JP2001129683A - パルスｃｏ２溶接用鋼ワイヤ - Google Patents
パルスｃｏ２溶接用鋼ワイヤInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 パルス CO2溶接において、アーク安定性を向
上させるだけでなく、スパッタ発生量を格段に低減する
ことができる鋼ワイヤを提供する。 【解決手段】 １溶滴移行当たり２〜５のパルスを付与
するパルス CO2溶接用の鋼ワイヤとして、その組成を Ｃ：0.15mass％以下、 Si：0.30〜2.0 mass％、 Mn：0.50〜2.5 mass％ を含み、かつ Ｓ：0.030 mass％以下、 Ca：0.0015mass％以下、 Ti＋Al：0.11〜0.15mass％ に制限し、残部は実質的にFeの組成とする。
上させるだけでなく、スパッタ発生量を格段に低減する
ことができる鋼ワイヤを提供する。 【解決手段】 １溶滴移行当たり２〜５のパルスを付与
するパルス CO2溶接用の鋼ワイヤとして、その組成を Ｃ：0.15mass％以下、 Si：0.30〜2.0 mass％、 Mn：0.50〜2.5 mass％ を含み、かつ Ｓ：0.030 mass％以下、 Ca：0.0015mass％以下、 Ti＋Al：0.11〜0.15mass％ に制限し、残部は実質的にFeの組成とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ガスシールドア
ーク溶接用鋼ワイヤに関し、特にパルス CO2溶接におい
てスパッタ発生量の有利な低減を図ろうとするものであ
る。
ーク溶接用鋼ワイヤに関し、特にパルス CO2溶接におい
てスパッタ発生量の有利な低減を図ろうとするものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】Ar−（５〜25％）CO2 混合ガスをシール
ドガスとする溶接法（以下、ＭＡＧ溶接法という）は、
ビード形状に優れ、スパッタの発生が少ないことから、
高品質な溶接を必要とする分野で広く使用されている。
しかしながら、Arガスは CO2ガスに比べると、その価格
が約５倍と高価であることから、通常の溶接施工に際し
ては、安価な CO2ガスを主成分（40％以上）とする溶接
法（以下、CO2 溶接法という）が使用されている（例え
ば特開平10−272591号公報）。
ドガスとする溶接法（以下、ＭＡＧ溶接法という）は、
ビード形状に優れ、スパッタの発生が少ないことから、
高品質な溶接を必要とする分野で広く使用されている。
しかしながら、Arガスは CO2ガスに比べると、その価格
が約５倍と高価であることから、通常の溶接施工に際し
ては、安価な CO2ガスを主成分（40％以上）とする溶接
法（以下、CO2 溶接法という）が使用されている（例え
ば特開平10−272591号公報）。
【０００３】ところで、CO2 溶接法では、粗大な溶滴
が、ワイヤ先端に懸垂し、アーク力によって揺れ動くた
め、母材（鋼板）との短絡、再アークによりスパッタが
多発するという問題がある。
が、ワイヤ先端に懸垂し、アーク力によって揺れ動くた
め、母材（鋼板）との短絡、再アークによりスパッタが
多発するという問題がある。
【０００４】これに対し、カリウムの付与によってスパ
ッタ発生量を低減する方法が、特開平６−218574号公報
に開示されているが、この方法では、満足いくほど十分
な効果を得ることができなかった。
ッタ発生量を低減する方法が、特開平６−218574号公報
に開示されているが、この方法では、満足いくほど十分
な効果を得ることができなかった。
【０００５】また、特開平７−47473 号公報および特開
平７−290241号公報には、１パルス１溶滴移行によって
スパッタの発生量を低減する方法が提案されている。こ
の方法は、１溶滴の形成に１〜２msの時間しか要せず、
しかも安定な移行が可能なＭＡＧ溶接においては、優れ
た効果が得られる。しかしながら、ＭＡＧ溶接に対して
10〜20倍の溶滴を形成し、溶滴が不安定な挙動を呈する
CO2溶接においては、１パルス当たり１溶滴の移行は困
難である。また、ピーク時間と共にベース時間も長くな
るため、１パルスで移行しきれなかった溶滴がベース期
間中に短絡して、スパッタの発生を増大させる結果とな
っていた。
平７−290241号公報には、１パルス１溶滴移行によって
スパッタの発生量を低減する方法が提案されている。こ
の方法は、１溶滴の形成に１〜２msの時間しか要せず、
しかも安定な移行が可能なＭＡＧ溶接においては、優れ
た効果が得られる。しかしながら、ＭＡＧ溶接に対して
10〜20倍の溶滴を形成し、溶滴が不安定な挙動を呈する
CO2溶接においては、１パルス当たり１溶滴の移行は困
難である。また、ピーク時間と共にベース時間も長くな
るため、１パルスで移行しきれなかった溶滴がベース期
間中に短絡して、スパッタの発生を増大させる結果とな
っていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、パル
ス CO2溶接法では、粗大な溶滴がワイヤ先端に懸垂し、
アーク力によって揺れ動くため、母材（鋼板）との短
絡、再アークにより、スパッタが多発するという問題が
あった。この発明は、上記の現状に鑑み開発されたもの
