JPH04138893A

JPH04138893A - 薄板亜鉛メッキ鋼板の重ね溶接に用いるガスシールドアーク溶接用ワイヤ

Info

Publication number: JPH04138893A
Application number: JP26116890A
Authority: JP
Inventors: Junji Tateishi; 立石　順治
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1990-09-28
Filing date: 1990-09-28
Publication date: 1992-05-13
Anticipated expiration: 2011-08-21
Also published as: JP2526172B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明はガスシールドアーク溶接用ワイヤ、なかでも、
亜鉛メツキが施された鋼板をガスシルトアーク溶接する
際に併せられて、ビット、ブローホールなどの溶接欠陥
を低層できるワイヤに関する。

従　　来　　の　　技　　術鋼板の防Ｓ性を向上させるため熱延あるいは冷延鋼板の
表面に亜鉛メツキを施した亜鉛メツキ鋼板は、屋根板を
はじめ建築材料、電気機器に多（使用されていたが、近
年自動車車体の耐蝕性向上のため多く使用されるように
なり、薄板構造材としてのアーク溶接接合される機会が
多くなってきた。亜鉛メツキ鋼板をアーク溶接する場合
、亜鉛の沸点（９０６℃）が鋼板の融貞より低いため、
とくに薄板鋼板の溶接で多く適用されている重ね馬肉溶
接では溶接熱影響部から発生する亜鉛蒸気が溶融池に噴
出し、これが溶接台Ｉ！凝固過程で逃げきれずに溶接金
属中に残存することによるブローホールやガスが溶接ピ
ード表面まで噴出してビットになるなどの溶接欠陥が多
発する傾向がある。これらの欠陥は溶接接合強度の低下
をもたらすだけでなく、開孔したビットは＠処理の塗装
での美貌を損ない好ましくない。これを防止するために
、亜鉛メツキ鋼板表面にブローホール防止剤を塗布した
り、鋼板表面の亜鉛メツキ回を機械的に研削除去若しく
はガス炎で燃焼させるなどの鋼板表面の前処理による方
法や、イルミナイト系などの被覆アーク溶接棒を用いる
方法などがあるが、前者は溶接前処理だけでなく更に塗
装前に洗浄工程が必要になるなど余分な工程を要し、後
者は溶接能率の低下や熱による鋼板の歪みの問題などが
あり、好ましくない。また、ガスシールドアーク溶接用
材料からの防止方法としては特開昭６３−１８３７９４
号公報のように８１を添加したり、特開平１−２０２３
９４号公報のようにＮ１添加、特開平２−２０６９０号
公報のように高′Ｃワイヤ、特開平２−５９１９５号公
報のようにＮｂ、■の添加ワイヤが開示されている。し
かし、Ｂ１添加は高速溶接を行なった場合や亜鉛の目付
は量が多く噴出するガス酸が多くなった場合にはブロー
ホール防止効果が低下するとともに発生するビットも大
きくなる。

高Ｃワイヤは溶融池でのＣ○反応によるスパッタの発生
が増加し溶接ビードの外観が劣化するとともに溶接金属
が硬化して好ましくない。

Ｎ　ｉ　、Ｎ　ｂ　、　Ｖ（７）ｍｍハ高価なＮｉ、Ｎ
ｂ、Ｖを多量に添加するために非常に高価なワイヤとな
るだけでなく、溶接金属が著しく硬化して好ましくない
。

また、特開昭６３−１９４８９１号公報のように融点を
１３４０℃以上に調整したワイヤも開示されている。し
かしながら、合金鋼のように多元成分系では液相線温度
と固相Ｍｌ温度が異なり、融点の定義が明確でない。仮
りに、合金の一部が溶は出す固相線温度を融点と見ても
、実施例に記載されるワイヤの融点は１３４３〜１３６
８℃であって、合金鋼としても非常に低い融点である。

従って、この融点は、実施例に記載されたワイヤ合金成
分はそれ以外にも多量の合金類がｌＡ加されている場合
の融点と思われる。このところから、実施例と同等の融
点を得るだめに、実施例に示す成分組成以外に多層のＮ
ｉ、Ｃｒを添加したワイヤを作成し確認したところ、７
０−ホール、ビットの発生は少なかったものの、高価な
合金を２．５％以上も添加しなければならず、軟鋼の溶
接材料としては適さず、また、融点を一般的な軟鋼およ
び低合金鋼の融点（固相線２！度）である１４４０℃以
上では全く効果が認められなかった。

