JP2006021224A - Solid wire for laser arc compound welding, and laser arc compound welding method - Google Patents

Solid wire for laser arc compound welding, and laser arc compound welding method Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid wire for laser arc compound welding, and a laser arc compound welding method with which a sound weld whose bead shape is excellent can be formed even when the fillet welding is performed on a galvanized steel plate at high speed, by suppressing production of spatter, pits and blowholes. <P>SOLUTION: A welding wire 5 has a composition composed of, by mass, 0.01-0.13% carbon (C), 0.1-1.2% silicon (Si), 0.5-2.5% manganese (Mn), and ≤ 0.3% one or two or more kinds selected from a group consisting of aluminum (Al), titanium (Ti) and zirconium (Zr) in total, and the balance Fe with inevitable impurities. The ratio (Si/Mn) is set to be larger than 0.2 and below 1.5, and satisfies the inequalities 4.5 < Si + 2.3Mn + 5(Ti + Al + Zr) < 7.0. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、亜鉛めっき鋼板の溶接に使用するレーザ・アーク複合溶接用ソリッドワイヤ及びこのワイヤを使用するレーザ・アーク複合溶接方法に関する。   The present invention relates to a solid wire for laser / arc combined welding used for welding galvanized steel sheets and a laser / arc combined welding method using this wire.

亜鉛めっき鋼板は防食性が優れているため、自動車部材に広く使用されている。この亜鉛めっき鋼板の接合方法には、アーク溶接による重ねすみ肉溶接が一般的に使用されている。アーク溶接方法における溶接速度は一般に６０乃至１２０ｃｍ／分程度である。この範囲よりも速い溶接速度では、ハンピングビードと呼ばれる不連続ビードが発生する。図７は従来のアーク溶接方法を示す図である。   Since the galvanized steel sheet has excellent corrosion resistance, it is widely used for automobile members. As a method for joining the galvanized steel sheets, lap fillet welding by arc welding is generally used. The welding speed in the arc welding method is generally about 60 to 120 cm / min. At welding speeds faster than this range, discontinuous beads called humping beads are generated. FIG. 7 is a diagram showing a conventional arc welding method.

図７に示すように、亜鉛めっき鋼板のアーク溶接では、亜鉛めっき鋼板１０１の溶接予定領域に対して、溶接ワイヤ１０２によりアーク１０３を照射して溶融部１０４を形成することにより、溶接を行っていく。しかしながら、溶接速度を１２０ｃｍ／分を超えるような高速とすると、溶接方向に沿ってビードを連続的に形成しようとしても、不連続なビード１０５が形成されてしまうことがある。また、アーク熱によって蒸発した亜鉛ガスが溶融部１０４の溶融金属中に入り、その溶融金属が凝固するときに外部に完全に放出されずに残留して、ピット及びブローホールが発生しやすくなる。更に、蒸発した亜鉛蒸気によってアークが乱れやすく、ワイヤ先端の溶滴の形状及び溶滴が落ちるときの軌跡が不規則になり、スッパタが大量に発生する。   As shown in FIG. 7, in arc welding of a galvanized steel sheet, welding is performed by irradiating an arc 103 with a welding wire 102 on a planned welding area of the galvanized steel sheet 101 to form a melted portion 104. Go. However, if the welding speed is set to a high speed exceeding 120 cm / min, a discontinuous bead 105 may be formed even if the beads are continuously formed along the welding direction. Further, zinc gas evaporated by the arc heat enters the molten metal of the melting portion 104, and when the molten metal is solidified, it remains without being completely discharged to the outside, and pits and blowholes are easily generated. Further, the arc is easily disturbed by the evaporated zinc vapor, the shape of the droplet at the tip of the wire and the locus when the droplet falls are irregular, and a large amount of spatter is generated.

なお、ブローホールとは、溶接金属中に生じた球状の空洞であり、気孔ともいう。また、ピットとは、溶接金属の表面に生じる小さなくぼみであり、溶融金属が凝固する時に、ブローホール内の気体が溶融金属の外部に逃げ出した後、その痕跡が周囲から埋めきらないうちに溶融金属が凝固したためにできた穴である。   The blow hole is a spherical cavity generated in the weld metal and is also called a pore. A pit is a small indentation formed on the surface of the weld metal. When the molten metal solidifies, the gas in the blowhole escapes to the outside of the molten metal and then melts before the trace is filled from the surroundings. It is a hole made because the metal has solidified.

このような亜鉛めっき鋼板の高速溶接時の問題を回避するために、レーザ溶接とアーク溶接とを複合したレーザ・アーク複合溶接方法が提案されている。以下、従来のレーザ・アーク複合溶接方法について説明する。例えば特許文献１には、亜鉛めっき鋼板の重ねすみ肉溶接において、溶接予定領域にレーザを照射し、そのレーザ照射の後にガスメタルアーク溶接を行う亜鉛めっき鋼板の溶接方法において、レーザ照射の狙い位置をガスメタルアーク溶接の狙い位置に対して溶接方向前方０乃至６ｍｍの領域とする技術が開示されている。特許文献１には、これにより、アーク放電がレーザ照射部に安定的に集中して発生するため、高速溶接が可能となり、また、亜鉛めっき鋼板の重ねすみ肉溶接において、上板端部のみを溶接でき、重ね部の亜鉛めっき層を殆ど溶融させずに溶接できると記載されている。   In order to avoid such problems at the time of high-speed welding of galvanized steel sheets, a laser / arc combined welding method in which laser welding and arc welding are combined has been proposed. Hereinafter, a conventional laser / arc combined welding method will be described. For example, in Patent Document 1, in the overlap fillet welding of a galvanized steel sheet, a laser irradiation is performed on a region to be welded, and a gas metal arc welding is performed after the laser irradiation. Discloses a technique in which a region of 0 to 6 mm forward in the welding direction with respect to a target position of gas metal arc welding is disclosed. In Patent Document 1, since arc discharge is stably concentrated and generated in the laser irradiation portion, high-speed welding is possible. Further, in the lap fillet welding of the galvanized steel plate, only the upper plate end is used. It is described that welding can be performed and the galvanized layer in the overlapped portion can be welded with almost no melting.

また、例えば特許文献２には、溶接予定部分にＹＡＧレーザ（Yttrium Aluminium Garnet Laser）を照射して溶接し、この後にガスメタルアーク溶接を行う亜鉛めっき鋼板の重ね溶接において、ガスメタルアーク溶接後に形成されるビード幅が、ＹＡＧレーザ照射による溶接で形成されるビード幅の２．０倍以下になるようにし、また、レーザ溶接において、溶接部が重ねた鋼板を貫通するように、レーザ出力を設定する技術が開示されている。特許文献２には、これにより、重ね合わせた亜鉛系めっき鋼板間に隙間がなくても、ブローホールの発生をできるだけ防止し、良好なビードを得ることができると記載されている。   Further, for example, in Patent Document 2, a welded portion is irradiated with a YAG laser (Yttrium Aluminum Garnet Laser) and welded, and then formed by gas metal arc welding in lap welding of galvanized steel sheets after gas metal arc welding. The laser output is set so that the bead width is less than 2.0 times the bead width formed by welding with YAG laser irradiation, and the welded part penetrates the stacked steel plates in laser welding Techniques to do this are disclosed. In Patent Document 2, it is described that even if there is no gap between the galvanized steel plates that are overlapped, the occurrence of blowholes can be prevented as much as possible, and a good bead can be obtained.

更に、例えば特許文献３には、ＹＡＧレーザを照射し、その後にガスメタルアーク溶接を行うレーザ・アーク溶接方法において、ビードの幅を突き合わせる２枚の鋼板の板厚の差より大きくし、ガスメタルアーク溶接に使用する溶接ワイヤの化学組成を、Ｃ：０．００１乃至０．０３質量％、Ｓｉ：０．０２乃至１．５質量％、Ｍｎ：０．０２乃至１．５質量％を含有し、残部が実質的にＦｅからなる組成とする溶接方法が開示されている。   Further, for example, in Patent Document 3, in a laser arc welding method in which YAG laser irradiation is performed and gas metal arc welding is performed after that, the width of the two steel plates with which the width of the bead is abutted is made larger than the gas thickness. The chemical composition of the welding wire used for metal arc welding includes C: 0.001 to 0.03% by mass, Si: 0.02 to 1.5% by mass, and Mn: 0.02 to 1.5% by mass. In addition, a welding method is disclosed in which the balance is substantially composed of Fe.

