JPH0484689A - ガスシールドアーク溶接ワイヤ - Google Patents

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） 本発明は亜鉛めっき鋼板などの予め防錆処理を施した鋼
板をガスシールドアーク溶接したとき、特にピットやブ
ローホールなどの欠陥が発生しにくい健全な溶接金属が
得られるガスシールドアーク溶接ワイヤに関する。

（従来の技術） 防錆処理を施した耐食性に優れた鋼材としては、例えば
亜鉛めっき鋼板などがある。亜鉛めっき鋼板は通常の熱
延あるいは冷延された鋼材表面に亜鉛めっきを施したも
ので、その主な用途は薄板分野が多く、屋根板をはじめ
とする建築材料、ガソリン缶、洗濯機の部品など、その
他自動車車体にも多く使用される傾向にある。

亜鉛めっき鋼材を溶接する場合、鋼材表面から鉄の融点
より低い沸点（９０６°Ｃ）をもった亜鉛が溶接時に溶
滴ないし溶融池に侵入してその亜鉛蒸気が突沸すると共
に大気を巻き込み、溶接金属凝固過程で浮上しきれずに
気泡として残存し、ピットやブローホール等の欠陥を多
発する。特に薄板の溶接に最も一般的に適用されている
ソリッドワイヤを用いるガスシールド溶接法では亜鉛の
影響を顕著に受は易い。

一般にガスシールドアーク溶接法では溶接速度が１ｍ／
ｍｉｎを超えるとガスシールド性が低下し、溶接雰囲気
中に空気を巻き込み易く、窒素ガスを多量に吸収しピッ
トやブローホールなどの欠陥が発生し易い。

更に、薄板の溶接では継ぎ手形状も重ねすみ肉等のため
鋼板表面の影響を受は易く、欠陥が発生し易い条件下に
ある。

このような亜鉛の害を軽減する手段としては、予め溶接
線上から亜鉛を機械的に除去することが有効であるが、
手間がかかって非能率である。

亜鉛めっき鋼板に対するピット、ブローホールの欠陥防
止技術として、特開昭６４−５７９７９号公報にはソリ
ッドワイヤ中にＣ，Ｓｉ、　ＭｎおよびＭＯを基本成分
としてＭｏを０．１０〜１．００％含有させる溶接材料
が開示されている。しかしながら、係る組成のソリッド
ワイヤはＭｏを多く含むため原材料価格が高くなり、経
済的効果が期待できない。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、上記のように高速度で溶接を行う亜鉛めっき
鋼板などのガスシールドアーク溶接において問題となる
ピット、ブローホール等の欠陥発生を実用上問題ない程
度まで少な（するガスシールドアーク溶接ワイヤを提供
するものである。

（課題を解決するための手段） 本発明の要旨は、重量％でＣ：０，１５〜０．３０％。

Ｓｉ；　０．０５〜０．５０％、　Ｍｎ・０．２０〜１
．００％、Ｐ、０．０３０％以下、　　Ｓ　；　０．（
１３０％以下、　Ａｌ１．　Ｔｉのうち一種または二種
の合計；ｏ、　０２０〜０．２００％、Ｂｉ、　Ｓｂの
うち一種または二種の合計；ｏ、　０２０〜０．２００
％を含み、残部がＦｅおよび不可避不純物からなること
を特徴とするガスシールドアーク溶接ワイヤにある。

〔作　用〕

本発明者らは、ガスシールドアーク溶接では既述の如く
、特に亜鉛めっき鋼板でのピット、ブローホールが発生
し易い理由として、 （イ）溶接時、亜鉛の突沸によって空気の巻き込みを助
長すると共に、溶融溶接金属に入った亜鉛は鉄に溶解し
に＜（、かつ低沸点である為溶融金属が凝固過程におい
ても蒸気状態であり、これが残存し気泡となる、 （ロ）高速溶接ではシールド性が低下するため溶接雰囲
気中に空気を巻き込み易く、溶融金属中に窒素を吸収し
易くなり、一方、高速溶接では凝固速度が早く、従って
溶融溶接金属中でガス化した亜鉛のみならず窒素ガスも
凝固過程で浮上しきれず、溶接金属中に残存し易くなる
、 （ハ）ガスシールドアーク溶接では清浄な溶接金属を得
るためＳｉ、Ｍｎ、ＡＡ’　、Ｔｉなどの脱酸力の強い
元素を添加しているが、脱酸作用を過度に強化すると溶
融状態の亜鉛は酸化されず気泡として残存し、（イ）を
助長する、 と考察した。

