JPH10258367A - 亜鉛めっき鋼板のアーク溶接方法 - Google Patents
亜鉛めっき鋼板のアーク溶接方法Info
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- JPH10258367A JPH10258367A JP6359897A JP6359897A JPH10258367A JP H10258367 A JPH10258367 A JP H10258367A JP 6359897 A JP6359897 A JP 6359897A JP 6359897 A JP6359897 A JP 6359897A JP H10258367 A JPH10258367 A JP H10258367A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 亜鉛めっき鋼板のアーク溶接で問題となるブ
ローホール欠陥の発生を低減させ、溶接品質を向上させ
る。 【解決手段】 シールドガスとして酸素を体積％で１０
％以上含有し、かつ溶接電流をパルス電流とし、溶接入
熱が（ＨＩ，J/cm）が下記条件式を満足することを特徴
とする亜鉛めっき鋼板の溶接方法。 1.0×103 ×exp(0.35×ｔ) ≦ＨＩ≦ 1.2×103 ×exp
(0.35×ｔ) ここで、ｔ；亜鉛めっき鋼板板厚（mm）
ローホール欠陥の発生を低減させ、溶接品質を向上させ
る。 【解決手段】 シールドガスとして酸素を体積％で１０
％以上含有し、かつ溶接電流をパルス電流とし、溶接入
熱が（ＨＩ，J/cm）が下記条件式を満足することを特徴
とする亜鉛めっき鋼板の溶接方法。 1.0×103 ×exp(0.35×ｔ) ≦ＨＩ≦ 1.2×103 ×exp
(0.35×ｔ) ここで、ｔ；亜鉛めっき鋼板板厚（mm）
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、亜鉛めっき鋼板の
パルスアーク溶接方法に関するものであり、特に、ブロ
ーホールやピット等の溶接欠陥の発生防止に有効な亜鉛
めっき鋼板のパルスアーク溶接方法に関するものであ
る。
パルスアーク溶接方法に関するものであり、特に、ブロ
ーホールやピット等の溶接欠陥の発生防止に有効な亜鉛
めっき鋼板のパルスアーク溶接方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】亜鉛めっき鋼板などの薄鋼板の接合方法
としては従来から消耗電極式アーク溶接方法が実施され
ており、なかでも高速溶接が可能なＭＡＧ溶接法やＭＩ
Ｇ溶接法が広く採用されている。しかし、これらのアー
ク溶接法で亜鉛めっき鋼板を接合（例えば重ね合わせ溶
接）すると、ブローホールやピット等の溶接欠陥が発生
して継手強度を低下させる問題が生じる。これは、ビー
ド形成部分に予め存在するめっき層中の亜鉛がビード形
成過程でビード内に溶け込み、蒸気化して残留するため
である。
としては従来から消耗電極式アーク溶接方法が実施され
ており、なかでも高速溶接が可能なＭＡＧ溶接法やＭＩ
Ｇ溶接法が広く採用されている。しかし、これらのアー
ク溶接法で亜鉛めっき鋼板を接合（例えば重ね合わせ溶
接）すると、ブローホールやピット等の溶接欠陥が発生
して継手強度を低下させる問題が生じる。これは、ビー
ド形成部分に予め存在するめっき層中の亜鉛がビード形
成過程でビード内に溶け込み、蒸気化して残留するため
である。
【０００３】そこで、このような問題を解決するため
に、特開昭６３−１０８９９５号公報や特開昭６３−５
６３９５号公報の提案がある。特開昭６３−１０８９９
５号公報は、亜鉛めっき鋼板の接合界面となる表面に特
殊塗料を塗布し、塗料中に存在するＰによって亜鉛より
も高融点の合金（Ｆｅ−Ｐ−Ｚｎ）を形成し、溶接時の
亜鉛ガスの発生を防止して、ブローホール等の溶接欠陥
を低減させる技術である。また、特開昭６３−５６３９
５号公報は、Ｔｅ，Ｓｅ，ＲＥＭ，Ｓｂの単体または酸
化物を亜鉛めっき鋼板の接合界面に塗布し、溶融時の溶
鋼の粘性を低下させて発生した亜鉛ガスの排出を促進す
る方法である。
に、特開昭６３−１０８９９５号公報や特開昭６３−５
６３９５号公報の提案がある。特開昭６３−１０８９９
５号公報は、亜鉛めっき鋼板の接合界面となる表面に特
殊塗料を塗布し、塗料中に存在するＰによって亜鉛より
も高融点の合金（Ｆｅ−Ｐ−Ｚｎ）を形成し、溶接時の
亜鉛ガスの発生を防止して、ブローホール等の溶接欠陥
を低減させる技術である。また、特開昭６３−５６３９
５号公報は、Ｔｅ，Ｓｅ，ＲＥＭ，Ｓｂの単体または酸
