JPH05305445A

JPH05305445A - 亜鉛系めっき鋼板の溶接方法

Info

Publication number: JPH05305445A
Application number: JP10747892A
Authority: JP
Inventors: Masato Uchihara; 正人内原; Masashi Takaso; 正志高祖; Takao Ko; 隆夫高
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1992-04-27
Filing date: 1992-04-27
Publication date: 1993-11-19

Abstract

(57)【要約】【目的】アーク溶接が必要とされる比較的厚い亜鉛系め
っき鋼板の溶接。【構成】93重量％以上の亜鉛を含有するめっき皮膜を形
成させた亜鉛系めっき鋼板（Zn−Fe系、Zn−Ni系等の合
金めっき鋼板）に対して、40〜100cm/min の溶接速度で
ガスシールドメタルアーク溶接を行う。目付量が片面当
たり10〜45g/m²のめっき皮膜を形成させた亜鉛系めっき
鋼板を対象として上記の条件で溶接を行うと、ピットや
スパッタの発生も抑えることが可能である。【効果】ブローホールやピットなどの溶接欠陥の発生を
少なくし、また、スパッタの発生を減少させることがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、亜鉛系めっき鋼板の溶
接方法、特に、ガスシールドメタルアーク溶接が必要と
される母材厚さが比較的厚い亜鉛系めっき鋼板の溶接方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、高耐食性を有する鋼板に対する需
要が高まるにつれて、自動車を始め、家電製品、建材等
の分野において亜鉛系めっき鋼板が多量に使用されるよ
うになり、更にその用途が拡大されつつある。特に、自
動車用の素材として用いられる鋼板については、ガスシ
ールドメタルアーク溶接などアーク溶接が必要とされる
比較的厚い鋼板を使用する部品にまで亜鉛系めっき鋼板
が使用されるようになってきた。現在、これらの分野で
多用されている亜鉛系めっき鋼板は合金化溶融亜鉛めっ
き鋼板で、約10％程度のFeを含む亜鉛合金のめっき皮膜
を有する鋼板である。

【０００３】しかし、この合金化溶融亜鉛めっき鋼板
は、アーク溶接時に溶接部、特に重ねすみ肉溶接部にブ
ローホールやピットと呼ばれる溶接欠陥が多発するとい
う問題がある。

【０００４】この問題を解決する方法として、予め溶接
部およびその近傍のめっき層を除去して溶接を行う方法
があるが、非常に手間がかかるという欠点がある。ま
た、溶接用ワイヤの成分を調整してアーク溶接時に生じ
る前記の溶接欠陥を減少させる方法が数多く提案されて
おり、例えば、特開平１−143775号公報では、Si、Mnな
どの脱酸性元素の添加量を少なくしたソリッドワイヤを
用いる溶接方法が開示されている。しかし、この問題は
未だ根本的に解決されているとは言い難い。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
をふまえ、亜鉛系めっき鋼板を溶接する時に発生するピ
ットやブローホールを少なくすることができる亜鉛系め
っき鋼板の溶接方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、亜鉛系め
っき鋼板の溶接時に発生するピットやブローホールを低
減するためにめっき皮膜の組成と溶接条件について多く
の実験を重ね、以下の知見を得た。すなわち、同一の溶
接条件下において、上記の欠陥（ピットやブローホー
ル）の発生量はめっき皮膜の組成に依存し、皮膜中のZn
含有量が93重量％以上の場合、欠陥の発生量が減少す
る。また、溶接速度を40〜100cm/min とすると、欠陥の
発生は大幅に減少し、更に目付量を片面当たり10〜45g/
m²とすれば、ピットの発生は認められず、スパッタの発
生も少なく、溶接性が改善される。

【０００７】本発明は上記の知見に基づいてなされたも
ので、その要旨は、下記およびの溶接方法にある。

【０００８】 93重量％以上の亜鉛を含有するめっき
皮膜を形成させた亜鉛系めっき鋼板に対して、40〜100c
m/min の溶接速度でガスシールドメタルアーク溶接を行
う亜鉛系めっき鋼板の溶接方法。

【０００９】 93重量％以上の亜鉛を含有し、目付量
が片面当たり10〜45g/m²のめっき皮膜を形成させた亜鉛
系めっき鋼板に対して、40〜100cm/min の溶接速度でガ
スシールドメタルアーク溶接を行う亜鉛系めっき鋼板の
溶接方法。

