KR20140114878A - Method for fillet arc welding high-strength thin steel sheets - Google Patents

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Abstract

용접 속도 110㎝/min 초과 150㎝/min 이하라도, 용접 지단부 형상이 양호하고, 용접 조인트의 피로 특성을 향상시킬 수 있는, 고강도 박강판의 필렛 아크 용접 방법을 제공한다. 본 발명은, 인장 강도가 700 MPa 이상인 고강도 박강판의 필렛 아크 용접을, 용접 속도 110㎝/min 초과 150㎝/min 이하의 가스 실드 아크 용접으로 행할 때, 상기 강판을, C=0.02 내지 0.15%, Si=0.2 내지 1.8%, Mn=0.5 내지 2.5%를 함유하는 강판으로 하고, 상기 강판의 Si 함유량(질량%)을 Si(강판), 상기 필렛 아크 용접에 사용되는 용접용 와이어의 Si 함유량(질량%)을 Si(와이어)라 했을 때에, {Si(강판)+0.1×Si(와이어)}≥0.32가 되도록 조합하는 것을 특징으로 한다. Provided is a fillet arc welding method of a high strength steel sheet capable of improving the fatigue characteristics of a welded joint with a good welding end shape even when the welding speed is not less than 110 cm / min and not more than 150 cm / min. The steel sheet is subjected to fillet arc welding of a high strength steel sheet having a tensile strength of 700 MPa or more by gas shield arc welding at a welding speed of 110 cm / min or more and 150 cm / min or less, wherein C = 0.02 to 0.15% (Mass%) of the steel sheet is defined as Si (steel sheet), the Si content of the welding wire used for the fillet arc welding (as expressed in terms of% by mass), Si = 0.2 to 1.8%, Mn = 0.5 to 2.5% Si (steel plate) + 0.1 x Si (wire)} ≥ 0.32, where Si (wire)

Description

고강도 박강판의 필렛 아크 용접 방법 {METHOD FOR FILLET ARC WELDING HIGH-STRENGTH THIN STEEL SHEETS}[0001] METHOD FOR FILLET ARC WELDING HIGH-STRENGTH THIN STEEL SHEETS [0002]

본 발명은, 고강도 박강판의 필렛 아크 용접 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가스 실드 아크 용접에 의해 제작된 필렛 아크 용접 조인트의 지단 형상을 개선하고, 필렛 아크 용접 조인트의 피로 특성을 향상시킬 수 있는, 고강도 박강판의 필렛 아크 용접 방법에 관한 것이다. [0001] The present invention relates to a fillet arc welding method for a high strength steel sheet, and more particularly, to a fillet arc welding method for a fillet arc welded joint produced by gas shielded arc welding and improved fatigue characteristics of a fillet arc welded joint To a fillet arc welding method of a high strength steel sheet.

본 발명을 적용할 수 있는 바람직한 대상 부재로서는, 자동차의 차체 구조 부재, 특히 중요 보안 부품인 바퀴 부분 부품 등을 들 수 있다. As a preferable object member to which the present invention can be applied, a vehicle body structural member of an automobile, particularly a wheel part member which is an important security component, can be mentioned.

자동차 산업 분야 등에 있어서의 가스 실드 아크 용접에서는, 제조 라인의 효율 향상을 위해, 용접 속도가 타산업 분야보다 높게 설정되는 것이 일반적이다. 일반적으로는, 60㎝/min 이상이며, 100㎝/min 이상으로 설정되는 경우도 적지 않다.In the gas shielded arc welding in the automotive industry or the like, in order to improve the efficiency of the manufacturing line, it is general that the welding speed is set higher than in other industrial fields. Generally, it is not less than 60 cm / min and not more than 100 cm / min.

이와 같은 높은 용접 속도의 아크 용접이 가능한 이유는, 자동차 산업 분야에 있어서의 사용 강판의 판 두께가 대부분의 경우 6㎜ 이하이며, 예를 들어 비교적 판 두께가 두꺼운 바퀴 부분 부품의 경우라도, 통상은 4㎜ 이하인 경우가 많기 때문이다. 즉, 상기와 같이 판이 얇기 때문에, 아크 용접에서의 용착량이 적어도 소정의 조인트 강도를 확보할 수 있기 때문이다. 또, 가령 판 두께가 6㎜ 초과와 같이 두꺼울 경우, 소정의 조인트 강도를 얻기 위해서 필요한 용착량을 확보할 수 있는 아크 용접을, 60㎝/min 이상의 용접 속도로 행하려고 하면, 그 만큼 용접 전류 및 용접 전압을 높게 해야만 해, 용접 비드 형상에 악영향을 줄 위험성이 높아지게 되어 문제이다. 이와 같이, 자동차 산업 분야에 있어서의 아크 용접은 용접 속도가 타산업보다 높은 것이 그 특징이라 할 수 있다.The reason why arc welding with such a high welding speed is possible is that the thickness of the steel sheet used in the automobile industry is 6 mm or less in most cases and even in the case of a wheel part part having a relatively large thickness, It is often 4 mm or less. That is, since the plate is thin as described above, the weld amount in arc welding can secure at least a predetermined joint strength. In the case where the plate thickness is as thick as 6 mm or more and the arc welding capable of ensuring the welding amount necessary for obtaining the predetermined joint strength is to be performed at a welding speed of 60 cm / min or more, There is a problem that the welding voltage must be increased and the risk of adversely affecting the shape of the weld bead is increased. As described above, arc welding in the automotive industry is characterized in that the welding speed is higher than in other industries.

단, 이와 같은 높은 용접 속도라 하는 아크 용접 조건 하에서는, 용접 비드 형상, 특히 용접 지단부의 형상이 열화하고, 즉 용접 지단부의 프랭크각(도 2 참조)이 커져, 그 결과로서 용접 지단부에 응력 집중을 초래하여, 용접 조인트의 피로 강도가 저하된다고 하는 문제에 직면한다. 또, 높은 용접 속도로 용접 비드 형상이 열화하는 이유는 용접 속도가 빠르면, 그 만큼 용융 풀이 가늘고 길어져, 용융 금속이 충분히 넓혀지지 않는 동안에 응고되어 버리는 경향이 있기 때문이다. 한편, 특히 최근에는 지구 환경에 대한 관심의 고조로부터, 자동차 산업 분야에서도 연비 향상에 의한 CO2 배출량의 삭감은 긴급한 과제가 되고 있다. 자동차 그 자체의 중량을 저감하는 것은 연비 향상의 유효한 수단이며, 자동차를 형성하고 있는 강판의 판 두께를 저감하는 것이, 그 효과적인 수단이 될 수 있다. 그러나 강판의 판 두께 저감은, 강판에 부하되는 응력의 증가를 의미하고, 응력 증가는 단순히 정적 강도의 문제뿐만 아니라, 피로 강도의 문제도 발생시킨다. 즉, 정적 강도가 충분하더라도 피로 강도의 관점으로부터 판 두께감, 즉 경량화를 추진할 수 없다고 하는 문제가 발생한다.However, under the arc welding condition of high welding speed, the shape of the weld bead, particularly, the shape of the welded end portion is deteriorated, that is, the frank angle (see FIG. 2) of the welded end portion becomes large. As a result, And the fatigue strength of the welded joint is lowered. The reason why the shape of the weld bead is deteriorated at a high welding speed is because, if the welding speed is high, the molten metal becomes thinner and longer so that the molten metal tends to solidify while not being sufficiently widened. On the other hand, particularly in the automotive industry, reduction of CO 2 emissions by improving fuel efficiency has become an urgent task in recent years due to heightened interest in the global environment. Reducing the weight of the vehicle itself is an effective means of improving the fuel economy, and reducing the thickness of the steel sheet forming the automobile can be an effective means. However, the reduction of the plate thickness of the steel plate means an increase in the stress applied to the steel plate, and the increase in stress not only causes a problem of static strength but also causes a problem of fatigue strength. That is, even if the static strength is sufficient, there arises a problem that the plate thickness feeling, that is, the weight reduction can not be promoted from the viewpoint of the fatigue strength.

일반적으로, 용접 조인트의 피로 강도는 재료 의존성이 거의 없고, 용접 비드 형상으로 결정되는 응력 집중이나 용접부의 잔류 응력 등의 역학적인 요인에 의해 지배되고 있다고 일컬어지고 있다. 또한, 상기한 바와 같이, 제조 효율 향상과 피로 강도 확보는 서로 상반되는 경우가 많기 때문에, 고용접 속도에 있어서의 용접 지단부의 형상 개선 수단 및 용접 조인트의 피로 강도 향상 수단으로서, 용접 지단부를 그라인더 마무리 등으로 원활하게 하거나, 숏피닝 등으로 용접 지단부에 압축의 잔류 응력을 부여하는 등의 방법이 채용되어 왔다. 이들은, 소위 후공정이라 불리는 것으로, 제조비용을 증가시키기 위해 바람직한 것은 아니다.Generally, it is said that the fatigue strength of a welded joint has little dependency on the material, and is dominated by mechanical factors such as stress concentration determined by the shape of the weld bead and residual stress of the welded portion. As described above, since the manufacturing efficiency improvement and the fatigue strength securing are often opposite to each other, as the means for improving the shape of the welded end portion at the high welding speed and the means for improving the fatigue strength of the welded joint, Or the like, or applying residual stress of compression to the welded end portion by shot peening or the like has been adopted. These are called so-called post-processes and are not desirable for increasing the production cost.

한편, 용접 조인트의 피로 문제를 해결하는 수단 중 하나로서, 용접 재료의 변태 온도가 낮아지도록 성분 설계하고, 용접 지단부의 잔류 응력을 저감함으로써 피로 강도를 향상시키는 방법이 제안되어 있다(특허 문헌 1, 2 참조. 이후 이러한 용접 재료를 고피로 강도 용접 재료라고 부름). 이 방법은, 용접 재료의 성분을 규정하고 있지만, 잔류 응력을 저감한다고 하는 의미에서는 역학적 요인을 제어하는 방법이며, 용접 재료의 변경만으로 고피로 강도 조인트를 얻을 수 있어, 효율적인 방법이라 할 수 있다.On the other hand, as one of the means for solving the fatigue problem of the welded joint, there has been proposed a method of designing a component so that the transformation temperature of the welding material is lowered and reducing the residual stress in the welded end portion to improve the fatigue strength (see Patent Document 1, 2, hereinafter referred to as high fatigue strength weld materials). Although this method defines the components of the welding material, it is a method of controlling the mechanical factors in the sense of reducing the residual stress, and it is an efficient method because a high fatigue strength joint can be obtained only by changing the welding material.

또한, 특허 문헌 3, 4 및 비특허 문헌 1에 개시되어 있는 바와 같이, 용접 재료 및 강판의 성분을 제한함으로써 용접 비드 형상을 광폭으로 하는 기술이 있다. 예를 들어, 특허 문헌 3, 비특허 문헌 1에 개시된 기술은 S을 0.01% 초과 0.06% 이하 첨가하는 기술이며, 그에 의해 용융 풀의 표면 장력을 저감시켜 용접 지단 형상을 개선시키는 기술이다. 또한, 특허 문헌 4에 개시된 기술은 강판의 Si와 Mn의 합계를 조정하는 기술이다.Further, as disclosed in Patent Documents 3 and 4 and Non-Patent Document 1, there is a technique of making the weld bead shape wide by restricting the components of the welding material and the steel sheet. For example, the technique disclosed in Patent Document 3 and Non-Patent Document 1 is a technique of adding S in an amount of more than 0.01% to 0.06% or less, thereby reducing the surface tension of the melt pool and improving the welded end shape. The technique disclosed in Patent Document 4 is a technique for adjusting the sum of Si and Mn of a steel sheet.

특허 문헌 10에는, 박강판의 겹침 필렛 가스 실드 아크 용접에 있어서, 피로 특성의 관점으로부터 용접 방법에 대한 기술이 개시되어 있다. 이 기술은 비드 지단부 형상을 개선하기 위해 용접 금속의 화학 조성을 규정한 것이다.Patent Document 10 discloses a welding method in view of fatigue characteristics in the overlapping fillet gas shield arc welding of thin steel sheets. This technique defines the chemical composition of the weld metal to improve the bead tip shape.

또한, 특허 문헌 5 내지 9에는 피로 강도가 우수한 강판에 관한 기술이 개시되어 있다.Also, Patent Documents 5 to 9 disclose techniques relating to a steel sheet having excellent fatigue strength.

일본 특허 출원 공개 평11-138290호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-138290 일본 특허 출원 공개 제2004-001075호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-001075 일본 특허 출원 공개 제2002-361480호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-361480 일본 특허 출원 공개 제2007-177279호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-177279 일본 특허 출원 공개 제2004-143518호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-143518 일본 특허 출원 공개 제2000-248330호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-248330 일본 특허 출원 공개 평11-189842호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-189842 일본 특허 출원 공개 평07-316649호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-316649 일본 특허 출원 공개 제2003-003240호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-003240 일본 특허 출원 공개 제2002-45963호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-45963

용접학회 전국대회 강연 개요, 2007년, 제81집, 236 ∼ 237 페이지Welding Society National Convention lecture summary, 2007, Vol. 81, pp. 236 ~ 237

그러나 특허 문헌 1, 2에 기재된 고피로 강도 용접 재료를 사용한 경우라도, 용접 조인트의 지단 형상이 열화하면 피로 강도상 바람직하지 않다. 왜냐하면, 조인트의 피로 강도를 지배하는 2대 요인인 잔류 응력과 응력 집중 중, 고피로 강도 용접 재료는 잔류 응력에 착안한 기술이며, 응력 집중의 개선을 목표로 하고 있지 않기 때문이다. 특히, 자동차 산업 등에서는, 이미 서술한 바와 같이, 타산업보다도 높은 용접 속도로 용접 시공되어 있어, 보다 고속도로 용접하는 것에 대한 요구가 강하다. 그 요구에 따라서 용접 속도를 높게 하면 할수록 비드 형상이 흐트러지게 되므로, 응력 집중이 높아져 피로 강도 향상의 관점으로부터는 바람직하지 않다. 이상과 같이, 자동차 산업 등에 특허 문헌 1, 2에 기재된 고피로 강도 용접 재료를 적용하여, 용접 조인트의 피로 특성을 개선하는 것에는 한계가 있었다.However, even when the high fatigue strength welding material described in Patent Documents 1 and 2 is used, the fatigue strength of the welded joint deteriorates, which is not preferable. This is because residual stress and stress concentration, which are the two main factors controlling the fatigue strength of joints, are high residual stress welding materials, which focus on residual stresses and are not aimed at improving stress concentration. Particularly, in the automobile industry and the like, as already described, welding is performed at a higher welding speed than other industries, and there is a strong demand for welding at a higher speed. As the welding speed is increased in accordance with the demand, the shape of the bead is disturbed. Therefore, stress concentration is increased, which is not preferable from the viewpoint of fatigue strength improvement. As described above, there is a limit to improving the fatigue characteristics of welded joints by applying the high fatigue strength welding material described in Patent Documents 1 and 2 to the automobile industry.

또한, 특허 문헌 3, 4 및 비특허 문헌 1에 기재된 기술은, 모두 용접 비드 폭을 종래 기술 이상으로 넓게 하는 것을 목적으로 한 기술이다. 용접 비드 폭은, 확실하게 용접 조인트 전체의 형상을 대표시키기 위해서는 사정이 좋은 지표가 될 수 있지만, 그 피로 강도는 응력 집중부인 용접 지단부의 형상에 크게 의존한다. 즉, 용접 조인트 일부의 형상이 용접 조인트 전체의 특성을 결정한다고 하는, 정적 강도에는 없는 피로 강도에 특유한 경향이 있다. 그로 인해, 피로 강도를 향상시키기 위해서는 용접 비드 폭이라고 하는 용접 조인트 전체의 특성보다도 용접 지단 형상이라고 하는 용접 조인트 일부의 형상에 착안할 필요가 있다. 특허 문헌 3, 4 및 비특허 문헌 1이 개시되어 있는 기술은, 정적 강도, 즉 용접 조인트의 인장 파단 강도 향상에는 적합하지만, 피로 강도 향상에 대하여 유효한 기술인지의 여부는 명확하지는 않다.In addition, the techniques described in Patent Documents 3 and 4 and Non-Patent Document 1 are all aimed at widening the weld bead width beyond that of the prior art. The width of the weld bead can be a good indicator for reliably representing the shape of the entire weld joint. However, the fatigue strength thereof greatly depends on the shape of the welded end portion which is the stress concentration portion. That is, the shape of a part of the weld joint tends to be unique to the fatigue strength which is not the static strength, which determines the characteristics of the entire weld joint. Therefore, in order to improve the fatigue strength, it is necessary to pay attention to the shape of a portion of the welded joint, which is referred to as a welded end shape, rather than the characteristics of the entire welded joint as the welded bead width. The techniques disclosed in Patent Documents 3 and 4 and Non-Patent Document 1 are suitable for improving the static strength, that is, the tensile fracture strength of the welded joint, but it is not clear whether or not the technique is effective for improving the fatigue strength.

또한, 특허 문헌 5 내지 8에 기재된 종래 기술은 모두, 모재의 피로 강도에 관한 것이다. 강재의 피로 강도는 응력 집중부가 없기 때문에, 강재의 정적 강도에 비례한다고 일컬어지고 있으므로 이들의 기술은, 용접 조인트의 피로 강도 향상에는, 반드시 유효한 기술이라고는 할 수 없다.All of the prior arts described in Patent Documents 5 to 8 relate to fatigue strength of a base material. Since the fatigue strength of the steel material is said to be proportional to the static strength of the steel material because there is no stress concentration part, these techniques are not necessarily effective techniques for improving the fatigue strength of the welded joint.

또한, 특허 문헌 9에는 용접 열 영향부(heat-affected zone, HAZ라고도 함)의 피로 강도에 관한 기술이 개시되어 있지만, 문제가 되고 있는 용접 조인트는 맞댐 용접 조인트이며, 이 경우의 응력 집중은 필렛 아크 용접 조인트만큼 높은 것은 아니다. 그런데 자동차 바퀴 부분 부품 등은, 그 대부분이 필렛 아크 용접으로 제작되어 있다. 이로부터, 특허 문헌 9에 기재된 기술이, 자동차 산업 분야 등에서 많이 사용되는, 응력 집중이 높은 필렛 아크 용접 조인트를 갖는 구조물의 피로 강도를 향상시킬 수 있는지의 여부는 명백하지 않다.Patent Document 9 discloses a technique relating to the fatigue strength of a heat-affected zone (also referred to as HAZ). However, the welded joint in question is a butt welded joint, It is not as high as an arc weld joint. However, most parts of automobile wheel parts are manufactured by fillet arc welding. From this, it is not clear whether or not the technique described in Patent Document 9 can improve the fatigue strength of a structure having a fillet arc welded joint having a high stress concentration, which is widely used in the automotive industry or the like.

또한, 이들 특허 문헌 5 내지 9에 기재된 종래 기술이 개시되어 있는 기술은, 용접 조인트가 없는 모재의 피로 강도, 혹은 응력 집중이 비교적 작은 맞댐 조인트의 피로 강도에 관한 것이다. 실제 구조물에서는, 응력 집중이 가장 큰 곳으로부터 피로 균열이 발생하고, 그것이 구조물 전체의 피로 강도를 결정하고 있다. 즉, 맞댐 조인트보다 응력 집중이 큰 겹침 필렛 조인트의 피로 강도를 향상시키지 않으면, 구조물의 피로 향상으로는 이어지지 않는다. 특허 문헌 10은, 박강판의 겹침 필렛 조인트의 피로 강도의 향상을 목적으로 하고 있지만, 그 용접 속도는 종래 고속 용접이라 부르고 있던 80 내지 110㎝/min을 대상으로 한 실시 형태이며, 현재 요구되고 있는 것과 같은, 새로운 고속 용접에는 대응되어 있지 않다. 특허 문헌 10에서는, 조인트의 피로 강도가 강판의 피로 강도의 12% 이상이 되는 기술을 제공하고 있다. 일반적으로, 강판의 피로 강도는 강판 그 자체가 평탄하고 응력 집중부가 존재하지 않는 등의 이유로부터, 강판의 인장 강도에 비례한다고 일컬어져, 강판 인장 강도의 60% 정도, 높아도 70% 이하이다. 그로 인해, 특허 문헌 10의 기술은 강판 인장 강도가 780MPa인 경우, 용접 조인트의 피로 강도를 780×0.7×0.12=66MPa 이상으로 하는 기술이라고 하게 된다. 그러나 피로 강도가 66MPa 이상 정도에서는, 용접 조건, 특히 용접 속도를 적절하게 선택하는 등의 방법으로도 달성할 수 있는 범위이다.The techniques disclosed in the prior arts described in Patent Documents 5 to 9 relate to the fatigue strength of a base material having no weld joint or the fatigue strength of a butt joint having a relatively small stress concentration. In an actual structure, fatigue cracking occurs from the place where the stress concentration is greatest, and it determines the fatigue strength of the whole structure. That is, unless the fatigue strength of the overlapping fillet joint is greater than that of the butt joint, stress fatigue of the structure is not improved. Patent Document 10 aims at improving the fatigue strength of the overlapping fillet joints of thin steel sheets. However, the welding speed is an embodiment in which the welding speed is 80 to 110 cm / min, which is conventionally referred to as high-speed welding, It is not compatible with new high-speed welding, such as the one described above. Patent Document 10 provides a technique that the fatigue strength of the joint is 12% or more of the fatigue strength of the steel plate. Generally, the fatigue strength of the steel sheet is said to be proportional to the tensile strength of the steel sheet because of the flatness of the steel sheet itself and the absence of a stress concentration portion, and is about 60% or more and 70% or less of the tensile strength of the steel sheet. Therefore, the technique of Patent Document 10 is a technique of making the fatigue strength of the welded joint 780 x 0.7 x 0.12 = 66 MPa or more when the tensile strength of the steel sheet is 780 MPa. However, when the fatigue strength is about 66 MPa or more, it is a range that can also be achieved by a method such as appropriately selecting the welding conditions, particularly the welding speed.

이와 같은 배경으로부터, 더욱 고강도화되는 박강판의 피로 강도를 확보하면서, 용접 속도를 높게 할 수 있는 고강도 박강판의 겹침 필렛 조인트의 개발이 긴요한 과제로 되어 있다. 구체적으로는, 현재의 고속 용접 속도인 100㎝/min 정도(80㎝/min 내지 110㎝/min)의 용접 속도라도 충분히 피로 강도를 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 종래 이상의 고속 용접인 110㎝/mim 초과의 용접 속도라도 고강도 박강판의 필렛 아크 용접 조인트의 지단 형상이 양호해져, 피로 강도를 확보할 수 있는 강판의 필렛 아크 용접 방법이 기대되고 있었다. 여기서, 박강판의 용접 조인트로서 요구되는 피로 강도는 250MPa 정도이므로, 본 발명에 있어서는, 적어도 250MPa의 피로 강도를 갖는 것을 합격의 목표로 한다. 250MPa를 본 발명의 목적으로 한 이유는 이하와 같은 것이다. 우선, 강재 강도에 관계없이 일률적인 값을 선정한 이유는, 용접 조인트의 피로 강도는 강재의 종류에 의존하지 않는, 즉 490MPa급 강재나 780MPa급 강재도 조인트 피로 강도가 동일해진다고 하는 특성을 고려한 것이다. 강재의 피로 강도는 강재의 인장 강도에 의존하지만, 용접 조인트의 경우에는 강재에 의존하지 않게 된다고 하는 특징을 고려한 것이다. 다음에, 용접 상태에서, 즉 피로 향상 대책을 세우지 않은 상태에서의 용접 조인트의 피로 강도는, 대략 200MPa이다. 만약에 피로 강도가 250MPa가 되면, 20% 이상의 강도 증가에 대응하여, 피로 설계상 바람직하다. 경우에 따라서는, 판 두께 변경의 가능성도 나오는 값이다. 따라서, 본 발명에서는 250MPa를 목표로 하고 있다.From this background, development of an overlapping fillet joint of a high strength steel sheet capable of increasing the welding speed while securing the fatigue strength of the thin steel sheet which is further strengthened has become a critical issue. Specifically, it is possible not only to secure sufficient fatigue strength even at a welding speed of about 100 cm / min (80 cm / min to 110 cm / min) which is the present high speed welding speed, The fillet arc welded joint of the high strength steel sheet is improved in the shape of the bottom end of the fillet arc welded joint even when the welding speed is exceeded, and the fillet arc welding method of the steel sheet capable of securing the fatigue strength has been expected. Here, since the fatigue strength required for a weld joint of a thin steel plate is about 250 MPa, in the present invention, it is a passing goal to have a fatigue strength of at least 250 MPa. The reason why 250 MPa is intended for the present invention is as follows. The reason why uniform values are selected regardless of the strength of the steel is that the fatigue strength of the welded joint does not depend on the kind of the steel, that is, the characteristic that the joint fatigue strength is the same for a steel material of 490 MPa class or a steel material of 780 MPa class . The fatigue strength of the steel is dependent on the tensile strength of the steel but is not dependent on the steel in the case of a welded joint. Next, the fatigue strength of the welded joint in a welded state, that is, in a state in which the measures for improving fatigue are not made, is approximately 200 MPa. If the fatigue strength is 250 MPa, corresponding to a strength increase of 20% or more, fatigue design is preferable. In some cases, the possibility of plate thickness change is also a value. Therefore, the present invention aims at 250 MPa.

따라서, 본 발명은 이들 종래 기술의 문제점에 비추어, 가스 실드 아크 용접에 있어서, 용접 속도가 80㎝/min 초과, 특히 110㎝/min 초과의 경우라도 용접 지단부의 형상이 양호해져, 필렛 아크 용접 조인트의 피로 특성을 향상시킬 수 있는, 고강도 박강판의 필렛 아크 용접 방법, 특히 피로 강도 향상의 실현이 강하게 기대되는 인장 강도가 700MPa 이상인 강판에 있어서의 용접 조인트의 피로 향상 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Therefore, in view of the problems of these prior arts, the present invention improves the shape of the welded end portion even when the welding speed is more than 80 cm / min, particularly more than 110 cm / min in the gas shielded arc welding, A method for improving the fatigue of a welded joint in a steel sheet having a tensile strength of 700 MPa or more which is strongly expected to realize the improvement of the fatigue strength, .

본 발명자들은, 이상의 관점으로부터 용접 속도와 강판 및 용접 와이어 성분에 착안하여, 용접 지단부 형상에 대해서 그 영향을 예의 연구해 왔다. 그리고 강판 및 용접 와이어 중에서, 특히 Si량을 제한함으로써 용접 속도가 80㎝/min 초과, 특히 110㎝/min 초과 150㎝/min 이하라도, 용접 지단 형상을 개선시킬 수 있는 것을 발견하고, 나아가서는 용접 지단 형상 개선 효과가 발현하는 강판 함유 Si량과 용접 와이어 함유 Si량의 관계도 발견한 것이다. 본 발명은, 이러한 연구에 의해 이루어진 것이며, 그 요지는 이하와 같다.From the above viewpoints, the present inventors paid attention to the welding speed, the steel sheet and the welding wire component, and studied the influence of the shape of the welded end portion. In particular, it has been found out that the shape of the welded joint can be improved even when the welding speed is more than 80 cm / min, particularly more than 110 cm / min and not more than 150 cm / min, by limiting the amount of Si, The relationship between the amount of Si contained in the steel sheet and the amount of Si contained in the welded wire exhibiting the effect of improving the shape of the tip is also found. The present invention has been made by such studies, and the gist of the invention is as follows.

(1) 인장 강도가 700MPa 이상인 고강도 박강판의 필렛 아크 용접 방법에 있어서, 용접 속도가 80㎝/min 초과, 특히 110㎝/min 초과 150㎝/min 이하이며,(1) A fillet arc welding method for a high strength steel sheet having a tensile strength of 700 MPa or more, characterized in that the welding speed is more than 80 cm / min, particularly more than 110 cm / min and not more than 150 cm /

상기 박강판이, 질량%로,The steel sheet according to claim 1,

C : 0.02 내지 0.15%,C: 0.02 to 0.15%

Si : 0.2 내지 1.8%,0.2 to 1.8% of Si,

Mn : 0.5 내지 2.5%,Mn: 0.5 to 2.5%

P : 0.03% 이하,P: 0.03% or less,

S : 0.02% 이하S: not more than 0.02%

를 함유하는 박강판이며, 상기 박강판과 상기 용접용 와이어가 함유하는 Si가, 하기 (식1)의 값이 0.32 이상이 되도록 조합하는 것을 특징으로 하는, 고강도 박강판의 필렛 아크 용접 방법.Wherein the thin steel sheet and the Si contained in the welding wire are combined so that the value of the following formula 1 is 0.32 or more.

Si(강판)+0.1×Si(와이어) (식1)Si (steel plate) + 0.1 x Si (wire) (Equation 1)

단, Si(강판)은 상기 박강판의 Si량을, 또한 Si(와이어)는 상기 용접용 와이어의 전체 Si량을 나타낸다.Note that Si (steel plate) represents the Si content of the thin steel sheet, and Si (wire) represents the total Si content of the welding wire.

(2) 상기 (식1)의 값이 0.40 이상이 되도록, 상기 박강판과 상기 용접용 와이어를 조합하는 것을 특징으로 하는, 상기 (1)항에 기재된 고강도 박강판의 필렛 아크 용접 방법.(2) The fillet arc welding method of high strength thin-rolled steel sheet according to (1), wherein the thin steel plate and the welding wire are combined so that the value of (formula 1) is 0.40 or more.

