WO2020091254A1 - 아연 도금강판의 겹치기 용접방법 - Google Patents

아연 도금강판의 겹치기 용접방법 Download PDF

Info

Publication number
WO2020091254A1
WO2020091254A1 PCT/KR2019/013207 KR2019013207W WO2020091254A1 WO 2020091254 A1 WO2020091254 A1 WO 2020091254A1 KR 2019013207 W KR2019013207 W KR 2019013207W WO 2020091254 A1 WO2020091254 A1 WO 2020091254A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
welding
steel sheet
galvanized steel
polarity
arc
Prior art date
Application number
PCT/KR2019/013207
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
배규열
김호수
Original Assignee
주식회사 포스코
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 포스코 filed Critical 주식회사 포스코
Priority to JP2021518922A priority Critical patent/JP7190562B2/ja
Priority to EP19879821.7A priority patent/EP3875205A4/en
Priority to US17/289,537 priority patent/US20210394294A1/en
Priority to CN201980071010.5A priority patent/CN112930239A/zh
Priority to MX2021004206A priority patent/MX2021004206A/es
Publication of WO2020091254A1 publication Critical patent/WO2020091254A1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/16—Arc welding or cutting making use of shielding gas
    • B23K9/164—Arc welding or cutting making use of shielding gas making use of a moving fluid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/23—Arc welding or cutting taking account of the properties of the materials to be welded
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/09—Arrangements or circuits for arc welding with pulsed current or voltage
    • B23K9/091—Arrangements or circuits for arc welding with pulsed current or voltage characterised by the circuits
    • B23K9/092—Arrangements or circuits for arc welding with pulsed current or voltage characterised by the circuits characterised by the shape of the pulses produced
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/095—Monitoring or automatic control of welding parameters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/10—Other electric circuits therefor; Protective circuits; Remote controls
    • B23K9/1006—Power supply
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/16—Arc welding or cutting making use of shielding gas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/16—Arc welding or cutting making use of shielding gas
    • B23K9/173—Arc welding or cutting making use of shielding gas and of a consumable electrode
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/18—Sheet panels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/34—Coated articles, e.g. plated or painted; Surface treated articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/02—Iron or ferrous alloys
    • B23K2103/04—Steel or steel alloys

