KR20230003531A

KR20230003531A - Gas shielded arc welding method, structure manufacturing method and shield gas

Info

Publication number: KR20230003531A
Application number: KR1020227040039A
Authority: KR
Inventors: 나오키 무카이; 마유미 아베; 마사미치 스즈키; 다카노리 고즈키
Original assignee: 가부시키가이샤 고베 세이코쇼; 카와사키 주코교 카부시키가이샤
Priority date: 2020-06-29
Filing date: 2021-02-03
Publication date: 2023-01-06
Also published as: JP2022022608A; AU2021299003B2; TW202200296A; CN115916445A; WO2022004032A1; JP7428601B2; AU2021299003C1; AU2021299003A1

Abstract

용접 재료 및 용접 모재 등의 조건을 불문하고, 아크 안정성이 높고, 또한 융합 불량을 억제할 수 있는 가스 실드 아크 용접 방법, 해당 용접 방법을 이용한 구조물의 제조 방법 및 해당 용접 방법에 사용되는 실드 가스를 제공한다. 가스 실드 아크 용접에 사용되는 실드 가스는, 실드 가스 전체 체적에 대해, CO₂: 0.5체적% 이상 2.0체적% 이하, 및 H₂: 0.5체적% 이상 3.0체적% 이하를 함유하고, 잔부가 Ar 및 불가피적 불순물이며, 실드 가스 전체 체적에 대한 CO₂의 함유량을 체적%로 [CO₂]로 하고, 실드 가스 전체 체적에 대한 H₂의 함유량을 체적%로 [H₂]로 했을 때, 하기 식 (1) 및 식 (2)를 만족시킨다. 1.30≤[CO₂]+[H₂]≤4.40···(1) 0.35≤[H₂]/([CO₂]+[H₂])≤0.74···(2)A gas shielded arc welding method capable of suppressing poor fusion with high arc stability regardless of conditions such as welding material and welding base material, a method for manufacturing a structure using the welding method, and a shielding gas used in the welding method to provide. The shielding gas used in gas shielded arc welding contains CO ₂ : 0.5 vol% or more and 2.0 vol% or less, and H ₂ : 0.5 vol% or more and 3.0 vol% or less with respect to the total volume of the shield gas, the balance being Ar and It is an unavoidable impurity, and when the content of CO ₂ with respect to the total volume of the shielding gas is [CO ₂ ] in volume%, and the content of H ₂ with respect to the total volume of the shielding gas is defined as [H ₂ ] in volume%, the following formula (1) and (2) are satisfied. 1.30≤[CO ₂ ]+[H ₂ ]≤4.40...(1) 0.35≤[H ₂ ]/([CO ₂ ]+[H ₂ ])≤0.74...(2)

Description

Gas shielded arc welding method, structure manufacturing method and shield gas

본 발명은, Ar을 주성분으로 한 실드 가스를 이용하여 용접하는 가스 실드 아크 용접 방법, 구조물의 제조 방법 및 실드 가스에 관한 것이다.The present invention relates to a gas shielded arc welding method for welding using a shielding gas containing Ar as a main component, a method for manufacturing a structure, and a shielding gas.

가스 실드 아크 용접에서는, 대기 중의 질소나 산소의 악영향으로부터 용융 금속(이하, 용융지라고도 한다)을 보호하기 위해서 실드 가스를 이용한다. 실드 가스의 조성은, 사용되는 용접 와이어 및 용접 모재(이하, 간단히 「모재」 또는 「워크」라고도 한다)의 강종이나, 제조되는 구조물의 용도에 따라 여러 가지 최적화된다. 예를 들면, 스테인리스강 등의 고합금강을 용접 와이어로서 사용한 경우에, 용접 후의 용접 금속의 산소 함유량을 억제하여, 우수한 기계적 성능, 특히 인성을 확보하는 것을 목적으로 해서, Ar을 주성분으로 하고, 소량의 O₂ 또는 CO₂를 함유하는 혼합 가스를 실드 가스로서 사용하는 것이 일반적이다.In gas shielded arc welding, a shield gas is used to protect a molten metal (hereinafter referred to as a molten pool) from the adverse effects of nitrogen or oxygen in the atmosphere. The composition of the shielding gas is variously optimized depending on the type of steel used for the welding wire and the welding base material (hereinafter, simply referred to as "base material" or "work") and the purpose of the structure to be manufactured. For example, when high-alloy steel such as stainless steel is used as a welding wire, the oxygen content of the weld metal after welding is suppressed to ensure excellent mechanical performance, particularly toughness, with Ar as the main component and a small amount It is common to use a mixed gas containing O ₂ or CO ₂ as the shielding gas.

이와 같이, Ar을 주성분으로 한 혼합 가스를 실드 가스로서 사용하는 경우는, 실드 가스 중의 Ar의 함유량을 증가시키면, 우수한 인성을 확보하는 것이 가능하다. 그 반면, 용입 성능이 뒤떨어져, 융합 불량과 같은 용접 결함이 발생한다는 과제가 생긴다. 이는 Ar의 전위 경도가 낮다는 성질에 기인하고 있어, 실드 가스 중의 Ar의 비율이 높아질수록, 아크가 퍼지기 쉽고, 전류 밀도가 작아져, 용융지를 밀어 내리는 힘(이하, 아크력이라고도 한다)이 저하되기 때문이다.In this way, when a mixed gas containing Ar as a main component is used as a shielding gas, excellent toughness can be secured by increasing the content of Ar in the shielding gas. On the other hand, the penetration performance is inferior, and the subject that welding defects such as fusion failure arises. This is due to the property that the electric potential hardness of Ar is low, and the higher the ratio of Ar in the shielding gas, the easier the arc spreads, the lower the current density, and the lower the force pushing down the molten pool (hereinafter referred to as arc force). because it becomes

이와 같은 과제를 해결하기 위해서, 특허문헌 1에서는, 스테인리스강 또는 니켈 합금을 외피로 하고, 금속 산화물, 탄산염, 금속 불화물 및 금속 분말로 이루어지는 플럭스 코어드 와이어가 개시되어 있다. 상기 특허문헌 1에 기재된 플럭스 코어드 와이어는, 플럭스 성분으로서, 와이어 전체 중량에 대해서 TiO₂를 5∼10중량%, SiO₂를 0∼1.5중량%, 탄산염을 0.1∼1중량%, 금속 불화물을 불소량 환산으로 0.05∼0.5중량% 및 규소량이 0.1∼1.5중량%인 금속 분말 혼합물을 1∼30중량% 함유하는 것을 특징으로 하고 있다. 그리고, 상기 플럭스 코어드 와이어를 이용하는 것에 의해, 실드 가스 조성을 80% Ar + 20% CO₂로 하여 용접한 경우여도, 100% CO₂ 실드 가스를 이용한 경우와 마찬가지로 용접이 가능하고, 결함도 발생하지 않는 것이 개시되어 있다.In order to solve such a problem, Patent Document 1 discloses a flux-cored wire made of metal oxide, carbonate, metal fluoride, and metal powder with stainless steel or nickel alloy as the sheath. The flux-cored wire described in Patent Document 1 contains 5 to 10% by weight of TiO ₂ , 0 to 1.5% by weight of SiO ₂ , 0.1 to 1% by weight of carbonate, and a metal fluoride with respect to the total weight of the wire as flux components. It is characterized by containing 1 to 30% by weight of a metal powder mixture having a fluorine content of 0.05 to 0.5% by weight and a silicon content of 0.1 to 1.5% by weight in terms of fluorine content. In addition, by using the flux-cored wire, even in the case of welding with the shielding gas composition of 80% Ar + 20% CO ₂ , welding is possible as in the case of using 100% CO ₂ shielding gas, and no defects occur. What is not disclosed.

또한, 특허문헌 2에서는, 8중량% 이상, 13중량% 이하의 Cr을 함유하는 고Cr강을, 8중량% 이상, 13중량% 이하의 Cr을 함유하는 솔리드 와이어를 이용하여 용접하기 위한 마그 용접용 실드 가스가 개시되어 있다. 상기 마그 용접용 실드 가스는, 구체적으로는, 1층 1패스로, 한 쌍의 모재의 두께 H1과 이들 모재 간의 개선의 간격 W1의 비가 0.4 이하이고, 이 개선의 각도 θ1이 10° 이하인 협개선을 용접하기 위한 것이다. 또한, 상기 특허문헌 2에는, 상기 실드 가스는, 17용량% 이하의 탄산 가스, 30용량% 이상, 80용량% 이하의 헬륨 가스, 잔부가 아르곤 가스의 3종 혼합 가스로 이루어지는 것을 특징으로 하고 있고, 용입이 개선되는 것이 개시되어 있다.Further, in Patent Document 2, mag welding for welding high-Cr steel containing 8% by weight or more and 13% by weight or less of Cr using a solid wire containing 8% by weight or more and 13% by weight or less of Cr. A shield gas for use is disclosed. Specifically, the shield gas for MAG welding is a narrow groove in which the ratio of the thickness H1 of a pair of base materials to the gap W1 between the base metals is 0.4 or less, and the angle θ1 of this groove is 10° or less in one layer, one pass. is for welding. Further, in Patent Document 2, the shield gas is characterized in that it consists of three types of mixed gas: carbon dioxide gas at 17% by volume or less, helium gas at 30% by volume or more and 80% by volume or less, and the balance argon gas. , it is disclosed that penetration is improved.

일본 특허공개 2001-25893호 공보Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-25893 일본 특허공개 2013-46932호 공보Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-46932

그러나, 특허문헌 1에서는, Ar 가스가 80% 이하인 실드 가스만을 상정하고 있고, 용접 금속의 인성에 대해서는 고려되어 있지 않다. 또한, 사용되는 용접 재료는 플럭스 코어드 와이어에 한정되고 있고, 솔리드 와이어에 관해서는 고려되어 있지 않다.However, in Patent Document 1, only a shielding gas containing 80% or less of Ar gas is assumed, and the toughness of the weld metal is not considered. In addition, the welding material used is limited to flux-cored wire, and solid wire is not considered.

예를 들면, 플럭스 코어드 와이어를 사용한 경우는, 플럭스 자체가 일함수가 낮은 산화물을 많이 함유하고, 이 산화물이 전자를 방출하는 음극점으로서 작용하기 때문에, 높은 아크 안정성을 얻을 수 있다.For example, when a flux-cored wire is used, high arc stability can be obtained because the flux itself contains a large amount of oxides having a low work function, and these oxides act as a cathode for emitting electrons.

이에 반해서, 솔리드 와이어를 사용한 경우는, 실드 가스 중의 Ar의 비율이 높아질수록, 용융 금속 표면에 음극점이 형성되기 어려워지기 때문에, 아크 편향이 다발하여, 아크가 불안정해진다. 따라서, 솔리드 와이어를 사용한 경우에, 고Ar 분위기에 있어서는, 플럭스 코어드 와이어를 사용한 경우보다도 융합 불량이 발생하기 쉬워진다.In contrast, when a solid wire is used, the higher the proportion of Ar in the shielding gas is, the more difficult it is to form a cathode spot on the surface of the molten metal, so arc deflection occurs frequently and the arc becomes unstable. Therefore, in the case of using a solid wire, poor fusion is more likely to occur in a high-Ar atmosphere than in the case of using a flux-cored wire.

또한, 특허문헌 2에 기재된 실드 가스는, 탄산 가스(CO₂), 헬륨 가스(He) 및 아르곤 가스(Ar)의 3종 혼합 가스로 이루어지는 것이지만, He 가스의 함유량은 30∼80용량%로, 실드 가스의 대부분을 He 가스가 차지하는 조성이 된다.Further, the shielding gas described in Patent Literature 2 is composed of three mixed gases of carbon dioxide (CO ₂ ), helium gas (He), and argon gas (Ar), but the He gas content is 30 to 80% by volume, Most of the shielding gas is composed of He gas.

그러나 He 가스는, 최근, 세계적인 공급 부족인 것이 알려져 있고, 고비용의 가스이기 때문에, 범용적으로 사용할 수 있는 가스라고는 말할 수 없다. 또한, 특허문헌 2에 기재된 실드 가스가 적용되는 용접 조건은 1층 1패스이며, 한 쌍의 모재의 두께 H1과 이들 모재 간의 개선의 간격 W1의 비가 0.4 이하, 이 개선의 각도 θ1이 10° 이하인 협개선에 대한 용접용으로서 한정되어 있다. 따라서, He 가스를 사용하지 않고, 또한 용접 조건을 특별히 한정하지 않고 용접을 실시할 수 있는 용접 방법의 개발이 요구되고 있다.However, since He gas is known to be in short supply worldwide in recent years and is an expensive gas, it cannot be said to be a universally usable gas. In addition, the welding condition to which the shielding gas described in Patent Document 2 is applied is one layer, one pass, and the ratio of the thickness H1 of a pair of base materials to the gap W1 between the base metals is 0.4 or less, and the angle θ1 of this groove is 10° or less. It is limited to welding for narrowing. Therefore, development of a welding method capable of performing welding without using He gas and without particularly limiting welding conditions has been desired.

본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 범용적인 가스인 Ar을 주성분으로 하여, 용접 재료 및 용접 모재의 종류나 형상 등의 조건을 불문하고, 아크 안정성이 높고, 또한 융합 불량을 억제할 수 있는 가스 실드 아크 용접 방법, 해당 용접 방법을 이용한 구조물의 제조 방법 및 해당 용접 방법에 사용되는 실드 가스를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made in view of these problems, and has Ar as a main component, which is a general-purpose gas, regardless of the conditions such as the type or shape of the welding material and the welding base material, high arc stability, and capable of suppressing poor fusion. An object of the present invention is to provide a gas shielded arc welding method, a method for manufacturing a structure using the welding method, and a shield gas used in the welding method.

