JPH06320279A

JPH06320279A - 亜鉛めっき鋼板のアーク溶接方法

Info

Publication number: JPH06320279A
Application number: JP10344993A
Authority: JP
Inventors: Takashi Hotta; 孝堀田; Tetsuya Nomoto; 徹也野本
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1993-04-05
Filing date: 1993-04-05
Publication date: 1994-11-22

Abstract

(57)【要約】【目的】溶接時のビード内で発生するピットやブロホ
ールの発生をなくし溶接速度の大幅な向上及び接合部の
信頼性の大幅な改善ができる亜鉛めっき鋼板のアーク溶
接方法を提供すること。【構成】亜鉛めっき鋼板のアーク溶接において、一次
ビードを形成した後、一次ビードの一部が溶融され他が
未溶融として残されるように二次ビード溶接する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、亜鉛めっき鋼板のアー
ク溶接に際してスパッターの発生量が少なく、ピット、
ブロホール等の溶接欠陥の極めて少ない溶接を可能とす
る亜鉛めっき鋼板のアーク溶接方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より薄鋼板の主要な接合方法として
ＭＡＧアーク溶接法や炭酸ガスアーク溶接が採用されて
いるが、これらの溶接法で形成されるビード部の接合強
度は、ビード内に形成されるピットやブロホールで大き
く低下する。この種の欠陥は冷延鋼板や熱延鋼板などの
非めっき材を溶接する場合において生じることはまれで
あるが、亜鉛めっき鋼板を溶接する場合、この欠陥の形
成を抑制することは困難な状況にある。亜鉛めっき鋼板
の接合で見られるピット、ブロホールの発生原因は、ビ
ード隅部周辺に存在するめっき層中の亜鉛成分がビード
形成過程で亜鉛ガスとなり溶融池内に突出し残留するこ
とによる。

【０００３】この問題を解決する方法として、溶接速度
を大幅に減じ、溶接熱で溶接欠陥の原因となる亜鉛を排
除する方法や、溶接作業前にビード形成部のめっき層を
研削などで削除する方法などがあるが、これらの方法は
いずれも作業効率が低くコスト的に高くなることから、
実用技術として一般的ではない。これに変わる方法とし
て、接合界面となる溶接線上に特殊塗料を塗布し、塗料
中に含有させたＰ成分により融点の高いＦｅ−Ｐ−Ｚｎ
合金を形成し、亜鉛を無害化する方法が特開昭６３−１
０８９９５号に開示されている。また、Ｔｅ、Ｓｅ、Ｒ
ＥＭ、Ｓｂの単体または酸化物を溶接前に溶接線上に塗
布することにより溶鋼の粘性を低下させ、溶鋼中で気化
した亜鉛ガスを排出する方法が特開昭６３−５６３９５
号に開示されている。しかしながら、このような方法に
よっても、実際のアーク溶接で、ピットやブロホールを
完全に回避することは困難な状況にあり、工業的にさら
に有効な手段の開発に対する期待が大きい。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
するところは、このような要求を有利に解決し、溶接時
のビード内で発生するピットやブロホールを大幅に改善
できる亜鉛めっき鋼板のアーク溶接方法を提供しようと
することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記のような課題を解決
した本発明の亜鉛めっき鋼板のアーク溶接方法は、亜鉛
めっき鋼板のアーク溶接において、一次ビードを形成し
た後、一次ビードの一部が溶融され他が未溶融となる二
次ビード溶接を行うことを特徴とするものである。即
ち、アーク溶接で形成したビード内に欠陥を生じない溶
接方法を達成するために、亜鉛めっき鋼板のアーク溶接
において、ビード周辺に存在する亜鉛が溶接熱でガス化
し溶融池内に侵入することを防止するために、一次ビー
ドを形成した後、一次ビードの一部が溶融され、他が未
溶融となる二次ビード溶接を行うことによりビード内で
発生するピットやブロホールを大幅に改善できるように
したものである。