(3) 상기 박강판이, 또한 질량%로,(3) The steel sheet according to any one of (1) to

Al : 0.005 내지 0.1%
Al: 0.005 to 0.1%

를 함유하는 것을 특징으로 하는, 상기 (1) 또는 (2)항에 기재된 고강도 박강판의 필렛 아크 용접 방법.The fillet arc welding method of the high strength thin steel sheet according to the above (1) or (2), characterized by comprising:

(4) 상기 박강판이, 또한 질량%로,(4) The steel sheet according to any one of (1) to

Ti : 0.005 내지 0.1%,0.005 to 0.1% of Ti,

Nb : 0.005 내지 0.1%,0.005 to 0.1% of Nb,

V : 0.01 내지 0.2%,V: 0.01 to 0.2%

Cr : 0.1 내지 1.0%,0.1 to 1.0% Cr,

Mo : 0.05 내지 0.5%Mo: 0.05 to 0.5%

중 어느 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는, 상기 (1) 내지 (3)항 중 어느 한 항에 기재된 고강도 박강판의 필렛 아크 용접 방법.(1) to (3), characterized in that the fillet arc welding method according to any one of (1) to (3)

(5) 상기 용접용 와이어로서, 질량%로,(5) The welding wire as described above,

C : 0.03 내지 0.15%,C: 0.03 to 0.15%

Si : 0.2 내지 2.0%,0.2 to 2.0% of Si,

Mn : 0.7 내지 2.5%,Mn: 0.7 to 2.5%

P : 0.05% 이하,P: not more than 0.05%

S : 0.08% 이하,S: 0.08% or less,

Cu : 0.5% 이하(0%를 포함함)Cu: 0.5% or less (including 0%)

를 함유하고, 잔량부 철 및 불가피 불순물로 이루어지는 용접용 솔리드 와이어를 사용하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (4)항 중 어느 한 항에 기재된 고강도 박강판의 필렛 아크 용접 방법.(1) to (4), characterized in that a solid wire for welding consisting of a residual iron and an inevitable impurity is used as the filler arc welding method.

(6) 상기 용접용 솔리드 와이어가, 또한 질량%로,(6) The solid wire for welding according to any one of (1) to

Ti : 0.01 내지 0.5%,Ti: 0.01 to 0.5%

Nb : 0.01 내지 0.1%,0.01 to 0.1% Nb,

V : 0.05 내지 0.3%,V: 0.05 to 0.3%

Cr : 0.05 내지 1.0%,0.05 to 1.0% Cr,

Mo : 0.05 내지 0.7%,Mo: 0.05 to 0.7%

Ni : 0.3 내지 12.0%Ni: 0.3 to 12.0%

중 어느 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는, 상기 (5)항에 기재된 고강도 박강판의 필렛 아크 용접 방법.(5) above, characterized in that the fillet arc welding method according to the item

(7) 상기 용접용 솔리드 와이어가 함유하는 Ni을, 질량%로,(7) A method for producing a solid wire for welding,

Ni : 4.0 내지 12.0%Ni: 4.0 to 12.0%

로 제한하는 것을 특징으로 하는, 상기 (6)항에 기재된 고강도 박강판의 필렛 아크 용접 방법.Of the high strength steel sheet according to the item (6).

(8) 상기 용접용 솔리드 와이어가 함유하는 S을, 질량%로, 0.02 내지 0.08%로 제한하는 것을 특징으로 하는, 상기 (5) 내지 (7)항 중 어느 한 항에 기재된 고강도 박강판의 필렛 아크 용접 방법.(8) The fillet of high strength steel sheet according to any one of (5) to (7) above, characterized in that S contained in the welding solid wire is limited to 0.02 to 0.08% Arc welding method.

(9) 상기 용접용 와이어가, 슬릿 형상의 이음매가 없는 강제 외피 내에 플럭스를 충전하여 이루어지는 가스 실드 아크 용접용 플럭스 내장 와이어이며,(9) The flux-containing wire for gas-shielded arc welding in which the welding wire is formed by filling the flux in a slit-shaped,

강제 외피 및 플럭스 중 한쪽 또는 양쪽에, 와이어 전체에서의 합계 질량%로,In one or both of the forced shell and the flux, the total mass%

C(SiC 중의 C를 제외함) : 0.01 내지 0.20%,C (excluding C in SiC): 0.01 to 0.20%,

Si(SiC 및 SiO2 중의 Si를 제외함) : 0.05 내지 1.2%,Si (excluding Si in SiC and SiO 2 ): 0.05 to 1.2%

Mn : 0.2 내지 2.5%,Mn: 0.2 to 2.5%

P : 0.03% 이하,P: 0.03% or less,

S : 0.06% 이하,S: 0.06% or less,

또한, 강제 외피 내에 충전되는 플럭스로서, 와이어 전체의 질량%로,Further, as the flux to be charged in the forced shell, in terms of mass% of the whole wire,

SiC : 0.05 내지 1.2%를 함유하는 동시에,SiC: 0.05 to 1.2%

SiO2, Al2O3, Na2O 및 K2O 중 1종 또는 2종 이상을 합계로 0.05 내지 0.4% 함유하고, 잔량부가 철 및 불가피 불순물로 이루어지는 용접용 플럭스 내장 와이어로 하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (4)항 중 어느 한 항에 기재된 고강도 박강판의 필렛 아크 용접 방법.Characterized by comprising a flux-containing wire for welding comprising 0.05 to 0.4% in total of one or more of SiO 2 , Al 2 O 3 , Na 2 O and K 2 O in total, and the balance being iron and inevitable impurities (1) to (4) above.

(10) 상기 용접용 플럭스 내장 와이어가, 와이어 전체의 질량%로, 또한 강제 외피 내에 충전되는 플럭스로서,(10) The flux-containing wire for welding according to any one of the above items (1) to

그라파이트 : 0.02% 이상
Graphite: 0.02% or more

함유하고, 또한 하기 (식2)에서 정의되는 C 환산 값의 합계량이 0.15 내지 0.45%인 용접용 플럭스 내장 와이어인 것을 특징으로 하는, 상기 (9)항에 기재된 고강도 박강판의 필렛 아크 용접 방법., And the sum of the C-converted values defined in the following formula (2) is 0.15 to 0.45%. The fillet arc welding method according to item (9)

C 환산 값의 합계량=[그라파이트]+0.3×[SiC] (식2)C converted value = [graphite] + 0.3 x [SiC] (formula 2)

단, 상기 [그라파이트], [SiC]는 각각 와이어 전체에 대한 그라파이트, SiC의 질량%를 나타낸다.However, [graphite] and [SiC] represent the mass% of graphite and SiC with respect to the whole wire, respectively.

(11) 상기 용접용 플럭스 내장 와이어가, 강제 외피 및 플럭스 중 한쪽 또는 양쪽에, 와이어 전체의 질량%로, 또한(11) The method according to any one of (11) to (11), wherein the flux-containing wire for welding is one or both of a steel shell and a flux,

Ni : 0.1 내지 5.0%,0.1 to 5.0% of Ni,

Cr : 0.1 내지 2.0%,0.1 to 2.0% of Cr,

Mo : 0.1 내지 2.0%,Mo: 0.1 to 2.0%

Cu : 0.1 내지 0.5%Cu: 0.1 to 0.5%

중 1종 또는 2종 이상을 합계로 0.1 내지 6.0% 함유하는 것을 특징으로 하는, 상기 (9) 또는 (10)항 중 어느 한 항에 기재된 고강도 박강판의 필렛 아크 용접 방법.(9) or (10), wherein the total content of the filler metal is 0.1 to 6.0% by weight, based on the total weight of the steel sheet.

(12) 상기 용접용 플럭스 내장 와이어가, 강제 외피 및 플럭스 중 한쪽 또는 양쪽에, 와이어 전체의 질량%로, 또한(12) The method according to any one of the above items (1) to (3), wherein the welded flux-containing wire is one or both of a steel shell and a flux,

B : 0.001 내지 0.015%B: 0.001 to 0.015%

를 함유하는 것을 특징으로 하는, 상기 (9) 내지 (11)항 중 어느 한 항에 기재된 고강도 박강판의 필렛 아크 용접 방법.(9) to (11), characterized in that the fillet arc welding method of the high strength steel sheet according to any one of the above (9) to (11)

(13) 상기 용접용 플럭스 내장 와이어가, 강제 외피 및 플럭스 중 한쪽 또는 양쪽에, 와이어 전체의 질량%로, 또한 Nb, V 및 Ti 중 1종 또는 2종 이상을 합계로0.005 내지 0.3% 함유하는 것을 특징으로 하는, 상기 (9) 내지 (12)항 중 어느 한 항에 기재된 고강도 박강판의 필렛 아크 용접 방법.(13) The method according to any one of the above items (1) to (4), wherein the welding flux-incorporating wire contains 0.005 to 0.3% in total of one or both of Nb, V and Ti in a total mass% of the wire on one or both of the steel shell and the flux And the fillet arc welding method of the high strength thin steel sheet according to any one of (9) to (12).

(14) 상기 용접용 플럭스 내장 와이어가, 강제 외피 내에 충전되는 플럭스로서, 와이어 전체의 질량%로, 또한 산화물계 이외의 아크 안정제를 0.05 내지 0.5% 함유하는 것을 특징으로 하는, 상기 (9) 내지 (13)항 중 어느 한 항에 기재된 고강도 박강판의 필렛 아크 용접 방법.(14) The flux according to any one of (9) to (14), wherein the flux-containing wire for welding is filled in the steel shell with an arc stabilizer in an amount of 0.05 to 0.5% A fillet arc welding method of high strength thin steel sheet according to any one of the preceding claims.

(15) 상기 용접용 플럭스 내장 와이어가, 강제 외피 및 플럭스 중 한쪽 또는 양쪽에, 와이어 전체의 질량%로,(15) The method according to any one of (15) to (16), wherein the flux-containing wire for welding comprises, on one or both of the steel shell and the flux,

S : 0.02 내지 0.06%S: 0.02 to 0.06%

를 함유하는 것을 특징으로 하는, 상기 (9) 내지 (14)항 중 어느 한 항에 기재된 고강도 박강판의 필렛 아크 용접 방법.(9) to (14), characterized in that the fillet arc welding method of the high strength steel sheet according to any one of the above (9) to (14)

(16) 상기 고강도 박강판의 필렛 아크 용접 방법이 가스 실드 아크 용접이며, 실드 가스로서, 질량%로,(16) The fillet arc welding method of the high strength thin steel sheet is gas shielded arc welding, wherein, as the shielding gas,

CO2 : 5% 이상 25% 이하,CO 2 : 5% or more and 25% or less,

O2 : 4% 이하(0%를 포함함)O 2 : 4% or less (including 0%)

를 함유하고, 잔량부 Ar 및 불가피 불순물로 이루어지는 실드 가스를 사용하는 것을 특징으로 하는, 상기 (1) 내지 (15)항 중 어느 한 항에 기재된 고강도 박강판의 필렛 아크 용접 방법.And a shield gas composed of a residual amount Ar and an inevitable impurity is used as the filler arc welding method for welding the high strength steel sheet according to any one of the above (1) to (15).

(17) 인장 강도가 700MPa 이상인 고강도 박강판의 필렛 아크 용접 조인트에 있어서, 용접 속도가 80㎝/min 초과, 특히 110㎝/min 초과 150㎝/min 이하에서 행한 가스 실드 아크 용접 조인트이며,(17) A gas-shielded arc welded joint in a fillet arc welded joint of a high strength steel sheet having a tensile strength of 700 MPa or more at a welding speed of more than 80 cm / min, particularly more than 110 cm / min and not more than 150 cm /

상기 박강판이, 질량%로,The steel sheet according to claim 1,

C : 0.02 내지 0.15%,C: 0.02 to 0.15%

Si : 0.2 내지 1.8%,0.2 to 1.8% of Si,

Mn : 0.5 내지 2.5%,Mn: 0.5 to 2.5%

P : 0.03% 이하,P: 0.03% or less,

S : 0.02% 이하S: not more than 0.02%

를 함유하고, 잔량부 철 및 불가피 불순물로 이루어지는 박강판이며, 상기 박강판과 상기 용접용 와이어가 함유하는 Si가, 상기 (식1)의 값이 0.32 이상이 되도록 조합한 것을 특징으로 하는, 고강도 박강판의 필렛 아크 용접 조인트.Wherein the thin steel sheet and the Si contained in the welding wire are combined so that the value of the formula (1) is 0.32 or more. The steel sheet according to any one of claims 1 to 3, Fillet arc welded joint of thin steel sheet.

(18) 상기 (식1)의 값이 0.40 이상이 되도록, 상기 박강판과 상기 용접용 와이어를 조합하는 것을 특징으로 하는, 상기 (17)항에 기재된 고강도 박강판의 필렛 아크 용접 조인트.(18) The fillet arc welded joint of the high strength thin steel sheet according to item (17), wherein the thin steel plate and the welding wire are combined so that the value of the above (formula 1) is 0.40 or more.

본 발명에 따르면, 700MPa 이상의 고강도 박강판의 겹침 필렛 용접에 있어서, 용접 속도가 80㎝/min 초과, 특히 110㎝/min 초과 150㎝/min 이하의 고속 용접의 경우라도 용접 지단 형상이 매끄러워져, 그 만큼 용접 지단부의 응력 집중을 저감시킬 수 있어, 용접 조인트의 피로 강도를 향상시킬 수 있다. 특히, 본 발명이 제공하는 고강도 박강판의 필렛 아크 용접 방법은, 자동차 산업뿐만 아니라 용접 속도 증가의 요구가 강한 산업 분야에서는 특히 유효하며, 생산성 향상과 피로 강도 향상을 양립할 수 있는 기술이므로, 산업상의 의의는 매우 크다.According to the present invention, in the overlapping fillet welding of a high-strength thin steel sheet having a strength of 700 MPa or more, even when high-speed welding is performed at a welding speed exceeding 80 cm / min, particularly above 110 cm / min and 150 cm / min or less, It is possible to reduce the concentration of stress in the welded end portion by that much, and the fatigue strength of the welded joint can be improved. Particularly, since the fillet arc welding method of a high strength steel sheet provided by the present invention is effective not only in the automobile industry but also in an industrial field in which there is a strong demand for an increase in welding speed and is a technology capable of both improving productivity and improving fatigue strength, The meaning of the prize is very large.

도 1은 강재에 원자 반경이 Fe보다 작은 Si를 첨가했을 때와, 첨가하기 전의 Fe 원자의 위치 변화를 설명한 개념도이다.
도 2는 용접 아크의 확대에 차가 발생했을 때의, 용융 풀에 대한 영향을 설명한 개념도이다.
도 3은 용접용 솔리드 와이어의 Si량 및 강판의 Si량과, 용접 속도 100㎝/min, 112㎝/min, 120㎝/min, 150㎝/min으로 겹침 필렛 용접을 행했을 때의 프랭크각의 관계를 도시한 도면이다.
도 4는 겹침 필렛 아크 용접 조인트에 있어서의 프랭크각과 언더컷 깊이를 설명한 개념도이다.
도 5는 프랭크각과 피로 강도의 관계를 설명한 개념도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에서 사용한 피로 시험편의 형상과 응력 부하 방향을 설명한 개념도이다.
Fig. 1 is a conceptual diagram for explaining a case where Si having an atomic radius smaller than Fe is added to a steel material, and a positional change of Fe atoms before the addition. Fig.
Fig. 2 is a conceptual diagram for explaining the influence on the molten pool when a difference occurs in the expansion of the welding arc.
3 is a graph showing the relationship between the amount of Si of the welding solid wire and the amount of Si of the steel sheet and the frank angle when the overlap fillet welding is performed at the welding speeds of 100 cm / min, 112 cm / min, 120 cm / Fig.
4 is a conceptual diagram illustrating the angle of the flanks and the depth of the undercuts in the overlapping fillet arc welding joint.
5 is a conceptual diagram for explaining the relationship between the Frank angle and the fatigue strength.
Fig. 6 is a conceptual diagram for explaining the shape of the fatigue test piece and the stress load direction used in the embodiment of the present invention.

이하에, 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

우선, 본 발명이 과제로 하는 용접 조인트의 피로 특성에 대해서 설명한다.First, fatigue characteristics of a welded joint to which the present invention is directed will be described.

금속 피로는 정적 강도와 달리, 탄성 범위 내의 응력이 부가된 상태에서 파단하는 현상이다. 응력은 반복 부가되어, 그 반복수가 피로 수명을 결정한다. 일반적으로는, 200만회 이상 반복하여 응력을 부가해도 파단에 이르지 않으면, 그때의 부가 응력을 피로 강도라 부른다. 금속 피로는 탄성 범위 내에서의 부가 응력으로 파단하는 현상이기 때문에, 정적 강도와는 다른 점이 많다. 예를 들어, 정적 강도에서는 응력 집중이나 용접 조인트에 존재하는 잔류 응력의 영향을 그다지 받지 않는다. 피로 강도 향상에 매우 유효한 용접 지단부의 그라인더 마무리를 실시해도, 정적 강도는 대부분 바뀌지 않는다. 그 이유는, 정적 강도는 소성 변형을 수반하고 있기 때문이다. 용접 지단부와 같은 응력 집중부가 존재했다고 해도, 그 부분에 소성 변형이 발생하는 것만으로, 정적 강도라고 하는 관점으로부터는 응력 집중부 이외의 부분이 강도를 부담하는 것만으로, 용접 조인트 전체적으로서는 강도가 유지된다. 또한, 잔류 응력과 같이 일부에 인장 응력이 이미 존재하고 있었다고 해도, 잔류 응력의 특징인 자기 평형성을 고려하면, 반드시 인장 잔류 응력을 상쇄하는 압축 잔류 응력이 존재하기 때문에, 인장 잔류 응력 부분에서 바로 항복 상태에 도달했다고 해도, 압축 잔류 응력 부분에서는 항복 상태에 도달하고 있지 않으므로, 이 부분이 정적 강도를 부담한다. 이로 인해, 용접 조인트 전체에서는 정적 강도는 이들 인자에 영향을 받지 않는다. 그로 인해, 정적 강도는 용접 비드 폭 등과 같은 용접 비드 전체의 형상이 중요해진다.Metal fatigue is a phenomenon that, unlike static strength, the metal fatigue breaks in the state of stress added in the elastic range. The stress is added repeatedly, and the number of iterations determines the fatigue life. Generally, if the fatigue is not reached even if the stress is repeatedly repeated more than 2 million times, the additional stress at that time is called fatigue strength. Since metal fatigue is a phenomenon of breaking due to the additional stress in the elastic range, there are many differences from the static strength. For example, at static strength, it does not receive much of the effect of stress concentration or residual stress in the welded joint. Even if the grinder finish of the welded end portion which is very effective for improving the fatigue strength is carried out, the static strength does not mostly change. This is because the static strength involves plastic deformation. Even if there is a stress concentrating portion such as a welded end portion, plastic deformation only occurs in the portion, and from the viewpoint of static strength, only the portion other than the stress concentrating portion is required to bear the strength, maintain. In addition, even if a tensile stress already exists in a part such as a residual stress, considering the self-balancing characteristic of the residual stress, there is always a compressive residual stress canceling the tensile residual stress, State, the yield strength is not reached at the compressive residual stress portion, so that this portion will bear the static strength. For this reason, the static strength of the entire welded joint is not influenced by these factors. As a result, the overall strength of the weld bead, such as the weld bead width, becomes important.

이에 대해, 용접 조인트의 피로 강도는 용접 조인트의 지극히 일부의 응력 상태에서 용접 조인트 전체의 특성이 결정되는 현상이다. 피로 균열이 발생하는 부분은 응력 집중이 높은 용접 지단부 등이다. 여기에는 인장의 잔류 응력도 존재하고 있다. 잔류 응력은, 이미 서술한 바와 같이, 자기 평형성이 있으며, 이 인장 잔류 응력을 상쇄하는 압축 잔류 응력이 반드시 용접 조인트 내부에 존재한다. 그러나 피로 강도는 용접 조인트의 지극히 일부의 응력 상태에서 결정되므로, 가령 압축 잔류 응력이 존재했다고 해도, 피로 균열이 발생하는 장소에 존재하지 않으면 이 압축 잔류 응력은 피로 강도에 영향을 미치지 않는다. 이 경향은, 응력 집중에 대해서도 적합하다. 즉, 용접 조인트 전체적으로 매끄러운 형상을 나타내고 있어도 일부에 응력 집중이 높은 부분이 존재하면, 용접 조인트 전체의 피로 강도는 거기에서 결정되어 버린다. 따라서, 용접 비드 폭과 같은 용접 조인트 전체의 형상을 개선하는 것보다, 용접 지단부 프랭크각의 개선과 같이, 국부적인 형상을 개선하는 쪽이 피로 강도 향상에 기여한다. 이러한 의미에서는, 특허 문헌 3, 4 및 비특허 문헌 1에 개시되어 있는 기술은, 피로 강도 향상에 기여하는 용접 지단부 형상 개선 효과에 유효한지는 불분명하다. 실제로, 비특허 문헌 1에는 용접 비드 폭을 넓게 하는 기술이 개시되어 있지만, 이에 따르면, 용접 비드의 폭을 넓게 하면 프랭크각도 작아진다고 하는 것은, 반드시 명백하지 않다.On the other hand, the fatigue strength of the welded joint is a phenomenon in which the characteristics of the entire welded joint are determined in a very small stressed state of the welded joint. The portion where fatigue cracks occur is a welded portion with high stress concentration. There is also residual stress in the tensile. As described above, the residual stress is self-balancing, and the compressive residual stress that cancels this tensile residual stress necessarily exists inside the welded joint. However, since the fatigue strength is determined in a very small part of the stress state of the welded joint, even if compression residual stress is present, this residual compressive stress does not affect the fatigue strength unless it is present at the place where the fatigue crack occurs. This tendency is also suitable for stress concentration. That is, even if the weld joint exhibits a smooth shape as a whole, the fatigue strength of the entire welded joint is determined if there is a portion having a high stress concentration. Therefore, rather than improving the shape of the entire welded joint such as the welded bead width, improving the local shape, such as improvement of the welded end flange angle, contributes to improvement in fatigue strength. In this sense, it is unclear whether the techniques disclosed in Patent Documents 3 and 4 and Non-Patent Document 1 are effective for improving the shape of the welded end portion contributing to improvement in fatigue strength. Actually, non-patent document 1 discloses a technique of increasing the width of the weld bead. According to this, it is not always clear that the frank angle is reduced by increasing the width of the weld bead.

이상과 같이, 용접 비드 폭을 넓게 하는 기술과 용접 지단부의 프랭크각을 좁게 하는 기술은 반드시 동일하지는 않다. 본 발명은, 용접 지단부 형상의 개선을 목적으로 하는 기술을 제공하는 것이지만, 그 목적은 용접 조인트의 피로 강도 향상이다. 정적 강도에 관해서는, 응력 집중이나 잔류 응력에 의존하지 않으므로, 용접 조인트에 특별히 결함이 발생하고 있지 않는 한은 충분히 확보할 수 있고, 또한 본 발명의 범위에서는 그러한 용접 조인트의 결함을 발생시키는 것과 같은 요인은 특별히 없다. 이 점에서, 본 발명은 특허 문헌 3, 4 및 비특허 문헌 1과 다른 기술의 제공이 목적이다. 한편, 특허 문헌 1 및 2의 기술은, 용접 조인트의 피로 강도 향상을 목적으로 하는 기술이며, 본 발명의 목적과 동일하다. 그러나 용접 조인트의 피로 강도를 향상시키는 수단으로서는, 응력 집중의 완화나 잔류 응력의 완화 등이 존재하고, 특허 문헌 1 및 2가 개시하고 있는 기술은, 잔류 응력 완화를 이용한 피로 강도 향상 기술이며, 본 발명이 개시하고 있는 응력 집중 완화를 이용한 기술과는 다른 것이다. 또한, 용접 조인트의 피로 대책으로서, 종래부터 오래 이용되고 있는 기술로서, 용접 후에 피닝 처리나 그라인더 처리를 하는 기술이 있지만, 이들은 후처리 공정이며, 제조 효율의 점에서 문제가 있다고 생각된다.As described above, the technique of increasing the width of the weld bead and the technique of narrowing the frank angle of the welded end portion are not necessarily the same. The present invention provides a technique aimed at improving the shape of a welded end portion, but its purpose is to improve fatigue strength of a welded joint. As to the static strength, since it does not depend on the stress concentration and the residual stress, it is possible to sufficiently secure the static strength as long as no defects occur in the welded joint, and in the scope of the present invention, factors There is no particular. In this respect, the object of the present invention is to provide technologies different from those of Patent Documents 3 and 4 and Non-Patent Document 1. On the other hand, the techniques of Patent Documents 1 and 2 are aimed at improving the fatigue strength of a welded joint and are the same as those of the present invention. However, as means for improving the fatigue strength of the welded joint, relaxation of stress concentration and relaxation of residual stress exist, and the techniques disclosed in Patent Documents 1 and 2 are techniques for improving fatigue strength using residual stress relaxation, This is different from the technique using the stress concentration relaxation disclosed in the invention. In addition, as a measure against fatigue of a welded joint, there is a technique of performing a pinning process or a grinder process after welding as a technique that has been used for a long time. These are post-process steps, and it is considered that there is a problem in terms of manufacturing efficiency.

다음에 본 발명에 이르는 경위에 대해서 설명한다.Next, the process leading to the present invention will be described.

일반적으로, 용접 지단 형상도 포함한 용접 비드 형상을 결정하는 재료 요인으로서는, 용융 풀의 표면 장력과 용융 금속에 작용하는 중력이 있으며, 이들의 역학 밸런스에 의해 용접 비드 형상이 결정되어 있다고 되어 왔다. 용융 풀의 표면 장력은 그 화학 성분, 예를 들어 C, Si, S, O 등에 영향을 받는다. 그로 인해, 이들 원소를 적절하게 컨트롤하는 것이 용접 비드 형상 개선에 효과를 초래한다고 생각되어 왔다. 이 생각으로는, 용접 지단부의 프랭크각을 작게 하기 위해서는 표면 장력을 낮게 하면 좋지만, 그것은 그대로 용접 비드 폭을 넓게 하는 효과도 초래한다. 그로 인해, 용접 비드 폭을 크게 하는 기술과 용접 지단부의 접촉각을 크게 하는 기술이 동일시되는 경향이 있었다. 이미 서술한 바와 같이, 피로 강도 향상에는 용접 지단부의 프랭크각을 작게 하는 것이 바람직하지만, 종래의 사고에 따르면, 이것은 용접 비드 폭을 넓게 하는 기술이기도 하다. 특히, 용융 풀의 표면 장력이 그 성분에 의해 결정되는 것을 고려하면, 각 성분을 강판으로부터 공급하는 것이나 용접 재료로부터 공급하는 것은 문제가 되지 않으며, 어느 쪽으로부터 공급하였다고 해도 결과적으로 용융 풀의 성분이 소정의 범위 내로 억제되고 있으면 용접 비드 형상을 개선할 수 있게 된다. 특허 문헌 10에 기재된 발명은, 이러한 사고방식을 기초로 하여 이루어진 것이다.Generally, as a material factor for determining the shape of the weld bead including the shape of the welded tip, there is a surface tension of the molten pool and a gravitational force acting on the molten metal, and the shape of the weld bead has been determined by the mechanical balance. The surface tension of the molten pool is influenced by its chemical composition, for example C, Si, S, O and so on. Therefore, it has been considered that controlling these elements appropriately results in improvement in the shape of the weld bead. With this idea, it is preferable to lower the surface tension in order to reduce the frank angle of the welded end portion, but this also results in an effect of widening the width of the weld bead. As a result, there has been a tendency that the technique of increasing the width of the weld bead and the technique of increasing the contact angle of the welded end portion are equalized. As described above, it is preferable to reduce the frank angle of the welded end portion in order to improve the fatigue strength. However, according to the conventional thinking, this is also a technique of widening the weld bead width. Particularly, considering that the surface tension of the molten pool is determined by the components thereof, supply of each component from a steel sheet or supply from a welding material is not a problem, and as a result, If it is suppressed within a predetermined range, the shape of the weld bead can be improved. The invention described in Patent Document 10 is based on this thinking method.

종래 기술로부터는 상술한 바와 같이 용융 풀의 성분 범위가 문제가 되어, 예를 들어 강판의 S 성분이 부족한 경우에는 그것을 용접 재료로부터 보충하는 것으로 문제 해결이 가능해진다. 이것은, 강판 및 용재 중 어느 한쪽의 성분을 다른 한쪽의 성분으로 보충할 수 있는 것을 의미한다.From the prior art, as described above, the range of composition of the molten pool becomes a problem. For example, when the S component of the steel sheet is insufficient, it can be solved by replenishing it from the welding material. This means that one of the components of the steel sheet and the steel can be supplemented with the other component.

한편, 본 발명에서는 후술하는 바와 같이 이러한 강판의 성분을 용접 재료로 보충할 수 없는 현상을 이용하는 것이다. 이러한 현상이 발생하기 위해서는, 용접 비드 형상 결정 인자로서 용융 풀의 표면 장력 이외의 재료 인자가 있기 때문이라 생각되지만, 그것이 어떠한 메커니즘에 의해 영향을 미치고 있는지는 반드시 명확하지는 않다.On the other hand, in the present invention, as described later, the phenomenon that components of such a steel sheet can not be supplemented with a welding material is used. In order to cause such a phenomenon, it is considered that there is a material factor other than the surface tension of the molten pool as a shape factor of the weld bead, but it is not necessarily clear by what mechanism it is affected.

그러나 본 발명과 같이, 용접 지단 형상을 결정하는 재료 인자가 용융 풀의 성분 이외에도 존재하는 것은, 지금까지 주목받지 못한 인자의 발견이기도 하므로, 종래 기대되고 있던 이상의 형상 개선을 기대할 수 있다.However, as in the present invention, the fact that the material factor for determining the shape of the welded edge exists in addition to the components of the molten pool is the discovery of factors that have not attracted attention so far.

