JPH08332568A - 高速水平すみ肉ガスシールドアーク溶接方法 - Google Patents
高速水平すみ肉ガスシールドアーク溶接方法Info
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- JPH08332568A JPH08332568A JP24163095A JP24163095A JPH08332568A JP H08332568 A JPH08332568 A JP H08332568A JP 24163095 A JP24163095 A JP 24163095A JP 24163095 A JP24163095 A JP 24163095A JP H08332568 A JPH08332568 A JP H08332568A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】シングル−ツイン高速水平すみ肉ガスシールド
アーク溶接において、アーク安定性やビード外観・形状
などの溶接作業性が良好で、ピット、ブローホールなど
の溶接欠陥がなく、かつ低コストな高速水平すみ肉ガス
シールドアーク溶接方法を提供する。 【解決方法】鋼ワイヤを使用してシングル−ツイン電極
で行う高速水平ＭＡＧ溶接においてArにCO2 および O2
の何れか一方、または両方を含む混合ガスを用い、M(CO
2 +2× O2 ）が 5〜40 vol％のシールドガスで用いるこ
とを特徴とし、また前記溶接方法においてトーチ水平角
が45°以下、トーチ前進角が30°以上とすること、また
両トーチのシフト距離Ｓを25mm以下または 100mm以上と
し、更にワイヤの好ましい成分をwt％で、C:0.02〜0.10
％、Si:0.3〜 0.9％、 Mn:0.05〜1.50％、 Ti:0.03〜0.
15％、 S:0.005〜0.03％、残部実質的にＦｅとする。
アーク溶接において、アーク安定性やビード外観・形状
などの溶接作業性が良好で、ピット、ブローホールなど
の溶接欠陥がなく、かつ低コストな高速水平すみ肉ガス
シールドアーク溶接方法を提供する。 【解決方法】鋼ワイヤを使用してシングル−ツイン電極
で行う高速水平ＭＡＧ溶接においてArにCO2 および O2
の何れか一方、または両方を含む混合ガスを用い、M(CO
2 +2× O2 ）が 5〜40 vol％のシールドガスで用いるこ
とを特徴とし、また前記溶接方法においてトーチ水平角
が45°以下、トーチ前進角が30°以上とすること、また
両トーチのシフト距離Ｓを25mm以下または 100mm以上と
し、更にワイヤの好ましい成分をwt％で、C:0.02〜0.10
％、Si:0.3〜 0.9％、 Mn:0.05〜1.50％、 Ti:0.03〜0.
15％、 S:0.005〜0.03％、残部実質的にＦｅとする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は溶接構造物における
水平すみ肉ガスシールドアーク溶接方法に関し、特に高
速溶接が可能でかつ溶接作業性に優れたシングル−ツイ
ン高速水平すみ肉ガスシールドアーク溶接方法に関する
ものである。
水平すみ肉ガスシールドアーク溶接方法に関し、特に高
速溶接が可能でかつ溶接作業性に優れたシングル−ツイ
ン高速水平すみ肉ガスシールドアーク溶接方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】近年各種溶接構造物の建造において、ガ
スシールド溶接法の溶接能率向上が図られることから各
分野で急速にその適用が増大している。中でも全溶接長
に占める水平すみ肉溶接の比率が極めて高い造船や橋梁
等の分野では水平すみ肉溶接の高速化が溶接のトータル
コスト低減の観点から、現在の最大の課題となってい
る。
スシールド溶接法の溶接能率向上が図られることから各
分野で急速にその適用が増大している。中でも全溶接長
に占める水平すみ肉溶接の比率が極めて高い造船や橋梁
等の分野では水平すみ肉溶接の高速化が溶接のトータル
コスト低減の観点から、現在の最大の課題となってい
る。
【０００３】水平すみ肉溶接は現在その簡便性から１電
極による施工が一般的であるが、１電極法で水平すみ肉
溶接法の高速化を図ろうとすると、溶接ビード外観・形
状が著しく劣化したり（アンダーカット、凸ビード、オ
ーバーラップ）、プライマー塗装鋼板の場合はピットや
ブローホールが多発するという問題があり、現状では最
大７０〜８０cm/minの溶接速度が限界とされている。従
って１ｍ/min以上の溶接速度を達成するためには必然的
に電極数を増やした多電極溶接法を採用することが必要
となる。
極による施工が一般的であるが、１電極法で水平すみ肉
溶接法の高速化を図ろうとすると、溶接ビード外観・形
状が著しく劣化したり（アンダーカット、凸ビード、オ
ーバーラップ）、プライマー塗装鋼板の場合はピットや
ブローホールが多発するという問題があり、現状では最
大７０〜８０cm/minの溶接速度が限界とされている。従
って１ｍ/min以上の溶接速度を達成するためには必然的
に電極数を増やした多電極溶接法を採用することが必要
となる。
【０００４】多電極による高速溶接については従来より
盛んに研究されており、ガスシールドアーク溶接におい
ては、例えば特開昭５６−６６３７６号公報や特開昭６
３−１５４２６７号公報などに提案されている。前者は
複数のフラックス入りワイヤを用いて極間を２００〜５
００mmとした交流ＭＩＧ溶接法であり（一般的にＭＩＧ