で、いわゆるパルス CO2溶接において、アークの安定化
およびスパッタ量の低減はいうまでもなく、優れたビー
形状を確保することができる鋼ワイヤを提案することを
目的とする。
ス CO2溶接法では、粗大な溶滴がワイヤ先端に懸垂し、
アーク力によって揺れ動くため、母材（鋼板）との短
絡、再アークにより、スパッタが多発するという問題が
あった。この発明は、上記の現状に鑑み開発されたもの
で、いわゆるパルス CO2溶接において、アークの安定化
およびスパッタ量の低減はいうまでもなく、優れたビー
形状を確保することができる鋼ワイヤを提案することを
目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】さて、発明者らは、上記
の目的を達成すべく、電源特性と組み合わせて、ワイヤ
組成について鋭意検討した結果、以下に述べる知見を得
た。すなわち、(1) １溶滴移行当たりのパルス数は２〜
５とすることが好ましい、(2) 上記した複数パルス１溶
滴移行のパルス CO2溶接においては、ワイヤ成分中、特
にＳ, Caおよび（Ti＋Al）量を所定の範囲に制限するこ
とが極めて重要であることの知見を得た。この発明は、
上記の知見に立脚するものである。
の目的を達成すべく、電源特性と組み合わせて、ワイヤ
組成について鋭意検討した結果、以下に述べる知見を得
た。すなわち、(1) １溶滴移行当たりのパルス数は２〜
５とすることが好ましい、(2) 上記した複数パルス１溶
滴移行のパルス CO2溶接においては、ワイヤ成分中、特
にＳ, Caおよび（Ti＋Al）量を所定の範囲に制限するこ
とが極めて重要であることの知見を得た。この発明は、
上記の知見に立脚するものである。
【０００８】すなわち、この発明の要旨構成は次のとお
りである。 １．１溶滴移行当たり２〜５のパルスを付与するパルス
CO2溶接用のワイヤであって、 Ｃ：0.15mass％以下、 Si：0.30〜2.0 mass％、 Mn：0.50〜2.5 mass％ を含み、かつ Ｓ：0.030 mass％以下、 Ca：0.0015mass％以下、 Ti＋Al：0.11〜0.15mass％ に制限し、残部は実質的にFeの組成になることを特徴と
する、パルス CO2溶接用鋼ワイヤ。
りである。 １．１溶滴移行当たり２〜５のパルスを付与するパルス
CO2溶接用のワイヤであって、 Ｃ：0.15mass％以下、 Si：0.30〜2.0 mass％、 Mn：0.50〜2.5 mass％ を含み、かつ Ｓ：0.030 mass％以下、 Ca：0.0015mass％以下、 Ti＋Al：0.11〜0.15mass％ に制限し、残部は実質的にFeの組成になることを特徴と
する、パルス CO2溶接用鋼ワイヤ。
【０００９】２．１溶滴移行当たり２〜５のパルスを付
与するパルス CO2溶接用のワイヤであって、 Ｃ：0.15mass％以下、 Si：0.30〜2.0 mass％、 Mn：0.50〜2.5 mass％、 Ｋ：0.0001〜0.0030mass％ を含み、かつ Ｓ：0.030 mass％以下、 Ca：0.0015mass％以下、 Ti＋Al：0.07〜0.15mass％ に制限し、残部は実質的にFeの組成になることを特徴と
する、パルス CO2溶接用鋼ワイヤ。
与するパルス CO2溶接用のワイヤであって、 Ｃ：0.15mass％以下、 Si：0.30〜2.0 mass％、 Mn：0.50〜2.5 mass％、 Ｋ：0.0001〜0.0030mass％ を含み、かつ Ｓ：0.030 mass％以下、 Ca：0.0015mass％以下、 Ti＋Al：0.07〜0.15mass％ に制限し、残部は実質的にFeの組成になることを特徴と
する、パルス CO2溶接用鋼ワイヤ。
【００１０】３．上記１または２において、鋼ワイヤ
が、さらに Cr：0.60mass％以下、 Ni：3.0 mass％以下、 Cu：3.0 mass％以下、 Mo：0.50mass％以下、 Ｂ：0.005 mass％以下 のうちから選んだ１種または２種以上を含有する組成に
なることを特徴とする、パルス CO2溶接用鋼ワイヤ。
が、さらに Cr：0.60mass％以下、 Ni：3.0 mass％以下、 Cu：3.0 mass％以下、 Mo：0.50mass％以下、 Ｂ：0.005 mass％以下 のうちから選んだ１種または２種以上を含有する組成に
なることを特徴とする、パルス CO2溶接用鋼ワイヤ。
【００１１】４．上記１，２または３において、鋼ワイ
ヤが、さらに Nb, ZrおよびＶのうちから選んだ少なくとも１種：0.25
mass％以下 を含有する組成になることを特徴とする、パルス CO2溶
接用鋼ワイヤ。
ヤが、さらに Nb, ZrおよびＶのうちから選んだ少なくとも１種：0.25
mass％以下 を含有する組成になることを特徴とする、パルス CO2溶
接用鋼ワイヤ。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、この発明を具体的に説明す
る。この発明で対象とする溶接方法は、溶滴の移行に合
わせて２〜５のパルスを付与し、溶滴に振動を与えると
共に、平均電流よりも高いピーク電流を使って溶滴をス
ムーズに移行させる溶接方法であるが、１溶滴移行当た
りの付与パルス数が２未満では、パルスのピークと次の
