JPH06262362A - 亜鉛めっき鋼板の溶接方法 - Google Patents
亜鉛めっき鋼板の溶接方法Info
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- JPH06262362A JPH06262362A JP7773593A JP7773593A JPH06262362A JP H06262362 A JPH06262362 A JP H06262362A JP 7773593 A JP7773593 A JP 7773593A JP 7773593 A JP7773593 A JP 7773593A JP H06262362 A JPH06262362 A JP H06262362A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 亜鉛めっき鋼板のガスシールドアーク溶接に
おいて、ピット・ブローホールの発生を抑える。 【構成】 シールドガス中に容量比で１０％以上、望ま
しくは２０％以上の酸素を添加する。酸素の微量添加で
は抑制できないブローホールの発生も、この酸素の多量
添加により著しく抑制される。
おいて、ピット・ブローホールの発生を抑える。 【構成】 シールドガス中に容量比で１０％以上、望ま
しくは２０％以上の酸素を添加する。酸素の微量添加で
は抑制できないブローホールの発生も、この酸素の多量
添加により著しく抑制される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は亜鉛めっき鋼板のガスシ
ールドメタルアーク溶接方法に関する。
ールドメタルアーク溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】亜鉛めっき鋼板は、圧延された鋼板の表
面に耐食性を向上させる目的で亜鉛を溶融めっきあるい
は電気めっきしたものであり、自動車、電機、建材等の
分野で幅広く使用されている。しかし、この亜鉛めっき
鋼板は、鋼板表面に亜鉛がめっきされているために、ガ
スシールドメタルアーク溶接時の溶接性が裸鋼板より劣
る。
面に耐食性を向上させる目的で亜鉛を溶融めっきあるい
は電気めっきしたものであり、自動車、電機、建材等の
分野で幅広く使用されている。しかし、この亜鉛めっき
鋼板は、鋼板表面に亜鉛がめっきされているために、ガ
スシールドメタルアーク溶接時の溶接性が裸鋼板より劣
る。
【０００３】即ち、亜鉛めっき鋼板のガスシールドアー
ク溶接では、溶接熱により溶接部近傍の亜鉛がその沸点
以上に加熱されて蒸発し、その亜鉛蒸気が溶接金属中に
そのまま残存してブローホールとなり、そのブローホー
ルが溶接金属の表面に開孔すればピットとなるのであ
る。
ク溶接では、溶接熱により溶接部近傍の亜鉛がその沸点
以上に加熱されて蒸発し、その亜鉛蒸気が溶接金属中に
そのまま残存してブローホールとなり、そのブローホー
ルが溶接金属の表面に開孔すればピットとなるのであ
る。
【０００４】亜鉛めっき鋼板のガスシールドメタルアー
ク溶接におけるピット・ブローホールの問題を解決する
ためには、予め溶接部近傍の亜鉛めっきを除去するのが
最も有効である。しかし、この方法は非常に手間がかか
り、工業的にはめっきを除去せずにピット・ブローホー
ルを低減させる方法が必要となる。
ク溶接におけるピット・ブローホールの問題を解決する
ためには、予め溶接部近傍の亜鉛めっきを除去するのが
最も有効である。しかし、この方法は非常に手間がかか
り、工業的にはめっきを除去せずにピット・ブローホー
ルを低減させる方法が必要となる。
【０００５】めっきを除去せずにピット・ブローホール
を低減させる方法としては、特開平４−２７００９５号
公報に開示されているように、溶接ワイヤの成分調整が
一般的である。これ以外の方法としては、特開昭５７−
