JPH09239583A

JPH09239583A - 連続溶接性に優れたパルスアーク溶接用鋼ワイヤ

Info

Publication number: JPH09239583A
Application number: JP4597996A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Koyama; 汎司小山; Isamu Kimoto; 勇木本; Akira Hirano; 侃平野; Toshihiko Chiba; 利彦千葉; Takeshi Kato; 剛加藤
Original assignee: Nippon Steel Welding and Engineering Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Welding and Engineering Co Ltd
Priority date: 1996-03-04
Filing date: 1996-03-04
Publication date: 1997-09-16

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】薄鋼板および亜鉛めっき鋼板の高速ガスシール
ドアーク溶接において、優れた耐気孔性、耐ギャップ
性、低スパッタ性と連続溶接性が得られるパルスアーク
溶接鋼ワイヤを提供する。【解決手段】ワイヤ表面付着物に由来するＣａ，Ｎａ，
Ｋが共に５ｐｐｍ以下であること。重量％で、Ｃ：０．
０２〜０．４０％，Ｓｉ：０．５０〜２．０％，Ｍｎ：
０．２０〜３．０％，Ｐ：０．００５〜０．０５０％，
Ｓ：０．００５〜０．０５０％，Ｏ：０．００３０〜
０．０５０％，Ｃａ：０．０００５％以下であること。
さらに、Ａｌ：０．００５〜０．２０％，Ｔｉ：０．０
０５〜０．２０％，Ｚｒ：０．００５〜０．２０％の１
種または２種以上を含有し、且つＮｂ：０．０５〜１．
５０％，Ｖ：０．０５〜１．５０％，Ｔａ：０．０５〜
１．５０％の１種または２種以上を含有し、残部が実質
的にＦｅよりなる連続溶接性に優れたパルスアーク溶接
用鋼ワイヤ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主としてＣＯ₂あ
るいはＡｒ−ＣＯ₂混合ガスをシールドガスとして使用
する薄板用鋼ワイヤに関し、詳しくは亜鉛めっき鋼板、
非表面処理の冷延および熱延の薄板のガスシールドアー
ク溶接に使用して優れた連続溶接性を得るためのワイヤ
に係わるものである。

【０００２】

【従来の技術】鋼材の錆び易い欠点を補う手段として、
冷延または熱延鋼板表面に亜鉛系塗料塗布や亜鉛めっき
を施した表面処理鋼板がある。これら表面処理鋼板は薄
板分野で、特にプレハブ等の柱、屋根の建築材料、ガソ
リン缶、洗濯機の部品のほか、自動車車体においても使
用されている。これら表面処理鋼板の溶接にはガスシ−
ルドアーク溶接法が多用されている。亜鉛系表面処理鋼
板の薄板の溶接ではピット、ブローホール等の気孔欠
陥の発生、スパッタの増加などの問題点に加え、溶
落ちや間隙に対する条件範囲が狭いなどの各問題点が
ある。

【０００３】即ち、薄板の自動化は生産性向上を目的と
するもので、従ってより高速で安定した溶接が求めら
れ、多くの場合１ｍ／ｍｉｎ程度以上の速度の高速溶接
が採用される。このような薄板の高速溶接では、溶接入
熱が小さく、冷却速度も早いため、亜鉛めっき鋼板の場
合には溶融金属に侵入した亜鉛系ガスの浮上に要するに
充分な時間が得られずに気孔欠陥が多発するだけでな
く、シールド不足による気孔欠陥も考慮する必要があ
る。また、亜鉛めっき等の表面処理を施さない薄板（以
下、薄鋼板という）の高速溶接においては、開先間隙に
対しての条件裕度も狭くなるため耐ギャップ性も同時に
満足することが必要である。

【０００４】亜鉛めっき鋼板に対する気孔欠陥の防止技
術として特開昭６３−５６３９５号公報にはＴｅ，Ｓ
ｅ，ＲＥＭ等の単体または酸化物、炭酸塩、弗化物等で
構成される防止剤を鋼板表面に塗布する技術が、また特
開昭６３−１０８９９５号公報にはりん鉄を主成分とし
た塗布剤が提案されているが、これらは溶接前に予め鋼
板表面塗布することが必要であるばかりでなく、溶接後
も該塗布剤の除去の工数が必要となるものであり実用的
でない。