본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위하여 예의 연구를 거듭한 결과, Ar을 주성분으로 하는 실드 가스로서, CO₂나 O₂ 등의 산소 원자를 갖는 분자성 가스를 저감함과 함께, CO₂ 및 H₂의 함유량 및 이들의 상대적인 비율이 적절히 제어된 실드 가스를 사용하는 것이 효과적인 것을 발견했다.As a result of intensive research to solve the above problems, the present inventors have reduced molecular gases having oxygen atoms, such as CO ₂ and O ₂ , as a shielding gas containing Ar as a main component, and CO ₂ and H ₂ It has been found that it is effective to use a shielding gas in which the content of and the relative ratio thereof are appropriately controlled.

즉, 본 발명의 상기 목적은, 가스 실드 아크 용접 방법에 관련된 하기 [1]의 구성에 의해 달성된다.That is, the above object of the present invention is achieved by the configuration of the following [1] related to a gas shielded arc welding method.

[1] 용접 와이어를 전극으로서 사용하여, 실드 가스를 용접 모재의 피용접 영역에 흘리면서 용접하는 가스 실드 아크 용접 방법으로서,[1] A gas shielded arc welding method in which a welding wire is used as an electrode and welding is performed while flowing a shielding gas into a region to be welded of a welding base material,

상기 실드 가스는, 실드 가스 전체 체적에 대해,The shielding gas, with respect to the entire volume of the shielding gas,

CO₂: 0.5체적% 이상 2.0체적% 이하, 및CO ₂ : 0.5 vol% or more and 2.0 vol% or less, and

H₂: 0.5체적% 이상 3.0체적% 이하H2: 0.5 _volume % or more and 3.0 volume% or less

를 함유하고,contains,

잔부가 Ar 및 불가피적 불순물이며,The balance is Ar and unavoidable impurities,

상기 실드 가스 전체 체적에 대한 상기 CO₂의 함유량을 체적%로 [CO₂]로 하고, 상기 실드 가스 전체 체적에 대한 상기 H₂의 함유량을 체적%로 [H₂]로 했을 때, 하기 식 (1) 및 식 (2)를 만족시키는 것을 특징으로 하는 가스 실드 아크 용접 방법. _The _following _formula ₍ A gas shielded arc welding method characterized by satisfying 1) and Equation (2).

1.30≤[CO₂]+[H₂]≤4.40···(1)1.30≤[CO ₂ ]+[H ₂ ]≤4.40...(1)

0.35≤[H₂]/([CO₂]+[H₂])≤0.74···(2)0.35≤[H ₂ ]/([CO ₂ ]+[H ₂ ])≤0.74...(2)

또한, 가스 실드 아크 용접 방법에 관련된 본 발명의 바람직한 실시형태는, 하기 [2]∼[6]에 관한 것이다.Further, preferred embodiments of the present invention related to the gas shielded arc welding method relate to the following [2] to [6].

[2] 상기 실드 가스 전체 체적에 대한 상기 Ar의 함유량을 체적%로 [Ar]로 했을 때, 하기 식 (3)을 만족시키는 것을 특징으로 하는 [1]에 기재된 가스 실드 아크 용접 방법.[2] The gas shielded arc welding method according to [1], wherein the following formula (3) is satisfied when the content of the Ar with respect to the total volume of the shielding gas is expressed as [Ar] in volume%.

57.0≤0.5×[Ar]+1.5×[CO₂]+10×[H₂]≤80.0···(3)57.0≤0.5×[Ar]+1.5×[CO ₂ ]+10×[H ₂ ]≤80.0...(3)

[3] 상기 용접 와이어는, 용접 와이어 전체 질량에 대해,[3] The welding wire, relative to the total mass of the welding wire,

Cr: 18질량% 이상 28.5질량% 이하, 및Cr: 18% by mass or more and 28.5% by mass or less, and

Ni: 8.0질량% 이상 37.0질량% 이하Ni: 8.0 mass% or more and 37.0 mass% or less

를 함유하고,contains,

DeLong의 조직도에 기초하는 페라이트 백분율로 15.3% 이하의 조직을 갖는 것을 특징으로 하는 [1] 또는 [2]에 기재된 가스 실드 아크 용접 방법.The gas shielded arc welding method according to [1] or [2], characterized by having a structure of 15.3% or less in percent ferrite based on the structure chart of DeLong.

[4] 상기 용접 와이어는, 상기 용접 와이어 전체 질량에 대해,[4] The welding wire, relative to the total mass of the welding wire,

C: 0.20질량% 이하(0질량%를 포함한다),C: 0.20% by mass or less (including 0% by mass);

Si: 1.00질량% 이하(0질량%를 포함한다),Si: 1.00% by mass or less (including 0% by mass);

Mn: 4.8질량% 이하(0질량%를 포함한다),Mn: 4.8% by mass or less (including 0% by mass);

P: 0.03질량% 이하(0질량%를 포함한다),P: 0.03% by mass or less (including 0% by mass);

S: 0.03질량% 이하(0질량%를 포함한다),S: 0.03% by mass or less (including 0% by mass);

Cu: 4.0질량% 이하(0질량%를 포함한다),Cu: 4.0 mass % or less (including 0 mass %);

Mo: 4.0질량% 이하(0질량%를 포함한다),Mo: 4.0 mass % or less (including 0 mass %);

Nb: 1.0질량% 이하(0질량%를 포함한다), 및Nb: 1.0% by mass or less (including 0% by mass), and

N: 0.30질량% 이하(0질량%를 포함한다)N: 0.30% by mass or less (including 0% by mass)

인 것을 특징으로 하는 [3]에 기재된 가스 실드 아크 용접 방법.The gas shielded arc welding method according to [3], characterized in that.

[5] 상기 용접 모재의 피용접 영역은 개선을 갖고,[5] The welded area of the welding base material has an improvement,

상기 개선은, V형, レ형, I형, K형, X형, J형 및 U형으로부터 선택된 1종의 개선 형상을 갖고,The improvement has one type of improvement shape selected from V-type, レ-type, I-type, K-type, X-type, J-type and U-type,

상기 개선의 개선 각도는 0∼90°인 것을 특징으로 하는 [1]∼[4] 중 어느 하나에 기재된 가스 실드 아크 용접 방법.The gas shielded arc welding method according to any one of [1] to [4], characterized in that the groove angle of the groove is 0 to 90°.

[6] 상기 실드 가스의 가스 유량 Q가 10∼30(리터/분) 이하,[6] The gas flow rate Q of the shielding gas is 10 to 30 (liters/minute) or less,

상기 용접 와이어의 돌출 길이 L이 10∼30(mm) 이하이고,The protrusion length L of the welding wire is 10 to 30 (mm) or less,

상기 가스 유량 Q(리터/분)와 상기 돌출 길이 L(mm)의 비가, 하기 식 (4)를 만족하는 것을 특징으로 하는 [1]∼[5] 중 어느 하나에 기재된 가스 실드 아크 용접 방법.The gas shielded arc welding method according to any one of [1] to [5], wherein the ratio of the gas flow rate Q (liter/minute) and the protrusion length L (mm) satisfies the following formula (4).

0.5≤Q/L≤2.2···(4)0.5≤Q/L≤2.2...(4)

또한, 본 발명의 상기 목적은, 구조물의 제조 방법에 관련된 하기 [7]의 구성에 의해 달성된다.In addition, the above object of the present invention is achieved by the configuration of the following [7] related to the manufacturing method of the structure.

[7] 용접 와이어 및 실드 가스를 이용한 가스 실드 아크 용접에 의해 제조되는 구조물의 제조 방법으로서,[7] A method for manufacturing a structure manufactured by gas shielded arc welding using a welding wire and shield gas,

를 함유하고,contains,

상기 실드 가스 전체 체적에 대한 상기 CO₂의 함유량을 체적%로 [CO₂]로 하고, 상기 실드 가스 전체 체적에 대한 상기 H₂의 함유량을 체적%로 [H₂]로 했을 때, 하기 식 (1) 및 식 (2)를 만족시키는 것을 특징으로 하는 구조물의 제조 방법. _The _following _formula ₍ 1) and (2) are satisfied.

1.30≤[CO₂]+[H₂]≤4.40···(1)1.30≤[CO ₂ ]+[H ₂ ]≤4.40...(1)

또한, 본 발명의 상기 목적은, 실드 가스에 관련된 하기 [8]의 구성에 의해 달성된다.In addition, the above object of the present invention is achieved by the following configuration [8] related to the shielding gas.

[8] 가스 실드 아크 용접에 이용되는 실드 가스로서,[8] As a shielding gas used for gas shielded arc welding,

실드 가스 전체 체적에 대해,For the total volume of shield gas,

를 함유하고,contains,

상기 실드 가스 전체 체적에 대한 상기 CO₂의 함유량을 체적%로 [CO₂]로 하고, 상기 실드 가스 전체 체적에 대한 상기 H₂의 함유량을 체적%로 [H₂]로 했을 때, 하기 식 (1) 및 식 (2)를 만족시키는 것을 특징으로 하는 실드 가스. _The _following _formula ₍ 1) and (2).

1.30≤[CO₂]+[H₂]≤4.40···(1)1.30≤[CO ₂ ]+[H ₂ ]≤4.40...(1)

본 발명에 따른 가스 실드 아크 용접 방법에 의하면, 용접 재료 및 용접 모재의 종류나 형상 등의 조건을 불문하고, 아크 안정성이 높고, 또한 융합 불량을 억제할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 구조물의 제조 방법에 의하면, 융합 불량의 발생이 억제된 양호한 이음을 제조할 수 있다.According to the gas shielded arc welding method according to the present invention, arc stability is high and poor fusion can be suppressed regardless of conditions such as the type or shape of the welding material and the welding base material. In addition, according to the manufacturing method of the structure according to the present invention, it is possible to manufacture a good joint in which the occurrence of poor fusion is suppressed.

[도 1] 도 1은, 세로축을 니켈 당량(%)으로 하고, 가로축을 크로뮴 당량(%)으로 한 경우의, DeLong의 조직도이다.
[도 2] 도 2는, 본 발명에 있어서 사용할 수 있는 용접 장치의 예를 나타내는 모식도이다.
[도 3] 도 3은, 시험 No. T1에 있어서의 시료 No. B1(용접 전류 150A)의 용접 금속의 단면을 나타내는 도면 대용 사진이다.
[도 4] 도 4는, 시험 No. T16에 있어서의 시료 No. B16(용접 전류 150A)의 용접 금속의 단면을 나타내는 도면 대용 사진이다.
[도 5] 도 5는, 본 발명 방법에 의해 용접을 실시한 시험판의 비드 외관을 나타내는 도면 대용 사진이다.
[도 6] 도 6은, 본 발명 방법에 의해 용접을 실시한 시험판의 용접 금속의 단면을 나타내는 도면 대용 사진이다.[Fig. 1] Fig. 1 is a structure diagram of DeLong when the vertical axis is nickel equivalent (%) and the horizontal axis is chromium equivalent (%).
[Fig. 2] Fig. 2 is a schematic diagram showing an example of a welding device that can be used in the present invention.
[Fig. 3] Fig. 3 shows test no. Sample No. in T1. It is a drawing substitute photograph showing the cross section of the weld metal of B1 (welding current 150A).
[Fig. 4] Fig. 4 shows test no. Sample No. in T16. It is a drawing substitute photograph showing the cross section of the weld metal of B16 (welding current 150A).
[Fig. 5] Fig. 5 is a photograph in place of a drawing showing the outer appearance of a bead of a test plate welded by the method of the present invention.
[Fig. 6] Fig. 6 is a photograph in lieu of a drawing showing a cross section of a weld metal of a test plate welded by the method of the present invention.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대하여 상세하게 설명한다. 한편, 본 발명은, 이하에 설명하는 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 또한, 명세서 중, 「∼」란, 그 전후에 기재된 수치를 하한치 및 상한치로서 포함하는 의미로 사용된다.Hereinafter, the form for implementing this invention is demonstrated in detail. On the other hand, the present invention is not limited to the embodiments described below. In addition, it is used by the meaning which includes the numerical value described before and after that as a lower limit and an upper limit with "-" in a specification.

[가스 실드 아크 용접 방법][Gas shielded arc welding method]

본 발명에 따른 가스 실드 아크 용접 방법은, 용접 토치를 개재시켜 소모식 전극(이하, 용접 와이어라고도 한다)을 송급하고, 실드 가스를 용접 모재의 피용접 영역에 흘리면서 용접을 행하는 방법이 된다. 본 발명은, 상기 용접 방법에 있어서 사용되는 실드 가스에도 관한 것이기 때문에, 우선, 본 발명에 따른 실드 가스에 대하여 설명한다.The gas shielded arc welding method according to the present invention is a method of supplying a consumable electrode (hereinafter also referred to as a welding wire) through a welding torch, and performing welding while flowing a shielding gas into a region to be welded of a base material. Since the present invention also relates to a shielding gas used in the above welding method, the shielding gas according to the present invention will be described first.