【０００６】以下、本発明の内容を説明する。アーク溶
接による亜鉛めっき鋼板接合の特徴は、接合界面に存在
する低融点、低沸点の亜鉛がガス化して溶融池内に取り
込まれ、その一部は浮上あるいは溶融池内に固溶される
が大部分は気泡として残留し、ピット、ブロホールを形
成することにある。従って、接合部に低沸点成分が存在
しない非めっき鋼板においては、この種のブロホールの
発生は当然のことながら皆無となる。また、低速度のア
ーク溶接においては、溶融池及びその周辺の加熱時間が
長く、亜鉛ガスの排除及び溶融池内への固溶が容易に進
行しやすいため、ピット及びブロホールの発生が抑制さ
れ易いといえる。

【０００７】このような視点から、亜鉛めっき鋼板のア
ーク溶接時のブロホール対策を考えると、溶融池内への
亜鉛の侵入を排除するか、侵入した亜鉛が溶融池の凝固
までに固溶される条件が満たされなければならないこと
になる。そこで、アーク溶接過程における亜鉛めっき鋼
板のめっき層の挙動について詳細な解析をしたところ、
接合界面に溶融池が形成されると、その周辺の亜鉛はす
でに溶融、気化が進み、大部分の亜鉛は排除されること
が判った。そして、重ね合わせ部の狭い空間に閉じ込め
られた亜鉛の排出は自由表面部に比べて相対的に遅く、
溶融池が近接するまでに排出されないで残留し、この残
留亜鉛のガス化がブロホールの原因であることを突き止
めた。残留する亜鉛量はアークが不安定になると大きく
なるが、一定品質のビード形成を前提とするならばアー
クの安定化による効果にも限度があり、ブロホールの原
因となる残留亜鉛の影響をなくすることは困難である。

【０００８】要するに、亜鉛めっき鋼板のＭＡＧアーク
溶接や炭酸ガスアーク溶接の場合、ビードが形成される
自由表面では溶融池が形成される直前までにピット、ブ
ロホールの原因になる亜鉛が完全に排除されるのに対し
て、板間部においては大なり小なりブロホールの原因と
なる亜鉛が残留して存在する。従って、ブロホールの原
因となる残留亜鉛による亜鉛ガスの溶鋼内への侵入を防
止することが有効な手段の一つとなる。そこで、このよ
うな効果を生み出す溶接方法について検討を行い、二次
溶接に先行して形成する一次溶接ビードの一部を二次溶
接で完全に溶融させることなく固相状態で残すことが有
効であることを見いだした。即ち、一次ビードを形成し
た後、一次ビードの一部が溶融され他が未溶融となる二
次ビード溶接を行えば、二次ビード形成時に固相として
残る一次ビード部分がブロホールの原因である残留亜鉛
による亜鉛ガスのビード内への侵入に対して、これを防
止するバリヤーとして機能するものである。また、この
ような溶接方法を採用することにより二次ビード形成時
のブロホール発生を確実に防止できるが、一次ビード形
成時に発生したブロホールは、二次ビード形成時に溶融
し修復される過程があり、ブロホールを形成していた亜
鉛は系外へ放出或いはビード中に固溶され、ブロホール
の痕跡を残さない。

【０００９】このように一次ビードを形成した後、一次
ビードの一部が溶融され他が未溶融として残るように二
次ビード溶接する場合、二次ビード溶接の溶接条件のみ
で一次ビードの一部のみが溶接されるようにするのでは
なく、予め一次ビード溶接の溶接条件を、二次ビード形
成時において一次ビードの一部が溶融され他が未溶融と
して残されるような条件に設定しておくことが好まし
い。このような一次溶接は、二次ビード形成時に一次ビ
ードを完全に溶融せずに一部固相状態で残すため、必要
最小限のビード形成で良いが、その条件は被溶接材の板
厚及びめっき付着量により異なり、また、一次ビード形
成と二次ビード形成の時間差、二次ビードの溶接速度、
溶接電流、トーチ角度などの溶接条件やワイヤー条件な
どにより異なるものである。いずれの条件においても、
一次ビードを形成し、その一部を二次ビード形成時に固
相として残留させることが必要不可欠の条件となる。具
体的には、図２、図３に示すように、板間線上の一次ビ
ード厚さ(a) が、二次ビード形成後も残存することが必
要不可欠の条件となる。