特開２００２−０６６７７４号公報JP 2002-066774 A 特開２００２−１６００８２号公報JP 2002-160082 A 特開２００２−１７８１７６号公報JP 2002-178176 A

しかしながら、上述の従来の技術には、以下に示すような問題点がある。特許文献１に記載された技術については、特許文献１に記載されているように、レーザ照射の狙い位置をガスメタルアーク溶接の狙い位置に対して溶接方向前方０乃至６ｍｍの領域としても、必ずしもブローホール及びピットを低減できるとは限らない。例えば、レーザ照射の狙い位置がアーク溶接の狙い位置に対して溶接方向前方０乃至２ｍｍである場合、亜鉛蒸気の影響でアーク及び溶融池が乱れやすく、大量のスパッタが発生しビード形状が劣化する。また、溶融状態にある溶接金属に亜鉛蒸気が侵入しやすく放出されにくいため、ピット及びブローホールが発生しやすくなる。即ち、ピット及びブローホールについての改善効果が小さい。一方、１．５ｍ／分以上の溶接速度で、例えば板厚が１．４ｍｍ以下の薄板を溶接する場合は、溶落ち不良を防止するために溶接電流を低くする必要がある。このとき、レーザ照射の狙い位置をアークの狙い位置に対して溶接方向前方に４ｍｍ以上の領域とすると、ビードが不連続ビードになりやすい。   However, the conventional techniques described above have the following problems. As for the technique described in Patent Document 1, as described in Patent Document 1, even if the target position of laser irradiation is set to a region 0 to 6 mm forward in the welding direction with respect to the target position of gas metal arc welding, it is not always necessary. It is not always possible to reduce blow holes and pits. For example, when the laser irradiation target position is 0 to 2 mm ahead of the welding direction with respect to the arc welding target position, the arc and the molten pool are likely to be disturbed by the influence of zinc vapor, and a large amount of spatter is generated and the bead shape deteriorates. . Moreover, since zinc vapor easily enters the weld metal in a molten state and is not easily released, pits and blowholes are easily generated. That is, the improvement effect for pits and blowholes is small. On the other hand, when welding a thin plate having a plate thickness of 1.4 mm or less, for example, at a welding speed of 1.5 m / min or more, it is necessary to reduce the welding current in order to prevent poor burn-out. At this time, if the laser irradiation target position is an area of 4 mm or more forward in the welding direction with respect to the arc target position, the bead tends to be a discontinuous bead.

また、特許文献２に記載された溶接方法では、ブローホールを抑制する条件として、ガスメタルアーク溶接のビード幅がＹＡＧレーザ照射のビード幅の２．０倍以下である必要があり、例えばＹＡＧレーザ照射のビード幅を１乃至２ｍｍに設定した場合、ガスメタルアーク溶接のビード幅が最大でも２乃至４ｍｍに限定される。この結果、重ねすみ肉溶接継手の板厚が２ｍｍを超える場合には、要求される引張り強度及び疲労強度を得るための溶接部の脚長及びのど厚を形成することが困難になる。また、上述の溶接方法では、レーザ照射で溶接する工程においては、溶接部が重ねた鋼板を貫通するようにレーザ出力を設定する必要がある。このため、レーザ出力をかなり高く設定する必要があると共に、メタルアークの入熱も加わるため、重ねすみ肉継手を溶接する場合に、溶け落ち不良が起こりやすくなる。従って、特許文献２に記載された溶接方法は、重ねすみ肉溶接継手に適用することができない。   In the welding method described in Patent Document 2, the bead width of gas metal arc welding needs to be 2.0 times or less than the bead width of YAG laser irradiation as a condition for suppressing blowholes. For example, a YAG laser When the bead width of irradiation is set to 1 to 2 mm, the bead width of gas metal arc welding is limited to 2 to 4 mm at the maximum. As a result, when the thickness of the lap fillet welded joint exceeds 2 mm, it becomes difficult to form the leg length and throat thickness of the welded portion to obtain the required tensile strength and fatigue strength. Moreover, in the above-mentioned welding method, in the process of welding by laser irradiation, it is necessary to set a laser output so that the welding part may penetrate the steel plate which piled up. For this reason, it is necessary to set the laser output considerably high and the heat input of the metal arc is also applied, so that when the lap fillet joint is welded, a burn-out defect is likely to occur. Therefore, the welding method described in Patent Document 2 cannot be applied to a lap fillet welded joint.

更に、特許文献３に記載された技術についても、この溶接方法を亜鉛めっき鋼板の重ねすみ肉高速溶接に対して適用すると、やはりピット及びブローホールの大量に発生するという問題がある。   Furthermore, the technique described in Patent Document 3 also has a problem in that a large amount of pits and blowholes are generated when this welding method is applied to lap-plated high-speed welding of galvanized steel sheets.

このように、溶接速度が１．５ｍ／分以上である亜鉛めっき鋼板の高速すみ肉溶接においては、上述の特許文献１乃至３に記載の方法では、レーザ照射位置、ビード幅、レーザエネルギー密度、ワイヤの組成等を最適に設定したとしても、ビード形状が良好で、スパッタ発生量が少なく、ピット及びブローホールの発生が抑制された健全な溶接部が得られるとは限らない。   Thus, in high-speed fillet welding of a galvanized steel sheet having a welding speed of 1.5 m / min or more, in the method described in Patent Documents 1 to 3, the laser irradiation position, the bead width, the laser energy density, Even if the wire composition and the like are optimally set, it is not always possible to obtain a sound welded portion with a good bead shape, a small amount of spatter generation, and suppressed generation of pits and blowholes.

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、亜鉛めっき鋼板に対して高速ですみ肉溶接を行っても、ビード形状が良好であり、スパッタ、ピット及びブローホールの発生を抑制して健全な溶接部を形成することができるレーザ・アーク複合溶接用ソリッドワイヤ及びレーザ・アーク複合溶接方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such problems, and even when high-speed fillet welding is performed on a galvanized steel sheet, the bead shape is good, and the occurrence of spatter, pits and blowholes is suppressed. An object of the present invention is to provide a solid wire for laser / arc combined welding and a laser / arc combined welding method capable of forming a sound welded portion.

本発明に係るレーザ・アーク複合溶接用ソリッドワイヤは、片面当たりのめっき付着量が亜鉛量で１０乃至１２０ｇ／ｍ２である亜鉛めっき鋼板に対してレーザ・アーク複合溶接を行う際に、単独入熱が１．５ｋＪ／ｃｍ未満であるアーク溶接の消耗式電極として使用されるレーザ・アーク複合溶接用ソリッドワイヤにおいて、その組成が、Ｃ：０．０１乃至０．１３質量％、Ｓｉ：０．１乃至１．２質量％、Ｍｎ：０．５乃至２．５質量％、Ａｌ、Ｔｉ及びＺｒからなる群から選択された１種又は２種以上の成分：合計で０．３質量％以下、を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、（Ｓｉ／Ｍｎ）の値が０．２より大きく１．５未満であり、下記数式１を満たすことを特徴とする。 The solid wire for laser / arc combined welding according to the present invention is used when laser / arc combined welding is performed on a galvanized steel sheet having a zinc coating amount of 10 to 120 g / m 2 per one surface. In the solid wire for laser-arc combined welding used as a consumable electrode for arc welding whose heat is less than 1.5 kJ / cm, the composition is C: 0.01 to 0.13 mass%, Si: 0.00. 1 to 1.2% by mass, Mn: 0.5 to 2.5% by mass, one or more components selected from the group consisting of Al, Ti and Zr: a total of 0.3% by mass or less, The remainder is made of Fe and inevitable impurities, the value of (Si / Mn) is more than 0.2 and less than 1.5, and satisfies the following formula 1.

Figure 2006021224
Figure 2006021224

本発明においては、レーザ・アーク複合溶接用ソリッドワイヤの組成を上述の如く規定することにより、亜鉛めっき鋼板を高速で溶接しても、溶融金属の粘性を調整して溶融金属中への亜鉛蒸気の浸入を抑制し、スパッタ、ピット及びブローホールの発生を抑制することができる。   In the present invention, by defining the composition of the solid wire for laser / arc combined welding as described above, the viscosity of the molten metal is adjusted to adjust the viscosity of the molten metal even when the galvanized steel sheet is welded at a high speed. And the generation of spatter, pits and blow holes can be suppressed.

本発明に係る他のレーザ・アーク複合溶接用ソリッドワイヤは、片面当たりのめっき付着量が亜鉛量で１０乃至１２０ｇ／ｍ２である亜鉛めっき鋼板に対してレーザ・アーク複合溶接を行う際に、単独入熱が１．５ｋＪ／ｃｍ以上であるアーク溶接の消耗式電極として使用されるレーザ・アーク複合溶接用ソリッドワイヤにおいて、その組成が、Ｃ：０．０１乃至０．１３質量％、Ｓｉ：０．１乃至１．２質量％、Ｍｎ：０．５乃至２．５質量％、Ａｌ、Ｔｉ及びＺｒからなる群から選択された１種又は２種以上の成分：合計で０．３質量％以下、を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、（Ｓｉ／Ｍｎ）の値が０．２より大きく１．５未満であり、下記数式２を満たすことを特徴とする。 The other solid wire for laser-arc combined welding according to the present invention is a method of performing laser-arc combined welding on a galvanized steel sheet having a zinc coating amount of 10 to 120 g / m 2 in terms of zinc. In the solid wire for laser-arc combined welding used as a consumable electrode for arc welding having a single heat input of 1.5 kJ / cm or more, the composition is C: 0.01 to 0.13 mass%, Si: 0.1 to 1.2% by mass, Mn: 0.5 to 2.5% by mass, one or more components selected from the group consisting of Al, Ti and Zr: 0.3% by mass in total In the following, the remainder is composed of Fe and inevitable impurities, the value of (Si / Mn) is more than 0.2 and less than 1.5, and satisfies the following formula 2.

Figure 2006021224
Figure 2006021224

本発明においては、レーザ・アーク複合溶接用ソリッドワイヤの組成を上述の如く規定することにより、亜鉛めっき鋼板を高速で溶接しても、溶融金属の粘性を調整して溶融金属中に浸入した亜鉛蒸気を抜け易くし、スパッタ、ピット及びブローホールの発生を抑制することができる。   In the present invention, by defining the composition of the solid wire for laser-arc combined welding as described above, the zinc that penetrates into the molten metal by adjusting the viscosity of the molten metal even when the galvanized steel sheet is welded at high speed. Vapor can be easily removed and generation of spatter, pits and blow holes can be suppressed.