化物を亜鉛めっき鋼板の接合界面に塗布し、溶融時の溶
鋼の粘性を低下させて発生した亜鉛ガスの排出を促進す
る方法である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】これらの方法の提案に
よって、亜鉛めっき鋼板のアーク溶接時のブローホール
やピット等の溶接欠陥の発生は低減したが、以下の問題
が残った。すなわち、上記の方法はいずれも溶接に先立
って亜鉛めっき鋼板の接合界面に塗料を塗布しておく必
要があり溶接作業負荷が増加すること、また、塗料等を
使用するため接合界面上に限定して塗布することが困難
なため、溶接後、残存した塗布物を除去するためにラン
ニングコストがかかり溶接部品のコスト上昇を招く課題
がある。
よって、亜鉛めっき鋼板のアーク溶接時のブローホール
やピット等の溶接欠陥の発生は低減したが、以下の問題
が残った。すなわち、上記の方法はいずれも溶接に先立
って亜鉛めっき鋼板の接合界面に塗料を塗布しておく必
要があり溶接作業負荷が増加すること、また、塗料等を
使用するため接合界面上に限定して塗布することが困難
なため、溶接後、残存した塗布物を除去するためにラン
ニングコストがかかり溶接部品のコスト上昇を招く課題
がある。
【０００５】従って本発明では、上記した従来の問題点
を解決して、従来のような塗料の塗布を必要とせず、ブ
ローホールやピット等の溶接欠陥の発生を低減し、溶接
品質の向上した溶接部が得られる亜鉛めっき鋼板のアー
ク溶接方法を提供することを目的とする。
を解決して、従来のような塗料の塗布を必要とせず、ブ
ローホールやピット等の溶接欠陥の発生を低減し、溶接
品質の向上した溶接部が得られる亜鉛めっき鋼板のアー
ク溶接方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、アーク溶接時に溶融池内に侵入する亜鉛蒸気
をシールドガス中に添加した酸素によって亜鉛よりも高
融点の酸化亜鉛（ＺｎＯ）とすることで、溶接ビード中
に固体として存在させること、また、溶接対象とする亜
鉛めっき鋼板の板厚に対して、溶接入熱を最適化させる
ことで亜鉛の蒸発量と溶融池の凝固速度を制御し、溶融
池中に侵入した亜鉛蒸気を溶融池が凝固する前に排出さ
せる効果を利用して、亜鉛めっき鋼板のアーク溶接時の
ブローホールを低減させるものである。
するため、アーク溶接時に溶融池内に侵入する亜鉛蒸気
をシールドガス中に添加した酸素によって亜鉛よりも高
融点の酸化亜鉛（ＺｎＯ）とすることで、溶接ビード中
に固体として存在させること、また、溶接対象とする亜
鉛めっき鋼板の板厚に対して、溶接入熱を最適化させる
ことで亜鉛の蒸発量と溶融池の凝固速度を制御し、溶融
池中に侵入した亜鉛蒸気を溶融池が凝固する前に排出さ
せる効果を利用して、亜鉛めっき鋼板のアーク溶接時の
ブローホールを低減させるものである。
【０００７】すなわち本発明の要旨とするところは、 （１）亜鉛めっき鋼板のガスシールドアーク溶接におい
て、シールドガスとして酸素を体積％で１０％以上含有
し、残部Ａｒ及びＣＯ2 の１種または２種からなる混合
ガスを使用するとともに、溶接電流をパルス電流とし、
式（Ａ），（Ｂ）で表される溶接入熱（ＨＩ）が条件式
（Ｃ）を満足することを特徴とする亜鉛めっき鋼板の溶
接方法。 ＨＩ＝（Ｉａ×Ｖ）×６０／ｖ ‥‥‥‥‥（Ａ） ここで、 ＨＩ；溶接入熱（J/cm） Ｉａ；平均電流（Ａ） Ｖ ；電極チップ−亜鉛めっき鋼板間電圧（Ｖ） ｖ ；溶接速度（cm/min） Ｉａ＝（（Ｉｐ×ｔｐ）＋（Ｉｂ×ｔｂ））／（ｔｐ＋ｔｂ）‥‥‥（Ｂ） ここで、 Ｉｐ；ピーク電流（Ａ） ｔｐ；ピーク電流時間（ms） Ｉｂ；ベース電流（Ａ） ｔｂ；ベース電流時間（ms） 1.0×103 ×exp(0.35×ｔ) ≦ＨＩ≦ 1.2×103 ×exp(0.35×ｔ) ‥‥（Ｃ） ここで、 ｔ；亜鉛めっき鋼板板厚（mm） （２）ｔｐが０．１〜３msであることを特徴とする
（１）記載の亜鉛めっき鋼板のアーク溶接方法にある。
て、シールドガスとして酸素を体積％で１０％以上含有
し、残部Ａｒ及びＣＯ2 の１種または２種からなる混合
ガスを使用するとともに、溶接電流をパルス電流とし、
式（Ａ），（Ｂ）で表される溶接入熱（ＨＩ）が条件式
（Ｃ）を満足することを特徴とする亜鉛めっき鋼板の溶
接方法。 ＨＩ＝（Ｉａ×Ｖ）×６０／ｖ ‥‥‥‥‥（Ａ） ここで、 ＨＩ；溶接入熱（J/cm） Ｉａ；平均電流（Ａ） Ｖ ；電極チップ−亜鉛めっき鋼板間電圧（Ｖ） ｖ ；溶接速度（cm/min） Ｉａ＝（（Ｉｐ×ｔｐ）＋（Ｉｂ×ｔｂ））／（ｔｐ＋ｔｂ）‥‥‥（Ｂ） ここで、 Ｉｐ；ピーク電流（Ａ） ｔｐ；ピーク電流時間（ms） Ｉｂ；ベース電流（Ａ） ｔｂ；ベース電流時間（ms） 1.0×103 ×exp(0.35×ｔ) ≦ＨＩ≦ 1.2×103 ×exp(0.35×ｔ) ‥‥（Ｃ） ここで、 ｔ；亜鉛めっき鋼板板厚（mm） （２）ｔｐが０．１〜３msであることを特徴とする