본 발명자들은, 이상의 관점으로부터 용접 조건으로서 용접 속도가 80㎝/min 초과, 특히 종래의 고속 용접 속도를 초과하는 110㎝/min을 초과할 수 있는 속도에 착안한 다음, 용접 지단 형상을 결정하는 인자에 대해서 예의 검토를 거듭해 왔다. 그 결과, 강판의 Si량이 용접 지단 형상에 크게 영향을 미치고 있는 것을 발견했다. 강판의 Si량의 영향은, 단순히 희석에 의한 용접 금속 성분에 대한 영향에만 그치지 않는다. 만약에 그 만큼의 영향이면, 용접 와이어의 Si량을 희석률에 따라서 조정해도 마찬가지의 결과가 얻어질 것이지만, 후술하는 바와 같이 용접 와이어 중의 Si량을 조절 하는 것만으로는 얻어지지 않는 효과를 발현한다.From the above viewpoints, the inventors of the present invention have focused on the speed at which the welding speed can exceed 110 cm / min, in particular, the welding speed exceeds 80 cm / min, in particular the conventional high speed welding speed, Has been repeatedly reviewed. As a result, it was found that the Si amount of the steel sheet greatly influences the shape of the welded end. The influence of the Si content of the steel sheet is not limited only to the effect of the dilution on the weld metal component. If the Si amount of the welding wire is adjusted by the dilution ratio, the same effect can be obtained. However, as described later, the effect of not controlling the amount of Si in the welding wire is not obtained .

강판의 Si량이 어떠한 작용을 하고 있어, 왜 용접 와이어로부터의 첨가에서는 같은 효과가 얻어지지 않는 것인지, 이 점에 대해서는 반드시 명확하지는 않지만, 가능성이 있는 해석은 이하와 같은 것이다.The reason why the amount of Si in the steel sheet acts and why the same effect can not be obtained in the addition from the welding wire is not necessarily clear, but a possible interpretation is as follows.

우선, 강판에 있어서의 첨가 원소 Si는, 치환형 원소이며, 또한 Mn, Ni, Cr 등, 강판이 보통 함유하고 있는 치환형 원소 중에서는 원자 반경이 가장 작은 원소이다. 실제로, 주기율표에 있어서, Si는 Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, Ar의 순서로 배열되어 있으며, 우측의 원소일수록 원자핵의 양자수가 많아지므로, 전자를 보다 강하게 끌어당기므로, 이 순서로 원자 반경은 작아진다. Si의 우측에 위치하는 P, S은 Si보다 원자 반경이 작은 것이 되지만, P이나 S의 다량 첨가는 강재 그 자체의 특성 열화나, 용접성의 열화를 야기하므로, 본 발명이 목적으로 할 정도의 첨가를 기대할 수는 없다. 그로 인해, Si는 실용적으로는 치환형 원소 중 원자 반경이 가장 작은 원소라 간주해도 좋다. 본 발명자들은, 이상의 점에서 강재 중의 Si에 착안했다.First, the additive element Si in the steel sheet is a substitutional element, and Mn, Ni, Cr, and other substitutional elements usually contained in the steel sheet have the smallest atomic radius. In fact, in the periodic table, Si is arranged in the order of Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, and Ar. Since the number of atoms in the right side is larger than that in the right side, In order, the atomic radius decreases. P and S located on the right side of Si are smaller in atomic radius than Si. However, addition of a large amount of P or S leads to deterioration of characteristics of the steel itself and deterioration of weldability. Therefore, Can not be expected. Therefore, Si is practically regarded as an element having the smallest atomic radius among substitutional elements. The inventors of the present invention have focused on Si in the steel in this respect.

원자 반경이 작은 원소가 첨가되었을 때, 당연히 원자 간 거리는 그 만큼 길어져 있는 것이라 생각된다. 한편, 철은 금속이며, 강판 내부에는 전자가 자유롭게 이동하고 있는, 즉 자유 전자가 존재하고 있다. 이 자유 전자가 원자 간 거리가 길어져 있는, 즉 Si가 존재하고 있는 영역에 있는 경우, 그 만큼 철 원자로부터의 인력이 작아지는 경향이 있어, 그 만큼 강판으로부터의 전자 방출이 용이해지게 된다.When an atom with a small atomic radius is added, the interatomic distance is naturally considered to be long. On the other hand, iron is a metal, and electrons move freely in the steel sheet, that is, free electrons exist. When these free electrons are in a region where the interatomic distance is long, that is, in the region where Si exists, the attracting force from the iron atoms tends to be reduced by that much, so that the electron emission from the steel sheet becomes easy.

강판으로부터의 전자 방출이 용이해진다고 하는 것은, 아크 용접을 행하는 경우에 있어서, 용접 아크가 그 만큼 멀리까지 확대되기 쉬워지는 것을 의미한다. 이것은, 용접 비드가 확대되기 쉬워지는 것을 의미한다. 나아가서는 용접 아크가 확대되는 것은 용융 풀 표면의 온도를 고온으로 유지하는 작용도 있으므로, 이 효과로 풀의 표면 장력을 작게 유지할 수 있는 것도 의미하고, 이 효과에 의해 용접 지단부 형상을 원활하게 할 수 있다. 이러한 효과는, 용접 재료의 성분을 조정함으로써 용융 풀의 표면 장력을 작게 하는 방법에서는 얻어지지 않는 효과이다. 도 1 및 도 2는, 이 효과를 설명한 개념도이다.The ease of electron emission from the steel sheet means that in the case of performing arc welding, the welding arc is apt to expand as far as it is. This means that the weld bead is easily enlarged. Further, the enlargement of the welding arc also serves to maintain the temperature of the surface of the molten pool at a high temperature. This also means that the surface tension of the grass can be kept small by this effect. By this effect, . Such an effect is an effect not obtained by a method of reducing the surface tension of the molten pool by adjusting the components of the welding material. Figs. 1 and 2 are conceptual diagrams illustrating this effect.

도 1은, 철 원자가 규칙적으로 배열되어 있는 곳의 Si 첨가 전 Fe 원자에(도 1 중 점선으로 나타낸 원), 원자 반경이 작은 Si3을 배열했을 때의 Si 첨가 후 Fe 원자(2)의 위치 관계의 비교를 도시하고 있다(도 1 중 흑선으로 나타낸 원). Si 원자의 반경이 작기 때문에, 철 원자의 위치가 조금 변화되어 원자 간 거리, 도 1에서는 원자 간에 있는 간극 부분이 커져 있는 것을 이해할 수 있다. 그로 인해, 자유 전자의 속박이 낮아져, 전자 방출이 보다 용이해지는 것이라 생각된다.1 shows the positional relationship of Fe atoms (2) after Si addition when Si 3 having a small atomic radius is arranged on Fe atoms before Si addition where the iron atoms are regularly arranged (Circles indicated by black lines in Fig. 1). Since the radius of the Si atom is small, the position of the iron atom is slightly changed, and it can be understood that the interatomic distance, that is, the gap portion between atoms in FIG. 1, is large. Therefore, it is considered that the bond of free electrons is lowered and the electron emission becomes easier.

도 2는, 자유 전자가 용이해져 용접 와이어(4)에 의한 용접 아크가 확대되었을 때의 용접 비드 형상에 미치는 영향을 도시한 개념도이다. 도 2의 (a)는 Si를 그다지 첨가하지 않은 경우, (b)는 Si를 첨가한 경우의 아크 현상을 설명하고 있다. 도 2의 (b)에서는, 용접 아크가 멀리까지 확대되어 있으므로, 그 만큼 강판을 많이 녹인, 즉 용접 비드 폭이 넓어지는 경향이 있으며, 나아가서는 아크의 후방 부분에 존재하는 용융 풀의 표면 온도도 그 만큼 높게 할 수 있으므로, 용융 풀의 표면 장력을 낮게 유지할 수 있게 된다. 이에 의해, 용접 비드의 지단 형상을 원활하게 할 수 있다. 도 2의 (a)에서는, (b)보다 용접 아크가 좁아져 있는 경우로, Si 첨가량이 그 만큼 적은 경우이다. 이 경우, 용접 아크가 좁은 부분만큼, 강재를 녹일 수 있는 영역이 좁아진다. 나아가서는 아크 후방의 용융 풀의 표면을 가열할 수 있는 영역도 좁아지므로, (b)의 경우보다 풀 표면의 온도가 낮아지는 경향이 발생한다. 온도가 낮지 않으면, 표면 장력도 커지는 경향이 있으므로, (b)에 있어서의 A2 영역에서, 넓은 아크 때문에 용융 풀의 표면 온도가 높게 유지되고, 그에 의해 표면 장력이 낮게 억제되므로, 풀의 폭이 좁아지는 일은 없다. 그에 대하여, 도 2의 (a)에서는 아크가 좁아져 있는 것에 의해, (a)의 A1 영역에서의 풀 표면 온도를 높게 유지할 수 없어 표면 장력이 회복되어 풀 폭이 좁아지는 경향이 있다. A1 영역의 후방에서는 열 전도의 관점으로부터 풀 온도가 낮아지고, 나아가서는 풀 외측 부분의 온도가 내측보다 낮아지게 되므로 표면 장력에 차가 발생하여, 온도가 낮은, 즉 표면 장력이 큰 외측에 풀이 인장되는 현상이 발생하여, 풀 폭은 다시 넓어진다. 그것이, 도 2의 (a)의 B1 영역이다. 그러나 A1 영역에서 풀이 좁기 때문에, 비드 지단부 형상이 매끄러워지기 어려운 경향은 해결되지 않는다. 도 2의 (b)에서는, A2 영역에서의 풀 폭 감소가 발생하지 않으므로, 비드 형상은 양호한 상태이다. 이 현상을 해결하기 위해, 종래의 기술에서는 풀 표면의 온도가 낮아져도 표면 장력을 낮게 유지할 수 있는 성분계를 실현하거나, 도 2의 (c)에 있는 바와 같이 용접 속도를 떨어뜨려, (a)의 A1 영역이 용접 아크 속으로 들어가도록, 즉 도 2의 (c)의 A3 영역과 같이 되도록 하는 방법이 채용되고 있었다. 본 발명에서는, 용접 아크를 넓게 함으로써, 이 방법을 해결하는 것으로 종래 기술과 다른 것이다.Fig. 2 is a conceptual diagram showing the influence of the free electrons on the shape of the weld bead when the arc of welding by the welding wire 4 is enlarged due to easiness. Fig. 2 (a) shows the case where Si is not added too much, and Fig. 2 (b) shows the arc phenomenon when Si is added. In FIG. 2 (b), since the welding arc is enlarged far, the steel plate is melted to a large extent, that is, the width of the weld bead tends to be widened. Further, the surface temperature of the molten pool existing in the rear portion of the arc It is possible to keep the surface tension of the molten pool low. As a result, the shape of the weld bead can be made smooth. 2 (a) shows a case where the welding arc is narrower than (b), and the amount of Si added is smaller. In this case, the area where the steel material can be melted is narrowed by the narrow part of the welding arc. Further, since the area where the surface of the molten pool behind the arc can be heated becomes narrower, the temperature of the pool surface tends to be lower than that in case of (b). If the temperature is low, the surface tension tends to become large. Therefore, in the region A2 in (b), the surface temperature of the molten pool is kept high due to the wide arc, thereby suppressing the surface tension to a low level. There is no loss. On the other hand, in FIG. 2 (a), since the arc is narrowed, the pool surface temperature in the region A1 in (a) can not be kept high and the surface tension tends to be restored and the pull width tends to become narrow. In the rear of the region A1, the pulling temperature is lowered from the viewpoint of heat conduction, and furthermore, the temperature of the outside portion of the pulling portion becomes lower than that of the inside portion, so that a difference occurs in the surface tension, and the pulling force is pulled toward the outer side where the temperature is low, The phenomenon occurs, and the full width is widened again. This is the B1 region in Fig. 2 (a). However, since the solution is narrow in the area A1, the tendency of the shape of the bead end portion to be difficult to be smoothed is not solved. In Fig. 2 (b), the decrease in the full width in the region A2 does not occur, so that the bead shape is in a good state. In order to solve this problem, in the prior art, a component system capable of keeping the surface tension low even if the temperature of the pool surface is lowered, or the welding speed is lowered as shown in Fig. 2 (c) A method has been employed in which the A1 region is allowed to enter the welding arc, that is, the area A3 in Fig. 2 (c). The present invention differs from the prior art in that this method is solved by widening the welding arc.

본 발명에 있어서의 상기 기술에 따르면, Si의 첨가는 강재로 해야 할 것으로, 용접 재료에 대하여 행해도, 충분한 효과가 얻어지지 않는 것을 이해할 수 있다. 즉, 용접 아크가 넓어지기 위해서는, 강재나 용재가 용융되기 전에, 우선 강재와 용재 사이에서 아크가 발생해야만 한다. 그를 위해서는, 강재로부터 전자가 방출되어 강재와 용재 사이에 전기가 흐를 필요가 있다. 이 현상에 있어서의 Si의 효과, 즉 강재로부터 전자가 방출되기 쉬워진다고 하는 효과는, 용융 풀의 Si를 용재로부터 첨가해서 강재로부터 희석하는 Si를 보충한다고 하는 수단으로는 해결할 수 없다. 즉, 강재 중의 Si가 중요하며, 용재로부터 보충해도 같은 효과는 얻어지지 않는다.According to the above technique of the present invention, it is understood that the addition of Si should be made of a steel material and that a sufficient effect can not be obtained even if it is applied to a welding material. In other words, in order for the welding arc to be widened, an arc must first be generated between the steel and the steel before the steel or the steel is melted. For this purpose, electrons are required to be discharged from the steel material to flow electricity between the steel material and the steel material. The effect of Si in this phenomenon, that is, the effect of facilitating the release of electrons from the steel, can not be solved by means of adding Si from the molten pool and replenishing Si diluted from the steel material. That is, Si in the steel is important, and the same effect can not be obtained even if it is replenished from the molten steel.

본 발명자가 강재 중의 Si를 규정하는 것은 이러한 이유로부터이다.For this reason, the present inventor defines Si in the steel.

본 발명자들은, 또한 강판의 적정 Si량과, 용접 와이어의 Si량의 관계도 명백하게 했다. 즉, 용접 와이어의 Si량이 증가하면, 용접 지단 형상을 개선하기 위해 필요 최저한 강판의 Si량은 감소해 가는 경향이 있다. 그러나 강판에 Si를 첨가하지 않을 경우에는, 용접 와이어의 Si량을 증가시켜도 고속도 용접의 조건으로는 용접 지단 형상은 개선되지 않는다. 이 경우의 용접 지단 형상 개선 대책으로서는, 용접 속도를 저속화(예를 들어, 80㎝/min 이하)하는 등의 제조 효율을 희생으로 할 필요가 발생한다. 용접 와이어의 Si량이 증가하면, 용접 지단 형상을 개선하기 위해 필요 최저한 강판의 Si량은 감소해 가는 경향이 왜 발생하고 있는지의 이유도 반드시 명확하지는 않지만, 도 2의 (a)에 있어서의 A1 영역이 어느 정도 좁아지면, 용접 재료로부터 표면 장력을 저감하는 Si를 첨가함으로써, 용접 비드 지단 형상 개선을 달성할 수 있기 때문이라 여겨진다.The present inventors also clarified the relationship between the appropriate Si amount of the steel sheet and the Si amount of the welding wire. That is, when the Si amount of the welding wire is increased, the Si amount of the steel sheet tends to decrease as much as necessary in order to improve the welded end shape. However, when Si is not added to the steel sheet, even if the Si amount of the welding wire is increased, the shape of the welded end is not improved under the condition of high speed welding. As a countermeasure for improving the shape of the welded end portion in this case, it is necessary to sacrifice the manufacturing efficiency such as lowering the welding speed (for example, 80 cm / min or less). It is not necessarily clear why the minimum amount of Si in the steel sheet tends to decrease in order to improve the shape of the welded edge when the Si amount of the welding wire increases. However, It is considered that, when the area is narrowed to some extent, Si that reduces the surface tension is added from the welding material, thereby improving the weld bead end shape.

도 3은, 횡축에 용접용 솔리드 와이어의 Si량을, 종축에 강판의 Si량을 플롯하고, 필렛 아크 용접 중에서 자동차 바퀴 부분 부품에 가장 많이 사용되고 있는 겹침 필렛 아크 용접을 했을 때의 용접 지단 형상의 상태를 도시한 도면이다. 프랭크각에는 몇 가지 정의가 있으므로, 여기에서 본 발명에서의 프랭크각의 정의를 나타낸 것이 도 4이다. 도 4에서는, 프랭크각(5)은 용접 비드의 접선과 강판(6, 7) 표면의 연장선에 의해 형성되는 각도 중, 용접 금속측의 각도를 프랭크각이라 정의하고 있다. 문헌에 따라서는, 도 4의 프랭크각을 사용하여 (180°- 프랭크각)으로 나타내는 각, 즉 용접 비드의 접선과 강판 표면의 연장선에 의해 형성되는 각도 중, 용접 금속의 반대측의 각도로 정의하는 경우도 있지만, 본 발명에서는 도 4의 각도를 프랭크각이라 정의했다. 도 3은, 이 프랭크각이 55°이하인 경우와, 이것을 상회한 경우의 구별이 도시되어 있다. 겹침 필렛 아크 용접은, 두께가 3.2㎜인 강판을 준비하고, 용접 속도 100㎝/min, 112㎝/min, 120㎝/min, 150㎝/min으로 실시하고, 가능한 용접 조인트로부터 단면 매크로 시험편을 채취했다. 그때의 프랭크각을 도 4에 따라서 측정했다. 도 3에, 각 용접 속도마다 프랭크각이 55°이하인 것과 프랭크각이 55°보다 큰 것을 기호화해서 플롯했다. 프랭크각과 피로 강도는 좋은 상관 관계에 있으며, 이 관계를 설명한 개념도가 도 5이다. 이것은, 횡축에 프랭크각을 플롯하고, 종축에 피로 강도를 플롯한 것으로, 프랭크각이 A일 때, 피로 강도가 A'가 되는 것을 나타내고 있다. 프랭크각을 B에서 A로 하면, 피로 강도는 B'에서 A'로 변화된다. 프랭크각과 피로 강도의 관계가, 도 5와 같이 좌측 위로부터 우측 아래로 내려가는 직선(또는 곡선)으로 나타내고 있으므로, 프랭크각을 작게 하는 것은 피로 강도를 향상시키는 효과가 있는 것을 알 수 있다. 이 이유는, 프랭크각은 응력 집중을 결정하는 파라미터이기 때문이다. 프랭크각이 커지면 응력 집중이 높아지므로, 그 만큼 피로 강도는 감소되고, 반대로 프랭크각이 작아지면 응력 집중이 낮아지기 때문에 피로 강도는 증가한다. 반대로, 용접 조인트의 설계 피로 강도가 결정되면, 프랭크각의 상한은 저절로 결정되어 버린다. 여기서, 도 3에 있어서는, 프랭크각 55°는 피로 강도 250MPa 정도가 된다.3 is a graph showing the relationship between the amount of Si of the welding solid wire and the amount of Si in the steel plate plotted on the abscissa axis and the amount of Si of the steel plate on the ordinate axis, Fig. Since there are several definitions of the Frank angle, the definition of the Frank angle in the present invention is shown in FIG. In FIG. 4, the Frank angle 5 defines the angle of the weld metal side, which is defined by the tangent of the weld bead and the extension of the surface of the steel plates 6 and 7, as the Frank angle. According to the document, the angle defined by the angle (180 DEG-Frank angle) using the Frank angle in Fig. 4, that is, the angle formed by the tangent of the weld bead and the extension line of the surface of the steel sheet, In the present invention, the angle of FIG. 4 is defined as a Frank angle. Fig. 3 shows the case where the Frank angle is 55 degrees or less and the case where the Frank angle is larger than 55 degrees. The overlapping fillet arc welding was carried out at a welding speed of 100 cm / min, 112 cm / min, 120 cm / min and 150 cm / min by preparing a steel plate having a thickness of 3.2 mm, did. The Frank angle at that time was measured according to Fig. Fig. 3 is a plot showing that the frank angle is 55 degrees or less and the frank angle is greater than 55 degrees for each welding speed. The Frank angle and fatigue strength are in good correlation, and a conceptual diagram illustrating this relationship is shown in FIG. This shows that the Frank angle is plotted on the abscissa and the fatigue strength is plotted on the ordinate, and the fatigue strength becomes A 'when the Frank angle is A. When the Frank angle is changed from B to A, the fatigue strength changes from B 'to A'. As shown in Fig. 5, the relationship between the Frank angle and the fatigue strength is represented by a straight line (or curved line) descending from the upper left side to the lower right side, so that it is understood that decreasing the Frank angle has an effect of improving the fatigue strength. This is because the Frank angle is a parameter for determining stress concentration. As the Frank angle increases, the stress concentration increases, so the fatigue strength decreases. On the contrary, when the frank angle becomes smaller, the stress concentration decreases and the fatigue strength increases. On the other hand, when the design fatigue strength of the welded joint is determined, the upper limit of the Frank angle is determined by itself. In FIG. 3, the Frank angle of 55 degrees has a fatigue strength of about 250 MPa.

본 발명에 있어서의 강판의 필렛 아크 용접법에서는, 도 3에 도시한 바와 같이 프랭크각 55°이하의 점과 55°초과의 점과의 경계선을 그을 수 있다. 이 경계선의 상부가, 프랭크각이 55°이하가 되어 피로 강도를 확보할 수 있는 범위이다. 이 경계선의 상부가 되면 될수록 프랭크각은 작아지는 경향이 있다. 도 3에서는, 용접 속도가 100, 112, 120, 150㎝/min의 4종류의 조건으로 프랭크각이 작아지는 경향을 보였지만, 도 2에서 설명한 바와 같이, 용접 속도가 떨어지게 되면, 프랭크각은 점차 작아진다. 즉 용접 지단 형상이 개선된다.In the fillet arc welding method of a steel sheet in the present invention, as shown in Fig. 3, a boundary line between a point of a flange angle of 55 degrees or less and a point of more than 55 degrees can be drawn. The upper portion of this boundary line is a range where the Frank angle is 55 degrees or less and the fatigue strength can be ensured. The upper part of this boundary line tends to have a smaller Frank angle. In FIG. 3, the frank angle tends to decrease under the four conditions of the welding speeds of 100, 112, 120 and 150 cm / min. However, as described in FIG. 2, as the welding speed decreases, the frank angle becomes smaller Loses. That is, the shape of the welded tip is improved.

한편, 본 발명의 목적은 용접 시공 효율을 확보하면서, 또한 피로 강도에 부여하는 영향이 큰 프랭크각을 작게 하는 것이 목적이다. 그로 인해, 용접 시공 효율이 충분히 높아지는 것을 기대할 수 있는 용접 속도 110㎝/min 초과, 나아가서는 120㎝/min 이상이라도, 충분히 피로 강도를 확보할 수 있는 것이 확인되었다.It is an object of the present invention to reduce the frank angle, which has a large influence on the fatigue strength while securing the efficiency of welding work. Therefore, it has been confirmed that sufficient fatigue strength can be secured even at a welding speed of 110 cm / min or more, and more preferably 120 cm / min or more, at which the welding efficiency can be expected to be sufficiently high.

다음에, 본 발명에 있어서의 박강판의 판 두께에 대해서 서술한다.Next, the thickness of the thin steel sheet in the present invention will be described.

본 발명이 적용되는 박강판의 판 두께는 특별히 한정되지 않는다. 그러나 용접용 솔리드 와이어를 사용하는, 가스 실드 아크 용접에 한정한 기술을 취급하고 있으므로, 실용적으로 적용할 수 있는 판 두께의 범위, 특히 하한은 1.6㎜ 정도이다. 이 이유는, 1.6㎜보다 얇은 강판에 대해서는, 아크 용접보다 스폿 용접이나 레이저 용접을 사용하는 경우가 많아지기 때문이다. 판 두께의 상한은 4㎜로 설정했다. 이 이유는, 본 발명에서는 피로 특성 향상이 특히 중요해지는 700MPa급 이상의 강판에 한정되고 있어, 고강도이기 때문에 판 두께를 두껍게 할 필요가 없는 강판이기 때문이다.The thickness of the thin steel sheet to which the present invention is applied is not particularly limited. However, since the technique is limited to gas shielded arc welding using a solid wire for welding, the range of the plate thickness that can be practically applied, particularly the lower limit, is about 1.6 mm. This is because, for steel sheets thinner than 1.6 mm, spot welding or laser welding is often used rather than arc welding. The upper limit of the plate thickness was set to 4 mm. This is because the present invention is limited to steel plates of 700 MPa or more in which improvement in fatigue characteristics becomes particularly important, and is a steel sheet which does not need to have a large plate thickness because of its high strength.

다음에, 본 발명 중, 고강도 박강판의 필렛 아크 용접 방법에 있어서의 강판의 각 성분을 제한한 이유에 대해서 서술한다.Next, the reason for limiting each component of the steel sheet in the fillet arc welding method of the high strength steel sheet in the present invention will be described.

C는 0.02% 미만에서는 강도 확보가 곤란해지므로 이것을 하한으로 한다. 한편, 0.15%를 초과해서 첨가되면, 형성되는 탄화물이 증가되기 때문에 구멍 확장성이 열화하므로 상한을 이 값으로 설정했다.When C is less than 0.02%, it becomes difficult to secure strength, and therefore, the lower limit is set. On the other hand, if it is added in an amount exceeding 0.15%, the carbide formed is increased, and thus the hole expandability is deteriorated. Therefore, the upper limit is set to this value.

Mn은 강을 고강도화하기 위해 첨가하는 원소이다. 그러나 과도한 첨가는 연성의 열화를 초래하므로 2.5%를 상한으로 한다. 한편, 강도 확보를 위해서는 0.5% 이상의 첨가가 필요하다.Mn is an element added to increase the strength of the steel. Excessive addition, however, leads to deterioration of ductility, so the upper limit is 2.5%. On the other hand, in order to secure strength, addition of 0.5% or more is required.

S은 본 발명에서는 불순물이다. Mn과의 결합에 의해 A계 개재물(JIS G0555)을 형성하고, 구멍 확장성뿐만 아니라 연성을 열화시키므로, 0.02%를 상한으로 한다. 또, 0.0005%보다 낮게 하는 것은 제강에서의 비용을 대폭으로 상승시킨다. 그로 인해, 바람직하게는 하한 값으로서 0.0005%를 설정하는 것이 바람직하다.S is an impurity in the present invention. (JIS G0555) is formed by bonding with Mn to deteriorate ductility as well as hole ductility, so that the upper limit is set to 0.02%. In addition, lowering it to 0.0005% significantly increases the cost of steelmaking. Therefore, it is preferable to set 0.0005% as the lower limit value.

P도 본 발명에서는 불순물이다. P의 함유량이 많아지면 연성을 저하시킬 뿐만 아니라, 2차 가공성도 열화시키기 때문에 상한을 0.03%로 설정했다.P is an impurity in the present invention. When the content of P is increased, not only the ductility is deteriorated but also the secondary workability is deteriorated, so the upper limit is set at 0.03%.

다음에, 강판의 Si를 한정한 이유에 대해서 서술한다.Next, the reason why Si of the steel sheet is limited will be described.

강판의 Si량을 제한하는 점은, 본 발명의 근간을 이루는 것이다. 이미 서술한 바와 같이, 본 발명자들은 강판 중의 Si의 작용은, 용접 아크의 확대를 크게 하는 것에 의한 것이라 생각하고 있지만, 그래도 아직 충분히 명확하게 되어 있다고는 하기 어렵다. 그러나 본 발명에서 서술하고 있는 강판의 Si의 작용은, 모재 희석을 통과시켜 용접 금속 중의 Si량에 영향을 주는 작용과는 다른 것이다. 예를 들어, 모재 희석률이 35%라고 하면, 용접 와이어의 Si량이 0.7%이며, 또한 강판의 Si량이 0.4%일 경우, 용접 금속의 Si량은 0.7%×0.65+0.4%×0.35=0.595%라고 예측할 수 있다. 만약에 강판의 Si가 0%인 경우, 모재 희석률이 같다고 하면, 같은 용접 금속을 얻기 위해서는, 용접 와이어의 Si량을 0.595%÷0.65=0.915%로 하면 되게 된다. 이 경우, 용접 금속으로서는 동일한 Si가 되지만, 용접 지단 형상은 동일하지는 않게 된다. 강판 Si량이 0.4%인 경우 쪽이 용접 지단 형상은 양호해진다. 이러한 현상은, 지금까지 알려져 있지 않던 것이다. 단, 이러한 현상이 발생하는 것은 용접 속도가 80㎝/min 초과인 경우이며, 80㎝/min 이하에서는 이와 같은 현상은 확인할 수 없다.The point that the amount of Si in the steel sheet is limited is the basis of the present invention. As already described, the present inventors believe that the action of Si in the steel sheet is caused by enlarging the welding arc, but it is hardly sufficiently clear yet. However, the action of Si of the steel sheet described in the present invention is different from the action of influencing the amount of Si in the weld metal through the dilution of the base material. For example, when the base material dilution ratio is 35%, when the Si amount of the welding wire is 0.7% and the Si amount of the steel sheet is 0.4%, the Si amount of the weld metal is 0.7% x 0.65 + 0.4% x 0.35 = 0.595 %. If the Si of the steel sheet is 0% and the dilution ratio of the base material is the same, in order to obtain the same weld metal, the Si amount of the welding wire can be set to 0.595% / 0.65 = 0.915%. In this case, the weld metal becomes the same Si, but the welded end shape is not the same. When the amount of Si in the steel sheet is 0.4%, the shape of the welded joint becomes better. This phenomenon has not been known until now. However, such a phenomenon occurs when the welding speed is higher than 80 cm / min, and the phenomenon can not be confirmed when the welding speed is lower than 80 cm / min.

강판 Si량의 하한 0.2%는 용접 비드 지단 형상 개선인 Si의 작용으로서 결정했다.The lower limit of 0.2% of the amount of Si in the steel sheet was determined as the action of Si, which is the improvement of the weld bead shape.

강판 Si량의 상한은, 모재로부터 희석되는 Si량, 즉 용접 금속 중의 Si량이 증가하고, 그 Si가 산소와 결합해 SiO2를 형성함으로써, 용접 시공 후의 용접 금속 표면에 생성되는 슬래그량이 많아지게 되므로 1.8%로 설정했다. 일반적으로, 자동차 분야 등에서는 용접 시공 후에 도장 공정을 배치하고 있지만, 용접 금속 표면에 존재하는 슬래그는 도장 공정에서는 바람직하지 않다. 그로 인해, 이 값을 설정했다.The upper limit of the amount of Si in the steel sheet is such that the amount of Si to be diluted from the base material, that is, the amount of Si in the weld metal increases and the Si bonds with oxygen to form SiO 2 , thereby increasing the amount of slag generated on the surface of the weld metal after welding 1.8%. Generally, in the field of automobiles and the like, a coating process is arranged after welding, but slag present on the surface of the welding metal is not preferable in the coating process. Therefore, we set this value.