【０００５】次に、鋼ワイヤとしては特開昭６３−７２
４９８号公報にはＡｌ，Ｔｉ，Ｃｕの他に多量のＮｉを
含有させるソリッドワイヤの提案がある。しかしなが
ら、この様な組成では本発明が対象とする亜鉛めっき鋼
板の高速溶接には効果が期待できないものである。ま
た、特開平１−３０９７９６号公報には、Ｃ，Ｓｉ，Ｍ
ｎ，Ｂｉ，Ｏ，Ｔｉ添加量を規制した亜鉛めっき鋼板溶
接用ソリッドワイヤが開示されている。この技術は亜鉛
めっき鋼板の気孔抑制やスパッタ発生量の減少には効果
があるものの、薄板高速溶接の耐ギャップ性には対して
は配慮がなされていない。

【０００６】また、特開平４−４１０９８号公報では
Ｃ，Ｓｉ，Ｍｎ，ＢｉにＮｂ，ＶおよびＡｌ，Ｔｉ，Ｚ
ｒを規制した各種表面処理鋼板用ソリッドワイヤがあ
る。このワイヤも亜鉛めっき鋼板の耐気孔性に対しては
効果があるものの、スパッタ量や耐ギャップ性に対して
は効果が期待出来ない。また、特開平５−３０５４４５
号公報では、亜鉛めっき鋼板の溶接方法が提案されてい
るが、この技術は溶接速度が、１００ｃｍ／ｍｉｎを超
える高速溶接では耐気孔性に対して効果がなく、さらに
耐ギャップ性に対しては配慮がなされていない。

【０００７】さらに、薄板の高速溶接を対象とした特開
平５−３０５４７６号公報はＣ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｐ，Ｓ，
Ａｌ，Ｎ，Ｏ量およびＭｎ／Ｓｉ比を規定したソリッド
ワイヤの提案である。このうちＳの添加は普通鋼板の高
速溶接におけるスパッタの低減、ビード形成性の改善お
よびスラグ剥離性の改善を目的としている。またＯにつ
いては、心線加工性と溶接作業性への悪影響からむしろ
制限しているものである。このように、この提案も３．
２ｍｍ程度の普通鋼板のみの高速溶接を対象としたもの
で、表面処理鋼板の耐気孔性を満足できるものではな
い。

【０００８】このような薄鋼板や表面処理鋼板の自動溶
接上の課題に加えて、最近では溶接ロボットの採用によ
る自動化が進んでくると、多数の溶接ロボットを同時に
使用して１ラインを構成する生産方式が採用される場合
が多い。このような生産方式では、１台のロボットの溶
接トラブルによる稼働停止が、そのまま全ライン停止に
至り、自動化阻害要因として顕在化する傾向にある。溶
接トラブル発生には様々な原因が考えられるが、溶接材
料からの観点では、より安定して長時間の連続溶接性が
強く要望されている。

【０００９】特に、パルスア−ク溶接のように、周期的
に平均電流の数倍にも及ぶ高電流が付与される場合に
は、溶接電流の通電箇所であるワイヤ表面とチップの接
触面にアーク切れ等の問題点が発生しやすく連続溶接に
影響を与える。しかしながら、連続溶接性に優れたワイ
ヤに関する従来技術での検討は少なく、さらにパルスア
ーク溶接での検討は非常に少ないのが現状である。

【００１０】例えば、特開平１−２４９２９１号公報で
は、めっきワイヤにおけるＣａ量を規制し、Ｃａに依存
のアーク停止回数を減少してアークを安定化する技術が
ある。しかし、この技術もパルスアークを対象とした技
術ではない。また、同様な技術として、特開平２−８０
１９６号公報では、Ｃａを実質的に含有しないワイヤの
製造方法が提案されている。特開昭６３−１０８９９６
号公報には、ワイヤ表面に形成した溝にカリ化合物を適
当量付着させたワイヤおよび製造方法により、ワイヤ送
給性、アーク安定性を改良する技術が提案されている。