（１）記載の亜鉛めっき鋼板のアーク溶接方法にある。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下本発明に従う亜鉛めっき鋼板
のアーク溶接方法について詳細に説明する。亜鉛めっき
鋼板のアーク溶接で発生するブローホール等の溶接欠陥
は、一般に接合界面近傍に存在する低融点、低沸点の亜
鉛が蒸気となって溶融池内に侵入し、溶融池の外壁部が
凝固した後も気泡として残留するため、ビード内に無数
のブローホールを形成するとされている。当然のことな
がら、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、ブローホールはほとんど存在しない。このた
め、亜鉛めっき鋼板のアーク溶接時に発生するブローホ
ールの低減対策としては、１）溶融池内に侵入する亜鉛
蒸気を低減させる、あるいは、２）侵入した亜鉛蒸気を
溶融池が凝固する前に溶融池内より排出させる、さらに
３）侵入した亜鉛を融点の高い反応生成物に置換させる
３つの方法が考えられる。
のアーク溶接方法について詳細に説明する。亜鉛めっき
鋼板のアーク溶接で発生するブローホール等の溶接欠陥
は、一般に接合界面近傍に存在する低融点、低沸点の亜
鉛が蒸気となって溶融池内に侵入し、溶融池の外壁部が
凝固した後も気泡として残留するため、ビード内に無数
のブローホールを形成するとされている。当然のことな
がら、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、ブローホールはほとんど存在しない。このた
め、亜鉛めっき鋼板のアーク溶接時に発生するブローホ
ールの低減対策としては、１）溶融池内に侵入する亜鉛
蒸気を低減させる、あるいは、２）侵入した亜鉛蒸気を
溶融池が凝固する前に溶融池内より排出させる、さらに
３）侵入した亜鉛を融点の高い反応生成物に置換させる
３つの方法が考えられる。
【０００９】溶融池内に侵入した亜鉛蒸気の存在状態に
ついて、詳細な解析を行ったところ、ビード中の亜鉛は
ブローホールの内壁（ブローホールの内側界面）に付着
した状態にあるものの、大部分の亜鉛はブローホールの
外のビード中にＺｎＯとして固溶していること、溶鋼中
の固溶酸素量の増加とともにＺｎＯ化が促進されブロー
ホール欠陥の抑制が進行するという知見が得られた。
ついて、詳細な解析を行ったところ、ビード中の亜鉛は
ブローホールの内壁（ブローホールの内側界面）に付着
した状態にあるものの、大部分の亜鉛はブローホールの
外のビード中にＺｎＯとして固溶していること、溶鋼中
の固溶酸素量の増加とともにＺｎＯ化が促進されブロー
ホール欠陥の抑制が進行するという知見が得られた。
【００１０】溶鋼中に酸素を含有させる技術としては、
特開昭６４−３１５９６号公報があるが、この方法はワ
イヤー成分に酸素を含有させるものであって、酸素の投
入方法としてワイヤー外皮中の酸素量を変えたり、ま
た、フラックス中にＦｅＯ，ＭｎＯ，Ａｌ2 Ｏ3 等の金
属酸化物を添加する方法があるとしているが、これらの
金属酸化物は溶鋼中で容易に解離されることはなく固溶
酸素としての機能は発揮されない。酸素は溶鋼中に固溶
酸素として存在することで亜鉛との結合が可能であり、
フラックス中にＦｅＯ，ＭｎＯ，Ａｌ2 Ｏ3 等の金属酸
化物を添加する場合、溶鋼中に存在する亜鉛より酸化性
の高い金属との結合が進行するため亜鉛のＺｎＯ化効率
は大きく阻害され、ブローホール発生の抑制は困難なも
のとなる。上述の結果から、亜鉛めっき鋼板のアーク溶
接時のブローホールの低減には、溶融池の溶鋼中にいか
に効率よく酸素を継続的に添加するかが重要となる。溶
鋼中への固溶酸素の添加方法として、シールドガス中に
酸素を添加することで、効率よく溶鋼中へ酸素を添加す
ることが可能となる。シールドガス中の酸素量を１０％
以上にすると後述の溶接入熱条件式（Ｃ）の範囲内で安
定的にブローホール低減の効果が現れる。また、酸素濃
度の上限は特に規定しないが、シールドガス中の酸素濃
度が極端に高くなるとスパッタの多発やビード形状の悪
化を招くため酸素濃度は１０〜２０％が望ましい。
特開昭６４−３１５９６号公報があるが、この方法はワ
イヤー成分に酸素を含有させるものであって、酸素の投
入方法としてワイヤー外皮中の酸素量を変えたり、ま
