JPH1076392A

JPH1076392A - 亜鉛メッキ鋼及び亜鉛合金化鋼の溶接用金属芯溶接ワイヤ

Info

Publication number: JPH1076392A
Application number: JP9153924A
Authority: JP
Inventors: James M Keegan; エム．キーガンジェームズ; Sundaram Nagarajan; ナガラジャンサンダラム; Roger A Daemen; エー．ディーメンロジャー; Joseph Bundy; バンディジョセフ
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 1996-06-11
Filing date: 1997-06-11
Publication date: 1998-03-24
Also published as: DE69720860T2; MX9703884A; KR980000735A; CA2204339A1; DE69720860D1; AU1996997A; CA2204339C; BR9703527A; CN1172712A; EP0812647A2; EP0812647B1; EP0812647A3; AU691440B2; CN1081507C; US5857141A; KR100253714B1

Abstract

(57)【要約】【課題】金属芯溶接ワイヤは、低炭素低合金の亜鉛メ
ッキ鋼及び亜鉛合金化鋼に対するガスシールドアーク溶
接の無間隙継手に適している。【解決手段】金属芯溶接ワイヤは芯組成物周囲に低炭
素鋼シースを有する。低炭素鋼シースが金属芯溶接ワイ
ヤ合計重量で約０．０１〜０．０３％のＣを含み、芯組
成物が金属芯溶接ワイヤ合計重量で約０．０５〜０．２
０％のＴｉと約０．０５〜１．００％のＮｂとＦｅ粉末
を含み、且つ金属芯溶接ワイヤが約０．１〜１．０％の
Ｍｎを含む程度のＭｎとを約０．１〜１．０％のＳｉを
含む。芯組成物は金属芯溶接ワイヤ合計重量で約０．０
０１〜１２．０％である。金属芯溶接ワイヤが、１５０
ｃｍ／分の溶接速度で電離電圧とスパッターを低下し、
アーク安定性とアークシールドを向上し、気孔と多孔性
が減少し、液状金属脆性がなく、濡れ特性を改良し溶接
溜まり表面張力を減少した溶接溶着部を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は一般的に金属芯溶接
ワイヤに関し、特により速い溶接速度でガスシールドア
ーク溶接をする低炭素低合金化した亜鉛メッキ鋼及び亜
鉛合金化鋼に適する金属芯溶接ワイヤに関し、工作物同
士の間に無間隙の重ね合わせ或いは突き合わせ工作物に
対して改良した溶接溶着部を作りだす。

【０００２】

【従来の技術】多くのガスシールドアーク溶接の応用に
おいては、低炭素低合金した亜鉛メッキ鋼及び低炭素低
合金した亜鉛合金化鋼は、単一パスの高速度運転で溶接
され、この単一パスの高速度溶接のために必要なのは、
熱間割が最小、ブローホール(blow hole) の形成が最小
で、本質的に非多孔質であり、スラグ形成及びスパッタ
は最小であり、濡れ特性及び耐食性が良好で、液状金属
による脆化がなく、衝撃強度が改善され、且つ引張り強
度が最低でも約５９７６ｋｇ／ｃｍ²（約８５，０００
ｐｓｉ）はある無間隙継手を溶接溶着部が形成すること
である。

【０００３】亜鉛メッキ鋼は、溶融メッキ、シェラダイ
ジングまたは電気メッキ方法で鋼に亜鉛を被覆または溶
着することによって作られる。亜鉛メッキ金属は時には
焼きなまされて、金属成形作業の間に生じる傾向のある
被膜剥離の減少を含む改良された特性を備える亜鉛合金
化鋼を形成しする。しかしながら、亜鉛メッキ鋼及び鉛
合金化鋼を溶接する場合、亜鉛蒸気が溶融した溶接溜ま
りへと入り込む傾向があり、欠陥のある溶着部を生じ
る。さらに特に、金属の表面から蒸発した亜鉛被膜がシ
ールドガスに乱流を発生させる傾向があり、それによっ
て、雰囲気の窒素及び酸素が溶接溜まりに導入され、溶
接溶着部の窒素及び酸素汚染が生じて、スパッタを増加
する。さらに、亜鉛蒸気は溶融鋼には簡単に溶解せず、
且つ凝固前に溶融溶接溜まりから逃げられない蒸気が、
溶接溶着部にブローホール及び細孔を形成する。ブロー
ホール及び細孔形成は、工作物のあいだに無間隙継手を
溶接する場合に特には激しいので、溶融溶接溜まりから
逃れる蒸気は制限範囲がある。