これら亜鉛や窒素の影響を軽減しピット、ブローホール
を防止するには、 （ａｌ　　脱酸力の強い元素の添加量を出来る限り少な
くして溶融池の酸素ポテンシャルを高めることにより、
有害な亜鉛蒸気を融点の高い酸化亜鉛ＺｎＯと化してス
ラグオフさせる、 （ｂｌ　　溶融池の酸素ポテンシャルを高めることによ
り溶融金属の粘性を下げ、撹拌作用により亜鉛蒸気及び
窒素ガスを放出し易くする、 （Ｃ）　　溶滴移行段階で溶滴表面からＣＯならびにＢ
ｉないしｓｂの吹き出しを活発にして周辺から溶滴へ侵
入しようとする亜鉛および窒素を抑制する、（ｄ）　　
溶融池に侵入した窒素を固定することが有効と考え、こ
の観点からワイヤ組成について検討を行い、本発明を構
成するに至った。

即ち、従来のガスシールドアーク溶接ワイヤはＳｉ、Ｍ
ｎ、Ａ１．Ｔｉなどの脱酸力の強い元素を添加し、溶融
池で脱酸反応を促して清浄な溶接金属を得るようにして
いる。しかしながら、高速溶接に於ける脱酸反応は溶滴
が溶融池で急冷されるため起こりに＜＜、溶融池温度以
上の高温のアーク柱に於ける溶滴移行段階で生じている
と考えられる。この場合の脱酸反応はＣ＋Ｏ→ＣＯが主
と考えられ、脱酸を行なう主役はワイヤ中のＣと考えら
れる。

従って、本発明ではＣ添加量を多くして溶滴移行段階で
溶滴周辺の００分圧を高め、Ｓｉ、　ｌ、Ｔｉを適量添
加し、溶接金属の酸化力を適正化することにより酸化反
応を活発化させ、亜鉛の酸化を促進させること、酸化活
発化により酸素ポテンシャルを高めることによって溶融
金属の粘性低下を図り、溶融池からのガス放出を容易に
すること、ならびに窒素と親和力の大きいＡ６．Ｔｉを
適量添加し、窒素を地に固定すること等の複合作用によ
りピット発生を解消し、ブローホールの発生を抑制する
。

また、本発明では旧＋ｓｂを適量添加するが、旧やｓｂ
は沸点が鉄の融点を少し上回るため溶滴移行段階で溶滴
内から溶滴外へ吹き出し、既述の００分圧とともに溶滴
周辺の旧やｓｂの分圧を高め、溶滴への亜鉛や窒素の侵
入を抑制し、上記作用、効果を増進させる。

以下に本発明のワイヤの成分限定理由について述べる。

Ｃは添加量を多くすることにより溶滴移行段階で溶滴周
辺の００分圧を高め、ＣＯの吹き出しを活発にして周辺
から溶滴へ侵入しようとする亜鉛および窒素を抑制し、
ピットブローホールの発生を抑制するが、ＣはＳｉ、　
Ｍｎ、　Ａ　１　、　Ｔｉの添加量との兼合いで決まり
、本発明のＳｉ、Ｍｎ、　ＡｊＬＴｉ添加量では０．３
０％を超えてもピットの発生は少ないがワイヤに加工す
る段階で伸線性が劣化し、更に溶接金属の強度が高まる
ため上限を０，３０％とした。また０、１５％未満では
ピットが多発するので下限は０．１５％とした。