た、フラックス中にＦｅＯ，ＭｎＯ，Ａｌ2 Ｏ3 等の金
属酸化物を添加する方法があるとしているが、これらの
金属酸化物は溶鋼中で容易に解離されることはなく固溶
酸素としての機能は発揮されない。酸素は溶鋼中に固溶
酸素として存在することで亜鉛との結合が可能であり、
フラックス中にＦｅＯ，ＭｎＯ，Ａｌ2 Ｏ3 等の金属酸
化物を添加する場合、溶鋼中に存在する亜鉛より酸化性
の高い金属との結合が進行するため亜鉛のＺｎＯ化効率
は大きく阻害され、ブローホール発生の抑制は困難なも
のとなる。上述の結果から、亜鉛めっき鋼板のアーク溶
接時のブローホールの低減には、溶融池の溶鋼中にいか
に効率よく酸素を継続的に添加するかが重要となる。溶
鋼中への固溶酸素の添加方法として、シールドガス中に
酸素を添加することで、効率よく溶鋼中へ酸素を添加す
ることが可能となる。シールドガス中の酸素量を１０％
以上にすると後述の溶接入熱条件式（Ｃ）の範囲内で安
定的にブローホール低減の効果が現れる。また、酸素濃
度の上限は特に規定しないが、シールドガス中の酸素濃
度が極端に高くなるとスパッタの多発やビード形状の悪
化を招くため酸素濃度は１０〜２０％が望ましい。
【００１１】また、酸素の添加によってスパッタ発生の
増大が懸念されるが、パルス状電流の使用により、酸素
を添加していないシールドガスと同様の程度までスパッ
タの発生を防止することができる。これは、パルス状電
流の使用により溶接中の溶滴の移行が確実になりアーク
放電が安定化するものと本発明者らは考えている。望ま
しいパルス条件としては、パルスピーク電流Ｉｐが３０
０Ａ以上、５００Ａ以下、かつ該ピーク電流時間ｔｐ
（すなわちパルス幅）が０．１msec以上、３msec以下で
ある。さらに、アーク放電が安定化し、ブローホールが
著しく低減するので、パルス幅は０．１〜０．７msecの
範囲が望ましい。パルス状電流の使用により、スパッタ
の発生を防止することが可能になるとともに、パルス幅
を小さくすることで、溶接後のブローホールの発生率も
低減した。
増大が懸念されるが、パルス状電流の使用により、酸素
を添加していないシールドガスと同様の程度までスパッ
タの発生を防止することができる。これは、パルス状電
流の使用により溶接中の溶滴の移行が確実になりアーク
放電が安定化するものと本発明者らは考えている。望ま
しいパルス条件としては、パルスピーク電流Ｉｐが３０
０Ａ以上、５００Ａ以下、かつ該ピーク電流時間ｔｐ
（すなわちパルス幅）が０．１msec以上、３msec以下で
ある。さらに、アーク放電が安定化し、ブローホールが
著しく低減するので、パルス幅は０．１〜０．７msecの
範囲が望ましい。パルス状電流の使用により、スパッタ
の発生を防止することが可能になるとともに、パルス幅
を小さくすることで、溶接後のブローホールの発生率も
低減した。
【００１２】パルス状電流のパルス幅を小さくすると、
ブローホールの発生率が低減する理由は、今のところ必
ずしも定かではないが、パルス幅を小さくすると溶接中
の溶滴の移行時間が長くなり、すなわち、移行する溶滴
の径が大きくなる現象が確認されたことから、径の大き
な溶滴が溶融池に落下するときに溶融池を攪拌あるい
は、揺らす（振動させる）ために、Ｚｎガスの流動性が
高まり溶融池中に存在するＺｎのガスがより排出しやす
くなったものと本発明者らは考えている。
ブローホールの発生率が低減する理由は、今のところ必
ずしも定かではないが、パルス幅を小さくすると溶接中
の溶滴の移行時間が長くなり、すなわち、移行する溶滴
の径が大きくなる現象が確認されたことから、径の大き
な溶滴が溶融池に落下するときに溶融池を攪拌あるい
は、揺らす（振動させる）ために、Ｚｎガスの流動性が
高まり溶融池中に存在するＺｎのガスがより排出しやす
くなったものと本発明者らは考えている。
【００１３】シールドガスへの酸素の添加により溶接ビ
ード中のブローホール欠陥は低減するが、同一の酸素濃
度でも溶接条件によって、ブローホールの発生量が大幅
に異なることが判明した（例えば図１）。
ード中のブローホール欠陥は低減するが、同一の酸素濃
度でも溶接条件によって、ブローホールの発生量が大幅
に異なることが判明した（例えば図１）。
【００１４】このため、さらなるブローホールの低減方
法を検討した。前述のように、アーク溶接時のブローホ
ールの低減対策としては、溶接時のＺｎの蒸発量は少な
くして溶融池の凝固速度を遅くすることが望ましい。溶
接時のＺｎの蒸発量は、投入される熱量すなわち溶接入
熱が大きくなると多くなるので、Ｚｎの蒸発量を少なく
させるには、溶接入熱を小さくすればよい。しかし、溶
