JPH10291089A - 薄板のガスシールドアーク溶接方法 - Google Patents
薄板のガスシールドアーク溶接方法Info
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- JPH10291089A JPH10291089A JP11415597A JP11415597A JPH10291089A JP H10291089 A JPH10291089 A JP H10291089A JP 11415597 A JP11415597 A JP 11415597A JP 11415597 A JP11415597 A JP 11415597A JP H10291089 A JPH10291089 A JP H10291089A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は薄板表面処理鋼板の高速アーク溶接
において、耐気孔性、耐ギャップ性、溶接作業性に優れ
たガスシールドアーク溶接方法を提供する。 【解決手段】 ワイヤ全重量に対して、重量%で、C;
0.03〜0.4%、Si;0.5〜2.0%、Mn;
0.2〜3.0%S;0.005〜0.05%、O;
0.003〜0.05%、Al、Ti、Zrの1種また
は2種以上を合計で0.005〜0.4%、Nb、V、
Taの1種または2種以上の合計が0.05〜3.0
%、Bi、Sb、Seの1種または2種以上の合計が
0.05〜0.5%であって、残部がFeおよび不可避
不純物からなり、さらにワイヤの電気抵抗率ρが25〜
50μΩcmとなる薄板のガスシールドアーク溶接鋼ワ
イヤを用いるパルスマグ溶接において、パルス電流Ip
を380〜680A、パルス時間Tpを0.4〜3.0
msec、ベース電流Ibを20〜100Aの範囲とし
たことを特徴とする薄板のガスシールドアーク溶接方
法。
において、耐気孔性、耐ギャップ性、溶接作業性に優れ
たガスシールドアーク溶接方法を提供する。 【解決手段】 ワイヤ全重量に対して、重量%で、C;
0.03〜0.4%、Si;0.5〜2.0%、Mn;
0.2〜3.0%S;0.005〜0.05%、O;
0.003〜0.05%、Al、Ti、Zrの1種また
は2種以上を合計で0.005〜0.4%、Nb、V、
Taの1種または2種以上の合計が0.05〜3.0
%、Bi、Sb、Seの1種または2種以上の合計が
0.05〜0.5%であって、残部がFeおよび不可避
不純物からなり、さらにワイヤの電気抵抗率ρが25〜
50μΩcmとなる薄板のガスシールドアーク溶接鋼ワ
イヤを用いるパルスマグ溶接において、パルス電流Ip
を380〜680A、パルス時間Tpを0.4〜3.0
msec、ベース電流Ibを20〜100Aの範囲とし
たことを特徴とする薄板のガスシールドアーク溶接方
法。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は主としてAr−CO
2混合ガスをシールドガスとして使用する薄鋼板の高速
アーク溶接方法に関し、亜鉛めっき鋼板等の表面処理鋼
板のガスシールドアーク溶接に使用し、特に耐気孔性、
耐ギャップ性、溶接作業性に優れたガスシールドアーク
溶接方法に関するものである。
2混合ガスをシールドガスとして使用する薄鋼板の高速
アーク溶接方法に関し、亜鉛めっき鋼板等の表面処理鋼
板のガスシールドアーク溶接に使用し、特に耐気孔性、
耐ギャップ性、溶接作業性に優れた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、ロボットや自動溶接機等を導入し
て溶接の自動化が進められており、それに伴い、溶接用
ワイヤの性能や溶接作業性等に、より高度な要求がされ
ている。一般に鋼材の錆びやすい欠点を補う手段とし
て、冷延鋼板、または熱延鋼板の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。これらの表
面処理鋼板は、薄板分野では、自動車の足周り部材の
他、プレハブ住宅等の柱、屋根等の建築材料、ガソリン
缶、洗濯機の部品などに利用されている。
て溶接の自動化が進められており、それに伴い、溶接用
ワイヤの性能や溶接作業性等に、より高度な要求がされ
ている。一般に鋼材の錆びやすい欠点を補う手段とし
て、冷延鋼板、または熱延鋼板の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。これらの表
面処理鋼板は、薄板分野では、自動車の足周り部材の
他、プレハブ住宅等の柱、屋根等の建築材料、ガソリン
缶、洗濯機の部品などに利用されている。
【0003】これら薄板表面処理鋼鈑の溶接では、ピ
ット、ブローホール等の気孔欠陥の発生、スパッタの
発生量の増加等の問題点に加え、溶け落ち、開先間
隙に対する条件範囲、すなわち耐ギャップ性が狭いなど
の各問題点がある。特に、最近では溶接ロボットの採用
による溶接の自動化が進んでくると、上記問題点は自動
化を阻害する要因としてより顕在化する傾向にあり、こ
れら問題点の解決が強く望まれている。
ット、ブローホール等の気孔欠陥の発生、スパッタの
発生量の増加等の問題点に加え、溶け落ち、開先間
隙に対する条件範囲、すなわち耐ギャップ性が狭いなど
の各問題点がある。特に、最近では溶接ロボットの採用
による溶接の自動化が進んでくると、上記問題点は自動
化を阻害する要因としてより顕在化する傾向にあり、こ