２０９７７８号公報に示されているように、Ａｒに微量
のＯ2 を混合した２元系シールドガスの使用がある。
を低減させる方法としては、特開平４−２７００９５号
公報に開示されているように、溶接ワイヤの成分調整が
一般的である。これ以外の方法としては、特開昭５７−
２０９７７８号公報に示されているように、Ａｒに微量
のＯ2 を混合した２元系シールドガスの使用がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、溶接ワ
イヤの成分調整によってもピット・ブローホールを満足
すべきレベルまで低減させるのは非常に困難であり、ま
た、微量のＯ2 を混合した２元系シールドガスの使用で
は、ブローホールに対する低減効果は殆ど認められない
のが現状である。
イヤの成分調整によってもピット・ブローホールを満足
すべきレベルまで低減させるのは非常に困難であり、ま
た、微量のＯ2 を混合した２元系シールドガスの使用で
は、ブローホールに対する低減効果は殆ど認められない
のが現状である。
【０００７】本発明の目的は、ピット・ブローホールを
大幅に低減できる亜鉛めっき鋼板の溶接方法を提供する
ことにある。
大幅に低減できる亜鉛めっき鋼板の溶接方法を提供する
ことにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】亜鉛めっき鋼板をガスシ
ールドメタルアーク溶接したときのブローホールの発生
原因は、溶接による熱により蒸発した亜鉛が溶融池に侵
入し、凝固後もそのまま気泡として残ることにある。そ
して、その気泡が溶融池外へ放出される途中で凝固した
場合には、表面孔が生じピットとなる。
ールドメタルアーク溶接したときのブローホールの発生
原因は、溶接による熱により蒸発した亜鉛が溶融池に侵
入し、凝固後もそのまま気泡として残ることにある。そ
して、その気泡が溶融池外へ放出される途中で凝固した
場合には、表面孔が生じピットとなる。
【０００９】従って、ピット・ブローホールを低減する
ためには溶融池中に侵入する亜鉛蒸気を減少させるか、
溶融池中の気泡を凝固前に完全に外へ放出させることが
必要となる。
ためには溶融池中に侵入する亜鉛蒸気を減少させるか、
溶融池中の気泡を凝固前に完全に外へ放出させることが
必要となる。
【００１０】ここで、シールドガス中の酸素は、スパッ
タの抑制に有効とされている（特開昭５７−２０９７７
８号公報，特開平２−３７９７５号公報）。スパッタ
は、アーク柱に侵入した亜鉛蒸気がアークを不安定にす
ることによって増加するものである。このスパッタに対
して、シールドガス中の酸素は、亜鉛蒸気を高沸点のＺ
ｎＯに変えて、亜鉛蒸気の量を少なくすることにより、
アークを安定化し、スパッタの発生を抑える。
タの抑制に有効とされている（特開昭５７−２０９７７
８号公報，特開平２−３７９７５号公報）。スパッタ
は、アーク柱に侵入した亜鉛蒸気がアークを不安定にす
ることによって増加するものである。このスパッタに対
して、シールドガス中の酸素は、亜鉛蒸気を高沸点のＺ
ｎＯに変えて、亜鉛蒸気の量を少なくすることにより、
アークを安定化し、スパッタの発生を抑える。
【００１１】また、この酸素は溶融池の表面張力を低下
させ、溶融池中の気泡の放出を促進するために、ピット
の抑制にも有効である。
させ、溶融池中の気泡の放出を促進するために、ピット
の抑制にも有効である。
【００１２】しかし、シールドガス中の酸素は、一方で
溶融金属の機械的性質を低下させる原因になる。また、
高濃度の酸素雰囲気下では逆にスパッタが多発する。そ
のため、シールドガス中の酸素量は容量％で数％程度に
制限されていた。そして、この比較的少量の酸素を加え
たシールドガスにより、スパッタやピットの抑制が図ら
れていたが、前述した通りブローホールを抑制する効果
は殆どなかった。
溶融金属の機械的性質を低下させる原因になる。また、