[실드 가스][Shield Gas]

본 발명에 따른 실드 가스는, CO₂(이산화 탄소) 및 H₂(수소)를 함유하고, 잔부가 Ar(아르곤) 및 불가피적 불순물로 구성된다. 전술한 바와 같이, 실드 가스는, 대기 중의 질소나 산소의 악영향으로부터 용융 금속을 보호하기 위해서 이용되지만, 그 한편으로, 실드 가스에 CO₂나 O₂와 같은 산소 원자를 갖는 분자성 가스가 포함되는 경우, 실드 가스에 포함되는 산소 원자가 용융 금속 중에 들어간다. 본 발명의 전제인 우수한 용접 금속의 인성을 확보하기 위해서는, 용접 금속의 저산소화가 조건이 된다. 따라서, 본 발명에 따른 실드 가스는, 산소 원자를 갖는 분자성 가스를 최대한 적게 하고, 범용적인 불활성 가스인 Ar 가스를 주성분으로 하고 있다.The shielding gas according to the present invention contains CO ₂ (carbon dioxide) and H ₂ (hydrogen), the balance being composed of Ar (argon) and unavoidable impurities. As described above, the shielding gas is used to protect the molten metal from the adverse effects of nitrogen or oxygen in the atmosphere, but on the other hand, the shielding gas contains a molecular gas having an oxygen atom such as CO ₂ or O ₂ . In this case, oxygen atoms contained in the shielding gas enter the molten metal. In order to ensure excellent toughness of the weld metal, which is a premise of the present invention, low-oxygenation of the weld metal is a condition. Therefore, the shielding gas according to the present invention contains as little molecular gas as possible, and has Ar gas, which is a general-purpose inert gas, as its main component.

또, 전술한 바와 같이, Ar 가스가 대부분을 차지하는 실드 가스는, 아크 편향에 의한 아크 불안정 및 아크력 저하에 의해, 융합 불량이 발생한다는 과제가 있다. 이에 반해서, 본 발명에서는, CO₂ 가스 및 H₂ 가스의 함유량을 적정하게 제어함과 함께, 잔부를, 예를 들면 95체적% 이상의 Ar 가스로 하는 것에 의해, 용접 금속의 저산소성을 유지하면서, 아크 안정성 및 아크력을 유지하여, 융합 불량의 억제를 달성할 수 있다.Further, as described above, the shielding gas, which is mostly composed of Ar gas, has a problem that fusion failure occurs due to arc instability and arc force reduction due to arc deflection. On the other hand, in the present invention, the content of the CO ₂ gas and the H ₂ gas is appropriately controlled, and the balance is, for example, 95% by volume or more of Ar gas, while maintaining the low-oxygenity of the weld metal. It is possible to achieve suppression of poor fusion by maintaining arc stability and arc force.

한편, 후술하는 바와 같이, CO₂ 가스는 아크 안정성에 기여하는 가스가 되고, H₂ 가스는 아크력에 기여하는 가스가 된다. 이하, 각 가스 조성과 적정 범위에 대하여 상세하게 설명한다.On the other hand, as will be described later, CO ₂ gas becomes a gas contributing to arc stability, and H ₂ gas becomes a gas contributing to arc force. Hereinafter, each gas composition and appropriate range will be described in detail.

<CO₂: 0.5체적% 이상 2.0체적% 이하><CO2: 0.5 vol% or more and _2.0 vol% or less>

CO₂는 아크 중에서 원자상으로 해리되기 쉬워, 아크로부터 해리열을 빼앗으므로, 아크의 긴축 효과에 기여한다. 한편, 공기를 1로 했을 때의 CO₂의 전위 경도의 비는 1.5로 되어 있다. 또한, 해리된 O(산소 원자)가, 용융지 상의 탈산 원소와 반응하여, 용융지 표면에서 산화물을 형성하고, 이 산화물이 음극점으로서 작용함으로써, 아크 편향을 억제하여, 아크가 안정된다. 그러나, 해리된 O가 용융 금속 중에 들어가면, 결과로서 용접 금속의 산소량이 증가할 가능성이 있기 때문에, 실드 가스 중의 CO₂는 적절히 제어할 필요가 있다.CO ₂ is easily dissociated into atoms in an arc and takes away heat of dissociation from the arc, thereby contributing to an arc-tightening effect. On the other hand, the ratio of the electric potential hardness of CO ₂ when air is 1 is set to 1.5. In addition, the dissociated O (oxygen atom) reacts with the deoxidizing element on the molten pool to form an oxide on the surface of the molten pool, and this oxide acts as a cathode, thereby suppressing arc deflection and stabilizing the arc. However, if dissociated O enters the molten metal, there is a possibility that the amount of oxygen in the weld metal may increase as a result, so CO ₂ in the shielding gas needs to be appropriately controlled.

CO₂ 함유량이 0.5체적% 미만이면, 주로 아크 안정 효과를 확보할 수 없다. 따라서, 실드 가스 중의 CO₂ 함유량은, 실드 가스 전체 체적에 대해서, 0.5체적% 이상으로 하고, 바람직하게는 0.6체적% 이상이며, 보다 바람직하게는 0.9체적% 이상이다.If the CO ₂ content is less than 0.5 vol%, the arc stabilizing effect cannot be mainly secured. Therefore, the CO ₂ content in the shielding gas is 0.5 vol% or more, preferably 0.6 vol% or more, and more preferably 0.9 vol% or more with respect to the total volume of the shielding gas.

한편, CO₂ 함유량이 2.0체적%를 초과하여, 과도하게 포함되면, 용융 금속 중으로의 산소의 혼입, 및 과도한 아크 긴축에 의해, 용적 이행이 글로뷸 이행 형태가 되고, 그 결과, 아크가 불안정해지기 쉽다. 따라서, 실드 가스 중의 CO₂ 함유량은, 실드 가스 전체 체적에 대해서, 2.0체적% 이하로 한다. 또한, 실드 가스 중의 CO₂ 함유량은, 실드 가스 전체 체적에 대해서, 바람직하게는 1.5체적% 이하로 하고, 보다 바람직하게는 1.1체적% 이하로 하면, 용융 금속에 들어가는 산소를 더 억제할 수 있으므로, 보다 우수한 인성을 확보할 수 있다.On the other hand, if the CO ₂ content exceeds 2.0 vol% and is excessively contained, the volume transition becomes a globular transition form due to incorporation of oxygen into the molten metal and excessive arc tightening, and as a result, the arc becomes unstable. easy to lose Therefore, the CO ₂ content in the shielding gas is 2.0 vol% or less with respect to the total volume of the shielding gas. Further, when the CO ₂ content in the shielding gas is preferably 1.5 vol% or less, more preferably 1.1 vol% or less, with respect to the total volume of the shielding gas, oxygen entering the molten metal can be further suppressed. Better toughness can be secured.

한편, 실드 가스가 CO₂를 함유하는 경우는, 해리 시에 C(탄소) 또는 CO(일산화 탄소)가 발생하여, 용융지 표면에 흡착한 O를 환원하는 작용이 기능하기 때문에, 산소 원자를 갖는 분자성 가스이면서, 용융 금속에 들어가는 산소를 최대한 억제할 수 있다. 이와 같은 CO₂의 효과는, 다른 산소 원자를 갖는 분자성 가스, 예를 들면, 용접에 범용적인 것으로서 들 수 있는 O₂로는 대체를 할 수 없다. 이는, 실드 가스가 O₂를 함유하는 경우에, O₂의 해리 후에, O는 환원되지 않고서 용융지 표면에 흡착하여, 용융 금속 중에 산소가 들어가기 때문이고, 그 결과, 용접 금속의 산소량이 많아지거나, 용접 후의 비드 표면의 광택성이 나빠지거나 한다는 폐해가 발생한다. 따라서, 본 발명에 있어서는, 용접 금속의 산소량 증가 억제 및 양호한 비드 외관을 유지하면서, 아크 안정성을 확보하는 산소 원자를 갖는 분자성 가스로서, CO₂가 선택된다.On the other hand, when the shielding gas contains CO ₂ , C (carbon) or CO (carbon monoxide) is generated during dissociation to reduce O adsorbed on the surface of the molten pool. Although it is a molecular gas, oxygen entering the molten metal can be suppressed as much as possible. Such effects of CO ₂ cannot be replaced with molecular gases having other oxygen atoms, such as O ₂ , which is generally used for welding. This is because when the shielding gas contains O ₂ , after dissociation of O ₂ , O is adsorbed to the surface of the molten pool without being reduced, and oxygen enters the molten metal. As a result, the amount of oxygen in the weld metal increases or , the adverse effect that the glossiness of the surface of the bead after welding is deteriorated occurs. Therefore, in the present invention, CO ₂ is selected as a molecular gas having an oxygen atom that secures arc stability while suppressing an increase in the amount of oxygen in the weld metal and maintaining a good bead appearance.

<H₂: 0.5체적% 이상 3.0체적% 이하><H2: 0.5 vol% or _more and 3.0 vol% or less>

H₂는, 다른 분자와 비교해도 전위 경도가 높은 분자이며, 공기를 1로 했을 때의 H₂의 전위 경도의 비는 10으로 되어 있다. 이는 H₂의 해리 전압이 극단적으로 낮은 것이 요인이며, 다량의 해리열을 빼앗기 때문에, 아크의 긴축 효과에 크게 기여한다. 또한, H₂는 환원 효과도 있어, 용융 금속 중에 들어가는 산소를 억제하는 효과도 있다. H₂ 함유량이 0.5체적% 미만이면, 아크 긴축 효과가 얻어지지 않아, 전류 밀도가 저하되고, 아크력이 감소하기 때문에, 융합 불량이 발생한다. 따라서, 실드 가스 중의 H₂ 함유량은, 실드 가스 전체 체적에 대해서, 0.5체적% 이상으로 하고, 바람직하게는 0.8체적% 이상이며, 보다 바람직하게는 1.0체적% 이상이다.H ₂ is a molecule with a high potential hardness compared to other molecules, and the ratio of the potential hardness of H ₂ when air is 1 is set to 10. This is because the dissociation voltage of H ₂ is extremely low, and since a large amount of dissociation heat is taken away, it greatly contributes to the arc tightening effect. In addition, H ₂ has a reducing effect and also has an effect of suppressing oxygen entering the molten metal. If the H ₂ content is less than 0.5 vol%, the arc tightening effect is not obtained, the current density decreases, and the arc force decreases, resulting in poor fusion. Therefore, the H ₂ content in the shielding gas is 0.5 vol% or more, preferably 0.8 vol% or more, and more preferably 1.0 vol% or more with respect to the total volume of the shielding gas.

한편, H₂ 함유량이 3.0체적%를 초과하면, 아크의 긴축 효과가 과도하게 작용하는 것에 의해, 용적 이행이 글로뷸 이행 형태가 된다. 글로뷸 이행은, 아크력으로 용적이 밀어 올려져, 와이어 직경 이상의 조대한 용적이 부정기적으로 이탈하는 현상이며, 이 때문에 아크는 불안정해진다. 따라서, 실드 가스 중의 H₂ 함유량은, 실드 가스 전체 체적에 대해서, 3.0체적% 이하로 하고, 바람직하게는 2.8체적% 이하이다.On the other hand, when the H ₂ content exceeds 3.0 vol%, the arc tightening effect acts excessively, and the volume transfer becomes a globular transfer form. Globule transfer is a phenomenon in which the volume is pushed up by the arc force and a coarse volume equal to or larger than the wire diameter is irregularly released, and thus the arc becomes unstable. Therefore, the H ₂ content in the shielding gas is 3.0 vol% or less, preferably 2.8 vol% or less, with respect to the total volume of the shielding gas.

<잔부: Ar 및 불가피적 불순물><Balance: Ar and unavoidable impurities>

(Ar: 95체적% 이상 98.5체적% 이하)(Ar: 95 vol% or more and 98.5 vol% or less)

Ar은 단원자 분자이며, 안정된 화학 결합을 형성하지 않는 특성을 갖기 때문에, Ar 가스는 불활성 가스나 희가스라고도 불린다. 용접에 있어서는, 실드 가스 중에 포함되는 Ar 가스, 즉 불활성 가스의 비율이 클수록, 실드 가스로부터 용융 금속 중에 들어가는 산소 등을 억제할 수 있어, 용접 금속의 저산소화를 도모할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 실드 가스는, 상기 CO₂ 및 H₂를 함유하고, 잔부가 Ar 및 불가피적 불순물인 것으로 하며, Ar 함유량에 대해서는 특별히 제한되지 않는다. 한편, Ar 함유량이 95체적% 이상이면, 용접 금속의 산소량을 낮게 하여, 우수한 인성을 확보할 수 있다. 따라서, 실드 가스 중의 Ar 함유량은, 실드 가스 전체 체적에 대해서, 95체적% 이상인 것이 바람직하고, 95체적% 초과인 것이 보다 바람직하며, 96체적% 이상인 것이 더 바람직하다.Ar gas is also called an inert gas or a noble gas because it is a monoatomic molecule and has a characteristic of not forming a stable chemical bond. In welding, as the ratio of Ar gas, ie, inert gas, contained in the shielding gas increases, oxygen entering the molten metal from the shielding gas can be suppressed, and the oxygenation of the weld metal can be reduced. Therefore, the shielding gas according to the present invention contains CO ₂ and H ₂ , the balance being Ar and unavoidable impurities, and the Ar content is not particularly limited. On the other hand, when the Ar content is 95% by volume or more, the oxygen content of the weld metal is reduced and excellent toughness can be secured. Therefore, the Ar content in the shielding gas is preferably 95 vol% or more, more preferably more than 95 vol%, and still more preferably 96 vol% or more with respect to the total volume of the shielding gas.