れら問題点の解決が強く望まれている。
【0004】すなわち、薄板溶接の自動化は生産性向上
を目的とし、より高速で安定した溶接が求められるもの
で、多くの場合1m/min程度以上の高速溶接が採用
される。このような薄板の高速溶接では溶接入熱が小さ
く冷却速度も速いため、亜鉛めっき鋼板の場合には溶融
金属に進入した亜鉛系ガスの浮上に要する充分な時間が
得られず気孔欠陥が多発するだけでなく、シールド不良
によるシールド性劣化で気孔欠陥も考慮する必要があ
る。
を目的とし、より高速で安定した溶接が求められるもの
で、多くの場合1m/min程度以上の高速溶接が採用
される。このような薄板の高速溶接では溶接入熱が小さ
く冷却速度も速いため、亜鉛めっき鋼板の場合には溶融
金属に進入した亜鉛系ガスの浮上に要する充分な時間が
得られず気孔欠陥が多発するだけでなく、シールド不良
によるシールド性劣化で気孔欠陥も考慮する必要があ
る。
【0005】また、薄板の高速溶接においては、開先間
隙に対して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。
隙に対して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。
【0006】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63−108995号公報には、りん鉄
を主成分とした塗装剤が提案されているが、これは溶接
前に予め鋼板表面に塗布し、溶接後も該塗布剤の除去が
必要であるため実用的でない。
術として特開昭63−108995号公報には、りん鉄
を主成分とした塗装剤が提案されているが、これは溶接
前に予め鋼板表面に塗布し、溶接後も該塗布剤の除去が
必要であるため実用的でない。
【0007】また、特開平1−309796号公報には
C、Si、Mn、Bi、Ti添加量を限定した亜鉛めっ
き鋼板溶接用ソリッドワイヤについて取り上げている
が、耐気孔性及びスパッタ発生量については効果がある
ものの、薄板の高速溶接における耐ギャップ性に対して
は配慮がなされていない。
C、Si、Mn、Bi、Ti添加量を限定した亜鉛めっ
き鋼板溶接用ソリッドワイヤについて取り上げている
が、耐気孔性及びスパッタ発生量については効果がある
ものの、薄板の高速溶接における耐ギャップ性に対して
は配慮がなされていない。
【0008】また特開平4−41098号公報にはC、
Si、Mn、Bi、にNb、VおよびAl、Ti、Zr
を限定した表面処理鋼板用ワイヤが開示されているが、
気孔性に対して効果が期待できるが、スパッタ発生量の
低減や耐ギャップ性に対しては、効果が期待できない。
Si、Mn、Bi、にNb、VおよびAl、Ti、Zr
を限定した表面処理鋼板用ワイヤが開示されているが、
気孔性に対して効果が期待できるが、スパッタ発生量の
低減や耐ギャップ性に対しては、効果が期待できない。
【0009】さらに、特開平5−329682号広報で
は、C、Si、Mn、P、SおよびTi、Nbを限定し
た亜鉛めっき鋼板のパルスマグ溶接方法が開示されてい
るが、この方法もまた耐気孔性とスパッタ量には効果が
あるものの、耐ギャップ性に対して効果が期待できな
い。
は、C、Si、Mn、P、SおよびTi、Nbを限定し
た亜鉛めっき鋼板のパルスマグ溶接方法が開示されてい
るが、この方法もまた耐気孔性とスパッタ量には効果が
あるものの、耐ギャップ性に対して効果が期待できな
い。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のよう
な点に着目してなされたものであって、薄板の高速ガス
シールドアーク溶接において耐気孔性、耐ギャップ性、
低スパッタ等に優れ、かつビード形状が良好な溶接部を
得るパルスマグ溶接方法を提供することを目的とするも
のである。
な点に着目してなされたものであって、薄板の高速ガス
シールドアーク溶接において耐気孔性、耐ギャップ性、
低スパッタ等に優れ、かつビード形状が良好な溶接部を
得るパルスマグ溶接方法を提供することを目的とするも
のである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達す
るため以下の構成を要旨とする。
るため以下の構成を要旨とする。
【0012】即ち、ワイヤ全重量に対して、重量%で、
C;0.03〜0.4%、Si;0.5〜2.0%、M
n;0.2〜3.0%S;0.005〜0.05%、
O;0.003〜0.05%、Al、Ti、Zrの1種
または2種以上を合計で0.005〜0.4%、Nb、
V、Taの1種または2種以上の合計が0.05〜3.
0%、Bi、Sb、Seの1種または2種以上の合計が
0.05〜0.5%であって、残部がFeおよび不可避
不純物からなり、さらにワイヤの電気抵抗率ρが25〜
50μΩcmとなる薄板用ガスシールドアーク溶接鋼ワ
イヤを用いるパルスマグ溶接において、パルス電流Ip
を380〜680A、パルス時間Tpを0.4〜3.0
msec、ベース電流Ibを20〜100Aの範囲とし
たことを特徴とする薄板のガスシールドアーク溶接方
法。
C;0.03〜0.4%、Si;0.5〜2.0%、M
n;0.2〜3.0%S;0.005〜0.05%、
O;0.003〜0.05%、Al、Ti、Zrの1種
または2種以上を合計で0.005〜0.4%、Nb、
V、Taの1種または2種以上の合計が0.05〜3.