高濃度の酸素雰囲気下では逆にスパッタが多発する。そ
のため、シールドガス中の酸素量は容量％で数％程度に
制限されていた。そして、この比較的少量の酸素を加え
たシールドガスにより、スパッタやピットの抑制が図ら
れていたが、前述した通りブローホールを抑制する効果
は殆どなかった。
【００１３】本発明者らは、シールドガス中の酸素が亜
鉛蒸気を固体のＺｎＯに変え、亜鉛蒸気の絶対量を減少
させる作用があることから、必ずやブローホールの低減
にも有効に作用すると考え、その酸素量を大きくシフト
させて実験を行ったところ、酸素量が２０％以上という
ような従来の常識では考えられなかった高酸素濃度のシ
ールドガスによって、著しいブローホール低減の効果が
得られることを知見した。
鉛蒸気を固体のＺｎＯに変え、亜鉛蒸気の絶対量を減少
させる作用があることから、必ずやブローホールの低減
にも有効に作用すると考え、その酸素量を大きくシフト
させて実験を行ったところ、酸素量が２０％以上という
ような従来の常識では考えられなかった高酸素濃度のシ
ールドガスによって、著しいブローホール低減の効果が
得られることを知見した。
【００１４】また、そのような高酸素濃度のシールドガ
スを使用しても、溶接金属の機械的性質の劣化は実用上
大きな問題にならず、ビード形状の悪化や安全性につい
ても問題のないことが確認された。またスパッタの多発
については、パルス状電流による溶接で解決できるとの
知見を得ることができた。
スを使用しても、溶接金属の機械的性質の劣化は実用上
大きな問題にならず、ビード形状の悪化や安全性につい
ても問題のないことが確認された。またスパッタの多発
については、パルス状電流による溶接で解決できるとの
知見を得ることができた。
【００１５】本発明のかかる知見に基づきなされたもの
で、亜鉛めっき鋼板のガスシールドメタルアーク溶接に
おいて、そのシールドガスとして１０体積％以上のＯ2
を含み、残部がＡｒおよびＣＯ2 の１種または２種から
なる混合ガスを用い、望ましくは更にパルス状電流にて
溶接を行うことを特徴とする。
で、亜鉛めっき鋼板のガスシールドメタルアーク溶接に
おいて、そのシールドガスとして１０体積％以上のＯ2
を含み、残部がＡｒおよびＣＯ2 の１種または２種から
なる混合ガスを用い、望ましくは更にパルス状電流にて
溶接を行うことを特徴とする。
【００１６】
【作用】シールドガス中の酸素量を１０％以上とするこ
とにより、ブローホール低減の効果が現れ始め、２０％
以上で顕著な効果が得られる。同時にピットも１０％以
上で激減し、２０％以上では更に減少する。従って、シ
ールドガス中の酸素量は１０％以上とし、望ましくは１
５％超、更に望ましくは２０％以上である。
とにより、ブローホール低減の効果が現れ始め、２０％
以上で顕著な効果が得られる。同時にピットも１０％以
上で激減し、２０％以上では更に減少する。従って、シ
ールドガス中の酸素量は１０％以上とし、望ましくは１
５％超、更に望ましくは２０％以上である。
【００１７】酸素量の上限は特に規定しないが、極端に
高酸素濃度のシールドガスはスパッタの多発や、ビード
形状の悪化を招き、更には溶接金属の機械的性質を劣化
させる。また、ＣＯガスによる気孔を発生させる。従っ
て、８０％以下が望ましく、更に望ましくは６０％以下
である。
高酸素濃度のシールドガスはスパッタの多発や、ビード
形状の悪化を招き、更には溶接金属の機械的性質を劣化
させる。また、ＣＯガスによる気孔を発生させる。従っ
て、８０％以下が望ましく、更に望ましくは６０％以下
である。
【００１８】酸素以外のガスはＡｒ，ＣＯ2 ，Ａｒ＋Ｃ
Ｏ2 のいずれでもよいが、ＣＯ2 の増加はスパッタの多
発につながるので、ＡｒまたはＡｒ＋ＣＯ2 が望まし
く、Ａｒ＋ＣＯ2 の場合はＡｒ／Ａｒ＋ＣＯ2 の比率を
５０容積％以上とするのが良い。
Ｏ2 のいずれでもよいが、ＣＯ2 の増加はスパッタの多