한편, Ar 함유량이 98.5체적% 이하이면, 아크의 전위 경도, 즉 단위 거리당의 전압이 낮아지는 것을 방지할 수 있어, 적정 아크 전압 시에 있어서, 아크 길이 및 아크의 퍼짐을 적정하게 유지하고, 전류 밀도를 크게 할 수 있다. 그 결과, 아크력의 저하를 억제하여, 융합 불량의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 음극점이 불안정해지는 것에 의한 아크의 편향을 방지할 수 있어, 아크가 안정화된다. 따라서, 실드 가스 중의 Ar 함유량은, 실드 가스 전체 체적에 대해서, 98.5체적% 이하인 것이 바람직하고, 98.1체적% 이하인 것이 보다 바람직하다.On the other hand, when the Ar content is 98.5% by volume or less, it is possible to prevent the potential gradient of the arc, that is, the voltage per unit distance from being lowered, to maintain the arc length and arc spread appropriately at an appropriate arc voltage, and to maintain the current density can be increased. As a result, a decrease in arc force can be suppressed, and occurrence of poor fusion can be prevented. In addition, it is possible to prevent the deflection of the arc due to the instability of the cathode point, and the arc is stabilized. Therefore, the Ar content in the shielding gas is preferably 98.5% by volume or less, and more preferably 98.1% by volume or less with respect to the total volume of the shielding gas.

한편, 공기를 1로 했을 때의 Ar의 전위 경도의 비는 0.5가 된다.On the other hand, the ratio of the potential hardness of Ar when air is 1 is 0.5.

(불가피적 불순물)(Inevitable Impurity)

본 발명에 따른 실드 가스에 함유될 수 있는 불가피적 불순물로서는, 산소, 질소 및 물 등을 들 수 있다. 상기 불가피적 불순물 중, 산소의 함유량은 적을수록 좋고, 실드 가스 중의 O₂ 함유량은, 실드 가스 전체 체적에 대해서, 0.02체적% 이하이면, 본 발명의 효과를 방해하지 않는다. 또한, 그 외의 불가피적 불순물의 함유량에 대해서도, 적을수록 좋고, 실드 가스 중의 O₂ 이외의 각 성분의 함유량은, 실드 가스 전체 체적에 대해서, 각각 0.03체적% 이하이면, 본 발명의 효과를 방해하지 않는다. 한편, 실드 가스에 함유되는 불가피적 불순물의 합계량은, 실드 가스 전체 체적에 대해서, 바람직하게는, 0.05체적% 이하이고, 더 바람직하게는 0.03체적% 이하로 제한할 수 있으면 좋다.Examples of unavoidable impurities that may be contained in the shielding gas according to the present invention include oxygen, nitrogen and water. Among the unavoidable impurities, the smaller the content of oxygen, the better, and the effect of the present invention is not hindered when the content of O ₂ in the shielding gas is 0.02% by volume or less with respect to the total volume of the shielding gas. In addition, as for the content of other unavoidable impurities, the smaller the better, and the effect of the present invention is not hindered as long as the content of each component other than O ₂ in the shielding gas is 0.03% by volume or less with respect to the total volume of the shielding gas. don't On the other hand, the total amount of unavoidable impurities contained in the shielding gas should preferably be limited to 0.05% by volume or less, and more preferably to 0.03% by volume or less with respect to the total volume of the shielding gas.

<1.30≤[CO₂]+[H₂]≤4.40><1.30≤[CO ₂ ]+[H ₂ ]≤4.40>

전술한 바와 같이, CO₂와 H₂는, 모두 아크 긴축 효과에 기여함과 함께, 아크 안정성을 향상시키는 효과를 갖는 성분이기 때문에, 본 발명에 있어서는, 이들의 합계량에 대해서도 최적 범위를 한정한다.As described above, CO ₂ and H ₂ both contribute to the arc-tightening effect and are components having an effect of improving arc stability, so in the present invention, the optimum range is also limited for their total amount.

실드 가스 전체 체적에 대한 CO₂ 함유량을 체적%로 [CO₂]로 하고, H₂ 함유량을 체적%로 [H₂]로 했을 때, [CO₂]+[H₂]가 1.30 미만이면, 아크 긴축 효과에 의한 융합 불량 억제 효과 및 아크 안정성의 향상 효과 중 어느 한쪽 또는 양쪽의 효과를 얻을 수 없다.If [CO ₂ ] + [H ₂ ] is less than 1.30 when the CO ₂ content with respect to the total volume of the shielding gas is [CO ₂ ] in volume % and the H ₂ content is [H ₂ ] in volume %, the arc Either one or both of the effect of suppressing poor fusion and the effect of improving arc stability due to the tightening effect cannot be obtained.

한편, [CO₂]+[H₂]가 4.40을 초과하면, 아크의 긴축 효과가 과잉이 되어, 아크 불안정이 발생한다.On the other hand, when [CO ₂ ]+[H ₂ ] exceeds 4.40, the arc tightening effect becomes excessive and arc instability occurs.

따라서, CO₂ 함유량 및 H₂ 함유량은, 하기 식 (1)을 만족하는 것으로 한다. 한편, [CO₂]+[H₂]에 의해 얻어지는 값은 1.50 이상인 것이 바람직하고, 1.90 이상인 것이 보다 바람직하며, 4.30 이하인 것이 바람직하고, 3.90 이하인 것이 보다 바람직하다.Therefore, the CO ₂ content and the H ₂ content satisfy the following formula (1). On the other hand, the value obtained by [CO ₂ ] + [H ₂ ] is preferably 1.50 or more, more preferably 1.90 or more, preferably 4.30 or less, and more preferably 3.90 or less.

1.30≤[CO₂]+[H₂]≤4.40···(1)1.30≤[CO ₂ ]+[H ₂ ]≤4.40...(1)

<0.35≤[H₂]/([CO₂]+[H₂])≤0.74><0.35≤[H ₂ ]/([CO ₂ ]+[H ₂ ])≤0.74>

H₂는 아크 긴축 효과에 크게 기여하기 때문에, 본 발명에 있어서는, CO₂ 함유량과 H₂ 함유량의 합계량에 대한 H₂ 함유량의 비율에 대해서도, 최적 범위를 한정한다. 즉, CO₂ 함유량과 H₂ 함유량의 합계량이, 상기 식 (1)을 만족하는 것임과 함께, 이 합계량에 대한 H₂의 비율이, 하기 식 (2)를 만족하는 것인 경우에 있어서만, 본 발명의 효과인 융합 불량 억제와 아크 안정성을 함께 만족시키는 효과를 발휘한다.Since H ₂ greatly contributes to the arc tightening effect, in the present invention, the optimum range is also limited for the ratio of the H ₂ content to the total amount of the CO ₂ content and the H ₂ content. That is, only when the total amount of the CO ₂ content and the H ₂ content satisfies the above formula (1), and the ratio of H ₂ to this total amount satisfies the following formula (2), The effect of satisfying both the suppression of poor fusion and the arc stability, which are the effects of the present invention, is exhibited.

CO₂ 함유량과 H₂ 함유량의 합계량에 대한 H₂ 함유량의 비율이 0.35 미만이면, 아크 긴축 효과가 작아, 융합 불량이 발생할 우려가 있다.When the ratio of the H ₂ content to the total amount of the CO ₂ content and the H ₂ content is less than 0.35, the arc tightening effect is small and there is a possibility that fusion failure may occur.

한편, 상기 비율이 0.74를 초과하면, CO₂의 아크 안정 효과가 발휘되지 않는 데다가, 과도한 아크 긴축 효과에 의해, 용적 이행이 글로뷸 이행 형태가 되기 때문에, 보다 한층 아크가 불안정해진다. 따라서, CO₂ 함유량 및 H₂ 함유량은, 하기 식 (2)를 만족하는 것으로 한다. 한편, [H₂]/([CO₂]+[H₂])에 의해 얻어지는 값은 0.40 이상인 것이 바람직하고, 0.47 이상인 것이 보다 바람직하며, 0.70 이하인 것이 바람직하고, 0.67 이하인 것이 보다 바람직하다.On the other hand, when the ratio exceeds 0.74, the arc stabilizing effect of CO ₂ is not exhibited, and the volume transfer becomes a globular transfer form due to the excessive arc tightening effect, so the arc becomes more unstable. Therefore, the CO ₂ content and the H ₂ content satisfy the following formula (2). On the other hand, the value obtained by [H ₂ ]/([CO ₂ ]+[H ₂ ]) is preferably 0.40 or more, more preferably 0.47 or more, preferably 0.70 or less, and more preferably 0.67 or less.

<57.0≤0.5×[Ar]+1.5×[CO₂]+10×[H₂]≤80.0><57.0≤0.5×[Ar]+1.5×[CO ₂ ]+10×[H ₂ ]≤80.0>

전술한 바와 같이, 본 발명에 있어서는, 실드 가스 중의 CO₂ 함유량, H₂ 함유량 및 Ar 함유량을 적절히 제어하는 것에 의해, 융합 불량의 발생을 억제할 수 있음과 함께, 아크 안정성을 향상시킬 수 있다. 이들 각 가스의, 융합 불량 억제 및 아크 안정성의 향상에 대한 영향은, 공기를 1로 했을 때의 전위 경도비에 의해 결정된다.As described above, in the present invention, by appropriately controlling the CO ₂ content, the H ₂ content, and the Ar content in the shielding gas, occurrence of fusion failure can be suppressed and arc stability can be improved. The influence of each of these gases on the suppression of fusion failure and the improvement of arc stability is determined by the potential hardness ratio when air is set to 1.

실드 가스 전체 체적에 대한 Ar 함유량을 체적%로 [Ar]로 하고, CO₂ 함유량을 체적%로 [CO₂]로 하고, H₂ 함유량을 체적%로 [H₂]로 했을 때, 0.5×[Ar]+1.5×[CO₂]+10×[H₂]에 의해 얻어지는 값이 57.0 이상, 80.0 이하의 범위이면, 아크 긴축 효과, 아크 안정 효과를 양립시켜 얻을 수 있다.When the Ar content relative to the total volume of the shielding gas is [Ar] in volume%, the CO ₂ content is [CO ₂ ] in volume%, and the H ₂ content is [H ₂ ] in volume%, 0.5×[ When the value obtained by Ar] + 1.5 x [CO ₂ ] + 10 x [H ₂ ] is in the range of 57.0 or more and 80.0 or less, both the arc tightening effect and the arc stabilizing effect can be achieved.

따라서, 본 발명에 있어서는, 하기 식 (3)을 만족하는 것이 바람직하다. 한편, 0.5×[Ar]+1.5×[CO₂]+10×[H₂]에 의해 얻어지는 값은 59.0 이상인 것이 보다 바람직하고, 63.0 이상인 것이 더 바람직하며, 79.0 이하인 것이 보다 바람직하고, 78.0 이하인 것이 더 바람직하다.Therefore, in the present invention, it is preferable to satisfy the following formula (3). On the other hand, the value obtained by 0.5×[Ar]+1.5×[CO ₂ ]+10×[H ₂ ] is more preferably 59.0 or more, more preferably 63.0 or more, more preferably 79.0 or less, and 78.0 or less. more preferable

본 발명에 따른 실드 가스는, CO₂ 함유량 및 H₂ 함유량이 적절히 제어되고, 잔부가 Ar 및 불가피적 불순물로 구성된 혼합 가스가 되지만, 그 사용에 있어서는, 미리 제조한 혼합 가스를 봉입한 기체용의 봄베(이후, 가스 봄베라고도 한다)를 이용하는 방법, 또는 가스 혼합기를 이용하여, 이들 가스를 혼합하여 이용하는 방법이 바람직하고, 본 발명의 효과를 얻기 위해서는, 가스 봄베나 혼합기를 이용하여, 혼합된 가스를 하나의 노즐로부터 분출하는 방법이 보다 바람직하다.In the shielding gas according to the present invention, the content of CO ₂ and the content of H ₂ are appropriately controlled, and the remainder is a mixed gas composed of Ar and unavoidable impurities. A method using a gas cylinder (hereinafter also referred to as a gas cylinder) or a method of mixing and using these gases using a gas mixer is preferable, and in order to obtain the effect of the present invention, using a gas cylinder or a mixer, the mixed gas A method of ejecting from one nozzle is more preferable.

한편, 외측과 내측의 2개의 노즐을 이용한 2중 실드 가스 방식을 이용하여, 용융 금속 근방에서 혼합하는 방법은, 가스의 조성이 불균일하게 되어, 본 발명의 효과가 작용하지 않을 가능성이 있다. 또한, 2중 실드 가스 방식에 있어서, 예를 들면, 외측을 Ar, 내측을 CO₂나 H₂ 가스로 할 때는, 활성 가스가 국소적으로 존재하게 되기 때문에, 친숙성이나 광택성에 악영향을 미칠 가능성이 있을 수 있다. 따라서, 용융 금속 근방에서 혼합하는 방법은, 본 발명의 효과가 충분히 발휘되지 않을 가능성이 있기 때문에, 이용하지 않는 것이 바람직하다.On the other hand, the method of mixing in the vicinity of the molten metal using the double shield gas method using two nozzles on the outside and the inside may cause the gas composition to be non-uniform and the effect of the present invention may not work. In addition, in the double shielding gas method, for example, when Ar is used on the outside and CO ₂ or H ₂ gas is used on the inside, the active gas exists locally, so there is a possibility of adversely affecting familiarity and glossiness. There may be. Therefore, it is preferable not to use the method of mixing in the vicinity of the molten metal because there is a possibility that the effect of the present invention may not be fully exhibited.

다음으로, 본 발명에 따른 가스 실드 아크 용접 방법에 있어서 사용되는 실드 가스와 조합하여 이용되는 용접 와이어의 바람직한 형태에 대하여 설명한다.Next, a preferred form of the welding wire used in combination with the shielding gas used in the gas shielded arc welding method according to the present invention will be described.

[용접 와이어][welding wire]

본 발명에 따른 용접 방법에 있어서 사용되는 용접 와이어의 형태는, 특별히 불문하고, 솔리드 와이어여도 되고, 플럭스 코어드 와이어여도 된다.The shape of the welding wire used in the welding method according to the present invention is not particularly limited, and may be a solid wire or a flux-cored wire.