0%、Bi、Sb、Seの1種または2種以上の合計が
0.05〜0.5%であって、残部がFeおよび不可避
不純物からなり、さらにワイヤの電気抵抗率ρが25〜
50μΩcmとなる薄板用ガスシールドアーク溶接鋼ワ
イヤを用いるパルスマグ溶接において、パルス電流Ip
を380〜680A、パルス時間Tpを0.4〜3.0
msec、ベース電流Ibを20〜100Aの範囲とし
たことを特徴とする薄板のガスシールドアーク溶接方
法。
【0013】
【発明の実施の形態】上記問題を解決するため本発明者
らが、提案した薄板の亜鉛めっき鋼板用高速溶接ワイ
ヤ、特開平8−253841号公報はC、Si、Mn、
S、O、Al、Ti、Zr、Nb、V、Taを限定して
耐気孔性、耐ギャップ性の向上を図っているが、自動車
の薄板鋼板溶接ではギャップが2mm以上(本発明では
2.5mm以上を目的としている)になる場合も多いこ
とから、さらなる改善が望まれている。
らが、提案した薄板の亜鉛めっき鋼板用高速溶接ワイ
ヤ、特開平8−253841号公報はC、Si、Mn、
S、O、Al、Ti、Zr、Nb、V、Taを限定して
耐気孔性、耐ギャップ性の向上を図っているが、自動車
の薄板鋼板溶接ではギャップが2mm以上(本発明では
2.5mm以上を目的としている)になる場合も多いこ
とから、さらなる改善が望まれている。
【0014】そこで本発明者らは、各種溶接ワイヤによ
り、耐ギャップ性、耐シールド性、スパッタ等を検討し
た結果次のような条件を見いだした。
り、耐ギャップ性、耐シールド性、スパッタ等を検討し
た結果次のような条件を見いだした。
【0015】薄板の高速溶接では、溶け落ちや、ギャッ
プの溶融金属の架橋性が劣化し易く、これらを、改善、
向上させるためには、溶融金属の粘性低下等による、
ビード幅の拡大、溶着量増加によるビード幅、高さの
増加が考えられる。まず、については、鋼ワイヤ成分
のS、Oを適量添加することで、アークが拡がり高速溶
接でのビード幅の拡大、ビード止端部、濡れ性の改善、
アーク安定によるスパッタ量低減が確保できる。
プの溶融金属の架橋性が劣化し易く、これらを、改善、
向上させるためには、溶融金属の粘性低下等による、
ビード幅の拡大、溶着量増加によるビード幅、高さの
増加が考えられる。まず、については、鋼ワイヤ成分
のS、Oを適量添加することで、アークが拡がり高速溶
接でのビード幅の拡大、ビード止端部、濡れ性の改善、
アーク安定によるスパッタ量低減が確保できる。
【0016】しかし、それだけでは本発明が目的とする
2.5mm以上のギャップには不充分である。ところで
Bi、Sb、Seは融点が低い元素であり、溶融金属の
粘性を低下させ、表面張力を低減する作用がある。そこ
でこれらの元素を調整することで、溶融金属の粘性低減
によるビード幅の拡大に寄与する。
2.5mm以上のギャップには不充分である。ところで
Bi、Sb、Seは融点が低い元素であり、溶融金属の
粘性を低下させ、表面張力を低減する作用がある。そこ
でこれらの元素を調整することで、溶融金属の粘性低減
によるビード幅の拡大に寄与する。
【0017】またについては、ワイヤ電気抵抗率を通
常よりも低くすることにより、同一溶着量において入熱
量が低減できるため、溶け落ちが減少できる。また、同
一入熱量においては、溶着量を増加することができるた
め、溶融金属による開先ギャップの架橋性が増して、耐
ギャップ性を確保できる。そのワイヤ電気抵抗率とギャ
ップの関係を図1に示す。そして、各種ワイヤによる検
討の結果、ワイヤの電気抵抗率ρは下記回帰式、式に
より傾向をつかむことができる。なお式は、図2のワ
イヤ組成と電気抵抗率の関係から求めたものであり、ワ
イヤ成分値に基づく式の妥当性が理解できる。
常よりも低くすることにより、同一溶着量において入熱
量が低減できるため、溶け落ちが減少できる。また、同
一入熱量においては、溶着量を増加することができるた
め、溶融金属による開先ギャップの架橋性が増して、耐
ギャップ性を確保できる。そのワイヤ電気抵抗率とギャ
ップの関係を図1に示す。そして、各種ワイヤによる検
討の結果、ワイヤの電気抵抗率ρは下記回帰式、式に
より傾向をつかむことができる。なお式は、図2のワ
イヤ組成と電気抵抗率の関係から求めたものであり、ワ
イヤ成分値に基づく式の妥当性が理解できる。
