JPH0899175A - ガスシールドアーク溶接方法 - Google Patents
ガスシールドアーク溶接方法Info
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Abstract
有する板厚10mm以下程度の高張力薄鋼板の溶接を行
ったときでも、溶接金属の機械的性質を良好なものにす
ることが可能であると共にスパッタの発生が少なく溶接
作業性にも優れたものとすることができるガスシールド
アーク溶接方法を提供する。 【構成】 重量%で、C:0.15%以下、Si:0.
3〜0.9%、Mn:1.2〜2.5%、P:0.02
%以下、S:0.02%以下、Ti:0.02〜0.2
0%、Al:0.10%以下、B:0.001〜0.0
04%、O:0.010%以下、N:0.015%以
下、残部Feおよび不純物よりなる溶接用ワイヤを用
い、アルゴンガスと炭酸ガスとの混合量がAr+5〜5
0体積%である混合ガスをシールドガスとしてパルスア
ーク方式によりパルスマグ溶接を行うガスシールドアー
ク溶接方法。
Description
mm2(60kgf/mm2)級ないしは690N/m
m2(70kgf/mm2)級の高張力を有しかつまた
板厚が10mm以下の高張力薄鋼板の溶接にも好適であ
って、このような高張力薄鋼板を使用した自動車,建設
機械等々のパネルやフレームなどの溶接に利用するのに
適したガスシールドアーク溶接方法に関するものであ
る。
−,化学的エネルギー,機械的エネルギー,超音波エネ
ルギー,光エネルギーなどを用いたものがあり、電気的
エネルギーを用いたものには、アーク溶接法,抵抗溶接
法,高周波溶接法,電子ビーム溶接法,エレクトロスラ
グ溶接法,プラズマ溶接法などがあり、アーク溶接法に
は、被覆アーク溶接法,サブマージアーク溶接法,ガス
シールドアーク溶接法,セルフシールドアーク溶接法な
どがある。
シールドガスとして炭酸ガスを用いる炭酸ガスアーク溶
接法、アルゴン等の不活性ガスと炭酸ガスとの混合ガス
を用いる混合ガスシールドアーク溶接法(マグ溶接法
(MAG溶接法;MetalActive Gas w
elding method))などがある。
kgf/mm2)級ないしは690N/mm2(70k
gf/mm2)級の高張力鋼が開発されており、従来は
建築用鉄骨や橋梁用鋼材などの比較的板厚の大きい用途
に用いられていた。
の軽減による走行性能の向上,低燃費化の要請が絶えず
なされており、上記したような高張力鋼板、とくに板厚
が10mm以下程度の高張力薄鋼板の採用が、ドアアウ
タ,フロントフェンダ,フロントサイドメンバ,リヤサ
イドメンバ,フロアフレームなどに使用されるようにな
ってきている。
れる溶接用ワイヤとして、例えば、JIS Z 331
2に制定されているYGW21,YGW22等があっ
た。
うな従来の高張力鋼溶接用ワイヤを用いて、自動車用等
に使用される板厚が10mm以下程度の高張力薄鋼板を
溶接する場合には、溶接により得られる溶接金属が硬化
しすぎるために溶接継手部分の靭延性が低下したり、溶
接作業時にスパッタの発生が多いために溶接作業性が低
下したりすることがあるという問題点があったため、こ
のような問題点を解決することが課題であった。
がみてなされたものであって、引張強度が590N/m
m2以上ないしは690N/mm2以上の高張力を有す
る板厚10mm以下程度の高張力薄鋼板の溶接を行なっ
たときでも、溶接金属の機械的性質を良好なものにする
ことが可能であると共に、溶接時におけるスパッタの発
生が少なく溶接作業性にも優れたものとすることが可能
であるガスシールドアーク溶接方法を提供することを目