솔리드 와이어는, 와이어 단면이 중실(中實)인 철사 형상의 와이어가 된다. 솔리드 와이어는 그 표면에 구리 도금을 실시하는 것과 실시하지 않는 것이 있지만, 어느 쪽의 형태여도 된다.The solid wire is a wire having a solid wire cross section. The solid wire may be of either form, although there are those with and without copper plating on the surface.

플럭스 코어드 와이어는, 통 형상을 나타내는 외피와, 그 외피의 내측에 충전된 플럭스로 구성된다. 한편, 플럭스 코어드 와이어는, 외피에 이음매가 없는 심리스 타입, 외피에 이음매가 있는 심 타입의 어느 형태여도 된다. 또한, 플럭스 코어드 용접 와이어는, 와이어 표면(외피의 외측)에 구리 도금이 실시되어 있어도 실시되어 있지 않아도 된다. 외피의 재질은 특별히 불문하고, 연강이어도 스테인리스강이어도 되며, 용접 와이어 전체 질량에 대한 조성은, 요구되는 용접 구조물의 특성에 따라 선택할 수 있고, 특별히 제한은 없다.The flux-cored wire is composed of a tubular sheath and a flux filled inside the sheath. On the other hand, the flux-cored wire may be of either a seamless type having no outer sheath or a core type having a seamless outer sheath. In the flux-cored welding wire, even if copper plating is applied to the wire surface (outside of the outer sheath), it is not necessary to be applied. The material of the sheath is not particularly limited, and may be mild steel or stainless steel, and the composition with respect to the total mass of the welding wire can be selected according to the required characteristics of the welded structure, and is not particularly limited.

이하, 본 발명에 있어서 사용할 수 있는 용접 와이어의 바람직한 형태를 상세하게 설명한다. 한편, 이하에 나타내는 용접 와이어가 플럭스 코어드 와이어인 경우에는, 용접 와이어 전체 질량이란, 외피와 플럭스에 있어서의 성분량의 총합을 가리킨다. 또한, 외피로서는, 예를 들면, 보통 강, SUH409L(JIS G 4312:2001년), SUS430, SUS304L, SUS316L, SUS310S(모두 JIS G 4305:2012년) 등을 들 수 있다.Hereinafter, the preferable form of the welding wire which can be used in this invention is demonstrated in detail. On the other hand, when the welding wire shown below is a flux-cored wire, the total mass of the welding wire refers to the total amount of components in the sheath and flux. In addition, as an outer shell, common steel, SUH409L (JIS G 4312: 2001 year), SUS430, SUS304L, SUS316L, SUS310S (all JIS G 4305: 2012 year) etc. are mentioned.

<Cr: 18질량% 이상 28.5질량% 이하, Ni: 8.0질량% 이상 37.0질량% 이하><Cr: 18 mass% or more and 28.5 mass% or less, Ni: 8.0 mass% or more and 37.0 mass% or less>

Cr은 용접 금속의 내식성을 향상시키는 성분이다. 또한, Ni는 용접 금속의 오스테나이트 조직을 안정화시켜, 저온에서의 인성을 향상시키는 성분이며, 페라이트 조직의 정출량을 조정할 목적으로 일정량 첨가되는 성분이다.Cr is a component that improves the corrosion resistance of the weld metal. In addition, Ni is a component that stabilizes the austenite structure of the weld metal and improves toughness at low temperatures, and is a component added in a certain amount for the purpose of adjusting the amount of crystallization of the ferrite structure.

본 발명에 있어서, 용접 와이어로서는, 오스테나이트계 스테인리스인 것이 바람직하다. 또한, 용접 와이어 중의 Cr 함유량 및 Ni 함유량은, 모두, JIS Z3321:2013(용접용 스테인리스강 용가봉, 솔리드 와이어 및 강대) 또는 JIS Z3323:2007(스테인리스강 아크 용접 플럭스 코어드 와이어 및 용가봉)에서 규정되어 있는 범위 내인 것이 바람직하다. 구체적으로, 용접 와이어 중의 Cr 함유량은, 용접 와이어 전체 질량에 대해서 18질량% 이상 28.5질량% 이하인 것이 바람직하다.In the present invention, the welding wire is preferably an austenitic stainless steel. In addition, both the Cr content and the Ni content in the welding wire are in JIS Z3321:2013 (stainless steel welding rod, solid wire and steel strip) or JIS Z3323:2007 (stainless steel arc welding flux cored wire and welding rod). It is preferable that it is within the prescribed range. Specifically, it is preferable that the Cr content in the welding wire is 18% by mass or more and 28.5% by mass or less with respect to the total mass of the welding wire.

또한, 용접 와이어 중의 Ni 함유량은, 용접 와이어 전체 질량에 대해서 8.0질량% 이상 37.0질량% 이하인 것이 바람직하다.Moreover, it is preferable that Ni content in a welding wire is 8.0 mass % or more and 37.0 mass % or less with respect to the total mass of a welding wire.

도 1은, 세로축을 니켈 당량(%)으로 하고, 가로축을 크로뮴 당량(%)으로 한 경우의, DeLong의 조직도이다. 용접 와이어는, JIS Z3119-2017에 의해 규정된 도 1에 나타내는 DeLong의 조직도에 기초하여, 페라이트 백분율로 15.3% 이하의 조직을 갖는 것이면, 오스테나이트계의 모재를 사용하고, 실드 가스 중에 수소를 함유하는 경우여도, 용접 금속에 균열이 발생하는 것을 억제할 수 있기 때문에 바람직하다. 한편, 본 발명에 있어서 사용할 수 있는 용접 와이어에 있어서, 도 1에 나타내는 DeLong의 조직도에 기재된 니켈 당량 및 크로뮴 당량의 범위를 초과하는 영역에 대해서는, DeLong의 조직도에 기재된 직선에 기초하여, 그것을 외삽하여 적용하는 것으로 한다.1 is a structure diagram of DeLong when the vertical axis is nickel equivalent (%) and the horizontal axis is chromium equivalent (%). For the welding wire, based on the DeLong structure chart shown in Fig. 1 stipulated by JIS Z3119-2017, as long as it has a structure of 15.3% or less in terms of ferrite percentage, an austenitic base material is used and hydrogen is contained in the shielding gas. Even in the case of doing this, it is preferable because it can suppress cracking in the weld metal. On the other hand, in the welding wire usable in the present invention, for a region exceeding the ranges of nickel equivalent and chromium equivalent described in the DeLong organization chart shown in FIG. 1, it is extrapolated based on the straight line described in the DeLong organization chart to be applied

또한, 용접 와이어가, DeLong의 조직도에 기초하여, 오스테나이트만으로 이루어지는 조직이거나, 또는 오스테나이트와 페라이트로 이루어지는 조직으로서, 페라이트 백분율로 15.3% 이하의 조직을 갖는 것이면, 보다 한층 용접 금속의 균열을 방지할 수 있기 때문에 바람직하다.In addition, if the welding wire has a structure composed only of austenite or a structure composed of austenite and ferrite based on the structure chart of DeLong, and has a structure composed of 15.3% or less in terms of ferrite percentage, cracking of the weld metal is further prevented. It is desirable because it can be done.

또, 본 발명에 있어서 사용할 수 있는 용접 와이어는, 전술한 Cr 및 Ni에 더하여, 임의 원소로서, 필요에 따라서 C, Si, Mn, P, S, Cu, Mo, Nb 및 N을 함유해도 된다. 한편, 전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 실드 가스와 조합하는 데 적절한 용접 와이어의 강종은, 오스테나이트계 스테인리스이다. 따라서, 이들 임의 원소의 함유량의 바람직한 범위는, JIS Z3321:2013(용접용 스테인리스강 용가봉, 솔리드 와이어 및 강대) 또는 JIS Z3323:2007(스테인리스강 아크 용접 플럭스 코어드 와이어 및 용가봉)에서 규정되어 있는 각 원소의 함유량의 최대치 이하인 것이 바람직하다. 또한, 용접 와이어는 이들 임의 원소를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물인 것이 더 바람직하다.In addition, the welding wire that can be used in the present invention may contain C, Si, Mn, P, S, Cu, Mo, Nb, and N as optional elements in addition to Cr and Ni described above. On the other hand, as described above, the steel type of the welding wire suitable for combination with the shielding gas according to the present invention is austenitic stainless steel. Therefore, the preferred range of the content of these optional elements is defined in JIS Z3321:2013 (stainless steel welding rod, solid wire and steel strip) or JIS Z3323:2007 (stainless steel arc welding flux cored wire and welding rod) It is preferable that it is below the maximum value of the content of each element present. Moreover, it is more preferable that the welding wire contains these arbitrary elements, and the balance is Fe and unavoidable impurities.

이하, 본 발명에 있어서 사용할 수 있는 용접 와이어의 성분량의 보다 바람직한 수치 범위를, 그 한정 이유와 함께 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a more preferable numerical range of the component amount of the welding wire that can be used in the present invention will be specifically explained along with the reason for the limitation.

<C: 0.20질량% 이하(0질량%를 포함한다)><C: 0.20% by mass or less (including 0% by mass)>

C는 용접 금속의 강도 또는 내식성에 영향을 미치는 성분이며, 용접 와이어 중의 C 함유량이 낮을수록, 내식성이 양호해지므로, 용접 와이어 중의 C 함유량은 적을수록 바람직하고, 0질량%여도 된다. 얻어지는 용접 금속의 기계적 성능을 조정하기 위해서, 용접 와이어가 C를 임의 원소로서 함유하는 경우에, 구체적으로는, 용접 와이어 중의 C 함유량은 와이어 전체 질량에 대해서 0.20질량% 이하인 것이 보다 바람직하다.C is a component that affects the strength or corrosion resistance of the weld metal, and the lower the C content in the welding wire, the better the corrosion resistance. In order to adjust the mechanical performance of the resulting weld metal, when the welding wire contains C as an optional element, specifically, the C content in the welding wire is more preferably 0.20% by mass or less with respect to the total mass of the wire.

<Si: 1.00질량% 이하(0질량%를 포함한다)><Si: 1.00% by mass or less (including 0% by mass)>

Si는 용접 금속의 강도를 향상시키는 성분인 원소이지만, 그 한편으로, 인성을 열화시키는 성분이기도 하기 때문에, 용접 와이어 중의 Si 함유량은 0질량%여도 된다. 얻어지는 용접 금속의 기계적 성능을 조정하기 위해서, 용접 와이어가 Si를 임의 원소로서 함유하는 경우에, 구체적으로는, 용접 와이어 중의 Si 함유량은 와이어 전체 질량에 대해서 1.00질량% 이하인 것이 보다 바람직하다.Although Si is an element that is a component that improves the strength of the weld metal, on the other hand, since it is also a component that deteriorates toughness, the Si content in the welding wire may be 0% by mass. In order to adjust the mechanical performance of the resulting weld metal, when the welding wire contains Si as an optional element, specifically, the Si content in the welding wire is more preferably 1.00% by mass or less with respect to the total mass of the wire.

<Mn: 4.8질량% 이하(0% 포함한다)><Mn: 4.8% by mass or less (including 0%)>

Mn은 용접 금속의 강도를 향상시키는 성분이지만, 본 발명에 있어서는, 용접 와이어 중의 Mn 함유량은 0질량%여도 된다. 얻어지는 용접 금속의 기계적 성능을 조정하기 위해서, 용접 와이어가 Mn을 임의 원소로서 함유하는 경우에, 구체적으로는, 용접 와이어 중의 Mn 함유량은 와이어 전체 질량에 대해서 4.8질량% 이하인 것이 보다 바람직하다.Mn is a component that improves the strength of the weld metal, but in the present invention, the Mn content in the welding wire may be 0% by mass. In order to adjust the mechanical performance of the resulting weld metal, when the welding wire contains Mn as an optional element, specifically, the Mn content in the welding wire is more preferably 4.8% by mass or less with respect to the total mass of the wire.

<P: 0.03질량% 이하(0% 포함한다)><P: 0.03% by mass or less (including 0%)>

<S: 0.03질량% 이하(0% 포함한다)><S: 0.03% by mass or less (including 0%)>

P 및 S는, 용접 금속 중의 함유량이 많아질수록 내균열성이 저하되기 때문에, 용접 와이어 중의 P 함유량 및 S 함유량은 모두 적을수록 바람직하고, 0질량%여도 된다. 구체적으로는, 용접 와이어 중의 P 함유량 및 S 함유량은, 와이어 전체 질량에 대해서, 각각 0.03질량% 이하인 것이 보다 바람직하다.Since crack resistance decreases as the content of P and S in the weld metal increases, both the P content and the S content in the welding wire are preferably as small as possible, and may be 0% by mass. Specifically, the P content and the S content in the welding wire are more preferably 0.03% by mass or less, respectively, with respect to the total mass of the wire.

<Cu: 4.0질량% 이하(0% 포함한다)><Cu: 4.0% by mass or less (including 0%)>

Cu는 용접 금속의 강도 및 내식성을 향상시키는 성분이지만, 본 발명에 있어서는, 용접 와이어 중의 Cu 함유량은 0질량%여도 된다. 얻어지는 용접 금속의 기계적 성능 및 내식성을 조정하기 위해서, 용접 와이어에 Cu를 임의 원소로서 함유하는 경우나, 용접 시의 통전성을 향상시키는 등의 목적으로 표면에 Cu 도금을 실시하는 경우에, 구체적으로는, 용접 와이어 중 및 도금되는 Cu 함유량의 합계는 와이어 전체 질량에 대해서 4.0질량% 이하인 것이 보다 바람직하다.Cu is a component that improves the strength and corrosion resistance of the weld metal, but in the present invention, the Cu content in the welding wire may be 0% by mass. In order to adjust the mechanical performance and corrosion resistance of the resulting weld metal, when Cu is contained as an optional element in the welding wire or when Cu plating is applied to the surface for the purpose of improving the conductivity during welding, specifically, , It is more preferable that the total of Cu content in the welding wire and plated is 4.0% by mass or less with respect to the total mass of the wire.