【００１１】特願平３ー７１２６６号公報では、ワイヤ
含有Ｃａ量範囲とワイヤ表面双方のＣａ量を制限して、
アーク切れを減少してアーク安定化した技術が開示され
ている。このように、種々の技術提案があるが、これら
アーク安定性向上技術のいずれも通常の溶接を対象とし
たもので、パルスアーク溶接では効果が期待できないも
のである。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は従来技術では
解決し得なかった、パルスアーク溶接におけるアーク切
れの発生等の連続溶接性と薄鋼板および表面処理鋼板に
おける気孔欠陥等を軽減できる技術を同時に達成したも
のである。即ち、すでに本発明者の一員が提案している
ワイヤに含有するＣａとワイヤ表面に付着するＣａが、
溶接におけるワイヤとチップ間の通電性を損ねるとの知
見を基に、パルスアーク溶接における通電性改善につい
て検討を重ねた結果、ワイヤ表面付着のＣａ並びにＮ
ａ，Ｋ等を抑制する通電性に対する効果を相乗的に良好
にならしめ、パルスアーク溶接における連続溶接性を可
能にするワイヤを提供することができた。特に、薄板亜
鉛めっき鋼板の高速溶接において、耐気孔性、スパッタ
発生量および耐ギャップ性を満足するに好適な鋼ワイヤ
組成においてより効果的に発揮される。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、高電流のパル
スアーク溶接における連続溶接性の問題点を解決するた
め種々検討した結果、ワイヤに含有するＣ量に比べて、
ワイヤ表層部のＣ量を低減すると共に、ワイヤの表面に
付着するＣａ，Ｎａ，Ｋ等を抑制する技術構成に至っ
た。また、薄鋼板および表面処理鋼板に好適なワイヤ成
分系でより好適に発揮できるもので、その構成は以下の
通りである。

【００１４】（１）ワイヤ表面付着物に由来するＣａ，
Ｎａ，Ｋが共に５ｐｐｍ以下であることを特徴とするパ
ルスアーク連続溶接性に優れたパルスアーク溶接用鋼ワ
イヤ。（２）ワイヤ全重量に対して、重量％で、Ｃ：０．０２
〜０．４０％，Ｓｉ：０．５０〜２．０％，Ｍｎ：０．
２０〜３．０％，Ｐ：０．００５〜０．０５０％，Ｓ：
０．００５〜０．０５０％，Ｏ：０．００３０〜０．０
５０％，Ｃａ；０．０００５％以下で、残部が実質的に
Ｆｅよりなることを特徴とする前記（１）記載のパルス
アーク連続溶接性に優れたガスシールドアーク溶接鋼ワ
イヤ。

【００１５】（３）Ａｌ：０．００５〜０．２０％，Ｔ
ｉ：０．００５〜０．２０％，Ｚｒ：０．００５〜０．
２０％の１種または２種以上を含有し、且つＮｂ：０．
０５〜１．５０％，Ｖ：０．０５〜１．５０％，Ｔ
ａ：０．０５〜１．５０％の１種または２種以上を含有
し、残部が実質的にＦｅよりなることを特徴とする前記
（１）記載のパルスアーク連続溶接性に優れたガスシー
ルドアーク溶接鋼ワイヤにある。

【００１６】長時間溶接や高速ワイヤ送給条件における
パルスアーク溶接において発生するアーク切れあるいは
アーク不安定現象に着目して、その改良を検討した。ア
ーク切れ、アーク不安定現象は、主にワイヤ表面とチッ
プ間の通電性に依存しており、ワイヤ中のＣａおよびワ
イヤ表面に微量に存在するＣａの作用効果については、
本発明者らの一人による特開平４−３０９４８９号公報
の明細書で既にあきらかなように、Ｃａイオンの存在に
よりチップ内壁とワイヤ表面間にスパークが発生し、こ
のスパークがチップ内壁を損傷して、アーク切れ、アー
ク不安定等の不具合を起こすものである。従って、ワイ
ヤ中のＣａ量およびワイヤ表面のＣａ量を制限すること
でこれらの不具合は抑制される。しかし、これらは通常
の溶接のように溶接電流がほぼ一定の場合には効果を発
揮するが、電流が短時間に急激に変化するパルスアーク
溶接の場合にはＣａの制限だけでは、アーク切れ等の不
具合を抑制することが困難である。