本発明に係るレーザ・アーク複合溶接方法は、片面当たりのめっき付着量が亜鉛量で１０乃至１２０ｇ／ｍ２である亜鉛めっき鋼板を対象とし、溶接予定領域にレーザ光を照射しながら、レーザ光の照射後の領域にアークを照射するレーザ・アーク複合溶接方法において、前記亜鉛めっき鋼板の厚さをｔ（ｍｍ）とするとき、前記レーザ光のエネルギー密度を、このレーザ光の照射のみにより、前記亜鉛めっき鋼板に深さが０．３乃至（３×ｔ／４）ｍｍであり、幅が０．８ｍｍ以上である溶融部が形成されるような値に設定し、前記レーザ光の照射領域を、前記アークの照射により形成される溶融部に対して溶接方向前方に離隔し、且つ、前記レーザ光の照射により形成される溶融部が前記アークの照射により形成された溶融部につながるような位置とし、前記アーク溶接の消耗式電極として、その組成が、Ｃ：０．０１乃至０．１３質量％、Ｓｉ：０．１乃至１．２質量％、Ｍｎ：０．５乃至２．５質量％、Ａｌ、Ｔｉ及びＺｒからなる群から選択された１種又は２種以上の成分：合計で０．３質量％以下、を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、（Ｓｉ／Ｍｎ）の値が０．２より大きく１．５未満であり、上記数式１を満たすレーザ・アーク複合溶接用ソリッドワイヤを使用し、前記アークによる単独入熱を１．５ｋＪ／ｃｍ未満とすることを特徴とする。 The laser-arc combined welding method according to the present invention targets a galvanized steel sheet having a zinc coating amount of 10 to 120 g / m 2 per one surface, and irradiates a laser beam to a planned welding region while applying a laser beam. In the laser-arc combined welding method for irradiating an arc to the region after irradiation, when the thickness of the galvanized steel sheet is t (mm), the energy density of the laser light is only irradiated with the laser light, The galvanized steel sheet is set to such a value that a molten part having a depth of 0.3 to (3 × t / 4) mm and a width of 0.8 mm or more is formed. Is separated forward in the welding direction with respect to the melted portion formed by the arc irradiation, and the melted portion formed by the laser beam irradiation is connected to the melted portion formed by the arc irradiation. In such a position, the consumable electrode for arc welding has a composition of C: 0.01 to 0.13% by mass, Si: 0.1 to 1.2% by mass, Mn: 0.5 to 2.5 1% or two or more components selected from the group consisting of mass%, Al, Ti and Zr: a total of 0.3 mass% or less, with the balance consisting of Fe and inevitable impurities (Si / Mn) is greater than 0.2 and less than 1.5, and a solid wire for laser / arc combined welding satisfying the above formula 1 is used, and the single heat input by the arc is less than 1.5 kJ / cm. It is characterized by.

本発明においては、レーザ・アーク複合溶接用ソリッドワイヤの組成を上述の如く規定することにより、亜鉛めっき鋼板を高速で溶接しても、溶融金属の粘性を調整して溶融金属中への亜鉛蒸気の浸入を抑制し、スパッタ、ピット及びブローホールの発生を抑制することができる。また、レーザ光のエネルギー密度及び照射領域を上述の如く設定することにより、アークの照射により形成された溶融部の溶融金属を溶接方向前方にも流動させ、良好な形状のビードを形成することができる。   In the present invention, by defining the composition of the solid wire for laser / arc combined welding as described above, the viscosity of the molten metal is adjusted to adjust the viscosity of the molten metal even when the galvanized steel sheet is welded at a high speed. And the generation of spatter, pits and blow holes can be suppressed. In addition, by setting the energy density and irradiation area of the laser light as described above, the molten metal in the molten part formed by the irradiation of the arc can also flow forward in the welding direction to form a bead having a good shape. it can.

本発明に係る他のレーザ・アーク複合溶接方法は、片面当たりのめっき付着量が亜鉛量で１０乃至１２０ｇ／ｍ２である亜鉛めっき鋼板を対象とし、溶接予定領域にレーザ光を照射しながら、レーザ光の照射後の領域にアークを照射するレーザ・アーク複合溶接方法において、前記亜鉛めっき鋼板の厚さをｔ（ｍｍ）とするとき、前記レーザ光のエネルギー密度を、このレーザ光の照射のみにより、前記亜鉛めっき鋼板に深さが０．３乃至（３×ｔ／４）ｍｍであり、幅が０．８ｍｍ以上である溶融部が形成されるような値に設定し、前記レーザ光の照射領域を、前記アークの照射により形成される溶融部に対して溶接方向前方に離隔し、且つ、レーザ光の照射により形成される溶融部が前記アークの照射により形成された溶融部につながるような位置とし、前記アーク溶接の消耗式電極として、その組成が、Ｃ：０．０１乃至０．１３質量％、Ｓｉ：０．１乃至１．２質量％、Ｍｎ：０．５乃至２．５質量％、Ａｌ、Ｔｉ及びＺｒからなる群から選択された１種又は２種以上の成分：合計で０．３質量％以下、を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、（Ｓｉ／Ｍｎ）の値が０．２より大きく１．５未満であり、下記数式を満たすレーザ・アーク複合溶接用ソリッドワイヤを使用し、前記アークによる単独入熱を１．５ｋＪ／ｃｍ以上とすることを特徴とする。 Another laser-arc combined welding method according to the present invention is intended for a galvanized steel sheet having a zinc coating amount of 10 to 120 g / m 2 per one surface while irradiating a laser beam to a planned welding area. In the laser-arc combined welding method in which an arc is irradiated to a region after laser light irradiation, when the thickness of the galvanized steel sheet is t (mm), the energy density of the laser light is only irradiated with the laser light. Thus, the galvanized steel sheet has a depth of 0.3 to (3 × t / 4) mm and is set to a value such that a melted portion having a width of 0.8 mm or more is formed, and the laser beam The irradiation area is separated forward in the welding direction with respect to the melted part formed by the arc irradiation, and the melted part formed by the laser light irradiation is connected to the melted part formed by the arc irradiation. The composition of the arc welding consumable electrode is as follows: C: 0.01 to 0.13 mass%, Si: 0.1 to 1.2 mass%, Mn: 0.5 to 2.5 1% or more of components selected from the group consisting of mass%, Al, Ti and Zr: a total of 0.3 mass% or less, with the balance consisting of Fe and inevitable impurities (Si / Mn) is greater than 0.2 and less than 1.5, and a solid wire for laser / arc composite welding satisfying the following formula is used, and the single heat input by the arc is set to 1.5 kJ / cm or more. Features.

本発明においては、レーザ・アーク複合溶接用ソリッドワイヤの組成を上述の如く規定することにより、亜鉛めっき鋼板を高速で溶接しても、溶融金属の粘性を調整して溶融金属中に浸入した亜鉛蒸気を抜け易くし、スパッタ、ピット及びブローホールの発生を抑制することができる。また、レーザ光のエネルギー密度及び照射領域を上述の如く設定することにより、アークの照射により形成された溶融部の溶融金属を溶接方向前方にも流動させ、良好な形状のビードを形成することができる。   In the present invention, by defining the composition of the solid wire for laser-arc combined welding as described above, the zinc that penetrates into the molten metal by adjusting the viscosity of the molten metal even when the galvanized steel sheet is welded at high speed. Vapor can be easily removed and generation of spatter, pits and blow holes can be suppressed. In addition, by setting the energy density and irradiation area of the laser light as described above, the molten metal in the molten part formed by the irradiation of the arc can also flow forward in the welding direction to form a bead having a good shape. it can.

更にまた、溶接速度を１．５ｍ／分以上とすることが好ましい。   Furthermore, the welding speed is preferably 1.5 m / min or more.

本発明によれば、レーザ・アーク複合溶接用ソリッドワイヤの組成を上述の如く規定することにより、亜鉛めっき鋼板に対して高速で溶接を行っても、良好なビードが得られ、ピット及びブローホール並びにスパッタの発生を抑制することができる。   According to the present invention, by defining the composition of the solid wire for laser-arc combined welding as described above, a good bead can be obtained even when welding is performed on a galvanized steel sheet at high speed, and pits and blowholes can be obtained. In addition, the occurrence of spatter can be suppressed.

以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照して詳細に説明する。先ず、本発明の第１の実施形態に係るレーザ・アーク複合溶接用ソリッドワイヤ（以下、単に「溶接ワイヤ」ともいう）について説明する。本実施形態の溶接ワイヤは、片面当たりのめっき付着量が亜鉛量で１０乃至１２０ｇ／ｍ２である亜鉛めっき鋼板に対してレーザ・アーク複合溶接を行う際に、アーク溶接の消耗式電極として使用されるソリッドワイヤであり、アーク溶接による単独入熱が１．５ｋＪ／ｃｍ未満である場合に使用するものである。また、溶接速度は例えば１．５ｍ／分である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, a solid wire for laser-arc combined welding (hereinafter also simply referred to as “welding wire”) according to a first embodiment of the present invention will be described. The welding wire of this embodiment is used as a consumable electrode for arc welding when performing laser-arc combined welding on a galvanized steel sheet having a zinc coating amount of 10 to 120 g / m 2 in terms of zinc amount per side. The solid wire is used when the single heat input by arc welding is less than 1.5 kJ / cm. The welding speed is 1.5 m / min, for example.