다음에, 강판의 Si량과 용접 와이어의 Si량의 관계를 한정한 이유에 대해서 서술한다.Next, the reason why the relationship between the Si content of the steel sheet and the Si content of the welding wire is limited will be described.

앞서 서술한 바와 같이, 강판의 Si의 작용은 용접 금속의 Si량을 조정하는 작용과는 다른 작용이 있다. 일반적으로, Si는 용융철의 점성이나 표면 장력에 영향을 주어, 이 작용을 통하여 용접 지단 형상에 영향을 준다고 일컬어져 왔다. 그러나 강판에 Si를 첨가시키지 않을 경우에는, 용접 지단 형상의 개선 효과는 보이지 않는다. 단, 이것은 용접 속도가 80㎝/min 초과의 고용접 속도인 경우이며, 고속이 되면 될수록, 그 경향이 현저해진다. 즉, 용접 속도가 그 만큼 높지 않은 경우에는(80㎝/min 이하인 경우), 이러한 점성이나 표면 장력 등의 개선으로 용접 지단 형상을 컨트롤할 수 있지만, 용접 속도가 높아짐에 따라 컨트롤이 어려워지는 것이라 생각된다. 그러나 용접 와이어 Si량이 변화되면, 용접 지단 형상을 개선하기 위해 필요한 최저한의 강판 Si량도 변화된다. 그로 인해, 강판의 Si량과 용접 와이어의 Si량의 관계를 한정했다. 즉, 하기 (식1)의 값이 0.32 이상인 것을 만족할 수 있도록 하면, 120㎝/min 이상이나 110㎝/min 초과의 고속 용접에 있어서도 용접 지단 형상을 개선시킬 수 있다.As described above, the action of Si in the steel sheet has an action different from the action of adjusting the amount of Si in the weld metal. Generally, Si has been said to affect the viscosity and surface tension of molten iron and affect the shape of welded ends through this action. However, when Si is not added to the steel sheet, the effect of improving the welded end shape is not seen. However, this is a case where the welding speed is a high welding speed exceeding 80 cm / min, and the higher the welding speed, the more remarkable the tendency becomes. That is, when the welding speed is not so high (in the case of 80 cm / min or less), it is possible to control the shape of the welded portion by improving the viscosity and the surface tension. However, do. However, when the amount of Si of the welding wire is changed, the minimum amount of Si sheet necessary for improving the shape of the welded end is also changed. As a result, the relationship between the amount of Si in the steel sheet and the amount of Si in the welding wire was limited. That is, if the value of the following expression (1) is satisfied to be 0.32 or more, the shape of the welded tip can be improved even at high speed welding of 120 cm / min or more and 110 cm / min or more.

Si(강판)+0.1×Si(와이어) (식1)Si (steel plate) + 0.1 x Si (wire) (Equation 1)

(식1)의 값이 0.32 이상인 것은, 모재 희석에 관계없이 만족해야만 한다. 그것은, 본 발명은 단순한 용접 금속의 성분 조정을 이용한 기술이 아니기 때문이다. 이 점이 종래 기술과 크게 다른 점이다.(Equation 1) of 0.32 or more must be satisfied regardless of the dilution of the base material. This is because the present invention is not a technique using a simple adjustment of the composition of the weld metal. This point is very different from the prior art.

도 3에는, (식1)=0.32의 직선이 그려져 있다. 도 3에서 알 수 있듯이, (식1)의 값이 0.32 이상이 되는 조건일 때, 프랭크각이 55°이하가 된다. 즉, 강판의 Si량과 용접 와이어의 Si량으로 결정되는, (식1)의 하한 0.32는 이것을 하회하는 값에서는, 고용접 속도에서는 용접 지단부의 형상 개선 효과가 얻어지지 않기 때문에 이 값을 설정했다. 상한은 특별히 정하고 있지 않지만, 강판 및 용접 와이어의 Si량의 상한 값으로부터 저절로 범위가 한정된다.In Fig. 3, a straight line of (Equation 1) = 0.32 is drawn. As can be seen from Fig. 3, when the value of (Equation 1) is 0.32 or more, the Frank angle becomes 55 deg. Or less. That is, the lower limit of 0.32 of (formula 1), which is determined by the amount of Si in the steel sheet and the amount of Si in the welding wire, was set at a value below this value because the effect of improving the shape of the welded end was not obtained at the high welding speed . The upper limit is not specifically defined, but the range is naturally limited from the upper limit of the Si content of the steel sheet and the welding wire.

또, (식1)의 값은 강판 및 용접용 와이어 양쪽의 Si량으로 결정되어, 각각의 Si량을 독립적으로 결정할 수 없지만, 당업자라면 그것은 쉽게 결정할 수 있어, 특별히 문제가 발생하는 일은 없다.The value of (formula 1) is determined by the amount of Si on both the steel sheet and the welding wire, and the amount of each Si can not be determined independently. However, those skilled in the art can easily determine the value.

본 발명에 있어서의 고강도 박강판의 필렛 아크 용접 방법에서는, (식1)의 값을 더 한정하고, 용접 지단 형상의 개선을 보다 확실하게 할 수 있도록 하고 있다.In the fillet arc welding method of the high strength steel sheet according to the present invention, the value of (Eq. 1) is further limited and the improvement of the welded end shape can be more surely achieved.

(식1)의 값을 확보하는 방법으로서는, 강판의 Si량으로 확보하는 방법과 용접용 와이어의 Si량으로 확보하는 방법이 있다. (식1)에서는, 강판 Si량의 계수가 크기 때문에, 강판으로 확보하는 방법이 우수한 것처럼 생각되지만, 용접 구조물은, 일반적으로 강판의 중량은 용접 금속의 그것보다 100배 정도 많다. 그로 인해, (식1)의 강판 Si량의 계수가 큰 경우라도, 용접용 와이어로 (식1)의 값을 확보하는 쪽이 경제적으로 바람직한 경우도 많다. 그러나 본 발명이 목적으로 하는 용접 지단 형상의 개선 효과와는 별도로, 강판에 Si를 첨가할 경우에는 용접용 와이어에 반드시 Si를 충분히 첨가할 필요는 없다. 그로 인해, 강판의 Si량에 의해 용접용 와이어의 Si량을 제한하여 (식1)의 값을 확보하도록 했다. (식1)은, Si(와이어)≥{0.40-Si(강판)}/0.1 (식1-1)로 표시할 수 있으므로, 용접용 와이어가 함유하는 Si량이, (식1-1)을 만족하는 용접용 와이어를 이용한다. As a method of securing the value of (Expression 1), there is a method of securing by the amount of Si of the steel sheet and securing by the amount of Si of the welding wire. (Equation 1), it is considered that the method of ensuring the steel sheet is superior because the coefficient of the amount of Si in the steel sheet is large. However, the weight of the steel sheet is generally 100 times larger than that of the weld metal. Therefore, even when the coefficient of the steel sheet amount in (formula 1) is large, it is economically preferable to secure the value of (formula 1) with a welding wire in many cases. However, apart from the effect of improving the welded end shape of the object of the present invention, when Si is added to the steel sheet, it is not always necessary to sufficiently add Si to the welding wire. Therefore, the amount of Si in the welding wire is limited by the amount of Si in the steel sheet to secure the value of (formula 1). (Equation 1) can be expressed by Si (wire)? 0.40-Si (steel plate) / 0.1 (Equation 1-1), the Si amount contained in the welding wire satisfies (Equation 1-1) A welding wire is used.

또한, (식1)의 값을 0.40 이상으로 하면, 프랭크각은 더욱 저감된다. 도 3에는, (식1)의 값이 0.40인 경우의 선도 그려져 있지만, (식1)의 값이 0.32인 경우보다 영역이 상방으로 이동하고 있는 것을 알 수 있다. 이 경우, 프랭크각은 더욱 저감시키는 것이 가능하며, 피로 강도의 향상 효과는 훨씬 커진다. (식1)의 값을 0.40 이상으로 할 경우에는 프랭크각 저감 효과가 크기 때문에, 용접 속도를 더욱 올리는 것이 가능해진다. 예를 들어, 용접 속도를 120㎝/min 이상으로 할 수도 있다.Further, when the value of (formula 1) is set to 0.40 or more, the Frank angle is further reduced. In FIG. 3, a line when the value of (Equation 1) is 0.40 is drawn, but it can be seen that the region is moving upward as compared with the case where the value of (Equation 1) is 0.32. In this case, the frank angle can be further reduced, and the effect of improving the fatigue strength is much greater. When the value of (Expression 1) is set to 0.40 or more, the frank angle reduction effect is large, so that the welding speed can be further increased. For example, the welding speed may be 120 cm / min or more.

이상이 본 발명에 있어서의 강판 필수 성분의 한정 이유이다. 본 발명에서는, 또한 필요에 따라서 이하의 원소를 선택적으로 첨가할 수 있지만, 이들은 모두 강판의 강도 및 가공성을 확보하기 위한 것이며, 용접 지단부 형상의 개선을 위해서는 아니다.The above is the reason for limiting the essential components of the steel sheet in the present invention. In the present invention, the following elements can be selectively added as required, but these are all for securing the strength and processability of the steel sheet and not for improving the shape of the welded end portions.

또, 용접 속도의 상한은 150㎝/min으로 설정했다. 왜냐하면, 용접 속도는 이미 서술한 바와 같이, 용접 구조물의 제조 효율을 결정하는 요인 중 하나이며, 그 속도를 높게 설정할수록 효율은 좋아진다.The upper limit of the welding speed was set at 150 cm / min. This is because, as described above, the welding speed is one of the factors determining the manufacturing efficiency of the welded structure, and the higher the speed, the better the efficiency.

한편, 과잉인 고속화는 용융 풀의 움직임을 심하게 하는 등, 용접 비드 형상의 관점으로부터는 바람직하지 않다. 특히, 도 4에 있어서의 언더컷(8)이 나오기 쉬워지는 경향이 있다. 본 발명의 목적은 용접 조인트의 피로 강도 향상이며, 프랭크각 저감 등의 용접 지단 형상 개선은, 그 수단이다. 피로 강도 향상의 관점으로부터는, 언더컷이 발생해 버리면 피로 강도는 낮아진다. 따라서, 용접 속도의 상한을 150㎝/min으로 설정했다. 물론 150㎝/min의 용접 속도를 초과하면, 바로 조인트의 피로 강도가 저하되는 것은 아니다. 용접 조건에 따라서는, 이것보다 빠른 용접 속도라도 문제는 없다. 그러나 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 150㎝/min의 고속 용접에 있어서도 충분한 피로 강도를 확보할 수 있는 것을 확인하고 있다.On the other hand, excessive speeding up is not preferable from the viewpoint of the shape of the weld bead, such as a severe movement of the molten pool. Particularly, the undercut 8 in Fig. 4 tends to be easily released. It is an object of the present invention to improve the fatigue strength of a welded joint and to improve the shape of a welded end portion such as a reduction in frank angle. From the viewpoint of improving the fatigue strength, when the undercut occurs, the fatigue strength is lowered. Therefore, the upper limit of the welding speed was set at 150 cm / min. Of course, exceeding the welding speed of 150 cm / min does not directly lower the fatigue strength of the joint. Depending on the welding conditions, there is no problem even if the welding speed is higher than this. However, as shown in Fig. 3, according to the present invention, it has been confirmed that sufficient fatigue strength can be ensured even at a high speed welding of 150 cm / min.

다음에, 강판의 선택 원소에 대해서 서술한다.Next, the selected elements of the steel sheet will be described.

본 발명에 있어서의 강판에 Al을 첨가하는 이유는 탈산의 관점으로부터이며, 본 발명의 목적인 용접 지단부 형상 개선의 관점으로부터 첨가하는 것은 아니며, 특허 문헌 5 등에도 개시되어 있는 기술에 속하는 것이다. Al의 하한 값은 탈산의 효과를 발현할 수 있는 최저한의 값으로서 0.005%를 설정했다. 한편, Al의 과도한 첨가는 산화물로서 강판 중에 잔존하게 된다. 이 경우, 강판의 구멍 확장성의 문제가 발생하게 된다. 일반적으로, 자동차 분야에서 가스 실드 아크 용접을 행할 경우에는 바퀴 부분 부품에 적용되는 경우가 많으므로, 구멍 확장성은 강판에 요구되는 중요한 특성 중 하나가 된다. 구멍 확장성의 확보는 본 발명의 목적으로 하는 바는 아니지만, 구멍 확장성의 확보는 산업상 의의가 있다고 판단했다. Al 첨가의 상한 0.1%는 구멍 확장성을 확보할 수 있는 값으로서 설정했다.The reason why Al is added to the steel sheet in the present invention is from the viewpoint of deoxidation and is not added from the viewpoint of the improvement of the shape of the welded end portion for the purpose of the present invention but belongs to the technique disclosed in Patent Document 5 and the like. The lower limit value of Al was set to 0.005% as the minimum value capable of exhibiting the effect of deoxidation. On the other hand, excessive addition of Al remains as an oxide in the steel sheet. In this case, there arises a problem of hole expandability of the steel sheet. In general, when gas shielded arc welding is performed in an automobile field, it is often applied to wheel part parts, so hole expandability is one of the important characteristics required for a steel sheet. Securing the hole expandability is not an object of the present invention, but it has been determined that securing the hole expandability is industrially significant. The upper limit of 0.1% of the Al content was set as a value capable of ensuring hole expandability.

Ti, Nb, V, Cr, Mo을 강판에 첨가하는 목적은, 강판의 강도를 확보하기 위해서이다. 이들 원소는 C와 결합하고, 탄화물을 형성해서 강판의 강도를 증가시킨다. 그러나 각 원소에 있어서의 강도 증가에 대한 영향도가 다르므로, 각각의 원소에 대하여, 다른 성분 범위를 설정하고 있다.The purpose of adding Ti, Nb, V, Cr, and Mo to the steel sheet is to secure the strength of the steel sheet. These elements combine with C and form carbides to increase the strength of the steel sheet. However, since the effect on the increase in the strength of each element is different, different component ranges are set for each element.

Ti 및 Nb의 하한 0.005%는, 강도 증가를 기대할 수 있는 최저한의 값으로서 설정했다. 또한, Ti 및 Nb의 상한 0.1%는 과도한 첨가는 강판의 연성을 열화시키기 때문에 이 값을 설정했다.The lower limit of 0.005% of Ti and Nb was set as the minimum value at which the increase in strength can be expected. The upper limit of 0.1% of Ti and Nb is set to this value because excessive addition deteriorates the ductility of the steel sheet.

V도, Ti 및 Nb과 같은 작용을 하는 원소이다. 그러나 Ti이나 Nb만큼 석출 강화가 없으므로, 하한 및 상한은 Ti이나 Nb과 다른 값을 설정했다. V의 하한 0.01%는, 강도 증가를 기대할 수 있는 최저한의 값으로서 설정했다. 상한의 0.2%는, 과도한 첨가는 강판의 연성을 열화시키기 때문에 이 값을 설정했다.V is also an element that acts like Ti and Nb. However, since there is no precipitation strengthening as Ti or Nb, the lower limit and the upper limit are set to values different from Ti or Nb. The lower limit of V of 0.01% is set as the minimum value at which the increase in strength can be expected. This value was set at 0.2% of the upper limit, since excessive addition deteriorates the ductility of the steel sheet.

Cr도, Ti과 동일하도록 탄화물을 형성하고, 강도를 증가시키는 원소이지만, Cr은 석출 경화뿐만 아니라 고용 경화의 효과도 있다. 한편, 석출 경화의 영향은 Ti, Nb, V만큼 크지는 않기 때문에, 첨가할 수 있는 범위는 이것들 원소보다 넓게 설정할 수 있다. 하한의 0.1%는, 강도 증가를 기대할 수 있는 최저한의 값으로서 설정했다. 상한의 1.0%는, 과도한 첨가는 강판의 연성을 열화시키기 때문에 이 값을 설정했다.Cr is an element that forms a carbide so as to be equal to Ti and increases the strength, but Cr has effects of hardening as well as precipitation hardening. On the other hand, since the effect of precipitation hardening is not as large as Ti, Nb and V, the range of addition can be set wider than these elements. 0.1% of the lower limit is set as the minimum value at which the increase in strength can be expected. This value was set to 1.0% of the upper limit because excessive addition deteriorates the ductility of the steel sheet.

Mo도, Cr과 마찬가지의 효과를 갖는 원소이다. Mo의 하한 0.05%는, 강도 증가를 기대할 수 있는 최저한의 값으로서 설정했다. 한편, 상한의 0.5%는 과도한 첨가는 강판의 연성을 열화시키기 때문에 이 값을 설정했다.Mo is an element having an effect similar to that of Cr. The lower limit of 0.05% of Mo is set as the minimum value at which the increase in strength can be expected. On the other hand, 0.5% of the upper limit is set so that excessive addition deteriorates the ductility of the steel sheet.

이상이 본 발명에 있어서의 강판 성분 한정 이유이다.The above is the reason for limiting the steel sheet component in the present invention.

다음에, 용접용 와이어의 성분을 한정한 이유에 대해서 서술한다.Next, the reason for limiting the components of the welding wire will be described.

본 발명에서는, 용접용 와이어로서 솔리드 와이어 및 플럭스 내장 와이어의 2종류를 생각하고 있다.In the present invention, two types of welding wire are considered, namely solid wire and flux-containing wire.

처음에, 용접용 솔리드 와이어의 성분을 한정한 이유에 대해서 서술한다.First, the reasons for limiting the components of the solid wire for welding will be described.

C는 용접 금속의 강도를 확보하기 위해서 첨가된다. 강판과 달리, 용접 금속의 경우에는 용접인 상태에서 강도를 확보할 필요가 있으므로, 하한 값은 모재보다 높게 설정할 필요가 있다. 하한의 0.03%는, 이것을 하회할 경우 강도 확보가 곤란해지기 때문에 설정했다. 한편, 상한의 0.15%는 이것을 초과해서 첨가되면, 용접 금속의 고온 균열의 위험이 발생하기 때문에 이 값으로 설정했다.C is added to secure the strength of the weld metal. Unlike a steel plate, in the case of a weld metal, it is necessary to secure the strength in the welded state, and therefore, the lower limit value needs to be set higher than the base metal. 0.03% of the lower limit was set because it would be difficult to obtain strength when it is below this value. On the other hand, if 0.15% of the upper limit is added in excess, it is set to this value because there is a risk of high-temperature cracking of the weld metal.

Mn에 대해서도, 용접 금속을 고강도화하기 위해 첨가하는 원소이다. 그러나 과도한 첨가는 과도한 경화를 초래하기 때문에 2.5%를 상한으로 한다. 한편, 본 발명에 있어서의 강재는, 통상 요구되는 700MPa급 및 그 이상의 강재를 대상으로 하고 있으므로, 용접 조인트에 대해서도 그 나름대로의 강도가 필요하다. 강도 확보를 위해서는 0.7% 이상의 첨가가 필요하기 때문에, 이 값을 하한 값으로 했다.Mn is also an element added to increase the strength of the weld metal. Excessive addition, however, leads to excessive curing, so the upper limit is 2.5%. On the other hand, since the steel material of the present invention is intended for the generally required steel material of 700 MPa class or higher, its own strength is required for the welded joint. In order to secure the strength, 0.7% or more of addition is required, and therefore this value is set to the lower limit value.

Si는 용접 금속을 탈산하는 효과를 갖는 원소이다. Si의 하한 0.2%는, 이것을 하회하는 첨가량에서는 탈산 부족이 되어, 용접 금속 중에 블로우 홀 등이 생기기 쉬워지므로 이 값을 설정했다. 본 발명의 목적인, 용접 지단부의 형상 개선에는, Si를 본 발명이 한정하고 있는 값을 상회하여 첨가해도 그 효과가 얻어진다. 그러나 본 발명은 자동차 분야 등에 사용되고 있는 판 두께 범위를 취급하고 있다. 용접용 솔리드 와이어의 Si량이 과대해지면, 용접 금속 중의 Si량이 증가하고, 산소와 결합해 SiO2를 형성하여, 용접 금속 표면에 생성되는 슬래그량을 증가시키게 된다. 자동차 분야 등은, 용접 후 도장 공정을 배치하고 있지만, 용접 금속 표면의 존재하는 슬래그는 도장 공정에서는 바람직한 것이 아니다. 또한, 용접 중에 발생하는 스패터를 적게 하기 위해서, 실드 가스를 Ar계로 하는 경우도 있고, 이 경우, 탈산 원소인 Si는 적게 설정하는 것이 바람직하다. 그로 인해, 본 발명에서는 슬래그 생성량을 억제하여, 스패터 생성량을 적게 하는 상한으로서 0.7%를 설정했다. 또한, 이 상한 값은, 바람직하게는 0.6%로, 보다 바람직하게는 0.5%로 설정하는 것이 바람직하다.Si is an element having an effect of deoxidizing the weld metal. Since the lower limit of 0.2% of Si is inferior to deoxidization at a lower addition amount, and blowholes and the like are likely to occur in the weld metal, this value is set. In order to improve the shape of the welded end portion, which is an object of the present invention, the effect is obtained even if Si is added in excess of the value defined by the present invention. However, the present invention deals with the plate thickness range used in the automobile field and the like. When the amount of Si of the welding solid wire becomes excessive, the amount of Si in the welding metal increases and bonds with oxygen to form SiO 2 , thereby increasing the amount of slag generated on the surface of the welding metal. In the field of automobiles and the like, the post-welding painting process is arranged, but the slag present on the surface of the weld metal is not preferable in the coating process. In addition, in order to reduce the amount of spatter generated during welding, the shield gas may be an Ar-based gas. In this case, Si, which is a deoxidizing element, is preferably set to a small value. Therefore, in the present invention, the upper limit for reducing the amount of slag formation and the amount of spatter formation is set at 0.7%. The upper limit value is preferably set to 0.6%, more preferably 0.5%.

S는 일반적으로는 불순물이다. 과도한 첨가는 용접 금속 인성의 열화, 또한 용접 금속 고온 균열에 위험이 증가하므로 상한을 0.08%로 했다.S is generally an impurity. Excessive addition increases the risk of deterioration of the weld metal toughness and also high temperature cracking of the weld metal, so the upper limit is 0.08%.

P도 본 발명에서는 불순물이다. P의 함유량이 많아지면 용접 금속 인성의 열화, 또한 용접 금속 고온 균열의 위험이 증가하므로 0.05%를 상한으로 했다.P is an impurity in the present invention. As the content of P increases, the risk of weld metal toughness deteriorates and the risk of weld metal high-temperature cracks increases, resulting in an upper limit of 0.05%.

Cu는 용접용 솔리드 와이어에 도금을 하고, 도전성을 높이고, 와이어의 녹을 방지한다고 하는 두 가지의 효과가 있다. 그로 인해, 본 발명의 목적으로 하는 용접 지단부의 형상 개선 효과의 관점으로부터는, 반드시 첨가할 필요는 없다. 그러나 와이어의 녹은 블로우 홀 등의 문제를 발생시킬 위험이 있으므로, 본 발명에서는 그 값을 한정하기로 했다. 단, 최근에는 환경의 관점으로부터 Cu 첨가를 싫어하는 경우도 있어, 다소 도전성 등을 희생하더라도, Cu 도금을 하지 않는 쪽이 좋다고 하는 사고도 침투하고 있다. 그로 인해, 본 발명에서는 Cu 도금을 하지 않는 경우도 포함하여 Cu의 하한을 특별히 마련하지 않고, 0%를 포함하는 것으로 했다. Cu 도금의 효과를 발현시키기 위해서는, Cu 첨가의 하한은 0.05%로 설정하는 쪽이 바람직하다. Cu 첨가의 상한 0.5%는, 이것을 상회해서 첨가해도 도전성 등의 효과가 포화되는데다가, Cu 균열의 위험이 증대되는 등의 폐해가 나오는 것으로 설정했다.Cu has two effects of plating the solid wire for welding, increasing the conductivity and preventing the rust of the wire. Therefore, from the viewpoint of the effect of improving the shape of the welded end portion of the object of the present invention, it is not necessarily required to be added. However, since there is a risk that the melted wire may cause problems such as blow holes and the like, the present invention limits the value thereof. In recent years, however, from the viewpoint of the environment, there is a case that Cu addition is disliked, and even if the conductivity is somewhat sacrificed, there is an accident that it is better not to perform Cu plating. Therefore, in the present invention, the lower limit of Cu is not specifically provided including the case where Cu plating is not performed, and it is assumed that 0% is included. In order to exhibit the effect of Cu plating, it is preferable to set the lower limit of Cu addition to 0.05%. The upper limit of 0.5% of the Cu content is set so that even when added in an amount exceeding the above range, the effects such as conductivity become saturated and the risk of Cu cracking increases.

다음에, 아크 용접용 솔리드 와이어의 선택 원소에 대해서 서술한다. Next, selection elements of the solid wire for arc welding will be described.

용접용 솔리드 와이어의 선택 원소인, Ti, Nb, V, Cr, Mo, Ni은 제1 목적으로서 용접 금속의 강도를 확보하기 위해 첨가하는 원소이지만, 이 중, Ti의 관해서는 용접 아크를 안정시키는 원소이기도 하므로, 강도 확보 이외의 목적으로도 첨가할 수 있다.Ti, Nb, V, Cr, Mo, and Ni, which are the selective elements of the welding solid wire, are added as elements for ensuring the strength of the weld metal as the first object. Among them, It can be added for purposes other than securing strength.

Ti의 하한 0.01%는, 강도 증가 및 용접 아크를 안정화시키는 효과를 기대할 수 있는 최저한의 값으로서 설정했다. 상한의 0.5%는, 이것을 상회하는 첨가량은 용접 금속이 과도하게 경화되어, 조인트 특성상 문제가 발생하기 때문에, 이 값을 설정했다. 또, Ti의 상한 및 하한이 본 발명이 규정하고 있는 강판의 Ti 첨가량의 상한 및 하한보다 높은 이유는, 용접 아크에 의해 용접용 솔리드 와이어의 Ti이 산화되어 버리는 현상을 고려했기 때문이다.The lower limit of 0.01% of Ti was set as the minimum value that can increase the strength and stabilize the welding arc. 0.5% of the upper limit, the addition amount exceeding the upper limit, the weld metal is excessively hardened, and a problem arises in the nature of the joint, so this value is set. The reason why the upper limit and the lower limit of Ti are higher than the upper limit and the lower limit of the Ti addition amount of the steel sheet specified by the present invention is considered to be a phenomenon in which Ti of the welding solid wire is oxidized by the welding arc.

Nb의 하한 0.01%는, 강도 증가를 기대할 수 있는 최저한의 값으로서 설정했다. 상한의 0.1%는 이것을 상회하는 첨가량은 용접 금속이 과도하게 경화되어 조인트 특성상 문제가 발생하기 때문에, 이 값을 설정했다.The lower limit of 0.01% of Nb was set as the minimum value at which the increase in strength could be expected. 0.1% of the upper limit of the above amount is added because the welding metal is excessively hardened to cause a problem in the nature of the joint.

V도, Ti 및 Nb과 동일하게 강도를 확보하는 작용을 가지는 원소이다. 그러나 Ti이나 Nb만큼 석출 강화가 없으므로, 하한 및 상한은 Ti이나 Nb과 다른 값을 설정했다. V의 하한 0.05%는, 강도 증가를 기대할 수 있는 최저한의 값으로서 설정했다. 상한의 0.3%는, 과도한 첨가는 강판의 연성을 열화시키기 때문에 이 값을 설정했다.V is an element having an action of securing the same strength as Ti and Nb. However, since there is no precipitation strengthening as Ti or Nb, the lower limit and the upper limit are set to values different from Ti or Nb. The lower limit of V of 0.05% was set as the minimum value at which the increase in strength can be expected. 0.3% of the upper limit is set so that excessive addition deteriorates the ductility of the steel sheet.

Cr도 Ti과 동일하게 탄화물을 형성하고, 강도를 증가시키는 원소이지만, Cr은 석출 경화뿐만 아니라 고용 경화의 효과도 있다. 한편, 석출 경화의 영향은 Ti, Nb, V만큼 크지 않기 때문에, 첨가할 수 있는 범위는 이들 원소보다 넓게 설정할 수 있다. 하한의 0.05%는, 강도 증가를 기대할 수 있는 최저한의 값으로서 설정했지만, 0.1%로 하는 것이 바람직하다. 상한의 1.0%는, 과도한 첨가는 용접 금속의 경화를 초래하여, 인성 등의 문제가 발생하기 때문에 이 값을 설정했다.Cr is an element that forms carbide and increases the strength in the same manner as Ti, but Cr has an effect of not only precipitation hardening but also hardening of hardening. On the other hand, since the effects of precipitation hardening are not as large as Ti, Nb and V, the range of addition can be set wider than these elements. The lower limit of 0.05% is set as the minimum value at which the increase in strength can be expected, but it is preferably 0.1%. If the upper limit of 1.0% is exceeded, this causes curing of the weld metal, which causes problems such as toughness.

Mo도 Cr과 마찬가지의 효과를 갖는 원소이다. Mo의 하한 0.05%는, 강도 증가를 기대할 수 있는 최저한의 값으로서 설정했다. 한편, 상한의 0.7%는, 과도한 첨가는 용접 금속의 인성을 열화시키기 때문에 이 값을 설정했지만, 0.5%로 하는 것이 바람직하다.Mo is an element having an effect similar to that of Cr. The lower limit of 0.05% of Mo is set as the minimum value at which the increase in strength can be expected. On the other hand, in the case of 0.7% of the upper limit, this value is set to be 0.5%, because excessive addition deteriorates toughness of the weld metal.

