JPH05337683A

JPH05337683A - 炭酸ガスシールドアーク溶接ワイヤ

Info

Publication number: JPH05337683A
Application number: JP14603492A
Authority: JP
Inventors: Isamu Kimoto; 勇木本; Hiroshi Koyama; 汎司小山
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1992-06-05
Filing date: 1992-06-05
Publication date: 1993-12-21

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を提供す
る。【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％以下でＡｌ：
０．００２〜０．２００％、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炭酸ガスシールドアーク
溶接ワイヤ。

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、しかもビード外観が美麗で、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。また耐食性をさら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浸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。

【０００４】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。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
非能率である。

【０００５】亜鉛めっき鋼板に対するピット、ブローホ
ール等の溶接欠陥防止技術として、特開昭６３−１９４
８８９号公報ではソリッドワイヤによるＡｒ−２０％Ｃ
Ｏ₂を用いたガスシールドアーク溶接が提案されている
が、このようなＡｒ−２０％ＣＯ₂を用いたシールドガ
スアーク溶接においては、ピット、ブローホール等の溶
接欠陥の抑制効果は十分には期待できない。また特開昭
６４−５７９７９号公報にはＣ、Ｓｉ、ＭｎおよびＭｏ
を基本成分としてＭｏを０．１０〜１．００％含有させ
たソリッドワイヤが開示されている。しかしながら、こ
のソリッドワイヤはＭｏを多く含むため原材料価格が高
くなり、経済上不利である。

【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、ブローホール等の欠陥発生を実用上問題な
い程度まで少なくすることができ、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
ヤを提供することを目的とする。。

【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、Ａｌ；０．００２〜０．
２００％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炭酸ガスシールドアーク溶接ワイヤ
にある。

【０００８】以下、本発明について述べる。本発明者ら
は、亜鉛めっき鋼板を対象とするガスシールドアーク溶
接では、ピットやブローホールが発生し易いことから、
その理由について種々解析を行った。その結果、（イ）溶接時、溶融金属に入った亜鉛は鉄に溶解しにく
く、かつ低沸点であるため、溶融金属が凝固する過程に
おいても蒸気状態であり、これが残存して気泡を生成す
る。

【０００９】（ロ）溶接時、亜鉛の突沸によりアークが
不安定になり、溶融池を乱すことによりシールド性が低
下し、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。特に高速溶接では凝固速度が
早く、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に溶接金属中に残存
し易くなる。

【００１０】そしてこれらの現象に対しては、（ａ）炭酸ガスアーク溶接では脱酸力の強いＳｉ、Ｍ
ｎ、Ａｌなどを適量添加し、溶滴の短絡回数を増加さ
せ、溶滴の移行性を向上し、アークを安定化させる。（ｂ）溶融池の酸素ポテンシャルを適正化し、攪拌作用
の効果を向上して溶融池からのガス放出を容易にする。

【００１１】（ｃ）溶融池の有害な亜鉛蒸気を融点の高
い酸化亜鉛ＺｎＯ化してスラグオフさせる。ことが有効であることを知見した。本発明者らはこの観
点からワイヤ組成について検討を行い、本発明を完成す
るに至った。

【００１２】炭酸ガスアーク溶接においては、特に高速
溶接の場合には、凝固速度が早く、溶融池が急冷される
ために脱酸反応が起こり難いので、本発明では適度な脱
酸を行うため、溶接用ワイヤにＳｉ、Ｍｎ、Ａｌ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
正化し、また溶滴短絡回数を増加し、その移行性を安定
化することにより溶融池からのガス放出を容易にし、亜
鉛や窒素ガスの残存量を大幅に減少させることによっ
て、清浄な溶接金属を得るようにしている。

【００１３】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および窒
素を抑制し、ピット、ブローホールの発生を抑制する。
Ｃ量はＳｉ、Ｍｎの添加量との兼合いで決まり、本発明
のＳｉ、Ｍｎ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、さらに溶接金属の強度が高まることのため、
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。

