JPH0732152A - 亜鉛めっき鋼板のガスシールドアーク溶接方法および補助ワイヤ - Google Patents

亜鉛めっき鋼板のガスシールドアーク溶接方法および補助ワイヤ

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JPH0732152A
JPH0732152A JP20128293A JP20128293A JPH0732152A JP H0732152 A JPH0732152 A JP H0732152A JP 20128293 A JP20128293 A JP 20128293A JP 20128293 A JP20128293 A JP 20128293A JP H0732152 A JPH0732152 A JP H0732152A
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Japan
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welding
blowhole
steel sheet
auxiliary wire
galvanized steel
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JP20128293A
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Takashi Hotta
孝 堀田
Tetsuya Nomoto
徹也 野本
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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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
おいてブローホールのない溶接方法を提供する。 【構成】 亜鉛めっき鋼板をガスシールドアーク溶接す
るに際して、溶接ワイヤと異なる組成の補助ワイヤによ
ってアーク内および/または溶融池内にブローホール改
善元素を供給する。隅肉溶接ルート部で亜鉛ガスの侵入
が防止されるのでブローホールのない溶接接合部が得ら
れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ガスシールドアーク溶
接時にビード内で発生するブローホールを大幅に改善で
きる亜鉛めっき鋼板のガスシールドアーク溶接方法およ
び補助ワイヤに関するものである。
【0002】
【従来の技術】アーク溶接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ブローホールで大きく低
下する。冷延鋼板や熱延鋼板などの非めっき材を溶接す
る場合は、適正な溶接条件を選択すればこの種のブロー
ホールが形成されることはまれである。しかし、亜鉛め
っき鋼板を溶接する場合、このブローホールの発生を抑
制することは困難である。亜鉛めっき鋼板の溶接接合部
で見られるブローホールの発生原因は、接合界面の近傍
に存在するめっき層中の亜鉛成分がガス化し、鋼板と溶
接ワイヤ成分からなる溶鋼中に吹き込まれ、亜鉛ガスが
残存したままビードが形成されるためである。
【0003】この問題を解決する方法として、接合界面
となる溶接線上にあらかじめりん鉄を有効成分とする組
成物を一定量供給することによって亜鉛より融点の高い
Fe−P−Zn化合物を形成し、亜鉛を無害化する方法
(特開昭63−108995号公報)が開示されてい
る。また、TiO2 、フェロチタン、フェロマンガン、
フェロシリコン、鉄、イルミナイトなどの粉末群の少な
くとも1種類を溶接前に溶接線に塗布することにより、
溶融池内の攪拌効果を高めブローホールの浮上を促進す
る方法(特開昭61−30286号公報)が開示されて
いる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
方法を用いても、アーク溶接接合部に生ずるブローホー
ルを十分に抑制することはできず、十分な接合強度が得
られていない。このため工業的に有効な亜鉛めっき鋼板
のガスシールドアーク溶接方法が求められている。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を有
利に解決するためになされたものであり、亜鉛めっき鋼
板をガスシールドアーク溶接するに際して、溶融池の亜
鉛めっき層との界面付近に、溶融直後にブローホール改
善元素の濃化した亜鉛ガスバリヤを形成せしめることを
特徴とする亜鉛めっき鋼板のガスシールドアーク溶接方
法である。また、亜鉛めっき鋼板をガスシールドアーク
溶接するに際して、溶接ワイヤと異なる組成の補助ワイ
ヤによってアーク内および/または溶融池内にブローホ
ール改善元素を供給することを特徴とする亜鉛めっき鋼
板のガスシールドアーク溶接方法である。またここにお