【００１７】そこで、パルスアーク溶接におけるアーク
切れ防止についてさらに検討を加えた結果、Ｃａの抑制
以外にＫおよびＮａ量の抑制も影響があることが判っ
た。図１は、ＪＩＳＺ３３１２のＹＧＷ１６該当のワイ
ヤ表面にＣａ，Ｋ，Ｎａ付着量を変化させたワイヤを使
用したパルスアーク溶接における不安定短絡回数につい
て、ワイヤ表面のＣａ，Ｎａ，Ｋの合計量との関係を示
している。シールドガスとしてＡｒ−２０％ＣＯ₂混合
ガスを用い、電流２８０Ａ，電圧２８Ｖ，溶接速度１５
０ｃｍ／ｍｉｎの溶接条件でビードオンプレート（下
向）で溶接を行い、電流、電圧の変化をパソコンに記録
した。その電圧波形から、電圧の瞬時値が１０Ｖ以下に
なる電圧変化を短絡時間として計数し、この短絡時間の
平均短絡時間と短絡時間の標準偏差（σ）を５秒間のデ
ータについて比較したものである。ワイヤ中のＣａ，
Ｋ，Ｎａの増加に伴って、平均短絡時間、σ共に増加し
ていることが判明した。

【００１８】尚、Ｃａ，Ｋ，Ｎａ付着量の測定は１００
ｇのワイヤをエチルアルコールで洗浄し、５〜１０ｃｍ
の長さに切断した後、７％の希塩酸中で１０分間沸騰さ
せてＣａ，Ｎａ，Ｋを溶解濾過し、原子吸光光度計で定
量した値によった。尚、ワイヤ中のＣａ，Ｎａ，Ｋ量は
いずれも３ｐｐｍ以下である。このようなワイヤ中のＣ
ａ，Ｋ，Ｎａ等の存在によるアークへの影響は、溶接金
属中でＣａ，Ｎａ，Ｋの酸化物が形成され、この酸化物
を求めてアークが移動することにより、アーク長変動が
大きくなる。その結果、常にアーク力の影響を受けてい
るワイヤ先端の溶滴変動も激しく且つ不規則となる。こ
の不規則な溶滴の挙動が前述の平均短絡時間の増加およ
びσの増加として観察されたものと考えられる。

【００１９】パルスアーク溶接は、高電流期間と低電流
期間とを周期的に繰り返す溶接法であるから、通常の溶
接より高電流が短期間流れる。この高電流域の電流値は
通常４００〜６００Ａ程度、低電流域の電流値は１００
Ａ程度以下で、周波数は１００〜３００Ｈｚであるの
で、通常溶接の２〜３倍の高電流時間が多く存在する。
この電流変動回数と高い電流値は、ワイヤ表面とチップ
内壁との通電現象に大きな影響を与える。特に、ワイヤ
表面にＣａ，Ｎａ，Ｋ等の存在は通電時にワイヤとチッ
プとの間に微小なスパークを生じる。このスパークによ
るチップ内壁の損傷が溶接時間と共に拡大して、図２に
示すようなアーク切れ現象を生じさせる。