<Mo: 4.0질량% 이하(0% 포함한다)><Mo: 4.0% by mass or less (including 0%)>

Mo는 고온 강도 및 내식성을 향상시키는 성분이지만, 그 한편으로, σ 취화를 조장하는 성분이기도 하기 때문에, 용접 와이어 중의 Mo 함유량은 0질량%여도 된다. 얻어지는 용접 금속의 기계적 성능 및 내식성을 조정하기 위해서, 용접 와이어가 Mo를 임의 원소로서 함유하는 경우에, 구체적으로는, 용접 와이어 중의 Mo 함유량은 용접 와이어 전체 질량에 대해서 4.0질량% 이하인 것이 보다 바람직하다.Although Mo is a component that improves high-temperature strength and corrosion resistance, on the other hand, since it is also a component that promotes σ embrittlement, the Mo content in the welding wire may be 0% by mass. In order to adjust the mechanical performance and corrosion resistance of the resulting weld metal, when the welding wire contains Mo as an optional element, specifically, the Mo content in the welding wire is more preferably 4.0% by mass or less with respect to the total mass of the welding wire. .

<Nb: 1.0질량% 이하(0% 포함한다)><Nb: 1.0% by mass or less (including 0%)>

Nb는 탄화물을 생성하는 것에 의해 C를 안정화시키는 효과가 있고, Cr 산화물의 생성을 억제하여 내식성을 향상시키는 성분이다. 한편, 여기에서 말하는 탄화물은, 탄황화물, 탄질화물 등의 C를 포함하는 복합 화합물도 포함한다. 그 한편으로, Nb가 용접 와이어 중에 필요 이상으로 함유되면, 결정립계에 저융점 화합물을 생성하여, 내균열성을 열화시키기 때문에, 용접 와이어 중의 Nb 함유량은 0질량%여도 된다. 얻어지는 용접 금속의 내식성을 조정하기 위해서, 용접 와이어가 Nb를 임의 원소로서 함유하는 경우에, 구체적으로는, 용접 와이어 중의 Nb 함유량은 용접 와이어 전체 질량에 대해서 1.0질량% 이하인 것이 바람직하다. 한편, Nb의 대용으로서, Ti를 Nb와 동일한 범위 내에서 함유해도 된다.Nb is a component that has an effect of stabilizing C by generating carbides and suppresses the formation of Cr oxide to improve corrosion resistance. On the other hand, the carbide as used herein also includes complex compounds containing C such as carbon sulfides and carbonitrides. On the other hand, if Nb is contained in the welding wire more than necessary, low-melting compounds are formed at grain boundaries to deteriorate crack resistance, so the Nb content in the welding wire may be 0% by mass. In order to adjust the corrosion resistance of the resulting weld metal, when the welding wire contains Nb as an arbitrary element, specifically, the Nb content in the welding wire is preferably 1.0% by mass or less with respect to the total mass of the welding wire. On the other hand, as a substitute for Nb, you may contain Ti within the same range as Nb.

<N: 0.30질량% 이하(0% 포함한다)><N: 0.30% by mass or less (including 0%)>

N은 결정 구조 내에 침입형 고용되어 강도를 향상시킴과 함께, 내공식성을 향상시키는 성분이다. 한편, N은 용접 금속에 블로홀이나 피트와 같은 기공 결함을 발생시키는 원인도 되기 때문에, 용접 와이어 중의 N 함유량은 0질량%여도 된다. 얻어지는 용접 금속의 기계적 성능 및 내공식성을 조정하기 위해서, 용접 와이어가 N을 임의 원소로서 함유하는 경우에, 구체적으로는, 용접 와이어 중의 N 함유량은 용접 와이어 전체 질량에 대해서 0.30질량% 이하인 것이 바람직하다.N is a component that is interstitial solid solution in the crystal structure to improve strength and improve pitting resistance. On the other hand, since N also causes porosity defects such as blowholes and pits in the weld metal, the N content in the welding wire may be 0% by mass. In order to adjust the mechanical performance and pitting resistance of the weld metal obtained, when the welding wire contains N as an arbitrary element, specifically, the N content in the welding wire is preferably 0.30% by mass or less with respect to the total mass of the welding wire. .

본 발명에 따른 가스 실드 아크 용접 방법에 사용할 수 있는 용접 와이어에는, 상기 원소 외에 불가피적 불순물로서, V, Sn, Na, Co, Ca, Li, Sb, W 및 As 등이 함유된다. 한편, 상기 불가피적 불순물로서 들 수 있는 각 원소가, 산화물로서 용접 와이어 중에 포함되는 경우에는, O도 불순물로서 포함되게 된다.The welding wire usable for the gas shielded arc welding method according to the present invention contains V, Sn, Na, Co, Ca, Li, Sb, W and As as unavoidable impurities in addition to the above elements. On the other hand, when each element mentioned as said unavoidable impurity is contained in a welding wire as an oxide, O is also contained as an impurity.

〔용접 장치〕[welding device]

다음으로, 본 발명에 따른 가스 실드 아크 용접 방법에 사용할 수 있는 용접 장치에 대하여 설명한다. 용접 장치로서는, 가스 실드 아크 용접을 행하는 용접 장치이면 특별히 한정되지 않고, 종래의 가스 실드 아크 용접에 이용되고 있는 용접 장치를 이용할 수 있다. 예를 들면, 반자동 용접 장치, 이동 대차 등을 이용한 자동 용접 장치, 용접 로봇 시스템 등을 들 수 있다.Next, a welding device that can be used in the gas shielded arc welding method according to the present invention will be described. The welding device is not particularly limited as long as it is a welding device that performs gas shielded arc welding, and a welding device conventionally used for gas shielded arc welding can be used. For example, a semi-automatic welding device, an automatic welding device using a moving cart, and the like, a welding robot system, and the like are exemplified.

도 2는, 본 발명에 있어서 사용할 수 있는 용접 장치의 예를 나타내는 모식도이다.2 : is a schematic diagram which shows the example of the welding apparatus which can be used in this invention.

예를 들면, 도 2에 나타내는 바와 같이, 용접 장치(1)는, 용접 토치(11)가 선단에 장착되고, 그 용접 토치(11)를 워크(W)의 용접선을 따라 이동시키는 로봇(10)과, 용접 토치(11)에 용접 와이어를 공급하는 와이어 공급부(도시하지 않음)와, 와이어 공급부를 개재시켜 소모식 전극에 전류를 공급하여, 소모식 전극과 피용접재 사이에서 아크를 발생시키는 용접 전원부(30)를 구비한다. 또한, 용접 장치는, 용접 토치(11)를 이동시키기 위한 로봇 동작을 제어하는 로봇 제어부(20)를 구비하고, 로봇 제어부(20)에 조작자로부터의 지령을 입력하기 위한 인터페이스가 되는 교시 펜던트(40)를 추가로 구비한다.For example, as shown in FIG. 2 , the welding apparatus 1 includes a robot 10 having a welding torch 11 attached to a front end and moving the welding torch 11 along a welding line of a workpiece W. And, a wire supply unit (not shown) for supplying a welding wire to the welding torch 11, and supplying current to the consumable electrode through the wire supply unit to generate an arc between the consumable electrode and the material to be welded Welding A power supply unit 30 is provided. In addition, the welding apparatus includes a robot control unit 20 that controls a robot operation for moving the welding torch 11, and a teaching pendant 40 serving as an interface for inputting a command from an operator to the robot control unit 20. ) is additionally provided.

또, 본 발명에 따른 가스 실드 아크 용접 방법에 있어서 적용할 수 있는 여러 가지 조건에 대하여, 상세하게 설명한다.In addition, various conditions that can be applied in the gas shielded arc welding method according to the present invention will be described in detail.

(용접 토치)(welding torch)

용접 토치의 자세는, 모재에 대해서 수직이어도, 경사지게 해도 된다. 용접 토치를 용접 진행 방향의 반대 측을 향해 경사지게 하는 경우에, 모재에 대한 수선과 해당 토치가 이루는 각을 전진각이라고 말하며, 당해 용접 진행 방향을 향해 경사지게 하는 경우에, 모재에 대한 수선과 해당 토치가 이루는 각을 후퇴각이라고 말한다. 용접 토치에 전진각을 제공함으로써, 보다 효과적으로 아크 용접 중의 실드성을 높이는 것이 가능해진다. 또한, 전극에 후퇴각을 제공함으로써, 비드 후방을 실드할 수 있기 때문에, 용접 직후의 비드의 산화 반응을 억제할 수 있다. 본 발명에 있어서는, 용접선 상의 적정한 용입과 양호한 비드 형상을 얻기 위해서, 전진각 및 후퇴각의 조건을 필요에 따라서 변경해도 된다.The posture of the welding torch may be vertical or inclined with respect to the base material. In the case of inclining the welding torch toward the opposite side of the welding progress direction, the angle formed by the normal to the base material and the corresponding torch is called the advance angle, and in the case of inclination toward the welding progress direction, the perpendicular to the base material and the corresponding torch The angle formed by is called the retreat angle. By providing an advance angle to the welding torch, it becomes possible to more effectively enhance the shielding performance during arc welding. Further, since the rear side of the bead can be shielded by providing the electrode with a receding angle, the oxidation reaction of the bead immediately after welding can be suppressed. In the present invention, in order to obtain appropriate penetration on the weld line and a good bead shape, the conditions for the advancing angle and retreating angle may be changed as necessary.

<실드 가스 유량 Q: 10∼30(리터/분)><Shield gas flow rate Q: 10 to 30 (liter/minute)>

실드 가스 유량 Q는, 대기로부터 용융 금속을 방호하기 위한 실드성에 기여한다. 실드 가스 유량 Q가 10(리터/분) 이상이면, 충분한 실드성을 확보할 수 있다. 또한, 실드 가스 유량 Q가 30(리터/분) 이하이면, 가스의 흐름은 난류를 억제하여, 안정된 층류가 된다. 따라서, 실드성 확보의 관점에서, 실드 가스 유량 Q는, 10∼30(리터/분)으로 하는 것이 바람직하고, 비드의 친숙성 및 광택성을 보다 한층 확보하는 관점에서, 실드 가스 유량 Q는, 15∼25(리터/분)인 것이 보다 바람직하다.The shielding gas flow rate Q contributes to shielding properties for protecting the molten metal from the atmosphere. If the shielding gas flow rate Q is 10 (liter/minute) or more, sufficient shielding performance can be ensured. Further, when the shielding gas flow rate Q is 30 (liters/minute) or less, the gas flow suppresses turbulent flow and becomes a stable laminar flow. Therefore, from the viewpoint of securing the shielding property, the shielding gas flow rate Q is preferably 10 to 30 (liters/minute), and from the viewpoint of further securing the bead familiarity and glossiness, the shielding gas flow rate Q is 15 More preferably -25 (liters/minute).

<용접 와이어의 돌출 길이 L: 10∼30mm><Protruding length L of welding wire: 10 to 30 mm>

용접 와이어의 돌출 길이 L도, 대기로부터 용융 금속을 방호하기 위한 실드성에 기여한다. 용접 와이어의 돌출 길이 L이 30mm 이하이면, 대기의 권입에 의해 가스 조성이 변화하는 것을 억제하여, 충분한 실드성을 확보할 수 있다. 또한, 용접 와이어의 돌출 길이 L이 10mm 이상이면, 아크열에 의한 콘택트 팁이나 실드 노즐의 손상을 억제할 수 있다. 따라서, 실드성 확보와 장치 손상 억제의 관점에서, 용접 와이어의 돌출 길이 L은, 10∼30mm인 것이 바람직하고, 열손상을 억제하고, 장시간의 용접성을 확보한 데다가, 아크 안정성, 비드의 친숙성 및 광택성을 보다 확보하는 관점에서, 용접 와이어의 돌출 길이 L은, 15∼20mm인 것이 보다 바람직하다.The protruding length L of the welding wire also contributes to shielding properties for protecting the molten metal from the atmosphere. When the protruding length L of the welding wire is 30 mm or less, it is possible to suppress a change in the gas composition due to air entrainment, and to ensure sufficient shielding properties. Further, when the protruding length L of the welding wire is 10 mm or more, damage to the contact tip or shield nozzle due to arc heat can be suppressed. Therefore, from the viewpoint of ensuring shielding properties and suppressing equipment damage, the protruding length L of the welding wire is preferably 10 to 30 mm, suppressing thermal damage and ensuring long-term weldability, as well as arc stability, bead familiarity, and From a viewpoint of ensuring gloss more, as for the protrusion length L of a welding wire, it is more preferable that it is 15-20 mm.

<0.5≤실드 가스 유량 Q/용접 와이어의 돌출 길이 L≤2.2><0.5≤Shield gas flow rate Q/Protrusion length of welding wire L≤2.2>

본 발명에 있어서는, 상기 실드 가스 유량 Q와 용접 와이어의 돌출 길이 L을 적절히 제어함과 함께, 실드 가스 유량 Q와 돌출 길이 L의 비를 제어하는 것이 바람직하다. Q/L이 0.5 이상이면, 보다 바람직한 실드성을 확보할 수 있고, 2.2 이하이면, 가스의 흐름은 보다 안정된 층류의 상태로 아크 영역을 보호할 수 있다. 따라서, 실드 가스 유량 Q와 돌출 길이 L의 비는, 하기 식 (4)를 만족하는 것이 바람직하다.In the present invention, it is preferable to control the ratio of the shielding gas flow rate Q and the protruding length L while appropriately controlling the shielding gas flow rate Q and the protruding length L of the welding wire. If Q/L is 0.5 or more, more favorable shielding properties can be ensured, and if it is 2.2 or less, the gas flow can protect the arc area in a more stable laminar flow state. Therefore, the ratio of the shield gas flow rate Q and the protruding length L preferably satisfies the following formula (4).