発明が解決しようとする課題本発明は上記欠慮の解決を目的とし、具体的には、亜鉛
メツキ鋼板をガスシールドアーク溶接する際に、ビット
、ブローホールなどの溶接欠陥がな（、又は最小限に削
薫でき、しかも、高能率で達成できるワイヤを提案する
。

課題を解決するための手段ならびにその作用そこで、本発明者はこのｍ題を解決するためにワイヤに
ついて、その組成ならびに条件を種々検討したところ、
重量％で、Ｃ：０．１２％１；（下、　Ｓ　　ｉ　　二
　０．０５〜１．００　％、　Ｍ　ｎ　：０．３０〜２
．２０％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０３０％以
下、Ｂ　：　０．０００３〜０．０２００％、Ｔ＋：０
．３０％以下、Ｂ１、Ｓｅの１種若しくは２種を０，０
５％以下を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物から
なって、以下の（１）式から算出された固相線温度（、
Ｓ、Ｔ）が１４７０℃以上にすることであった。

Ｓ、Ｔ　（”Ｃ）　＝１５３６−　＋４１５．５　（％
Ｃ）＋１２．３（％ｓ＋＞＋６．ｓ（％Ｍｎｌ＋１２４
．５（％Ｐ）　＋１８３．９　（％Ｓ）ｌ・・・・・・
（１）以下、これらのところを更に具体的に゛説明する
と、次の通りである。

Ｃ：Ｃ量が多くなると、Ｃのｌ！１２Ｉ！！！反応で発
生するＣＯ若しくはＣＯ２ガスによってスパッタが増大
するとともに、溶接ビードが劣化する。

このため、Ｃは０．１２％以下でなければならない。

Ｓｉ：Ｓｉは溶接金属の脱酸剤として必要であるが、０
．０５％以下では効果がなく、１．０％を越えると溶接
金属の表面張力が低下し、大きなビットが発生して好ま
しくない。

〜ｌｎ：Ｍｎは、Ｓｌと同じように溶接金属の脱酸効果
と溶接金属の強度を向上させる効果がある。しかしなが
ら、０．３０％禾濶ではその効果がなくブローホールが
増大する。

２．２０％を越えると溶接金属の強度が上がり過ぎ、薄
板溶接でも継手疲労面で好ましくない。

Ｐ、Ｓ：Ｐ、Ｓは溶接金属の割れ性能を劣化させる成分
であり、出来る限り少ないことが望ましいが、０．０３
０％以下であれば問題はない。

Ｂ：Ｂは、ブローホール、ビットの防止に最も効果のあ
る成分である。

Ｂを添加すると、ブローボール、ビットは大幅に低減す
る。０．０００５％未膚では効果がなく、０．０２００
％を超えると、ご−ド外観が劣化するとともに高温割れ
の危険性があり好ましくない。

Ｂｉ、３ｅ：Ｂｉ、Ｓｅは少量Ｔｉ　７ＸＩ　Ｔ：　Ｗ
　ｍ　’Ｊｉ　１の表面張力を大幅に低下させるために
、ブローホールの発生数は多少減少する。しかしながら
、ｉｍ’ｍｉｎ以上の如き溶接速度で高速溶接を行なっ
た場合には残存したブローホルが大きく開孔し、大きな
ビットになりやすくビード外観が劣化する。このため、
Ｂ又はＳｅのうちの一種又は総量で０．０５％以下に制
限する必要がある。

Ｔｉ：ＣＯ２溶接でのアーク特性を改善するために、Ｔ
１を添加する。しかしながら、添加量が０．３０％を超
えると、逆にアーク特性が劣化してスパッタが増大する
とともに、溶接金属が硬化して好ましくない。

固相線温度＝ブローホールの発生には溶接金属の凝固温
度が影響する。そこで、この影響について研究したとこ
ろ、亜鉛ガスの噴出は熱影響部の亜鉛の蒸発が主体であ
るために、溶接アークの通過時点よりもＲ間当たりの最
大噴出時期は遅れるが、溶接金属の凝固が亜鉛ガスの最
大噴出時期と合致した場合に最もブローホールが発生し
やすく、溶接金属の凝固がガスの噴出よりも早いか、あ
るいはガスの噴出よりも遅れる場合にブローホールの発
生は減少することがわかった。しかし、溶接金属の凝固
は、溶接ワイヤの組成、母材の組成、母材の希釈率、溶
接条件などに影響され、溶接金属の凝固温度自体も必ず
しも一義的に定めることができない。