溶接においては交流はあまり用いられていない）、後者
は複数本のメタルコアードワイヤを用いてＣＯ2 または
Ａｒ−ＣＯ2 雰囲気で高速溶接（水平すみ肉溶接ではな
い）するものであるが、両者とも装置が複雑、高価であ
り、ワイヤもソリッドワイヤに比べコスト高で溶着量が
少ないなどの問題がある。
盛んに研究されており、ガスシールドアーク溶接におい
ては、例えば特開昭５６−６６３７６号公報や特開昭６
３−１５４２６７号公報などに提案されている。前者は
複数のフラックス入りワイヤを用いて極間を２００〜５
００mmとした交流ＭＩＧ溶接法であり（一般的にＭＩＧ
溶接においては交流はあまり用いられていない）、後者
は複数本のメタルコアードワイヤを用いてＣＯ2 または
Ａｒ−ＣＯ2 雰囲気で高速溶接（水平すみ肉溶接ではな
い）するものであるが、両者とも装置が複雑、高価であ
り、ワイヤもソリッドワイヤに比べコスト高で溶着量が
少ないなどの問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような事
情に着目してなされたものであって、溶接速度１ｍ/min
以上でシングル−ツイン電極による高速水平すみ肉溶接
において、ビード形状やアーク安定性などの溶接作業性
が良好でピット・ブローホール等の溶接欠陥が少なく、
かつ低コストな高速すみ肉ガスシールドアーク溶接方法
の提供を目的とする。
情に着目してなされたものであって、溶接速度１ｍ/min
以上でシングル−ツイン電極による高速水平すみ肉溶接
において、ビード形状やアーク安定性などの溶接作業性
が良好でピット・ブローホール等の溶接欠陥が少なく、
かつ低コストな高速すみ肉ガスシールドアーク溶接方法
の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は以下の構成を要旨とする。すなわち、（１）
鋼ワイヤを使用してシングル−ツイン電極で行う高速水
平ＭＡＧ溶接において、ＡｒにＣＯ2 およびＯ2 の何れ
か一方、または両方を含む混合ガスであって、下記
（１）式で示されるＭが５〜４０ vol％であるシールド
ガスを用いることを特徴とする高速水平すみ肉ガスシー
ルドアーク溶接方法であり、 Ｍ＝ＣＯ2 ＋２×Ｏ2 ‥‥‥‥‥（１） （２）前記溶接方法において、トーチ水平角が４５°以
下、トーチ前進角が３０°以上となることを特徴とする
高速水平すみ肉ガスシールドアーク溶接方法であり、
（３）前記（１）あるいは（２）の溶接方法において、
両トーチのシフト距離Ｓが２５mm以下または１００mm以
上となることを特徴とする高速水平すみ肉ガスシールド
アーク溶接方法であり、（４）前記（１），（２）ある
いは（３）の溶接方法において、鋼ワイヤの成分が重量
％で、Ｃ：０．０２〜０．１０％、Ｓｉ：０．３〜０．
９％、Ｍｎ：０．０５〜１．５０％、Ｔｉ：０．０３〜
０．１５％、Ｓ：０．００５〜０．０３％を含有し、残
部かＦｅおよび不可避不純物からなることを特徴とする
高速水平すみ肉ガスシールドアーク溶接方法である。
に本発明は以下の構成を要旨とする。すなわち、（１）
鋼ワイヤを使用してシングル−ツイン電極で行う高速水
平ＭＡＧ溶接において、ＡｒにＣＯ2 およびＯ2 の何れ
か一方、または両方を含む混合ガスであって、下記
（１）式で示されるＭが５〜４０ vol％であるシールド
ガスを用いることを特徴とする高速水平すみ肉ガスシー
ルドアーク溶接方法であり、 Ｍ＝ＣＯ2 ＋２×Ｏ2 ‥‥‥‥‥（１） （２）前記溶接方法において、トーチ水平角が４５°以
下、トーチ前進角が３０°以上となることを特徴とする
高速水平すみ肉ガスシールドアーク溶接方法であり、
（３）前記（１）あるいは（２）の溶接方法において、
両トーチのシフト距離Ｓが２５mm以下または１００mm以
上となることを特徴とする高速水平すみ肉ガスシールド
アーク溶接方法であり、（４）前記（１），（２）ある
いは（３）の溶接方法において、鋼ワイヤの成分が重量
％で、Ｃ：０．０２〜０．１０％、Ｓｉ：０．３〜０．
９％、Ｍｎ：０．０５〜１．５０％、Ｔｉ：０．０３〜
０．１５％、Ｓ：０．００５〜０．０３％を含有し、残
部かＦｅおよび不可避不純物からなることを特徴とする
高速水平すみ肉ガスシールドアーク溶接方法である。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下本発明について詳細に説明す
る。ガスシールドアーク溶接に使用するワイヤはフラッ
クス入りワイヤとソリッドワイヤに大別されるが、フラ
ックス入りワイヤはソリッドワイヤに比べてビード外
観、形状に優れる特性を有するが、反面コスト高で溶着
量が少ないという問題がある。それ故、フラックス入り
ワイヤによって１電極で溶接速度１ｍ/min以上の高速溶
接を行う場合には、脚長が３mm程度が限度であり、それ
以上の脚長を得るには多電極で溶接施工することが必要
となる。
る。ガスシールドアーク溶接に使用するワイヤはフラッ
クス入りワイヤとソリッドワイヤに大別されるが、フラ
ックス入りワイヤはソリッドワイヤに比べてビード外
観、形状に優れる特性を有するが、反面コスト高で溶着
量が少ないという問題がある。それ故、フラックス入り
ワイヤによって１電極で溶接速度１ｍ/min以上の高速溶
接を行う場合には、脚長が３mm程度が限度であり、それ
以上の脚長を得るには多電極で溶接施工することが必要
となる。
【０００８】本発明者らは、能率的なソリッドワイヤの
シングル−ツイン電極による高速すみ肉溶接法について
数多くの実験の結果、そのシールドガス組成、トーチ角