発につながるので、ＡｒまたはＡｒ＋ＣＯ2 が望まし
く、Ａｒ＋ＣＯ2 の場合はＡｒ／Ａｒ＋ＣＯ2 の比率を
５０容積％以上とするのが良い。
【００１９】酸素量が１０％から２０％の間でピット・
ブローホールが激減する理由は、従来考えられているよ
うな微量のＯ2 では、期待される亜鉛蒸気の酸化による
減少は殆ど起こらず、その活発な反応は酸素量が１０％
から２０％の間を臨界点としているためと考えられる。
ブローホールが激減する理由は、従来考えられているよ
うな微量のＯ2 では、期待される亜鉛蒸気の酸化による
減少は殆ど起こらず、その活発な反応は酸素量が１０％
から２０％の間を臨界点としているためと考えられる。
【００２０】懸念されるスパッタの多発については、パ
ルス状電流の使用により、酸素を含まない例えばＡｒ＋
２０％ＣＯ2 のシールドガスと同等もしくはそれ以下の
レベルまで発生量を抑えることができる。これは、パル
ス状電流の使用により溶接ワイヤから溶融池への溶滴の
移行が確実になってアークが安定化するからである。望
ましいパルス条件はパルスピーク電流が３００Ａ以上５
５０Ａ以下、パルス幅が0.８msec以上、３msec以下であ
る。
ルス状電流の使用により、酸素を含まない例えばＡｒ＋
２０％ＣＯ2 のシールドガスと同等もしくはそれ以下の
レベルまで発生量を抑えることができる。これは、パル
ス状電流の使用により溶接ワイヤから溶融池への溶滴の
移行が確実になってアークが安定化するからである。望
ましいパルス条件はパルスピーク電流が３００Ａ以上５
５０Ａ以下、パルス幅が0.８msec以上、３msec以下であ
る。
【００２１】溶接金属の機械的性質の低下については、
溶接金属への酸素の吸収によりその脱酸不足等が生じ、
時に靱性の低下が問題となる。しかし、亜鉛めっき鋼板
は、比較的薄板構造物で使用されるため、靱性はあまり
要求されず、その低下は大きな問題とはならない。ま
た、引張強度も問題がないことを確認している。
溶接金属への酸素の吸収によりその脱酸不足等が生じ、
時に靱性の低下が問題となる。しかし、亜鉛めっき鋼板
は、比較的薄板構造物で使用されるため、靱性はあまり
要求されず、その低下は大きな問題とはならない。ま
た、引張強度も問題がないことを確認している。
【００２２】ビード形状の悪化については、アークの集
中が生じるものの通常の溶接速度（1.５ｍ／分以下）で
は問題のないことを確認している。
中が生じるものの通常の溶接速度（1.５ｍ／分以下）で
は問題のないことを確認している。
【００２３】また安全性についても、酸素は不燃ガスで
あるため、高温の母材と反応して燃える可能性はあるも
のの、可燃性ガスが同時に存在しなければ爆発に至るこ
とはない。
あるため、高温の母材と反応して燃える可能性はあるも
のの、可燃性ガスが同時に存在しなければ爆発に至るこ
とはない。
【００２４】溶接ワイヤとしては、ＪＩＳ Ｚ３３１２
に規定されているような汎用ソリッドワイヤを使用でき
るが、吸収される酸素量を低減させるために、脱酸力の
強いＳｉ，Ｍｎを多く含有させたものでも良い。また、
ピット、ブローホールを低減させ、なおかつ高い強度の
溶接金属を得るために他の元素を含有させてもよい。
に規定されているような汎用ソリッドワイヤを使用でき
るが、吸収される酸素量を低減させるために、脱酸力の
強いＳｉ，Ｍｎを多く含有させたものでも良い。また、
ピット、ブローホールを低減させ、なおかつ高い強度の
溶接金属を得るために他の元素を含有させてもよい。
【００２５】なお、本発明における亜鉛めっき鋼板は電
気めっき法、溶融めっき法あるいは蒸着めっき法等、い
ずれの方法で製造されてもよく、更には純亜鉛めっきも
しくは、Ｆｅ，Ｎｉ，Ａｌ等を合金元素として含有する
亜鉛合金めっきでもよい。
気めっき法、溶融めっき法あるいは蒸着めっき法等、い
ずれの方法で製造されてもよく、更には純亜鉛めっきも