Ni을 첨가하는 목적은, 주로 두 가지 점이다. 즉, 용접 금속의 강도를 확보하는 것, 용접부의 피로 강도를 확보하는 것, 이 두 가지 점이다. 이 중, 2번째의 피로 강도를 확보하는 점으로부터는, Ni의 범위를 보다 좁은 범위로 한정할 필요가 있으므로, 이 점에 관한 Ni의 범위는 후술하는 것으로 한다. 용접 금속의 강도를 확보하는 관점으로부터는, Ni의 하한을 0.3%로 설정했다. 이 하한은, 강도 증가를 기대할 수 있는 최저한의 값으로서 설정했다. 상한의 12.0%는, 이것을 상회하는 첨가는 용접 금속의 마이크로 조직이 오스테나이트가 되어, 강도는 오히려 저하될 위험이 발생하고, 나아가서는 고온 균열 발생의 위험이 있기 때문에 이 값을 설정했다.The purpose of adding Ni is mainly twofold. That is, securing the strength of the weld metal and securing the fatigue strength of the welded part are two points. From the point of securing the second fatigue strength, it is necessary to limit the range of Ni to a narrower range, and the range of Ni with respect to this point will be described later. From the viewpoint of securing the strength of the weld metal, the lower limit of Ni was set at 0.3%. This lower limit is set as a minimum value at which the increase in strength can be expected. The upper limit of 12.0% of the upper limit is set because the microstructure of the weld metal becomes austenite and there is a risk that the strength is lowered, and further there is a risk of occurrence of hot cracks.

본 발명에 있어서는, 용접용 솔리드 와이어의 S에 대해서는, 조인트 특성에 악영향을 일으키지 않을 정도로 적극적으로 이용할 수 있는 범위를 설정하고 있다. S은 용접 금속의 점성을 저감하고, 용접 지단 형상의 개선에 효과를 기대할 수 있다. 용접 금속의 S량을 확보하는 방법은, S을 강판에 첨가하는 방법과 용접 와이어에 첨가하는 방법의 두 가지의 방법이 존재하지만, 강판에 첨가하는 방법은 강판 특성에 문제가 발생하므로, 솔리드 와이어에 첨가하는 쪽이 바람직하다. 그러나 솔리드 와이어에 첨가하는 방법도 과도하게 첨가하면, 이미 서술한 바와 같이 고온 균열의 문제가 발생하게 되므로, 상한은 0.08%로 했다. S을 적극적으로 이용하여, 용접 지단 형상을 더욱 개선하고자 하는 경우에는, S 첨가량을 0.02% 이상으로 하면 좋다. 일반적으로, S을 0.02% 이상 첨가하면, 용접 금속의 인성이 문제가 되는 경우가 있다. 그러나 이것은 용접 조인트에 요구되는 특성에 의존하는 것으로, 용접 지단 형상 개선과 요구 인성과의 비교를 해서 적절하게 선택하면 되는 것이다.In the present invention, the range of the S of the welding solid wire is set so as to be positively usable so as not to adversely affect the joint characteristics. S can reduce the viscosity of the weld metal and can be expected to improve the shape of the welded joint. There are two methods of ensuring the S amount of the weld metal, that is, a method of adding S to the steel sheet and a method of adding the steel to the welding wire. However, since the method of adding the steel to the steel sheet causes a problem in the steel sheet characteristics, It is preferable to add it to the above. However, if the addition to the solid wire is also excessively added, the problem of high temperature cracking occurs as described above, so the upper limit is set to 0.08%. S is positively used to improve the shape of the welded joint, the amount of S added may be set to 0.02% or more. Generally, when S is added in an amount of 0.02% or more, toughness of the weld metal may become a problem. However, this depends on the characteristics required for the weld joint, and it can be appropriately selected by comparing the shape of the welded joint and the required toughness.

본 발명에 있어서는, 용접용 솔리드 와이어의 Ni에 대해서는, 용접 금속의 강도 확보 이외에도, 용접 금속의 변태 개시 온도를 낮게 하고, 용접 지단부의 잔류 응력을 적극적으로 감소시켜, 이 효과로 용접 조인트의 피로 강도를 향상시킨다고 하는 이용 방법이 있다. 이 방법은, 고피로 강도 용접 재료의 기술을 본 발명에 적극적으로 도입하는 것으로, 고피로 강도 용접 재료의 기술은 특허 문헌 1 및 2 등에서 이미 공개되어 있는 기술이다. 이 기술과 본 발명이 제공하는 기술은, 특히 서로를 상쇄하는 것이 아닌, 필요에 따라서 이용하는 것이 가능하다. 용접용 솔리드 와이어에 첨가하는 Ni의 하한 4.0%는, Ni을 첨가한 것에 의한 피로 강도 향상을 기대할 수 있는 최저한의 값으로서 설정했다. 상한의 12.0%는, 이것을 상회하는 첨가량의 경우, 용접 금속의 마이크로 조직으로서 오스테나이트가 많아져, 용접 금속의 변태 팽창량이 작고, 경우에 따라서는 변태하지 않게 될 가능성도 있어, 피로 강도 향상의 효과를 기대할 수 없게 되므로, 이 값을 상한으로 설정했다.In the present invention, in addition to securing the strength of the weld metal, Ni of the solid wire for welding is also lowered by lowering the transformation start temperature of the weld metal and positively reducing the residual stress at the welded end, Is improved. This method positively introduces the technique of the high fatigue strength welding material into the present invention, and the technique of the high fatigue strength welding material is a technique already disclosed in Patent Documents 1 and 2 and the like. This technique and the technique provided by the present invention can be used as needed, not particularly canceling each other. The lower limit of 4.0% of Ni added to the solid wire for welding was set as a minimum value at which fatigue strength improvement due to the addition of Ni could be expected. In the case of 12.0% of the upper limit of the upper limit, the amount of austenite as a microstructure of the weld metal is increased in the case of an addition amount exceeding the upper limit, so that there is a possibility that the transformation expansion amount of the weld metal is small, It can not be anticipated. Therefore, this value is set to the upper limit.

또, Ni을 4.0 내지 12.0%의 범위로 첨가할 경우에는, 용접 금속의 고온 균열 감수성이 높아지므로, 용접용 솔리드 와이어에 첨가하는 S의 상한을, 바람직하게는 0.01%, 더욱 바람직하게는 0.006%로 설정하는 것이 바람직하다.When the content of Ni is in the range of 4.0 to 12.0%, the upper limit of S added to the solid wire for welding is preferably 0.01%, more preferably 0.006% .

이상이, 본 발명에 있어서의 용접용 솔리드 와이어의 기본 성분이다.These are the basic components of the solid wire for welding in the present invention.

다음에, 플럭스 내장 와이어에 대해서 서술한다.Next, the flux-containing wire will be described.

일반적으로, 자동차 분야 등의 박판 용접에 사용되는 와이어는 솔리드 와이어이다. 그 이유는, 솔리드 와이어 쪽이 플럭스 내장 와이어보다 저렴하고, 솔리드 와이어 쪽이 용접 후에 발생하는 슬래그량이 적어 도장의 관점으로부터 바람직하기 때문이다. 이 중, 솔리드 와이어 쪽이 저렴하다고 하는 이점은, 와이어의 생산량이 어느 정도 많은 경우이며, 와이어 생산량이 적은 경우에는 오히려 플럭스 내장 와이어 쪽이 솔리드 와이어보다 저렴하게 제조할 수 있다. 그 이유는, 와이어 성분의 변경이 필요하게 되었을 때, 솔리드 와이어에 대해서는 와이어 소재 그 자체를 다시 만들어야만 하는 것에 대해서, 플럭스 내장 와이어에 관해서는 충전해야 할 플럭스의 성분을 조정하는 것만으로 와이어 전체의 성분을 변경할 수 있기 때문이다. 이러한 상황에서는, 본 발명자들은 플럭스 내장 와이어로 피로 강도 향상이 보다 달성되는 기술을 제공하는 것은 의의가 있다고 생각했다.Generally, the wire used for the thin plate welding in the automobile field is a solid wire. This is because the solid wire is cheaper than the flux-containing wire, and the solid wire is preferable from the viewpoint of coating because the amount of slag generated after welding is small. Among them, the advantage of the solid wire being inexpensive is that the production amount of the wire is somewhat large, and when the wire production is small, the flux built-in wire can be manufactured at a lower cost than the solid wire. The reason for this is that, when the wire component needs to be changed, the wire material itself needs to be re-formed for the solid wire. With respect to the flux built-in wire, by adjusting the component of the flux to be charged, Because the components can be changed. In this situation, the inventors believed that it would be meaningful to provide a technique in which the fatigue strength improvement with flux-built-in wire is more achieved.

다음에 플럭스 내장 와이어의 강제 외피로서, 외기 침입의 위험성이 있는 슬릿 형상의 이음매가 없는 외피에 한정한 이유에 대해서 서술한다.Next, a description will be given of the reason why the outer shell is a slit-like seamless shell having a risk of entering the outside air as the forced shell of the flux-containing wire.

솔리드 와이어와 비교하여, 플럭스 내장 와이어가 갖는 문제점은, 전술한 슬래그 생성 문제 이외에도 수소량의 증가라고 하는 문제가 있다. 그로 인해, 플럭스 내장 와이어를 제조하는 경우는, 와이어에 충전하는 플럭스를 미리 건조시켜서 수소량을 줄인다. 그러나 플럭스를 건조시켜 와이어에 충전시킨 후라도, 플럭스 내장 와이어의 강제 외피에 외기 침입의 위험성이 있는 슬릿 형상의 이음매가 있는 경우에는, 그 이음매로부터 플럭스가 흡습하여, 결과적으로 수소량을 증대시킨다. 본 발명에 있어서의 피로 향상 기술로서, 플럭스 내장 와이어의 성분을 조정하는 것에 의한 잔류 응력 저감이 있지만, 이것은 비교적 합금 원소를 많이 포함하고 있는 성분계로 해야만 해, 소위 저온 균열 감수성이 높은 성분계가 된다. 저온 균열은 수소량을 낮게 하면 방지할 수 있는 것으로, 그로 인해 외기 침입의 위험성이 있는 슬릿 형상의 이음매가 없는 외피로 한정함으로써, 플럭스의 흡습을 방지하는 것으로 했다.In contrast to the solid wire, the problem with the flux built-in wire is that there is a problem of increasing the amount of hydrogen in addition to the above-mentioned slag generation problem. Therefore, in the case of manufacturing a flux-containing wire, the flux filling the wire is dried in advance to reduce the amount of hydrogen. However, even when the flux is dried and charged into the wire, if there is a slit-like joint present in the forced shell of the flux-containing wire, there is a danger of entering the outside air, the flux absorbs moisture from the joint and consequently increases the amount of hydrogen. As the fatigue-improving technique in the present invention, there is a reduction in residual stress due to the adjustment of the component of the flux-containing wire. However, this must be a component system containing a relatively large amount of alloying elements, resulting in a so-called low temperature cracking susceptibility component system. The low-temperature crack can be prevented by lowering the amount of hydrogen, so that it is limited to a slit-like seamless shell having a risk of entering the outside air, thereby preventing moisture absorption of the flux.

다음에, 플럭스 내장 와이어의 각 성분 조성의 한정 이유에 대해서 설명한다.Next, the reason for limiting the composition of each component of the flux-containing wire will be described.

SiC 이외의 C는, 플럭스 내장 와이어에 있어서 주로 강제 외피 중에 함유시켜, 와이어 제조 중의 선 그음 공정에서의 단선 방지를 목적으로 함유한다. 또한, SiC 이외의 C는, 용접 금속의 변태 온도를 저감시키는 작용도 갖지만, 본 발명에서는 강제 외피 내에 충전하는 플럭스 중의 SiC 함유량을 성분계에 따라서 조정하여 용접 금속의 변태 온도를 충분히 저감시킬 수 있다. 강제 외피 중의 C에 의한 와이어 선 그음 공정에서의 단선 방지 효과를 얻기 위해서는, SiC 이외의 C 함유량의 하한을 0.01%로 할 필요가 있다. 한편, 강제 외피 중에 C를 과도하게 첨가하면, 이번에는 선을 긋는 중에 경화되어 버려 단선의 발생 원인이 되므로, SiC 이외의 C 함유량의 상한을 0.20%로 설정했다.C other than SiC is contained mainly in the steel shell in the flux-containing wire for the purpose of preventing breakage in the wire-making process during wire production. C other than SiC also has an effect of reducing the transformation temperature of the weld metal. In the present invention, however, the transformation temperature of the weld metal can be sufficiently reduced by adjusting the content of SiC in the flux to be filled in the steel shell. The lower limit of the C content other than SiC needs to be set to 0.01% in order to obtain a disconnection prevention effect in the wiring process by C in the forced shell. On the other hand, if C is excessively added to the steel shell, the wire is hardened during drawing the line this time, which causes a disconnection. Therefore, the upper limit of the C content other than SiC is set to 0.20%.

또, 플럭스로서 철분을 강제 외피 중에 충전할 경우에는, SiC 이외의 C로서 철분 중의 C가 포함된다. 따라서, 강제 외피 중의 C에 기인하는 와이어 신선 중의 경화를 경감하는 점으로부터는, 강제 외피 중의 C 함유량을 0.15%로 하고, 나머지 C량을 플럭스로서 첨가하는 철분 중의 C 함유량으로 보충하는 것이 바람직하다.When iron powder is charged as a flux in the steel shell, C in the iron powder is included as C other than SiC. Therefore, it is preferable that the C content in the steel shell is set to 0.15%, and the remaining C amount is supplemented with the C content in the iron powder to be added as the flux from the point of alleviating the curing in wire drawing caused by C in the steel shell.

SiC 이외 또한 SiO2 이외의 Si는, 아크 용접 중의 용접 금속의 탈산 효과를 얻기 위해, 그 함유량의 하한을 0.05%로 했다. 한편, SiC 이외 또한 SiO2 이외의 Si는 과도하게 첨가하면, 용접 금속을 경화시켜, 조인트 특성의 관점으로부터 바람직하지 않으므로 그 함유량의 상한을 1.2%로 했다.Si other than SiC and Si other than SiO 2 have a lower limit of the content of 0.05% in order to obtain deoxidation effect of the weld metal during arc welding. On the other hand, when Si other than SiC and Si other than SiO 2 is excessively added, the weld metal is cured and is not preferable from the viewpoint of joint properties, so that the upper limit of its content is set at 1.2%.

Mn은 용접 금속의 강도 확보에 필요한 원소이며, 그 함유량이 0.2%보다 낮아지면, 용접 금속 강도의 확보가 어려워지므로 Mn 함유량의 하한은 0.2%로 했다. 또, Mn의 하한이 본 발명에 있어서의 용접용 솔리드 와이어보다 낮게 설정할 수 있는 것은, C의 첨가에 의해 어느 정도 강도를 확보할 수 있기 때문이다. 한편, Mn 함유량이 과도하게 높아지면, 용접 금속의 인성 열화를 야기하기 때문에 Mn 함유량의 상한을 2.5%로 했다.Mn is an element necessary for securing the strength of the weld metal. If the content is less than 0.2%, it becomes difficult to secure the strength of the weld metal, so that the lower limit of the Mn content is set to 0.2%. The reason why the lower limit of Mn can be set lower than that of the solid wire for welding in the present invention is that the strength can be secured to some extent by the addition of C. On the other hand, if the Mn content is excessively high, the toughness of the weld metal tends to deteriorate, so the upper limit of the Mn content is set to 2.5%.

P은 용접 금속의 불가피적 불순물 원소이며, 본 발명에서는 이들 원소가 용접 금속에 많이 존재하면 그 인성이 열화되기 때문에, P의 함유량의 상한을 0.03%로 했다.P is an inevitable impurity element of the weld metal. In the present invention, the presence of a large amount of these elements in the weld metal deteriorates the toughness. Therefore, the upper limit of the content of P is set to 0.03%.

일반적으로, P과 같이 S도, 용접 금속의 불가피적 불순물 원소이지만, S은 용융 풀의 표면 장력을 저감시켜, 비드 형상의 개선에 기여한다고 일컬어지고 있다. 그로 인해, 본 발명에서도 유효하게 이용하는 것으로 했다. 그러나 본 발명에 있어서의 플럭스 내장 와이어에서는, 잔류 응력 저감을 달성하는 성분 범위로 한정하고 있으므로, C가 높고, 그로 인해, S의 함유량으로서는 고온 균열의 관점으로부터 본 발명에 있어서의 솔리드 와이어의 경우보다 낮게 설정할 필요가 있다. 그로 인해, S의 상한을 0.06%로 설정했다.Generally, S, like P, is an inevitable impurity element of the weld metal, but it is said that S contributes to the improvement of the bead shape by reducing the surface tension of the molten pool. Therefore, the present invention is effectively used. However, since the flux-containing wire in the present invention is limited to the range of the component that achieves the reduction of the residual stress, C is high and therefore the content of S is lower than that of the solid wire in the present invention It is necessary to set it low. Therefore, the upper limit of S was set at 0.06%.

플럭스 중에 함유되는 SiO2, Al2O3, Na2O, K2O는, 통상 슬래그재라고 불리고 있는 것이다. 이들은, 플럭스 내장 와이어의 제조 전의 플럭스 성분을 조립(造粒)할 때에 바인더의 역할을 감당하고, 또한 강제 외피 내에 플럭스 성분을 충전한 후, 소정의 와이어 직경까지 선을 긋는 공정에 있어서, 강제 외피 내면과 플럭스와의 저항을 적게 하는 윤활재의 작용을 한다. 본 발명에서는, 윤활 작용을 갖는 SiC를 함유함으로써, 이들의 산화물인 슬래그재를 종래에 비해 저감해도 와이어 선 그음 공정에서의 가공성을 확보할 수 있다. 그러나 SiO2, Al2O3, Na2O 및 K2O 중 1종 또는 2종 이상의 합계량이 0.05%를 하회하면 상기 가공성을 유지하는 것이 곤란해져, 와이어 품질과 제조 효율상 문제가 발생하기 때문에 상기 합계량의 하한을 0.05%로 했다. 한편, SiO2, Al2O3, Na2O 및 K2O 중 1종 또는 2종 이상의 합계량이 0.4%를 상회할 경우에는, 용접부의 슬래그 발생량이 많아져 도장성의 열화 문제가 발생하게 되므로 상기 합계량의 상한을 0.4%로 했다.SiO 2 , Al 2 O 3 , Na 2 O and K 2 O contained in the flux are usually called slag materials. In these steps, in the step of finishing the role of the binder when granulating the flux component before manufacture of the flux-containing wire, and after filling the flux component in the forced shell, drawing a line up to a predetermined wire diameter, And acts as a lubricant for reducing the resistance between the inner surface and the flux. In the present invention, by containing SiC having a lubricating action, the workability in the wire drawing process can be ensured even if the slag material, which is an oxide thereof, is reduced as compared with the prior art. However, when the total amount of one or more of SiO 2 , Al 2 O 3 , Na 2 O and K 2 O is less than 0.05%, it is difficult to maintain the above processability, and problems arise in wire quality and manufacturing efficiency The lower limit of the total amount was set to 0.05%. On the other hand, when the total amount of one or more of SiO 2 , Al 2 O 3 , Na 2 O and K 2 O exceeds 0.4%, the amount of slag generated in the welded portion increases, The upper limit of the total amount was set at 0.4%.

본 발명에 있어서의 SiC는, 플럭스 내장 와이어에 있어서의 Si의 적정량 확보, 나아가서는 용접 금속의 변태 개시 온도를 저감시키는 주요 원소 C원으로서의 작용, 또한 윤활성 및 탈산성을 갖는 SiC로서의 작용이 있으며, 본 발명에서는 필수 성분으로 한다.The SiC according to the present invention has an action as SiC having lubricating and deoxidizing properties, securing a proper amount of Si in the flux-containing wire, further acting as a main element C source for reducing the transformation starting temperature of the weld metal, It is an essential component in the present invention.

SiC의 하한, 0.05%는 SiC의 윤활 작용 및 탈산 작용에 의한 와이어 가공성의 향상 및 슬래그량의 저감 효과는 충분하지 않게 되므로, 이 값을 설정했다. 한편, 플럭스 중의 SiC 함유량이 증가하면, 용접 금속의 경화 문제나, 오스테나이트 조직이 많아져 용접 금속이 변태하지 않게 될 가능성이 있어, 이러한 경우 SiC를 일부러 플럭스 내장 와이어에 첨가하는 장점이 없어진다. 이로 인해, 플럭스 내장 와이어 중의 SiC 함유량의 상한을 1.2%로 한정했다. 또, 플럭스 내장 와이어의 경우, 와이어 중의 Si량이 솔리드 와이어의 상한보다 높아지는 경향이 있다. 이 이유는, SiC에 있어서의 C가 산소와 결합되어 CO가 되고, 용접 아크 밖으로 릴리프해 가기 때문에, 솔리드 와이어의 상한을 상회하는 Si량을 플럭스 내장 와이어가 함유해도, 용접 금속 표면에 형성되는 슬래그량에 그다지 영향을 주지 않기 때문이다.The lower limit of SiC, 0.05%, is such that the effect of improving the workability of the wire and the effect of reducing the amount of slag due to the lubrication action and deoxidation action of SiC are insufficient. On the other hand, if the content of SiC in the flux is increased, there is a problem of curing of the weld metal and a possibility that the weld metal may not be transformed due to an increase in austenite structure. In this case, the advantage of adding SiC specifically to the flux-containing wire is eliminated. As a result, the upper limit of the SiC content in the flux-containing wire was limited to 1.2%. Further, in the case of a flux-containing wire, the amount of Si in the wire tends to be higher than the upper limit of the solid wire. This is because C in SiC is combined with oxygen to form CO and relieves out of the welding arc. Therefore, even if the amount of Si exceeding the upper limit of the solid wire is contained in the flux-containing wire, Because it does not have much effect on the quantity.

이상이 본 발명에 있어서의 플럭스 내장 와이어의 필수 성분의 한정 이유이다.The above is the reason for limiting essential components of the flux-containing wire in the present invention.

다음에, 플럭스 내장 와이어의 선택 원소에 대해서, 그 한정 이유에 대해서 서술한다.Next, the reason for selection of the flux-incorporated wire selection element will be described.

본 발명에 있어서의 그라파이트의 작용은 SiC의 대체이다. C원으로서는, 그라파이트 쪽이 SiC보다 저렴하지만, 한편 그라파이트는 가볍기 때문에 플럭스 내장 와이어 제조 시에 그라파이트가 비산해 버린다고 하는 제조상의 문제를 안고 있다. 그러나 저렴한 점뿐만 아니라, 그라파이트는 와이어 선을 그음에 있어서의 윤활제의 작용이라고 하는 의미에서는 SiC보다 효과적이므로, 본 발명자들은 그라파이트를 선택 원소로서 취급하는 것으로 했다. 단, SiC도 그라파이트도 C원이라고 하는 동일한 작용이 있으므로, 이 점을 고려하기 위해, 이하의 (식2)의 C 환산 값의 합계량을 작성해서 전체의 C량을 제한하는 것으로 했다.The action of the graphite in the present invention is an alternative to SiC. As the C source, the graphite is cheaper than SiC, while the graphite is lighter, and therefore, there is a manufacturing problem that the graphite is scattered during manufacture of the flux-containing wire. However, not only inexpensiveness but also graphite is more effective than SiC in the sense of the action of a lubricant in the wire, the present inventors have decided to treat the graphite as a selective element. However, since SiC and graphite also have the same function as the C source, in order to take this point into consideration, the total amount of C converted values of the following (Equation 2) is made to limit the total amount of C.

C 환산 값의 합계량=[그라파이트]+0.3×[SiC] (식2)C converted value = [graphite] + 0.3 x [SiC] (formula 2)

그라파이트의 하한, 0.02%는, 이것보다 적은 그라파이트에서는 그라파이트 첨가의 효과를 발현할 수 없게 되므로 이 값을 설정했다. 그라파이트의 상한은, 본 발명에서는 특별히 마련하고 있지 않지만, (식2)의 범위를 한정하고 있으므로, 그라파이트의 상한은 저절로 제한된다. 또한, (식2)의 하한 0.15%는, 이것을 하회하는 하한을 설정하면, 그라파이트의 함유량을 0.02% 미만으로 해야만 하기 때문에 이 값을 설정했다. 한편, 상한 0.45%는 이것을 상회하는 첨가량에서는 용접 금속의 C 레벨이 지나치게 높아져 용접 금속의 경화성, 인성, 균열 감수성의 문제가 발생하게 되므로 이 값을 설정했다.The lower limit of the graphite, 0.02%, was such that the effect of graphite addition could not be exhibited when the graphite was smaller than the lower limit of 0.02%. Although the upper limit of the graphite is not specifically provided in the present invention, since the range of (Formula 2) is limited, the upper limit of the graphite is limited by itself. Further, when the lower limit of 0.15% of the formula (2) is set to be lower than the lower limit, the content of the graphite should be less than 0.02%. Therefore, this value is set. On the other hand, the upper limit of 0.45% is set at such a value that the C level of the weld metal becomes excessively high at an amount exceeding the upper limit, which causes a problem of hardenability, toughness and crack susceptibility of the weld metal.

본 발명에 있어서, Ni, Cr, Mo 및 Cu에 대해서는 샤르피 특성 등의 용접 금속의 기계적 특성을 개선하고, 용접 금속의 변태 개시 온도를 낮추어 피로 강도를 향상시킬 목적으로 첨가하는 것이다. Cu에 대해서는, 그 이외에도 와이어에 Cu 도금시킴으로써 도전성을 향상시킨다고 하는 목적도 있다.In the present invention, Ni, Cr, Mo and Cu are added for the purpose of improving the mechanical properties of the weld metal such as Charpy characteristics and lowering the transformation starting temperature of the weld metal to improve the fatigue strength. As for Cu, there is also another purpose of improving the conductivity by Cu plating the wire.

Ni은 용접 금속의 변태 개시 온도를 낮게 하고, 조인트 피로 강도 향상을 위해 유효한 원소인 동시에, 강도나 인성 등의 조인트 특성을 향상시키는 원소이기도 하다. Ni을 함유시킬 경우의 Ni 함유량의 하한은, 저SiC계 성분계에 있어서 조인트 피로 강도의 향상 효과를 충분히 기대할 수 있는 최저량으로서 0.1%로 할 필요가 있지만, 바람직하게는 0.5%이다. Ni 함유량의 상한은 용접 금속의 변태 개시 온도 저감 효과는 충분히 얻어진다. Ni 함유량이 5.0%를 상회할 경우에서는, 용접 금속 중에 함유하는 C와의 상호 작용으로, 용접 금속이 저온에서 변태하는 베이나이트나 마르텐사이트로 변태하지 않고 오스테나이트인 상태에서 냉각이 종료될 가능성이 있어, 피로 강도 향상을 기대할 수 없게 되므로 Ni 함유량의 상한을 5.0%로 했다.Ni is an element that is effective for improving the joint fatigue strength by lowering the transformation starting temperature of the weld metal, and is an element for improving joint characteristics such as strength and toughness. The lower limit of the Ni content in the case of containing Ni is 0.1% as the minimum amount which can sufficiently improve the effect of improving the joint fatigue strength in the low SiC system, but is preferably 0.5%. The upper limit of the Ni content is sufficiently attained in the effect of reducing the transformation starting temperature of the weld metal. When the Ni content exceeds 5.0%, there is a possibility that the cooling of the weld metal is stopped in a state where the weld metal does not transform into bainite or martensite transforming at a low temperature due to an interaction with C contained in the weld metal and is austenite , An improvement in fatigue strength can not be expected. Therefore, the upper limit of the Ni content is set to 5.0%.

Cr 및 Mo은 용접 금속의 변태 개시 온도의 저감 및 강도 및 켄칭성을 올리는 작용을 갖는 원소이다. 특히 Cr과 Mo은, Ni보다도 용접 금속의 강도 향상 및 켄칭성 확보의 효과가 높기 때문에, 이 효과를 이용해 용접 금속을 마르텐사이트 등의 변태 온도가 낮은 조직으로 변태시키고, 용접 조인트의 피로 강도를 보다 향상시키기 위해서는 Cr, Mo의 함유량은 각각 0.1% 이상으로 할 필요가 있다. 한편, Cr과 Mo은, Ni에 비해 용접 금속의 인성 향상의 효과는 낮기 때문에, 과도하게 함유시키면, 용접 금속의 인성이 저하될 우려가 발생하므로, Cr, Mo의 함유량의 상한은 각각 2.0%로 했다.Cr and Mo are elements having an effect of reducing the transformation starting temperature of the weld metal and increasing the strength and the quenching. Particularly, since Cr and Mo have higher effect of strengthening the weld metal and securing the quenching property than Ni, it is possible to transform the weld metal into a structure having a low transformation temperature such as martensite by using this effect, The content of Cr and Mo must be 0.1% or more, respectively. On the other hand, since Cr and Mo have a lower effect of improving the toughness of the weld metal than Ni, there is a possibility that the toughness of the weld metal may be lowered if it is contained excessively. Therefore, the upper limit of Cr and Mo is 2.0% did.

Cu도, Cr과 Mo 마찬가지로, 용접 금속의 변태 개시 온도의 저감, 강도 향상 및 켄칭성 확보의 효과가 있는 원소이다. 또한, Cu는 통상 통전성을 확보하기 위해서 와이어 표면에 도금을 하는 경우도 있다. 이 Cu에 의한 용접 금속의 강도 향상과 켄칭성 향상의 효과 및 통전성 확보의 효과를 얻기 위해 Cu 함유량의 하한을 0.1%로 할 필요가 있다. 그러나 Cu는 용접 금속 중에 과도하게 첨가되면 용접 금속에 Cu 균열을 발생시킬 위험이 있으므로, Cu 함유량의 상한 값은 0.5%로 했다.Like Cu and Mo, Cu is an element having the effect of reducing the transformation starting temperature of the weld metal, improving the strength and securing the quenching property. In addition, Cu may be plated on the wire surface in order to secure the conductivity. It is necessary to set the lower limit of the Cu content to 0.1% in order to obtain the effect of the improvement of the strength of the weld metal by the Cu, the improvement of the quenching property and the effect of securing the conductivity. However, when Cu is excessively added to the weld metal, there is a risk of causing Cu cracks in the weld metal, so the upper limit of the Cu content is 0.5%.