度、電極間シフト距離、ワイヤ成分等の条件を適度な条
件に限定することによって、従来にない高速すみ肉溶接
法の構成を得るに到った。
シングル−ツイン電極による高速すみ肉溶接法について
数多くの実験の結果、そのシールドガス組成、トーチ角
度、電極間シフト距離、ワイヤ成分等の条件を適度な条
件に限定することによって、従来にない高速すみ肉溶接
法の構成を得るに到った。
【０００９】以下にその限定理由について説明する。 〔Ａｒに、ＣＯ2 およびＯ2 の何れか一方または両方を
含む混合ガスのＭ（ＣＯ2 ＋２×Ｏ2 ）が５〜４０ vol
％〕とした理由 図１は実験によって得られたＡｒに混合するＣＯ2 ，Ｏ
2 の割合と溶接結果を求めたものである。シールドガス
組成についてＡｒを主ガスとして、各種混合比率のＣＯ
2 ，Ｏ2 混合ガスについて高速すみ肉溶接性、アーク力
等のアーク状態およびアンダーカットや、ハンピング、
ビード発生傾向等のビード形成性に関して、図１に示す
ようにＣＯ2 とＯ2 ガスの混合比率間に相関があること
を見いだした。すなわち、ＣＯ2 は２倍の混合比率のＯ
2 とほぼ同様のアーク状態、ビード形成性に対する作用
効果があることが判った。
含む混合ガスのＭ（ＣＯ2 ＋２×Ｏ2 ）が５〜４０ vol
％〕とした理由 図１は実験によって得られたＡｒに混合するＣＯ2 ，Ｏ
2 の割合と溶接結果を求めたものである。シールドガス
組成についてＡｒを主ガスとして、各種混合比率のＣＯ
2 ，Ｏ2 混合ガスについて高速すみ肉溶接性、アーク力
等のアーク状態およびアンダーカットや、ハンピング、
ビード発生傾向等のビード形成性に関して、図１に示す
ようにＣＯ2 とＯ2 ガスの混合比率間に相関があること
を見いだした。すなわち、ＣＯ2 は２倍の混合比率のＯ
2 とほぼ同様のアーク状態、ビード形成性に対する作用
効果があることが判った。
【００１０】そこでさらに各種ＣＯ2 ，Ｏ2 およびＣＯ
2 ＋Ｏ2 混合ガスについて検討した結果、ＣＯ2 ＋２×
Ｏ2 で表される比率Ｍが５〜４０ vol％の範囲の場合ア
ーク安定、ビード形成性良好で高速溶接に適しているこ
とを突き止めた。
2 ＋Ｏ2 混合ガスについて検討した結果、ＣＯ2 ＋２×
Ｏ2 で表される比率Ｍが５〜４０ vol％の範囲の場合ア
ーク安定、ビード形成性良好で高速溶接に適しているこ
とを突き止めた。
【００１１】Ｍが４０ vol％を超えるとアーク力が強ま
り高速溶接において最も問題となるハンピングビード発
生が著しくなり、また溶接金属の粘性が低下して不等脚
のビードが形成される等の問題点の他に高電流条件では
スパッタ発生量が急激に増加するなどの現象が生ずる。
またＭが５ vol％未満では、アーク安定性は向上するも
ののアーク長が長くなり、高速すみ肉溶接での代表的欠
陥の１つであるアンダーカットが発生しやすくなる。ま
たプライマー塗布鋼板におけるピット、ブローホール等
の気孔欠陥発生が著しくなることから、適正なＭの範囲
として５〜４０vol％に限定した。
り高速溶接において最も問題となるハンピングビード発
生が著しくなり、また溶接金属の粘性が低下して不等脚
のビードが形成される等の問題点の他に高電流条件では
スパッタ発生量が急激に増加するなどの現象が生ずる。
またＭが５ vol％未満では、アーク安定性は向上するも
ののアーク長が長くなり、高速すみ肉溶接での代表的欠
陥の１つであるアンダーカットが発生しやすくなる。ま
たプライマー塗布鋼板におけるピット、ブローホール等
の気孔欠陥発生が著しくなることから、適正なＭの範囲
として５〜４０vol％に限定した。
【００１２】〔トーチ水平角θ1 を４５°以下、トーチ
前進角θ2 を３０°以上〕とした理由 図２は実験によって得られたトーチ水平角θ1 およびト
ーチ前進角θ2 と溶接結果を求めたものである。低速度
の水平すみ肉溶接におけるトーチ水平角は４５°を超え
る角度で行われるのが一般的である。これは低速度では
アークが溶融金属の上で発生しやすくアークが安定する
ためである。しかし、このトーチ水平角で溶接速度を高
めると、アークは溶融金属先端から上板母材に直接発生
するようになるため上板にアンダーカットが多発する。
アンダーカット発生を軽減するためにワイヤの狙い位置
を上板と下板の交差部（コーナー）から下板側にシフト
すると上板の脚長確保が困難となる。また脚長を確保す
る目的で高電流を使用すると、アーク力によりビードは
下板に多く形成されて、上板脚長が確保できなくなる。
また下板と上板間にギャップが存在するとアークが溶融
金属から上板母材に発生しアーク力により上板コーナー
部が削れ上板全線がアンダーカットになる。アンダーカ
ットを抑えるために電圧を下げるとアーク長が短くなり
上下脚長不足になることからトーチ水平角θ1 は４５°
以下と限定した。ただしトーチ水平角θ1 が３０°未満
ではトーチの構造上溶接不可能であった（ガスノズルが
下板に接するため）。
前進角θ2 を３０°以上〕とした理由 図２は実験によって得られたトーチ水平角θ1 およびト
ーチ前進角θ2 と溶接結果を求めたものである。低速度
の水平すみ肉溶接におけるトーチ水平角は４５°を超え
る角度で行われるのが一般的である。これは低速度では
アークが溶融金属の上で発生しやすくアークが安定する
ためである。しかし、このトーチ水平角で溶接速度を高
めると、アークは溶融金属先端から上板母材に直接発生
するようになるため上板にアンダーカットが多発する。
アンダーカット発生を軽減するためにワイヤの狙い位置