Ｓｉ及びＭｎは脱酸剤として添加するが、脱酸力をやや
低く調整し溶融金属の酸素ポテンシャルを高め亜鉛の酸
化を促進し、かつ溶融金属の粘性を低めてガスを浮上し
易くすることにより、亜鉛によルヒット、ブローホール
の発生を抑制するために使用する。しかし、Ｓｉは０．
５０％、　Ｍｎは１．００％を超えて添加すると脱酸過
剰となりピット、ブローホールが多発するので、上限を
Ｓｉは０，５０％、　Ｍｎは１．００％とした。またＳ
ｉは０．０５％未満、Ｍｎは０．２０％未満では基本的
に脱酸不足となりピット、ブローホールが多発するので
、下限はそれぞれ０．０５％および０．２０％とした。

Ｐ、Ｓは耐割れ性を阻害する元素であり、特にＣを多く
添加する本発明のワイヤに於いては出来る限り抑制する
ことが好ましいが、いずれも０．０３０％以下であれば
目的を達する。

Ａｌ、Ｔｉは、３ｉ、Ｍｎと共に脱酸剤として使用する
。特に高速溶接ではシールド性が低下し、溶接雰囲気中
に空気を巻き込み、溶融金属が著しく酸化され脱酸不足
となり易い。Ａｊ２．Ｔｉは少量の添加により、溶融金
属の粘性を損なうことなく空気巻き込みによる過度の酸
化を防止する上で最も効果があるが、一種または二種の
合計で０．２００％を超えて添加すると脱酸過剰となり
ピット、ブローホールを多量に発生させるので、一種ま
たは二種の合計の上限を０．２００％とした。また、一
種または二種の合計で０．０２０％未満では脱酸効果が
不足し、溶接部の健全性を損なうので、下限を一種また
は二種の合計で０．０２０％とした。

旧、Ｓｂは沸点が鉄の融点を少し上回るため溶滴移行段
階で溶滴内から溶滴外へ吹き出し、既述の００分圧とと
もに溶滴周辺の旧やｓｂの分圧を高め、溶滴へ侵入しよ
うとする亜鉛や窒素を抑制しピッ１−、ブローホールの
発生を抑制する。この旧、Ｓｂは多い方が有利であるが
、旧、Ｓｂの一種または二種の合計で０．２００％超添
加するとアークの安定性を損ない健全な溶接ビードを形
成することが困難になるので、上限を一種または二種の
合計で０．２００％とした。また、［ｌｉ、Ｓｂの一種
または二種の合計で０．０２０％未満ではピット、ブロ
ーホールの抑制効果が薄れ多発するので、下限を一種ま
たは二種の合計で０．０２０％とした。

本発明は脱酸力の強い元素の添加量を出来る限り少なく
して溶融池の酸素ポテンシャルを高めるためのワイヤ成
分構成としているが、この観点からワイヤが含有するＯ
は多い方が有利である。しかしＯを多くすると、ワイヤ
素材を伸線しワイヤ゛として仕上げた場合、ワイヤ表面
に傷が付き易く、更に傷を起点として錆が発生し易くな
り溶接ワイヤとしての機能が薄れる。従って０の上限は
０．００７０％とするのが好ましい。

本発明では上記の通り構成するが、ワイヤ原料にはＮｉ
、　Ｃｒ、　Ｃｕ、　Ｖ　、　Ｎｂ、　Ｔａ、　Ｚｒ、
　Ｔｅ、　Ｂ　、　Ｃｅ、　Ｃａ、　Ｓｎ、　Ａｓ。

０、Ｎなどやその他の金属元素を不可避元素として含有
する。特にＮｉやＣｒは０．１０％程度含有する場合が
あり、Ｎｉ、Ｃｒ以外の不可避元素としては０．０１５
％程度含有する場合がある。しかし、これらの程度の量
でピット、ブローホールの発生防止には同等支障がない
。