【0018】ρ≒10.1+5.8×A・・・・・ ※A=(C+2.36Si+1.07Mn+0.54N
b+0.95V+0.62Ta) そしてAl、Ti、Zrは、溶接時のスパッタ量低減の
効果があり、さらにNとの親和力が強く、耐シールド性
に有効な、Nb、V、Taを添加することでシールド不
良時に窒素を固定させ、耐シールド性を向上させる効果
がある。
b+0.95V+0.62Ta) そしてAl、Ti、Zrは、溶接時のスパッタ量低減の
効果があり、さらにNとの親和力が強く、耐シールド性
に有効な、Nb、V、Taを添加することでシールド不
良時に窒素を固定させ、耐シールド性を向上させる効果
がある。
【0019】さらにパルス溶接においてパルス条件を選
定することにより、溶滴の移行状態を安定化させ、スパ
ッタ発生量を少なくし、かつ耐気孔性、耐ギャップ性も
良好となる。
定することにより、溶滴の移行状態を安定化させ、スパ
ッタ発生量を少なくし、かつ耐気孔性、耐ギャップ性も
良好となる。
【0020】このように種々成分を目的に応じて調整
し、かつ、ワイヤの電気抵抗率を所定値にし、パルス条
件を適正に設定することにより耐ギャップ性、耐シール
ド性が良好で、スパッタ発生量が少ないパルスアーク溶
接方法を得ることができる。
し、かつ、ワイヤの電気抵抗率を所定値にし、パルス条
件を適正に設定することにより耐ギャップ性、耐シール
ド性が良好で、スパッタ発生量が少ないパルスアーク溶
接方法を得ることができる。
【0021】以上は、表面処理鋼鈑における作用効果で
説明したが、本発明ワイヤは非表面処理鋼鈑、また、若
干の錆が発生した薄鋼鈑の溶接にも適用できる。
説明したが、本発明ワイヤは非表面処理鋼鈑、また、若
干の錆が発生した薄鋼鈑の溶接にも適用できる。
【0022】次ぎに本発明の各成分とその限定理由を説
明する。
明する。
【0023】[C:0.03〜0.4%]Cは溶接金属
の強度を得るために不可欠であり、さらに溶滴を細粒化
する働きがあるが0.03%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0.4%を超えるとアーク不安定となり、ス
パッタ発生量が増加すると共に薄板の高速溶接において
割れ感受性が著しく高くなるためその範囲を0.03〜
0.4%とした。
の強度を得るために不可欠であり、さらに溶滴を細粒化
する働きがあるが0.03%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0.4%を超えるとアーク不安定となり、ス
パッタ発生量が増加すると共に薄板の高速溶接において
割れ感受性が著しく高くなるためその範囲を0.03〜
0.4%とした。
【0024】[Si:0.5〜2.0%]Siは主脱酸
元素として添加し、溶融金属の酸素ポテンシャルを適正
化するのに有効な元素であり、溶接金属の気孔発生を低
減すると同時に、ワイヤの電気抵抗率を上げるのに、有
効な元素でもあり、0.5%未満では脱酸不足となり、
ピット、ブローホールが発生し、さらに凸ビードになり
やすくビード形状を悪化させる。また、2.0%を超え
るとスラグ生成量が増えるとともに、アーク不安定によ
り、スパッタの多発を招くため、その範囲を0.5〜
2.0%ととした。
元素として添加し、溶融金属の酸素ポテンシャルを適正
化するのに有効な元素であり、溶接金属の気孔発生を低
減すると同時に、ワイヤの電気抵抗率を上げるのに、有
効な元素でもあり、0.5%未満では脱酸不足となり、
ピット、ブローホールが発生し、さらに凸ビードになり
やすくビード形状を悪化させる。また、2.0%を超え
るとスラグ生成量が増えるとともに、アーク不安定によ
り、スパッタの多発を招くため、その範囲を0.5〜
2.0%ととした。
【0025】[Mn:0.2〜3.0%]MnはSiと
同様に脱酸剤及び電気抵抗率を上げるのに有効な元素で
あるが、0.2%未満では脱酸不足によるピット、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.
2%とした。また3.0%を超えるとスラグ生成量が増
え、スパッタが多発する傾向がある。
同様に脱酸剤及び電気抵抗率を上げるのに有効な元素で
あるが、0.2%未満では脱酸不足によるピット、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.