0.5≤Q/L≤2.2···(4)0.5≤Q/L≤2.2...(4)

<개선 형상·개선 각도><Improvement Shape/Improvement Angle>

본 발명에 따른 가스 실드 아크 용접 방법에 있어서, 용접 모재의 개선 형상은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, V형, レ형, I형, K형, X형, J형 및 U형으로부터 선택된 1종의 개선 형상으로 할 수 있다.In the gas shielded arc welding method according to the present invention, the shape of the weld base material is not particularly limited, but is, for example, one selected from V-type, レ-type, I-type, K-type, X-type, J-type, and U-type. It can be made into an improved shape of the species.

또한, 개선 각도에 대해서도 한정되지 않지만, I형의 개선 형상을 적용할 수 있기 때문에, 개선 각도는 0° 이상인 것이 바람직하다. 한편, 개선 각도가 90° 이하이면, 용접 와이어 및 실드 가스의 소모량을 적절히 조정할 수 있기 때문에 바람직하다. 따라서, 개선 각도는 0∼90°로 하는 것이 바람직하다.In addition, although the angle of twisting is not limited, it is preferable that the angle of twisting is 0° or more since an I-type fluted shape can be applied. On the other hand, if the angle of improvement is 90° or less, it is preferable because consumption amounts of the welding wire and the shielding gas can be appropriately adjusted. Therefore, it is preferable to set the angle of improvement to 0 to 90 degrees.

[구조물의 제조 방법][Method of manufacturing structure]

본 발명은, 용접 와이어와, 전술한 바와 같이 조성이 제어된 실드 가스를 이용한 가스 실드 아크 용접에 의해 제조되는 구조물의 제조 방법에도 관한 것이다. 한편, 용접 와이어에 대해서도, 전술한 바와 같이 조성이 제어된 것인 것이 바람직하다.The present invention also relates to a manufacturing method of a structure manufactured by gas shielded arc welding using a welding wire and a shielding gas whose composition is controlled as described above. On the other hand, as for the welding wire, it is preferable that the composition is controlled as described above.

실시예Example

이하에, 실시예를 들어 본 발명을 더 구체적으로 설명하지만, 본 발명은, 이들 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 취지에 적합할 수 있는 범위에서 변경을 가하여 실시하는 것이 가능하며, 그들은 모두 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.Below, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples, and can be implemented with modifications within the scope that can be adapted to the spirit of the present invention, and they All are included in the technical scope of the present invention.

하기에 나타내는 용접 시험 방법 및 용접 조건에 의해 용접을 행하고, 용융 성능, 친숙성, 광택성 및 용적 이행에 대하여, 각각 하기에 나타내는 방법에 의해 평가를 행했다.Welding was performed according to the welding test method and welding conditions shown below, and melting performance, familiarity, glossiness, and volume transfer were evaluated by the methods shown below, respectively.

<용접 시험 방법 및 용접 조건><Weld test method and welding conditions>

스테인리스강의 모재에 대해서, 여러 가지 조성의 실드 가스를 사용하여, 여러 가지 용접 조건에서, 1층 1패스의 비드 온 플레이트 용접을 실시했다. 본 발명예 및 비교예에 있어서, 공통적으로 사용한 용접 조건의 상세를 하기 표 1에 나타내고, 실드 가스의 조성을 하기 표 2에 나타낸다. 한편, 표 1에 나타내는 아크 길이는, 고속도 비디오 카메라를 이용하여 아크를 촬영하고, 기준 길이로 한 6mm가 되도록, 용접 전원의 전압 조정 볼륨을 적절히 변경하여 조정을 행했다. 사용한 고속도 비디오 카메라의 렌즈부에는 적절한 필터를 적용하여, 아크광을 관찰할 수 있도록 했다.For a base material of stainless steel, bead-on-plate welding was performed in a single-layer, one-pass manner using shield gases of various compositions under various welding conditions. In the examples of the present invention and comparative examples, details of commonly used welding conditions are shown in Table 1 below, and the composition of the shielding gas is shown in Table 2 below. On the other hand, the arc length shown in Table 1 was adjusted by appropriately changing the voltage adjustment volume of the welding power source so that the arc was photographed using a high-speed video camera and became 6 mm as a reference length. An appropriate filter was applied to the lens unit of the high-speed video camera used so that arc light could be observed.

또한, 용접 시에 용적 이행을 관찰하는 것에 의해, 아크 안정성을 평가함과 함께, 용접에 의해 얻어진 비드를 시료로 하여, 관찰하는 것에 의해, 용융 성능, 친숙성 및 광택성을 평가했다. 각 평가 방법에 있어서의 측정 방법 및 평가 기준을 하기 표 3∼표 9에 나타낸다. 또한, 하기 표 1에 나타내는 조건 이외의 용접 조건을 하기 표 10에 나타내고, 평가 결과를 하기 표 11에 나타낸다.In addition, arc stability was evaluated by observing volume transfer during welding, and melting performance, familiarity, and gloss were evaluated by observing a bead obtained by welding as a sample. The measurement method and evaluation criteria in each evaluation method are shown in Tables 3 to 9 below. In addition, welding conditions other than the conditions shown in Table 1 below are shown in Table 10 below, and the evaluation results are shown in Table 11 below.

〔시험 방법 및 평가 기준〕[Test method and evaluation criteria]

<용접 전류를 100A로 한 경우의 용융 성능 시험 방법><Method for testing melting performance when the welding current is 100 A>

용접 전류를 100A로 한 저전류의 용접 조건은, 통상은 입향 용접이나 상향 용접 등의 난용접 자세에 적용되는 조건이다. 이와 같은 자세에서의 용접은 통상, 용접 속도가 매우 느려지므로, 용접 입열이 높아지기 때문에, 융합 불량 결함은 발생하기 어렵다. 본 실시예에 있어서는, 간이적으로 하향 용접으로 했다.Low-current welding conditions with a welding current of 100 A are conditions normally applied to difficult welding postures such as vertical welding and upward welding. In welding in such a posture, since the welding speed is usually very slow and the welding heat input is high, poor fusion defects are unlikely to occur. In this embodiment, downward welding was used for simplicity.

<용접 전류를 100A로 한 경우의 용융 성능 평가 기준><Criteria for evaluation of melting performance when the welding current is 100 A>

용융 성능은, 비드 폭 및 비드 높이를 측정하여, 비드 폭과 비드 높이의 비 (비드 폭/비드 높이)를 산출하는 것에 의해 평가했다. 용접 전류를 100A로 한 경우에, (비드 폭/비드 높이)에 의해 얻어지는 값이 2.3 이상이면, 개선 시공을 행할 때에도 융합 불량의 발생은 방지할 수 있다고 판단하여, 합격으로 했다.The melting performance was evaluated by measuring the bead width and the bead height and calculating the ratio of the bead width and the bead height (bead width/bead height). When the welding current was set to 100 A, if the value obtained by (bead width/bead height) was 2.3 or more, it was judged that occurrence of poor fusion could be prevented even when remedial construction was performed, and it was judged to be acceptable.

<용접 전류를 150A로 한 경우의 용융 성능 시험 방법><Method for testing melting performance when the welding current is 150 A>

용접 전류를 150A로 한 고전류의 용접 조건은, 하향 용접에 적용되는 조건이며, 본 시험에 있어서 얻어지는 비드 형상이 중요해진다.High-current welding conditions with a welding current of 150 A are conditions applied to downward welding, and the bead shape obtained in this test becomes important.

<용접 전류를 150A로 한 경우의 용융 성능 평가 기준><Criterion for evaluation of melting performance when the welding current is 150 A>

용접 전류를 100A로 한 경우와 마찬가지로, 비드 폭 및 비드 높이를 측정하여, 비드 폭과 비드 높이의 비 (비드 폭/비드 높이)를 산출하는 것에 의해 평가했다. 용접 전류를 150A로 한 경우에, (비드 폭/비드 높이)에 의해 얻어지는 값이 3.3 이상이면, 융합 불량의 발생은 방지할 수 있다고 판단하여, 합격으로 했다. 평가 방법을 하기 표 3에 나타낸다. 한편, 비드 폭, 비드 높이는 각각 노기스로 측정을 행했다.As in the case where the welding current was set to 100 A, the bead width and bead height were measured, and the ratio of the bead width and the bead height (bead width/bead height) was calculated for evaluation. When the welding current was set to 150 A, if the value obtained by (bead width/bead height) was 3.3 or more, it was judged that occurrence of poor fusion could be prevented, and it was judged to be acceptable. The evaluation method is shown in Table 3 below. On the other hand, the bead width and the bead height were each measured with a furnace.

플랭크 각은, 다음 패스의 시공에 있어서 필릿 이음과 같은 형상이 되는 90° 이상이면, 용접 지단부를 용융시켜, 융합 불량이 없는 이음을 작성하는 것이 가능하다. 따라서, 여유를 가지고, 결함을 방지할 수 있는 범위로서, (비드 폭/비드 높이)에 의해 얻어지는 값이 상기 범위 내이면 합격으로 하고 있다.If the flank angle is 90° or more, which becomes the same shape as the fillet joint in the construction of the next pass, it is possible to create a joint without fusion defects by melting the weld toe. Therefore, as a range in which defects can be prevented with a margin, if the value obtained by (bead width/bead height) is within the above range, it is considered acceptable.

<친숙성의 평가 시험 방법·평가 기준><Familiarity evaluation test method/evaluation criteria>

친숙성에 대해서는, 용접 전류를 100A로 한 경우와 150A로 한 경우의 양쪽에 있어서의 관능 평가로 했다. 한편, 각 용접 전류에 있어서의 친숙성은 1∼5의 5단계 평가로 하고, 용접 전류를 100A로 한 경우의 친숙성의 점수와, 용접 전류를 150A로 한 경우의 친숙성의 점수의 합계를 종합 평가로 했다. 친숙성의 평가 기준을 하기 표 4에 나타내고, 친숙성의 종합 평가의 평가 기준을 하기 표 5에 나타낸다.Regarding familiarity, sensory evaluation was performed in both the case where the welding current was set to 100 A and the case where it was set to 150 A. On the other hand, familiarity with each welding current is evaluated on a scale of 1 to 5, and the sum of the familiarity score when the welding current is 100 A and the familiarity score when the welding current is 150 A is evaluated as a comprehensive evaluation. did. The familiarity evaluation criteria are shown in Table 4 below, and the evaluation criteria for comprehensive evaluation of familiarity are shown in Table 5 below.

<광택성의 평가 시험 방법·평가 기준><Glossy Evaluation Test Method/Evaluation Criteria>

광택성에 대해서도, 용접 전류를 100A로 한 경우와, 150A로 한 경우의 양쪽에 있어서의 관능 평가로 했다. 한편, 각 용접 전류에 있어서의 광택성은 1∼3의 3단계 평가로 하고, 용접 전류를 100A로 한 경우의 광택성의 점수와, 용접 전류를 150A로 한 경우의 광택성의 점수의 합계를 종합 평가로 했다. 광택성의 평가 기준을 하기 표 6에 나타내고, 광택성의 종합 평가의 평가 기준을 하기 표 7에 나타낸다.The glossiness was also evaluated for sensory evaluation in both the case where the welding current was 100 A and the case where it was 150 A. On the other hand, the glossiness in each welding current is evaluated in three stages of 1 to 3, and the sum of the gloss score when the welding current is 100 A and the gloss score when the welding current is 150 A is evaluated as a comprehensive evaluation. did. Table 6 shows evaluation criteria for glossiness, and evaluation criteria for overall evaluation of glossiness are shown in Table 7 below.

<용적 이행의 평가 시험 방법·평가 기준><Evaluation test method and evaluation standard of volume migration>

용적 이행에 대해서는, 용접 전류를 100A로 한 경우와, 150A로 한 경우의 양쪽에 있어서, 고속도 비디오 카메라에 의해 관찰하여, 각 용접 전류에 있어서의 용적 이행을 1∼3의 3 단계로 평가했다. 또한, 용접 전류를 100A로 한 경우의 용적 이행의 점수와, 용접 전류를 150A로 한 경우의 용적 이행의 점수에 기초하여, 아크 안정성의 종합 평가로 했다. 용적 이행의 평가 기준을 하기 표 8에 나타내고, 아크 안정성의 종합 평가의 평가 기준을 하기 표 9에 나타낸다.The volume migration was observed with a high-speed video camera in both cases where the welding current was 100 A and 150 A, and the volume migration at each welding current was evaluated in three stages of 1 to 3. In addition, based on the score of volume shift when the welding current was 100 A and the score of the volume shift when the welding current was 150 A, the arc stability was evaluated comprehensively. The evaluation criteria for volume transfer are shown in Table 8 below, and the evaluation criteria for comprehensive evaluation of arc stability are shown in Table 9 below.

〔평가 결과〕〔Evaluation results〕

하기 표 10∼표 12에 나타내는 바와 같이, 시험 No. T1∼T13은, 실드 가스의 조성이 본 발명의 범위 내임과 함께, CO₂ 함유량 및 H₂ 함유량에 의해 얻어지는 식 (1) 및 식 (2)를 만족하고 있기 때문에, 용융 성능, 아크 안정성, 친숙성 및 광택성의 어느 항목에 대해서도, 우수한 결과가 되었다.As shown in Tables 10 to 12 below, test No. In T1 to T13, since the composition of the shielding gas is within the range of the present invention and the expressions (1) and (2) obtained by the CO ₂ content and the H ₂ content are satisfied, melting performance, arc stability, and familiarity and glossiness, excellent results were obtained.