Definitions

  • the present invention relates to a method of overlap welding of a hot-dip galvanizing steel sheet having a tensile strength of 780 MPa or more and a thickness of 6 mm or less applied to automobile chassis parts, etc.
  • the invention relates to a method of overlapping welding of galvanized steel sheets capable of improving the strength of weld metal by effectively reducing the pore defects in the weld zone up to 100 cm / min in welding speed without introducing existing constraints such as adding gaps and changing arc positions.
  • Chassis parts which are important for automobile driving performance, are also in need of applying high-strength steel for weight reduction in accordance with this trend.
  • it is essential to increase the strength of the material, and it can be said that the durability performance guarantee of parts made of high-strength steel is an important factor in an environment where repeated fatigue loads are applied.
  • arc welding which is mainly used to secure strength when assembling automobile chassis parts, it is important to secure the strength of the weld metal, especially in the case of high-strength steel, because overlap welding is performed between the parts by welding the welding wire.
  • Patent Document 2 in order to solve the above problem, applying a ternary protective gas mixed with CO 2 and O 2 to Ar, and a low-viscosity solid wire having a limited content of Si and Mn, etc., together with the arc position It is proposed to float 1 mm from the tip of the welding overlap joint, but it is inevitable to limit the protective gas and welding material, and there is a burden to keep the arc position constant when applying real parts.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Publication No. 2016-101593
  • Patent Document 2 Japanese Patent Publication No. 2015-167981
  • the present invention optimizes the polarity fraction of the arc welding current to effectively reduce the pore defects of the welded steel during overlap welding of the galvanized steel sheet, thereby providing a gap between the existing welded overlapping joints, adjusting the width of the joints, and changing the arc position. It is an object of the present invention to provide a method of overlapping welding of galvanized steel sheets capable of providing a welded part of galvanized steel sheets having a tensile strength of 780 MPa or more and a thickness of 6 mm or less without constraints.
  • the welding current 150 to 300A, the protective gas Ar + 10 to 30% CO2 mixed gas, and the welding polarity fraction defined by the following equation (1) It relates to a welding method of a galvanized steel sheet that can reduce the pore defect of the weld metal by alternating the welding polarity to satisfy the range of 0.25 ⁇ 0.35.
  • EN R,% represents the cathode welding polarity fraction
  • EP R,% represents the anode welding polarity fraction
  • the welding material may be E70C-GS ⁇ 1.0 metal cored wire.
  • the gap between the weld joints may be 0 mm.
  • the welding current may be 200 to 270A.
  • the galvanized steel sheet may be HGI 780HB steel.
  • the present invention through the optimization of the polarity fraction of the arc welding current, it is possible to effectively reduce the pore defects of the overlapped joint welds without the gap between the joints, thereby effectively improving the strength of the welded parts of the zinc plated steel sheet having a tensile strength of 780 MPa or higher. Can be. Therefore, it is possible to have an industrial significance to expand the adoption of galvanized steel sheets to secure high strength of parts such as automobile chassis members and rust prevention properties due to thinning.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an arc welding current polarity fraction according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a cross-sectional photograph of a galvanized steel arc welding current polarity fraction optimized before, after weld bead (welded base material used is a tensile strength of 810MPa, and the coating weight on one side is 100g / m 2 as an HGI 780Hyber Burring steel 2.0mmt) .
  • FIG. 3 is a photograph showing the appearance of the welded part and the result of X-ray transmission of the welded part after optimizing the polarity of the arc welding current polarity of the galvanized steel sheet (welding connection rate 100 cm / min).
  • FIG. 4 is a graph showing the results of measuring the hardness of a welded portion after optimizing the polarity of the arc welding current of a galvanized steel sheet.
  • FIG. 5 is a graph showing the tensile curve of a welded portion after optimizing the polarity of the arc welding current polarity of a galvanized steel sheet.
  • the present inventors are capable of effectively discharging zinc vapor to the outside by vibrating the molten paper formed by welding by optimally controlling the polarity fraction of the arc welding current during overlap welding of the galvanized steel sheet, thereby ultimately pores of the weld metal It is to confirm that the defect can be reduced and to present the present invention.
  • the present invention relates to a method of overlap welding of galvanized steel sheets.
  • the overlap welding method refers to a method of welding while forming a weld metal by overlapping arc welding on a first galvanized steel sheet and a second galvanized steel sheet laminated so as to partially overlap on the first plated steel sheet.
  • the galvanized steel sheet includes a general galvanized hot-rolled or cold-rolled steel sheet, and further, the plated steel sheet may be a Zn-Mg-Al-based alloy plated steel sheet.
  • the welded metal is formed by joining the first galvanized steel sheet and the second galvanized steel sheet stacked so as to partially overlap on the first galvanized steel sheet through arc welding. That is, after preparing the first galvanized steel sheet and the second galvanized steel sheet, a welding line is formed by laminating the second galvanized steel sheet on the first galvanized steel sheet so that at least a portion overlaps them. , When the welding current is supplied to the welding material while providing the shield gas along the formed welding line, arcing can be generated to proceed with arc welding.
  • the overlapping width of the welded joint may be applied to about 25 mm, but is not limited thereto.
  • the welding material may use E70C-GS ⁇ 1.0 metal cored wire, and is not particularly limited to the type and composition of the welding material.
  • the welding current during welding is preferably limited to 150A or more and 300A or less, more preferably 200A or more and 270A or less. If the current is too low, the effect of plating vapor discharge decreases due to the decrease in arc force. On the contrary, if the current is too high, the occurrence of pore defects may increase due to unstable molten metal parts.
  • the shield gas is an Ar gas, and includes 10 to 30% of CO2 gas.
  • the CO2 gas is less than 10%, the effect of arc heat pinching force due to arc expansion decreases, thereby reducing the effect of plating vapor discharge.
  • the CO2 gas is included in excess of 30%, the effect of arc heat pinch force due to arc shrinkage is excessive, and the effect of plating vapor discharge is reduced.
  • the welding torch angle in the range of 30 to 45 ° and the progress angle of 0 to 25 ° during the arc welding.
  • the gap between the welded joints may be applied as 0 mm, but is not particularly limited thereto.
  • the present invention is to solve this problem, it is characterized by alternating the welding polarity alternately so that the welding polarity fraction defined by the following relational expression 1 satisfies the range of 0.25 to 0.35.
  • the welding polarity fraction defined by the following relational expression 1 satisfies the range of 0.25 to 0.35.
  • EN R,% represents the cathode welding polarity fraction
  • EP R,% represents the anode welding polarity fraction
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an arc welding current polarity fraction according to an embodiment of the present invention. As illustrated in FIG. 1, by appropriately mixing and varying the welding polarity fraction, the vibration of the molten paper increases due to an increase in arc pressure and volume shift frequency, thereby increasing zinc vapor emission.
  • the positive electrode polarity fraction (EP R,% ) of the welding material and the negative electrode polarity fraction (EN R,% ) of the welding base material are effectively discharged from the molten paper. It is characterized in that the value of the relational expression 1 is controlled to be an appropriate value, and the introduction of this concept is due to the following technical idea.
  • the arc is eccentric in the DCEN polarity due to the influence of the galvanized layer, and thus the effective radius of the arc is reduced or the specific area is reduced as the negative point is distributed over a wide area on the surface of the base material. Concentration occurs in the welding heat input efficiency is reduced.
  • the DCEN polarity fraction is higher, coarse and unstable globular migration and arcing occur, and the exposure time of the cathode point to the volume increases, resulting in extremely unstable and excessive spatter due to the generation of a cathode jet on the volume surface, thereby reducing arc instability and pore emission.
  • the DCEN polarity fraction exceeds the red-blue value (the value defined by relational expression 1 exceeds 0.35), it has an adverse effect on suppressing the occurrence of pore defects in the weld.
  • Examples 1-3 of the present invention in which the polarity fraction value defined by the relational expression 1 as well as the welding conditions such as welding current satisfies the range of 0.25 to 0.35 are not Comparative Examples 1-8 It can be seen that the effect of exhausting zinc vapor is reduced, thereby reducing pore defects in the weld, thereby improving the tensile strength of the weld.
  • FIG. 2 is a cross-sectional photograph of a weld bead before (comparative example 8) and after (invention example 2) optimization of the arc welding current polarity fraction of a galvanized steel sheet
  • FIG. 3 is an arc welding current polarity fraction of the galvanized steel sheet of the present invention example 2 It is a photograph showing the appearance of the welded part after the optimization and the result of the X-ray transmission of the welded part (welding connection degree 100 cm / min), and FIG.
  • Figure 4 is a graph showing the results of hardness measurement of the welded part after optimizing the polarity of the arc welding current polarity of the galvanized steel sheet of Example 2 of the present invention
  • Figure 5 is a graph showing the tensile curve of the weld after the optimization of the polarity of the arc welding current of the galvanized steel sheet of Example 2 of the present invention.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)
  • Arc Welding Control (AREA)