2%とした。また3.0%を超えるとスラグ生成量が増
え、スパッタが多発する傾向がある。
【0026】[S:0.005〜0.05%]Sは溶融
金属のビード趾端部の濡れ性を向上させ、架橋性を改善
して、耐ギャップ性を向上する作用があり、0.005
%未満ではその効果は認められない。一方、0.05%
超ではアーク不安定によるスパッタが多発し、また溶接
金属の高温割れの危険性が増加する。
金属のビード趾端部の濡れ性を向上させ、架橋性を改善
して、耐ギャップ性を向上する作用があり、0.005
%未満ではその効果は認められない。一方、0.05%
超ではアーク不安定によるスパッタが多発し、また溶接
金属の高温割れの危険性が増加する。
【0027】[O:0.003〜0.05%]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うえで必
要であり、またスパッタ発生を減少させる作用もある。
本発明では0.003%以上でその効果が顕著となる
が、0.05%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。また、Oの存在形態は固溶または酸化物と
してワイヤに全体に分布しても良いが、表層部の内部酸
下層、粒界酸下層としてワイヤ表層部に集中して存在す
る場合がよい。
共に高速溶接における耐ギャップ性を確保するうえで必
要であり、またスパッタ発生を減少させる作用もある。
本発明では0.003%以上でその効果が顕著となる
が、0.05%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。また、Oの存在形態は固溶または酸化物と
してワイヤに全体に分布しても良いが、表層部の内部酸
下層、粒界酸下層としてワイヤ表層部に集中して存在す
る場合がよい。
【0028】[S,Oの併合添加理由]Sはビードの濡
れ性を改善し、耐ギャップ性を向上させる働きがある。
しかしS添加のみでは高速溶接でのアーク安定性が不充
分でその効果が十分に得られない。高速溶接のアーク安
定の向上には、前述したOの添加が有効であり、SとO
の両者の適量添加の相乗効果によって、安定した薄板の
高速溶接を可能にし、耐ギャップ性とともに、アーク安
定化、スパッタ量低減にも寄与する。
れ性を改善し、耐ギャップ性を向上させる働きがある。
しかしS添加のみでは高速溶接でのアーク安定性が不充
分でその効果が十分に得られない。高速溶接のアーク安
定の向上には、前述したOの添加が有効であり、SとO
の両者の適量添加の相乗効果によって、安定した薄板の
高速溶接を可能にし、耐ギャップ性とともに、アーク安
定化、スパッタ量低減にも寄与する。
【0029】[Al、Ti、Zr]Al、Ti、Zrは
強脱酸剤であり、窒素固定元素として極微量の添加によ
りシールド不良による気孔発生を抑制し、高速溶接での
アークを安定させ、スパッタ量低減の作用がある。しか
し、多量に含有すると、スラグ生成量が増加すると共
に、アークが不安定になることで、スパッタが増加する
ため、Al、Ti、Zrの1種または2種以上を合計で
0.005〜0.4%とした。
強脱酸剤であり、窒素固定元素として極微量の添加によ
りシールド不良による気孔発生を抑制し、高速溶接での
アークを安定させ、スパッタ量低減の作用がある。しか
し、多量に含有すると、スラグ生成量が増加すると共
に、アークが不安定になることで、スパッタが増加する
ため、Al、Ti、Zrの1種または2種以上を合計で
0.005〜0.4%とした。
【0030】[Nb、V、Ta]Nb、V、Ta、はN
との親和力が強く窒化物を生成し、シールド不良による
気孔発生を抑制する効果がある。さらには、アーク安定
性の確保ができるため、ビード形状を良好にする。その
効果は、1種または2種の合計が0.05〜3.0の添
加で認められる。しかし、3.0%を超えると上記効果
が飽和する他、アーク不安定によりスパッタが多発し、
また溶接金属の硬さが著しく高くなるため上限を3.0
%とした。
との親和力が強く窒化物を生成し、シールド不良による
気孔発生を抑制する効果がある。さらには、アーク安定
性の確保ができるため、ビード形状を良好にする。その
効果は、1種または2種の合計が0.05〜3.0の添
加で認められる。しかし、3.0%を超えると上記効果
が飽和する他、アーク不安定によりスパッタが多発し、
また溶接金属の硬さが著しく高くなるため上限を3.0
%とした。
【0031】[Bi、Sb、Se]Bi、Sb、Seは
融点が低いため、溶融金属の粘性が低下することによ
り、表面張力を大幅に低減させるため、耐ギャップ性を
向上させ、溶滴移行性を改善し、アーク安定性の向上効
果がある。しかし、多量に含有するとスパッタ発生量の
増加が著しくなり、溶接作業性の劣化になることもあ
り、Bi、Sb、Seのうち1種または2種以上の合計
で0.05〜0.5%とした。
融点が低いため、溶融金属の粘性が低下することによ
り、表面張力を大幅に低減させるため、耐ギャップ性を
向上させ、溶滴移行性を改善し、アーク安定性の向上効
果がある。しかし、多量に含有するとスパッタ発生量の
増加が著しくなり、溶接作業性の劣化になることもあ
り、Bi、Sb、Seのうち1種または2種以上の合計
で0.05〜0.5%とした。
【0032】上記ワイヤの成分範囲におけるワイヤの電
気抵抗率の限定理由は以下の通りである。
気抵抗率の限定理由は以下の通りである。
【0033】[ρ=25〜50μΩcm]ρが25μΩ
cm未満の場合、溶接入熱を一定とすると、電気抵抗率
が低いため、25μΩcm以上のワイヤに比べ、溶着量
