるＮｏ１２、Ｓｉ量は本発明の範囲を超えるＮ
ｏ１３はピット、ブローホールは少ないが、ビードに割
れが生じビード外観が劣った。更にＳｉ、Ｍｎ、Ｃ共に
本発明の範囲を超えるＮｏ１４はピット、ブローホール
は少ないが合金元素過剰によるビード割れが発生しビー
ド外観が不良である。Ｃ量が本発明の範囲以下であるＮ
ｏ１６は、亜鉛の影響を受け易くピット発生個数は少な
いが、ブローホール発生率が高くなっている。

【００１８】このように、本発明により始めて、亜鉛め
っき鋼板など防錆処理を施した鋼材を炭酸ガスアーク溶
接してもピットが無く、ビード外観の良好なしかもブロ
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。

【００１９】

【発明の効果】以上のように本発明ワイヤにおいては、
亜鉛めっき鋼板など防錆処理を施した鋼材を炭酸ガスア
ーク溶接をしてもピットが無く、ビード外観の良好なし
かもブローホールが非常に少ない健全な溶接金属が得ら
れる為、溶接金属部の断面欠損にならず構造物の強度を
低下させない溶接部が得られる。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。

【第１表】

【第２表】

【第３表】

【第４表】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量で Ｃ ；０．０３〜０．１５％ Ｓｉ；０．８０〜２．００％ Ｍｎ；１．２５〜３．００％ Ｐ ；０．０３０％以下 Ｓ ；０．０３０％以下 残部がＦｅ及び不可避不純物からなることを特徴とする
   炭酸ガスシールドアーク溶接ワイヤ。