Abstract

아연 도금강판의 겹치기 용접방법이 제공된다. 본 발명의 아연 도금강판의 겹치기 용접방법은, 용접재료를 이용하여 아연도금강판을 겹치기 용접하는 방법에 있어서, 용접 시, 용접 전류 150~300A, 보호가스 Ar+10~30% CO2의 혼합가스, 그리고 관계식 1에 의해 정의되는 용접 극성 분율이 0.25~0.35 범위를 만족하도록 용접 극성을 교대로 변경하는 것을 특징으로 한다.

Description

아연 도금강판의 겹치기 용접방법
본 발명은 자동차 샤시부품 등에 적용되는 인장강도 780MPa 이상 및 두께 6mm 이하의 아연도금(Hot-dip Gavanizing) 강판의 겹치기 용접 방법에 관한 것으로, 용접 시 아크 전류의 극성을 적정 분율로 제어하여 겹침 이음부 간극 부여 및 아크위치 변경 등 기존의 제약 조건 도입 없이 용접속도 100cm/min까지 용접부 기공 결함을 효과적으로 저감하여 용접금속의 강도를 향상시킬 수 있는 아연도금강판의 겹치기 용접 방법에 관한 것이다.
자동차 분야는 지구 온난화 문제 등 환경보호에 따른 연비규제 정책으로 차체 및 부품류의 경량화 기술 연구가 큰 이슈로 부상하고 있다. 자동차 주행 성능에 중요한 샤시부품류 또한 이러한 기조에 따라 경량화를 위한 고강도강재 적용이 필요한 실정이다. 부품 경량화 달성을 위해서는 소재의 고강도화가 필수적이며, 반복적인 피로하중이 가해지는 환경에서 고강도강재로 제작된 부품의 내구성능 보증이 중요한 요소라 할 수 있다. 자동차 샤시부품 조립시 강도 확보를 위해 주로 이용되는 아크용접의 경우, 용접와이어의 용착에 의해 부품간 겹침이음 용접이 이루어지므로 특히 고강도강의 경우 용접금속의 강도 확보가 중요하다. 또한, 전술한 바와 같이 부품류의 고강도 및 경량화 기조로 인한 소재의 박물화로 관통 부식 방지를 위한 방청성에 대한 요구가 증가하여 도금강재의 채용이 증가하고 있는 추세이나, 아크용접 시 피트 또는 블로우홀과 같은 기공결함 발생이 민감하여 용접부의 강도를 저하시키는 요인이 되고 있다. 특히 고강도강일수록 용접금속부 기공결함에 따른 강도부족으로 인해 용접금속 파손이 발생될 수 있는 우려가 크다.
종래 특허인 특허문헌 1에 따르면 Zn계 아연도금강판 아크용접부의 기공결함 발생 억제를 위해 겹침이음부의 간극을 0.2~1.5mm 범위로 설정하는 것을 제안하고 있으나, 실제 부품 적용시 간극이 없는 이음부 구조에 대한 용접 특성을 보증할 수 없는 한계를 지닌다. 또한, 특허문헌 2에 따르면 상기 문제를 해결하고자, Ar에 CO 2와 O 2를 혼합한 삼원계 보호가스와 Si 및 Mn 등의 함량을 제한한 저점성 솔리드 와이어를 적용하는 것과, 이와 더불어 아크위치를 용접 겹침이음부 선단에서 1mm 띄우는 것을 제안하고 있으나, 보호가스와 용접재료의 제한이 불가피하고, 실 부품 적용시 아크위치를 일정하게 유지해야 하는 부담이 있다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
(특허문헌 1) 일본 특허공개공보 2016-101593호
(특허문헌 2) 일본 특허공개공보 2015-167981호
따라서 본 발명은 아연도금강판의 겹치기 용접 시, 용접부의 기공결함이 효과적으로 저감할 수 있도록 아크용접 전류의 극성분율을 최적화함으로써 기존의 용접 겹침 이음부의 간극 부여, 이음 폭 조정 및 아크 위치 변경 등의 용접 제약 조건 없이 인장강도 780MPa 이상 및 두께 6mm 이하의 아연도금강판을 부품 용접부를 제공할 수 있는 아연 도금강판의 겹치기 용접방법을 제공함을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
용접재료를 이용하여 아연도금강판을 겹치기 용접하는 방법에 있어서, 용접시, 용접 전류 150~300A, 보호가스 Ar+10~30% CO2의 혼합가스, 그리고 하기 관계식 1에 의해 정의되는 용접 극성 분율이 0.25~0.35 범위를 만족하도록 용접 극성을 교대로 변경함으로써 용접 금속의 기공 결함을 줄일 수 있는 아연도금강판의 용접 방법에 관한 것이다.
[관계식 1]
EN R,%/(EP R,%+EN R,%)
여기에서, EN R,%은 음극 용접 극성 분율을, EP R,%은 양극 용접 극성 분율을 나타낸다.
상기 용접재료는 E70C-GS Φ1.0 metal cored wire일 수 있다.
상기 용접이음부 간극이 0mm일 수 있다.
상기 용접전류가 200~270A일 수 있다.
상기 아연도금강판은 HGI 780HB강일 수 있다.
본 발명에 의하면, 아크용접 전류의 극성 분율 최적화를 통해 이음부 간극이 없는 겹침이음 용접부의 효과적인 기공결함 저감이 가능하여, 이에 따라 제조된 인장강도 780MPa 이상의 아연도금강판 부품의 용접부 강도를 효과적으로 향상시킬 수 있다. 따라서 자동차 샤시부재 등과 같은 부품류의 고강도, 박물화에 따른 방청성 확보를 위한 아연도금강판의 채용을 확대할 수 있는 산업적 의의를 가질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예 따른 아크용접 전류 극성분율을 나타내는 모식도이다.
도 2는 아연도금강판 아크용접 전류 극성분율 최적화 전, 후의 용접 비드의 단면 사진이다(이용된 용접모재는 HGI 780Hyber Burring강 2.0mmt로서 인장 강도가 810MPa이고 그 도금부착량이 편면 100g/m 2이다).
도 3은 아연도금강판 아크용접 전류 극성분율 최적화 후의 용접부 외관 및 용접부 X-선 투과 결과를 나타내는 사진이다(용접속도 100cm/min).
도 4는 아연도금강판 아크용접 전류 극성분율 최적화 후의 용접부 경도측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 5는 아연도금강판 아크용접 전류 극성분율 최적화 후의 용접부 인장곡선 결과를 나타내는 그래프이다.
이하, 본 발명을 설명한다.
본 발명자들은 아연도금강판의 겹치 용접시, 아크용접 전류의 극성분율을 최적으로 제어함으로서 용접으로 형성되는 융융지를 진동시켜 아연 증기를 외부로 효과적으로 배출시키는 것이 가능하고, 이에 의해 궁극적으로 용접 금속의 기공 결함을 저감할 수 있음을 확인하고 본 발명을 제시하는 것이다.