しくは、Ｆｅ，Ｎｉ，Ａｌ等を合金元素として含有する
亜鉛合金めっきでもよい。
【００２６】
【実施例】以下に本発明の実施例および比較例を示す。
【００２７】母材が軟鋼の熱延鋼板、板厚が2.３ｍｍ、
目付け量が４５ｇ／ｍ2 の合金化溶融亜鉛めっき鋼板を
溶接母材として、ガスシールドアーク溶接により図１に
示す重ね隅肉溶接を行った。図１中、１は溶接母材であ
る亜鉛めっき鋼板、２は溶接ワイヤ、３はトーチであ
る。溶接条件を表１に示す。
目付け量が４５ｇ／ｍ2 の合金化溶融亜鉛めっき鋼板を
溶接母材として、ガスシールドアーク溶接により図１に
示す重ね隅肉溶接を行った。図１中、１は溶接母材であ
る亜鉛めっき鋼板、２は溶接ワイヤ、３はトーチであ
る。溶接条件を表１に示す。
【００２８】
【表１】
【００２９】溶接性を下記の方法で調査した結果を図２
〜図４に示す。
〜図４に示す。
【００３０】ピット：表面のピット数（個／ｍ）を測定 ブローホール：Ｘ線透過写真より溶接線方向においてブ
ローホールの総長が占める割合（％）を測定 スパッタ：母材への付着スパッタ量を目視にて５段階評
価
ローホールの総長が占める割合（％）を測定 スパッタ：母材への付着スパッタ量を目視にて５段階評
価
【００３１】図２から明らかなように、直流電流の場合
もパルス電流の場合も、シールドガス中のＯ2 量が多く
なるに従ってピットが減少し、２０％以上ではピットが
殆ど皆無となる。パルス電流とＡｒ＋Ｏ2 の組み合わせ
でピット低減効果が特に大きいのはパルス電流による溶
融池の安定化効果と、Ｏ2 による亜鉛蒸気の低減効果が
組み合わされるためである。また、ＣＯ2 ＋Ｏ2 の場合
にピット低減効果が比較的大きいのはＯ2 ガスによる亜
鉛蒸気の酸化に加えてＣＯ2 ガスより分解したＯ2 ガス
あるいはＯガスによる酸化が行われるためである。
もパルス電流の場合も、シールドガス中のＯ2 量が多く
なるに従ってピットが減少し、２０％以上ではピットが
殆ど皆無となる。パルス電流とＡｒ＋Ｏ2 の組み合わせ
でピット低減効果が特に大きいのはパルス電流による溶
融池の安定化効果と、Ｏ2 による亜鉛蒸気の低減効果が
組み合わされるためである。また、ＣＯ2 ＋Ｏ2 の場合
にピット低減効果が比較的大きいのはＯ2 ガスによる亜
鉛蒸気の酸化に加えてＣＯ2 ガスより分解したＯ2 ガス
あるいはＯガスによる酸化が行われるためである。
【００３２】ブローホールについては、図３から明らか
なように、電流の種類およびシールドガスの種類を問わ
ず、ガス中のＯ2 量の増大によりブローホールの発生率
が低下し、２０％以上で特にその効果が大きい。
なように、電流の種類およびシールドガスの種類を問わ
ず、ガス中のＯ2 量の増大によりブローホールの発生率
が低下し、２０％以上で特にその効果が大きい。
【００３３】スパッタについては、図４から明らかなよ
うに、直流電流とＡｒ＋２０％ＣＯ2 の組み合わせを基
準（評価３）とした場合、直流電流とＡｒ＋Ｏ2 の組み
合わせではこの基準をクリアするのが難しい。しかし，
パルス電流の使用によりこの基準がクリアされ、シール
ドガスがＡｒ＋Ｏ2 の場合は、スパッタ抑制効果が特に
大きい。Ａｒ＋ＣＯ2 ＋Ｏ2 の場合もＣＯ2 ＋Ｏ2 に比
べると好ましい結果が得られている。
うに、直流電流とＡｒ＋２０％ＣＯ2 の組み合わせを基
準（評価３）とした場合、直流電流とＡｒ＋Ｏ2 の組み
合わせではこの基準をクリアするのが難しい。しかし，
パルス電流の使用によりこの基準がクリアされ、シール
ドガスがＡｒ＋Ｏ2 の場合は、スパッタ抑制効果が特に
大きい。Ａｒ＋ＣＯ2 ＋Ｏ2 の場合もＣＯ2 ＋Ｏ2 に比
べると好ましい結果が得られている。
【００３４】
【発明の効果】以上に述べた通り、本発明の亜鉛めっき
鋼板の溶接方法はこの種の溶接で大きな問題となるピッ
ト・ブローホールの発生を大幅に抑制でき、溶接品質の