또, 본 발명에서는 Ni, Cr, Mo 및 Cu 중 1종 또는 2종 이상의 합계량의 상한으로서 6.0%를 설정했다. 이것은, 상기 합계 함유량이 6.0%를 초과해서 과도하게 함유되면, 용접 금속이 용접 후의 냉각 과정에 있어서, 저온에서 변태하는 베이나이트나 마르텐사이트로 변태되지 않고, 오스테나이트 조직인 상태가 되므로, 조인트 피로 강도 향상이 곤란해진다. 이로 인해, 상기 합계 함유량의 상한을 6.0%로 하는 것이 바람직하다. 본 발명에서는, Ni, Cr, Mo 및 Cu 중 1종 또는 2종 이상 첨가할 때의 하한은 특별히 마련하고 있지 않지만, 각 첨가 원소에 대하여 하한이 설정되어 있으므로, 이들 합계량에 대해서도 저절로 하한 0.1%가 존재한다. 또, 본 발명에 있어서의 지단 형상 개선 효과에다가, 또한 피로 강도를 증가시킬 필요가 있는 경우에는 합계 함유량의 하한을 1.5%로 설정하는 것이 바람직하다. 1.5% 미만의 첨가는, 샤르피 특성 등의 기계적 특성을 개선할 목적으로 첨가하지만, 샤르피 특성을 개선시키거나, 피로 특성을 개선시키거나 하는 것은 본 발명을 이용하는 당업자의 목적에 의존하는 것으로, 또한 당업자라면 첨가량을 결정하는 것은 특별히 어려운 것이 아니다.In the present invention, the upper limit of the total amount of at least one of Ni, Cr, Mo, and Cu is set to 6.0%. This is because if the total content exceeds 6.0% and the weld metal is contained excessively, the weld metal is not transformed into bainite or martensite which transforms at low temperature in the cooling process after welding, and becomes a state of austenite structure, The improvement becomes difficult. Therefore, the upper limit of the total content is preferably set to 6.0%. In the present invention, the lower limit when one or more of Ni, Cr, Mo, and Cu is added is not particularly specified, but the lower limit is set for each of the additional elements. exist. When it is necessary to increase the fatigue strength in addition to the effect of improving the shape of the tip in the present invention, it is preferable to set the lower limit of the total content to 1.5%. The addition of less than 1.5% is added for the purpose of improving the mechanical properties such as Charpy characteristics, but it is the object of the person skilled in the art using the present invention to improve Charpy characteristics or improve fatigue characteristics, It is not particularly difficult to determine the addition amount.

B는 켄칭성 원소이며, 용접 금속의 켄칭성을 확보하여, 용접 금속의 마이크로 조직을 보다 고강도의 조직으로 하고, 또한 고온에서 변태 시작하는 조직의 생성을 억제하여 보다 낮은 온도에서 변태하는 마이크로 조직으로 하는 작용이 있다. 강판에 비해 용접 금속은 산소 함유량이 높기 때문에, B는 산소와 결합하여 그 효과를 빼앗겨 버릴 우려가 있으므로, 용접 금속 중의 B에 의한 상기 켄칭성 및 마이크로 조직 제어에 의한 인장 강도 및 피로 강도를 개선하기 위해, B 함유량의 하한을 0.001%로 하는 것이 바람직하다. 한편, B 첨가량의 상한은 이것을 상회하는 양을 첨가하면, 용접 금속에 균열이 발생할 위험이 발생하기 때문에 0.015%로 정했다.B is a quenching element and secures the quenching of the weld metal to make the microstructure of the weld metal a higher strength structure and also inhibits the formation of the start of the transformation at high temperatures, . Since the weld metal has a higher oxygen content than the steel sheet, B may be bonded to oxygen and lose its effect, so that the quenching by B in the weld metal and the tensile strength and fatigue strength by microstructure control are improved , The lower limit of the B content is preferably 0.001%. On the other hand, the upper limit of the amount of B added was set at 0.015% because the risk of causing cracks in the weld metal occurs when an amount exceeding this amount is added.

Nb, V, Ti은 모두 용접 금속 중에서 탄화물을 형성하여 강도를 증가시키는 작용을 가지는 원소이며, Nb, V, Ti 중 1종 또는 2종 이상을 용접 금속 중에 적은 양 함유함으로써 조인트 강도의 향상이 도모된다. Nb, V, Ti 중 1종 또는 2종 이상의 합계 함유량의 하한은 0.005%를 하회하면, 조인트 강도의 향상을 그다지 기대할 수 없게 되므로, 그 합계 함유량의 하한을 0.005%로 하는 것이 바람직하다. 한편, 상기 합계 함유량이 0.3%를 상회하면, 용접 금속의 강도가 과대해져 조인트 특성상 문제가 발생하기 때문에, 상기 합계 함유량 상한을 0.3%로 하는 것이 바람직하다. 또한, Ti에 관해서는 용접 금속의 강도 향상 효과에다가, 용접 아크를 안정시키는 작용이 있으므로, Ti를 함유시킬 경우에는, 바람직하게는 Ti를 0.003% 이상 함유시키는 것이 바람직하다.Nb, V, and Ti are elements having an effect of increasing the strength by forming carbide in the weld metal. By containing at least one of Nb, V, and Ti in a small amount in the weld metal, do. If the lower limit of the total content of at least one of Nb, V and Ti is less than 0.005%, improvement of the joint strength can not be expected to be expected. Therefore, the lower limit of the total content is preferably 0.005%. On the other hand, if the total content exceeds 0.3%, the strength of the weld metal becomes excessive, which causes a problem in the characteristics of the joint. Therefore, the upper limit of the total content is preferably 0.3%. In addition, since Ti has an effect of improving the strength of the weld metal and stabilizing the welding arc, Ti is preferably contained preferably in an amount of 0.003% or more.

본 발명에 있어서는, 플럭스 내장 와이어의 S에 대해서는, 조인트 특성에 악영향을 일으키지 않을 정도로 적극적으로 이용할 수 있는 범위를 설정하고 있다. S은 용접 금속의 점성을 저감하여, 용접 지단 형상의 개선에 효과를 기대할 수 있다. 용접 금속의 S량을 확보하는 방법은, S을 강판에 첨가하는 방법과 용접 와이어에 첨가하는 방법의 두 가지 방법이 존재하지만, 강판에 첨가하는 방법은 강판 특성에 문제가 발생하게 되므로, 플럭스 내장 와이어에 첨가하는 쪽이 바람직하다. 그러나 플럭스 내장 와이어에 첨가하는 방법도, 과도하게 첨가하면 이미 서술한 바와 같이 고온 균열의 문제가 발생하게 되므로, 상한은 0.06%로 했다. S을 적극적으로 이용하여, 용접 지단 형상을 더욱 개선하고자 하는 경우에는, S 첨가량을 0.02% 이상으로 하면 좋다. 일반적으로, S을 0.02% 이상 첨가하면, 용접 금속의 인성이 문제가 되는 경우가 있다. 그러나 이것은, 용접 조인트에 요구되는 특성에 의존하는 것으로, 용접 지단 형상 개선과 요구 인성과의 비교를 하여 적절하게 선택하면 되는 것이다. 단, Ni, Cr, Mo 및 Cu 중 1종 또는 2종 이상을 본 발명의 범위 내에서 첨가할 경우에는, 균열 감수성의 관점으로부터 S의 상한을 0.03%로 설정하는 것이 바람직하다.In the present invention, the S of the flux-containing wire is set to a range that can be positively used so as not to adversely affect the joint characteristics. S can reduce the viscosity of the weld metal and can be expected to have an effect on the improvement of the welded end shape. There are two methods of ensuring the amount of S of the weld metal, that is, the method of adding S to the steel sheet and the method of adding to the welding wire. However, since the method of adding the steel to the steel sheet causes problems in the steel sheet characteristics, It is preferable to add it to the wire. However, in the method of adding to the flux-containing wire too, if it is added excessively, the problem of high temperature cracking occurs as described above, so the upper limit is set to 0.06%. S is positively used to improve the shape of the welded joint, the amount of S added may be set to 0.02% or more. Generally, when S is added in an amount of 0.02% or more, toughness of the weld metal may become a problem. However, this depends on the characteristics required for the welded joint, and it can be appropriately selected by comparing the shape of the welded joint and the required toughness. However, when one or more of Ni, Cr, Mo and Cu is added within the range of the present invention, it is preferable to set the upper limit of S to 0.03% from the viewpoint of crack susceptibility.

아크 안정제라 함은, 강제 외피 내에 충전하는 플럭스 중에 함유시킴으로써, 용접 아크를 안정되게 하는 작용을 갖는 원소이다. 상술한 플럭스 중에 함유시키는 Na2O나 K2O 등도 아크 안정제로서의 작용이 있으므로, 이들의 성분은 본 발명의 목적으로 하는 용접부의 슬래그 발생량의 저감을 저해하지 않을 정도로 함유하는 것이 바람직하다. 또한, 아크 안정제로서의 작용은 Na2O나 K2O 등의 산화물로 하지 않아도, 빙창석(Na3 AlF6) 등의 Na, Al, F의 화합물이면, 상기 아크 안정화 효과는 얻어졌기 때문에, 슬래그 발생량 저감의 관점으로부터 산화물 이외의 화합물로서 함유시키는 것이 바람직하다.The arc stabilizer is an element having an action of stabilizing a welding arc by being contained in a flux to be charged in a forced shell. Na 2 O and K 2 O contained in the above-mentioned flux also act as an arc stabilizer. Therefore, these components are preferably contained to such an extent as not to hinder the reduction in the amount of slag generated in the welded portion of the object of the present invention. In addition, since the arc stabilizing effect is obtained when the compound is a compound of Na, Al, F such as giltstone (Na 3 AlF 6 ) without forming an oxide such as Na 2 O or K 2 O, From the viewpoint of reduction in the amount of the generated oxides, it is preferable to contain them as compounds other than oxides.

용접부의 슬래그 발생량을 저감하고, 또한 아크 안정화의 효과가 얻어지기 위해서는, 산화물계 이외의 아크 안정제 함유량의 하한은 0.05%로 하는 것이 바람직하다. 한편, 산화물계 이외의 아크 안정제 함유량이 0.5%를 상회하면, 상기 아크 안정화 효과가 바뀌지 않게 되므로, 상기 함유량의 상한을 0.5%로 하는 것이 바람직하다.The lower limit of the content of the arc stabilizer other than the oxide system is preferably 0.05% in order to reduce the amount of slag generated in the welded part and to obtain the effect of stabilizing the arc. On the other hand, when the content of the arc stabilizer other than the oxide system exceeds 0.5%, the arc stabilizing effect is not changed, so that the upper limit of the content is preferably 0.5%.

다음에, 본 발명에 있어서의 실드 가스의 한정 이유에 대해서 서술한다.Next, the reason for limiting the shielding gas in the present invention will be described.

실드 가스에 사용되는 가스로서는, CO2 또는 Ar이지만, Ar에 관해서는 아크의 안정성으로부터 100% Ar을 실드 가스에 사용하는 것은 현재의 기술에서는 아직 불가능하다. 반대로, 100% CO2를 사용하는 방법은, 탈산 원소인 Si 등을 유효하게 이용하면, 종래 기술의 범위에서 충분히 가능하고, 또한 본 발명이 개시하고 있는 Si의 범위 내에서도, 100% CO2를 실드 가스로서 이용하는 것이 가능하고, 또한 Ar 가스보다 CO2 가스 쪽이 저렴하다고 하는 장점도 존재한다. 그래도 또, Ar 가스를 주체로 한 실드 가스를 사용하는 것은, 스패터를 보다 적게 할 수 있다고 하는 장점이 존재하기 때문이다. 그러나 Ar 가스는 불활성 가스이므로, 최저한의 CO2 가스가 필요해진다. Ar 가스를 주체로 한 실드 가스에 대하여, CO2 가스의 질량%의 하한 5%는, 이것을 하회할 경우에는 용접 아크가 안정되지 않게 되므로, 이 값을 설정했다. 상한의 25%는, 이것을 상회할 경우에는 스패터가 많아져, 100% CO2 가스를 실드 가스로서 사용한 경우와 큰 차이가 없어지므로 이 값을 설정했다.
CO 2 or Ar is used as the gas used for the shield gas, but it is still impossible to use 100% Ar for the shield gas because of the stability of the arc. In contrast, a method of using a 100% CO 2, upon effectively using the Si, such as a deoxidizing element, and sufficiently available in a range of prior art, also within the scope of Si, which discloses the present invention, the shield of 100% CO 2 can be used as the gas, there is also the advantage that said CO 2 gas side is less expensive than Ar gas. However, the use of a shield gas mainly composed of Ar gas has an advantage that the number of spatters can be reduced. However, since the Ar gas is an inert gas, a minimum amount of CO 2 gas is required. For the shield gas mainly composed of Ar gas, the lower limit of 5% of the mass% of the CO 2 gas is set so that the welding arc becomes unstable when the lower limit is 5%. 25% of the upper limit is larger than this, spatters are increased, and this value is set because there is no significant difference from the case where 100% CO 2 gas is used as a shielding gas.

본 발명에서는, 실드 가스에 O2를 첨가하는 것도 가능하다. 단, O2 가스를 첨가하는 이유는, 실드 가스의 비용을 억제하는 것이 목적이며, 본 발명의 목적으로 하는 용접 지단 형상을 개선하는 효과에는 직접적인 관계가 없는 것이다. 일반적으로, Ar 가스를 100%로 하기 위해서는 O2 가스를 제거할(0%로 할) 필요가 있지만, 이것이 실드 가스의 비용을 증가시킨다. 한편, 어느 정도의 O2를 함유하고 있는 Ar 가스는 비교적 저렴한 비용으로 제조가 가능하다. O2 가스를 어느 정도 함유해도 용접 지단 형상의 개선 효과는 상실되지 않는다. O2 가스의 성분 한정 범위의 하한 2%는, 이것을 하회하는 양의 함유율로 하는 것은 Ar 가스의 비용에 영향을 미치기 때문에, 이 값을 바람직한 값으로 한다. 상한의 4%는, 이것을 상회하는 첨가량의 경우, 용접 금속의 산소량이 증가되어 인성상의 문제가 발생하게 되므로 이 값을 설정했다.In the present invention, it is also possible to add O 2 to the shielding gas. However, the reason for adding the O 2 gas is to suppress the cost of the shielding gas, and it is not directly related to the effect of improving the shape of the welded end for the purpose of the present invention. Generally, in order to make the Ar gas 100%, the O 2 gas needs to be removed (to 0%), but this increases the cost of the shield gas. On the other hand, Ar gas containing a certain amount of O 2 can be produced at a relatively low cost. The effect of improving the shape of the welded joint is not lost even if the O 2 gas is contained to some extent. Since the lower limit of 2% of the O 2 gas component limit range affects the cost of the Ar gas, it is preferable to set this content to a lower value. In the case of 4% of the upper limit, in the case of the addition amount exceeding the upper limit, the oxygen amount of the weld metal is increased to cause a problem of toughness, so this value is set.

이상이, 본 발명에 있어서의 고강도 박강판의 필렛 아크 용접 방법에 관한 한정 이유이다.The above is the limiting reason for the fillet arc welding method of the high strength steel sheet according to the present invention.

<제1 실시예>&Lt; Embodiment 1 >

이하에, 본 발명의 실시예에 대해서 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described.

표 1에는, 제1 실시예에 사용한 강판 성분의 표이다. 제1 실시예는, 강판의 구멍 확장성을 조사하는 것이 목적이다.Table 1 is a table of the steel sheet components used in the first embodiment. The first embodiment aims at examining hole expandability of a steel sheet.

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표 1의 성분을 갖는 강편을, 가열 온도 1150 내지 1250℃까지 가열하고, 마무리 온도가 820 내지 900℃가 되는 열간 압연을 행하고, 그 후, 냉각 속도 35 내지 75℃/초로 냉각하고, 권취 온도 400 내지 550℃에서 권취하여, 판 두께가 2.6㎜인 열연 강판을 얻었다. 냉각 속도 등을 컨트롤하는 것으로 다양한 인장 강도가 얻어지므로, 표 1에는 그 강판의 인장 강도도 나타내고 있다.The steel strip having the components shown in Table 1 was heated to a heating temperature of 1150 to 1250 占 폚 and hot rolled at a finishing temperature of 820 to 900 占 폚 and then cooled at a cooling rate of 35 to 75 占 폚 / To 550 캜 to obtain a hot-rolled steel sheet having a thickness of 2.6 mm. Since various tensile strengths are obtained by controlling the cooling rate and the like, Table 1 also shows the tensile strength of the steel sheet.

이들 열연 강판으로부터, 250㎜×250㎜ 정사각형의 시험편을 채취하고, 중앙 부분에 직경 30㎜의 원형 구멍을 펀칭하고, 그 후 꼭지각 60°의 원뿔 펀치로 구멍 확장 시험을 행했다. 구멍 확장성은 원뿔 펀치로 구멍을 넓혀, 펀칭 면에 발생하는 균열을 관찰하고, 균열이 판 표리면까지 관통한 시점에서의 직경 d를 측정하고, 직경 d의 증가율 {(d-30)×100/30}로 평가했다. 직경이 2배인 60㎜가 된 경우, 구멍 확장성은 100%라고 하게 된다.From these hot-rolled steel sheets, a test piece having a square of 250 mm x 250 mm was taken, and a circular hole having a diameter of 30 mm was punched in the center portion. Thereafter, a hole expansion test was conducted with a conical punch having a vertical angle of 60 DEG. The hole expandability was measured by measuring the diameter d at the time when the cracks penetrated to the plate surface and the surface, observing cracks occurring on the punching surface by widening the hole with a conical punch, and calculating the increase rate of the diameter d by {(d-30) 30}. When the diameter is doubled to 60 mm, the hole expandability is 100%.

표 1에는, 강판의 성분과 인장 강도, 구멍 확장성을 게재하고 있다. 일반적으로 구멍 확장성은 강재 강도가 증가하게 되면 낮아지는 경향이 있으므로, 본 발명이 다루고 있는 700MPa급 이상 강재와, 보다 저강도의 예를 들어 400MPa급 강재와 비교하여, 그 구멍 확장성을 평가하는 것은 타당하지 않다. 700MPa 이상의 강재끼리를 비교하여, 그 우열을 평가해야 할 것이다. 그로 인해, 표 1에 나타내는 강재는 B13, B14를 제외하고, 강도는 700MPa 이상이 되도록 제조 조건을 선택했다.Table 1 shows the components of the steel sheet, tensile strength and hole expandability. In general, the hole expandability tends to decrease as the steel strength increases. Therefore, in comparison with the steel material of 700 MPa or more in the present invention and the steel material of 400 MPa in a lower strength, for example, It is not valid. It is necessary to compare the steel materials of 700 MPa or more and evaluate the superiority thereof. For this reason, except for B13 and B14, the steel materials shown in Table 1 were selected so that the strength was 700 MPa or more.

한편, 비교예인 B01, B12에 관해서는 구멍 확장성은 70%를 상회하고 있으며, 양호한 특성을 나타내고 있는 것을 알 수 있다. 이들 강판이 비교예로 되어 있는 것은, Si가 본 발명의 범위 밖이기 때문이지만, Si가 본 발명의 하한을 하회해도 구멍 확장성은 양호한 것을 알 수 있다. 이러한 현상이 발생한 것은, Si의 하한은 구멍 확장성의 확보 관점으로부터 설정하고 있는 것이 아닌, 제2 실시예 이후에서 비교하는 용접 지단 형상의 개선을 위해 설정한 것이므로, 제1 실시예만으로는 본 발명에서 설정한 Si 하한의 정당성이 나타나 있지 않기 때문이다.On the other hand, with respect to comparative examples B01 and B12, the hole expandability is more than 70%, and it is found that good characteristics are exhibited. The reason why these steel sheets are comparative examples is that Si is out of the scope of the present invention, but it is understood that even if Si is below the lower limit of the present invention, the hole expandability is good. The reason why such a phenomenon occurs is that the lower limit of Si is set from the viewpoint of securing the hole expandability and is set for improving the welded end shape to be compared in the second and subsequent embodiments. This is because the legitimacy of one lower Si is not shown.

또한, 비교예 B13, B14는 Si가 본 발명예의 범위 내이지만, 각각 Mn, C가 본 발명의 범위 밖이며, 강도가 700MPa급이 아닌 것을 알 수 있다. 본 발명은, 피로 문제가 현저해지는 700MPa급 이상의 강재를 대상으로 하고 있으므로, B13, B14는 본 발명에 있어서의 비교예가 된다.In Comparative Examples B13 and B14, Si is within the range of Examples of the present invention, but Mn and C are out of the range of the present invention, and the strength is not 700 MPa. B13 and B14 are comparative examples in the present invention because the present invention targets a steel material of 700 MPa or more in which the fatigue problem becomes remarkable.

<제2 실시예>&Lt; Embodiment 2 >

이하에, 용접 지단 형상의 개선과 피로 시험에 관한 제2 실시예를 나타낸다.The second embodiment related to the improvement of the shape of the welded portion and the fatigue test is shown below.

제1 실시예에서, 구멍 확장성이 70%를 상회한 강판을 사용해서 겹침 필렛 아크 용접 조인트를 제작하고, 용접 지단 형상 및 피로 시험을 행했다. 겹침 필렛 아크 용접 조인트는, 본 발명의 판 두께의 범위, 특히 자동차 바퀴 부분 부품으로 가장 많이 사용되고 있는 용접 조인트 형상 중 하나이다. 용접 조인트를 제작했을 때에 사용한 용접용 솔리드 와이어의 성분을 표 2에 나타냈다. In the first embodiment, an overlapping fillet arc welded joint was manufactured using a steel plate having hole expandability of more than 70%, and the welded end shape and fatigue test were conducted. Overlapped fillet arc welded joints are one of the plate thickness ranges of the present invention, particularly the welded joint shapes most commonly used for automotive wheel part parts. Table 2 shows the components of the welding solid wire used when the welded joint was manufactured.

Figure pat00002
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표 3 내지 5에는 용접 조건과 사용한 실드 가스의 조성을 나타냈다. 또, 표 3 내지 5의 실시예의 결과는 모두 강판의 판 두께가 2.6㎜인 경우의 것이다. 용접 속도를 변화시켜 그 영향을 조사할 수 있도록 하고 있지만, 이때의 전류는 1 패스 용접으로 용접 조인트를 형성할 수 있는 조건으로 하고, 구체적으로는, Tables 3 to 5 show the welding conditions and the composition of shield gas used. The results of the examples of Tables 3 to 5 are all the cases where the thickness of the steel sheet is 2.6 mm. It is possible to investigate the influence by changing the welding speed. The current at this time is a condition capable of forming a weld joint by one-pass welding, and specifically,

60㎝/min : 120A, 85㎝/min : 170A60 cm / min: 120 A, 85 cm / min: 170 A

100㎝/min : 200A, 120㎝/min : 240A100 cm / min: 200 A, 120 cm / min: 240 A

130㎝/min : 260A, 140㎝/min : 280A130 cm / min: 260 A, 140 cm / min: 280 A

170㎝/min : 320A로 설정했다.170 cm / min: 320 A.

Figure pat00003
Figure pat00003

Figure pat00004
Figure pat00004

Figure pat00005
Figure pat00005

겹침 필렛 아크 용접 조인트를 제작하고, 거기에서 단면 매크로를 채취하고, 도 2에서 정의되는 프랭크각과 언더컷 깊이를 측정했다. 언더컷이 존재하지 않는 경우에는 언더컷 깊이를 0으로 정의했다. 또한, 동일한 용접 조인트로부터 도 6에 도시하는 평면 굽힘 피로 시험편을 채취하고, 피로 시험을 실시했다. 제2 실시예의 경우에는, 도 6의 판 두께(10), 판 두께(11)는 2.6㎜이다. 피로 시험을 실시할 경우, 시험편 표면의 용접 지단부 근방에 스트레인 게이지를 부착하여, 표면의 응력 상태를 체크했다. 반복 응력은 응력비, R=0.1의 조건으로 부여했다. 이 경우, 응력 진폭이 100MPa인 경우에는, 최고 응력이 111MPa, 최저 응력이 11MPa이고, 응력 진폭은 111MPa-11MPa=100MPa이며, 응력비는 R=11/111=0.1이 된다. 피로 강도는 이 조건으로 피로 시험을 실시하고, 200만회 반복 응력을 부하해도 피로 파단하지 않은 최대 응력 범위로 정의했다.An overlapping fillet arc welded joint was made, from which a section macro was taken and the flange angle and undercut depth defined in FIG. 2 were measured. If there is no undercut, the undercut depth is defined as zero. Further, the plane bending fatigue test piece shown in Fig. 6 was sampled from the same weld joint, and fatigue test was carried out. In the case of the second embodiment, the plate thickness 10 and the plate thickness 11 in Fig. 6 are 2.6 mm. When the fatigue test was carried out, a strain gauge was attached to the vicinity of the welded portion of the surface of the test piece to check the stress state on the surface. The cyclic stress was given under the condition of the stress ratio, R = 0.1. In this case, when the stress amplitude is 100 MPa, the maximum stress is 111 MPa, the lowest stress is 11 MPa, the stress amplitude is 111 MPa-11 MPa = 100 MPa, and the stress ratio is R = 11/111 = 0.1. The fatigue strength was defined as the maximum stress range in which the fatigue test was performed under these conditions and the fatigue fracture was not induced even when the stress of 2,000,000 cycles was applied.

표 3 내지 표 5에는, 프랭크각, 언더컷 깊이, 피로 강도의 시험 결과를 나타냈다. 또, 표 3 내지 표 5는, 일련의 실시예를 나타내고 있다. 전술한 바와 같이, 박강판의 겹침 필렛 용접 조인트에 요구되는 피로 강도는, 250MPa 정도이므로, 피로 강도가 250MPa 이상이 되는 것을, 평가의 목표로 하고 있다.Tables 3 to 5 show test results of Frank angle, undercut depth, and fatigue strength. Tables 3 to 5 show a series of examples. As described above, since the fatigue strength required for an overlapping fillet welded joint of a thin steel plate is about 250 MPa, it is aimed to evaluate that the fatigue strength becomes 250 MPa or more.

No.1은 강판 Si와 (식1)의 값이 본 발명의 범위 밖이지만, 용접 속도가 70㎝/min으로 느리고, 용접 지단 형상이 양호하므로 피로 강도는 270MPa가 된 예이다. 즉, 용접 속도를 강판의 성분에 맞추어 늦어지게 함으로써 용접 지단 형상을 개선할 수 있지만, 용접 시공 효율은 그 만큼 희생으로 해야만 하는 것을 알 수 있다. 동일하게, 강판과 용접 와이어의 조합이라도 용접 속도가 빠른 No.2나 43에서는, 용접 지단 형상이 양호해지지 않아 피로 강도는 각각 180MPa, 170MPa로 낮아졌다. No.3, No.4, No.44도 마찬가지의 결과를 나타내고 있다. 그러나 No.3, No.4, No.44는, 강판 Si는 0.17%로 낮지만, 와이어 Si가 1.55%로 높아져 있어 (식1)의 값은, 본 발명의 범위 내로 되어 있는 것이다. 그러나 피로 강도는, No.3에서는 높지만, No.44에서는 용접 속도가 120㎝/min이기 때문에, 피로 강도는 180MPa로 낮다. 즉, 강판 Si량은, 그만큼 단독의 작용을 가지고, 와이어 Si에서는 보충할 수 없는 효과를 갖는 것을 나타내는 것이다.No. 1 is an example in which the value of the steel sheet Si and (formula 1) is out of the range of the present invention but the fatigue strength is 270 MPa because the welding speed is as low as 70 cm / min and the welded end shape is good. In other words, it is possible to improve the shape of the welded edge by making the welding speed slower according to the components of the steel sheet, but it is understood that the welding construction efficiency must be sacrificed as much. Similarly, in the case of Nos. 2 and 43 in which the welding speed is high even in the case of combination of the steel plate and the welding wire, the shape of the welded ends was not improved, and the fatigue strengths were lowered to 180 MPa and 170 MPa, respectively. No.3, No.4 and No.44 show the same results. However, in No. 3, No. 4 and No. 44, the steel sheet Si is as low as 0.17%, but the wire Si is increased to 1.55%, so that the value of (Formula 1) is within the range of the present invention. However, the fatigue strength is high at No. 3, but at No. 44, since the welding speed is 120 cm / min, the fatigue strength is as low as 180 MPa. That is, the amount of Si in the steel sheet has such an effect that it has such an effect that it can not be supplemented by the wire Si.

한편, No.5, 19는, 본 발명의 범위 내이지만 와이어의 Si 부족에 의한 블로우 홀이 발생한 예이고, 용접 지단 형상 및 피로 강도는 측정하고 있지 않은 예이다.On the other hand, Nos. 5 and 19 are examples in which blowholes due to Si shortage of the wire are within the scope of the present invention, and the shape of the welded joint and the fatigue strength are not measured.

No.13은, 성분적으로는 본 발명의 범위 내에 있지만, 용접 속도가 170㎝/min으로 빠르고, 프랭크각은 55°로 비교적 작았지만, 언더컷이 발생하여, 용접 지단 형상의 개선을 할 수 없었던 예이다. 또, No.13은, No.12와 같이, 용접 속도를 본 발명의 범위 내로 설정하면, 피로 향상 효과를 기대할 수 있다. 또한, No.13 이외에도, 표 3의 No.11, 표 4의 No.21, 23은 모두 용접 속도가 150㎝/min을 상회하고 있어, 모두 언더컷이 발생하고, 또한 프랭크각도 커진 예로, 피로 강도는 250MPa에 달하고 있지 않다.No.13 was in the range of the present invention although it was in the range of the present invention. However, it was found that the welding speed was 170 cm / min and the Frank angle was relatively small at 55, Yes. In No. 13, when the welding speed is set within the range of the present invention as in No. 12, the fatigue improving effect can be expected. In addition to No. 13, No. 11 in Table 3 and No. 21 and No. 23 in Table 4 all exhibited an undercut of more than 150 cm / min at the welding speed, and the fatigue strength Does not reach 250 MPa.