【０００４】亜鉛メッキ鋼は耐食性を改良するために知
られており、自動車工業界において自動車フレーム、バ
ンパー、車軸、クレードル組み立て品、フェンダー、及
び溶接無間隙継手を常に必要とする他の構成物内の湯沸
器に対して益々使用されている。これらの金属は、優れ
た加圧成形特性を有する一般的に低炭素低合金鋼であ
る。ある応用においては、約０．７６２〜６．０９６ｍ
ｍ（約０．０３０〜０．２５０インチ）の範囲の厚み
と、約４５ｇｍ／ｍ²の被膜重量とを有する低炭素低合
金亜鉛合金化鋼を使用する。比較的薄いゲージ鋼は、溶
接アークが金属の溶け落ちを防止するために、単一パス
の高溶接速度で溶接する必要がある。また、組立ライン
作業も、生産性を向上させるために、単一パスの高溶接
速度を必要とする。約１５０ｃｍ／ｍｉｎまでもの溶接
速度を時には必要とする。しかしながら、高溶接速度で
は、溶融溶接溜まりが比較的急激に冷却される傾向があ
り、それによって、蒸気が溶接溜まりから逃げだすため
の時間が減少し、溶接溶着部にブローホール及び細孔形
成を増加させる。高溶接速度を用いて形成した急速冷却
溶接溜まりは、品位の劣る溶接溶着部形状または濡れ特
性を生ずる傾向がある。また、高溶接速度はシールドガ
スの乱流の原因となり、先に検討したように、溶接溜ま
りへの大気の窒素と酸素の添加が増加する傾向がある。

【０００５】現在、亜鉛メッキ鋼は、マグネシウムとバ
リウムを含有するセルフシールド溶接ワイヤで溶接され
る。マグネシウムは窒素と酸素と置換して多孔性を減少
する。しかし、マグネシウムは亜鉛被膜と反応して、多
くの工業的応用に不満足である液体金属脆化を起こす。
これらのセルフシールドワイヤは過剰な煙を発生させ、
それは望ましくなく、さらに、溶接溶着部上を被膜で塗
布する前に取り除く必要がある過剰なスパッタとスラグ
とを発生しる。スラグ形成は溶融溶接溜まりから逃れる
蒸気を妨げる傾向もあり、ブロホール及び多孔性の増加
を生じて、無間隙継手を溶接するときさらに増加する。
さらに、バリウム毒性が考慮され且つ健康上受け入れら
れない。

【０００６】特願昭６１−２１４３２号は、亜鉛メッキ
鋼をガスシールドアーク溶接するための中実溶接ワイヤ
を検討する。しかしながら、中実ワイヤは望ましくない
深い「フィンガ(finger)状」溶け込みがあり、且つ金属
芯ワイヤに比較して生産性が減少する。さらに、特願昭
６１−２１４３２号の中実溶接ワイヤはより高い炭素含
有量を有し、延性を減少させ且つ熱間割れ感受性および
スパッタを増加する。この中実溶接ワイヤは、また比較
的高いチタニウム含有量を有し、スパッタを増加して且
つ劣った濡れ特性を与える。したがって、特願昭６１−
２１４３２号の中実溶接ワイヤは高価になる傾向があ
り、高溶接速度で溶接するために不適当である。