즉, 본 발명의 아연도금강판의 용접방법은, 용접재료를 이용하여 아연도금강판을 겹치기 용접하는 방법에 있어서, 용접 시, 용접 전류 150~300A, 보호가스 Ar+10~30% CO2의 혼합가스, 그리고 하기 관계식 1에 의해 정의되는 용접 극성 분율이 0.25~0.35 범위를 만족하도록 용접 극성을 교대로 변경시키는 것을 특징으로 한다.
먼저, 본 발명은 아연도금강판의 겹치기 용접방법에 관한 것이다.
상기 겹치기 용접 방법이란 제1 아연도금강판 및 상기 제1 도금강판상에 일부가 겹치도록 적층된 제2 아연도금강판을 겹치기 아크 용접을 통해 용접 금속을 형성하면서 용접하는 방법을 말한다.
본 발명에서 상기 아연도금강판은 일반 아연도금된 열연 내지 냉연강판을 포함하며, 나아가, 상기 도금강판은 Zn-Mg-Al계 합금 도금강판 일 수도 있다.
본 발명에서는 제1 아연도금강판 및 상기 제1 도금강판 상에 일부가 겹치도록 적층된 제2 아연도금강판을 아크 용접을 통해 접합시켜 용접 금속을 형성한다. 즉, 상기 제1 아연도금강판과 상기 제2 아연도금강판을 준비한 후, 상기 제1 도금강판 상에 상기 제2 도금강판을 적어도 일부가 겹치도록 적층하여 용접라인(welding line)을 형성하고, 이후, 상기 형성된 용접라인을 따라 실드 가스를 제공하면서 용접재료에 용접전류를 공급하면, 아크를 발생되어 아크 용접을 진행할 수 있는 것이다.
본 발명에서는 이때, 용접 이음부의 겹침 폭은 약 25mm 정도로 적용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한 본 발명에서는 상기 용접재료는 E70C-GS Φ1.0 metal cored wire를 이용할 수 있으며, 특별히 용접재료의 종류 및 성분에 제한되지 않는다.
그리고 용접 시 용접 전류는 150A 이상 및 300A 이하로 제한함이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 200A 이상 및 270A 이하로 제한하는 것이다. 전류가 너무 낮을 경우, 아크력 감소로 도금 증기 배출 효과가 떨어지고, 반대로 전류가 너무 높을 경우, 용융 용접금속부가 불안정하여 기공결함 발생이 증가할 수 있다
또한 본 발명에서 용접 시 보호가스로 Ar에 10~30%CO2를 혼합하는 것이 필요하다. 즉, 실드 가스는 Ar 가스로서, 10 내지 30%의 CO2 가스를 포함하는데, CO2 가스를 10% 미만으로 포함하는 경우 아크 확대에 의한 아크 열 핀치력 효과가 감소하여, 도금 증기 배출 효과를 떨어뜨리게 되며, CO2 가스를 30%초과로 포함하는 경우 아크 수축에 의한 아크 열 핀치력 효과가 과도하여, 도금 증기 배출 효과를 떨어뜨리게 된다.
또한 본 발명에서는 상기 아크 용접 시, 용접 토치각도 30~45°와 진행각 0~25°범위로 관리함이 바람직하다.
아울러, 본 발명에서는 용접 이음부의 간극을 0mm로 적용할 수 있으나, 이에 특별히 제한되는 것은 아니다
한편, 아연도금강판의 겹치기 용접의 경우, 아크 용접 시, 아크 열에 의해 비점이 낮은 아연도금층이 아연 가스가 되어 용융지의 상부로 부상하는데, 이의 대부분이 방출되나 일부가 용융지에 잔류하여 응고시 구상의 공동인 블로우홀이 형성된다. 따라서 용접으로 제조된 용접금속 내부에 기공결함을 가지게 되고, 이에 따라 우수한 인장강도를 갖는 용접금속을 얻을 수 없다는 문제가 있었다.
따라서 본 발명은 이러한 문제점을 해소하기 위한 것으로, 하기 관계식 1에 의해 정의되는 용접 극성 분율이 0.25~0.35 범위를 만족하도록 용접 극성을 번갈아 변경시키는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 용접으로 형성되는 융융지를 진동시켜 아연 증기를 배출함으로써 용접 금속의 기공 결함을 줄일 수 있다.
[관계식 1]
EN R,%/(EP R,%+EN R,%)
여기에서, EN R,%은 음극 용접 극성 분율을, EP R,%은 양극 용접 극성 분율을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일실시예 따른 아크용접 전류 극성분율을 나타내는 모식도이다. 도 1과 같이, 용접 극성 분율을 적절하게 혼합하여 가변시킴으로 아크압력 및 용적 이행 주파수 증대로 용융지 진동이 증가하여 아연 증기 배출 증대를 촉진할 수 있다.
본 발명에서 이와 같이, 아연도금강판의 겹치기 용접 시, 용융지에서 아연 증기를 효과적으로 배출하기 위하여 용접재료의 양극 극성분율(EP R,%)과 용접모재의 음극 극성분율( EN R,%)을 상기 관계식 1의 값이 적정치가 되도록 제어함을 특징으로 하며, 이러한 개념의 도입은 아래와 같은 기술사상에 기인한다.
일반적인 DCEP(Direct Current Electrode Positive) Pulse의 경우 아크 수축에 의한 입열 증가로 용융지 부피가 증가하여 용접시 발생한 아연 증기에 의한 기공 배출이 저감되는 한계점이 있다. 이에 반해 DCEP와 DCEN(Direct Current Electrode Negative) 극성을 적정 분율로 혼합하여 가변하는 경우 아크 수축 및 산소 분위기 증가로 DCEN 주기에서 와이어의 음극성 활성화 증대가 가능하다. 즉, DCEN 주기 중 와이어 상단에서 음극점 발생 및 아크 집중이 빈번하여 와이어가 가열되고,이어지는 DCEP 주기에서 전류 패스가 유지되면서 와이어 상단에서 아크가 발생하게 된다. 이때 globular 및 spray 용적이행 모드가 발생하여 용적 이행 주파수가 증가함과 동시에 아크 압력 가압 주파수가 동시에 증가하여 용융지 내에 발생한 기공 배출을 극대화할 수 있는 것이다.
따라서, 가변극성 아크의 경우 아크 압력 및 용적 이행이 불규칙적이며 고주파이기 때문에 기공 배출 효과가 우수하다. 다만 DCEN 극성분율이 적정치 미만으로 낮을 경우, 상기 관계식 1에 의해 정의되는 값이 0.25미만이면 그 효과가 감소한다.