が少なくなることにより、耐ギャップ性が劣り、溶接限
界ギャップは低下する。また、溶着量を増加すると溶接
入熱が増大し、薄板溶接で致命的な溶け落ちが発生す
る。また、ρが50μΩcm超では溶接可能ギャップの
向上は少なく、反面、アークの不安定による、スパッタ
発生量が増加すると同時に、溶接金属が硬化することも
あり、ρは25〜50μΩcmとした。
cm未満の場合、溶接入熱を一定とすると、電気抵抗率
が低いため、25μΩcm以上のワイヤに比べ、溶着量
が少なくなることにより、耐ギャップ性が劣り、溶接限
界ギャップは低下する。また、溶着量を増加すると溶接
入熱が増大し、薄板溶接で致命的な溶け落ちが発生す
る。また、ρが50μΩcm超では溶接可能ギャップの
向上は少なく、反面、アークの不安定による、スパッタ
発生量が増加すると同時に、溶接金属が硬化することも
あり、ρは25〜50μΩcmとした。
【0034】[ピーク電流Ip=380〜680A]ピ
ーク電流Ipが380A未満では電磁ピンチ力が弱ま
り、ワイヤの溶滴移行が不安定になりやすく、スパッタ
発生量を増加させる。また680A超では、実効入熱量
が増加し、とけ込み深さが増大して、とけ込み幅を確保
するのが困難になり、耐ギャップ性が劣化するため、ピ
ーク電流Ipは380〜680Aの範囲とした。
ーク電流Ipが380A未満では電磁ピンチ力が弱ま
り、ワイヤの溶滴移行が不安定になりやすく、スパッタ
発生量を増加させる。また680A超では、実効入熱量
が増加し、とけ込み深さが増大して、とけ込み幅を確保
するのが困難になり、耐ギャップ性が劣化するため、ピ
ーク電流Ipは380〜680Aの範囲とした。
【0035】[ピーク時間Tp=0.4〜3.0mse
c]ピーク時間Tpが0.4msec未満、3.0ms
ecを超える場合、溶滴の移行形態が不安定になり、ス
パッタ発生量が増加するばかりか、耐ギャップ性が劣化
するため、ピーク時間Tp=0.4〜3.0msecと
した。
c]ピーク時間Tpが0.4msec未満、3.0ms
ecを超える場合、溶滴の移行形態が不安定になり、ス
パッタ発生量が増加するばかりか、耐ギャップ性が劣化
するため、ピーク時間Tp=0.4〜3.0msecと
した。
【0036】[ベース電流Ib=20〜100A]ベー
ス電流が20A未満では、アークを持続させるエネルギ
ーが不十分なため、アークが不安定になりスパッタ量が
増加する。また耐ギャップ性も劣化する。一方ベース電
流Ibが100Aを超えると溶滴形成に必要以上のエネ
ルギーが与えられるため溶滴移行が不安定になりスパッ
タ発生量の増加を招く。
ス電流が20A未満では、アークを持続させるエネルギ
ーが不十分なため、アークが不安定になりスパッタ量が
増加する。また耐ギャップ性も劣化する。一方ベース電
流Ibが100Aを超えると溶滴形成に必要以上のエネ
ルギーが与えられるため溶滴移行が不安定になりスパッ
タ発生量の増加を招く。
【0037】
【実施例】以下の実施例により、本発明を具体的に説明
する。
する。
【0038】表1に示す溶接条件で溶接を行い、表2及
び表3に示す各種ワイヤ(ワイヤ径;1.2mmφ)を
用い、耐ギャップ性、耐気孔性、スパッタ発生量、ビー
ド外観評価調査を行なった。その結果を表4に示す。
び表3に示す各種ワイヤ(ワイヤ径;1.2mmφ)を
用い、耐ギャップ性、耐気孔性、スパッタ発生量、ビー
ド外観評価調査を行なった。その結果を表4に示す。
【0039】また、表2及び表3のワイヤ記号No2に
より、種々のパルス条件によるパルスアーク溶接を表1
に示す溶接条件で行い、耐ギャップ性、耐気孔性、スパ
ッタ発生量を調査した。その結果を表5に示し、ピーク
電流Ip、ピーク時間Tp、ベース電流Ibを例示した
パルス波形例を図4および図5に示す。
より、種々のパルス条件によるパルスアーク溶接を表1
に示す溶接条件で行い、耐ギャップ性、耐気孔性、スパ
ッタ発生量を調査した。その結果を表5に示し、ピーク
電流Ip、ピーク時間Tp、ベース電流Ibを例示した
パルス波形例を図4および図5に示す。
【0040】
【表1】 評価基準は、耐気孔性についてはビード外観調査により
ピットの個数を測定し、ビード1m当たりに換算して3
個/m以下を合格とした。またブローホールは放射線透
過試験のフィルムからビード長手方向のブローホール幅
を測定し、ビード長に対してのブローホール幅総和が2
0%以下を合格とした。また、耐ギャップ性については
溶接可能のギャップが2.5mm以上を合格とした。ス
パッタ発生量の評価は、スパッタ量が0.7g/min
以下を合格とした。ビード外観及びビード形状の評価項
目は表6に示す。
ピットの個数を測定し、ビード1m当たりに換算して3
個/m以下を合格とした。またブローホールは放射線透
過試験のフィルムからビード長手方向のブローホール幅
を測定し、ビード長に対してのブローホール幅総和が2
0%以下を合格とした。また、耐ギャップ性については
溶接可能のギャップが2.5mm以上を合格とした。ス
パッタ発生量の評価は、スパッタ量が0.7g/min
以下を合格とした。ビード外観及びビード形状の評価項
目は表6に示す。
【0041】
【表6】 その評価は○が良好、△やや良好、×不良を示す。電気
抵抗率ρはワイヤ長さをLcmとした時の電気抵抗をR
Ω、断面積をScm2 とし、ρ=R×S/Lより求めた
ものである。
抵抗率ρはワイヤ長さをLcmとした時の電気抵抗をR
Ω、断面積をScm2 とし、ρ=R×S/Lより求めた
ものである。
【0042】図3に試験片の継手形状の斜視図を示す。
幅50mm×長さ300mmの試験片を用いて表1に示
す条件で溶接を行った。