この溶接ワイヤの組成は、炭素（Ｃ）を０．０１乃至０．１３質量％、シリコン（Ｓｉ）を０．１乃至１．２質量％、マンガン（Ｍｎ）を０．５乃至２．５質量％含有し、更に、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）及びジルコニウム（Ｚｒ）からなる群から選択された１種又は２種以上の成分を合計で０．３質量％以下含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる。そして、各成分の含有量（質量％）を夫々各成分の元素記号で表すとき、比（Ｓｉ／Ｍｎ）の値が０．２より大きく１．５未満である。また、上記各成分の含有量が、上記数式３を満たしている。なお、下記数式３は上記数式１と同じ数式である。   The composition of this welding wire is as follows: carbon (C) is 0.01 to 0.13 mass%, silicon (Si) is 0.1 to 1.2 mass%, and manganese (Mn) is 0.5 to 2.5 mass%. Further, one or two or more components selected from the group consisting of aluminum (Al), titanium (Ti) and zirconium (Zr) are contained in a total amount of 0.3% by mass or less, and the balance is Fe. And inevitable impurities. And when content (mass%) of each component is represented by the element symbol of each component, the value of ratio (Si / Mn) is larger than 0.2 and less than 1.5. Further, the content of each component satisfies the above mathematical formula 3. The following formula 3 is the same formula as the above formula 1.

Figure 2006021224
Figure 2006021224

亜鉛めっき鋼板のすみ肉溶接を行う場合、鋼板表面にめっきされた亜鉛めっき層は、母材である鋼と比較して融点及び沸点が低いため、溶接により亜鉛めっき層が激しく蒸発する。これにより、アーク及び溶融池（溶融部）が乱れ、スパッタが大量に発生する。また、亜鉛の蒸気が溶融部中に侵入して、ピット及びブローホールを発生させる。特に、溶接速度が１．５ｍ／分以上と高速になると、スパッタ、ピット及びブローホールが急増し、連続ビードを形成することさえ難しくなる。そこで、本発明者らは、大量の溶接実験を重ねると共に理論的な検証を行い、溶接速度を１．５乃至３．０ｍ／分程度と高速にしても、良好ビードが得られると共に、スパッタの発生が少なく、またピット及びブローホールの発生を抑制することができる溶接ワイヤを開発し、また、この溶接ワイヤを使用する溶接方法を確立した。   When performing fillet welding of a galvanized steel sheet, the galvanized layer plated on the surface of the steel sheet has a lower melting point and boiling point than steel as a base material, and therefore the galvanized layer evaporates violently by welding. Thereby, an arc and a molten pool (molten part) are disturb | confused and sputter | spatter generate | occur | produces in large quantities. In addition, zinc vapor penetrates into the melted part and generates pits and blowholes. In particular, when the welding speed is as high as 1.5 m / min or more, spatter, pits and blowholes rapidly increase, and it becomes difficult to even form continuous beads. Therefore, the present inventors repeated a large amount of welding experiments and conducted theoretical verification, and even when the welding speed was increased to about 1.5 to 3.0 m / min, a good bead was obtained and spattering was performed. We have developed a welding wire that generates less pits and blow holes, and has established a welding method that uses this welding wire.

以下、本発明の各構成要件における数値限定理由について説明する。   Hereinafter, the reason for the numerical limitation in each constituent requirement of the present invention will be described.

Ｃの含有量：０．０１乃至０．１３質量％
Ｃは溶接金属部の強度を得る上で重要な成分であり、その含有量が０．０１質量％未満であると、溶接金属部の強度が低下するため、０．０１質量％以上含有させる。一方、Ｃの含有量が０．１３質量％を超えると、溶接部の靭性が低下し、割れが発生しやすくなるため、０．１３質量％以下とする。従って、Ｃの含有量は０．０１乃至０．１３質量％とする。 C content: 0.01 to 0.13 mass%
C is an important component for obtaining the strength of the weld metal part. If the content is less than 0.01% by mass, the strength of the weld metal part is lowered, so 0.01% by mass or more is contained. On the other hand, if the C content exceeds 0.13% by mass, the toughness of the welded portion decreases and cracking is likely to occur. Accordingly, the C content is set to 0.01 to 0.13 mass%.

Ｓｉの含有量：０．１乃至１．２質量％
Ｓｉは脱酸剤として作用する元素であり、その含有量が０．１質量％より少ないと、脱酸が不十分になり、酸素による気孔（ブローホール）が発生する虞がある。また、Ｓｉが少なすぎると、溶融金属部の表面に集まる酸素の量が増え、溶融金属の粘性が低くなりすぎて、溶滴移行が不安定になる。一方、Ｓｉの含有量が１．２質量％を超えると、溶融金属の粘性が高くなりすぎて、やはり溶滴移行が不安定になる。また、溶接ワイヤの製造コスト及び溶接金属部の靭性を考慮すると、Ｓｉの含有量を１．２質量％以下に抑える必要がある。従って、Ｓｉ含有量を０．１乃至１．２質量％とする。 Si content: 0.1 to 1.2% by mass
Si is an element that acts as a deoxidizing agent. If its content is less than 0.1% by mass, deoxidation becomes insufficient and pores (blow holes) due to oxygen may be generated. If the amount of Si is too small, the amount of oxygen collected on the surface of the molten metal portion increases, the viscosity of the molten metal becomes too low, and the droplet transfer becomes unstable. On the other hand, if the Si content exceeds 1.2% by mass, the viscosity of the molten metal becomes too high and the droplet transfer becomes unstable. In consideration of the manufacturing cost of the welding wire and the toughness of the weld metal part, it is necessary to suppress the Si content to 1.2 mass% or less. Therefore, the Si content is 0.1 to 1.2% by mass.

Ｍｎの含有量：０．５〜２．５％
ＭｎはＳｉと同じく脱酸剤として作用すると共に、溶融金属の粘性に影響する元素である。脱酸を十分に行い、溶融金属の粘性が低くなり過ぎないようにするためには、Ｍｎを０．５質量％以上含有させる必要がある。一方、Ｍｎの含有量が２．５質量％を超えると、溶融金属の粘性が高くなりすぎて、溶滴移行が不安定になる。また、溶接ワイヤの製造コストが高くなり、溶接金属の靭性が低下する。従って、Ｍｎの含有量は、０．５乃至２．５質量％とする。 Mn content: 0.5-2.5%
Mn, like Si, acts as a deoxidizer and is an element that affects the viscosity of the molten metal. In order to sufficiently perform deoxidation and prevent the viscosity of the molten metal from becoming too low, it is necessary to contain 0.5% by mass or more of Mn. On the other hand, if the Mn content exceeds 2.5 mass%, the viscosity of the molten metal becomes too high, and the droplet transfer becomes unstable. Moreover, the manufacturing cost of a welding wire becomes high and the toughness of a weld metal falls. Therefore, the Mn content is set to 0.5 to 2.5% by mass.

Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒの含有量：合計で０．３質量％以下
Ａｌ、Ｔｉ、ＺｒはＳｉ、Ｍｎよりも強い脱酸作用があり、溶接ワイヤに少量含有させても、溶融金属の粘性が大きくなる。本発明では、溶融金属の粘性を調整するために、ワイヤにＡｌ、Ｔｉ、Ｚｒを少し添加してもよいが、添加しすぎると、溶滴の粘性が高くなり過ぎて溶滴移行が不安定になり、また、溶接金属部の靭性も低下するため、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒの含有量は合計で０．３質量％以下とする。 Al, Ti, Zr content: 0.3% by mass or less in total Al, Ti, Zr has a stronger deoxidizing action than Si, Mn, and even when contained in a small amount in the welding wire, the viscosity of the molten metal is large. Become. In the present invention, in order to adjust the viscosity of the molten metal, a little Al, Ti, or Zr may be added to the wire. However, if too much is added, the viscosity of the droplet becomes too high and the droplet transfer is unstable. In addition, since the toughness of the weld metal part also decreases, the total content of Al, Ti, and Zr is set to 0.3% by mass or less.

比（Ｓｉ／Ｍｎ）：０．２より大きく１．５未満
溶融金属部には、主としてＦｅＯ、ＳｉＯ２、ＭｎＯの３種類の酸化物が生成する。これらの酸化物は殆どスラグとして溶融金属の表面に浮かぶ。ＳｉＯ２は酸性スラグで、ＭｎＯは塩基性スラグである。そして、良好な溶接ビードを得るためには、酸性スラグと塩基性スラグとのバランスを取る必要がある。溶接ワイヤ中のＳｉ含有量がＭｎ含有量と比較して多すぎると、酸性スラグであるＳｉＯ２が塩基性スラグであるＭｎＯと比較して多くなる。一方、溶接ワイヤ中のＭｎ含有量がＳｉ含有量と比較して多すぎると、塩基性スラグであるＭｎＯが酸性スラグであるＳｉＯ２と比較して多くなる。このバランスをコントロールするために、比（Ｓｉ／Ｍｎ）が０．２より大きく１．５未満の範囲に入るように、Ｓｉ及びＭｎの含有量を調整する。 Ratio (Si / Mn): More than 0.2 and less than 1.5 In the molten metal part, mainly three kinds of oxides of FeO, SiO 2 and MnO are generated. Most of these oxides float on the surface of the molten metal as slag. SiO 2 is acidic slag and MnO is basic slag. And in order to obtain a favorable weld bead, it is necessary to balance acid slag and basic slag. When Si content of the weld wire is too large as compared with the Mn content increases as compared with MnO SiO 2 is acidic slag is basic slag. On the other hand, if the Mn content in the welding wire is too large compared to the Si content, the basic slag MnO increases compared to the acidic slag SiO 2 . In order to control this balance, the contents of Si and Mn are adjusted so that the ratio (Si / Mn) is in the range of more than 0.2 and less than 1.5.