한편 HGI와 같은 아연도금강판의 경우, 아연도금층의 영향으로 DCEN 극성에서 아크가 편심되는 현상이 발생하여 모재 표면에 음극점이 넓은 영역에 분포함에 따라 아크 유효 반경이 감소되거나, 또는 음극점이 특정 영역에 집중되는 현상이 발생하여 용접입열 효율이 저하된다. 또한 DCEN 극성 분율이 높을수록 조대하고 불안정한 globular 이행 및 아크가 발생하고 용적에 음극점 노출 시간이 증가하여 용적 표면의 cathode jet 발생으로 인해 매우 불안정하고 과도한 스패터가 발생함에 따라 아크 불안정 및 기공 배출 저감으로 나타난다. 즉, DCEN 극성 분율이 적청치 (관계식 1에 의해 정의되는 값이 0.35를 초과)를 초과할 경우, 오히려 용접부 기공결함 발생 억제에 역효과가 있다
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.
(실시예)
편면 도금부착량이 100g/m 2인 2.0mmt의 HGI 780Hyber Burring 강판 2장을 25mm가 서로 겹치도록 한 후, 그 연결부를 용접하였다. 구체적으로, 표 1-2에 각각 나타난 바와 같은 용접재료 및 용접 조건을 이용하여, 상기 HGI 780HB강을 겹치기 용접하였다. 그리고 이때의 피트 발생 유무 및 기공면적율을 측정하여 하기 표 1에 나타내었으며, 용접부의 인장강도 및 파단위치를 측정하여 표 2에 나타내었다.
표기 용접재료 용접조건(용접전류-전압-속도) 전류특성 피트 기공면적율 비고
1 ER70S-6Φ1.2 202A-20.6V-0.6m/min EP:EN=100:0 X 1.55% 비교예1
2 ER70S-6Φ1.2 242A-23.7V-0.8m/min EP:EN=100:0, Pulse O 12.67% 비교예2
3 ER70S-6Φ1.2 263A-25.6V-1.0m/min EP:EN=100:0, Pulse O 20.60% 비교예3
4 ER70S-3Φ1.0 162A-26.4V-0.6m/min EP:EN=100:0, Pulse X 4.46% 비교예4
5 ER70S-3Φ1.0 217A-28.9V-0.8m/min EP:EN=100:0, Pulse X 5.70% 비교예5
6 ER70S-3Φ1.0 257A-30.0V-1.0m/min EP:EN=100:0, Pulse O 8.25% 비교예6
7 E70C-GSΦ1.0 214A-24.0V-1.0m/min EP:EN=50:50, Pulse X 2.51% 비교예7
8 E70C-GSΦ1.0 213A-24.0V-1.0m/min EP:EN=60:40, Pulse X 2.34% 비교예8
9 E70C-GSΦ1.0 214A-24.0V-1.0m/min EP:EN=65:35, Pulse X 0.97% 발명예1
10 E70C-GSΦ1.0 209A-24.0V-1.0m/min EP:EN=70:30, Pulse X 0.87% 발명예2
11 E70C-GSΦ1.0 216A-24.2V-1.0m/min EP:EN=75:25, Pulse X 0.94% 발명예3
12 E70C-GSΦ1.0 210A-24.0V-1.0m/min EP:EN=80:20, Pulse X 1.52% 비교예9
표기 용접재료 용접조건(용접전류-전압-속도) 전류특성 인장강도 파단위치 비고
1 ER70S-6Φ1.2 202A-20.6V-0.6m/min EP:EN=100:0 625 MPa 용접금속 비교예1
2 ER70S-6Φ1.2 242A-23.7V-0.8m/min EP:EN=100:0, Pulse 599 MPa 용접금속 비교예2
3 ER70S-6Φ1.2 263A-25.6V-1.0m/min EP:EN=100:0, Pulse 473 MPa 용접금속 비교예3
4 ER70S-3Φ1.0 162A-26.4V-0.6m/min EP:EN=100:0, Pulse 690 MPa 열영향부 비교예4
5 ER70S-3Φ1.0 217A-28.9V-0.8m/min EP:EN=100:0, Pulse 678 MPa 열영향부 비교예5
6 ER70S-3Φ1.0 257A-30.0V-1.0m/min EP:EN=100:0, Pulse 670 MPa 열영향부 비교예6
7 E70C-GSΦ1.0 214A-24.0V-1.0m/min EP:EN=50:50, Pulse 692 MPa 열영향부 비교예7
8 E70C-GSΦ1.0 213A-24.0V-1.0m/min EP:EN=60:40, Pulse 696 MPa 열영향부 비교예8
9 E70C-GSΦ1.0 214A-24.0V-1.0m/min EP:EN=65:35, Pulse 700 MPa 열영향부 발명예1
10 E70C-GSΦ1.0 209A-24.0V-1.0m/min EP:EN=70:30, Pulse 702 MPa 열영향부 발명예2
11 E70C-GSΦ1.0 216A-24.2V-1.0m/min EP:EN=75:25, Pulse 701 MPa 열영향부 발명예3
12 E70C-GSΦ1.0 213A-24.0V-1.0m/min EP:EN=80:20, Pulse 698 MPa 열영향부 비교예9
상기 표 1-2에 나타난 바와 같이, 용접전류 등의 용접조건뿐만 아니라 상기 관계식 1에 의해 정의되는 극성분율값이 0.25~0.35 범위를 만족하는 본 발명예 1-3이 그렇지 않은 비교예 1-8 대비 아연 증기 배출 효과가 감소하여 용접부내 기공결함이 저감하고, 이에 따라 용접부의 인장강도가 개선됨을 알 수 있다.
한편 도 2는 아연도금강판 아크용접 전류 극성분율 최적화 전(비교예 8), 후(발명예 2)의 용접 비드의 단면 사진이며, 도 3은 본 발명예 2의 아연도금강판 아크용접 전류 극성분율 최적화 후의 용접부 외관 및 용접부 X-선 투과 결과를 나타내는 사진이며(용접속도 100cm/min), 도 4는 본 발명예 2의 아연도금강판 아크용접 전류 극성분율 최적화 후의 용접부 경도측정 결과를 나타내는 그래프이며, 그리고 도 5는 본 발명예 2의 아연도금강판 아크용접 전류 극성분율 최적화 후의 용접부 인장곡선 결과를 나타내는 그래프이다.
상기 도 4 및 도 5에서 볼 수 있듯이, 용접속도 100cm/min에서도 용접금속부의 경도 값이 기공결함에 의해 큰 폭의 하락 없이 상당히 일정함을 알 수 있으며, 또한 용접부의 인장시험 에도 용접금속부의 파손 없이 용접열영향부에서 파단되어 용접금속 내의 기공결함 발생이 억제된 결과로 볼 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라, 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (5)