を上板と下板の交差部（コーナー）から下板側にシフト
すると上板の脚長確保が困難となる。また脚長を確保す
る目的で高電流を使用すると、アーク力によりビードは
下板に多く形成されて、上板脚長が確保できなくなる。
また下板と上板間にギャップが存在するとアークが溶融
金属から上板母材に発生しアーク力により上板コーナー
部が削れ上板全線がアンダーカットになる。アンダーカ
ットを抑えるために電圧を下げるとアーク長が短くなり
上下脚長不足になることからトーチ水平角θ1 は４５°
以下と限定した。ただしトーチ水平角θ1 が３０°未満
ではトーチの構造上溶接不可能であった（ガスノズルが
下板に接するため）。
【００１３】一方トーチ前進角θ2 は低速の水平すみ肉
溶接では３０°未満で行われることが多い（アークが溶
融金属上で発生するため）が１ｍ/min以上の高速になる
とアークが溶融金属先端から上下板コーナー部に発生す
るため、アークが不安定になり、スパッタが多発して脚
長不足になる。しかしθ2 が３０°以上であるとシール
ドガスのプラズマ気流により溶融プールが前方へ吹かれ
る傾向が強くなるため溶融金属上でアークが発生しアー
クが安定化するため前進角は３０°以上と規定した。た
だしトーチ前進角θ2 は５０°超であるとトーチノズル
が上板に接するため溶接不可能であった。
溶接では３０°未満で行われることが多い（アークが溶
融金属上で発生するため）が１ｍ/min以上の高速になる
とアークが溶融金属先端から上下板コーナー部に発生す
るため、アークが不安定になり、スパッタが多発して脚
長不足になる。しかしθ2 が３０°以上であるとシール
ドガスのプラズマ気流により溶融プールが前方へ吹かれ
る傾向が強くなるため溶融金属上でアークが発生しアー
クが安定化するため前進角は３０°以上と規定した。た
だしトーチ前進角θ2 は５０°超であるとトーチノズル
が上板に接するため溶接不可能であった。
【００１４】〔ツイン−シングル電極間のシフト距離Ｓ
が２５mm以下または１００mm以上〕とした理由 図３は実験によって得られたツイン−シングル電極間シ
フト距離Ｓと溶接結果を求めたものである。ワイヤ径が
１．２mmφ以上、溶接電流３００Ａ以上の場合、シフト
距離が２５超〜１００mm未満ではアークの相互干渉が発
生する場合があり、この場合溶接作業性に悪影響を及ぼ
す。これは両トーチ間アークの電磁力による相互干渉が
大きくなるためアークが不安定となりビード形成が困難
になる。そして溶接方向に仮付けが存在すると仮付け部
でチップ母材間距離が短くなり高電流となるためアーク
が乱れ電極力の相互干渉と相まってアークを安定にする
のが困難になる。
が２５mm以下または１００mm以上〕とした理由 図３は実験によって得られたツイン−シングル電極間シ
フト距離Ｓと溶接結果を求めたものである。ワイヤ径が
１．２mmφ以上、溶接電流３００Ａ以上の場合、シフト
距離が２５超〜１００mm未満ではアークの相互干渉が発
生する場合があり、この場合溶接作業性に悪影響を及ぼ
す。これは両トーチ間アークの電磁力による相互干渉が
大きくなるためアークが不安定となりビード形成が困難
になる。そして溶接方向に仮付けが存在すると仮付け部
でチップ母材間距離が短くなり高電流となるためアーク
が乱れ電極力の相互干渉と相まってアークを安定にする
のが困難になる。
【００１５】一方シフト距離が２５mmに近づくにつれア
ークの相互干渉は相殺され２５mm以下ではさらに安定化
する。シフト距離が１００mmに近くなるに従ってアーク
の相互干渉は緩和され１００mm以上ではその影響をほと
んど受けない。またシフト距離２５mm以下または１００
mm以上では仮付けが存在しても仮付け部分でアークは一
旦乱れるが電磁力の相互干渉がないためアークが短時間
で安定化する。そのためトーチシフト距離は２５mm以下
または１００mm以上と規定した。ただしシングル−ツイ
ン電極での高速水平すみ肉ガスシールドアーク溶接では
実用上１５０mm以上で行うことはない。そのため本発明
では１５０mm以下での溶接を行った。これは図３に示さ
れ、図に示す評価点１（溶接性能不良かつ脚長５mm未
満）、２（溶接性能やや不良で脚長５mm未満）、３（溶
接性能良好かつ脚長５mm確保可能）からも明白である。
ークの相互干渉は相殺され２５mm以下ではさらに安定化
する。シフト距離が１００mmに近くなるに従ってアーク
の相互干渉は緩和され１００mm以上ではその影響をほと
んど受けない。またシフト距離２５mm以下または１００
mm以上では仮付けが存在しても仮付け部分でアークは一
旦乱れるが電磁力の相互干渉がないためアークが短時間
で安定化する。そのためトーチシフト距離は２５mm以下
または１００mm以上と規定した。ただしシングル−ツイ
ン電極での高速水平すみ肉ガスシールドアーク溶接では
実用上１５０mm以上で行うことはない。そのため本発明
では１５０mm以下での溶接を行った。これは図３に示さ
れ、図に示す評価点１（溶接性能不良かつ脚長５mm未
満）、２（溶接性能やや不良で脚長５mm未満）、３（溶
接性能良好かつ脚長５mm確保可能）からも明白である。
【００１６】〔鋼ワイヤ成分〕の限定理由 ［Ｃ：０．０２〜０．１０％］Ｃは溶滴を細粒化する働
きがあるが、０．０２％未満では溶滴の離脱が劣化して
アークの安定性を確保できず大粒のスパッタが多発す
る。また０．１０％を超えるとスパッタ発生量が増加す
ると共に高速溶接においては溶接金属の耐割れ性が劣化
する。
きがあるが、０．０２％未満では溶滴の離脱が劣化して
アークの安定性を確保できず大粒のスパッタが多発す