【００２０】図２は、表４のワイヤＮｏ．１８を使用し
て、約２分溶接−１分休止のサイクルで断続溶接した溶
接電流、溶接電圧およびワイヤ送給モーターの電機子電
流の変化をペン書きオシロに記録させたものであり、溶
接時間が１０分程度でアーク切れが発生した例である。
また、図３はチップの内壁をＣｕ，ＦｅについてＥＰＭ
Ａで分析した結果を示す顕微鏡写真である。図３の
（イ）は溶接に使用していない新品チップ内壁面、
（ロ）は溶接時間約１０間の溶接した後のチップ内壁面
である。新品チップ（イ）の内壁面にはＦｅは全く認め
られないが、溶接したチップ（ロ）の内壁面には点状の
Ｆｅが認められる。このＦｅはワイヤとの間に生じたス
パークによりワイヤ（Ｆｅ）の一部がチップ内壁に融着
したものと考えられる。

【００２１】次に、薄鋼板および亜鉛めっき処理鋼板に
おける問題を解決するため、薄板の亜鉛めっき鋼板の高
速溶接において、本発明者らが提案した特公平６−４７
１８５号公報の発明をさらに詳細に検討を重ねた結果、
本発明を成すに到った。即ち、特公平６−４７１８５号
公報の発明では、Ｃ：０．０２〜０．４０％，Ｓｉ：
０．２０〜１．５０％，Ｍｎ：０．２０〜１．５０％，
Ｐ：０．０３０％以下，Ｓ：０．０３０％以下であっ
て、Ｎｂ：０．１０〜１．５０％，Ｖ：０．１０〜１．
５０％の内１種または２種を含有し、残部がＦｅおよび
不可避不純物からなる構成である。

【００２２】該構成によれば、亜鉛めっき鋼板溶接の亜
鉛およびシールド不良による気孔抑制には効果がある
が、耐ギャップ性およびスパッタ量の低減に対しては充
分とはいえない。そこで上記特性に対してさらなる検討
を行い耐ギャップ性の向上にはＳおよびＯの検討により
向上できる事を見いだした。Ｓはワイヤへの添加により
溶接溶込みを減少すると共に、ビード幅の拡大と溶接金
属の母材のぬれ性を向上し架橋性を改善して、耐ギャッ
プ性を向上する作用がある。しかし、Ｓ添加のみでは本
発明が対象とする高速溶接ではアークの安定性が不充分
である。高速性の向上にはＯ添加が有効である。

【００２３】また、ＯにはＳと同様に耐ギャップ性向上
効果もありＳとＯの共存が高速溶接の耐ギャップ性確保
に有効である。このようなＳ，Ｏの溶込み減少やビード
幅を拡大による耐ギャップ性への効果は、Ｓ，Ｏが共に
表面活性元素であり、溶融金属の表面張力を減少させる
ことによると考えられる。特に高速溶接においては、
Ｓ，Ｏの共存による効果が有効に発揮される。またこの
様な表面張力低下は、ワイヤ先端の溶融金属にも作用し
てアークの安定化させ、スパッタ発生量低減にも寄与す
る。

【００２４】Ａｌ，Ｔｉ，Ｚｒの添加はスパッタ発生量
低減に効果がある。また、Ｖ，Ｎｂ，Ｔａは溶融金属の
粘性を変化して耐ギャップ性の向上に有効に作用する。
このように、ＳとＯの共存、Ａｌ，Ｔｉ，ＺｒおよびＴ
ａ等の検討を加え新たな構成を得た。Ａｌ，Ｔｉ，Ｚｒ
の添加は、アークの電位傾度を低下させてアークを安定
化させる作用があり、スパッタ発生量の抑制に有効であ
る。また、これらの元素は、シールド不良による気孔発
生を抑制する効果もある。Ｖ，Ｎｂ，Ｔａの添加は、シ
ールド不良による気孔発生を効果的に抑制する効果に加
えて、溶融金属の粘性を高め、高速溶接における耐ギャ
ップ性を向上させる。

【００２５】表１に示す成分系のワイヤ径１．２mmφの
鋼ワイヤを用いて、表２の溶接条件および図４の開先形
状により溶接した亜鉛めっき鋼板溶接金属の耐ギャップ
を検討した結果を表３に示す。耐ギャップ特性は溶け落
ちの生じない溶接可能な最大ギャップで評価し、またス
パッタ発生量および割れの有無を評価した。耐ギャップ
性評価は、溶接可能最大ギャップが１．０ｍｍ以上を、
スパッタ発生量評価は図５に示す銅製捕集箱内の捕集重
量が１．０ｇ／ｍｉｎ以下を基準とし、割れはＸ線透過
試験により溶接ビードのクレ−タ−部を除いて調査し
た。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【表２】