【００１０】一次ビードの形成法は特に限定するもので
はないが、ＴＩＧアーク溶接、ＭＡＧアーク溶接や炭酸
ガスアーク溶接があり、二次ビードの形成法は消耗型電
極であるＭＡＧアーク溶接や炭酸ガスアーク溶接などで
あれば、溶接ワイヤーを限定するものではない。もちろ
ん、この効果は特定の亜鉛めっき鋼板のみに限定される
ものではなく、電気亜鉛めっき鋼板、溶融亜鉛めっき鋼
板、合金化溶融亜鉛めっき鋼板及び各種の合金亜鉛めっ
き鋼板など、亜鉛を含有する各種の亜鉛めっき鋼板に対
して有効な技術手段となる。

【００１１】

【実施例】次に、本発明の実施例を表１に、比較例を表
２に示す。

【表１】

【００１２】

【表２】

【００１３】なお、前記〔表１〕および〔表２〕におい
て「被溶接材」欄の記号は〔表３〕のとおりである。

【表３】但し、Ｅめっき：鉄85％、残亜鉛（めっき付着量３g/
m²) の電気めっき

【００１４】また、前記〔表１〕および〔表２〕に示す
実施例および比較例の「溶接条件」は下記のとおりであ
る。一次ビードの溶接条件二次ビード溶接後に一次ビードのビードの残留量ａ（図
３参照）が正となる溶接電流条件を使用し、ＴＩＧ溶接
の場合は加熱のみでビードを形成し、ＭＡＧアーク溶接
及び炭酸ガスアーク溶接は、溶接電流以外は二次溶接と
同じとした。二次ビードの溶接条件二次単独での２枚重ねの隅肉溶接において、重ねの下板
側の溶け込みが板厚の３５％となる溶接電流を使用し、
ワイヤーは 1.2mm径で市販のものを使用した。シールド
ガスの流量は20 l/minとした。図１に示すように、溶接
姿勢を水平としてトーチ(3) の傾斜角度θを水平より６
０°、トーチ(3) の前進角度βは０°で自動溶接した。
さらに、前記〔表１〕および〔表２〕において、「ブロ
ホール発生数」は、溶接ビード全線（３０cm）をＸ線透
過試験することにより全ブロホールを検出し、１０mm長
さ当りのブロホールの数で表し、また、「一次ビードの
残留量ａ」とは図３に示す(a) をいう。

【００１５】

【発明の効果】本発明は前記説明によっても明らかなよ
うに、一次ビードを形成した後、一次ビードの一部が溶
融され他が未溶融として残されるように二次ビード溶接
することにより、亜鉛めっき鋼板のアーク溶接時のブロ
ホール発生を皆無にすることが可能となり、溶接速度の
大幅な向上及び接合部の信頼性の大幅な改善ができる。
従って、本発明は従来の問題点を一掃した亜鉛めっき鋼
板のアーク溶接方法として産業の発展に寄与するところ
は極めて大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法を実施している状態の説明図で、Ａ
は正面図、Ｂは側面図である。

【図２】一次ビード及び二次ビード形成後、ビード断面
を研磨し組織を現出した顕微鏡写真である。

【図３】図２の説明図である。

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【手続補正書】

【提出日】平成５年１０月１４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図２】一次ビード及び二次ビード形成後、ビード断面
を研磨して現出させた金属組織の顕微鏡写真である。

【図３】図２の説明図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一次ビードを形成した後、一次ビードの
一部が溶融され他が未溶融として残されるように二次ビ
ード溶接することを特徴とする亜鉛めっき鋼板のアーク
溶接方法。
【請求項２】一次ビードを形成した後、一次ビードの
一部が溶融され他が未溶融として残されるように二次ビ
ード溶接する亜鉛めっき鋼板のアーク溶接において、一
次ビード溶接を、二次ビード形成時に一次ビードの一部
が溶融され他が未溶融として残されるような溶接条件で
行うことを特徴とする亜鉛めっき鋼板のアーク溶接方
法。