【０００７】特願昭６４−３８３３号（１９８９−３８
３３）は、亜鉛メッキ鋼を高溶接速度でガスシールドア
ークで溶接するための中実溶接ワイヤを検討する。しか
しながら、特願昭６４−３８３３号の出願人は、中実ワ
イヤへのアルミニウム、チタニウム、珪素、およびその
他の還元剤の添加は、還元剤が溶融溶接溜まりの亜鉛の
活性を増加しブローホール形成を生じることから好まし
くないことを開示する。また、特願昭６４−３８３３号
の中実溶接ワイヤは、溶接ワイヤから還元剤の実質的な
除去により多孔質が生じるスラグを作りだす。特願昭６
４−３８３３号の中実溶接ワイヤは、ブローホールと細
孔形成を減少させるためにニオブおよびバナジウムを含
有し、この場合ガスシールド有効性を減少する。しかし
ながら、特願昭６４−３８３３号に開示されるニオブお
よびバナジウム量は、熱間割れを増加させ且つ延性に逆
の効果を有する。さらに、この中実ワイヤは強度と焼き
入れ硬化性を増加させ、溶接ワイヤ製造の際に線引抜き
ダイスの荷重が増加して製品価格を増加させる。

【０００８】上記検討によれば、金属芯溶接ワイヤ業界
における進歩のために実施要求がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】したがって、先行技術
の課題を解決する新規の金属芯溶接ワイヤを提供するこ
とを本発明の目的とする。また、本発明の目的は、低炭
素低合金の亜鉛メッキ鋼及び亜鉛化鋼をガスシールドア
ーク溶接するためにに利用できる新規の金属芯溶接ワイ
ヤを提供することであり、より速い溶接速度で無間隙継
手に改良した溶接溶着部を作ることである。

【００１０】本発明の別の目的は、比較的早い溶接速度
で、薄いゲージ低合金低炭素の亜鉛メッキ鋼および亜鉛
化鋼をガスシールドアーク溶接するために利用できる新
規の金属芯溶接ワイヤを提供することである。本発明の
別の目的は、１５０ｃｍ／ｍｉｎの溶接速度で、低合金
低炭素の亜鉛メッキ鋼および亜鉛化鋼をガスシールドア
ーク溶接するために利用できる新規の金属芯溶接ワイヤ
を提供することであり、そして、比較的早い溶接速度で
溶接溶着部が、減少されたブローホールと細孔形成、液
状金属脆性または熱間割れのない、改良された溶接溶着
部濡れ特性、改良された衝撃強度および延性、および改
良された耐食性を有する。

【００１１】本発明の別の目的は、低合金低炭素の亜鉛
メッキ鋼および亜鉛化鋼をガスシールドアーク溶接する
ために利用できる新規の金属芯溶接ワイヤを提供するこ
とであり、そして、金属芯溶接ワイヤは、比較的早い溶
接速度で、減少されたアーク電離電圧、減少されたスパ
ッタ、および改良されたシールドを生じる。

【００１２】

【課題を解決するための手段】したがって、本発明は、
低合金低炭素の亜鉛メッキ鋼および亜鉛化鋼をガスシー
ルドアーク溶接するために利用できる金属芯溶接ワイヤ
を引抜き加工する。金属芯溶接ワイヤは、芯組成物周囲
に低炭素鋼シースを有する。一つの実施態様において、
低炭素鋼シースは、金属芯溶接ワイヤの合計重量で、約
０．０１〜０．０３％のＣを含有し、且つ芯組成物は、
金属芯溶接ワイヤの合計重量で、約０．０５〜０．２０
％のＴｉおよび約０．０５〜１．００％のＮｂを含有
し、その中で金属芯溶接ワイヤは約０．４０〜０．５０
％のＳｉを含有する。一つの実施態様において、芯組成
物は、金属芯溶接ワイヤが約０．１〜１．０％のＭｎを
含有する範囲のＭｎ、及びＦｅ粉末を含有する。また、
芯組成物は、金属芯溶接ワイヤの合計重量で、約０．０
２〜１．００％のＣｕを含有することができ、且つもう
一つの実施態様においては約０．０５〜１．００％のＶ
を含有することができる。芯組成物は、金属芯溶接ワイ
ヤの合計重量で、約０．００１〜１２．０％であり、且
つ別の実施態様においては約５．０〜７．０％である。
この溶接ワイヤは、１５０ｃｍ／ｍｉｎまでの溶接速度
で、減少されたアーク電離電圧とスパッタ、および改良
されたアーク安定性とシールドを備える。この溶接ワイ
ヤは、１５０ｃｍ／ｍｉｎまでの溶接速度で、無間隙継
手を溶接するときに、減少されたブローホールと多孔性
との溶接溶着部を有し、液状金属脆性がなく、改良され
た耐食性および延性が備わり、且つ改良された濡れ特性
となる溶接溜まり表面張力を減少する。