接入熱を小さくすると溶融池の凝固速度は速くなるの
で、Ｚｎ蒸気は排出しにくくなるため単純に溶接入熱を
小さくすることはできない。すなわち、Ｚｎの蒸発排出
と溶融池の凝固によるＺｎ蒸気トラップとの相反する反
応が良好となる溶接入熱値でブローホールは最も少なく
なる可能性がある。さらに、シールドガス中の酸素が１
０体積％以上のガスシールドアーク溶接で形成された溶
融池の凝固速度は、同一の溶接入熱でも板厚が大きくな
ると速くなる。このため、ブローホールが低減可能な溶
接入熱値は板厚によっても変化すると本発明者らは考え
た。
法を検討した。前述のように、アーク溶接時のブローホ
ールの低減対策としては、溶接時のＺｎの蒸発量は少な
くして溶融池の凝固速度を遅くすることが望ましい。溶
接時のＺｎの蒸発量は、投入される熱量すなわち溶接入
熱が大きくなると多くなるので、Ｚｎの蒸発量を少なく
させるには、溶接入熱を小さくすればよい。しかし、溶
接入熱を小さくすると溶融池の凝固速度は速くなるの
で、Ｚｎ蒸気は排出しにくくなるため単純に溶接入熱を
小さくすることはできない。すなわち、Ｚｎの蒸発排出
と溶融池の凝固によるＺｎ蒸気トラップとの相反する反
応が良好となる溶接入熱値でブローホールは最も少なく
なる可能性がある。さらに、シールドガス中の酸素が１
０体積％以上のガスシールドアーク溶接で形成された溶
融池の凝固速度は、同一の溶接入熱でも板厚が大きくな
ると速くなる。このため、ブローホールが低減可能な溶
接入熱値は板厚によっても変化すると本発明者らは考え
た。
【００１５】このような観点から、シールドガス中の酸
素が１０体積％以上のもので、ガスシールドアーク溶接
用の溶接入熱を種々変化させて、亜鉛めっき鋼板の重ね
隅肉溶接を実施した。図１は板厚と溶接入熱を変化させ
たときのブローホールの発生率の変化を示している。ブ
ローホールの評価は、溶接ビード全線をＸ線透過試験し
て全ブローホールを検出し、ブローホールの総長が占め
る割合（％）を測定して行った。溶接ビード中のブロー
ホールの量は溶接入熱によって変化し、ブローホールの
量が著しく低下する溶接入熱領域が存在することが判明
した。そして、ブローホールが極小となる溶接入熱は、
板厚によって変化し、ブローホールの極小値は板厚が小
さいものほど低くなる。これは、板厚の異なる鋼板の溶
接後の冷却速度を等しくするためには、板厚が大きくな
ると溶接入熱を高くする必要がある。そして、溶接入熱
が高くなると鋼板表面のＺｎ蒸発量が多くなるため、結
果として板厚の大きいものほどブローホールの極小値が
高くなることになると本発明者らは考えている。
素が１０体積％以上のもので、ガスシールドアーク溶接
用の溶接入熱を種々変化させて、亜鉛めっき鋼板の重ね
隅肉溶接を実施した。図１は板厚と溶接入熱を変化させ
たときのブローホールの発生率の変化を示している。ブ
ローホールの評価は、溶接ビード全線をＸ線透過試験し
て全ブローホールを検出し、ブローホールの総長が占め
る割合（％）を測定して行った。溶接ビード中のブロー
ホールの量は溶接入熱によって変化し、ブローホールの
量が著しく低下する溶接入熱領域が存在することが判明
した。そして、ブローホールが極小となる溶接入熱は、
板厚によって変化し、ブローホールの極小値は板厚が小
さいものほど低くなる。これは、板厚の異なる鋼板の溶
接後の冷却速度を等しくするためには、板厚が大きくな
ると溶接入熱を高くする必要がある。そして、溶接入熱
が高くなると鋼板表面のＺｎ蒸発量が多くなるため、結
果として板厚の大きいものほどブローホールの極小値が
高くなることになると本発明者らは考えている。
【００１６】そして、これらの結果から板厚の異なる亜
鉛めっき鋼板のアーク溶接において、ブローホールが著
しく低減する溶接入熱条件として（Ｃ）式を得た。
（Ｃ）式で示される溶接入熱が１．０×１０3 ×ｅｘｐ
（０．３５×ｔ）よりも小さくなると溶融池の冷却速度
が速くなりＺｎ蒸気が十分に排出される前に溶融池が凝
固してしまう。また、溶接入熱が１．２×１０3 ×ｅｘ
ｐ（０．３５×ｔ）よりも大きくなるとＺｎ蒸気の発生
量が多くなりＺｎ蒸気の十分な排出が達成されなくな
る。
鉛めっき鋼板のアーク溶接において、ブローホールが著
しく低減する溶接入熱条件として（Ｃ）式を得た。
（Ｃ）式で示される溶接入熱が１．０×１０3 ×ｅｘｐ
（０．３５×ｔ）よりも小さくなると溶融池の冷却速度
が速くなりＺｎ蒸気が十分に排出される前に溶融池が凝
固してしまう。また、溶接入熱が１．２×１０3 ×ｅｘ
ｐ（０．３５×ｔ）よりも大きくなるとＺｎ蒸気の発生
量が多くなりＺｎ蒸気の十分な排出が達成されなくな
る。