アーク熱による単独入熱が１．５ｋＪ／ｃｍ未満である場合、｛Ｓｉ＋２．３Ｍｎ＋５（Ｔｉ＋Ａｌ＋Ｚｒ）｝の値：４．５より大きく７．０未満
溶接ワイヤにおける各成分の単独の含有量の値を上述の如く制御し、また、比（Ｓｉ／Ｍｎ）の値を制御することによって、ブローホール及びピットの発生をある程度抑制することができる。しかしながら、ピット及びブローホールの発生状況は、溶接入熱と溶融金属の粘性との関係にも大きく依存する。即ち、溶接入熱が大きい場合は、亜鉛めっき層の蒸発量が増え、溶融金属中に侵入する亜鉛蒸気量が多くなるが、溶融金属の冷却速度は遅くなる。換言すれば、溶接入熱が増えれば、溶融金属中への亜鉛蒸気の侵入量及び溶融金属からの亜鉛蒸気の放出量が共に増加する。逆に、溶接入熱が小さい場合は、溶融金属中への亜鉛蒸気の侵入量及び溶融金属からの亜鉛蒸気の放出量が共に減少する。そして、ピットが発生するか否かは、溶融金属中の亜鉛蒸気の侵入量と放出量とのバランスがうまく取れるかどうかによって決まり、溶融金属の粘性が極めて重要な役割を果たす。 When the single heat input by arc heat is less than 1.5 kJ / cm, the value of {Si + 2.3Mn + 5 (Ti + Al + Zr)}: greater than 4.5 and less than 7.0 The value of the individual content of each component in the welding wire By controlling as described above and controlling the value of the ratio (Si / Mn), the occurrence of blow holes and pits can be suppressed to some extent. However, the occurrence of pits and blowholes greatly depends on the relationship between the welding heat input and the viscosity of the molten metal. That is, when the welding heat input is large, the amount of evaporation of the galvanized layer increases and the amount of zinc vapor that penetrates into the molten metal increases, but the cooling rate of the molten metal decreases. In other words, if the welding heat input increases, both the amount of zinc vapor entering the molten metal and the amount of zinc vapor released from the molten metal increase. Conversely, when the welding heat input is small, both the amount of zinc vapor entering the molten metal and the amount of zinc vapor released from the molten metal are reduced. Whether or not pits are generated depends on whether or not the balance between the amount of zinc vapor entering and discharging the molten metal is well balanced, and the viscosity of the molten metal plays an extremely important role.

溶接入熱が小さい場合は、溶融金属中への亜鉛蒸気の侵入量が少なく、溶融金属が速く凝固するので、ピットの発生を抑制するためには、溶融金属の粘性を増加させて、亜鉛蒸気の溶融金属中への侵入をできるだけ阻止すると共に、一旦生成されたブローホールを溶融金属の表面まで浮上させないことが有効である。一方、溶接入熱が大きい場合は、亜鉛の蒸発が激しいので、いかに溶融金属の粘性を増加させても、溶融金属中への亜鉛蒸気の侵入を阻止することができない。この場合、ピットの発生を抑制するためには、溶融金属の粘性を低下させて、一旦溶融金属中に侵入した亜鉛蒸気を可及的に速やかに溶融金属外に放出させる必要がある。このように、溶接入熱に合わせて、相応しい成分系の溶接ワイヤを使う必要がある。   When the welding heat input is small, the amount of zinc vapor entering the molten metal is small, and the molten metal solidifies quickly. Therefore, in order to suppress the occurrence of pits, the viscosity of the molten metal is increased and the zinc vapor is increased. It is effective to prevent the penetration of molten metal into the molten metal as much as possible and to prevent the blowhole once generated from rising to the surface of the molten metal. On the other hand, when the welding heat input is large, the evaporation of zinc is intense, so that no matter how the viscosity of the molten metal is increased, the penetration of zinc vapor into the molten metal cannot be prevented. In this case, in order to suppress the generation of pits, it is necessary to reduce the viscosity of the molten metal and to release zinc vapor that has once entered the molten metal to the outside of the molten metal as quickly as possible. Thus, it is necessary to use a welding wire of an appropriate component system in accordance with the welding heat input.

なお、被溶接材の表面では、レーザ光による入熱の影響範囲はアークのそれと比べて極めて小さいため、亜鉛めっき層の蒸発量及び溶融金属の冷却速度は、ほとんどアークによる入熱によって決まる。従って、亜鉛めっき層の蒸発量及び溶融金属の冷却速度については、アークによる入熱のみで考えることができる。   Note that, on the surface of the material to be welded, the range of influence of heat input by the laser beam is extremely small compared to that of the arc, so the evaporation amount of the galvanized layer and the cooling rate of the molten metal are almost determined by the heat input by the arc. Therefore, the evaporation amount of the galvanized layer and the cooling rate of the molten metal can be considered only by heat input by the arc.

次に、アーク熱による単独入熱量を、１．５ｋＪ／ｃｍを境として区別する理由について説明する。溶融金属部の近傍である熱影響部の一部は、亜鉛の沸点である９０８℃より高い温度となるため、亜鉛めっき層が蒸発し、溶融金属に侵入して、ブローホール及びピットの原因となる。アーク入熱の増加に伴い、熱影響部の幅が広くなると、亜鉛めっき層の蒸発量が増え、亜鉛蒸気圧も高くなる。溶融金属への亜鉛蒸気の侵入量を調べるために、スラグ発生量が多いタイプのフラックス入りワイヤを用いて溶接実験を行う。形成されたビードの表面に浮いているスラグは、溶接中に浸入した亜鉛蒸気が溶融金属外に逃げることを阻止するため、亜鉛蒸気の大部分は溶融金属内に封入され、ブローホールになる。このとき、溶接部分を上方から見て、ブローホールが最も集中している２５ｍｍの溶接ビード長におけるブローホールの面積をＳ（ｍｍ２）とし、溶接幅をＢ（ｍｍ）とし、ブローホール率をＲｂとすると、ブローホール率Ｒｂが下記数式４により定義される。なお、ブローホール面積Ｓの計測方法は後述の本発明の実施例において詳細に説明する。図１は、横軸にアークによる単独入熱量をとり、縦軸にブローホール率をとって、アーク入熱量とブローホール率との関係を示すグラフ図である。 Next, the reason for distinguishing the single heat input by arc heat from 1.5 kJ / cm as a boundary will be described. Part of the heat-affected zone, which is in the vicinity of the molten metal portion, is at a temperature higher than 908 ° C., which is the boiling point of zinc, so that the galvanized layer evaporates and enters the molten metal, causing blowholes and pits. Become. If the width of the heat-affected zone increases with increasing arc heat input, the amount of evaporation of the galvanized layer increases and the zinc vapor pressure also increases. In order to investigate the amount of zinc vapor entering the molten metal, a welding experiment is conducted using a flux-cored wire with a large amount of slag generation. The slag floating on the surface of the formed bead prevents zinc vapor that has entered during welding from escaping out of the molten metal, so that most of the zinc vapor is enclosed in the molten metal and becomes a blowhole. At this time, when the welded portion is viewed from above, the blowhole area at the weld bead length of 25 mm where the blowholes are most concentrated is S (mm 2 ), the weld width is B (mm), and the blowhole ratio is Assuming Rb, the blowhole rate Rb is defined by the following mathematical formula 4. The method for measuring the blowhole area S will be described in detail in the embodiments of the present invention described later. FIG. 1 is a graph showing the relationship between the amount of arc heat input and the blowhole rate, with the horizontal axis representing the single heat input by the arc and the vertical axis representing the blowhole rate.

Figure 2006021224
Figure 2006021224

ブローホール率が３０％未満であれば、溶接金属部の強度は問題がない。このため、ブローホール率が３０％未満である場合は、ピットの発生を抑制するために、溶融金属の粘性を高めて、亜鉛蒸気を封入すればよい。一方、ブローホール率が３０％以上である場合は、溶接継手の強度に問題があるため、溶融金属の粘性を低めて、亜鉛蒸気を放出する必要がある。図１から、ブローホール率が３０％になるときのアーク入熱は１．５ｋＪ／ｃｍであるため、アーク熱による単独入熱が１．５ｋＪ／ｃｍ未満である場合と、１．５ｋＪ／ｃｍ以上である場合とで、溶接ワイヤの好適な成分範囲が区別される。   If the blowhole ratio is less than 30%, there is no problem in the strength of the weld metal part. For this reason, when the blowhole ratio is less than 30%, in order to suppress the generation of pits, the viscosity of the molten metal may be increased and zinc vapor may be enclosed. On the other hand, when the blowhole ratio is 30% or more, there is a problem with the strength of the welded joint, so it is necessary to lower the viscosity of the molten metal and release zinc vapor. From FIG. 1, since the arc heat input when the blowhole ratio is 30% is 1.5 kJ / cm, the case where the single heat input by the arc heat is less than 1.5 kJ / cm, and 1.5 kJ / cm With the above case, a suitable component range of the welding wire is distinguished.