このところから、本発明者は薄板亜鉛メツキ鋼板の重ね
溶接に限って、溶接金属の凝固温度を（１）式から求め
られるワイヤの固相Ｉ　２温度（Ｓ、Ｔ）で規制してブ
ローホールの発生しない条件を求めたとごろ、固相線温
度は１４７０℃以上か若しくは１４２０℃以下の範囲で
あった。しかし、固相線Ａ度を１４２０℃以下に下げる
にはＮ１などの高価な成分を多量に添加しなくてはなら
ず、実際に適性な固相Ｍｌ温度は１４７０℃以上であっ
た。

なお、Ｎｉ、Ｏｒ、ＭＯなどを添加しても上記条件を満
足すればブローホールは低減するが、添加量が多いと高
価になるため、これらの合金類の添加量の総計は５％以
下が望ましい。これら成分が添加されたときの固相線温
度（Ｓ、Ｔ）は（２）式によって算出する。

Ｓ、Ｔ＝１５３６−１４１５．５（％Ｃ）＋１２．３（
％Ｓｉ）＋６．８（％Ｍｎ）　＋１２４．５（％Ｐ）　
＋１８３．９　（％Ｓ）　＋４．３（％Ｎｉ）＋１，４
（％Ｃｒ）　＋４．１（％Ａｊり）　　　　　　　　　
・・・・・・（２）また、シールドガスはＣ０２ガスシ
ールドだ１すでなく、Ａｒ十ＣＣｈ　　（５〜５０％）
混合ガスの所謂ＭＡＧ溶接においても同様の効果が認め
られる。

更に、Ｍ　Ａ　Ｇ溶接で使用する溶接用電源は従来のサ
イリスタ電源だけでなく、インバータ制御電源、インバ
ータパルス電源でも同等の効果が認められる。

実施例第１表のＡ〜Ｆの本発明に係る組成のものとＦ〜Ｌの比
較例の組成との綱を、５，５ａφのロッドに圧延後、焼
鈍、銅メツキを施しなから冷間伸線で１．２１１１φの
溶接用ワイヤにした。

これらワイヤを用いて、第２表の溶接条件で目付は置４
５０．．’１２の両面亜鉛メツキ鋼板（厚さ２、ＯＭ）
の重ね隅肉溶接を第１図に示す如く行なった。この溶接
において、溶接ビード表面に発生したビットは目視で、
溶接ビルドに内在したブローホールはＸＩ！透過試験で
観察した。

試験結果は第２表に示すが、本発明範囲を満足するワイ
ヤＡ〜Ｅはピット、ブローホールともに少なく、ビード
外観も良好であったが、比較例のワイヤＦ−にはピット
、ブローホールの発生が多く、ワイヤにはビット、ブロ
ーホールは少ないもののビード外観が劣化して好ましく
なかった。なお、第１図において、符号１は亜鉛メツキ
鋼板、２は溶接ワイヤ、３は溶接ビード〈発明の効果〉以上詳しく説明した通り、本発明に係るワイヤは、重量
％で、Ｃ：０．１２％以下、Ｓｌ：０．０５〜１．００
％、Ｍｎ　：　０．３０〜２．２０％、Ｐ：０．０３０
％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ｂ：０．０００３〜０
．０２００％、Ｔ１：０．３０％以下、３ｉ、３ｅの１
種若しくは２種を０．０５％以下を含み、残部がＦｅお
よび不可避的不純物からなって、（１）式から算出され
た固相線温度（Ｓ、Ｔ）が１４７０℃以上を特徴とする
ものである。

従って、このワイヤを用いることにより亜鉛メツキ鋼板
のガスシールドアーク溶接においてビット、ブローホー
ルの欠陥の少ない高能率な溶接ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るワイヤを用いてガスシールドアー
ク溶接する際の一例の説明図である。符号１・・・・・・亜鉛メツキ鋼板２・・・・・・ワイヤ３・・・・・・溶接ビド

Claims

【特許請求の範囲】１）重量％で、Ｃ：０．１２％以下、Ｓｉ：０．０５〜
１．００％、Ｍｎ：０．３０〜２．２０％、Ｐ：０．０
３０％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ｂ：０．０００３
〜０．０２００％、Ｔｉ：０．３０％以下、Ｂｉ、Ｓｅ
の１種若しくは２種を０．０５％以下を含み、残部がＦ
ｅおよび不可避的不純物からなつて、以下の式に示す固
相温度（Ｓ．Ｔ）が１４７０℃以上を特徴とするガスシ
ールドアーク溶接用ワイヤ。Ｓ．Ｔ（℃）＝１５３６−｛４１５．５（％Ｃ）＋１２
．３（％Ｓｉ）＋６．８（％Ｍｎ）＋１２４．５（％Ｐ
）＋１８３．９（％Ｓ）｝