No.16은, 강판 Si, 와이어 Si 모두 본 발명의 범위 내이지만, (식1)의 값이 본 발명의 범위 밖으로 되어 있는 것이다. 즉, 강판, 와이어의 Si량뿐만 아니라, (식1)의 값도 본 발명의 범위 내로 해야만 하는 것을 나타내는 예이다. No.25는, 강판 Si량이 낮으며, (식1)의 값도 낮아진 예이다. 이들 비교예에서는, 용접 속도가 70㎝/min인 경우를 제외하고, 프랭크각은 모두 55°를 상회하고 있고, 피로 강도는 250MPa에 달하고 있지 않다.In No. 16, both the steel sheet Si and the wire Si are within the range of the present invention, but the value of (Formula 1) is out of the scope of the present invention. That is, it is an example showing that not only the Si amount of the steel sheet and the wire but also the value of (Equation 1) should be within the range of the present invention. No. 25 is an example in which the amount of Si in the steel sheet is low and the value of (formula 1) is also lowered. In these comparative examples, all of the Frank angles exceed 55 DEG and the fatigue strength does not reach 250 MPa, except for the case where the welding speed is 70 cm / min.

No.42는, 와이어 Ni가 높고, 그로 인해 고온 균열이 발생하여, 시험을 할 수 없게 된 예이다. Ni 첨가로 피로 강도를 더욱 개선시키기 위해서는, No.35와 같이 와이어 Ni량을 본 발명의 범위 내로 할 필요가 있다. No.41은, 와이어 Mn이 3.0%로 본 발명의 범위를 초과하고 있는 것이다. 이 용접 조인트의 경우, 용접 금속 경도가 비커스 경도 400을 상회하고 있고, 연성상 문제가 있는 것을 알 수 있었던 것이다. 그로 인해, 용접 지단 형상과 피로 강도의 측정은 실시하지 않았던 것이다.No. 42 is an example in which the wire Ni is high and high temperature cracks are generated thereby making it impossible to perform the test. In order to further improve the fatigue strength by adding Ni, it is necessary to set the amount of wire Ni within the range of the present invention as in No. 35. [ In No. 41, the wire Mn is 3.0%, which exceeds the range of the present invention. In the case of this welded joint, it was found that the weld metal hardness exceeds the Vickers hardness of 400 and there is a problem of softness. Therefore, the measurement of the shape of the welded tip and the fatigue strength was not carried out.

한편, 표 3 내지 표 5에 있어서의 본 발명예에서는, 프랭크각은 모두 55°이하이며, 피로 강도는 250MPa를 상회하고 있다. 특히, (식1)의 값이 0.40 이상인 것은 프랭크각이 45°이하로 되어 있어, 피로 강도도 모두 280MPa 이상이었다. (식1)의 값을 0.40 이상으로 하기 위해서는, 강판 Si로 확보하는 방법과 와이어 Si로 확보하는 방법의 2종류가 있지만, 이것은 당업자가 재료 비용이나 용접 조인트에 요구되는 다른 특성 등을 고려해서 선택하면 되는 것으로, 당업자라면 특별히 어려운 것은 아니다. 또한, No.37, 38, 39는 실드 가스의 영향을 보고 있는 것이지만, 100% CO2 가스보다 Ar+20% CO2, Ar+7% CO2 가스 쪽이 용접 지단 형상은 약간 좋아지는 모습이다. 또한, No.35는 용접 지단 형상을 개선할 뿐만 아니라, 와이어에 Ni을 첨가하고, 용접 지단부의 잔류 응력을 저감하는 기술도 병용하고 있으므로, 피로 강도는 380MPa로, 본 발명예 중에서는 가장 높아진 예이다. No.40은 S을 0.05% 첨가하고 있는 와이어, W08을 사용한 예이지만, 용접 지단부의 프랭크각이 38°로 가장 작아진 예이다. 단, S은 용접 조인트의 인성이라고 하는 관점으로부터는 그다지 바람직하지 않으므로, S을 0.05% 첨가하지 않아도 피로 향상 효과가 충분히 얻어지는 경우에는, 0.01% 이하로 억제하는 쪽이 바람직하다.On the other hand, in the examples of Tables 3 to 5, the Frank angle is all 55 degrees or less, and the fatigue strength exceeds 250 MPa. In particular, when the value of (Equation 1) is 0.40 or more, the Frank angle is 45 degrees or less, and the fatigue strength is all 280 MPa or more. There are two methods of ensuring the value of (formula 1) to 0.40 or more, that is, a method of securing the steel sheet by Si and a method of securing by wire Si. It is not particularly difficult for a person skilled in the art. Nos. 37, 38 and 39 show the influence of the shielding gas. However, the shape of the welded end is slightly improved in the case of Ar + 20% CO 2 and Ar + 7% CO 2 gas than in the case of 100% CO 2 gas. In addition, in addition to the improvement of the shape of the welded joint, the addition of Ni to the wire and the reduction of the residual stress in the welded end portion are also used in combination. Therefore, the fatigue strength is 380 MPa, to be. No. 40 is an example in which W08 is used as a wire to which 0.05% of S is added, but the Frank angle of the welded end is the smallest at 38 °. However, S is not preferable from the viewpoint of toughness of the weld joint. Therefore, when the fatigue improving effect can be sufficiently obtained without adding 0.05% of S, it is preferable to suppress S to 0.01% or less.

<제3 실시예>&Lt; Third Embodiment >

다음에, 제2 실시예에서 사용한 강판 B03과 용접용 솔리드 와이어 W05를 사용하여, 판 두께의 영향을 조사했다. 판 두께는, 제1 실시예에서 나타낸 것과 같은 압연 조건을 행하여, 마무리 판 두께를 2.0, 2.6, 4.0, 7.0㎜가 되도록 했다. 시험 방법은 제2 실시예와 동일하다. 표 6에 그 결과를 나타냈다. 강판, 와이어 모두 본 발명의 범위 내의 성분계를 갖고, 또한 (식1)의 값도 본 발명의 범위 내이다. 본 발명의 범위 내의 판 두께인 No.101, 102, 106, 108에서는, 프랭크각도 50° 이하이며, 피로 강도도 280MPa 이상으로 양호한 값이었다. No.105는 피로 시험 결과는 양호하지만, 1 패스 용접으로 용접 조인트를 제작하기 위해서는, 용접 속도를 40㎝/min으로 해야만 한 예이다. 이 용접 속도 조건에서는, 강판 및 용접 와이어를 특별히 본 발명의 범위 내로 할 필요가 없는 것은, 제2 실시예의 No.1 등으로부터 명백하다. 본 발명을 적용할 때에 실용적 관점으로부터 바람직한 판 두께 범위를 4㎜ 이하로 하는 것을 알 수 있다. 또, 하한에 관해서는, 특별히 실시하고 있지 않지만, 그것은 용접 방법이 스폿 용접이나 레이저 용접이 주류가 되는 판 두께 범위로부터 고려하여, 실용적 관점으로부터는 1.6㎜ 정도가 된다고 생각된다. No.106은 도 4에 있어서의 강판(6), 강판(7)이 다른 판 두께의 경우에 대한 실시예이다. 판 두께가 달라도, 그들이 본 발명의 범위 내에 있으면, 피로 강도는 250MPa를 상회하고 있고, 프랭크각도 50°를 하회하고 있어, 양호한 결과가 얻어지고 있다.Next, the influence of the plate thickness was examined by using the steel plate B03 and the welding solid wire W05 used in the second embodiment. The plate thickness was set to 2.0, 2.6, 4.0, and 7.0 mm, respectively, by performing the rolling conditions as shown in the first embodiment. The test method is the same as in the second embodiment. Table 6 shows the results. Steel sheet and wire all have a component system within the scope of the present invention, and the value of (Formula 1) is also within the scope of the present invention. In No. 101, 102, 106, and 108, which are plate thicknesses within the range of the present invention, the Frank angle was 50 ° or less and the fatigue strength was a good value of 280 MPa or more. In No. 105, the fatigue test results are good, but in order to manufacture the weld joint by one-pass welding, the welding speed is set to 40 cm / min. It is apparent from No.1 of the second embodiment and the like that the steel plate and the welding wire do not have to fall within the scope of the present invention particularly in this welding speed condition. From the practical point of view, when applying the present invention, it is found that the preferable plate thickness range is 4 mm or less. It is considered that the welding method is about 1.6 mm from a practical point of view in consideration of the plate thickness range in which spot welding or laser welding becomes the mainstream, although the lower limit is not particularly carried out. Reference numeral 106 denotes an embodiment in which the steel sheet 6 and the steel sheet 7 in Fig. 4 have different thicknesses. Even if the plate thicknesses are different, if they are within the range of the present invention, the fatigue strength exceeds 250 MPa and the frank angle is less than 50 degrees, and good results are obtained.

Figure pat00006
Figure pat00006

이상에서, 본 발명의 범위 내의 강판 및 용접용 솔리드 와이어의 조합에서는, 용접 지단 형상을 개선할 수 있고, 또한 피로 강도도 양호한 것을 알 수 있었다.It can be seen from the above that the combination of the steel sheet and the welding solid wire within the scope of the present invention can improve the welded end shape and the fatigue strength is also good.

<제4 실시예><Fourth Embodiment>

제4 실시예에서는, 플럭스 내장 와이어의 성분과, 그 특성에 대해서 조사하는 것이 목적이다. 표 7, 표 8은 플럭스 내장 와이어에 있어서의 와이어 전 질량에 대한 각 성분의 질량%, 충전율, 와이어 신선성, 및 샤르피 흡수 에너지를 조사한 결과를 나타낸 것이다. 또, 강재로서 표 1의 B06을 사용했다.In the fourth embodiment, the purpose is to investigate the components of the flux-containing wire and their characteristics. Table 7 and Table 8 show the results of examining the mass%, the filling rate, the wire drawability, and the Charpy absorbed energy of each component with respect to the total wire mass in the flux-containing wire. B06 of Table 1 was used as a steel material.

Figure pat00007
Figure pat00007

Figure pat00008
Figure pat00008

표 7 및 표 8을 보면 알 수 있듯이, 용접용 솔리드 와이어의 실시예의 표인 표 2보다도, 많은 시험 항목이 게재되어 있다. 이것은, 플럭스 내장 와이어의 특징인, 플럭스 성분이 있는 것, 본 발명에 있어서의 플럭스 내장 와이어에서는 C 첨가량이 용접용 솔리드 와이어보다 높게 설정되어 있음으로써, 용접 금속의 샤르피 특성이 문제가 될 가능성이 있으므로, 샤르피 특성도 표 7 및 표 8에 기재되어 있는 것, 또한 와이어 선을 그음성, 슬래그 생성량, 그라파이트를 사용했을 때의 비산성 등, 솔리드 와이어의 경우에 비해, 평가해야 할 항목이 많아지게 된다.As can be seen from Tables 7 and 8, many test items are listed in Table 2, which is the table of the embodiment of the solid wire for welding. This is because there is a possibility that the Charpy characteristic of the weld metal becomes a problem because the flux is contained in the flux-containing wire characteristic of the flux-containing wire, and in the flux-containing wire according to the present invention, the amount of C added is set higher than that of the solid wire for welding , Charpy characteristics are shown in Table 7 and Table 8, and the number of items to be evaluated is larger than that of the solid wire, such as the wire wire, the amount of slag, and the scattering property when graphite is used .

우선, 표 7의 와이어에 대해서 서술한다.First, the wires in Table 7 will be described.

와이어 기호가 100 내지 110인 것은 본 발명의 범위 내에 있는 플럭스 내장 와이어이고, 150 내지 165는 와이어 성분이 본 발명의 범위 밖인 것이다.It is within the scope of the present invention that the wire symbols are between 100 and 110, and the wire elements between 150 and 165 are outside the scope of the present invention.

표 7의 와이어에 대하여, 플럭스의 비산성, 와이어 선을 그음성, 샤르피 흡수 에너지, 슬래그량을 측정했다. 플럭스의 비산성이라 함은, 플럭스를 제조하기 위해 준비한 그라파이트량과, 와이어에 충전하기 직전에서의 플럭스 중 그라파이트량의 비를 비교한 것이다. 그라파이트가 비산하지 않으면, 이들은 일치하기 때문에 비산율은 0%가 되지만, 비산한 경우에는 그만큼 와이어 충전 직전에서 그라파이트가 감소되고 있다. 비산성은 이 감소 비율로 평가했다. 와이어 선 그음성은, 와이어 제조 중에 단선이 발생했는지의 여부에 의해 평가했다. 샤르피 흡수 에너지는, 판 두께 3.2㎜의 강판을 각 와이어로 맞댐 용접하고, 거기에서 2㎜V 노치를 용접 금속 중앙 부분에 가공한 1/4 사이즈 샤르피 시험편을 채취하고, 0℃에서 샤르피 시험을 실시한 값으로 평가했다. 슬래그량은 용접 비드 길이가 250㎜인 비드 온 플레이트 용접을 실시하고, 그때의 용접 금속 표면에 발생하는 슬래그의 중량으로 평가했다.For the wires in Table 7, the non-acidity of the flux, the sound of the wire, the Charpy absorbed energy, and the amount of slag were measured. The non-acidity of the flux means the ratio of the amount of graphite prepared for producing the flux and the ratio of the amount of graphite in the flux immediately before charging the wire. If the graphite does not scatter, the scattering rate becomes 0% because they coincide with each other. However, when the graphite is scattered, the graphite is reduced immediately before wire charging. Non-acidity was evaluated at this reduction rate. Wire wire The voice was evaluated based on whether wire breakage occurred during wire production. The Charpy absorbed energy was obtained as follows. A steel plate having a plate thickness of 3.2 mm was welded to each wire, and a 1/4 size Charpy test piece obtained by machining a 2 mm V notch on the center portion of the weld metal was sampled. . The amount of slag was evaluated by the bead-on-plate welding with a weld bead length of 250 mm and the weight of the slag generated on the weld metal surface at that time.

와이어 150, 151, 159는 슬래그재가 본 발명의 범위 밖인 것으로, 슬래그 생성량이 0.1g을 상회하고, 도장성에 문제가 있는 것을 알 수 있다. 한편, 본 발명의 범위 내의 와이어 100 내지 105에서는, 슬래그 생성량은 모두 0.1g 미만인 것을 알 수 있고, 도장성을 확보하기 위해서는 본 발명의 범위 내로 슬래그재를 제한할 필요가 있다. 그러나 와이어 150은 용접 비드는 양호했다. 따라서, 이와이어를 사용해서 샤르피 시험편을 채취해서 샤르피 시험을 실시한 바, 7J인 것을 알 수 있었다. 이것은, 와이어 150에서는, Mn이 본 발명의 범위를 상회하고 있게 되므로, 양호한 기계적 특성을 얻기 위해서는 Mn을 본 발명의 범위 내로 할 필요가 있다.The wires 150, 151, and 159 show that the slag material is out of the range of the present invention, the slag generation amount exceeds 0.1 g, and there is a problem in paintability. On the other hand, in the wires 100 to 105 within the scope of the present invention, all of the slag production amounts are found to be less than 0.1 g, and in order to secure the paintability, it is necessary to limit the slag materials within the scope of the present invention. However, wire 150 had a good weld bead. Therefore, Charpy test pieces were sampled by using the earpieces and Charpy test was carried out. As a result, it was found that the Charpy test pieces were 7J. This is because, in the wire 150, the Mn exceeds the range of the present invention. Therefore, in order to obtain good mechanical properties, Mn must be within the range of the present invention.

한편, 와이어 151은 SiC도 본 발명의 범위를 하회하고 있다. 이러한 경우, 와이어 154와 같이, 제조 중 와이어 선을 그음이 곤란해져 단선하는 문제가 발생할 것이지만, 와이어 151에서는 슬래그재를 과대하게 첨가하고 있으므로, 단선 문제가 발생하지 않았다. 따라서, 와이어 151을 사용하여, 슬래그량을 측정한 바, 슬래그 발생이 0.34g과 0.1g을 상회했다. 즉, 슬래그 발생을 억제하면서 단선을 방지하기 위해서는, 슬래그재가 아닌 SiC를 사용할 필요가 있다.On the other hand, the wire 151 is also below the scope of the present invention. In such a case, there is a problem that the wire 154 is broken due to difficulty in cutting the wire during the manufacturing process. However, since the wire 151 is excessively added with the slag material, there is no disconnection problem. Therefore, when the amount of slag was measured using the wire 151, the occurrence of slag exceeded 0.34 g and 0.1 g. That is, in order to prevent disconnection while suppressing occurrence of slag, it is necessary to use SiC instead of slag material.

와이어 152는 SiC가 본 발명의 범위를 상회한 것으로, 그 결과, (식2)도 본 발명의 범위를 상회하고, 용접부에 균열이 발생한 예이다. 또, SiC를 본 발명의 범위 내로 해도, (식2)가 본 발명의 범위를 상회하고 있는 와이어 165라도 같은 균열이 발생했다. 와이어 153은 Si가 본 발명의 범위를 상회하고 있는 것으로, Si 과대에 의해, 샤르피 시험은 10J 미만이었다. 와이어 155는, C가 본 발명의 범위를 상회하고 있는 것으로, 샤르피 값이 역시 10J 미만이 된 경우이다. 와이어 156은, Si가 본 발명의 범위를 하회한 것으로, 용접부에 블로우 홀 등의 결함이 발생했다.Wire 152 is an example in which SiC exceeds the range of the present invention, and as a result, (Formula 2) also exceeds the range of the present invention and cracks are generated in the welded portion. Even if SiC was within the range of the present invention, the same cracks were also generated in the wire 165 in which (Formula 2) exceeded the range of the present invention. In the wire 153, the Si exceeded the range of the present invention, and the Charpy test was less than 10 J due to the Si excess. The wire 155 is a case where C exceeds the range of the present invention, and the Charpy value is also less than 10J. In the wire 156, Si is below the range of the present invention, and defects such as blow holes are generated in the welded portion.

한편, 와이어 157은 C가 본 발명의 범위를 하회하고 있는 것으로, 강제 외피의 강도가 부족했기 때문에, 와이어 제조 중에 단선 문제가 발생하여, 와이어 제조를 할 수 없었다. 와이어 158은 Mn이 본 발명의 범위를 하회한 것으로, 와이어 157과 동일한 이유로부터 단선 문제가 발생했다.On the other hand, in the wire 157, C was below the range of the present invention. Since the strength of the steel shell was insufficient, wire breakage occurred during wire production, and wire production could not be performed. The wire 158 has a Mn lower than the range of the present invention, and the wire 157 has a problem of disconnection due to the same reason.

와이어 160 내지 162, 164는, Nb, V, Ti의 합계가 본 발명의 범위를 상회하고 있는 것으로, 샤르피 값이 10J 미만이었던 것이다. 와이어 163은, B가 본 발명의 범위를 상회한 것으로, 용접부에 균열이 발생한 것이다.In the wires 160 to 162 and 164, the total of Nb, V and Ti exceeded the range of the present invention, and the Charpy value was less than 10J. In the wire 163, B has exceeded the range of the present invention, and cracks have occurred in the welded portion.

한편, 본 발명의 범위 내인 와이어 100 내지 110은 모두 단선 문제가 발생하지 않고, 슬래그 발생량이 0.1g 미만이며, 또한 샤르피 값도 10J를 상회하고 있었다.On the other hand, all of the wires 100 to 110 within the scope of the present invention did not cause a problem of disconnection, the slag generation amount was less than 0.1 g, and the Charpy value exceeded 10J.

다음에 표 8의 와이어에 대해서 서술한다.Next, the wires in Table 8 will be described.

표 8의 와이어이고, 본 발명의 범위 내의 와이어는 200 내지 210이다. 이들 와이어는, 표 7의 와이어에 비해, Cu, Ni, Cr, Mo이 비교적 많이 첨가되어 있는 것이다. 와이어 250 내지 255는 비교예이다.The wire in Table 8, and the wire within the scope of the present invention is 200 to 210. [ These wires have a relatively large amount of Cu, Ni, Cr, and Mo added thereto as compared with the wires in Table 7. [ The wires 250 to 255 are comparative examples.

와이어 250은 슬래그재가 본 발명의 범위를 상회하고 있는 것으로, 슬래그량은 0.3g과 0.1g을 상회했다. 이 경향은, 표 2의 실시예에서도 확인되고 있지만, Cu, Ni, Cr, Mo을 첨가한 성분계라도 확인되게 된다.The wire 250 had a slag content exceeding the range of the present invention, and the amount of slag exceeded 0.3 g and 0.1 g. This tendency is also confirmed in the examples of Table 2, but a component system to which Cu, Ni, Cr, and Mo are added is also confirmed.

와이어 251, 252는, 이들 4 원소의 합계가 본 발명의 범위를 상회한 것이지만, 특별히 문제가 발생하고 있지 않은 것이다. 이 점에 대해서는, 후술하는 제5 실시예에서 기술한다.The wires 251 and 252 are such that the sum of these four elements exceeds the range of the present invention, but no problem occurs in particular. This point will be described later in the fifth embodiment.

와이어 253은 Nb, V, Ti의 합계가 본 발명의 범위를 상회한 것이다. 그로 인해, 샤르피 값이 6J와 10J 미만이 되었다.The wire 253 has a total of Nb, V and Ti exceeding the range of the present invention. As a result, the Charpy value became less than 6J and less than 10J.

와이어 254는 SiC가 무첨가로 하고, 슬래그재가 본 발명의 범위 내로 제한한 것으로, 와이어 단선을 방지하기 위해 그라파이트를 이용하고 있는 것이다. 그로 인해, 그라파이트 비산성이 40%가 된 것이다. 비산성이 이만큼 높아지면, 와이어 제조 프로세스의 관리가 매우 어려워져, 제조 프로세스의 약간의 변경으로 와이어 성분이 크게 변화되어 버릴 위험이 발생한다. 이러한 경우, 품질이 좋은 와이어 제조가 어려워지는 것을 의미한다.The wire 254 is made of graphite in order to prevent disconnection of the wire because SiC is not added and the slag material is limited within the scope of the present invention. As a result, the graphite non-acidity became 40%. If the non-acidity becomes as high as this, it becomes very difficult to manage the wire manufacturing process, and there is a risk that the wire component is largely changed due to a slight change of the manufacturing process. In this case, it means that it is difficult to produce a wire of good quality.

와이어 255는 SiC 첨가량이 본 발명의 범위를 하회하고 있는 것으로, 와이어 단선의 문제가 발생하고 있다.Wire 255 has a problem of wire breakage because the amount of SiC added is below the range of the present invention.

이들 비교예에 대하여, 와이어 200 내지 210은 슬래그 발생량이 0.1g 미만이며, 와이어 선 그음성, 비산성도 문제가 없어, 샤르피 값도 20J 이상이었다.With respect to these comparative examples, the wires 200 to 210 had a slag generation amount of less than 0.1 g, no wire wire noise and scattering problem, and a Charpy value of 20 J or more.

<제5 실시예><Fifth Embodiment>

제5 실시예에서는, 제1 실시예 및 제4 실시예에서 사용한 강재 및 와이어 중, 문제가 발생하고 있지 않은, 즉 표 1, 8 내지 9 중, 비고란에 참고로서「본 발명예」라고 기재되어 있는 것, 및 본 발명의 효과를 확인하기 위해, 일부 「비교예」라고 기재되어 있는 것을 사용해서 겹침 필렛 용접을 실시하여, 피로 시험을 실시했다.In the fifth embodiment, among the steel materials and wires used in the first and fourth embodiments, there is no problem, that is, in the remarks column of Tables 1, 8 to 9, &quot; present invention &quot; And the effects of the present invention were confirmed, the overlap fillet welding was carried out by using those described in some &quot; comparative examples &quot;, and fatigue tests were conducted.

또한, 표에는 사용한 실드 가스의 조성도 나타냈다. 또, 표 10~표 11의 실시예의 결과는 모두 강판의 판 두께가 2.6㎜인 경우이다. 용접 속도를 변화시켜서 그 영향을 조사할 수 있도록 하고 있지만, 이때의 전류는 1 패스 용접으로 용접 조인트를 형성할 수 있는 조건으로 하고, 구체적으로는,In addition, the table also shows the composition of the shield gas used. The results of the examples of Tables 10 to 11 are all the cases where the thickness of the steel sheet is 2.6 mm. It is possible to investigate the influence by changing the welding speed, but the current at this time is a condition capable of forming a weld joint by one-pass welding, specifically,

60㎝/min : 120A, 85㎝/min : 170A60 cm / min: 120 A, 85 cm / min: 170 A

100㎝/min : 200A, 120㎝/min : 240A100 cm / min: 200 A, 120 cm / min: 240 A

130㎝/min : 260A, 140㎝/min : 280A130 cm / min: 260 A, 140 cm / min: 280 A

170㎝/min : 320A로 설정했다.170 cm / min: 320 A.

Figure pat00009
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이들 조건으로, 겹침 필렛 아크 용접 조인트를 제작하고, 거기에서 단면 매크로를 채취하고, 도 4에서 정의되는 프랭크각과 언더컷 깊이를 측정했다. 언더컷이 존재하지 않는 경우에는, 언더컷 깊이를 0으로 정의했다. 또한, 동일한 용접 조인트로부터 도 6에 도시하는 평면 굽힘 피로 시험편(9)을 채취하고, 피로 시험을 실시했다. 피로 시험을 실시할 경우, 시험편 표면의 용접 지단부 근방에 스트레인 게이지를 부착하여, 표면의 응력 상태를 체크했다. 반복 응력은 응력비, R=0.1의 조건으로 부여했다. 이 경우, 응력 진폭이 100MPa인 경우에는, 최고 응력이 111MPa, 최저 응력이 11MPa이고, 응력 진폭은 111MPa-11MPa=100MPa이며, 응력비는 R=11/111=0.1이 된다. 피로 강도는, 이 조건으로 피로 시험을 실시하고, 200만회 반복 응력을 부하해도 피로 파단하지 않은 최대 응력 범위로 정의했다.Under these conditions, an overlapping fillet arc welded joint was made, from which a cross section macro was taken and the flange angle and undercut depth defined in FIG. 4 were measured. When there is no undercut, the undercut depth is defined as zero. Further, the plane bending fatigue test piece 9 shown in Fig. 6 was taken from the same welded joint and subjected to fatigue test. When the fatigue test was carried out, a strain gauge was attached to the vicinity of the welded portion of the surface of the test piece to check the stress state on the surface. The cyclic stress was given under the condition of the stress ratio, R = 0.1. In this case, when the stress amplitude is 100 MPa, the maximum stress is 111 MPa, the lowest stress is 11 MPa, the stress amplitude is 111 MPa-11 MPa = 100 MPa, and the stress ratio is R = 11/111 = 0.1. The fatigue strength was defined as the maximum stress range in which the fatigue test was carried out under these conditions and the fatigue fracture was not broken even when the stress of 2,000,000 cycles was applied.

표 9 내지 표 11에는, 프랭크각, 언더컷 깊이, 피로 강도의 시험 결과를 나타냈다. 또, 표 10~표 11은 일련의 실시예를 나타내고 있어, 판 두께의 영향을 조사한 표 11 이외는, 도 6의 강판(6, 7)의 판 두께(10), 판 두께(11)는 2.6㎜이다.Tables 9 to 11 show test results of Frank angle, undercut depth, and fatigue strength. The thicknesses 10 and 11 of the steel plates 6 and 7 shown in Fig. 6 are 2.6 (thickness) and 10 (mm), respectively, except Table 11 in which influence of the plate thickness is examined. Mm.

Figure pat00010
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Figure pat00011
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표 9는, 표 1의 강재 중, 표 1의 비고란에 「본 발명예」라고 기재되어 있는, B02 내지 B10, B25, B26 및 표 1의 비고란에 「비교예」라고 기재되어 있는, B01 및 B12를 이용하고, 용접 와이어는 표 2에 있는 와이어 100 내지 110을 사용하여, 겹침 필렛 용접 조인트를 제작, 거기에서 피로 시험편을 채취하고, 피로 시험을 실시했을 때의 시험 결과를 나타낸 것이다. 강재의 비교예인 B01과 B12를 사용한 이유는, 표 1의 단계에서는 특별히 문제점을 발생하고 있지 않기 때문이다. 와이어 150 내지 165의 와이어를 사용하지 않은 이유는, 피로 시험을 실시하기 전에, 이미 샤르피 값, 와이어 선 그음성, 슬래그 발생량 등의 문제가 발생하고 있었기 때문이다.Table 9 shows B01 to B10, B25 and B26 and B01 and B12 which are described as &quot; comparative examples &quot; in the remarks column of Table 1, And the welding wire used in the wire 100 to 110 shown in Table 2 was used to fabricate an overlapping fillet welded joint and the fatigue test piece was taken therefrom and the fatigue test was carried out. The reason for using B01 and B12, which are comparative examples of the steel, is that no problem occurs particularly at the stage of Table 1. The reason for not using the wires of wires 150 to 165 is that before the fatigue test, problems such as the Charpy value, wire wire noise, and slag generation amount have already occurred.

표 9의, No.1 및 2는 강재의 Si가 본 발명예를 하회한 예이다. 용접 속도가 70㎝/분인 No.1의 경우에는, 프랭크각이 48°, 언더컷이 발생하지 않아 지단 형상은 양호하고, 피로 시험도 340MPa와 300MPa 이상이었다. 이것은, 용접 속도가 80㎝/분 이하인 경우는 강판 Si량에 관계없이 지단 형상을 양호하게 할 수 있는 것에 따른다. 이와 같이, 용접 속도를 떨어뜨리면 지단 형상이 개선되는 것은, 종래부터 알려져 있었으므로, 80㎝/분 이하는 본 발명의 범위 밖으로 하고 있다. 한편, No.2는, 강재, 와이어가 동일하고, 용접 속도가 100㎝/분으로 빠른 경우이지만, 프랭크각은 65°로 커져 언더컷도 발생하고, 피로 강도는 200MPa로 낮다. 이것은, 강재 Si가 본 발명의 범위를 하회하고 있기 때문이다.Nos. 1 and 2 in Table 9 are examples in which the Si of the steel is below the present invention. In the case of No. 1 having a welding speed of 70 cm / min, the Frank angle was 48 °, no undercut occurred, the shape of the tip was good, and the fatigue test was 340 MPa and 300 MPa or more. This is because, when the welding speed is 80 cm / min or less, the shape of the leading edge can be improved regardless of the amount of Si in the steel sheet. As described above, it is known in the art that the shape of the zipper is improved when the welding speed is lowered, so that the welding rate of 80 cm / min or less is out of the scope of the present invention. On the other hand, No. 2 is the case where the steel material and the wire are the same and the welding speed is as high as 100 cm / min. However, the Frank angle increases to 65 °, undercut occurs, and the fatigue strength is as low as 200 MPa. This is because the steel Si is below the range of the present invention.