パルスピークまでの間に短絡を生じ、スパッタを増大さ
せる。一方、１溶滴当たり５パルス超えの付与は、溶接
中のアーク音が増大し、溶接作業者および周囲の作業者
の負担が増大する。従って、この発明で対象とする溶接
方法では、１溶滴移行当たりに付与するパルス数につい
て、２パルス以上、５パルス以下としたのである。
る。この発明で対象とする溶接方法は、溶滴の移行に合
わせて２〜５のパルスを付与し、溶滴に振動を与えると
共に、平均電流よりも高いピーク電流を使って溶滴をス
ムーズに移行させる溶接方法であるが、１溶滴移行当た
りの付与パルス数が２未満では、パルスのピークと次の
パルスピークまでの間に短絡を生じ、スパッタを増大さ
せる。一方、１溶滴当たり５パルス超えの付与は、溶接
中のアーク音が増大し、溶接作業者および周囲の作業者
の負担が増大する。従って、この発明で対象とする溶接
方法では、１溶滴移行当たりに付与するパルス数につい
て、２パルス以上、５パルス以下としたのである。
【００１３】なお、移行する溶滴の大きさ（重さ）は、
平均電流、電流波形、突き出し長さおよびワイヤ径など
に左右される。例えば、平均溶接電流：300 Ａ、ピーク
電流：350 Ａ、ベース電流：80Ａ、突き出し長さ：20mm
およびワイヤ径：1.2 mmの場合には、移行する溶滴の平
均重さは 60 mg、１分間のワイヤ溶融量は 115 g/minで
あり、従ってこの溶接法におけるパルス周波数範囲は63
〜160 Hzとなる。また、平均溶接電流が通常の使用限界
である 450Ａでは、ピーク電流：550 Ａ、ベース電流：
100 Ａ、突き出し長さ：25mmおよびワイヤ径：1.2 mmに
おいて、１分間のワイヤ溶融量は 185 g/minであり、移
行する溶滴の平均重さは 35 mgに微細化し、この溶接法
におけるパルス周波数範囲は 176〜440 Hzとなる。
平均電流、電流波形、突き出し長さおよびワイヤ径など
に左右される。例えば、平均溶接電流：300 Ａ、ピーク
電流：350 Ａ、ベース電流：80Ａ、突き出し長さ：20mm
およびワイヤ径：1.2 mmの場合には、移行する溶滴の平
均重さは 60 mg、１分間のワイヤ溶融量は 115 g/minで
あり、従ってこの溶接法におけるパルス周波数範囲は63
〜160 Hzとなる。また、平均溶接電流が通常の使用限界
である 450Ａでは、ピーク電流：550 Ａ、ベース電流：
100 Ａ、突き出し長さ：25mmおよびワイヤ径：1.2 mmに
おいて、１分間のワイヤ溶融量は 185 g/minであり、移
行する溶滴の平均重さは 35 mgに微細化し、この溶接法
におけるパルス周波数範囲は 176〜440 Hzとなる。
【００１４】一方、パルスのピーク終了から次のピーク
の始まりまでの時間が長いと、短絡が生じ、スパッタの
発生が増加するので、パルスピークの終了と次のパルス
ピークの始まりまでの時間（ＴP-P ）（図１参照のこ
と）は3.0 ms以下とすることが望ましい。とはいえ、パ
ルスピークの終了から次のパルスピークの始まりまでの
時間を1.5 ms未満とすると溶滴に大きな振動が与えられ
ず、スムーズな溶滴移行が得られない。従って、パルス
ピークの終了から次のパルスピークの始まりまでの時間
（ＴP-P ）は 1.5〜3.0 ms程度とするのが好ましい。
の始まりまでの時間が長いと、短絡が生じ、スパッタの
発生が増加するので、パルスピークの終了と次のパルス
ピークの始まりまでの時間（ＴP-P ）（図１参照のこ
と）は3.0 ms以下とすることが望ましい。とはいえ、パ
ルスピークの終了から次のパルスピークの始まりまでの
時間を1.5 ms未満とすると溶滴に大きな振動が与えられ
ず、スムーズな溶滴移行が得られない。従って、パルス
ピークの終了から次のパルスピークの始まりまでの時間
（ＴP-P ）は 1.5〜3.0 ms程度とするのが好ましい。
【００１５】また、平均電流に対するパルス条件とし
て、ピーク電流を（平均電流＋30〜100)Ａ、ベース電流
を 150Ａ以下、さらにベース期間を２ms以下にすること
によって、より効果的にベース期間中の短絡を防止し、
ピーク期間中に溶滴を移行させることが可能である。こ
こに、ピーク電流が（平均電流＋30）Ａ未満ではパルス
を付与する効果がなく、一方ピーク電流が（平均電流＋
100 ）Ａ超えでは、小粒のスパッタが増大する。さら
に、ベース電流が 150Ａ超えではパルスを付与する効果
がない。
て、ピーク電流を（平均電流＋30〜100)Ａ、ベース電流
を 150Ａ以下、さらにベース期間を２ms以下にすること
によって、より効果的にベース期間中の短絡を防止し、
ピーク期間中に溶滴を移行させることが可能である。こ
こに、ピーク電流が（平均電流＋30）Ａ未満ではパルス
を付与する効果がなく、一方ピーク電流が（平均電流＋
100 ）Ａ超えでは、小粒のスパッタが増大する。さら
に、ベース電流が 150Ａ超えではパルスを付与する効果
がない。
【００１６】次に、上記した理想的な溶滴移行を実現さ
せるために必要な、この発明に従うワイヤ組成につい
て、その限定理由を説明する。 Ｃ：0.15mass％以下 Ｃは、溶接金属の強度を確保するために重要な添加元素
であるが、一方で溶鋼の粘性を低下させ流動性を向上さ
せる。含有量が0.15mass％を超えると CO2パルス溶接時