  1. 용접재료를 이용하여 아연도금강판을 겹치기 용접하는 방법에 있어서, 용접 시, 용접 전류 150~300A, 보호가스 Ar+10~30% CO2의 혼합가스, 그리고 하기 관계식 1에 의해 정의되는 용접 극성 분율이 0.25~0.35 범위를 만족하도록 용접 극성을 교대로 변경함으로써 용접 금속의 기공 결함을 줄일 수 있는 아연도금강판의 용접 방법.
    [관계식 1]
    EN R,%/(EP R,%+EN R,%)
    여기에서, EN R,%은 음극 용접 극성 분율을, EP R,%은 양극 용접 극성 분율을 나타낸다.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 용접재료는 E70C-GS Φ1.0 metal cored wire인 것을 특징으로 하는 아연도금강판의 용접 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 겹치기 용접으로 형성되는 용접이음부 간극이 0mm인 것을 특징으로 하는 아연도금강판의 용접 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 용접전류가 200~270A인 것을 특징으로 하는 아연도금강판의 용접 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 아연도금강판은 HGI 780HB강인 것을 특징으로 하는 아연도금강판의 용접 방법.
PCT/KR2019/013207 2018-10-29 2019-10-08 아연 도금강판의 겹치기 용접방법 WO2020091254A1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021518922A JP7190562B2 (ja) 2018-10-29 2019-10-08 亜鉛めっき鋼板の重ね溶接方法
EP19879821.7A EP3875205A4 (en) 2019-10-08 Method for welding a zinc coated steel sheet
US17/289,537 US20210394294A1 (en) 2018-10-29 2019-10-08 Method for welding a zinc coated steel sheet
CN201980071010.5A CN112930239A (zh) 2018-10-29 2019-10-08 用于焊接锌涂覆的钢板的方法
MX2021004206A MX2021004206A (es) 2018-10-29 2019-10-08 Metodo para soldar una lamina de acero recubierta de zinc.