【００１３】本発明は、低炭素低合金化した亜鉛メッキ
鋼及び低炭素低合金化した亜鉛合金化鋼をガスシールド
アーク溶接するに適した金属芯溶接ワイヤであって、金
属芯溶接ワイヤが、低炭素鋼シースと該低炭素鋼シース
で囲まれた芯組成物とを含んでなり、芯組成物が、前記
金属芯溶接ワイヤの合計重量で約０．０５〜０．２０％
のＴｉと約０．０５〜１．００％のＮｂとを含有し、芯
組成物が、金属芯溶接ワイヤの合計重量で約０．１〜１
２．０％であり、それにより、前記溶接ワイヤが、１０
０ｃｍ／分までもの溶接速度で低下したアーク電離電圧
とスパッターと、改良されたアーク安定性とアークシー
ルドとを与え、且つ溶接ワイヤが、１００ｃｍ／分まで
もの溶接速度で、ブローホールと多孔性とを減少し、且
つ改良された濡れ特性を生じる溶接溜まり表面張力を減
少した溶接溶着部を作りだガスシールドアーク溶接に適
した金属芯溶接ワイヤである。

【００１４】芯組成物が、金属芯溶接ワイヤの合計重量
で、約０．０２〜１．００％のＣｕを含有する金属芯溶
接ワイヤである。更に、約０．１０〜１．０％のＳｉと
約０．１０〜１．００％のＭｎとを含み、低炭素鋼シー
スが、金属芯溶接ワイヤの合計重量で、約０．０１〜
０．０３％のＣを含有する金属芯溶接ワイヤである。

【００１５】芯組成物が、金属芯溶接ワイヤの合計重量
で、約０．０５〜０．８０％のＶを含有する金属芯溶接
ワイヤである。さらに、約０．１０〜１．０％のＳｉと
約０．１０〜１．００％のＭｎとを含み、低炭素鋼シー
スが、金属芯溶接ワイヤの合計重量で、約０．０１〜
０．０３％のＣを含有し、且つ芯組成物が、金属芯溶接
ワイヤの合計重量で、約０．３０〜０．４０％のＮｂ
と、約０．１０〜０．２０％のＴｉと、Ｆｅ粉末を含有
し、芯組成物が、金属芯溶接ワイヤの合計重量で、約
５．０〜７．０％である金属芯溶接ワイヤである。

【００１６】芯組成物が、金属芯溶接ワイヤの合計重量
で、約０．０４〜０．６０％のＣｕを含有する金属芯溶
接ワイヤである。芯組成物が、金属芯溶接ワイヤの合計
重量で、約０．０５〜０．２０％のＶを含有する金属芯
溶接ワイヤである。更に本発明は、低炭素低合金化した
亜鉛メッキ鋼及び低炭素低合金化した亜鉛合金化鋼をガ
スシールドアーク溶接するに適した金属芯溶接ワイヤで
あって、前記金属芯溶接ワイヤが、低炭素鋼シースと該
低炭素鋼シースで囲まれた芯組成物とを含んでなり、芯
組成物が金属芯溶接ワイヤの合計重量で約０．３０〜
０．４０％のＮｂと、約０．１０〜０．２０％のＴｉ
と、Ｆｅ粉末と、約０．１〜１．０％のＳｉとを含有
し、それにより、溶接ワイヤが１００ｃｍ／分までもの
溶接速度で低下したアーク電離電圧とスパッターと、改
良されたアーク安定性とアークシールドとを与え、且つ
溶接ワイヤが１００ｃｍ／分までもの溶接速度で、ブロ
ーホールと多孔性とを減少し、且つ改良された濡れ特性
を生じる溶接溜まり表面張力を減少した溶接溶着部を作
りだすガスシールドアーク溶接に適した金属芯溶接ワイ
ヤである。