的としている。
ルドアーク溶接方法は、重量%で、C:0.15%以
下、Si:0.3〜0.9%、Mn:1.2〜2.5
%、P:0.02%以下、S:0.02%以下、Ti:
0.02〜0.20%、Al:0.10%以下、B:
0.001〜0.004%、O:0.010%以下、
N:0.015%以下、残部Feおよび不純物よりなる
溶接用ワイヤを用い、不活性ガスと炭酸ガスとの混合ガ
スをシールドガスとしてパルスアーク方式によりパルス
マグ溶接するようにしたことを特徴としている。
ク溶接方法の実施態様にあっては、パルスマグ溶接にお
いてアルゴンガスと炭酸ガスと(場合によっては少量の
酸素ガスと)の混合ガスをシールドガスとし、Ar+5
〜50体積%CO2の混合ガスをシールドガスとして用
いるようにすることができる。
アーク溶接方法の実施態様においては、パルスアーク方
式によりパルスマグ溶接するに際してのパルス周波数を
60〜120Hzとしたり、パルス幅を1.0〜1.3
msecとしたり、ピーク溶接電流を420〜480
A,平均溶接電流を280A以下としたり、入熱量を1
5kJ/cm以下としたり、溶接速度を80cm/mi
n以上としたりすることができる。
接方法の実施態様においては、溶接後に得られる溶接金
属の引張強度が690N/mm2以上であって、引張強
度690N/mm2級の高張力薄鋼板よりなる被溶接材
料の溶接に適用されるものとすることができる。
溶接方法において用いられる溶接用ワイヤの成分組成
(重量%)の限定理由について説明する。
な必須の元素であるが、過剰に含有すると溶接金属の硬
さが増大して靭延性の低下を来たすこととなるので、
0.15%以下としている。
は、高温で炭酸ガスが解離して酸素を発生することによ
り酸化性を有するものとなるので、Siは溶接金属の脱
酸のために添加する。しかし、Si含有量が0.3%未
満では十分な脱酸作用を得ることができないので、0.
3%以上としている。他方、Si含有量が多すぎると、
溶接金属の靭延性が低下することとなるので、0.9%
以下としている。
びに、溶接金属の強度および靭延性を向上させるために
添加するが、Mn含有量が1.2%未満では十分な作用
を得ることができないので、1.2%以上としている。
しかし、Mn含有量が多すぎると、溶接時にスパッタの
発生量が増加して溶接作業性を低下させることとなるの
で、2.5%以下としている。
因となるので、P含有量は少ないことが望ましく、0.
02%以下としている。
発生させる原因となるので、S含有量は少ないことが望
ましく、0.02%以下としている。
まれる炭酸ガスは溶接アーク中で強い酸化性を示すの
で、溶接金属の脱酸のために添加すると共に、高電流域
における溶接アークの安定化とスパッタ発生量の減少の
ため、および溶接金属の結晶粒微細化などのために添加
するが、これらの作用を良好に得るために、Ti含有量
は0.02%以上としている。しかし、Ti含有量を必
要以上に多くしても上記作用は増大しないとともに、む
しろ溶接金属の靭延性を低下させることとなるので、
0.20%以下としている。
のために添加するが、Al含有量が多すぎると溶接作業
時にスパッタの発生量が多くなるので、0.10%以下
としている。
の強靭性を増加させる作用の著しい元素であるので、
0.001%以上含有させることとしている。しかし、
過剰に添加してもその作用はさほど向上しないと共に、
むしろ溶接作業時にスパッタの発生量を増加させること
となるので、B含有量は0.004%以下としている。
ととなるので、できるだけ少ないことが望ましく、0.
01%以下としている。
ととなるので、できるだけ少ないことが望ましく、0.