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180129810A KR102119964B1 (ko) 2018-10-29 2018-10-29 아연 도금강판의 겹치기 용접방법
KR10-2018-0129810 2018-10-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020091254A1 true WO2020091254A1 (ko) 2020-05-07

Family

ID=70462601

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2019/013207 WO2020091254A1 (ko) 2018-10-29 2019-10-08 아연 도금강판의 겹치기 용접방법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20210394294A1 (ko)
JP (1) JP7190562B2 (ko)
KR (1) KR102119964B1 (ko)
CN (1) CN112930239A (ko)
MX (1) MX2021004206A (ko)
WO (1) WO2020091254A1 (ko)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH079150A (ja) * 1993-06-23 1995-01-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 亜鉛メッキ鋼板のガスシールドアーク溶接方法とその溶接方法により溶接した亜鉛メッキ鋼板製品
JP2010264487A (ja) * 2009-05-15 2010-11-25 Yaskawa Electric Corp アーク溶接方法
JP2012101232A (ja) * 2010-11-08 2012-05-31 Nippon Steel Corp 亜鉛めっき鋼板の隅肉アーク溶接方法
KR20140064764A (ko) * 2011-07-01 2014-05-28 일리노이즈 툴 워크스 인코포레이티드 회전하는 전극을 이용하는 메탈 코어드 용접 방법 및 시스템
JP2015167981A (ja) 2014-03-07 2015-09-28 大陽日酸株式会社 亜鉛めっき鋼板の溶接方法
JP2016101593A (ja) 2014-11-27 2016-06-02 日新製鋼株式会社 Ｚｎ系めっき鋼板のアーク溶接方法およびアーク溶接継手
KR20180074826A (ko) * 2016-12-23 2018-07-04 주식회사 포스코 용접부 내기공성 및 피로 특성이 우수한 도금강판 용접부재 및 이의 제조 방법