る。また０．１０％を超えるとスパッタ発生量が増加す
ると共に高速溶接においては溶接金属の耐割れ性が劣化
する。
【００１７】［Ｓｉ：０．３〜０．９％］Ｓｉは脱酸元
素として溶接金属の靭性確保のため適当量添加するが、
高速溶接においては０．３％未満では脱酸不足となり、
ピット、ブローホールが発生すると共に凸状ビードにな
りやすく水平すみ肉溶接のビード形状上好ましくない。
また０．９％を超えると過脱酸となるため溶融池の粘性
が高まり、ビード止端部のなじみが劣化し、またビード
幅が減少するため目標脚長確保が困難になる。
素として溶接金属の靭性確保のため適当量添加するが、
高速溶接においては０．３％未満では脱酸不足となり、
ピット、ブローホールが発生すると共に凸状ビードにな
りやすく水平すみ肉溶接のビード形状上好ましくない。
また０．９％を超えると過脱酸となるため溶融池の粘性
が高まり、ビード止端部のなじみが劣化し、またビード
幅が減少するため目標脚長確保が困難になる。
【００１８】［Ｍｎ：０．７〜１．８％］ＭｎはＳｉと
同様に脱酸剤として添加するが、０．７％未満ではピッ
ト、ブローホールの発生やビード形状不良となるため下
限を０．７％とした。また、１．８％を超えるとＳｉと
同様に粘性が高まり、ビード幅が減少し脚長確保が困難
になる。またスパッタ量が増加すると共に耐割れ性が劣
化し溶接割れが発生しやすくなる。
同様に脱酸剤として添加するが、０．７％未満ではピッ
ト、ブローホールの発生やビード形状不良となるため下
限を０．７％とした。また、１．８％を超えるとＳｉと
同様に粘性が高まり、ビード幅が減少し脚長確保が困難
になる。またスパッタ量が増加すると共に耐割れ性が劣
化し溶接割れが発生しやすくなる。
【００１９】［Ｔｉ：０．０３〜０．１５％］Ｔｉは強
脱酸性元素であり、溶接時溶滴先端および溶融プールに
Ｔｉ系スラグを分散生成し、アーク発生点の分散、また
界面張力を低下させ溶滴が細粒化するためアークが安定
化しスパッタを減少させ高速溶接性の溶接作業性を向上
させる働きがある。この効果を得るには０．０３％以上
のＴｉ量が必要である。また０．１５％を超えるとＳ
ｉ，Ｍｎと同様に溶融金属の粘性が増加しビード幅の減
少を招く。
脱酸性元素であり、溶接時溶滴先端および溶融プールに
Ｔｉ系スラグを分散生成し、アーク発生点の分散、また
界面張力を低下させ溶滴が細粒化するためアークが安定
化しスパッタを減少させ高速溶接性の溶接作業性を向上
させる働きがある。この効果を得るには０．０３％以上
のＴｉ量が必要である。また０．１５％を超えるとＳ
ｉ，Ｍｎと同様に溶融金属の粘性が増加しビード幅の減
少を招く。
【００２０】［Ｓ：０．００５〜０．０３％］一般的に
はＳは高温割れを助長させる働きがあり、極力少ないほ
うが望ましく上限を０．０３％とした。また高速溶接に
おいては母材との融合性が改善されビードの形状を良好
にする働きがあり、その効果を得るには０．００５％以
上のＳ量が必要である。また０．００５％未満であると
アーク柱が広がりビード止端部にアンダーカットを生じ
る。
はＳは高温割れを助長させる働きがあり、極力少ないほ
うが望ましく上限を０．０３％とした。また高速溶接に
おいては母材との融合性が改善されビードの形状を良好
にする働きがあり、その効果を得るには０．００５％以
上のＳ量が必要である。また０．００５％未満であると
アーク柱が広がりビード止端部にアンダーカットを生じ
る。
【００２１】
【実施例】次に実施例を用いて本発明を具体的に説明す
る。表２に示す各種試作ワイヤ（ワイヤ径；１．２mm
φ）を用い、図４に示す無機ジンクプライマー塗装鋼板
（膜厚；２０μｍに塗装，鋼種；ＳＭ４００，厚さ＝１
２．７mm，幅＝１５０mm，高さ＝１５０mm，長さ＝１５
００mm）を用いた。その他の諸条件を表１に示す。
る。表２に示す各種試作ワイヤ（ワイヤ径；１．２mm
φ）を用い、図４に示す無機ジンクプライマー塗装鋼板
（膜厚；２０μｍに塗装，鋼種；ＳＭ４００，厚さ＝１
２．７mm，幅＝１５０mm，高さ＝１５０mm，長さ＝１５
００mm）を用いた。その他の諸条件を表１に示す。
【００２２】
【表１】
【００２３】また高速すみ肉ガスシールドアーク溶接に
おけるシールドガス組成の効果を表３および図１に、ト
ーチ水平角およびトーチ前進角の効果を表４および図２
に、それぞれのトーチ角の簡単な説明を図５に示す。ま
た表５および図３に電極間シフト距離の変化による結果
を示し、図５に電極間シフト距離についての説明図を示
す。さらにワイヤの成分調整による効果を表６に示す。
なお表３〜６、図１〜２の本発明および比較例の評価基
準としてはアークの安定性良好、ビード形状良好で脚長
が５mm以上の場合を（○）、アーク安定、ビード形成良
好で脚長が５mm未満を（△）、アーク不安定、ビード形
成不良で脚長が５mm以下を（×）とした。
おけるシールドガス組成の効果を表３および図１に、ト
ーチ水平角およびトーチ前進角の効果を表４および図２
に、それぞれのトーチ角の簡単な説明を図５に示す。ま
た表５および図３に電極間シフト距離の変化による結果
を示し、図５に電極間シフト距離についての説明図を示
す。さらにワイヤの成分調整による効果を表６に示す。
なお表３〜６、図１〜２の本発明および比較例の評価基
準としてはアークの安定性良好、ビード形状良好で脚長
が５mm以上の場合を（○）、アーク安定、ビード形成良
好で脚長が５mm未満を（△）、アーク不安定、ビード形
成不良で脚長が５mm以下を（×）とした。
【００２４】次に実施例の結果について説明する。表３