【００１０】前記の亜鉛系めっき鋼板としては、Zn−Fe
系の合金めっき鋼板が一般的であるが、Zn−Ni系の合金
めっき鋼板など、Fe以外の金属を合金元素とするめっき
鋼板を対象としてもよい。

【００１１】

【作用】以下に、本発明で規定する条件について説明す
る。

【００１２】亜鉛系めっき鋼板をガスシールドアーク溶
接する場合、前記のように、溶接部、特に重ねすみ肉溶
接部に特有の溶接欠陥（ピットやブローホール）が発生
する。これは、重ね部の溶接部近傍における亜鉛の蒸発
に起因するもので、溶接の際に鋼板に与えられる熱によ
って重ね部の溶接部近傍の亜鉛が蒸発し、その蒸気が溶
融池に放出され、溶融池が凝固する際にそこに残留する
亜鉛蒸気がピットやブローホールを形成するのである。
従って、このような溶接欠陥の発生を少なくするために
は、溶融池の前方で亜鉛を十分に蒸発させ、溶融池に侵
入する亜鉛蒸気の量を減少させる方法が有効な手段であ
ると言える。

【００１３】重ね部の溶接部近傍における亜鉛の蒸発の
しやすさは、その部分の亜鉛の含有量によって異なる。
すなわち、亜鉛の沸点は約 900℃と非常に低いのに対
し、Zn−Fe系やZn−Ni系等の合金めっき鋼板のめっき皮
膜に含まれるFeやNi等の合金元素はZnより高い沸点を有
しており（例えば、Fe：2750℃、Ni：2730℃）、めっき
皮膜の亜鉛含有量が少ない場合は沸点が高いので亜鉛が
蒸発し難く、高温に加熱される溶融池の近傍、特に側方
で蒸発するので、溶融池内へ侵入する亜鉛蒸気が多くな
り、欠陥が多発する。一方、めっき皮膜の亜鉛含有量が
多いと、亜鉛含有量が少ない場合に比べて沸点が下が
り、亜鉛は蒸発しやすくなるので、溶融池の前方の加熱
をうける部分ですでに蒸発し、溶融池内へ侵入する亜鉛
蒸気が減少し、欠陥の発生は少なくなる。実験の結果、
後述の実施例に示すように、めっき被膜の亜鉛含有量が
93重量％以上であれば、欠陥の発生率を低下させ得るこ
とが判明した。これは、皮膜に含まれる合金元素の種類
には関係せず、Zn−Fe系、Zn−Ni系など、いずれのめっ
き鋼板についても言えることである。

【００１４】また、溶融池の前方で亜鉛を蒸発させるに
は、溶接速度を低下させるのが効果的である。これは、
溶接速度を低下させると溶融池の前方における温度勾配
が小さくなり、めっき皮膜のより広範囲の部分から亜鉛
を蒸発させることが可能となるためである。検討の結
果、上記の亜鉛系めっき鋼板に対して、溶接速度を 100
cm/min以下とするのが効果的で、溶融池に侵入する亜鉛
蒸気の量を減少させ、溶接欠陥の発生を少なくすること
ができる。なお、溶接速度の下限は、あまり低いと作業
能率が低下するので、10cm/minとする。

【００１５】上記の対策を講ずることにより、即ち、め
っき皮膜中の亜鉛含有量が93重量％以上の亜鉛系めっき
鋼板を対象として、40〜100cm/min の溶接速度でガスシ
ールドメタルアーク溶接を行うことにより、ブローホー
ルの発生を大幅に低減させることができる（前記の発
明）。

【００１６】しかし、このような対策のみでは、目付量
によってはピットの発生を完全に抑えることができず、
また、スパッタが多くなり、溶接性が低下する場合があ
る。

【００１７】すなわち、目付量が多いほど亜鉛の蒸発量
が多くなるためスパッタ発生量が増加し、目付量が片面
当たり45g/m²を超えると顕著になる。また、ピットの発
生も目付量が45g/m²を超えると認められるようになる。
従って、ブローホールの発生を抑えるとともに、ピット
の発生がなく、スパッタの発生も少なくしようとすれ
ば、上記の発明で規定する条件に加えて、目付量を片
面当たり45g/m²以下にすることが必要となる。一方目付
量の下限は、溶接性の点からは小さいほど望ましいが、
必要とされる耐食性を確保するという観点から規定され
る。母材に高い耐食性を有する鋼板を用いる場合は目付
量を小さくしても高い耐食性が確保でき、母材の耐食性
が低い場合は、目付量をそれより大きくしなければなら
ないが、一般的には、片面当たり最低10g/m²の目付量が
必要である（の発明）。