【００１７】なお、本発明の効果は特定の亜鉛めっき鋼
板に限定されることはなく、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Ｆ
ｅ、ＺｎとＮｉ、ＺｎとＡｌ、ＺｎとＭｎなどＺｎを主
成分として、耐食性など諸特性向上のため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、Ｓｉ
Ｏ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 などのセラミックス粉末や有機高分子
をめっき層中に分散させたものがあり、めっき層の厚さ
方向で単一組成のもの、連続的あるいは層状に組成が変
化するものがあり、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があり、
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やＰ等各種合金元素を含むものがある。例え
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、亜鉛を主体とするアルミニウム、鉄などの合金
溶融亜鉛めっき鋼板、めっき層断面方法で下層のみが合
金化されている合金化溶融亜鉛めっき鋼板、片面−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鋼板等、さらに単一
合金層または複層亜鉛および亜鉛含有金属の蒸着めっき
鋼板等がある。
板に限定されることはなく、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Ｆ
ｅ、ＺｎとＮｉ、ＺｎとＡｌ、ＺｎとＭｎなどＺｎを主
成分として、耐食性など諸特性向上のため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、Ｓｉ
Ｏ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 などのセラミックス粉末や有機高分子
をめっき層中に分散させたものがあり、めっき層の厚さ
方向で単一組成のもの、連続的あるいは層状に組成が変
化するものがあり、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があり、
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やＰ等各種合金元素を含むものがある。例え
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、亜鉛を主体とするアルミニウム、鉄などの合金
溶融亜鉛めっき鋼板、めっき層断面方法で下層のみが合
金化されている合金化溶融亜鉛めっき鋼板、片面−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鋼板等、さらに単一
合金層または複層亜鉛および亜鉛含有金属の蒸着めっき
鋼板等がある。
【００１８】
【実施例】図２に示すように、板厚とめっき目付量を変
化させた各種亜鉛めっき鋼板１に２を重ね押え材３で押
えて重ね隅肉溶接を実施した。溶接条件は、シールドガ
ス組成、溶接入熱を変化させている。ワイヤは１．２mm
径で日鐵溶接工業（株）製のＹＭ−２２Ｚを使用し、溶
接速度は１２０cm/minで行った。溶接姿勢は水平で、図
２に示したトーチ４の傾斜角度（θ）が６０゜、トーチ
４の前進角度（β）が０゜、チップ−母材間距離（ｄ）
が１５mmの自動溶接とした。ブローホールの評価は、溶
接ビード全線（３０cm）をＸ線透過試験して全ブローホ
ールを検出し、ブローホールの総長が占める割合（％）
を測定して行った。
化させた各種亜鉛めっき鋼板１に２を重ね押え材３で押
えて重ね隅肉溶接を実施した。溶接条件は、シールドガ
ス組成、溶接入熱を変化させている。ワイヤは１．２mm
径で日鐵溶接工業（株）製のＹＭ−２２Ｚを使用し、溶
接速度は１２０cm/minで行った。溶接姿勢は水平で、図
２に示したトーチ４の傾斜角度（θ）が６０゜、トーチ
４の前進角度（β）が０゜、チップ−母材間距離（ｄ）
が１５mmの自動溶接とした。ブローホールの評価は、溶
接ビード全線（３０cm）をＸ線透過試験して全ブローホ
ールを検出し、ブローホールの総長が占める割合（％）
を測定して行った。
【００１９】表１（表１−１，表１−２）に溶接条件と
ともにブローホール欠陥面積率を示した。また、図３は
表１のＧＡ材の２．３mmt の結果について溶接入熱と欠
陥面積率との関係を示したものである。表１および図３