なお、本発明のワイヤは、通常のワイヤと同様に鋼塊を
圧延、伸線し、必要に応じて銅めっきを施して製造する
ことができる。

このように構成された成分のワイヤを用いて、ＣＯ２ま
たはＡｒにＣＯ□や０２などを混合したシールドガスを
用いて亜鉛めっき鋼板を高速で溶接してもピットの発生
はなく、又ブローホールの発生も非常に少なく、構造物
用として十分満足できるものである。

以下に、本発明の効果を実施例により具体的に説明する
。

〔実施例〕

第１表には本発明ワイヤ及び比較ワイヤ（いずれも直径
１．２ｍｍ）の他、ピット発生個数及びブローホール発
生率を示しているが、本発明ワイヤ及び比較ワイヤを用
い、ガスシールド溶接で亜鉛めっき鋼板（板厚ｔ　＝　
２．０ｍｍ、幅ｗ　＝　５０ｍｍ　、長さ１　＝　３０
０ｍｍ）を第１図の如く２枚重ねて立向下進重ねすみ肉
溶接を行い、すみ肉ビード部に発生するピット、ブロー
ホールを比較した。この立向下進重ねすみ肉溶接に用い
た亜鉛めっき鋼板の鋼種及び亜鉛口イ」量を第２表に示
し、第３表には溶接条溶接条件を示してしる。

溶接終了後、ビード表面に発生するピットの個数を目視
で計測し、その後放射線透過試験にて溶接ビードに内在
するブローホール発生状況を調査した。

ピットは個数計測後、ビード１ｍに換算して発生個数（
個／　ｍ　）として評価した。また、ブローホールは放
射線透過試験のフィルムでビード長手方向のブローホー
ル幅を測定し、ビード長に対してのブローホール幅総和
からブローホール発生率（％）を計算した。

第１表においてワイヤＮ０１１〜９は本発明ワイヤ、Ｎ
ｏ、　１０〜２０は比較ワイヤを示す。Ｎｏ、　１〜９
０本発明ワイヤではピットは発生せず、又ブローホール
発生率も非常に低く、健全な溶接金属が得られた。

一方、Ｓｉ量が過多のＮｏ、　１０、Ｍｎ量が過多のＮ
ｏ、　１５、及びＡ７２量が過多のＮｏ、　２０は脱酸
が過剰となり、ピット、ブローホールが多発している。

又、Ｍｎ量が過少のＮｏ、　Ｉｆ　Ｓｉｎが過少のＮｏ
、１２、及び、ｌ−１−Ｔｉ量が過少のＮｏ、１３は脱
酸が不足し、ピット。

ブローホールが多発している。更に、Ａｆｆ＋Ｔｉが過
少のＮｏ、　１８、また過多のＮｏ、　１９、及び旧、
ｓｂ量が過少のＮｏ、１６及びＮｏ、　１７は、ピット
発生個数、ブローホール発生率が高くなっている。また
、Ｃ量が過少のＮｏ、１．４は、溶滴周辺の００分圧が
低（ＣＯの噴き出しが弱いためか亜鉛の影響を受は易く
、ピット発生個数、ブローホールの発生率が高くなって
いる。

このように、本発明により始めて、亜鉛めっき鋼板など
防錆処理を施した鋼材を溶接してもピットがなく、しか
もブローホールの発生が非常に少ない健全な溶接金属部
が得られることが明らかである。

第２表 鋼種及び亜鉛目１」量 第１図は実施例に用いた試験板形状を示す斜視図である
。

第３表 溶接条件

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％でＣ；０．１５〜０．３０％、Ｓｉ；０．
   ０５〜０．５０％、 Ｍｎ；０．２０〜１．００％、 Ｐ；０．０３０％以下、 Ｓ；０．０３０％以下、 Ａｌ、Ｔｉのうち一種または二種の合計；０．０２０〜
   ０．２００％、 Ｂｉ、Ｓｂのうち一種または二種の合計；０．０２０〜
   ０．２００％ を含み、残部がＦｅおよび不可避不純物からなることを
   特徴とするガスシールドアーク溶接ワイヤ。