アーク熱による単独入熱が１．５ｋＪ／ｃｍ未満である場合、ワイヤの化学組成が上記数式３を満たすようにすると、ピットの密度を５個／ｍ以下まで抑制できる。上記数式３は、後述する表３及び表４に示す溶接ワイヤの化学成分と、各溶接ワイヤを使用してアーク単独入熱が１．５ｋＪ／ｃｍ未満となる条件で溶接を行ったときのピット個数とを、重回帰分析方法で統計して得られたものである。上記数式３を満たさないような組成の溶接ワイヤを使用すると、上記数式３を満たす組成の溶接ワイヤを使用する場合と比較して、ピットの密度がやや増加する。従って、アーク熱による単独入熱が１．５ｋＪ／ｃｍ未満である場合は、｛Ｓｉ＋２．３Ｍｎ＋５（Ｔｉ＋Ａｌ＋Ｚｒ）｝の値が４．５より大きく７．０未満であることが必要である。   When the single heat input by the arc heat is less than 1.5 kJ / cm, the pit density can be suppressed to 5 pieces / m or less if the chemical composition of the wire satisfies the above Equation 3. The numerical formula 3 is a pit when welding is performed under the condition that the chemical composition of the welding wire shown in Table 3 and Table 4 to be described later and the arc single heat input is less than 1.5 kJ / cm using each welding wire. The number is obtained by statistically analyzing by the multiple regression analysis method. When a welding wire having a composition that does not satisfy Equation 3 is used, the density of pits is slightly increased as compared with the case where a welding wire having a composition that satisfies Equation 3 is used. Therefore, when the single heat input by arc heat is less than 1.5 kJ / cm, the value of {Si + 2.3Mn + 5 (Ti + Al + Zr)} needs to be greater than 4.5 and less than 7.0.

以下に、本実施形態の効果について説明する。ピット及びブローホールの発生状況は溶接入熱及び溶融金属の粘性に大きく依存する。そして、溶接ワイヤの成分は溶融金属の粘性を支配する。本実施形態に係る溶接ワイヤを使用して、亜鉛めっき鋼板の重ねすみ肉溶接を行うと、アーク熱による単独入熱が１．５ｋＪ／ｃｍ未満であるため、ブローホールの発生を抑制することができる。また、溶融金属の粘性を高めることにより、発生したブローホールが溶融金属の表面から外部に放出されることを抑制でき、ピットの発生を抑制することができる。   Below, the effect of this embodiment is demonstrated. The occurrence of pits and blowholes greatly depends on the welding heat input and the viscosity of the molten metal. And the component of a welding wire dominates the viscosity of a molten metal. When overlapped fillet welding of a galvanized steel sheet is performed using the welding wire according to this embodiment, the single heat input due to arc heat is less than 1.5 kJ / cm, so that the occurrence of blowholes can be suppressed. it can. Further, by increasing the viscosity of the molten metal, it is possible to suppress the generated blowhole from being discharged from the surface of the molten metal to the outside, and to suppress the generation of pits.

次に、本発明の第２の本実施形態に係る溶接ワイヤについて説明する。本実施形態の溶接ワイヤは、片面当たりのめっき付着量が亜鉛量で１０乃至１２０ｇ／ｍ２である亜鉛めっき鋼板に対してレーザ・アーク複合溶接を行う際に、アーク溶接の消耗式電極として使用されるソリッドワイヤであり、アーク溶接による単独入熱が１．５ｋＪ／ｃｍ以上である場合に使用するものである。また、溶接速度は例えば１．５ｍ／分である。 Next, a welding wire according to the second embodiment of the present invention will be described. The welding wire of this embodiment is used as a consumable electrode for arc welding when performing laser-arc combined welding on a galvanized steel sheet having a zinc coating amount of 10 to 120 g / m 2 in terms of zinc amount per side. The solid wire is used when the single heat input by arc welding is 1.5 kJ / cm or more. The welding speed is 1.5 m / min, for example.

この溶接ワイヤの組成は、炭素（Ｃ）を０．０１乃至０．１３質量％、シリコン（Ｓｉ）を０．１乃至１．２質量％、マンガン（Ｍｎ）を０．５乃至２．５質量％含有し、更に、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）及びジルコニウム（Ｚｒ）からなる群から選択された１種又は２種以上の成分を合計で０．３質量％以下含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる。そして、各成分の含有量（質量％）を夫々各成分の元素記号で表すとき、比（Ｓｉ／Ｍｎ）の値が０．２より大きく１．５未満である。また、上記各成分の含有量が、下記数式５を満たしている。なお、下記数式５は上記数式２と同じ数式である。   The composition of this welding wire is as follows: carbon (C) is 0.01 to 0.13 mass%, silicon (Si) is 0.1 to 1.2 mass%, and manganese (Mn) is 0.5 to 2.5 mass%. Further, one or two or more components selected from the group consisting of aluminum (Al), titanium (Ti) and zirconium (Zr) are contained in a total amount of 0.3% by mass or less, and the balance is Fe. And inevitable impurities. And when content (mass%) of each component is represented by the element symbol of each component, the value of ratio (Si / Mn) is larger than 0.2 and less than 1.5. Further, the content of each component satisfies the following mathematical formula 5. The following formula 5 is the same formula as the above formula 2.

Figure 2006021224
Figure 2006021224

アーク熱による単独入熱が１．５ｋＪ／ｃｍ以上である場合、｛Ｓｉ＋１．７Ｍｎ＋６（Ｔｉ＋Ａｌ＋Ｚｒ）｝の値：１．２より大きく３．０未満
本実施形態においては、アークによる単独入熱を１．５ｋＪ／ｃｍ以上としている。この場合、図１に示すように、ブローホールが大量に発生して溶接金属部の強度が低下する。このため、前述の第１の実施形態と比較して溶融金属の粘性をやや低下させ、ブローホールを溶融金属外に放出させ、ブローホール自体の密度を低減する必要がある。この場合、組成が上記数式５を満たすような溶接ワイヤを使用すると、単位溶接長さ当たりのピットの密度を５個／ｍ以下まで抑制できる。上記数式５は、後述する表５及び表６に示す溶接ワイヤの化学成分と、各溶接ワイヤを使用してアーク単独入熱が１．５ｋＪ／ｃｍ以上となる条件で溶接を行ったときのピット個数とを、重回帰分析方法で統計して得られたものである。上記数式５を満たさないような組成の溶接ワイヤを使用すると、上記数式５を満たす組成の溶接ワイヤを使用する場合と比較して、ピットの密度が増加する。従って、アーク熱による単独入熱が１．５ｋＪ／ｃｍ以上である場合は、｛Ｓｉ＋１．７Ｍｎ＋６（Ｔｉ＋Ａｌ＋Ｚｒ）｝の値が１．２より大きく３．０未満であることが必要である。 When the single heat input by the arc heat is 1.5 kJ / cm or more, the value of {Si + 1.7Mn + 6 (Ti + Al + Zr)}: greater than 1.2 and less than 3.0 In this embodiment, the single heat input by the arc is 1 .5 kJ / cm or more. In this case, as shown in FIG. 1, a large number of blow holes are generated, and the strength of the weld metal part is lowered. For this reason, it is necessary to lower the viscosity of the molten metal slightly compared to the first embodiment described above, to discharge the blowhole out of the molten metal, and to reduce the density of the blowhole itself. In this case, if a welding wire having a composition satisfying Formula 5 is used, the density of pits per unit weld length can be suppressed to 5 pieces / m or less. The above formula 5 is a pit when welding is performed under the condition that the chemical composition of the welding wire shown in Table 5 and Table 6 to be described later and the arc single heat input is 1.5 kJ / cm or more using each welding wire. The number is obtained by statistically analyzing by the multiple regression analysis method. When a welding wire having a composition that does not satisfy Equation 5 is used, the density of pits is increased as compared with the case where a welding wire having a composition that satisfies Equation 5 is used. Therefore, when the single heat input by the arc heat is 1.5 kJ / cm or more, the value of {Si + 1.7Mn + 6 (Ti + Al + Zr)} needs to be larger than 1.2 and smaller than 3.0.

次に、本発明の第３の本実施形態に係るレーザ・アーク複合溶接方法（以下、単に「溶接方法」ともいう）について説明する。図２は本実施形態に係る溶接方法を示す図である。本実施形態に係る溶接方法は、片面当たりのめっき付着量が亜鉛量で１０乃至１２０ｇ／ｍ２である亜鉛めっき鋼板を重ねすみ肉溶接する方法である。図２に示すように、先ず、亜鉛めっき鋼板１の溶接予定領域に対して、レーザ光２を照射する。このとき、亜鉛めっき鋼板１の厚さをｔ（ｍｍ）とするとき、レーザ光２のエネルギー密度は、このレーザ光２の照射のみにより、亜鉛めっき鋼板１に深さが０．３乃至（３×ｔ／４）ｍｍであり、幅が０．８ｍｍ以上である溶融部４が形成されるような値に設定する。また、亜鉛めっき鋼板１の表面におけるレーザ光２の照射領域３を、溶接方向に１．５ｍ／分以上の一定速度で移動させる。これにより、亜鉛めっき鋼板１が溶融し、レーザ照射による溶融部４が形成される。 Next, a laser / arc combined welding method (hereinafter also simply referred to as “welding method”) according to the third embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 is a view showing a welding method according to this embodiment. The welding method according to the present embodiment is a method in which fillet welding is performed on a galvanized steel sheet having a zinc coating amount of 10 to 120 g / m 2 in terms of zinc amount per side. As shown in FIG. 2, first, the laser beam 2 is irradiated onto the planned welding area of the galvanized steel sheet 1. At this time, when the thickness of the galvanized steel sheet 1 is t (mm), the energy density of the laser light 2 is 0.3 to (3) in the galvanized steel sheet 1 only by the irradiation of the laser light 2. Xt / 4) mm, and the width is set to a value such that the melted part 4 having a width of 0.8 mm or more is formed. Further, the irradiation region 3 of the laser beam 2 on the surface of the galvanized steel sheet 1 is moved at a constant speed of 1.5 m / min or more in the welding direction. Thereby, the galvanized steel sheet 1 is melted, and a melted portion 4 is formed by laser irradiation.