幅50mm×長さ300mmの試験片を用いて表1に示
す条件で溶接を行った。
【0043】次ぎに実施例の結果を示す。
【0044】表2、3、4、5について説明すると本発
明例のワイヤ記号1〜8及び試験記号1〜5は本発明を
示し、ワイヤ成分が本発明範囲にあり、電気抵抗率ρも
25〜50μΩcm範囲内にあり、パルス条件も本発明
範囲にあるため、ピット、ブローホールの発生も少な
く、耐ギャップ性においても2.5mm以上を確保し、
スパッタ量においては0.7g/min以下でビード形
状も全て良好であった。
明例のワイヤ記号1〜8及び試験記号1〜5は本発明を
示し、ワイヤ成分が本発明範囲にあり、電気抵抗率ρも
25〜50μΩcm範囲内にあり、パルス条件も本発明
範囲にあるため、ピット、ブローホールの発生も少な
く、耐ギャップ性においても2.5mm以上を確保し、
スパッタ量においては0.7g/min以下でビード形
状も全て良好であった。
【0045】一方、比較例9は、C量が少ないためアー
ク不安定になり大粒のスパッタが発生した。
ク不安定になり大粒のスパッタが発生した。
【0046】ワイヤNo10はSi、No11は、Mn
量が本発明範囲未満のため脱酸不足となり、ピット、ブ
ローホールの発生とともにビード形状が凸ビードとなる
傾向であった。
量が本発明範囲未満のため脱酸不足となり、ピット、ブ
ローホールの発生とともにビード形状が凸ビードとなる
傾向であった。
【0047】ワイヤNo12は、C量が本発明範囲を超
えアーク不安定によりスパッタが多発し、耐ギャップ性
も劣化するうえ、割れ感受性が高くなり高温割れが発生
した。
えアーク不安定によりスパッタが多発し、耐ギャップ性
も劣化するうえ、割れ感受性が高くなり高温割れが発生
した。
【0048】ワイヤNo13はSi、No14は、Mn
量が本発明範囲を超え大粒のスパッタが発生し溶接ビー
ドはスラグ付着量が多く凹凸のあるビードであった。
量が本発明範囲を超え大粒のスパッタが発生し溶接ビー
ドはスラグ付着量が多く凹凸のあるビードであった。
【0049】ワイヤNo15は、Sが本発明範囲未満で
あり、耐ギャップ性が劣ると共にビード止端がアンダー
カットとなった。
あり、耐ギャップ性が劣ると共にビード止端がアンダー
カットとなった。
【0050】ワイヤNo16は、Oが本発明範囲未満で
あり、高速溶接での、アーク不安定により、ビード形成
性が劣っていた。
あり、高速溶接での、アーク不安定により、ビード形成
性が劣っていた。
【0051】ワイヤNo17、18は、S、Oが本発明
範囲を超えアーク不安定によりスパッタが多発し、耐気
孔性も劣り、溶接割れも発生した。
範囲を超えアーク不安定によりスパッタが多発し、耐気
孔性も劣り、溶接割れも発生した。
【0052】ワイヤNo19は、Nb、V,Taの合計
が本発明範囲を超え、アーク安定性が著しく劣化し、ス
パッタの多発、耐ギャップ性劣化を招くと共に、ビード
の硬さが高くなり溶接割れが発生した。
が本発明範囲を超え、アーク安定性が著しく劣化し、ス
パッタの多発、耐ギャップ性劣化を招くと共に、ビード
の硬さが高くなり溶接割れが発生した。
【0053】ワイヤNo20は、Nb、V、Taの合計
が本発明範囲未満であり、シールド不良により、気孔性
が劣るようであった。
が本発明範囲未満であり、シールド不良により、気孔性
が劣るようであった。
【0054】ワイヤNo21は、Bi、Sb、Seの合
計が本発明未満でありビードの幅が狭く耐ギャップ性が
劣っていた。
計が本発明未満でありビードの幅が狭く耐ギャップ性が
劣っていた。
【0055】ワイヤNo22は、Bi、Sb、Seの合
計が本発明範囲を超えスラグ量が増えるとともにスパッ
タが多発した。
計が本発明範囲を超えスラグ量が増えるとともにスパッ
タが多発した。
【0056】ワイヤNo23は、Al、Ti、Zrが本
発明範囲未満でありシールド不良による気孔が多発し
た。
発明範囲未満でありシールド不良による気孔が多発し
た。
【0057】ワイヤ24は、Al、Ti、Zrが本発明
範囲を超えスラグ生成量が増加する他、アーク不安定に
よるスパッタ量の増加、気孔性、耐ギャップ性劣化を招
いた。
範囲を超えスラグ生成量が増加する他、アーク不安定に
よるスパッタ量の増加、気孔性、耐ギャップ性劣化を招
いた。
【0058】またワイヤNo25、26は、ワイヤ成分
については本発明範囲であるがワイヤ電気抵抗率ρが本
発明範囲外のため、No25に関しては耐ギャップ性が
劣り、No26に関してはスパッタの多発を招いた。
については本発明範囲であるがワイヤ電気抵抗率ρが本
発明範囲外のため、No25に関しては耐ギャップ性が
劣り、No26に関してはスパッタの多発を招いた。
【0059】試験記号No6はピーク電流が本発明範囲
を超え溶込み深さが増大し、耐ギャップ性が悪く、スパ
ッタも多い。この試験片記号No6のパルス波形例を図
5に示す。
を超え溶込み深さが増大し、耐ギャップ性が悪く、スパ
ッタも多い。この試験片記号No6のパルス波形例を図
5に示す。
【0060】試験記号No7、9はピーク時間が本発明
範囲外のため溶滴移行が不安定となりスパッタ発生量が
多い。
範囲外のため溶滴移行が不安定となりスパッタ発生量が
多い。
【0061】試験記号No8はピーク電流が本発明範囲
未満のため溶滴移行が不安定になりスパッタ多発を招い
た。
未満のため溶滴移行が不安定になりスパッタ多発を招い
た。
【0062】試験記号No10はアークを持続する力が
不十分なためアーク切れによるアーク不安定状態となり
スパッタの多発、耐気孔性の、耐ギャップ性の劣化を招
いた。