より、めっき種によらず、本発明の範囲内であればブロ
ーホール欠陥の発生が大幅に低減し、シールドガスへの
酸素添加だけではなく、溶接入熱を最適化すること、さ
らにパルス幅を小さくすることがブローホールを低減さ
せることがわかる。
ともにブローホール欠陥面積率を示した。また、図３は
表１のＧＡ材の２．３mmt の結果について溶接入熱と欠
陥面積率との関係を示したものである。表１および図３
より、めっき種によらず、本発明の範囲内であればブロ
ーホール欠陥の発生が大幅に低減し、シールドガスへの
酸素添加だけではなく、溶接入熱を最適化すること、さ
らにパルス幅を小さくすることがブローホールを低減さ
せることがわかる。
【００２０】
【表１】
【００２１】
【表２】
【００２２】
【発明の効果】以上の結果から明らかなように、本発明
によって亜鉛めっき鋼板のアーク溶接で問題となるブロ
ーホール欠陥の発生を大幅に低減することができ、溶接
品質の向上に効果を発揮することが明らかとなった。
によって亜鉛めっき鋼板のアーク溶接で問題となるブロ
ーホール欠陥の発生を大幅に低減することができ、溶接
品質の向上に効果を発揮することが明らかとなった。
【図１】ブローホールの発生率に及ぼす板厚と溶接入熱
の影響を示したものである。
の影響を示したものである。
【図２】実施例である亜鉛めっき鋼板の溶接方法の説明
図で（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。
図で（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。
【図３】本発明の範囲内と範囲外の溶接条件でのブロー
ホールの欠陥率と溶接入熱の関係を示したものである。
ホールの欠陥率と溶接入熱の関係を示したものである。
１：被溶接材（亜鉛めっき鋼板） ２：被溶接材（亜鉛めっき鋼板） ３：押え材 ４：溶接トーチ
Claims (2)
- 【請求項１】 亜鉛めっき鋼板のガスシールドアーク溶
接において、シールドガスとして酸素を体積％で１０％
以上含有し、残部Ａｒ及びＣＯ2 の１種または２種から
なる混合ガスを使用するとともに、溶接電流をパルス電
流とし、式（Ａ），（Ｂ）で表される溶接入熱（ＨＩ）
が条件式（Ｃ）を満足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。 ＨＩ＝（Ｉａ×Ｖ）×６０／ｖ ‥‥‥‥‥（Ａ） ここで、 ＨＩ；溶接入熱（J/cm） Ｉａ；平均電流（Ａ） Ｖ ；電極チップ−亜鉛めっき鋼板間電圧（Ｖ） ｖ ；溶接速度（cm/min） Ｉａ＝（（Ｉｐ×ｔｐ）＋（Ｉｂ×ｔｂ））／（ｔｐ＋ｔｂ）‥‥‥（Ｂ） ここで、 Ｉｐ；ピーク電流（Ａ） ｔｐ；ピーク電流時間（ms） Ｉｂ；ベース電流（Ａ） ｔｂ；ベース電流時間（ms） 1.0×103 ×exp(0.35×ｔ) ≦ＨＩ≦ 1.2×103 ×exp(0.35×ｔ) ‥‥（Ｃ） ここで、 ｔ；亜鉛めっき鋼板板厚（mm） - 【請求項２】 ｔｐが０．１〜３msであることを特徴と
する請求項１記載の亜鉛めっき鋼板のアーク溶接方法。
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| JPH10258367A true JPH10258367A (ja) | 1998-09-29 |
| JP3802642B2 JP3802642B2 (ja) | 2006-07-26 |
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|---|---|---|---|---|
| CN104588851A (zh) * | 2014-11-27 | 2015-05-06 | 芜湖中集瑞江汽车有限公司 | 一种3mm以下厚度钢板材的熔化极混合气体保护焊焊接工艺 |
| CN104588850A (zh) * | 2014-11-27 | 2015-05-06 | 芜湖中集瑞江汽车有限公司 | 钢板的焊接工艺 |
| CN104842047A (zh) * | 2015-05-05 | 2015-08-19 | 柳州金茂机械有限公司 | 一种铁板焊接工艺 |
| JP2015167981A (ja) * | 2014-03-07 | 2015-09-28 | 大陽日酸株式会社 | 亜鉛めっき鋼板の溶接方法 |
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-
1997