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11138265A (ja) * 1997-10-31 1999-05-25 Daihen Corp 交流パルスマグ溶接方法及び装置
JP2003334657A (ja) 2002-05-20 2003-11-25 Daihen Corp 亜鉛メッキ鋼板重ね合わせ継手のアークスポット溶接方法
JP4657588B2 (ja) 2003-07-09 2011-03-23 株式会社ダイヘン 交流ｔｉｇ溶接の電流制御方法
JP2008018436A (ja) * 2006-07-11 2008-01-31 Yorozu Corp 溶接方法および溶接物
US9162307B2 (en) * 2010-02-23 2015-10-20 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Alternating-current welding method and alternating-current welding device
JP2012183542A (ja) * 2011-03-03 2012-09-27 Nippon Steel Corp 鋼板の隅肉アーク溶接方法
JP5541263B2 (ja) * 2011-11-04 2014-07-09 Ｊｆｅスチール株式会社 加工性に優れた高強度熱延鋼板およびその製造方法
JP2014061526A (ja) 2012-09-20 2014-04-10 Daihen Corp 溶接装置の保護制御方法
FR3009506B1 (fr) * 2013-08-07 2016-02-05 Peugeot Citroen Automobiles Sa Procede pour souder ensemble les deux bords superposes de deux toles en acier galvanise ou en aluminium
EP3055101A2 (en) * 2013-10-09 2016-08-17 Hobart Brothers Company Systems and methods for corrosion-resistant welding electrodes
US10052707B2 (en) * 2014-04-04 2018-08-21 Lincoln Global, Inc. Method and system to use AC welding waveform and enhanced consumable to improve welding of galvanized workpiece
JP6385411B2 (ja) * 2016-10-28 2018-09-05 日新製鋼株式会社 溶接部材およびその製造方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH079150A (ja) * 1993-06-23 1995-01-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 亜鉛メッキ鋼板のガスシールドアーク溶接方法とその溶接方法により溶接した亜鉛メッキ鋼板製品
JP2010264487A (ja) * 2009-05-15 2010-11-25 Yaskawa Electric Corp アーク溶接方法
JP2012101232A (ja) * 2010-11-08 2012-05-31 Nippon Steel Corp 亜鉛めっき鋼板の隅肉アーク溶接方法
KR20140064764A (ko) * 2011-07-01 2014-05-28 일리노이즈 툴 워크스 인코포레이티드 회전하는 전극을 이용하는 메탈 코어드 용접 방법 및 시스템
JP2015167981A (ja) 2014-03-07 2015-09-28 大陽日酸株式会社 亜鉛めっき鋼板の溶接方法
JP2016101593A (ja) 2014-11-27 2016-06-02 日新製鋼株式会社 Ｚｎ系めっき鋼板のアーク溶接方法およびアーク溶接継手
KR20180074826A (ko) * 2016-12-23 2018-07-04 주식회사 포스코 용접부 내기공성 및 피로 특성이 우수한 도금강판 용접부재 및 이의 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
CN112930239A (zh) 2021-06-08
KR20200048105A (ko) 2020-05-08
MX2021004206A (es) 2021-05-27
JP7190562B2 (ja) 2022-12-15
JP2022502264A (ja) 2022-01-11
KR102119964B1 (ko) 2020-06-05
US20210394294A1 (en) 2021-12-23
EP3875205A1 (en) 2021-09-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101564791B (zh) 一种高强度压力容器用钢的埋弧焊接方法
US20090095720A1 (en) Shielding gas for hybrid welding and hybrid welding method using the same
WO2015186544A1 (ja) 立向き狭開先ガスシールドアーク溶接方法
WO2022165997A1 (zh) 一种涂层钢的激光填粉焊接及热处理方法
JPWO2019182081A1 (ja) 鋼板のガスシールドアーク溶接方法
WO2019124871A1 (ko) 피로특성이 우수한 초고강도 열연강재의 용접이음부 및 그 제조방법
WO2020091254A1 (ko) 아연 도금강판의 겹치기 용접방법
CN110871312B (zh) 屈服强度600MPa级低合金钢板的MAG焊接方法
WO2019245063A1 (ko) 용접부 내기공성 및 피로 특성이 우수한 도금강판 용접부재 및 이의 제조 방법
CN1248822C (zh) 气体保护焊用管状焊丝
KR20180074826A (ko) 용접부 내기공성 및 피로 특성이 우수한 도금강판 용접부재 및 이의 제조 방법
CN108367376B (zh) 立式窄坡口气体保护弧焊方法
KR20010086841A (ko) 내피트 및 내블로우 홀 성능이 우수한 아연도금 강판용접용 플럭스 코어드 와이어
JP6119948B1 (ja) 立向き狭開先ガスシールドアーク溶接方法
WO2017094578A1 (ja) 立向き狭開先ガスシールドアーク溶接方法
CN110666300A (zh) 一种Q370qE+Q690qENH不同板厚复合焊对接方法
CN114939708A (zh) 一种船用2205不锈钢复合板的氩弧焊焊接方法
JP3765761B2 (ja) サブマージアーク溶接用ボンドフラックス
JP2801161B2 (ja) パルスｍａｇ溶接用ソリッドワイヤ
KR100462038B1 (ko) 고장력강 후판 다층용접을 위한 서브머지드 아크용접용플럭스
WO2024154850A1 (ko) 가스 실드 아크 용접용 와이어
JP2000313939A (ja) 耐候性に優れた溶接鋼管の製造法
US11815127B2 (en) Welded member for plated steel plate excellent in weld zone porosity resistance and fatigue properties and method for manufacturing the same
KR100817828B1 (ko) 2전극 고속필렛 아크용접용 메탈코어드 와이어
JP6119949B1 (ja) 立向き狭開先ガスシールドアーク溶接方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19879821

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021518922

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019879821

Country of ref document: EP

Effective date: 20210531