そして、亜鉛めっき鋼板１に対して相対的に移動しているレーザ光２の照射領域３を追うように、溶接ワイヤ５によりアーク６を照射する。溶接ワイヤ５には、前述の第１の実施形態に係る溶接ワイヤを使用する。また、亜鉛めっき鋼板１の表面におけるアーク６による溶融部８は、レーザ光２の照射領域３に対して溶接方向後方に離隔しており、且つ、アーク溶接による溶融部８が、レーザ照射による溶融部４につながるようにする。更に、アーク６の照射による単独入熱を１．５ｋＪ／ｃｍ未満とする。更にまた、アークのシールドガスとして、アルゴンガス中に炭酸ガスを５乃至３０体積％の範囲で混合させたガス、又は、アルゴンガス中に酸素を２乃至１０体積％の範囲で混合させたガスを使用する。これにより、スパッタがより一層低減し、ビード外観がより一層きれいになる。更にまた、アークの溶接電源にはパルス電源を使用する。これにより、ビード外観が美しくなり、スパッタ及びピットが少なくなる。そして、溶融部４及び８が冷却することにより、ビード１１が形成され、溶接が完了する。これにより、２枚の亜鉛めっき鋼板が重ねすみ肉溶接される。   And the arc 6 is irradiated with the welding wire 5 so that the irradiation area | region 3 of the laser beam 2 which is moving relatively with respect to the galvanized steel plate 1 may be followed. As the welding wire 5, the welding wire according to the first embodiment described above is used. Further, the melted portion 8 by the arc 6 on the surface of the galvanized steel sheet 1 is separated rearward in the welding direction with respect to the irradiation region 3 of the laser beam 2, and the melted portion 8 by arc welding is melted by the laser irradiation. Connect to part 4. Furthermore, the single heat input by irradiation of the arc 6 is set to less than 1.5 kJ / cm. Furthermore, as the arc shielding gas, a gas in which carbon dioxide gas is mixed in the range of 5 to 30% by volume in argon gas, or a gas in which oxygen is mixed in the range of 2 to 10% by volume in argon gas. use. Thereby, spatter is further reduced and the bead appearance is further improved. Furthermore, a pulse power source is used as an arc welding power source. This makes the bead appearance beautiful and reduces spatter and pits. And the bead 11 is formed when the fusion | melting parts 4 and 8 cool, and welding is completed. Thereby, two galvanized steel sheets are overlapped and welded.

次に、本実施形態の効果について説明する。図７に示すように、高速溶接においては、溶融金属は溶接方向に対して、表面張力の影響で後方への流れが著しく、極端の場合には、周期的に１ヶ所に集ってハンピングビードを形成する。これを解消するために、本実施形態においては、図２に示すように、亜鉛めっき鋼板１の表面におけるアーク６の溶融部８を、レーザ光２の照射領域３に対して溶接方向後方に離隔しており、且つ、アーク溶接による溶融部８が、レーザ照射による溶融部４につながるようにしている。換言すれば、レーザ光２の照射領域３の位置を、アーク６による溶融部８に対して溶接方向前方に離隔させ、且つ、レーザ照射による溶融部４がアーク溶接による溶融部８につながるように調整している。   Next, the effect of this embodiment will be described. As shown in FIG. 7, in high-speed welding, molten metal flows significantly backward due to surface tension in the welding direction, and in extreme cases, it gathers periodically at one place and is humped. Form a bead. In order to solve this problem, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, the melted portion 8 of the arc 6 on the surface of the galvanized steel sheet 1 is separated rearward in the welding direction with respect to the irradiation region 3 of the laser beam 2. In addition, the melted part 8 by arc welding is connected to the melted part 4 by laser irradiation. In other words, the position of the irradiation region 3 of the laser beam 2 is separated forward in the welding direction with respect to the melted portion 8 by the arc 6, and the melted portion 4 by laser irradiation is connected to the melted portion 8 by arc welding. It is adjusted.

これにより、レーザ光による溶融部４は、後方のアークによる溶融部８と接触して、表面張力でアークの溶融金属を溶接方向の前方へも流動させ、良好なビードを形成することができる。また、レーザ光の照射領域とアーク溶接による溶融部との位置関係を上述の如く設定すれば、ビードの余盛が低く、ビード幅が広く、なじみの良いビードを得ることができる。更に、アークの溶融部がレーザの溶融部とつながって、一つの長い溶融部を形成できる。この長い溶融部によって、以下の２つの効果を得ることができる。即ち、（１）レーザ光により溶融部を形成することにより、溶接の主体であるアーク溶接が行われる前に、亜鉛めっき層を除去することができる。（２）亜鉛蒸気が溶融金属に侵入したとしても、溶融部が長いので、溶融部が凝固するまでに、侵入した亜鉛蒸気の大部分を溶融金属の外部に放出させることができる。この２つの効果によってピットの発生を抑制できる。   Thereby, the fusion | melting part 4 by a laser beam can contact the fusion | melting part 8 by a back arc, and can make the molten metal of an arc flow to the front of a welding direction with surface tension, and can form a favorable bead. Moreover, if the positional relationship between the laser beam irradiation region and the melted part by arc welding is set as described above, a bead with a low bead surplus, a wide bead width, and a familiarity can be obtained. Furthermore, the melted part of the arc can be connected to the melted part of the laser to form one long melted part. With this long melting part, the following two effects can be obtained. That is, (1) by forming a melted portion with laser light, the galvanized layer can be removed before arc welding, which is the main body of welding, is performed. (2) Even if zinc vapor enters the molten metal, the molten part is long, so that most of the zinc vapor that has entered can be released to the outside of the molten metal before the molten part solidifies. The occurrence of pits can be suppressed by these two effects.

上述の如く、レーザ光の照射領域とアークの溶融部との位置関係の規定には、２つの要件がある。１つ目の要件は、レーザ光の照射領域はアーク溶接による溶融部の外部に位置することである。以下、この理由を説明する。図３は、レーザ光の照射領域をアークの溶融部の内部に位置させた場合の溶接方法を示す図である。図３に示すように、レーザ光２をアーク６による溶融部８の内部に照射すると、アーク６によって形成された溶融金属を溶接方向前方に流動させる作用は働かず、溶融金属は溶接方向後方へ流動する。この場合、図７に示すアーク単独溶接の場合と比較して溶融金属の量が多いため、ハンピングビードにはならないが、ビードの余盛が高くなり、ビード幅が狭くなり、アンダーカット不良が起こりやすい。また、溶融部が短くなるため、亜鉛蒸気がアークの溶融部に侵入しやすくなり、また、侵入した亜鉛蒸気が放出する時間も少ないため、ピットが発生しやすくなる。更に、ピット９が発生しやすくなる。従って、レーザ光２の照射領域３はアーク６の溶融部８の外部であることが必要である。   As described above, there are two requirements for defining the positional relationship between the irradiation region of the laser beam and the melted portion of the arc. The first requirement is that the irradiation region of the laser beam be located outside the melted portion by arc welding. Hereinafter, the reason will be described. FIG. 3 is a diagram showing a welding method in a case where an irradiation region of laser light is positioned inside an arc melting portion. As shown in FIG. 3, when the laser beam 2 is applied to the inside of the melting part 8 by the arc 6, the action of causing the molten metal formed by the arc 6 to flow forward in the welding direction does not work, and the molten metal moves backward in the welding direction. To flow. In this case, the amount of molten metal is larger than that in the case of arc-only welding shown in FIG. 7, so that it does not become a humping bead, but the surplus of the bead is increased, the bead width is reduced, and the undercut failure is caused. It is easy to happen. In addition, since the melted portion is shortened, zinc vapor easily enters the melted portion of the arc, and since the time for the invaded zinc vapor to be released is small, pits are easily generated. Furthermore, pits 9 are likely to occur. Therefore, the irradiation region 3 of the laser beam 2 needs to be outside the melting part 8 of the arc 6.

レーザ光の照射領域とアークの溶融部との位置関係の規定における２つ目の要件は、レーザ光による溶融部が、アークによる溶融部と接触できることである。以下、この理由を説明する。図４は、レーザ光２の照射領域３がアーク６の溶融部８から過度に離隔しており、レーザ光２による溶融部４がアーク６による溶融部８と接触できない場合の溶接方法を示す図である。図４に示すように、レーザ光２による溶融部４がアーク６による溶融部８と接触できないような位置にレーザ光を照射すると、アークに先立ってレーザ光を照射する効果が薄れ、図７に示すアーク単独溶接の場合と同様に、アーク溶接により形成された溶融金属は溶接方向後方へ流れ、ハンピングビードになりやすい。   The second requirement in defining the positional relationship between the laser light irradiation area and the arc melting portion is that the laser melting portion can contact the arc melting portion. Hereinafter, the reason will be described. FIG. 4 is a view showing a welding method when the irradiation region 3 of the laser beam 2 is excessively separated from the melting portion 8 of the arc 6 and the melting portion 4 by the laser beam 2 cannot contact the melting portion 8 of the arc 6. It is. As shown in FIG. 4, when the laser beam is irradiated to a position where the melted portion 4 by the laser beam 2 cannot contact the melted portion 8 by the arc 6, the effect of irradiating the laser beam prior to the arc is reduced. As in the case of arc welding shown, the molten metal formed by arc welding flows backward in the welding direction and tends to be a humping bead.