いて、前記ブローホール改善元素群としてCr、V、
B、Ti、Ta、W、P、Feの1種または2種以上を
含有し、かつ前記元素の合計含有量が10%以上であ
り、残部が不可避的不純物からなることを特徴とする前
記の補助ワイヤである。
【0006】
【作用】本発明は溶接ビード内でのブローホールが、ビ
ード付近の亜鉛めっき層がガス化し溶融池内へ侵入し凝
固後、気泡として残存することを知見したことに基づい
ており、このブローホールの原因となる亜鉛ガスの侵入
を防止するには、溶融池の溶融初期において、重ね合わ
せすみ肉溶接のルート部付近の溶融池界面に、ブローホ
ール改善元素の濃化した亜鉛ガスバリヤ層を形成せしめ
ることが有効であることを見出して成し得たものであ
る。さらに、上記ブローホール改善元素を界面に濃化さ
せ亜鉛ガスバリヤ層を生成するには、溶接ワイヤと組成
が異なりブローホール改善元素を含有する補助ワイヤを
アーク内および/または溶融池内に供給すればよいこと
を見出した。
【0007】ブローホール改善元素は上記溶融池界面で
濃化し、溶鋼の粘性を向上せしめ、または界面張力を増
加することによって亜鉛ガスの侵入を防止するものと考
えられる。ブローホール改善元素群としてはCr、V、
B、Ti、Ta、W、P、Feの1種または2種以上を
含有し、かつ合計含有量が10%以上であり、残部が不
可避的不純物であればよい。ブローホール改善元素の合
計含有量が10%未満では上記の亜鉛ガス侵入防止効果
が十分ではないので、10%以上の含有が必要である。
なお工業的に補助ワイヤを製造する際に、前記のブロー
ホール改善効果を阻害しない程度に残部が不可避的不純
物であってもかまわない。ここでいう不可避的不純物と
しては、C、Si、Mn、S、Mo、Nb、O、N、A
l等があげられる。また加工性を得るために残部にFe
を添加してもよい。
【0008】次に、補助ワイヤの態様としては、ブロー
ホール改善元素を前記の通り含有し、かつ残部が不可避
的不純物からなるソリッドワイヤをとることができる。
該ソリッドワイヤとしては、断面形状が円形、楕円形、
三角形、四角形等の多角形のいずれでもかまわない。ブ
ローホール改善元素の含有増により加工性が低下した場
合には、帯状ワイヤ、棒状ワイヤでも十分に同等の効果
を得ることができる。
【0009】図1は本発明の溶接方法の実施態様の一例
を示す斜視図で1、2は被溶接材、3は溶接トーチ、8
は溶接ビード、10はシールドガスである。前記補助ワ
イヤを用いたアーク内および/または溶融池内へのブロ
ーホール改善元素の供給方法としては、図1に示すよう
に消耗電極式ガスシールドアーク溶接においては溶接ワ
イヤ4から生じたアーク6および/または溶融池7へ補
助ワイヤ5を供給ノズル9を介して供給すればよい。こ
の供給速度はアーク溶接条件(溶接電流、電圧)に応じ
て適宜設定すればよい。また、補助ワイヤ5を溶融池7
内へ導入し、溶融熱にて該補助ワイヤ5を溶かせばブロ
ーホール改善効果を有利に得ることができる。さらに補
助ワイヤ5をすみ肉溶接のルート部付近にて溶融せしめ
れば、前記の亜鉛ガスの侵入防止効果は一層有利に働く
ものである。
【0010】上記、供給ノズルとしては一般のアーク溶
接ワイヤ送給装置を用いてもかまわない。さらに溶接ワ
イヤと補助ワイヤとを連動し供給させるとより効果的に
ブローホールの発生を防止することができる。
【0011】本発明の溶接方法の適用対象である亜鉛め
っき鋼板としては、溶融めっき法、電気めっき法、蒸着
めっき法、溶射法など各種の製造方法によるものがあ
り、めっき組成としては、純Znの他、ZnとFe、Z
nとNi、ZnとAl、ZnとMnなどZnを主成分と
して耐食性など諸機能の向上のため1種ないし2種以上
の合金元素および不純物元素を含み、またSiO2 、A
23 などのセラミックス微粒子、TiO2 などの酸
化物、有機高分子をメッキ中に分散させたものがある。
まためっき層の厚み方向で単一組成のもの、連続的ある
いは層状に組成が変化するものであり、さらに複層めっ
き鋼板では最上層がFeやNiを主成分としてZn、P
など各種合金元素を含むものがある。
【0012】たとえば、溶融亜鉛めっき鋼板、鉄−亜鉛
合金化溶融亜鉛めっき鋼板、亜鉛を主とするアルミニウ
ム、鉄などの合金溶融めっき鋼板、めっき層断面方向で
下層が合金化されている合金化溶融亜鉛めっき鋼板(一
般にハーフアロイと称す)、片面鉄−亜鉛合金化溶融亜
鉛めっき層、他面溶融亜鉛めっき層からなるめっき鋼
板、これらのめっき層上に電気めっき、蒸着めっき等に
より亜鉛、鉄、ニッケルを主成分とする金属をめっきし
た鋼板、あるいは、電気亜鉛めっき鋼板、亜鉛、ニッケ
ル、クロム等合金電気めっき等、さらに単一合金層また
は複層合金電気めっき鋼板、およびこれらのめっき層上
に有機皮膜を被覆しためっき鋼板、亜鉛および亜鉛含有
金属の蒸着めっき鋼板等がある。その他、SiO2 、A
23 、TiO2 等のセラミックス微粒子および有機