【００２８】

【表３】

【００２９】このように、ワイヤ表面のＣａ，Ｎａ，Ｋ
付着量を制限し且つ、ワイヤにＮｂ，Ｖ，Ｔａを添加
し、Ａｌ，Ｔｉ，Ｚｒを調整し、さらにＳ，Ｏの範囲を
各々規制にする事によって、耐ギャップ性、スパッタ発
生量および割れ共に改善された薄板の連続溶接性に優れ
たパルスアーク溶接が可能となった。以下に、本発明の
成分限定理由を作用と共に詳述する。

【００３０】Ｃ：０．０２〜０．４０％Ｃは本発明の構成では、亜鉛めっき鋼板の気孔発生の抑
制に効果がある。しかし、０．０２％未満ではその効果
が認められず、また、０．４０％を超えるとスパッタ発
生量が増加し、薄板の高速溶接においても割れ感受性が
著しく高くなるので範囲を０．０２〜０．４０％とし
た。

【００３１】Ｓｉ：０．５０〜２．０％Ｓｉは主脱酸剤として添加するが、そのほかビード形状
を改善すると共に、高速溶接での耐ギャップ性を向上す
る作用がある。しかし、０．５０％未満ではそれらの効
果が得られず、また２．０％超ではスラグ発生量が増加
するためその範囲を０．５０〜２．０％とした。

【００３２】Ｍｎ：０．２０〜３．０％ＭｎはＳｉと共に脱酸剤として作用するほか、ビード形
状改善を目的に添加する。しかし、０．２０％未満では
脱酸不足により、亜鉛以外の要因とする気孔発生が著し
くなり、またスパッタが多発するので、下限を０．２０
％とした。また、３．０％を超えると、耐ギャップ性が
劣化すると共に、溶接金属の硬化が著しくなるので、範
囲を０．２０〜３．０％とした。

【００３３】Ｐ：０．００５〜０．０５０％Ｐは亜鉛めっき鋼板の気孔抑制に効果があるが、過度の
添加は溶接金属の割れの原因となる。下限の０．００５
％は気孔抑制の観点から、上限の０．０５０％は割れ性
の観点から範囲とした。Ｓ：０．００５〜０．０５０Ｓは、耐ギャップ性を向上させる元素として酸素と共に
極めて有効である。その効果は０．００５％程度から発
揮される。一方、０．０５０％超ではＰと同様に耐割れ
性の危険が増加するため範囲を０．００５〜０．０５０
％の範囲とした。

【００３４】Ｏ：０．００３０〜０．０５０％ＯはＳと共に高速溶接における耐ギャップ性を確保する
に必要である。またスパッタ発生を減少させる作用もあ
る。本発明の構成では０．００３０％以上で効果が顕著
となるが、０．０５０％を超えるとその効果が飽和する
ばかりでなく、アーク不安定状態となりスパッタも多発
するため上限とした。Ｏの存在形態は、固溶または酸化
物としてワイヤに均一に分布しても良いが、より好まし
いのは内部酸化層、粒界酸化層としてワイヤ表面部に集
中して存在する場合である。

【００３５】Ｃａ：０．０００５％以下Ｃａはワイヤ中に含有する場合でも連続溶接性を損ねる
が、０．０００５％未満であれば影響がない。Ａｌ：０．００５〜０．２０％Ａｌは強脱酸元素であり、また窒素固定元素として、Ｔ
ｉ，Ｚｒと共に極微量の添加でシールド不良による気孔
の発生を抑制する作用がある。しかし、０．００５％未
満では上記効果は認められず、０．２０％を超えるとス
ラグ生成量が増加して、亜鉛による気孔発生を促進する
ため上限は０．２０％とする必要がある。