- 1997-03-17 JP JP06359897A patent/JP3802642B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| RU2686400C2 (ru) * | 2014-11-27 | 2019-04-25 | Нисшин Стил Ко., Лтд. | Соединение листа стали с Zn покрытием, выполненное посредством дуговой сварки |
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| AU2015351713B9 (en) * | 2014-11-27 | 2017-12-21 | Nisshin Steel Co., Ltd. | Arc welding method for Zn plated steel sheet and arc welded joint |
| JP2016101593A (ja) * | 2014-11-27 | 2016-06-02 | 日新製鋼株式会社 | Ｚｎ系めっき鋼板のアーク溶接方法およびアーク溶接継手 |
| WO2016084423A1 (ja) * | 2014-11-27 | 2016-06-02 | 日新製鋼株式会社 | Ｚｎ系めっき鋼板のアーク溶接方法およびアーク溶接継手 |
| US10518351B2 (en) | 2014-11-27 | 2019-12-31 | Nippon Steel Nisshin Co., Ltd. | Arc welding method for Zn plated steel sheet and arc welded joint |
| CN107107244A (zh) * | 2014-11-27 | 2017-08-29 | 日新制钢株式会社 | Zn系镀层钢板的弧焊方法以及弧焊接头 |
| AU2015351713B2 (en) * | 2014-11-27 | 2017-12-14 | Nisshin Steel Co., Ltd. | Arc welding method for Zn plated steel sheet and arc welded joint |
| CN104588850A (zh) * | 2014-11-27 | 2015-05-06 | 芜湖中集瑞江汽车有限公司 | 钢板的焊接工艺 |
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| RU2654226C1 (ru) * | 2014-11-27 | 2018-05-17 | Нисшин Стил Ко.,Лтд. | Способ дуговой сварки листа стали с Zn покрытием и сварное соединение, выполненное посредством дуговой сварки |
| CN104842047A (zh) * | 2015-05-05 | 2015-08-19 | 柳州金茂机械有限公司 | 一种铁板焊接工艺 |
| US10906113B2 (en) | 2015-05-29 | 2021-02-02 | Nisshin Steel Co., Ltd. | Arc welding method for hot-dip galvanized steel plate having excellent appearance of welded part and high welding strength, method for manufacturing welding member, and welding member |
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| CN107848058A (zh) * | 2015-07-27 | 2018-03-27 | 株式会社神户制钢所 | 镀锌钢板的焊接方法 |
| CN107848058B (zh) * | 2015-07-27 | 2019-12-10 | 株式会社神户制钢所 | 镀锌钢板的焊接方法 |
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| KR20180020293A (ko) * | 2015-07-27 | 2018-02-27 | 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 | 아연 도금 강판의 용접 방법 |
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