【００１７】さらに本質的に約０．１〜１．０％のＭｎ
を含み、低炭素鋼シースが金属芯溶接ワイヤの合計重量
で約０．０１〜０．０３％のＣを含有する金属芯溶接ワ
イヤである。芯組成物が金属芯溶接ワイヤの合計重量で
約０．０２〜１．００％のＣｕを含有する金属芯溶接ワ
イヤである。

【００１８】さらに本質的に、金属芯溶接ワイヤの合計
重量で、０．５０％未満のＮｉ、０．５０％未満のＣ
ｒ、０．５０％未満のＭｏ、及び０．５０％未満のＷを
含有する金属芯溶接ワイヤである。更に本発明は、低炭
素低合金化した亜鉛メッキ鋼及び低炭素低合金化した亜
鉛合金化鋼をガスシールドアーク溶接するに適した金属
芯溶接ワイヤであって、金属芯溶接ワイヤが、低炭素鋼
シースと、該低炭素鋼シースで囲まれた芯組成物とを含
んでなり、芯組成物が金属芯溶接ワイヤの合計重量で約
０．０５〜０．２０％のＴｉと約０．０５〜１．００％
のＮｂとを含有し、芯組成物が金属芯溶接ワイヤの合計
重量で約２．５〜１２．０％であり、且つ微量のＮｉで
あり、それにより、溶接ワイヤが１００ｃｍ／分までも
の溶接速度で低下したアーク電離電圧とスパッターと、
改良されたアーク安定性とアークシールドとを与え、且
つ溶接ワイヤが１００ｃｍ／分までもの溶接速度で、ブ
ローホールと多孔性とを減少し、且つ改良された濡れ特
性を生じる溶接溜まり表面張力を減少した溶接溶着部を
作りだすガスシールドアーク溶接に適した金属芯溶接ワ
イヤである。

【００１９】芯組成物が金属芯溶接ワイヤの合計重量
で、約０．０２〜１．００％のＣｕを含有する金属芯溶
接ワイヤである。さらに、約０．１０〜１．０％のＳｉ
と約０．１０〜１．００％のＭｎとを含み、低炭素鋼シ
ースが金属芯溶接ワイヤの合計重量で、約０．０１〜
０．０３％のＣを含有する金属芯溶接ワイヤである。

【００２０】芯組成物が金属芯溶接ワイヤの合計重量
で、約０．０５〜０．８０％のＶを含有する金属芯溶接
ワイヤである。さらに、約０．１０〜１．０％のＳｉと
約０．１０〜１．００％のＭｎとを含み、低炭素鋼シー
スが金属芯溶接ワイヤの合計重量で、約０．０１〜０．
０３％のＣを含有し、且つ芯組成物が金属芯溶接ワイヤ
の合計重量で、約０．３０〜０．４０％のＮｂと、約
０．１０〜０．２０％のＴｉと、Ｆｅ粉末を含有し、芯
組成物が金属芯溶接ワイヤの合計重量で、約０．１〜１
２．０％である金属芯溶接ワイヤである。

【００２１】芯組成物が金属芯溶接ワイヤの合計重量で
約０．０４〜０．６０％のＣｕを含有する金属芯溶接ワ
イヤである。本発明のこれらおよび他の目的、特性及び
利点は、次の理解を容易にするために狭くした添付図面
と発明の詳細な説明の考察に基づいてさらに明確にな
り、ここでの構成及び工程は相当する数値と指標を参照
する。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明は、芯組成物で充填された
チューブ状芯を有する低炭素鋼シースからなる新規の金
属芯溶接ワイヤまたはチューブ状溶接電極を引抜きす
る。芯組成物は金属芯溶接ワイヤの合計重量で約０．０
０１〜１２．０％の間にある。低炭素鋼シースは最小量
の炭素を含有させ、熱間割れ及びスパッタを最小にす
る。この金属芯溶接ワイヤにおいては、０．０６％より
多い炭素含有量は、以下にさらに詳細に検討するように
溶接溶着部が熱間割れする傾向にあることが分かった。