015%以下としている。
としている。そして、このようなFe基地中の合金元素
として上記のほかに、例えば、3%以下のNi,3%以
下のCr,2%以下のMo,2%以下のCu,2%以下
のV等の1種または2種以上を添加することによって、
溶接金属の強度および靭性が向上するようにし、溶接入
熱を大きくしたときでも強度および靭性が低下するのを
防止するようになすことも可能ではあるが、とくに低コ
ストが要求される場合には、このような合金元素の添加
は価格の上昇をもたらすこととなる。
ワイヤを用い、不活性ガスと炭酸ガスと(場合によって
は少量の酸素ガスと)の混合ガスをシールドガスとして
パルスアーク方式によりパルスマグ溶接するに際し、上
記混合ガスよりなるシールドガスとしては、Ar+5〜
50体積%CO2ガスを用いることが望ましい。
ガス例えばArガスの含有量が多いときには溶接金属の
強度は向上するものとなるが、Arガス中のCO2ガス
量を5体積%以上とすることによって、アークの安定性
が向上するものとなる。
積%以上となると相対的にArガス量が少なくなって溶
接時におけるスパッタ発生量が多くなると共に溶接金属
の強度が低下することとなるので、CO2ガスの混合量
は5〜50体積%とするのが良い。
接用ワイヤを用い、上記した混合ガスをシールドガスと
してパルスアーク方式によりパルスマグ溶接を行うよう
にしているが、このようなパルスマグ溶接では、これを
自動車用高張力薄鋼板の溶接に適用した場合に、溶接速
度を上昇できると共に、薄板の溶接に際して入熱過剰に
ならないために所望の溶接継手を得やすく、さらには溶
接時のスパッタ発生量が少ないため溶接作業性を良好な
ものにできるなどといった利点がもたらされる。
場合におけるパルス周波数としては、60〜120Hz
とすることが望ましく、この場合、パルス周波数が60
Hzよりも低いとスパッタ発生量は低下するものの入熱
量が不足し、融合不良などの欠陥が発生しやすくなるの
で好ましくなく、反対に、パルス周波数が120Hzよ
りも高いとスパッタ発生量が多くなったり、入熱量が過
大になり溶け落ちが生じやすくなったりすることがある
ので好ましくない。
るパルス幅は、1.0〜1.3msecとすることが望
ましく、パルス幅が小さすぎると入熱不足となって溶け
込みが不安定になりやすく、パルス幅が大きすぎると入
熱過剰となって溶接金属の靭延性が低下したりスパッタ
発生量が増大したりするので好ましくない。
おけるピーク溶接電流を420〜480A,平均溶接電
流を280A以下とすることが望ましく、ピーク溶接電
流が小さすぎると入熱不足となって溶け込みが不安定に
なることがあり、反対にピーク溶接電流が大きすぎた
り、平均溶接電流が大きすぎるときには、入熱量が過大
なものとなって溶接金属の靭延性が低下したり、溶け落
ちが発生しやすくなったりするので好ましくない。そし
て、ベース溶接電流は50A程度とすることができる。
おける入熱量は15kJ/cm以下とすることが望まし
く、入熱量が過大になると溶接金属の強度および靭性な
どの機械的性質が劣化するので好ましくない。
おける溶接速度を80cm/min以上とし、溶接部へ
の入熱量が過大なものとならないようにすることが望ま
しい。
た溶接条件によりパルスマグ溶接を行うことによって、
引張強度590N/mm2以上、ないしは引張強度69
0N/mm2以上の高張力を有する板厚10mm以下程
度の高張力薄鋼板の溶接を実施したときでも、溶接部分
への入熱量が過大にならず、溶接金属の硬さが過大なも
のとならないことから、強度および靭性の優れた溶接継
手が得られると共に、溶接時においてスパッタの発生量
が少ないために溶接作業性も良好な溶接を行うことが可
能となり、かつまた均一なビードからなる溶接金属を得
ることができると共に溶け込みが安定した溶接金属を得
ることができ、このような溶接条件(例えば、溶接入熱
(kJ/cm)=[60×電流(A)×電圧(V)]/
[溶接速度(cm)]をもとにしてパルス周波数,パル
ス幅,ピーク溶接電流,平均溶接電流,ベース溶接電流
等を選定することによる適切な溶接入熱が与えられる溶
接条件)を適切に選定することによって高張力薄鋼板に
対する良好なガスシールドアーク溶接を行うことが可能
となって、全姿勢溶接にも適用することが可能となる。
方法では、重量%で、C:0.15%以下、Si:0.