向上に大きな効果を発揮する。
鋼板の溶接方法はこの種の溶接で大きな問題となるピッ
ト・ブローホールの発生を大幅に抑制でき、溶接品質の
向上に大きな効果を発揮する。
【図１】溶接試験に採用した重ね隅肉溶接の形態を示す
模式図である。
模式図である。
【図２】ピットの発生に及ぼすシールドガス中のＯ2 の
影響を示すグラフである。
影響を示すグラフである。
【図３】ブローホールの発生に及ぼすシールドガス中の
Ｏ2 の影響を示すグラフである。
Ｏ2 の影響を示すグラフである。
【図４】スパッタの発生に及ぼすシールドガス中のＯ2
の影響を示すグラフである。
の影響を示すグラフである。
１ 亜鉛めっき鋼板 ２ 溶接ワイヤ ３ トーチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮崎 久彦 和歌山県和歌山市湊1850番地 共同酸素株 式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 亜鉛めっき鋼板のガスシールドメタルア
ーク溶接において、そのシールドガスとして１０体積％
以上のＯ2 を含み、残部がＡｒおよびＣＯ2の１種また
は２種からなる混合ガスを用いることを特徴とする亜鉛
めっき鋼板の溶接方法。 - 【請求項２】 亜鉛めっき鋼板のガスシールドメタルア
ーク溶接において、そのシールドガスとして１０体積％
以上のＯ2 を含み、残部がＡｒおよびＣＯ2の１種また
は２種からなる混合ガスを用い、且つパルス状電流にて
溶接を行うことを特徴とする亜鉛めっき鋼板の溶接方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7773593A JPH06262362A (ja) | 1993-03-10 | 1993-03-10 | 亜鉛めっき鋼板の溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7773593A JPH06262362A (ja) | 1993-03-10 | 1993-03-10 | 亜鉛めっき鋼板の溶接方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06262362A true JPH06262362A (ja) | 1994-09-20 |
Family
ID=13642171
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7773593A Pending JPH06262362A (ja) | 1993-03-10 | 1993-03-10 | 亜鉛めっき鋼板の溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06262362A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009004865A1 (ja) * | 2007-07-03 | 2009-01-08 | Taiyo Nippon Sanso Corporation | 亜鉛めっき鋼板のｍａｇ溶接用シールドガスおよびこのシールドガスを使用した溶接方法 |
-
1993
- 1993-03-10 JP JP7773593A patent/JPH06262362A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009004865A1 (ja) * | 2007-07-03 | 2009-01-08 | Taiyo Nippon Sanso Corporation | 亜鉛めっき鋼板のｍａｇ溶接用シールドガスおよびこのシールドガスを使用した溶接方法 |
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