【００２３】一つの実施態様において、低炭素鋼シース
は、金属芯溶接ワイヤの合計重量で、約０．０１〜０．
１０％のＣを含有し、別の実施態様では約０．０１〜
０．０３％のＣを含有する。一つの実施態様において、
芯組成物はニオブを単独で、或いはバナジウムと組み合
わせて含有し、ブローホール及び細孔形成を防止する。
タンタルは、亜鉛合金化鋼を溶接する場合に、ブローホ
ールと細孔形成の防止に関して、ニオブと同様の有利な
効果を有することが予想される。また、ニオブ及びバナ
ジウムは溶接溜まりの張力を減少して、溶融溶接溜まり
の改良された濡れ特性或いは濡れが得られ、したがって
溶接溶着速度の増加を可能にする改良溶接溶着部輪郭を
備える。さらに、ニオブとバナジウムは、溶接溶着強度
を増加する必要のある溶接溶着部の焼き入れ硬化性を上
昇させる。一つの実施態様において、芯組成物は、金属
芯溶接ワイヤの合計重量で、約０．０５〜１．００％の
Ｎｂを含有し、且つもう一つの実施態様において約０．
３０〜０．４０％のＮｂを含有する。この金属芯溶接ワ
イヤにおいては、０．７３％より多いニオブ量は、熱間
割れする傾向を増加することが分かった。別の実施態様
において、芯組成物は約０．０５〜０．８０％をＶを含
有し、且つもう一つの実施態様においては約０．０５〜
０．２０％のＶを含有する。増加したバナジウム量は熱
間割れを増加する傾向がありかつ溶接溶着部の延性を減
少する。

【００２４】芯組成物はチタニウムを単独或いは、ニオ
ブまたはバナジウムと、または双方と組み合わせて含む
こともでき、ブローホール及び細孔形成を防止する。チ
タニウムは脱窒剤であり、溶接溜まりに導入され窒素と
結合して多孔性を減少する。チタニウムは溶接溜まりの
表面張力を減少する傾向もあり、ニオブとバナジウムに
関して上記に検討したように、溶接溶着部速度を増加す
ることを可能にする。さらに、チタニウムは低電離エネ
ルギーを有するので、チタニウムが溶接アークを安定化
する傾向がある。さらに安定な溶接アークはさらに安定
なシールドガス封じ込みを与え、溶融溶接溜まりに導入
される大気窒素と酸素の量を減少する。一つの実施態様
において、芯組成物は、金属芯溶接ワイヤの合計重量
で、約０．０５〜０．２０のＴｉを含有し、別の実施例
で約０．１０〜０．２０のＴｉを含有する。０．１５％
より多いチタニウム量は、溶接溶着部にスラグ形成を増
加する傾向があり、スラグが溶融溶接溜まりに蒸気を閉
じ込めるために望ましくなく、ブローホールの形成の増
加を生じる。スラグは好ましくなく、多くの応用におい
て、溶接溶着部から最終的には取り除く必要があり、価
格を高騰を招く。チタニウム量を０．１０％以下に減量
することは、スパッタを増加し、アーク安定性を減少し
且つ溶接溶着濡れ特性を減少する。

【００２５】別の実施態様において、芯組成物は銅を含
有し、ブローホール及び細孔形成を防止し、且つ熱間割
れを減少する。溶接溜まりでの銅の存在が、亜鉛と合金
化することによって液状金属脆性の減少する傾向があ
り、溶接溶着部の結晶粒界に亜鉛偏析を最小にする。さ
らに、金属芯溶接ワイヤ内の銅は、溶接溶着部の表面に
保護バリヤーの形成を生じ耐食性を改良する。一つの実
施態様において、芯組成物は、金属芯溶接ワイヤの重量
で、約０．０２〜１．００％の銅を含有し、別の実施態
様においては約０．４０〜０．６０％の銅を含有する。
銅の減少は熱間割れを増加し且つ耐食性を低下させる傾
向がある。