3〜0.9%、Mn:1.2〜2.5%、P:0.02
%以下、S:0.02%以下、Ti:0.02〜0.2
0%、Al:0.10%以下、B:0.001〜0.0
04%、O:0.010%以下、N:0.015%以
下、残部Feおよび不純物よりなる溶接用ワイヤを用
い、不活性ガスと炭酸ガスとの混合ガスをシールドガス
としてパルスアーク方式によりパルスマグ溶接するよう
にしたから、引張強度が590N/mm2以上ないしは
690N/mm2以上の高張力を有する板厚10mm以
下程度の高張力薄鋼板の溶接を行ったときでも、溶接金
属の硬さが過大なものとならず靭性が良好なものとなっ
て溶接金属の引張強度が590N/mm2以上ないしは
690N/mm2以上で被溶接母材である高張力薄鋼板
と同程度の引張強度が得られると共にしかも靭性も良好
であって機械的性質に優れたものとなり、溶接時のスパ
ッタ発生量も少ないものとなって溶接作業性が良好なガ
スシールドアーク溶接が行えるものとなる。
溶接においてアルゴンガスと炭酸ガスとの混合ガスをシ
ールドガスとし、Ar+5〜50体積%CO2の混合ガ
スを用いるようにすることによって、アーク安定性や溶
滴の移行性がより一層良好なものになると共に溶接金属
の強度および靭性もより一層良好なものとなる。
溶接するに際してのパルス周波数を60〜120Hzと
したり、パルス幅を1.0〜1.3msecとしたり、
ピーク溶接電流を420〜480A,平均溶接電流を2
80A以下としたり、入熱量を15kJ/cm以下とし
たり、溶接速度を80cm/min以上としたりするこ
とによって、溶接部分への入熱量が不足したり過剰とな
ったりすることがなく、溶接金属のビードが均一なもの
になると共に溶け込みが安定したものとなり、溶接金属
の強度および靭性が良好なものになると共に溶接時にお
けるスパッタ発生量が減少して溶接作業性が良好なもの
となる。
N/mm2以上のものが得られることとなって、引張強
度が690N/mm2以上の高張力薄鋼板よりなる被溶
接材料の溶接にも適したものとなる。
す化学成分組成の鋼(鋼種A〜G)を溶製したのち、分
塊圧延,線材圧延ならびに冷間伸線および電気めっきを
含む工程を経ることによって、線径1.2mmのガスシ
ールドアーク溶接用ワイヤを製造した。
板厚が2.4mm,引張強度が690N/mm2(70
kgf/mm2)級の高張力鋼板を用意し、開先角度を
30°として、上記各ガスシールドアーク溶接用ワイヤ
を用いて、JIS Z 3121に制定されている突合
せ溶接継手の引張試験方法に準じて突合せ溶接を実施し
た。このときの溶接条件を表3に示す。また、溶接時に
はスパッタの発生状況を観察した。
む高張力薄鋼板から、JIS Z3121に制定する1
号引張試験片を切出して、この引張試験片を用いた引張
試験を行った。
から、JIS Z 3128に制定する溶接継手の衝撃
試験方法に準じて、JIS Z 2202に制定する1
/4サイズ4号試験片(幅:2.5mm)を切り出し、
この衝撃試験片を用いたシャルピー衝撃試験を行った。
これらの結果を表4に示す。なお、衝撃試験において評
価した靭性は、衝撃吸収エネルギーで表わしている。
ヤの化学成分組成が適切であり、また、溶接条件も適切
である試験No.1,3,6,7においては、溶接金属
の強度および靭性が良好であると共に、溶接時のスパッ
タの発生も少ないことが認められた。
2では、溶接金属の強度および靭性は良好であるが、ス
パッタ発生量がやや多いものとなっていた。また、パル
ス幅が小さめである供試No.5においても、溶接金属
の強度および靭性は良好であるが、スパッタ発生量がや
や多いものとなっていた。
4では、溶接金属の強度および靭性があまり良くないも
のとなっていた。
供試No.8では、スパッタ発生量が多いものとなって
いた。
いてBを含有していない供試No.9,10では、溶接
金属の強度が溶接母材である高張力薄鋼板の強度に比べ
て低いものとなっており、また、溶接用ワイヤの化学成
分において、C,Si,Mn,Tiの含有量が多い供試
No.11では溶接金属の引張強度が過大であって靭性
がかなり劣っていると共に、スパッタ発生量も多いもの
となっていた。
方法では、重量%で、C:0.15%以下、Si:0.