그러나 강판을 동일하게 해서, Si가 높은 와이어 101을 사용하여, 100㎝/분으로 용접해도 강판의 Si가 본 발명을 하회하고 있는 No.3의 예에서는 피로 강도 향상은 확인할 수 없다. 와이어 101은 Si가 와이어 100보다 2배 이상 함유되어 있지만, 그래도 지단 형상이 개선되어 있지 않다고 하는 것은, 강판 Si의 영향이 단순한 모재 희석의 영향뿐만 아니라, 와이어 Si로 보충할 수 없는 것을 의미하는 것이다.However, in the case of No. 3 in which the Si of the steel sheet is lower than the present invention even when the steel sheet is welded at a high rate of 100 cm / min using the wire 101 having a high Si content, improvement in fatigue strength can not be confirmed. The wire 101 contains Si more than twice as much as the wire 100. However, the fact that the shape of the wire is not improved means that the influence of the steel sheet Si can not be supplemented by the wire Si as well as the influence of the simple base material dilution .

No.4는 강판 Si, 와이어 Si 모두 본 발명의 범위 내인 것으로, 용접 속도가 140㎝/분이라도 프랭크각이 55°미만이고 피로 강도는 300MPa 이상이 된 예이다. 그러나 용접 속도를 170㎝/분으로 한 No.5에서는, 프랭크각이 55°를 상회하고 또한 언더컷도 발생하였으므로 피로 강도가 낮아졌다. 즉, 용접 속도가 본 발명의 범위를 상회하면 피로 강도 향상 효과를 발현할 수 없게 된다.No. 4 is an example in which the steel sheet Si and the wire Si are within the range of the present invention and the Frank angle is less than 55 degrees and the fatigue strength is 300 MPa or more even if the welding speed is 140 cm / However, in No. 5 where the welding speed was 170 cm / min, the fatigue strength was lowered because the Frank angle exceeded 55 ° and undercut occurred. That is, when the welding speed exceeds the range of the present invention, the fatigue strength improving effect can not be exhibited.

No.7 내지 13은, 모두 본 발명예이며, 강판 중의 선택 원소의 영향을 확인한 것이지만, 이미 제1 실시예의 표 1에 나타낸 바와 같이, 기계적 특성을 확보할 수 있을 정도로 이들 원소를 첨가해도, 피로 향상 효과가 얻어지는 것이 나타내어졌다. 이 중, No. 9, 10은 실드 가스에 산소를 3% 첨가시킨 것이지만, 피로 향상 효과는 충분히 얻어진 예이다.As shown in Table 1 of the first embodiment, even if these elements are added to such a degree that the mechanical properties can be secured, An improvement effect can be obtained. Of these, No. 9 and 10 are obtained by adding 3% of oxygen to the shield gas, but the fatigue improving effect is sufficiently obtained.

No.15는, (식1)의 값은 본 발명의 범위 내이기는 하지만, 강판의 Si의 값이 본 발명의 범위를 하회하고 있는 것이다. 이 경우에는, 피로 강도가 300MPa에 달성되지 않아, 피로 강도 향상 효과는 기대할 수 없는 것을 알 수 있다. 즉, (식1)을 만족시킨 것만으로는 피로 향상 효과를 얻을 수 없어, 강판의 Si량도 동시에 만족시킬 필요가 있다.In the No. 15, the value of (formula 1) is within the range of the present invention, but the value of Si of the steel sheet is below the range of the present invention. In this case, the fatigue strength can not be attained to 300 MPa, and it can be understood that the fatigue strength improvement effect can not be expected. In other words, fatigue-improving effect can not be obtained only by satisfying the formula (1), and it is also necessary to satisfy the Si amount of the steel sheet at the same time.

No.16 내지 20은, 강판을 본 발명의 범위 내의 성분계인 B02를 사용하여, 와이어를 본 발명의 범위 내인 100, 102 내지 105로 변화시켜, 와이어 성분의 선택 원소 중, Nb, V, Ti의 영향을 나타낸 것이다. 제2 실시예의 표 2에 나타낸 바와 같이, 이들 와이어 성분은 모두 본 발명의 범위 내에 들어가 있어, 이 성분 범위 내에서 선택 원소를 첨가해도, 피로 강도 향상 효과는 충분히 얻어져, 전체 피로 강도는 300MPa 이상으로 되어 있다.In Nos. 16 to 20, the steel was used as the component system B02 within the range of the present invention, and the wire was changed to 100, 102 to 105 within the range of the present invention, and Nb, V and Ti . As shown in Table 2 of the second embodiment, all of these wire components are within the scope of the present invention, and even if the selective element is added within this component range, the fatigue strength improving effect is sufficiently obtained, and the total fatigue strength is 300 MPa or more Respectively.

No.21은 실드 가스로서, 100% CO2를 사용한 예이지만, 다른 본 발명예와 마찬가지로 피로 향상 효과가 확인되었다.No. 21 is an example using 100% CO 2 as a shielding gas, but the fatigue improving effect was confirmed as in the case of the other examples.

No.22, 23은, (식1)의 값이 0.40 미만인 경우를 비교하기 위해 실시한 것이다. 이 경우, 프랭크각은 50°를 약간 상회하고, 피로 강도는 어느 쪽도 290MPa로, 본 발명예 중에서는 300MPa에 약간 모자란 예이다. 그러나 비교예의 경우는 전부 250MPa를 하회하고 있는 것을 고려하면, 피로 향상 효과는 명백하다.Nos. 22 and 23 were conducted to compare the case where the value of (Equation 1) was less than 0.40. In this case, the Frank angle is slightly larger than 50 DEG, and the fatigue strength is 290 MPa in either case, which is slightly less than 300 MPa in the present invention. However, in the case of the comparative example, the effect of improving the fatigue is obvious in consideration of the fact that it is lower than 250 MPa in all cases.

No.24 내지 28은, 와이어에 S을 많이 첨가시킨 106 내지 110의 와이어를 사용한 실시예로, (식1)의 값이 동등한 No.8과 비교하면, 프랭크각이 약간 작아 그 결과 피로 강도의 증가도 약간 인정되었다. 이것은, S을 넉넉하게 첨가하는 것에 의한 작용이라 생각된다. 또한, 와이어 106 내지 110은, 표 2의 와이어 100과 비교하여 S이 높아져 있는 예이지만, 샤르피 값은 저하되는 경향이 있으므로, 피로 향상과 샤르피 확보 중 어느 쪽을 우선할지는, 적용 구조물의 조인트에 대한 요구 특성에 따라서 결정하면 좋고, 당업자라면 용이하게 판단할 수 있는 것이다.Nos. 24 to 28 are Examples using wires of 106 to 110 in which S is added to a large amount of wire. Compared with No. 8 in which the value of (Equation 1) is equivalent, the Frank angle is slightly small, The increase was also somewhat recognized. This is thought to be due to the addition of S in large amounts. The wires 106 to 110 are examples in which S is higher than that of the wire 100 in Table 2. However, since the Charpy value tends to decrease, it is preferable that the improvement of fatigue and the guarantee of Charpy be given priority. It may be determined according to the required characteristics, and those skilled in the art can easily judge it.

No.29 내지 31은, 강재의 Si량이 비교적 높은 강재를 사용한 예이며, (1)식의 값이 큰 것이 특징이고, 피로 강도가 향상된 예이다.Nos. 29 to 31 are examples in which a steel material having a relatively high Si content of steel is used, which is characterized in that the value of the formula (1) is large and fatigue strength is improved.

실제 구조물의 피로 강도가 어느 정도 필요한지의 여부는, 피로 설계가 관계되는 것으로, 당업자는 설계 사상에 따라서, (식1)의 값을 조정하면 좋다.Whether or not the fatigue strength of the actual structure is required depends on the fatigue design. Those skilled in the art can adjust the value of (Expression 1) according to the design concept.

표 10은, 주로 와이어의 선택 원소, Cu, Ni, Cr, Mo의 영향을 조사할 목적으로 실시한 것이다. 표 5에 나타내고 있는 데이터는, 제2 실시예의 표 8에 있어서의 와이어 200 내지 210, 251, 252를 사용하여, 제1 실시예의 표 1에 있는 강판B01, B04 및 B06을 조합하여, 겹침 필렛 조인트를 제작했을 때의 피로 시험 결과다. No.51은 강판의 Si량이 본 발명의 범위를 하회하고 있는 경우이지만, 프랭크각은 55°를 상회하고 있어, 피로 강도의 관점으로부터는 바람직하지 않다. 그러나 피로 강도는 300MPa 이상이었다. 이것은, 와이어 200 그 자체가, 선택 원소의 합계가 4.5%로 비교적 높게 설정되어 있어, 종래 기술인 고피로 강도 용접 재료와 동등한 효과가 발현된 것이라 생각된다. 그러나 No.51의 피로 강도는, 표 4에 나타내는 본 발명예에서의 피로 강도와 동일한 정도이다. 즉, 와이어에 일부러 고가인 Ni 등의 합금 원소를 첨가하지 않아도, 강판에 Si를 첨가함으로써, 저렴한 성분계의 와이어로 충분히 피로 강도가 향상되므로, 산업상 장점이 있는 것은, 표 4의 본 발명예이다. 그로 인해, No.51은 본 발명에서는 비교예로 되어 있다.Table 10 is mainly for the purpose of investigating the influence of the selective elements of the wire, Cu, Ni, Cr and Mo. The data shown in Table 5 are obtained by combining the steel sheets B01, B04 and B06 in Table 1 of the first embodiment using the wires 200 to 210, 251 and 252 in Table 8 of the second embodiment, The fatigue test result at the time of manufacture. No. 51 is the case where the Si content of the steel sheet is below the range of the present invention, but the Frank angle is more than 55 °, which is not preferable from the viewpoint of the fatigue strength. However, the fatigue strength was more than 300 MPa. This is because the wire 200 itself is set to have a relatively high total of 4.5% of the selected elements, and it is considered that the same effect as that of the conventional high fatigue strength welding material is exhibited. However, the fatigue strength of No. 51 is about the same as the fatigue strength of the present example as shown in Table 4. That is, even if an alloy element such as Ni, which is expensive and particularly expensive, is not added, the fatigue strength can be sufficiently improved by the wire of inexpensive component system by adding Si to the steel sheet, so that industrial advantage is shown in Table 4 . Therefore, No. 51 is a comparative example in the present invention.

한편, No.52는 강판의 Si량이 본 발명의 범위 내에서 또한 (식1)도 본 발명의 범위 내인 것이다. 이 경우, Cu, Ni, Cr, Mo 등의 원소 첨가량이 많은 와이어 200을 사용하면, 피로 강도는 더욱 향상되어 400MPa를 상회하는 것을 알 수 있다. 이 경향은, No.53, 54, 55, 57에서도 확인되었다. 이것은, Cu, Ni, Cr, Mo 등의 원소 첨가량에 의한 잔류 응력 저감 효과가 더해져, 피로 향상 효과가 증대된 것이라 생각된다. No.56, 58은, 피로 강도는 360MPa로 향상은 충분하지만, No.52 등과 같이 400MPa에 달할 때까지는 없었다. 이것은, 표 10에 있어서의 본 발명예의 피로 강도와 동일한 정도의 것을 생각하면, 지단 형상 개선 효과에 의한 향상이며, 와이어 204, 206의 경우, 잔류 응력 저감 효과가 발현하기 까지는 미치지 못한 것이라 생각된다. 그로 인해, Cu, Ni, Cr, Mo 등의 원소 첨가량은, 피로 강도를 더욱 향상시키기 위해서는 1.5% 이상 첨가할 필요가 있다. 그 이하의 첨가량은, 샤르피 값 등의 기계적 특성을 확보할 목적으로 첨가하면 좋다.On the other hand, No. 52 indicates that the Si content of the steel sheet is within the range of the present invention and (Formula 1) is within the scope of the present invention. In this case, when the wire 200 having a large amount of addition of elements such as Cu, Ni, Cr, Mo, etc. is used, the fatigue strength is further improved to be more than 400 MPa. This tendency was also confirmed in Nos. 53, 54, 55 and 57. This is considered to be an increase in the residual stress reducing effect due to the addition amount of elements such as Cu, Ni, Cr, Mo, and the like, thereby increasing the fatigue improving effect. In No. 56 and 58, the fatigue strength was sufficient to improve to 360 MPa, but not until reaching 400 MPa as in No. 52. This is an improvement due to the effect of improving the shape of the leading end in consideration of the fatigue strength of the present invention shown in Table 10, and it is considered that the wires 204 and 206 have not reached the residual stress reducing effect. Therefore, the addition amount of elements such as Cu, Ni, Cr, and Mo needs to be 1.5% or more in order to further improve the fatigue strength. The addition amount of less than the above may be added for the purpose of ensuring mechanical properties such as Charpy value.

No.59, 60은, 본 발명의 범위 내이지만, 와이어에 있어서의 Cu, Ni, Cr, Mo 등의 원소 첨가량이 본 발명의 청구항 11의 범위를 상회하고 있는 경우이다. 피로 강도는 어느 쪽도 400MPa를 상회하고 있으며, 그 향상 효과는 크다. 그로 인해, 피로 향상 대책으로서는, 충분한 효과가 있는 것이 나타내어져 있다. 그러나 와이어 251, 252는, 합금 원소를 많이 포함하고 있는데도 피로 강도는 No.52와 동등하다. 이것은, 이들 원소 첨가량을 합계 6% 초과하여 첨가해도, 한층 피로 향상이 얻어지지 않는 것을 나타내는 것이다. 그 의미에서는, 와이어 251, 252는 와이어 제조비용이 높아, 산업상 장점은 적다고 판단할 수 있다. 그로 인해, 와이어 성분 범위는, 본 발명의 청구항 11의 범위 내로 하는 것이 바람직하다.Nos. 59 and 60 are within the scope of the present invention, but the amounts of elements such as Cu, Ni, Cr, and Mo added to the wire exceed the range of claim 11 of the present invention. Both of the fatigue strengths exceed 400 MPa, and the improvement effect is large. Therefore, it has been shown that the fatigue countermeasure has a sufficient effect. However, although the wires 251 and 252 contain many alloying elements, the fatigue strength is equivalent to that of No.52. This indicates that further fatigue improvement can not be obtained even if the total amount of these elements added exceeds 6%. In this sense, it can be judged that the wires 251 and 252 have a high manufacturing cost for the wire and have a small industrial advantage. Therefore, it is preferable that the wire component range is within the scope of Claim 11 of the present invention.

No.61 내지 65는 S이 비교적 높은 와이어, 207 내지 210을 사용한 예이다. 이 중, No.61은 피로 강도가 430MPa로 높지만, 그 이유는 와이어의 합금 원소가 비교적 높아 지단 형상 개선 효과에다가 잔류 응력 저감 효과가 발현되었기 때문이라 생각된다. No.62 내지 65는 피로 강도가 360MPa 이상이지만, 400MPa에 달하고 있지 않다. 이것은, 피로 향상이 지단 형상 개선 효과로 발현된 것으로, 잔류 응력 저감 효과에 관한 효과가 가해지고 있지 않기 때문이라 생각된다. 그러나 No.61 내지 65는 모두 프랭크각이 40°미만으로 양호했다. 이것은, 본 발명에 있어서의 Si의 범위를 만족하고 있는 데다가, S에 의한 효과가 충전된 것과 생각된다. 단, 일반적으로, S을 많이 첨가하는 것은, 샤르피 값이나 균열의 문제를 발생시킬 우려가 있으므로, 사용에는 조인트의 요구 특성을 고려하면서 결정할 필요가 있지만, 당업자라면 쉽게 판단할 수 있는 것이다.Nos. 61 to 65 are examples in which S is relatively high and 207 to 210 are used. Among them, No. 61 has a high fatigue strength of 430 MPa, which is considered to be because the alloying element of the wire is relatively high, and the residual stress reducing effect is exhibited in addition to the effect of improving the shape of the tip. Nos. 62 to 65 have a fatigue strength of 360 MPa or more, but they do not reach 400 MPa. This is considered to be because the fatigue enhancement is expressed by the effect of improving the shape of the tip, and the effect of the residual stress reduction effect is not applied. However, No. 61 to No. 65 all had a Frank angle of less than 40 °. It is considered that this satisfies the range of Si in the present invention and that the effect by S is filled. In general, however, adding a large amount of S may cause problems such as a Charpy value and a crack. Therefore, it is necessary to determine the use while considering the required characteristics of the joint.

표 11은 판 두께의 영향을 나타낸 것이다. 강판은 B02이고, 강판 성분이 본 발명의 범위 내인 것으로, 와이어는 100이고, 와이어 성분도 본 발명의 범위 내인 것이다. 우선, 판 두께(10), 판 두께(11)가 동일한 경우의 조인트는 No.101, 102, 108이다. 판 두께가 7.0㎜인 경우, 용접 속도가 40㎝/min으로 하지 않으면 용접할 수 없었다. 만약에 110㎝/Min 초과로 하려고 하면, 필렛 다리 길이가 부족해 2 패스가 되어 버렸다. No.101, 102, 108의 피로 강도는 290MPa 이상이다. 판 두께가 4.0㎜인 경우에는 300MPa를 약간 하회하는 결과로 되어 있지만, 다리 길이가 길어졌기 때문에 용융 풀이 늘어지는 현상이 발생하여, 프랭크각이 No.101, 102, 108에 비해 커지는 경향이 보였기 때문이다. No.105에서는, 그 경향이 더욱 커져 피로 강도는 250MPa를 하회했다. No.105에서, No.101, 102, 108 정도의 피로 강도를 얻기 위해서는, 2 패스 용접을 행하여 프랭크각을 개선하면 좋지만, 본 발명이 대상으로 하고 있는 박판 분야에서는, 제조 효율 향상을 위해 싱글 패스 용접을 이용하고 있다.Table 11 shows the influence of plate thickness. The steel sheet is B02, the steel sheet component is within the range of the present invention, the wire is 100, and the wire component is within the range of the present invention. First, when the plate thickness 10 and the plate thickness 11 are the same, the joints are No. 101, 102, and 108, respectively. When the plate thickness was 7.0 mm, welding could not be performed unless the welding speed was 40 cm / min. If we try to exceed 110cm / Min, the fillet leg length is short enough to be 2 passes. The fatigue strength of Nos. 101, 102 and 108 is 290 MPa or more. When the plate thickness was 4.0 mm, the result was slightly less than 300 MPa. However, because the leg length was long, the melt pool was stretched and the Frank angle tended to become larger than Nos. 101, 102 and 108 to be. In No.105, the tendency became larger and the fatigue strength was less than 250 MPa. In order to obtain the fatigue strength of about No.101, 102, and 108 in No. 105, it is desirable to improve the frank angle by performing 2-pass welding. However, in the thin plate field to which the present invention is applied, Welding.

No.106, 109는, 판 두께(10), 판 두께(11)가 다른 경우의 예이지만, 양쪽 판 두께가 본 발명의 바람직한 적용 범위 내이면, 피로 강도가 향상되는 것을 알 수 있었다.Nos. 106 and 109 are examples in which the plate thickness 10 and the plate thickness 11 are different from each other. However, it has been found that the fatigue strength is improved if the thickness of both plates is within the preferable range of application of the present invention.

이상으로부터, 본 발명의 범위 내의 강판 및 용접용 플럭스 내장 와이어의 조합에서는, 용접 지단 형상을 개선할 수 있고, 또한 피로 강도도 모두 250MPa를 상회하여 양호한 것을 알 수 있었다.From the above, it can be seen that the combination of the steel sheet within the scope of the present invention and the wire with built-in flux for welding can improve the welded end shape and the fatigue strength exceeds 250 MPa.

1 : Si 첨가 전 Fe 원자
2 : Si 첨가 후 Fe 원자
3 : Si
4 : 와이어
5 : 프랭크각
6 : 강판
7 : 강판
8 : 언더컷 깊이
9 : 시험편
10 : 판 두께
11 : 판 두께
1: Fe atom before Si addition
2: Fe atoms after Si addition
3: Si
4: Wire
5: Frank angle
6: Steel plate
7: Steel plate
8: Undercut depth
9: Specimen
10: plate thickness
11: plate thickness

Claims (11)

인장 강도가 700MPa 이상인 고강도 강판의 필렛 아크 용접 방법에 있어서, 용접 속도가 120㎝/min 이상 150㎝/min 이하이며,
상기 강판이, 질량%로,
C : 0.02 내지 0.15%,
Si : 0.2 내지 1.8%,
Mn : 0.5 내지 2.5%,
P : 0.03% 이하,
S : 0.02% 이하
를 함유하는 강판이며,
슬릿 형상의 이음매가 없는 강제 외피 내에 플럭스를 충전하여 이루어지는 가스 실드 아크 용접용 플럭스 내장 와이어이며,
강제 외피 및 플럭스 중 한쪽 또는 양쪽에, 와이어 전체에서의 합계 질량%로,
C(SiC 중의 C를 제외함) : 0.01 내지 0.20%,
Si(SiC 및 SiO2 중 Si를 제외함) : 0.05 내지 1.2%,
Mn : 0.2 내지 2.5%,
P : 0.03% 이하,
S : 0.06% 이하,
또한 강제 외피 내에 충전되는 플럭스로서, 와이어 전체의 질량%로,
SiC : 0.05 내지 1.2%
를 함유하는 동시에, SiO2, Al2O3, Na2O 및 K2O 중 1종 또는 2종 이상을 합계로 0.05 내지 0.4% 함유하고, 잔량부가 철 및 불가피 불순물로 이루어지고,
상기 용접용 와이어가 함유하는 Si량이, 하기 (식1-1)을 만족하는 용접용 와이어를 사용하여 상기 강판끼리를 필렛 아크 용접하는 것을 특징으로 하는, 고강도 강판의 필렛 아크 용접 방법.
Si(와이어) ≥ {0.40 - Si(강판)} / 0.1 (식1-1)
단, Si(강판)은 상기 강판의 Si 질량%을, 또한 Si(와이어)는 상기 용접용 와이어의 전체 Si질량%을 나타낸다
A fillet arc welding method of a high strength steel sheet having a tensile strength of 700 MPa or more, wherein a welding speed is 120 cm / min to 150 cm /
The steel sheet according to claim 1,
C: 0.02 to 0.15%
0.2 to 1.8% of Si,
Mn: 0.5 to 2.5%
P: 0.03% or less,
S: not more than 0.02%
The steel sheet comprising:
A flux-built-in wire for gas-shielded arc welding, comprising a slit-shaped,
In one or both of the forced shell and the flux, the total mass%
C (excluding C in SiC): 0.01 to 0.20%,
Si (excluding Si in SiC and SiO 2 ): 0.05 to 1.2%
Mn: 0.2 to 2.5%
P: 0.03% or less,
S: 0.06% or less,
Further, as a flux to be charged in the forced shell,
SiC: 0.05 to 1.2%
And at least one of SiO 2 , Al 2 O 3 , Na 2 O and K 2 O in a total amount of 0.05 to 0.4%, the balance being iron and inevitable impurities,
Characterized in that the steel sheet is subjected to fillet arc welding using a welding wire satisfying the following formula (1-1), wherein the amount of Si contained in the welding wire is subjected to fillet arc welding.
Si (wire) ≥ {0.40 - Si (steel plate)} / 0.1 (Equation 1-1)
Note that Si (steel plate) represents the Si mass% of the steel sheet, and Si (wire) represents the total Si mass percentage of the welding wire
제1항에 있어서, 상기 강판이, 또한 질량%로,
Al : 0.005 내지 0.1%
를 함유하는 것을 특징으로 하는, 고강도 강판의 필렛 아크 용접 방법.
The steel sheet according to claim 1, wherein the steel sheet further comprises, by mass%
Al: 0.005 to 0.1%
Wherein the fillet arc welding method comprises the steps of:
제1항에 있어서, 상기 강판이, 또한 질량%로,
Ti : 0.005 내지 0.1%,
Nb : 0.005 내지 0.1%,
V : 0.01 내지 0.2%,
Cr : 0.1 내지 1.0%,
Mo : 0.05 내지 0.5%
중 어느 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는, 고강도 강판의 필렛 아크 용접 방법.
The steel sheet according to claim 1, wherein the steel sheet further comprises, by mass%
0.005 to 0.1% of Ti,
0.005 to 0.1% of Nb,
V: 0.01 to 0.2%
0.1 to 1.0% Cr,
Mo: 0.05 to 0.5%
, Wherein the fillet arc welding method comprises the steps of:
제1항에 있어서, 상기 용접용 플럭스 내장 와이어가 와이어 전체의 질량%로, 또한 강제 외피 내에 충전되는 플럭스로서,
그라파이트 : 0.02% 이상 함유하고, 또한 하기 (식2)에서 정의되는 C 환산 값의 합계량이 0.15 내지 0.45%인 용접용 플럭스 내장 와이어인 것을 특징으로 하는, 고강도 강판의 필렛 아크 용접 방법.
C 환산 값의 합계량=[그라파이트]+0.3× [SiC] (식2)
단, 상기 [그라파이트], [SiC]는 각각 와이어 전체에 대한 그라파이트, SiC의 질량%를 나타낸다.
2. The flux according to claim 1, wherein the flux-containing wire for welding is filled in a mass% of the entire wire,
Graphite: 0.02% or more, and the total amount of C-converted values defined in the following formula (2) is 0.15 to 0.45%.
C converted value = [graphite] + 0.3 x [SiC] (formula 2)
However, [graphite] and [SiC] represent the mass% of graphite and SiC with respect to the whole wire, respectively.
제1항에 있어서, 상기 용접용 플럭스 내장 와이어가 강제 외피 및 플럭스 중 한쪽 또는 양쪽에, 와이어 전체의 질량%로, 또한
Ni : 0.1 내지 5.0%,
Cr : 0.1 내지 2.0%,
Mo : 0.1 내지 2.0%,
Cu : 0.1 내지 0.5%
중 1종 또는 2종 이상을 합계로 0.1 내지 6.0% 함유하는 것을 특징으로 하는, 고강도 강판의 필렛 아크 용접 방법.
The method according to claim 1, wherein the welded flux-containing wire is provided on one or both of the steel shell and the flux, in mass% of the whole wire,
0.1 to 5.0% of Ni,
0.1 to 2.0% of Cr,
Mo: 0.1 to 2.0%
Cu: 0.1 to 0.5%
By weight or more, and 0.1 to 6.0% by weight in total of at least one of them.
제1항에 있어서, 상기 용접용 플럭스 내장 와이어가 강제 외피 및 플럭스 중 한쪽 또는 양쪽에, 와이어 전체의 질량%로, 또한
B : 0.001 내지 0.015%
를 함유하는 것을 특징으로 하는, 고강도 강판의 필렛 아크 용접 방법.
The method according to claim 1, wherein the welded flux-containing wire is provided on one or both of the steel shell and the flux, in mass% of the whole wire,
B: 0.001 to 0.015%
Wherein the fillet arc welding method comprises the steps of:
제1항에 있어서, 상기 용접용 플럭스 내장 와이어가, 강제 외피 및 플럭스 중 한쪽 또는 양쪽에, 와이어 전체의 질량%로, 또한 Nb, V 및 Ti 중 1종 또는 2종 이상을 합계로 0.005 내지 0.3% 함유하는 것을 특징으로 하는, 고강도 강판의 필렛 아크 용접 방법.The method according to claim 1, wherein the welding flux-incorporating wire comprises, on one or both of the steel shell and the flux, one or more of Nb, V and Ti in a total mass% of the wire in a total amount of 0.005 to 0.3 % By weight of a high-strength steel sheet. 제1항에 있어서, 상기 용접용 플럭스 내장 와이어가 강제 외피 내에 충전되는 플럭스로서, 와이어 전체의 질량%로, 또한 산화물계 이외의 아크 안정제를 0.05 내지 0.5% 함유하는 것을 특징으로 하는, 고강도 강판의 필렛 아크 용접 방법.The high-strength steel sheet according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the flux for filling the welding flux-containing wire is filled in the steel shell and contains 0.05 to 0.5% of an arc stabilizer other than an oxide- Fillet arc welding method. 제1항에 있어서, 상기 용접용 플럭스 내장 와이어가 강제 외피 및 플럭스 중 한쪽 또는 양쪽에, 와이어 전체의 질량%로,
S : 0.02 내지 0.06%
를 함유하는 것을 특징으로 하는, 고강도 강판의 필렛 아크 용접 방법.
The method according to claim 1, wherein the welding flux-containing wire is provided on one or both of the steel shell and the flux,
S: 0.02 to 0.06%
Wherein the fillet arc welding method comprises the steps of:
제1항에 있어서, 상기 고강도 강판의 필렛 아크 용접 방법이 가스 실드 아크 용접이며, 실드 가스로서, 질량%로,
CO2 : 5% 이상 25% 이하,
O2 : 4% 이하(0%를 포함함)
를 함유하고, 잔량부 Ar 및 불가피 불순물로 이루어지는 실드 가스를 사용하는 것을 특징으로 하는, 고강도 강판의 필렛 아크 용접 방법.
The method as claimed in claim 1, wherein the fillet arc welding method of the high-strength steel sheet is gas shielded arc welding,
CO 2 : 5% or more and 25% or less,
O 2 : 4% or less (including 0%)
And a shield gas composed of a remaining amount Ar and inevitable impurities is used.
인장 강도가 700MPa 이상인 고강도 강판의 필렛 아크 용접 조인트이며,
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 필렛 아크 용접 방법을 이용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 고강도 강판의 필렛 아크 용접 조인트.
A fillet arc welded joint of a high strength steel sheet having a tensile strength of 700 MPa or more,
A fillet arc welded joint of a high strength steel plate, characterized by being manufactured using the fillet arc welding method according to any one of claims 1 to 10.
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