【００２６】本発明の金属芯溶接ワイヤは初期酸化剤で
ある珪素及びマグネシウムを最小量含有し、ブローホー
ル形成を減少し、熱間割れを最小にし、且つ溶接溶着部
の濡れ特性を改良する。金属芯溶接ワイヤーは、シース
または芯組成物または双方内に、金属芯溶接ワイヤーの
合計重量で、約０．１〜１．０％のＳｉを含有し、別の
実施態様においては約０．４〜０．５％のＳｉを含有す
る。また、金属芯溶接ワイヤーは、シースまたは芯組成
物または双方内に、金属芯溶接ワイヤーの合計重量で、
約０．１〜１．０％のＭｎを含有し、別の実施態様にお
いては約０．６〜０．８％のＭｎを含有する。また、芯
組成物は充填材料として鉄粉末を含有する。

【００２７】一つの実施態様において、金属芯溶接ワイ
ヤーの合計重量で、約０．５０％未満のニッケル、約
０．５０％未満のクロム、約０．５０％未満のモリブデ
ン、及び約０．５０％未満のタングステンを含有する。
芯組成物は、金属芯溶接ワイヤーの合計重量で、約０．
００１〜１２．０％であり、別の実施態様では約５．０
〜７．０％である。芯組成物の下限値は、芯組成物構造
の合計重量により決定される。一般に、ブローホール形
成が芯組成物の増加とともに増加する傾向がある。溶接
溶着部酸素濃度は、溶接ワイヤの酸素濃度を減少するこ
とによって特に減小され、他の利点のなかで溶接溶着部
の衝撃強度を増加する。溶接ワイヤー酸素濃度は、芯組
成物中に低炭素鉄粉末を使用すること、また、芯組成物
中にＦｅ粉末充填材料の量を減少すること、または、不
活性ガス雰囲気中でワイヤをベーキングすることによっ
て減少される。これは、本発明の譲渡人に譲渡された
「減少された芯充填パーセンテージを有する金属芯溶接
ワイヤ」と題し、１９９６年６月１１に出願された米国
特許願書６４５００号に開示され且つ具体化される。

【００２８】本発明の構成物は、いずれの金属芯ワイヤ
ー直径に、特に約０．０７６〜０．１５７ｃｍ（０．０
３０〜０．０６２インチ）のワイヤー直径に応用でき
る。

【００２９】

【実施例】表１は本発明の種々の実施態様に従う金属芯
ワイヤーを示し、以下に記載するようにブローホール形
成、熱間割れ、Ｕ曲げ試験を基にした延性、溶接性速度
に関する。表１の”−”記載は、ここの試験でデーター
が得られなかったことを示す。

【００３０】

【表１】

【００３１】表１のブローホールは、１．７ｍｍ厚さの
重複亜鉛化鋼板上の約８．９ｃｍ（約３．５インチ）長
さの重ね継手溶接をした後の目視測定である。重なりは
最小でも約０．６４ｃｍ（約０．２５インチ）を維持し
た。鋼板は、上側鋼板上に重しをすることにより、それ
らの間を無間隙溶接された。図１は無間隙重なり板配置
をしめす。溶接作業は次の条件で実施した。

【００３２】２３０〜２４０アンペア２４．４ボルト１．９０ｃｍ(0.75インチ）電極付きだし（ＥＳＯ）の
０．０４５ワイヤ１００ｃｍ／ｍｉｎの最低工程速度４０〜４５ｆｔ³／時で９２％Ａｒ／８％ＣＯ₂のシー
ルドガス流２０〜２７度の手押し角度表１の熱間割れは、垂直板の両側部に沿ってＴ型の水平
板に初期の仮付け溶接した後、熱間割れを測定すること
により決定された。図２は、水平板と垂直板を示し、少
なくとも約０．２０ｃｍ（約０．０９インチ）の間隙で
初期に分離されていた。この板は、約０．６０ｃｍ（約
０．２５インチ）の厚さと、約５．１ｃｍ（約２．００
インチ）の幅と、約２５．４ｃｍ（約１０．０インチ）
の長さとであった。表面は砂みがきされ、板の組成は次
のようであった。