について説明すると本発明例の１〜４は上記した（１）
式で示すＭが５〜４０ vol％の範囲であり、上下脚長は
目標値の５mmが得られ、アークの安定性、ビード外観も
良好であった。
について説明すると本発明例の１〜４は上記した（１）
式で示すＭが５〜４０ vol％の範囲であり、上下脚長は
目標値の５mmが得られ、アークの安定性、ビード外観も
良好であった。
【００２５】それに対し比較例の５は、Ｍが５ vol％未
満でありアーク長が長くなるため高速すみ肉溶接での代
表欠陥の１つであるアンダーカットが多発し、ビード形
成性不良部が多く（アーク長が長いためにアークが不安
定になる）脚長は測定不能であった。比較例６は、Ｍの
量が５０ vol％となりアークの安定性（アーク長の変
化）が劣化し、ビード外観は部分的にビード形成不良で
あった。比較例７は、Ｍが８０ vol％であるのでアーク
長の変動および集中性が劣化し、スパッタ多発でアーク
安定性が劣った。またビードの形成不良（アークの安定
性劣化のため）となり脚長計測不能であった。また、図
１にＡｒに混合するＣＯ2 量、Ｏ2 量の混合量変化によ
る溶接適正条件範囲を示すと斜線部であり、この範囲に
おいて溶接性能良好および目標脚長確保が可能であっ
た。
満でありアーク長が長くなるため高速すみ肉溶接での代
表欠陥の１つであるアンダーカットが多発し、ビード形
成性不良部が多く（アーク長が長いためにアークが不安
定になる）脚長は測定不能であった。比較例６は、Ｍの
量が５０ vol％となりアークの安定性（アーク長の変
化）が劣化し、ビード外観は部分的にビード形成不良で
あった。比較例７は、Ｍが８０ vol％であるのでアーク
長の変動および集中性が劣化し、スパッタ多発でアーク
安定性が劣った。またビードの形成不良（アークの安定
性劣化のため）となり脚長計測不能であった。また、図
１にＡｒに混合するＣＯ2 量、Ｏ2 量の混合量変化によ
る溶接適正条件範囲を示すと斜線部であり、この範囲に
おいて溶接性能良好および目標脚長確保が可能であっ
た。
【００２６】次いで表４について説明すると本発明例８
〜１０は、トーチ水平角θ1 が４５°以下、前進角θ2
が３０°以上で、安定して目標脚長が得られ、アーク安
定性、ビード外観・形状も良好であった。それに対し比
較例１１は、トーチ前進角θ2 は本発明の範囲内である
が水平角θ1 が範囲を超えアークが上板を削り取りアン
ダーカットができるため、下板は目標脚長が得られてい
るが、上板は脚長不足であった。またアークはやや安定
であった。
〜１０は、トーチ水平角θ1 が４５°以下、前進角θ2
が３０°以上で、安定して目標脚長が得られ、アーク安
定性、ビード外観・形状も良好であった。それに対し比
較例１１は、トーチ前進角θ2 は本発明の範囲内である
が水平角θ1 が範囲を超えアークが上板を削り取りアン
ダーカットができるため、下板は目標脚長が得られてい
るが、上板は脚長不足であった。またアークはやや安定
であった。
【００２７】比較例１２は、トーチ水平角θ1 は本発明
の範囲内であるが前進角θ2 は範囲外であるので溶融プ
ールが小さいため脚長不足となり、またアークが上下板
コーナー部に入り込むことがあり、アークが安定せずビ
ード外観・形状が劣っていた。比較例１３は、トーチ水
平角θ1 、前進角θ2 とも本発明の範囲を外れアンダー
カットによる上板脚長不足が大きくなった。またアーク
が溶融プール上を若干外れる（トーチ前進角が小さすぎ
るためアークが本発明例と比較して先行気味になる）た
めアークが安定せず、ビード外観も総じて劣っていた。
また図２にトーチ水平角θ1 、前進角θ2 変化による溶
接適正条件範囲を示すと斜線部であり、この範囲におい
て溶接性能良好および目標脚長確保が可能であった。た
だし図中網掛け部は溶接不可能（トーチの構造上トーチ
が板に接するため）であった。
の範囲内であるが前進角θ2 は範囲外であるので溶融プ
ールが小さいため脚長不足となり、またアークが上下板
コーナー部に入り込むことがあり、アークが安定せずビ
ード外観・形状が劣っていた。比較例１３は、トーチ水
平角θ1 、前進角θ2 とも本発明の範囲を外れアンダー
カットによる上板脚長不足が大きくなった。またアーク
が溶融プール上を若干外れる（トーチ前進角が小さすぎ
るためアークが本発明例と比較して先行気味になる）た
めアークが安定せず、ビード外観も総じて劣っていた。
また図２にトーチ水平角θ1 、前進角θ2 変化による溶
接適正条件範囲を示すと斜線部であり、この範囲におい
て溶接性能良好および目標脚長確保が可能であった。た
だし図中網掛け部は溶接不可能（トーチの構造上トーチ
が板に接するため）であった。
【００２８】次に表５について説明すると本発明例１４
から１７はツイン電極間のシフト距離が本発明の範囲内
にあり目標脚長は安定して得られ、アークも安定してい
ることからビード外観も総じて良好であった。それに対
し比較例１８〜２１は電極間シフト距離が本発明の範囲
を外れた側を示す。比較例１８は、両トーチ間の電磁に
よる影響のためアークが安定せず部分的にビードが形成
されるが脚長不足であった。
から１７はツイン電極間のシフト距離が本発明の範囲内
にあり目標脚長は安定して得られ、アークも安定してい
ることからビード外観も総じて良好であった。それに対
し比較例１８〜２１は電極間シフト距離が本発明の範囲
を外れた側を示す。比較例１８は、両トーチ間の電磁に
よる影響のためアークが安定せず部分的にビードが形成
されるが脚長不足であった。