不十分なためアーク切れによるアーク不安定状態となり
スパッタの多発、耐気孔性の、耐ギャップ性の劣化を招
いた。
【0063】
【表2】
【0064】
【表3】
【0065】
【表4】
【0066】
【表5】
【0067】
【発明の効果】以上のように、本発明により薄板の表面
処理及び普通鋼鈑の溶接において耐気孔性、耐ギャップ
性、ビード形状良好で低スパッタな溶接が可能となっ
た。
処理及び普通鋼鈑の溶接において耐気孔性、耐ギャップ
性、ビード形状良好で低スパッタな溶接が可能となっ
た。
【図1】ワイヤの電気抵抗率とギャップの関係を表した
図である。
図である。
【図2】ワイヤの組成と電気抵抗率の関係を表した図で
ある。
ある。
【図3】試験板の継手形状を示す斜視図である。
【図4】パルス波形例を示す図である。
【図5】パルス波形例を示す図である。
【符号の説明】 W 幅 L 長さ G ギャップ t 厚さ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平野 侃 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 (1)
- 【請求項1】 ワイヤ全重量に対して、重量%で C;0.03〜0.4% Si;0.5〜2.0% Mn;0.2〜3.0% S;0.005〜0.05% O;0.003〜0.05% Al、Ti、Zrの1種または2種以上の合計が0.0
05〜0.4%、Nb、V、Taの1種または2種以上
の合計が0.05〜3.0%、Bi、Sb、Seの1種
または2種以上の合計が0.05〜0.5%であって、
残部がFeおよび不可避不純物からなり、さらにワイヤ
の電気抵抗率ρが25〜50μΩcmとなる薄板のガス
シールドアーク溶接鋼ワイヤを用いるパルスマグ溶接に
おいて、パルス電流Ipを380〜680A、パルス時
間Tpを0.4〜3.0msec、ベース電流Ibを2
0〜100Aの範囲としたことを特徴とする薄板のガス
シールドアーク溶接方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11415597A JPH10291089A (ja) | 1997-04-17 | 1997-04-17 | 薄板のガスシールドアーク溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11415597A JPH10291089A (ja) | 1997-04-17 | 1997-04-17 | 薄板のガスシールドアーク溶接方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10291089A true JPH10291089A (ja) | 1998-11-04 |
Family
ID=14630536
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11415597A Pending JPH10291089A (ja) | 1997-04-17 | 1997-04-17 | 薄板のガスシールドアーク溶接方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10291089A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005169414A (ja) * | 2003-12-08 | 2005-06-30 | Jfe Steel Kk | 炭酸ガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤおよびそれを用いた溶接方法 |
US20080142490A1 (en) * | 2006-12-13 | 2008-06-19 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho ( Kobe Steel, Ltd.) | Gas-shielded arc welding method |
JP2009262180A (ja) * | 2008-04-23 | 2009-11-12 | Nippon Steel & Sumikin Welding Co Ltd | 薄鋼板の高速ガスシールドアーク溶接方法 |
-
1997
- 1997-04-17 JP JP11415597A patent/JPH10291089A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005169414A (ja) * | 2003-12-08 | 2005-06-30 | Jfe Steel Kk | 炭酸ガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤおよびそれを用いた溶接方法 |
US20080142490A1 (en) * | 2006-12-13 | 2008-06-19 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho ( Kobe Steel, Ltd.) | Gas-shielded arc welding method |
JP2009262180A (ja) * | 2008-04-23 | 2009-11-12 | Nippon Steel & Sumikin Welding Co Ltd | 薄鋼板の高速ガスシールドアーク溶接方法 |
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