【００３３】Ｃ０．０４％Ｍｎ０．２４％Ｓｉ０．００１％、及びＡｌ０．０７％溶接作業は次の条件で実施した。

【００３４】２２０〜２４０アンペア２４ボルト１．２７〜１．９０ｃｍ(0.25 〜0.75インチ）ＥＳＯの
０．０４５ワイヤ４０ｃｍ／ｍｉｎの最低工程速度、及び４０〜４５ｆｔ³／時で９２％Ａｒ／８％ＣＯ₂のシー
ルドガス流上記熱間割れ試験は過酷な溶接試験をすることを考慮し
た。約１．２７ｃｍ（約０．５インチ）未満の割れは、
これらの金属芯ワイヤを使用する大部分の応用において
は一般に問題でないと見られる。低炭素亜鉛化鋼の保持
されていない重ね継手を溶接するために使用する場合、
表１の典型的な金属溶接ワイヤ組成は、いずれも熱間割
れを生じることが予期されない。表１の熱間割れの測定
単位はインチである。

【００３５】表１のＵ曲の資料は、１．７ｍｍの厚さ
と、５．１ｃｍ（２．００インチ）の幅と、２０．３２
ｃｍ（８インチ）の長さでそれらの間に間隙を持たない
二つの重なり亜鉛化板に沿って重ね溶接をした後、目視
検査において決定された。溶接した板はその後長手方向
に切断され、ストリップ中央部に重ね溶接された溶着部
のほぼ縦方向を有する５．１ｃｍ（２インチ）幅のスト
リップを得た。その後、溶接されたストリップは、−５
１．１℃（−６０度Ｆ）の温度で約２．５４ｃｍ（１イ
ンチ）半径ダイスでＵ曲げ圧縮をした。曲げは、曲げス
トリップの外側周囲上の溶接部の長さに沿って形成され
た。約０．１５９ｃｍ（約０．０６２インチ）より大き
な割れをインチ単位で示す。

【００３６】表１の溶接性資料は、次の３つのカテゴリ
ー、（１）「スパッタ」、（２）「溶接溶着部濡れ」、
及び（３）「アーク安定性」を０〜６のスケールで規定
すること、及び各金属芯溶接ワイヤ組成の規定値を総和
することによって求められる。最も低い規定値は０であ
り、最も高い規定値は６である。本発明の上記記載は、
当業者が本発明の最良の形態であるものを考慮して製作
且つ使用することを可能するので、当業者は、ここに記
載される特に具体的な実施態様の要旨及び範囲内で変
形、組合せ、改良及び等価物の存在することを評価及び
理解できるであろう。したがって、本発明は、ここに記
載される特に具体的な実施態様に限定されるものでな
く、添付した請求の範囲内の全ての実施態様である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は重なり合う板の間に実質的に無間隙重ね
継手の斜視図である。

【図２】図２は垂直板と水平板との間に間隙のあるそれ
らをＴ型に配置した垂直板及び水平板の端部の図であ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者サンダラムナガラジャンアメリカ合衆国，オハイオ，フェアボーン，アパートメント７，ダンカンドライブ 2361 (72)発明者ロジャーエー．ディーメンアメリカ合衆国，オハイオ，トロイ，カンタベリーコート 2144 (72)発明者ジョセフバンディアメリカ合衆国，オハイオ，ピクア，カーライルドライブ 1809

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】低炭素低合金化した亜鉛メッキ鋼及び低
炭素低合金化した亜鉛合金化鋼をガスシールドアーク溶
接するに適した金属芯溶接ワイヤであって、前記金属芯溶接ワイヤが、低炭素鋼シースと、該低炭素
鋼シースで囲まれた芯組成物とを含んでなり、前記芯組成物が、前記金属芯溶接ワイヤの合計重量で約
０．０５〜０．２０％のＴｉと約０．０５〜１．００％
のＮｂとを含有し、前記芯組成物が、前記金属芯溶接ワイヤの合計重量で約
２．５〜１２．０％であり、且つ微量のＮｉであり、それにより、前記溶接ワイヤが、１００ｃｍ／分までも
の溶接速度で低下したアーク電離電圧とスパッターと、
改良されたアーク安定性とアークシールドとを与え、且
つ前記溶接ワイヤが、１００ｃｍ／分までもの溶接速度
で、ブローホールと多孔性とを減少し、且つ改良された
濡れ特性を生じる溶接溜まり表面張力を減少した溶接溶
着部を作りだす、ガスシールドアーク溶接に適した金属
芯溶接ワイヤ。