3〜0.9%、Mn:1.2〜2.5%、P:0.02
%以下、S:0.02%以下、Ti:0.02〜0.2
0%、Al:0.10%以下、B:0.001〜0.0
04%、O:0.010%以下、N:0.015%以
下、残部Feおよび不純物よりなる溶接用ワイヤを用
い、不活性ガスと炭酸ガスとの混合ガスをシールドガス
としてパルスアーク方式によりパルスマグ溶接する構成
としたから、引張強度が590N/mm2以上ないしは
690N/mm2以上の高張力を有する板厚10mm以
下程度の高張力薄鋼板の溶接を行ったときでも、溶接金
属の硬さが大きくなりすぎない適度なものにすることが
可能であって溶接金属の靭性を良好なものにすることが
可能であり、溶接金属の機械的性質を優れたものにする
ことが可能であると共に、溶接時のスパッタ発生量を少
ないものにすることが可能であって溶接作業性を良好な
ものにすることが可能であり、自動車用フレーム材やパ
ネル材への高張力鋼板の適用をさらに増大させることが
可能であるという著しく優れた効果がもたらされる。
ンガスと炭酸ガスとの混合ガスをシールドガスとし、A
r+5〜50体積%CO2の混合ガスを用いることによ
って溶接時のアーク安定性や溶滴の移行性をより一層良
好なものとすることができると共に溶接金属の強度およ
び靭性をより一層良好なものとすることが可能である。
溶接するに際してのパルス周波数を60〜120Hzと
したり、パルス幅を1.0〜1.3msecとしたり、
ピーク溶接電流を420〜480A,平均溶接電流を2
80A以下としたり、入熱量を15kJ/cm以下とし
たり、溶接速度を80cm/min以上としたりするこ
とによって、溶接部分への入熱量を適切なものとするこ
とが可能となって、溶接金属のビードを均一なものにす
ることが可能であると共に溶け込みを安定したものとす
ることが可能であり、溶接金属の強度および靭性を良好
なものとすることが可能であると共に、溶接時における
スパッタ発生量を減少させて溶接作業性を良好なものと
することが可能である。
mm2以上のものとすることが可能であることから、引
張強度が690N/mm2以上の高張力薄鋼板よりなる
被溶接材料の溶接にも適したものとなり、自動車のパネ
ル材やフレーム材等への高張力鋼板の適用をさらに拡大
させることが可能になるという著しく優れた効果がもた
らされる。
Claims (8)
- 【請求項1】 重量%で、C:0.15%以下、Si:
0.3〜0.9%、Mn:1.2〜2.5%、P:0.
02%以下、S:0.02%以下、Ti:0.02〜
0.20%、Al:0.10%以下、B:0.001〜
0.004%、O:0.010%以下、N:0.015
%以下、残部Feおよび不純物よりなる溶接用ワイヤを
用い、不活性ガスと炭酸ガスとの混合ガスをシールドガ
スとしてパルスアーク方式によりパルスマグ溶接するこ
とを特徴とするガスシールドアーク溶接方法。 - 【請求項2】 パルスマグ溶接においてアルゴンガスと
炭酸ガスとの混合ガスをシールドガスとし、Ar+5〜
50体積%CO2の混合ガスをシールドガスとして用い
ることを特徴とする請求項1に記載のガスシールドアー
ク溶接方法。 - 【請求項3】 パルスアーク方式によりパルスマグ溶接
するに際してのパルス周波数を60〜120Hzとする
ことを特徴とする請求項1または2に記載のガスシール
ドアーク溶接方法。 - 【請求項4】 パルスアーク方式によりパルスマグ溶接
するに際してのパルス幅を1.0〜1.3msecとす
ることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載
のガスシールドアーク溶接方法。 - 【請求項5】 パルスアーク方式によりパルスマグ溶接
するに際してのピーク溶接電流を420〜480A,平
均溶接電流を280A以下とすることを特徴とする請求
項1ないし4のいずれかに記載のガスシールドアーク溶
接方法。 - 【請求項6】 パルスアーク方式によりパルスマグ溶接
するに際しての入熱量を15kJ/cm以下とすること
を特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載のガス
シールドアーク溶接方法。 - 【請求項7】 パルスアーク方式によりパルスマグ溶接
するに際しての溶接速度を80cm/min以上とする
ことを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載の
ガスシールドアーク溶接方法。 - 【請求項8】 溶接後に得られる溶接金属の引張強度が
690N/mm2以上であって、引張強度690N/m
m2級の高張力薄鋼板よりなる被溶接材料の溶接に適用
されることを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに
記載のガスシールドアーク溶接方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23570994A JP3523917B2 (ja) | 1994-09-29 | 1994-09-29 | ガスシールドアーク溶接方法 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH0899175A true JPH0899175A (ja) | 1996-04-16 |
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