の溶滴および溶融プールの挙動が不安定となり、スパッ
タが多発するようになるので、Ｃ量は0.15mass％以下と
した。
せるために必要な、この発明に従うワイヤ組成につい
て、その限定理由を説明する。 Ｃ：0.15mass％以下 Ｃは、溶接金属の強度を確保するために重要な添加元素
であるが、一方で溶鋼の粘性を低下させ流動性を向上さ
せる。含有量が0.15mass％を超えると CO2パルス溶接時
の溶滴および溶融プールの挙動が不安定となり、スパッ
タが多発するようになるので、Ｃ量は0.15mass％以下と
した。
【００１７】Si：0.30〜2.0 mass％以下 Siは、脱酸剤として、また高強度、高靱性を得るため
に、さらには作業性確保のために少なくとも0.30mass％
を必要とする。また、Siの増加と共にパルス溶接におけ
るスパッタ量は僅かに減少する傾向を有する。しかしな
がら、2.0 mass％を超えて多量に含有すると、スラグ量
が多くなり、溶接金属の靱性が低下するので、Si量の上
限は 2.0mass％とした。
に、さらには作業性確保のために少なくとも0.30mass％
を必要とする。また、Siの増加と共にパルス溶接におけ
るスパッタ量は僅かに減少する傾向を有する。しかしな
がら、2.0 mass％を超えて多量に含有すると、スラグ量
が多くなり、溶接金属の靱性が低下するので、Si量の上
限は 2.0mass％とした。
【００１８】Mn：0.50〜2.5 mass％以下 Mnは、脱酸剤として、また高強度、高靱性を得るために
有用な元素であり、0.50mass％以上の含有によってその
効果が得られる。また、Mnの増加と共にパルス溶接にお
けるスパッタ量は僅かに減少する傾向を持つ。しかしな
がら、2.5 mass％を超えて多量に含有するとスラグの剥
離性が悪化し、溶接金属の靱性が低下するので、Mn量の
上限は 2.5mass％とした。
有用な元素であり、0.50mass％以上の含有によってその
効果が得られる。また、Mnの増加と共にパルス溶接にお
けるスパッタ量は僅かに減少する傾向を持つ。しかしな
がら、2.5 mass％を超えて多量に含有するとスラグの剥
離性が悪化し、溶接金属の靱性が低下するので、Mn量の
上限は 2.5mass％とした。
【００１９】Ｓ：0.030 mass％以下 Ｓは、溶融金属の粘性を低下させ、ワイヤ先端に懸垂し
た溶滴の離脱を助ける働きがある。しかしながら、0.03
0 mass％を超えて添加すると、パルス溶接時の溶滴およ
び溶融プールの挙動が不安定となり、小粒のスパッタが
増すだけでなく、溶接金属の靱性が低下する。従って、
Ｓ量は 0.030mass％以下に制限した。
た溶滴の離脱を助ける働きがある。しかしながら、0.03
0 mass％を超えて添加すると、パルス溶接時の溶滴およ
び溶融プールの挙動が不安定となり、小粒のスパッタが
増すだけでなく、溶接金属の靱性が低下する。従って、
Ｓ量は 0.030mass％以下に制限した。
【００２０】Ca：0.0015mass％以下 Caは、アークを緊縮させ溶滴移行のスプレー化を阻害す
る作用があるが、含有量が0.0015mass％を超えると、パ
ルス溶接時の溶滴および溶融プールの挙動が不安定とな
って、大粒のスパッタが増大する。従って、Ca量は0.00
15mass％以下に制限した。
る作用があるが、含有量が0.0015mass％を超えると、パ
ルス溶接時の溶滴および溶融プールの挙動が不安定とな
って、大粒のスパッタが増大する。従って、Ca量は0.00
15mass％以下に制限した。
【００２１】Ti＋Al：0.11〜0.15mass％または0.07〜0.
15mass％ TiおよびAlは、脱酸剤として、また溶接金属の強度およ
び耐候性を確保する上で有用な元素である。さらに、溶
滴の移行に関しては、溶滴の粘性を上げ不安定な挙動を
抑える働きがある。しかしながら、後述するＫを含有し
ない場合に、含有量が0.11mass％未満では、この溶滴の
挙動を安定化する効果がなく、小粒のスパッタが増大
し、一方0.15mass％を超えて添加すると、パルス付与の
目的である溶滴の振動が抑制されるので、この場合にお
ける（Ti＋Al）量は0.11〜0.15mass％の範囲に制限し
た。他方、Ｋを１〜30ppm の範囲で含有する場合には、
Ｋのアーク安定化効果によって、溶滴の不安定な挙動が
押さえられるので、（Ti＋Al）量は0.07mass％以上で小
粒のスパッタの発生を抑制でき、Ｋを含まない場合の
（Ti＋Al）：0.11mass％以上と同等の効果がある。従っ
て、Ｋを１〜30 ppmの範囲で含有する場合における（Ti
＋Al）量は0.07〜0.15mass％の範囲とした。
15mass％ TiおよびAlは、脱酸剤として、また溶接金属の強度およ
び耐候性を確保する上で有用な元素である。さらに、溶
滴の移行に関しては、溶滴の粘性を上げ不安定な挙動を
抑える働きがある。しかしながら、後述するＫを含有し
ない場合に、含有量が0.11mass％未満では、この溶滴の
挙動を安定化する効果がなく、小粒のスパッタが増大
し、一方0.15mass％を超えて添加すると、パルス付与の
目的である溶滴の振動が抑制されるので、この場合にお
ける（Ti＋Al）量は0.11〜0.15mass％の範囲に制限し
た。他方、Ｋを１〜30ppm の範囲で含有する場合には、