【００３６】Ｔｉ：０．００５〜０．０１０％ＴｉはＡｌ，Ｚｒと同様に強脱酸剤であり、また窒素固
定元素として極微量の添加でシールド不良による気孔の
発生を抑制する作用がある。またアークを安定化させ高
速溶接性を向上させ、スパッタ減少に有効に作用する。
しかし、０．００５％未満では上記効果は認められず、
０．２０％を超えるとスラグ生成量の増加とスラグのビ
ード表面の被包面積が増加して、亜鉛による気孔発生を
促進するため上限は０．２０％とする必要がある。

【００３７】Ｚｒ：０．００５〜０．２０％ＺｒはＡｌ，Ｔｉと同様に強脱酸剤であり、Ａｌ，Ｔｉ
の複合添加によりシールド不良による気孔発生を抑制す
る。その効果は０．００５％から発揮される。しかし
０．２０％を超えるとＡｌ，Ｔｉと同様な作用により気
孔発生を助長する。Ｎｂ：０．０５〜１．５０％Ｎｂは窒化物生成元素として、シールド不良による気孔
発生を抑制し、また亜鉛による気孔生成にも効果があ
り、さらにはビード形状を良好にして高速溶接での耐ギ
ャップ性をも向上させる目的で添加する。その効果は
０．０５％以上の添加で認められる。しかし、１．５０
％を超えると上記各効果が飽和するほか、ビードの硬さ
が著しく高くなるため上限を１．５０％とした。

【００３８】Ｖ：０．０５％〜１．５０％ＶはＮｂと共に窒化物生成を析出し、シールド不良によ
る気孔生成溶接金属の目的で添加する。しかし、０．０
５％未満では効果が不足し、１．５０％を超えるとむし
ろ割れ感受性が高まるので、範囲を０．０５〜１．５０
％とした。Ｔａ：０．０５〜１．５０％ＴａはＮｂ，Ｖと同様に窒素固定元素として添加する。
その効果は０．０５〜１．５０％の範囲で認められる。

【００３９】以下に実施例により、本発明を具体的に説
明する。

【実施例】表４に示す化学成分のワイヤ径１．２ｍｍφ
の鋼ワイヤにより図４の溶接継手により表２の溶接条件
で溶接した。この継手溶接の耐気孔性、最大ギャップお
よびスパッタ発生量の評価した結果を表５に示す。また
連続溶接性は、Ａｒ−２０％ＣＯ₂ガスにより２８０Ａ
−２８Ｖ−１５０ｃｍ／ｍｉｎの溶接条件により、下向
の３０分間の連続パルスアーク溶接を行い、その間の電
流、電圧波形をペン書きオシロに記録して、アーク切れ
発生の有無を観察し、１回もアーク切れが発生しないも
のを良好とした。

【００４０】

【表４】

【００４１】

【表５】

【００４２】評価基準は、耐気孔性についてはピット個
数（外観検査）を測定して１個以下を、ブローホール発
生（Ｘ線透過検査）についてはブローホール合計幅／ビ
ード長さが３０％以下を合格とした。また、耐ギャップ
性評価は溶接可能なギャップが１．０ｍｍ以上を、スパ
ッタ発生量評価は銅製捕集箱内の捕集重量が１．０g/mi
n以下を合格とした。

【００４３】ワイヤＮｏ．７は、Ｓｉ値が本発明の範囲
未満であるため、亜鉛による気孔とは異なる形態のピッ
ト、ブローホールの発生が多く、また耐ギャップ性、ス
パッタ量も多くなっている。ワイヤＮｏ．８は、Ｍｎ値
が本発明の範囲を超えるため、特に耐気孔性、耐ギャッ
プ性に十分な値が得られない。ワイヤＮｏ．９は、Ｍｎ
が範囲未満であり、ワイヤＮｏ．７の場合と同様の気孔
が多発し、スパッタが多発し、性能が劣化している。ワ
イヤＮｏ．１０は、Ｓｉが本発明の限定範囲を超えるも
のであるが、全体的に各項目の性能が得られない。