高分子などを亜鉛または亜鉛合金めっき中に分散させた
分散めっき鋼板がある。本発明者らは、これら亜鉛めっ
き鋼板の種類のいかんによらず、前述の作用効果が生ず
ることを確認した。
【0013】本発明が適用されるガスシールドアーク溶
接としては、ガスシールドされていればいずれの溶接法
であってもかまわない。たとえばソッリドワイヤやコア
ドワイヤを使用するMAG溶接法、MIG溶接法、また
TIG溶接法やプラズマ溶接法等がある。
【0014】
【実施例】表1に示す各種の亜鉛めっき鋼板について溶
接試験を行ない、ブローホールの発生状況を調べた。溶
接方法は図1に示すように、2枚重ねの隅肉溶接とし、
重ねの下板側の溶け込みが板厚の35%となる溶接電流
を使用した。溶接速度は1200mm/minとし、ア
ーク溶接用主ワイヤは1.2mm径のソリッドワイヤを
使用し、補助ワイヤとして成分およびワイヤ径を各種変
えたものを使用した。また、シールドガスはAr80%
+CO2 20%、CO2 、Heの3種類とし、いずれも
流量25リットル/minとした。図1に示すように、
溶接姿勢は水平、トーチ角度は水平より60°、トーチ
前進角度は0°の自動溶接とした。
【0015】
【表1】
【0016】欠陥発生数の評価は溶接ビード全線をX線
透過試験することにより全ブローホールを検出し、10
0mm長さ当たりのブローホールの数で評価した。また
ビード接合強度を、引張り方向に対して接合部が直角と
なるように試験片を切り出し、引張り強度を求め、母材
強度との比率で評価した。ビード接合強度100%とは
母材破断を、100%以下はビード破断を示す。
【0017】これらの溶接条件および評価結果を表2な
いし表4に示す。本発明の溶接方法によるものはいずれ
もブローホールの欠陥発生が無いが、補助ワイヤ中のブ
ローホール改善元素含有量の少ない比較例においては欠
陥が発生している。
【0018】
【表2】
【0019】
【表3】
【0020】
【表4】
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、亜鉛めっき鋼板のガス
シールドア−ク溶接時のブローホール発生を大幅に低減
することが可能であり、接合部の信頼性が大幅に改善で
きる。しかも、鋼板やめっき層中にCr、V、B、T
i、Ta、WやPを含有させておく場合のように鋼板の
機械的特性を低下させる心配がなく、前記元素の歩留り
もよいので、使用性能およびコストの面ではるかに優れ
ている。したがって、本発明はアーク溶接性に優れた亜
鉛めっき鋼板のガスシールドアーク溶接方法および補助
ワイヤとして、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】本発明の溶接方法の実施例を示す斜視図
【符号の説明】
1、2 被溶接材 3 溶接トーチ 4 溶接ワイヤ 5 補助ワイヤ 6 アーク 7 溶融池 8 溶接ビード 9 供給ノズル 10 シールドガス

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 亜鉛めっき鋼板をガスシールドアーク溶
    接するに際して、溶融池の亜鉛めっき層との界面付近
    に、溶融直後にブローホール改善元素の濃化した亜鉛ガ
    スバリヤを形成せしめることを特徴とする亜鉛めっき鋼
    板のガスシールドアーク溶接方法。
  2. 【請求項2】 亜鉛めっき鋼板をガスシールドアーク溶
    接するに際して、溶接ワイヤと異なる組成の補助ワイヤ
    によってアーク内および/または溶融池内にブローホー
    ル改善元素を供給することを特徴とする亜鉛めっき鋼板
    のガスシールドアーク溶接方法。
  3. 【請求項3】 ブローホール改善元素群としてCr、
    V、B、Ti、Ta、W、P、Feの1種または2種以
    上を含有し、かつ前記元素の合計含有量が10%以上で
    あり、残部が不可避的不純物からなることを特徴とする
    請求項2記載の補助ワイヤ。
JP20128293A 1993-07-22 1993-07-22 亜鉛めっき鋼板のガスシールドアーク溶接方法および補助ワイヤ Withdrawn JPH0732152A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013035060A (ja) * 2011-07-13 2013-02-21 Nisshin Steel Co Ltd Zn−Al−Mg系めっき鋼板アーク溶接構造部材の製造法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013035060A (ja) * 2011-07-13 2013-02-21 Nisshin Steel Co Ltd Zn−Al−Mg系めっき鋼板アーク溶接構造部材の製造法

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