Ｋのアーク安定化効果によって、溶滴の不安定な挙動が
押さえられるので、（Ti＋Al）量は0.07mass％以上で小
粒のスパッタの発生を抑制でき、Ｋを含まない場合の
（Ti＋Al）：0.11mass％以上と同等の効果がある。従っ
て、Ｋを１〜30 ppmの範囲で含有する場合における（Ti
＋Al）量は0.07〜0.15mass％の範囲とした。
【００２２】Ｋ：0.0001〜0.0030wtmass％ Ｋは、微量でスパッタを激減させる効果がある。特にパ
ルス CO2溶接時の溶滴および溶融プールの挙動の安定化
に効果がある。しかしながら、含有量が0.0001mass％未
満ではスパッタの低減効果に乏しく、一方0.0030mass％
を超えるとアーク長が長くなり、ワイヤ先端に懸垂した
溶滴が不安定となってビード近傍への大粒のスパッタを
増大する。従って、Ｋ量は0.0001〜0.0030mass％の範囲
で含有させるものとした。なお、Ｋは沸点が約 760℃と
低く溶鋼段階での歩留りが著しく低いため、Ｋをワイヤ
中に存在させることは極めて困難であるが、後述する製
造工程中の熱拡散を利用することによって有利に付与す
ることができる。
ルス CO2溶接時の溶滴および溶融プールの挙動の安定化
に効果がある。しかしながら、含有量が0.0001mass％未
満ではスパッタの低減効果に乏しく、一方0.0030mass％
を超えるとアーク長が長くなり、ワイヤ先端に懸垂した
溶滴が不安定となってビード近傍への大粒のスパッタを
増大する。従って、Ｋ量は0.0001〜0.0030mass％の範囲
で含有させるものとした。なお、Ｋは沸点が約 760℃と
低く溶鋼段階での歩留りが著しく低いため、Ｋをワイヤ
中に存在させることは極めて困難であるが、後述する製
造工程中の熱拡散を利用することによって有利に付与す
ることができる。
【００２３】以上、基本成分について説明したが、この
発明ではその他にも以下の元素を必要に応じて適宜添加
することができる。 Cr：0.60mass％以下、Ni：3.0 mass％以下、Cu：3.0 ma
ss％以下、Mo：0.50mass％以下、Ｂ：0.005 mass％以下 Cr, Ni, Cu, MoおよびＢはいずれも、溶接金属の強度お
よび耐侯性の向上に有用な元素であり、必要に応じて適
宜添加することができる。しかしながら、過剰な添加は
むしろ靱性の低下を招くので、単独添加または複合添加
いずれの場合にも上記の範囲で含有させるものとした。
発明ではその他にも以下の元素を必要に応じて適宜添加
することができる。 Cr：0.60mass％以下、Ni：3.0 mass％以下、Cu：3.0 ma
ss％以下、Mo：0.50mass％以下、Ｂ：0.005 mass％以下 Cr, Ni, Cu, MoおよびＢはいずれも、溶接金属の強度お
よび耐侯性の向上に有用な元素であり、必要に応じて適
宜添加することができる。しかしながら、過剰な添加は
むしろ靱性の低下を招くので、単独添加または複合添加
いずれの場合にも上記の範囲で含有させるものとした。
【００２４】Nb, ZrおよびＶのうちから選んだ少なくと
も１種：0.25mass％以下 Nb, ZrおよびＶにいずれも、溶接金属の強度確保、耐侯
性の確保を目的として必要に応じて添加することができ
る。しかしながら、過剰な添加は靱性の低下を招くの
で、これらは合計量で0.25mass％以下の範囲で含有させ
るものとした。
も１種：0.25mass％以下 Nb, ZrおよびＶにいずれも、溶接金属の強度確保、耐侯
性の確保を目的として必要に応じて添加することができ
る。しかしながら、過剰な添加は靱性の低下を招くの
で、これらは合計量で0.25mass％以下の範囲で含有させ
るものとした。
【００２５】その他、不可避的不純物については次のと
おりである。Ｏは、製鋼および製造工程中の内部酸化に
よってワイヤ中に不可避的に混入する元素であるが、過
剰な添加は溶接金属の靱性を低下させるので、0.0025ma
ss％以下に抑制することが好ましい。また、ＰやＮも不
可避混入不純物であり、過剰の混入は溶接金属の靱性低
下を招くので、これらの元素は極力低減することが好ま
しい。
おりである。Ｏは、製鋼および製造工程中の内部酸化に
よってワイヤ中に不可避的に混入する元素であるが、過
剰な添加は溶接金属の靱性を低下させるので、0.0025ma
ss％以下に抑制することが好ましい。また、ＰやＮも不
可避混入不純物であり、過剰の混入は溶接金属の靱性低
下を招くので、これらの元素は極力低減することが好ま
しい。
【００２６】さて、上記の好適成分組成に調整した溶鋼
は、好ましくは連続鋳造によりビレットとし、その後熱
間圧延により鋼素線とする。ついで、乾式による冷間伸
線、焼鈍後、酸洗、銅めっきおよび伸線加工を施して製
品とする。この発明では、上記の伸線工程中の焼鈍を利
用して、ワイヤ表層に内部酸化層を形成すると共に、こ
の内部酸化層中にＫを保持させることが、Ｋの添加方法
としては最も安定である。というのは、前述したとお
り、Ｋは沸点が約760 ℃と低く溶鋼段階での歩留りが著
しく低いため、Ｋをワイヤ中に存在させることは極めて
難しいのではあるが、伸線工程中の熱拡散を利用すれ
ば、効果的にＫを添加することができるからである。な
お、他の、表面塗布あるいはめっきによって保持させる