【００４４】ワイヤＮｏ．１１は、Ｎｂ，Ｖ，Ｔａが本
発明範囲未満であり、特に耐気孔性に劣り、またスパッ
タ量も多いばかりでなく、割れも発生する。ワイヤＮ
ｏ．１２は、Ｖ量が本発明超のワイヤで、耐気孔性に劣
っている。ワイヤＮｏ．１３は、Ａｌ，Ｔｉ，Ｚｒが本
発明の範囲を満たしていないもので、耐気孔性が著しく
悪く、またスパッタ量も多い。ワイヤＮｏ．１４は、Ｔ
ｉが本発明範囲を超えており、耐ギャップ性が特に満足
できない。ワイヤＮｏ．１５は、Ｓ，Ｏが本発明の範囲
未満であるため、特に耐ギャップ性が劣り、またその他
の性能も全体的に不充分である。

【００４５】ワイヤＮｏ．１６は、Ｃが本発明の範囲を
超えるため、特にスパッタが多く、割れの発生が認めら
れている。ワイヤＮｏ．１７は、ワイヤＣａ量が０．０
００５％を超えるため連続溶接性が劣った。ワイヤＮ
ｏ．１８〜２０は、ワイヤ表面のＣａ，Ｎａ、Ｋ付着量
が各々５ｐｐｍを超えたため連続溶接性が満足しなかっ
た。これらの比較ワイヤに比べて、本発明範囲のワイヤ
Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６の各ワイヤはいずれの項目の全てに
良好な成績が得られることが明かである。

【００４６】

【発明の効果】以上のように、本発明のワイヤにおいて
は、表面処理鋼板および普通鋼板の高速溶接において優
れた耐気孔性と耐ギャップ性共に優れたスパッタ発生量
の少ない溶接が可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】ワイヤ表面のＣａ＋Ｎａ＋Ｋ合計量と平均短絡
時間および短絡時間標準偏差（σ）との関係を示す図で
ある。

【図２】アーク切れを示すペン書きオシロの溶接電流、
溶接電圧、電機子電流の記録図である。

【図３】チップ内壁面のＦｅおよびＣｕのＥＰＭＡ分析
した顕微鏡写真である。

【図４】試験板の継手形状を示す斜視図である。

【図５】スパッタ量捕集方法を示す図である。

【符号の説明】

１鋼板２溶接トーチ３銅製捕集箱４溶接ワイヤ

───────────────────────────────────────────────────── 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 38/04 Ｃ２２Ｃ 38/04 38/14 38/14 (72)発明者千葉利彦東京都中央区築地三丁目５番４号日鐵溶接工業株式会社研究所内 (72)発明者加藤剛東京都中央区築地三丁目５番４号日鐵溶接工業株式会社研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ワイヤ表面付着物に由来するＣａ，Ｎ
ａ，Ｋが共に５ｐｐｍ以下であることを特徴とする連続
溶接性に優れたパルスアーク溶接用鋼ワイヤ。
【請求項２】ワイヤ全重量に対して、重量％で、Ｃ：０．０２〜０．４０％、Ｓｉ：０．５０〜２．０％、Ｍｎ：０．２０〜３．０％、Ｐ：０．００５〜０．０５０％、Ｓ：０．００５〜０．０５０％、Ｏ：０．００３０〜０．０５０％、Ｃａ：０．０００５％以下残部が実質的にＦｅよりなることを特徴とする請求項１
記載の連続溶接性に優れたパルスアーク溶接用鋼ワイ
ヤ。
【請求項３】Ａｌ：０．００５〜０．２０％、Ｔｉ：０．００５〜０．２０％、Ｚｒ：０．００５〜０．２０％の１種または２種以上を
含有し、且つＮｂ：０．０５〜１．５０％、Ｖ：０．０５〜１．５０％、Ｔａ：０．０５〜１．５０％の１種または２種以上を含
有し、残部が実質的にＦｅよりなることを特徴とする請
求項１および請求項２記載の連続溶接性に優れたパルス
アーク溶接用鋼ワイヤ。