【００１８】

【実施例】板厚2.3mm の熱延鋼板の両面にZn−Fe系合金
めっきあるいはZn−Ni系合金めっきを施した亜鉛系めっ
き鋼板に対して、ガスシールドメタルアーク溶接法によ
り表１に示す条件で重ねすみ肉溶接を行い、溶接部にお
けるブローホールの発生率、ピットの発生率およびスパ
ッタ発生量を調査した。図３に継手形状を示す。重ね部
の長さＬは30mm、重ね部の隙間は0.05mmで、溶接長は30
0mm とした。

【００１９】ブローホール発生率は、溶接後、Ｘ線透過
検査を行って溶接線方向のブローホール長さの総和を求
め、単位溶接長当たりに占める割合で表した。ブローホ
ールの発生率は、強度の観点から10％以下とするのが好
ましい。

【００２０】ピットの発生率は、ビード表面の目視検査
によりその数を数え、溶接長１ｍあたりの個数として示
した。このピット数は外観品質の観点からできるだけ少
ない方が好ましく、本実施例では全く発生しない場合を
合格とした。

【００２１】また、スパッタ発生量は、溶接の際に発生
したスパッタを全量捕集し、溶接実施時間１分当たりの
発生量に換算して表した。スパッタ量は、作業性の観点
から少なければ少ないほど好ましい。

【００２２】調査結果を図１および図２に示す。

【００２３】図１は、めっき皮膜の組成および溶接速度
がブローホール発生率に及ぼす影響を示す図で、目付量
が片面当たり30g/m²の場合であるが、この図から、Zn−
Fe合金めっき鋼板（(a) 図参照）、Zn−Ni合金めっき鋼
板（(b) 図）の何れについても、めっき皮膜中のFe濃
度、あるいはNi濃度が７重量％未満、即ち、Zn濃度が９
３重量％以上で、かつ、溶接速度が１００ｃｍ／ｍｉｎ
以下のときブローホール発生量が10％以下となること
がわかる。なお、ピットの発生は認められなかった。

【００２４】

【表１】

【００２５】図２は、目付量がブローホール、ピット、
およびスパッタの発生に及ぼす影響、即ち溶接性に及ぼ
す影響を示す図で、Zn＋７％Fe合金めっき鋼板およびZn
＋７％Ni合金めっき鋼板を対象とし、溶接速度を100cm/
min とした場合の調査結果である。この図から明らかな
ように、Zn−Fe合金めっき鋼板（(a) 図）、Zn−Ni合金
めっき鋼板（(b) 図）の何れについても、ブローホール
の発生率は目付量によらず10％以下で、許容範囲内であ
ったが、片面当たりの目付量が45g/m²を超えるとピット
の発生が見られ、また、スパッタがかなり多く発生する
傾向が認められた。従って、ピットやスパッタの発生も
抑えようとすると、目付量は片面当たり45g/m²以下とす
ることが必要である。

【００２６】

【発明の効果】亜鉛系めっき鋼板をガスシールドメタル
アーク溶接するに際し本発明方法を適用すれば、従来問
題とされていたブローホールの発生率を減少させること
ができる。さらに、目付量を片面当たり45g/m²以下とす
ると、ピットやスパッタの発生を抑えることも可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】亜鉛系合金めっき皮膜の組成および溶接速度が
ブローホール発生率に及ぼす影響を示す図で、(a) 図は
Zn−Fe合金めっき鋼板、(b) 図はZn−Ni合金めっき鋼板
をそれぞれ対象とする場合である。

【図２】亜鉛系合金めっき皮膜の目付量が溶接性に及ぼ
す影響を示す図で、(a) 図はZn−Fe合金めっき鋼板、
(b) 図はZn−Ni合金めっき鋼板をそれぞれ対象とする場
合である。

【図３】実施例で行ったガスシールドメタルアーク溶接
の継手形状を示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】93重量％以上の亜鉛を含有するめっき皮膜
を形成させた亜鉛系めっき鋼板に対して、40〜100cm/mi
n の溶接速度でガスシールドメタルアーク溶接を行う亜
鉛系めっき鋼板の溶接方法。
【請求項２】93重量％以上の亜鉛を含有し、目付量が片
面当たり10〜45g/m²のめっき皮膜を形成させた亜鉛系め
っき鋼板に対して、40〜100cm/min の溶接速度でガスシ
ールドメタルアーク溶接を行う亜鉛系めっき鋼板の溶接
方法。