方法では、めっきの変色等による問題が発生し易く、ま
た熱的に不安定であるため、Ｋによる低スパッタ化の効
果も小さい。
は、好ましくは連続鋳造によりビレットとし、その後熱
間圧延により鋼素線とする。ついで、乾式による冷間伸
線、焼鈍後、酸洗、銅めっきおよび伸線加工を施して製
品とする。この発明では、上記の伸線工程中の焼鈍を利
用して、ワイヤ表層に内部酸化層を形成すると共に、こ
の内部酸化層中にＫを保持させることが、Ｋの添加方法
としては最も安定である。というのは、前述したとお
り、Ｋは沸点が約760 ℃と低く溶鋼段階での歩留りが著
しく低いため、Ｋをワイヤ中に存在させることは極めて
難しいのではあるが、伸線工程中の熱拡散を利用すれ
ば、効果的にＫを添加することができるからである。な
お、他の、表面塗布あるいはめっきによって保持させる
方法では、めっきの変色等による問題が発生し易く、ま
た熱的に不安定であるため、Ｋによる低スパッタ化の効
果も小さい。
【００２７】また、ワイヤ送給性や給電の安定性、アー
ク安定性、溶接作業性等に影響を及ぼす要因としては、
上記したもの以外に、銅めっき厚、ワイヤ表面に付着し
ている銅粉等不純物、ワイヤ金属表面と銅めっき層との
間に介在する伸線潤滑剤残留物（Ca, Na）、ワイヤの比
表面積およびワイヤの偏芯度等が考えられる。ここに、
比表面積は、例えばＳＥＭ画像処理によりワイヤ表面の
微小な凹凸（高さ方向の変動）を含めて測定した実表面
積と前記凹凸がないものとして幾何学的関係（例えばワ
イヤ断面外周長さ×ワイヤ長手方向長さ）にて導出した
理論表面積の比であり、また、ワイヤの偏芯度は、ワイ
ヤ直径の最大値ｄmax 、最小値ｄmin 、10点平均値ｄ
ave から、（ｄmax −ｄmin ）／ｄave で算出する。
ク安定性、溶接作業性等に影響を及ぼす要因としては、
上記したもの以外に、銅めっき厚、ワイヤ表面に付着し
ている銅粉等不純物、ワイヤ金属表面と銅めっき層との
間に介在する伸線潤滑剤残留物（Ca, Na）、ワイヤの比
表面積およびワイヤの偏芯度等が考えられる。ここに、
比表面積は、例えばＳＥＭ画像処理によりワイヤ表面の
微小な凹凸（高さ方向の変動）を含めて測定した実表面
積と前記凹凸がないものとして幾何学的関係（例えばワ
イヤ断面外周長さ×ワイヤ長手方向長さ）にて導出した
理論表面積の比であり、また、ワイヤの偏芯度は、ワイ
ヤ直径の最大値ｄmax 、最小値ｄmin 、10点平均値ｄ
ave から、（ｄmax −ｄmin ）／ｄave で算出する。
【００２８】これら要因については、銅めっき厚は 1.5
μm 以下、銅粉等不純物はワイヤ10kg当たり 0.2ｇ以
下、伸線潤滑剤残留物（Ca、Na）は５ppm 以下、ワイヤ
の比表面積は1.02以下、ワイヤの偏芯度は 0.008以下と
することが好ましい。
μm 以下、銅粉等不純物はワイヤ10kg当たり 0.2ｇ以
下、伸線潤滑剤残留物（Ca、Na）は５ppm 以下、ワイヤ
の比表面積は1.02以下、ワイヤの偏芯度は 0.008以下と
することが好ましい。
【００２９】
【実施例】実施例１ 連続鋳造製鋼素材（ビレット）を、熱間圧延して5.5 mm
φの素線としたのち、炭酸カルシウムとCaＯを主成分と
する伸線潤滑剤を用いた冷間伸線によって線径を 2.8mm
φとし、ついで２〜30％のクエン酸３カリウム水溶液を
塗布してから、露点：−２℃以下、酸素：200ppm以下、
二酸化炭素：0.1 ％以下のN2雰囲気中で750〜950 ℃に
加熱した。この時のカリウム塩濃度、加熱温度および加
熱時間の調整により、ワイヤの内部酸化による酸素量と
カリウム量を調整した。ついで、鋼素線を、35℃の10%H
Cl水溶液中に30秒間侵漬後、水洗、Cuめっき、冷間伸線
によって1.2 mmφとし、表面にワイヤ10kg当たり 0.4〜
1.7 ｇの潤滑油を塗布したワイヤを溶接試験に供した。
ワイヤの引張り強さは 750〜950 MPa 、Cuめっき厚は
0.4〜0.65μm 、ワイヤ表面に付着した銅粉等の不純物
はワイヤ10kg当たり 0.1ｇ以下、伸線潤滑剤の残留物は
Ca：２ppm 以下、Na：２ppm 以下、そして非表面積は1.
01以下、偏芯度は0.005 以下であった。表１，２に、試
作した鋼ワイヤの成分組成を示す。なお、組成中のCuは
めっきを含んだ値である。
φの素線としたのち、炭酸カルシウムとCaＯを主成分と
する伸線潤滑剤を用いた冷間伸線によって線径を 2.8mm
φとし、ついで２〜30％のクエン酸３カリウム水溶液を
塗布してから、露点：−２℃以下、酸素：200ppm以下、
二酸化炭素：0.1 ％以下のN2雰囲気中で750〜950 ℃に
加熱した。この時のカリウム塩濃度、加熱温度および加
熱時間の調整により、ワイヤの内部酸化による酸素量と
カリウム量を調整した。ついで、鋼素線を、35℃の10%H
Cl水溶液中に30秒間侵漬後、水洗、Cuめっき、冷間伸線
によって1.2 mmφとし、表面にワイヤ10kg当たり 0.4〜
1.7 ｇの潤滑油を塗布したワイヤを溶接試験に供した。
ワイヤの引張り強さは 750〜950 MPa 、Cuめっき厚は
0.4〜0.65μm 、ワイヤ表面に付着した銅粉等の不純物
はワイヤ10kg当たり 0.1ｇ以下、伸線潤滑剤の残留物は
Ca：２ppm 以下、Na：２ppm 以下、そして非表面積は1.