도 3은, 시험 No. T1에 있어서의 시료 No. B1(용접 전류 150A)의 용접 금속의 단면을 나타내는 도면 대용 사진이다. 도 3을 이용하여, 용융 성능 시험이 합격인 일례를 나타낸다. 시험 No. T1(시료 No. B1)은, 용접 전류가 150A이고, (비드 폭/비드 높이)에 의해 얻어지는 값이 5.2가 되며, 플랭크 각은 155°가 되었다. 이와 같은 매끄러운 비드 지단이 형성되는 시공에 있어서는, 융합 불량 결함에 대한 내성은 극히 양호하다고 판단되었다.3 shows test No. Sample No. in T1. It is a drawing substitute photograph showing the cross section of the weld metal of B1 (welding current 150A). Using FIG. 3, an example in which the melting performance test was passed is shown. Test No. In T1 (sample No. B1), the welding current was 150 A, the value obtained by (bead width/bead height) was 5.2, and the flank angle was 155°. In the construction in which such a smooth bead toe is formed, it was judged that the resistance to fusion defects was extremely good.

또한, 시험 No. T2∼T13에 대해서도, 시험 No. T1과 마찬가지로 우수한 용융 성능을 얻을 수 있었다. 한편, 가스 No. G1을 사용한 시험 No. T1∼T6 중, 특히, 시험 No. T1∼T3, T5 및 T6은, 용접 와이어의 돌출 길이 L이 본 발명의 보다 바람직한 범위이기 때문에, 대기의 권입에 의해 가스 조성이 변화하지 않고, 우수한 아크 안정성을 얻을 수 있었다.In addition, test No. Also for T2 to T13, test No. As with T1, excellent melting performance was obtained. On the other hand, gas No. Test No. 1 using G1. Among T1 to T6, in particular, Test No. In T1 to T3, T5 and T6, since the protruding length L of the welding wire is a more preferable range of the present invention, the gas composition does not change due to entrainment of the atmosphere, and excellent arc stability was obtained.

각각 상이한 가스를 사용한 시험 No. T7∼T13 중, 시험 No. T7, T8, T11 및 T12는, 실드 가스 중의 CO₂ 함유량 및 H₂ 함유량을 이용한 식 (2)에 의해 얻어지는 값이 본 발명의 보다 바람직한 하한치를 초과하고 있기 때문에, 우수한 아크 안정성을 얻을 수 있었다.Test no. using different gases. Among T7 to T13, test No. For T7, T8, T11, and T12, the values obtained by equation (2) using the CO ₂ content and the H ₂ content in the shielding gas exceeded the more preferable lower limit of the present invention, so excellent arc stability was obtained.

또한, 시험 No. T13은, 실드 가스 중의 CO₂ 함유량이 본 발명 범위 내로서 높은 값이기 때문에, 우수한 아크 안정성을 얻을 수 있었다.In addition, test No. Since T13 is a high value within the scope of the present invention for the CO ₂ content in the shielding gas, excellent arc stability was obtained.

한편, 시험 No. T14는, 실드 가스 중의 H₂ 함유량이 본 발명 범위의 상한을 초과하고 있음과 함께, CO₂ 함유량 및 H₂ 함유량에 의해 얻어지는 식 (1) 및 식 (2)에 규정하는 상한을 초과하고 있기 때문에, 아크 안정성이 저하되었다.On the other hand, test No. T14 is because the H ₂ content in the shielding gas exceeds the upper limit of the range of the present invention and exceeds the upper limit specified in the formulas (1) and (2) obtained by the CO ₂ content and the H ₂ content. , the arc stability deteriorated.

시험 No. T15는, 실드 가스 중의 CO₂ 함유량이 본 발명 범위의 하한 미만임과 함께, CO₂ 함유량 및 H₂ 함유량에 의해 얻어지는 식 (2)에 규정하는 상한을 초과하고 있기 때문에, 용융 성능이 낮은 것이 되었다.Test No. In T15, since the CO ₂ content in the shielding gas is less than the lower limit of the range of the present invention and exceeds the upper limit specified in the formula (2) obtained by the CO ₂ content and the H ₂ content, the melting performance is low. .

시험 No. T16은, 실드 가스 중의 H₂ 함유량이 본 발명 범위의 하한 미만임과 함께, CO₂ 함유량 및 H₂ 함유량에 의해 얻어지는 식 (1) 및 식 (2)에 규정하는 하한 미만이기 때문에, 용융 성능이 낮은 것이 되었다.Test No. In T16, since the H ₂ content in the shielding gas is less than the lower limit of the range of the present invention and less than the lower limit specified in the formulas (1) and (2) obtained by the CO ₂ content and the H ₂ content, the melting performance is it became low

도 4는, 시험 No. T16에 있어서의 시료 No. B16(용접 전류 150A)의 용접 금속의 단면을 나타내는 도면 대용 사진이다. 도 4를 이용하여, 용융 성능 시험이 불합격인 일례를 나타낸다. 시험 No. T16(시료 No. B16)은, 용접 전류가 150A이고, (비드 폭/비드 높이)에 의해 얻어지는 값이 3.2가 되며, 플랭크 각은 125°가 되었다. 이와 같은 비드 지단이 형성된 후에 다음의 용접 패스를 시공하는 경우, 아크가 지단부에 닿지 않는 경우에는 융합 불량 결함이 발생할 가능성이 생각되기 때문에, 여유를 가진 판단으로서 불합격의 판정을 행했다.4 shows test No. Sample No. in T16. It is a drawing substitute photograph showing the cross section of the weld metal of B16 (welding current 150A). Using Fig. 4, an example in which the melting performance test is failed is shown. Test No. In T16 (sample No. B16), the welding current was 150 A, the value obtained by (bead width/bead height) was 3.2, and the flank angle was 125°. In the case of performing the next welding pass after such a bead toe is formed, when the arc does not reach the toe, there is a possibility that a fusion defect may occur, so a rejection decision was made as a judgment with margin.

시험 No. 17은, 실드 가스 중의 CO₂ 함유량이 본 발명 범위의 상한을 초과하고 있음과 함께, CO₂ 함유량 및 H₂ 함유량에 의해 얻어지는 식 (2)에 규정하는 하한 미만이기 때문에, 용융 성능이 낮은 것이 되었다.Test No. In No. 17, the melting performance was low because the CO ₂ content in the shielding gas exceeded the upper limit of the range of the present invention and was less than the lower limit specified in the equation (2) obtained by the CO ₂ content and the H ₂ content. .

시험 No. 18은, 실드 가스 중의 H₂ 함유량이 본 발명 범위의 하한 미만임과 함께, CO₂ 함유량 및 H₂ 함유량에 의해 얻어지는 식 (1) 및 식 (2)에 규정하는 하한 미만이기 때문에, 용융 성능이 낮은 것이 되었다.Test No. In No. 18, since the H ₂ content in the shielding gas is less than the lower limit of the range of the present invention and is less than the lower limit specified in the formulas (1) and (2) obtained by the CO ₂ content and the H ₂ content, the melting performance is it became low

도 5는, 본 발명 방법에 의해 용접을 실시한 시험판의 비드 외관을 나타내는 도면 대용 사진이다. 또한, 도 6은, 도 5에 나타내는 시험판의 용접 금속의 단면을 나타내는 도면 대용 사진이다. 한편, 도 5 및 도 6에 나타내는 시험판은, 판 두께가 12mm인 SUS304L을 용접 모재로 하고, 개선 각도를 45°로 하여, 대체로 상기 시험 No. T1의 조건을 적용하여, 3층 3패스의 입향 용접을 행한 것이다. 도 5 및 도 6에 나타내는 바와 같이, 본 발명 방법에 의해 얻어진 이음은, 충분한 용입과 매끄러운 비드 형상을 얻을 수 있었다.Fig. 5 is a drawing substitute photograph showing the appearance of a bead of a test plate welded by the method of the present invention. 6 is a drawing substitute photograph showing a cross section of the weld metal of the test plate shown in FIG. 5 . On the other hand, in the test plates shown in Figs. 5 and 6, SUS304L with a plate thickness of 12 mm was used as a welding base material, the groove angle was 45 °, and the test No. The vertical welding of 3 layers and 3 passes was performed by applying the conditions of T1. As shown in Figs. 5 and 6, the joint obtained by the method of the present invention had sufficient penetration and a smooth bead shape.

이상, 도면을 참조하면서 각종 실시형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이와 같은 예에 한정되지 않는 것은 말할 필요도 없다. 당업자이면, 특허청구범위에 기재된 범주 내에 있어서, 각종 변경예 또는 수정예에 도달할 수 있는 것은 분명하고, 그들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다. 또한, 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서, 상기 실시형태에 있어서의 각 구성 요소를 임의로 조합해도 된다.As mentioned above, although various embodiments were described referring drawings, it goes without saying that the present invention is not limited to such examples. It is clear that a person skilled in the art can arrive at various examples of change or correction within the scope described in the claims, and it is understood that they also naturally belong to the technical scope of the present invention. In addition, within a range not departing from the spirit of the invention, you may combine each component in the said embodiment arbitrarily.

한편, 본 출원은, 2020년 6월 29일 출원된 일본 특허출원(특원 2020-111997)에 기초하는 것이고, 그 내용은 본 출원 중에 참조로서 원용된다.In addition, this application is based on the Japanese patent application (Japanese Patent Application No. 2020-111997) for which it applied on June 29, 2020, The content is used as a reference in this application.

1 용접 장치
10 로봇
11 용접 토치
20 로봇 제어부
30 용접 전원부
40 교시 펜던트1 welding device
10 robot
11 welding torch
20 Robot Control
30 welding power source
40th class pendant

Claims

A gas shielded arc welding method in which a welding wire is used as an electrode and welding is performed while flowing a shielding gas into a region to be welded of a welding base material, comprising:
The shielding gas, with respect to the entire volume of the shielding gas,
CO ₂ : 0.5 vol% or more and 2.0 vol% or less, and
H2: 0.5 _volume % or more and 3.0 volume% or less
contains,
The balance is Ar and unavoidable impurities,
_The _following _formula ₍ A gas shielded arc welding method characterized in that it satisfies 1) and Equation (2).
1.30≤[CO ₂ ]+[H ₂ ]≤4.40...(1)
0.35≤[H ₂ ]/([CO ₂ ]+[H ₂ ])≤0.74...(2)

According to claim 1,
The gas shielded arc welding method characterized in that when the content of the Ar with respect to the total volume of the shielding gas is [Ar] in volume%, the following formula (3) is satisfied.
57.0≤0.5×[Ar]+1.5×[CO ₂ ]+10×[H ₂ ]≤80.0...(3)

According to claim 1 or 2,
The welding wire, relative to the total mass of the welding wire,
Cr: 18% by mass or more and 28.5% by mass or less, and
Ni: 8.0 mass% or more and 37.0 mass% or less
contains,
A gas shielded arc welding method characterized by having a structure of 15.3% or less in percent ferrite based on the structure chart of DeLong.

According to claim 3,
The welding wire, with respect to the total mass of the welding wire,
C: 0.20% by mass or less (including 0% by mass);
Si: 1.00% by mass or less (including 0% by mass);
Mn: 4.8% by mass or less (including 0% by mass);
P: 0.03% by mass or less (including 0% by mass);
S: 0.03% by mass or less (including 0% by mass);
Cu: 4.0 mass % or less (including 0 mass %);
Mo: 4.0 mass % or less (including 0 mass %);
Nb: 1.0% by mass or less (including 0% by mass), and
N: 0.30% by mass or less (including 0% by mass)
Gas shielded arc welding method, characterized in that.

According to claim 1 or 2,
The welded area of the weld base material has an improvement,
The improvement has one type of improvement shape selected from V-type, レ-type, I-type, K-type, X-type, J-type and U-type,
The gas shielded arc welding method, characterized in that the improvement angle of the improvement is 0 to 90 °.

According to claim 1 or 2,
The gas flow rate Q of the shielding gas is 10 to 30 (liter/minute) or less,
The protrusion length L of the welding wire is 10 to 30 (mm) or less,
A gas shielded arc welding method characterized in that the ratio of the gas flow rate Q (liter/minute) and the protrusion length L (mm) satisfies the following formula (4).
0.5≤Q/L≤2.2...(4)

A method for manufacturing a structure manufactured by gas shielded arc welding using a welding wire and a shielding gas, comprising:
The shielding gas, with respect to the entire volume of the shielding gas,
CO ₂ : 0.5 vol% or more and 2.0 vol% or less, and
H2: 0.5 _volume % or more and 3.0 volume% or less
contains,
The balance is Ar and unavoidable impurities,
_The _following _formula ₍ 1) and (2) are satisfied.
1.30≤[CO ₂ ]+[H ₂ ]≤4.40...(1)
0.35≤[H ₂ ]/([CO ₂ ]+[H ₂ ])≤0.74...(2)

As a shielding gas used for gas shielded arc welding,
For the total volume of shield gas,
CO ₂ : 0.5 vol% or more and 2.0 vol% or less, and
H2: 0.5 _volume % or more and 3.0 volume% or less
contains,
The balance is Ar and unavoidable impurities,
_The _following _formula ₍ 1) and (2).
1.30≤[CO ₂ ]+[H ₂ ]≤4.40...(1)
0.35≤[H ₂ ]/([CO ₂ ]+[H ₂ ])≤0.74...(2)