【００１４】ＳｉおよびＭｎは脱酸剤として機能するも
のであるが、炭酸ガスアーク溶接では脱酸力の強いＳｉ
およびＭｎの適量を添加して、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て亜鉛の
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。さらには溶滴の短絡回数改善により、移行
を促進し、安定化する。また攪拌作用効果も向上してガ
ス放出を容易にするため、亜鉛によるピット、ブローホ
ールの発生が抑制される。しかし、Ｓｉは０．８０％、
Ｍｎは１．２５％未満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０．８０％および１．００％とした。ま
たＳｉ、Ｍｎはそれぞれ２．００％および３．００％超
において、ピット、ブローホール発生の抑制効果は問題
ないが、ワイヤに加工する段階で伸線性が劣化するこ
と、さら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。

【００１５】Ｐ、Ｓは耐割れ性を阻害する元素であり、
特にＳｉ、Ｍｎ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。

【００１６】本発明は脱酸力の強い元素の添加量をでき
る限り多くして、溶滴の移行を容易し、また安定化する
ようなワイヤ成分構成としている。Ａｌは強脱酸剤であ
り、溶接金属の酸化を妨げ、健全な溶接部を得るための
ものである。しかし炭酸ガスアーク溶接の場合では、
０．００２％未満のＡｌ量では溶接金属の酸化防止効果
が薄いので下限を０．００２％とし、また０．２００％
超ではＡｌ酸化物が急激に増加して靱性が低下するの
で、上限を０．２００％とした。

【００１７】本発明で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、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、これらの程度の含有量ではピット、ブロー
ホールの発生防止には何等支障がない。

【００１８】尚、本発明のワイヤは、通常のワイヤと同
様に鋼塊を圧延し、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本発
明ワイヤを用いれば、亜鉛めっき鋼板を炭酸ガスシール
ド溶接により高速で溶接してもピットの発生はなく、ま
た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できるも
のである。

【００１９】以下に、本発明の効果を実施例により具体
的に説明する。

【００２０】

【実施例】表１に示す化学成分のワイヤ（直径１．２ｍ
ｍ）を用いて、継手溶接におけるピット発生個数、ブロ
ーホール発生率およびビード外観性能等を評価した結
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を表４に、その判
定基準を表５にそれぞれ示した。

【００２１】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。

【００２２】表１においてワイヤＮｏ．１〜１０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はそれぞれ０．０３０％以下の範囲にある。
またＮｏ．１１〜１７は比較ワイヤを示す。Ｎｏ．１〜
１０の本発明のワイヤではピットの発生はなく、ビード
外観、ビード形状共に良好であり、さらにブローホール
発生率も非常に低い健全な溶接金属が得られた。

【００２３】一方、Ｓｉ量が本発明の範囲未満であるＮ
ｏ．１１、Ｍｎ量が本発明の範囲未満であるＮｏ．１５
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。また、Ｍｎ
量が本発明の範囲を超えるＮｏ．１２、Ｓｉ量が本発明
の範囲を超えるＮｏ．１３はピット、ブローホールドは
少ないが、ビードに割れが生じ、ビード外観が劣ってい
る。さらにＣ、Ｓｉ、Ｍｎ共に本発明の範囲を超えるＮ
ｏ．１４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。またＡｌが本発明の範囲を超えるＮｏ．１７はビー
ド表面に割れが発生した。Ｃ量が本発明の範囲未満であ
るＮｏ．１６は亜鉛の影響を受け易く、ピット発生個数
は少ないが、ブローホールの発生率が高くなっている。

【００２４】このように、本発明の溶接ワイヤを用い
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、ピットがなく、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。

【００２５】

【表１】

【００２６】

【表２】

【００２７】

【表３】

【００２８】

【表４】

【００２９】

【表５】

【００３０】

【発明の効果】以上のように本発明の溶接ワイヤを用い
れば、亜鉛めっき鋼板などの防錆処理を施した鋼材を炭
酸ガスアーク溶接しても、ピットがなく、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
属部が得られるため、溶接金属部の断面欠損にならず、
構造物の強度を低下させない溶接部が得られる。またピ
ットがないため外観的にも好ましい溶接金属部が得られ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

【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、Ａｌ；０．００２〜０．２００％を含み、残部がＦｅおよび不可避不純物からなることを
特徴とする亜鉛めっき鋼板用の炭酸ガスシールドアーク
溶接ワイヤ。