01以下、偏芯度は0.005 以下であった。表１，２に、試
作した鋼ワイヤの成分組成を示す。なお、組成中のCuは
めっきを含んだ値である。
【００３０】
【表１】
【００３１】
【表２】
【００３２】表１，２に示した鋼ワイヤを用いて、ビー
ドオン溶接を行い、その際のスパッタ発生量について調
査した。溶接条件は、次のとおりである。100％CO2 を
毎分：20 Lシールドガスとして流し、パルス電源によ
り、溶接電流：320 Ａ、電圧：37Ｖ、溶接速度：45 cm/
min の条件で、板厚：19mmの鋼板に対してビードオン溶
接を行った。この時のパルス条件は、１溶滴移行当たり
のパルス数：２〜３、ピーク電流：370 Ａ、ベース電
流：120 Ａとし、またベース期間は約３msとした。これ
らの溶接条件をまとめて表３に示す。
ドオン溶接を行い、その際のスパッタ発生量について調
査した。溶接条件は、次のとおりである。100％CO2 を
毎分：20 Lシールドガスとして流し、パルス電源によ
り、溶接電流：320 Ａ、電圧：37Ｖ、溶接速度：45 cm/
min の条件で、板厚：19mmの鋼板に対してビードオン溶
接を行った。この時のパルス条件は、１溶滴移行当たり
のパルス数：２〜３、ピーク電流：370 Ａ、ベース電
流：120 Ａとし、またベース期間は約３msとした。これ
らの溶接条件をまとめて表３に示す。
【００３３】
【表３】
【００３４】また、スパッタ発生量の目標値は 1.5 g/m
in以下に設定した。そして、とくに1.2 g/min 以下を良
（○）、1.2 g/min 超え 1.5 g/min以下を可（△）、1.
5 g/min 超えを不可（×）とした。得られた調査結果を
表４に示す。
in以下に設定した。そして、とくに1.2 g/min 以下を良
（○）、1.2 g/min 超え 1.5 g/min以下を可（△）、1.
5 g/min 超えを不可（×）とした。得られた調査結果を
表４に示す。
【００３５】
【表４】
【００３６】同表に示したとおり、鋼ワイヤとして、成
分組成がこの発明の適正範囲を満足するものを用いた場
合には、スパッタの発生量を格段に低減することができ
た。特に、Ｋを１〜30ppm 含有させ、かつTi＋Al量を0.
11〜0.15mass％に制限した場合には極めて優れた低スパ
ッタ化が達成されている。これに対し、成分組成がこの
発明の適正範囲を外れた比較例(No.32〜37）を用いた場
合には、スパッタ発生量が 1.5 g/minを超えて多量に発
生した。
分組成がこの発明の適正範囲を満足するものを用いた場
合には、スパッタの発生量を格段に低減することができ
た。特に、Ｋを１〜30ppm 含有させ、かつTi＋Al量を0.
11〜0.15mass％に制限した場合には極めて優れた低スパ
ッタ化が達成されている。これに対し、成分組成がこの
発明の適正範囲を外れた比較例(No.32〜37）を用いた場
合には、スパッタ発生量が 1.5 g/minを超えて多量に発
生した。
【００３７】実施例２ この実験は、溶接条件を次のように変えた場合である。 ・溶接条件 シールドガス：100 ％CO2 （毎分 25L） ・パルス電源 溶接電流：360 Ａ 電圧：39Ｖ 溶接速度：60 cm/min ・鋼板板厚：22mm ・パルス条件 １溶滴移行当たりのパルス数：2.5 〜3.5 ピーク電流：430 Ａ ベース電流：150 Ａ ベース期間：1.6 ms これらの溶接条件をまとめて表５に示す。
【００３８】
【表５】
【００３９】なお、この例では、スパッタ発生量の目標
値は 1.0 g/min以下に設定した。そして、特に 0.8 g/m
in以下を良（○）、0.80 g/min超え 1.0 g/min以下を可
（△）、1.0 g/min 超えを不可（×）とした。得られた
調査結果を表６に示す。
値は 1.0 g/min以下に設定した。そして、特に 0.8 g/m
in以下を良（○）、0.80 g/min超え 1.0 g/min以下を可
（△）、1.0 g/min 超えを不可（×）とした。得られた
調査結果を表６に示す。
【００４０】
【表６】
【００４１】同表に示したとおり、鋼ワイヤとして、成
分組成がこの発明の適正範囲を満足するものを用いた場
合には、スパッタの発生量を格段に低減することができ
た。特に、Ｋを１〜30ppm 含有させ、かつTi＋Al量を0.
11〜0.15mass％に制限した場合には極めて優れた低スパ
ッタ化が達成されている。これに対し、成分組成がこの
発明の適正範囲を外れた比較例(No.32〜37）を用いた場
合には、スパッタ発生量が 1.0 g/minを超えて多量に発
生した。
分組成がこの発明の適正範囲を満足するものを用いた場
合には、スパッタの発生量を格段に低減することができ
た。特に、Ｋを１〜30ppm 含有させ、かつTi＋Al量を0.