【００２９】比較例１９は、比較例１８に比べさらに電
磁力による影響が強くなりアーク切れが発生し、一旦ビ
ード形成が不良になると電圧を若干変化させても立て直
すことができなかった。比較例２０は、アークのすみ肉
コーナー部へ潜り込みビード形成不良が部分的にできス
パッタ多発によりアークが安定せず脚長不足となった。
比較例２１は、磁気吹きによるアークの乱れと共にアー
クがすみ肉コーナー部へ潜り込みアーク切れを引き起こ
しビード形成不良となった。また図３に電極間シフト距
離変化による溶接適正条件範囲を示す。図の縦軸の数字
は溶接性能（アーク安定性、ビード外観・形状）の評価
を表わし、３は溶接性能良好かつ脚長５mm確保可能、２
は溶接性能やや不良で脚長５mm未満、１は溶接性能不良
かつ脚長５mm未満を示す。図から明らかなように電極間
シフト距離が２５mm以下、１００mm以上において溶接性
能良好かつ脚長５mm確保可能であった。
磁力による影響が強くなりアーク切れが発生し、一旦ビ
ード形成が不良になると電圧を若干変化させても立て直
すことができなかった。比較例２０は、アークのすみ肉
コーナー部へ潜り込みビード形成不良が部分的にできス
パッタ多発によりアークが安定せず脚長不足となった。
比較例２１は、磁気吹きによるアークの乱れと共にアー
クがすみ肉コーナー部へ潜り込みアーク切れを引き起こ
しビード形成不良となった。また図３に電極間シフト距
離変化による溶接適正条件範囲を示す。図の縦軸の数字
は溶接性能（アーク安定性、ビード外観・形状）の評価
を表わし、３は溶接性能良好かつ脚長５mm確保可能、２
は溶接性能やや不良で脚長５mm未満、１は溶接性能不良
かつ脚長５mm未満を示す。図から明らかなように電極間
シフト距離が２５mm以下、１００mm以上において溶接性
能良好かつ脚長５mm確保可能であった。
【００３０】次に表６について説明すると、本発明例で
ある２２〜２７はワイヤ記号Ａ〜Ｆの成分範囲が本発明
の範囲にありアーク状態、ビード形状、脚長確保とも良
好であった。それに対し比較例２８は、Ｃ量が少ないの
で、溶滴移行が不安定となり大粒スパッタが多発し脚長
不足であった。比較例２９は、ワイヤ記号ＧのＳｉ量が
少ないので、また比較例３０はワイヤ記号ＨのＭｎ量が
少ないので脱酸不足となり、ピット、ブローホールが多
発しビード形状は凸ビードで脚長不足であった。比較例
３１は、ワイヤ記号ＪのＴｉ量が少ないので、アーク長
が長く不安定となりビード形成不良であった。比較例３
２は、ワイヤ記号ＫのＳ量が少ないので、アーク柱が広
がり母材とのなじみが悪くビード止端部にアンダーカッ
トが生じ脚長不足であった。
ある２２〜２７はワイヤ記号Ａ〜Ｆの成分範囲が本発明
の範囲にありアーク状態、ビード形状、脚長確保とも良
好であった。それに対し比較例２８は、Ｃ量が少ないの
で、溶滴移行が不安定となり大粒スパッタが多発し脚長
不足であった。比較例２９は、ワイヤ記号ＧのＳｉ量が
少ないので、また比較例３０はワイヤ記号ＨのＭｎ量が
少ないので脱酸不足となり、ピット、ブローホールが多
発しビード形状は凸ビードで脚長不足であった。比較例
３１は、ワイヤ記号ＪのＴｉ量が少ないので、アーク長
が長く不安定となりビード形成不良であった。比較例３
２は、ワイヤ記号ＫのＳ量が少ないので、アーク柱が広
がり母材とのなじみが悪くビード止端部にアンダーカッ
トが生じ脚長不足であった。
【００３１】比較例３３は、ワイヤ記号ＬのＣ量が多い
ので、スパッタが多発すると共に耐割れ性が劣化し溶接
割れが生じ脚長も不足であった。比較例３４は、ワイヤ
記号ＭのＳｉ量が多いので、ビード止端部のなじみが悪
く部分的にアンダーカットが発生したため脚長不足であ
った。比較例３５は、ワイヤ記号ＮのＭｎ量が多いの
で、スパッタが多発すると共に溶接割れが生じ脚長も不
足であった。比較例３６は、ワイヤ記号ＯのＴｉ量が多
いので、溶融金属の粘性増加によりビード止端部のなじ
みが悪く脚長も不足していた。比較例３７は、ワイヤ記
号ＰのＳ量が多いので、高温割れが生じビード形成も不
良であった。
ので、スパッタが多発すると共に耐割れ性が劣化し溶接
割れが生じ脚長も不足であった。比較例３４は、ワイヤ
記号ＭのＳｉ量が多いので、ビード止端部のなじみが悪
く部分的にアンダーカットが発生したため脚長不足であ
った。比較例３５は、ワイヤ記号ＮのＭｎ量が多いの
で、スパッタが多発すると共に溶接割れが生じ脚長も不
足であった。比較例３６は、ワイヤ記号ＯのＴｉ量が多
いので、溶融金属の粘性増加によりビード止端部のなじ
みが悪く脚長も不足していた。比較例３７は、ワイヤ記
号ＰのＳ量が多いので、高温割れが生じビード形成も不
良であった。
【００３２】
【表２】
【００３３】
【表３】
【００３４】
【表４】
【００３５】
【表５】
【００３６】
【表６】
【００３７】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明によればシン
グル−ツインの高速水平すみ肉溶接において、アークが
安定し、ビード外観・形状が良好でピット、ブローホー
ル等の欠陥がない高速水平すみ肉ガスシールドアーク溶
接方法が可能で、溶接の高能率化、低コスト化に大きく
寄与するものである。
グル−ツインの高速水平すみ肉溶接において、アークが
安定し、ビード外観・形状が良好でピット、ブローホー
ル等の欠陥がない高速水平すみ肉ガスシールドアーク溶
接方法が可能で、溶接の高能率化、低コスト化に大きく
寄与するものである。
【図１】Ａｒに混合するＣＯ2 ，Ｏ2 の混合比と溶接結
果を示した図。
果を示した図。
【図２】トーチ水平角θ1 、およびトーチ前進角θ2 変
化による溶接結果を示した図。
化による溶接結果を示した図。
【図３】ツイン−シングル電極間シフト距離Ｓの変化に
よる溶接結果を示した図。
よる溶接結果を示した図。
【図４】プライマー塗装鋼板の試験片、すみ肉溶接にお
けるトーチと下板のなす水平角θ1 、トーチと上板のな
す前進角θ2 を表す図。
けるトーチと下板のなす水平角θ1 、トーチと上板のな
す前進角θ2 を表す図。
【図５】シングル−ツイン電極で行うすみ肉溶接の電極
間シフト距離Ｓを表す図。
間シフト距離Ｓを表す図。
１ プライマー ２ 上板 ３ 下板 ４ トーチ ５ 溶接ワイヤ θ1 水平角 θ2 前進角 Ｓ 電極間シフト距離
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２２Ｃ 38/00 ３０１ Ｃ２２Ｃ 38/00 ３０１Ｙ 38/14 38/14
Claims (4)
- 【請求項１】 鋼ワイヤを使用してシングル−ツイン電
極で行う高速水平すみ肉ガスシールドアーク溶接におい
て、ＡｒにＣＯ2 およびＯ2 の何れか一方または両方を
含む混合ガスであって、次式で示されるＭが５〜４０ v
ol％のシールドガスを用いることを特徴とする高速水平
すみ肉ガスシールドアーク溶接方法。 Ｍ＝ＣＯ2 ＋２×Ｏ2 - 【請求項２】 シングル−ツイン電極のトーチ水平角θ
1 が４５°以下、シングル−ツイン電極のトーチ前進角
θ2 が３０°以上とすることを特徴とする請求項１記載
の高速水平すみ肉ガスシールドアーク溶接方法。 - 【請求項３】 シングル−ツイン電極のシフト距離Ｓが
２５mm以下または１００mm以上であることを特徴とする
請求項１および２記載の高速水平すみ肉ガスシールドア
ーク溶接方法。 - 【請求項４】 鋼ワイヤが、重量％で、 Ｃ ：０．０２〜０．１０％、 Ｓｉ：０．３〜０．９％、 Ｍｎ：０．０５〜１．５０％、 Ｔｉ：０．０３〜０．１５％、 Ｓ ：０．００５〜０．０３％ を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなること
を特徴とする請求項１，２および３記載の高速水平すみ
肉ガスシールドアーク溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24163095A JPH08332568A (ja) | 1995-04-07 | 1995-09-20 | 高速水平すみ肉ガスシールドアーク溶接方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8301095 | 1995-04-07 | ||
| JP7-83010 | 1995-04-07 | ||
| JP24163095A JPH08332568A (ja) | 1995-04-07 | 1995-09-20 | 高速水平すみ肉ガスシールドアーク溶接方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08332568A true JPH08332568A (ja) | 1996-12-17 |
Family
ID=26424075
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24163095A Pending JPH08332568A (ja) | 1995-04-07 | 1995-09-20 | 高速水平すみ肉ガスシールドアーク溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08332568A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007313558A (ja) * | 2005-06-15 | 2007-12-06 | Kobe Steel Ltd | ガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤ |
| JP2015136720A (ja) * | 2014-01-23 | 2015-07-30 | 日鐵住金溶接工業株式会社 | ２電極水平すみ肉ガスシールドアーク溶接方法 |
| CN115351396A (zh) * | 2022-08-23 | 2022-11-18 | 武汉钢铁有限公司 | 提高搭接接头平面弯曲疲劳性能的焊接方法 |
-
1995
- 1995-09-20 JP JP24163095A patent/JPH08332568A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007313558A (ja) * | 2005-06-15 | 2007-12-06 | Kobe Steel Ltd | ガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤ |
| JP2015136720A (ja) * | 2014-01-23 | 2015-07-30 | 日鐵住金溶接工業株式会社 | ２電極水平すみ肉ガスシールドアーク溶接方法 |
| CN115351396A (zh) * | 2022-08-23 | 2022-11-18 | 武汉钢铁有限公司 | 提高搭接接头平面弯曲疲劳性能的焊接方法 |
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