11〜0.15mass％に制限した場合には極めて優れた低スパ
ッタ化が達成されている。これに対し、成分組成がこの
発明の適正範囲を外れた比較例(No.32〜37）を用いた場
合には、スパッタ発生量が 1.0 g/minを超えて多量に発
生した。
【００４２】
【発明の効果】かくして、この発明によれば、パルス C
O2溶接において、アーク安定性を向上させるだけでな
く、スパッタ発生量を格段に低減することができ、その
結果、高品質の溶接が可能となる。
O2溶接において、アーク安定性を向上させるだけでな
く、スパッタ発生量を格段に低減することができ、その
結果、高品質の溶接が可能となる。
【図１】 パルスの出力状態を示す図である。
【図２】 ワイヤ中の（Al＋Ti）量とスパッタ発生量と
の関係を示すグラフである。
の関係を示すグラフである。
【図３】 ワイヤ中の（Al＋Ti）量とスパッタ発生量と
の関係を示すグラフである。
の関係を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安田 功一 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社技術研究所内 Ｆターム(参考） 4E001 AA03 BB06 BB09 DD04 DE04 DF09 EA01 EA05
Claims (4)
- 【請求項１】 １溶滴移行当たり２〜５のパルスを付与
するパルス CO2溶接用のワイヤであって、 Ｃ：0.15mass％以下、 Si：0.30〜2.0 mass％、 Mn：0.50〜2.5 mass％ を含み、かつ Ｓ：0.030 mass％以下、 Ca：0.0015mass％以下、 Ti＋Al：0.11〜0.15mass％ に制限し、残部は実質的にFeの組成になることを特徴と
する、パルス CO2溶接用鋼ワイヤ。 - 【請求項２】 １溶滴移行当たり２〜５のパルスを付与
するパルス CO2溶接用のワイヤであって、 Ｃ：0.15mass％以下、 Si：0.30〜2.0 mass％、 Mn：0.50〜2.5 mass％、 Ｋ：0.0001〜0.0030mass％ を含み、かつ Ｓ：0.030 mass％以下、 Ca：0.0015mass％以下、 Ti＋Al：0.07〜0.15mass％ に制限し、残部は実質的にFeの組成になることを特徴と
する、パルス CO2溶接用鋼ワイヤ。 - 【請求項３】 請求項１または２において、鋼ワイヤ
が、さらに Cr：0.60mass％以下、 Ni：3.0 mass％以下、 Cu：3.0 mass％以下、 Mo：0.50mass％以下、 Ｂ：0.005 mass％以下 のうちから選んだ１種または２種以上を含有する組成に
なることを特徴とする、パルス CO2溶接用鋼ワイヤ。 - 【請求項４】 請求項１，２または３において、鋼ワイ
ヤが、さらに Nb, ZrおよびＶのうちから選んだ少なくとも１種：0.25
mass％以下 を含有する組成になることを特徴とする、パルス CO2溶
接用鋼ワイヤ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31182099A JP4228490B2 (ja) | 1999-11-02 | 1999-11-02 | パルスｃｏ２溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31182099A JP4228490B2 (ja) | 1999-11-02 | 1999-11-02 | パルスｃｏ２溶接方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001129683A true JP2001129683A (ja) | 2001-05-15 |
| JP4228490B2 JP4228490B2 (ja) | 2009-02-25 |
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ID=18021807
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31182099A Expired - Fee Related JP4228490B2 (ja) | 1999-11-02 | 1999-11-02 | パルスｃｏ２溶接方法 |
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| JP (1) | JP4228490B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007290028A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-11-08 | Nippon Steel & Sumikin Welding Co Ltd | ガスシールドアーク溶接用銅めっきワイヤ |
| JP2008207211A (ja) * | 2007-02-26 | 2008-09-11 | Nippon Steel & Sumikin Welding Co Ltd | パルスｍａｇ溶接用銅めっきソリッドワイヤ |
| JP2008229687A (ja) * | 2007-03-22 | 2008-10-02 | Nippon Steel & Sumikin Welding Co Ltd | 溶融亜鉛系めっき鋼板のパルスｍａｇ溶接用銅めっきソリッドワイヤ |
| CN101984121A (zh) * | 2010-12-09 | 2011-03-09 | 宣化钢铁集团有限责任公司 | 一种600MPa级高强度焊丝用钢盘条及其生产工艺 |
| JP2011224610A (ja) * | 2010-04-19 | 2011-11-10 | Kobe Steel Ltd | 炭酸ガスシールドアーク溶接用銅めっきソリッドワイヤ |
| CN101130219B (zh) * | 2006-08-24 | 2011-12-28 | 林肯环球股份有限公司 | 高强度电焊条 |
| US9095919B2 (en) | 2006-02-21 | 2015-08-04 | Lincoln Global, Inc. | Stick electrode |
| EP3225350A4 (en) * | 2014-11-27 | 2018-05-09 | Baoshan Iron & Steel Co., Ltd. | Super high strength gas protection welding wire and manufacturing method therefor |
-
1999
- 1999-11-02 JP JP31182099A patent/JP4228490B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8269144B2 (en) | 2006-02-21 | 2012-09-18 | Lincoln Global, Inc. | High strength stick electrode |
| US8921737B2 (en) | 2006-02-21 | 2014-12-30 | Lincoln Global, Inc. | High strength stick electrode |
| US9095919B2 (en) | 2006-02-21 | 2015-08-04 | Lincoln Global, Inc. | Stick electrode |
| JP2007290028A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-11-08 | Nippon Steel & Sumikin Welding Co Ltd | ガスシールドアーク溶接用銅めっきワイヤ |
| CN101130219B (zh) * | 2006-08-24 | 2011-12-28 | 林肯环球股份有限公司 | 高强度电焊条 |
| EP1892310A3 (en) * | 2006-08-24 | 2012-12-12 | Lincoln Global, Inc. | High strength stick electrode |
| JP2008207211A (ja) * | 2007-02-26 | 2008-09-11 | Nippon Steel & Sumikin Welding Co Ltd | パルスｍａｇ溶接用銅めっきソリッドワイヤ |
| JP2008229687A (ja) * | 2007-03-22 | 2008-10-02 | Nippon Steel & Sumikin Welding Co Ltd | 溶融亜鉛系めっき鋼板のパルスｍａｇ溶接用銅めっきソリッドワイヤ |
| JP2011224610A (ja) * | 2010-04-19 | 2011-11-10 | Kobe Steel Ltd | 炭酸ガスシールドアーク溶接用銅めっきソリッドワイヤ |
| CN101984121A (zh) * | 2010-12-09 | 2011-03-09 | 宣化钢铁集团有限责任公司 | 一种600MPa级高强度焊丝用钢盘条及其生产工艺 |
| EP3225350A4 (en) * | 2014-11-27 | 2018-05-09 | Baoshan Iron & Steel Co., Ltd. | Super high strength gas protection welding wire and manufacturing method therefor |
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|---|---|
| JP4228490B2 (ja) | 2009-02-25 |
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