従って、レーザ光の照射領域は、アークの溶融部の外部であり、且つ、レーザ光による溶融部がアークによる溶融部と接触できるような位置とすることが必要である。但し、レーザ照射の適正な位置は、溶接電流、電圧、溶接速度、レーザ照射エネルギー等の溶接条件の変化に伴い、アークの溶融部とレーザ溶融部のサイズを確認して、調整する必要があり、具体的な数字で規定することができない。   Therefore, it is necessary that the irradiation region of the laser beam be outside the arc melting portion and be positioned so that the laser beam melting portion can come into contact with the arc melting portion. However, the appropriate position of laser irradiation needs to be adjusted by checking the size of the arc melting part and laser melting part in accordance with changes in welding conditions such as welding current, voltage, welding speed, and laser irradiation energy. , Can not be specified by specific numbers.

また、本実施形態においては、亜鉛めっき鋼板１の厚さをｔ（ｍｍ）とするとき、レーザ光２のエネルギー密度は、このレーザ光２の照射のみにより、亜鉛めっき鋼板１に深さが０．３乃至（３×ｔ／４）ｍｍであり、幅が０．８ｍｍ以上である溶融部４が形成されるような値に設定している。   Further, in this embodiment, when the thickness of the galvanized steel sheet 1 is t (mm), the energy density of the laser beam 2 is 0 in the galvanized steel sheet 1 only by the irradiation of the laser beam 2. 3 to (3 × t / 4) mm, and the value is set so that the melted portion 4 having a width of 0.8 mm or more is formed.

上述の如く、良好なビードを形成させるためには、レーザ光の照射により溶融部を形成し、この溶接部により、アークによる溶融部の溶接金属を溶接方向前方へ流動させることが好ましい。このためには、レーザ光による溶融部に、この機能を果たすための最小限容量の溶融金属を形成する必要がある。この最小限容量の溶融金属は溶融幅及び溶融深度を規定することにより、確保することができる。本発明者等は、多くの実験を行うことにより、レーザ光により形成される溶融部の幅が０．８ｍｍ以上であり、深さが０．３ｍｍ以上であれば、アークにより形成される溶接金属を溶接方向前方へ流動させることができることを見出した。一方、溶融部の深度が被溶接材の板厚の３／４を超えると、アークの入熱も加わって、溶落ち不良が発生しやすくなる。このため、溶融部の深さの上限値は（３ｔ／４）と規定する。   As described above, in order to form a good bead, it is preferable to form a melted portion by irradiation with laser light, and to cause the weld metal of the melted portion caused by the arc to flow forward in the welding direction by this welded portion. For this purpose, it is necessary to form a minimum volume of molten metal for fulfilling this function in the molten portion by laser light. This minimum volume of molten metal can be secured by defining the melting width and the melting depth. The present inventors have conducted many experiments, and the weld metal formed by the arc is formed if the width of the melted portion formed by the laser beam is 0.8 mm or more and the depth is 0.3 mm or more. Has been found to be able to flow forward in the welding direction. On the other hand, when the depth of the melted part exceeds 3/4 of the thickness of the material to be welded, the heat input of the arc is also added, and a burn-out defect is likely to occur. For this reason, the upper limit of the depth of the fusion zone is defined as (3t / 4).

上述のレーザの溶融幅及び溶融深度を保証するために、レーザの被溶接材の表面上における照射エネルギー密度Ｅ（ｋＷ／ｃｍ２）を規定する。レーザ光の出力をＰ（ｋＷ）とし、被溶接材の表面におけるレーザ光のスポットの直径をＲ（ｃｍ）とすると、レーザエネルギー密度Ｅは、下記数式６により計算することができる。実際に溶接を行う場合は、溶融幅及び溶融深さが本実施形態の溶接方法を満足するように、溶接速度、被溶接材の板厚、レーザ装置の能力等によって、レーザ出力Ｐ及びレーザスポットの直径Ｒを調整する必要がある。 In order to guarantee the melting width and the melting depth of the laser described above, the irradiation energy density E (kW / cm 2 ) on the surface of the welding material of the laser is defined. When the laser beam output is P (kW) and the diameter of the laser beam spot on the surface of the material to be welded is R (cm), the laser energy density E can be calculated by the following Equation 6. When welding is actually performed, the laser output P and the laser spot are varied depending on the welding speed, the plate thickness of the material to be welded, the capability of the laser device, etc. so that the melting width and the melting depth satisfy the welding method of this embodiment. It is necessary to adjust the diameter R.

Figure 2006021224
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具体的には、レーザ溶融部の溶融深さが０．３ｍｍ以上となることを保証するために、下記数式７を満足させる。なお、溶接速度をＶ（ｃｍ／分）とする。また、溶融深さが（３ｔ／４）以下となることを保証するために、下記数式８を満足させる。更に、溶融幅が０．８ｍｍ以上となることを保証するために、下記数式９を満足させる。なお、Ｘ１、Ｘ２及びＸ３は係数である。   Specifically, in order to ensure that the melting depth of the laser melting portion is 0.3 mm or more, the following Expression 7 is satisfied. The welding speed is V (cm / min). Further, in order to ensure that the melting depth is (3t / 4) or less, the following Expression 8 is satisfied. Furthermore, in order to ensure that the melt width is 0.8 mm or more, the following formula 9 is satisfied. X1, X2 and X3 are coefficients.

Figure 2006021224
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Figure 2006021224
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Figure 2006021224
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更に、本実施形態においては、亜鉛メッキ鋼板の重ねすみ肉のレーザ・アーク複合溶接方法において、溶接速度を１．５ｍ／分以上としている。これは、溶接速度が１．５ｍ／分以上であると、従来の溶接方法では欠陥が少ない溶接継手を得ることができないため、本発明を適用する効果が大きいためである。   Furthermore, in the present embodiment, the welding speed is set to 1.5 m / min or more in the laser-arc combined welding method for the fillet of the galvanized steel sheet. This is because if the welding speed is 1.5 m / min or more, a welded joint with few defects cannot be obtained by the conventional welding method, and the effect of applying the present invention is great.

次に、本発明の第４の本実施形態に係る溶接方法について説明する。本実施形態に係る溶接方法においては、溶接ワイヤとして、前述の第２の実施形態に係る溶接ワイヤを使用する。また、アーク６の照射による単独入熱を１．５ｋＪ／ｃｍ以上とする。本実施形態における上記以外の構成及び効果は、前述の第３の実施形態と同様である。   Next, a welding method according to the fourth embodiment of the present invention will be described. In the welding method according to the present embodiment, the welding wire according to the second embodiment described above is used as the welding wire. Moreover, the single heat input by irradiation of the arc 6 shall be 1.5 kJ / cm or more. Configurations and effects other than those described above in the present embodiment are the same as those in the third embodiment described above.

なお、前述の各実施形態において、溶接ワイヤ中に、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｃｒのうちの１種又は２種以上の成分を２質量％以下含有させると、ピットの発生個数が減る場合もある。   In each of the above-described embodiments, if the welding wire contains one or more of Nb, Ni, and Cr at 2% by mass or less, the number of pits generated may be reduced.

溶接ワイヤの組成の決定
以下、本発明の実施例の効果について、その特許請求の範囲から外れる比較例と比較して具体的に説明する。先ず、亜鉛めっき鋼板を２枚用意した。この亜鉛めっき鋼板の組成を表１に示す。なお、表１に示す数値の単位は「質量％」であり、「−」はその成分の含有量が検出限界以下であることを示す。この亜鉛めっき鋼板の板厚は２枚とも１．４ｍｍであり、両面に目付量が夫々４５ｇ／ｍ２の亜鉛めっき層が形成されている。この２枚の亜鉛めっき鋼板を重ね合わせて、両鋼板の隙間を０ｍｍとし、重ねすみ肉溶接をレーザ・アーク複合溶接方法により行った。このとき、アーク溶接による単独入熱量を、１．５ｋＪ／ｃｍ未満及び１．５ｋＪ／ｃｍ以上の複数の値に設定した。また、実験毎に、溶接ワイヤの組成を相互に異ならせた。溶接ワイヤの組成を表２に示す。表２に示す「値１」とは、｛Ｓｉ＋２．３Ｍｎ＋５（Ｔｉ＋Ａｌ＋Ｚｒ）｝の値をいう。また、「値２」とは、｛Ｓｉ＋１．７Ｍｎ＋６（Ｔｉ＋Ａｌ＋Ｚｒ）｝の値をいう。レーザ光の照射位置及びレーザ光の照射エネルギー密度は、前述の第３の実施形態と同様に調整した。 Determination of the composition of the welding wire Hereinafter, the effect of the embodiment of the present invention will be specifically described in comparison with a comparative example that is out of the scope of the claims. First, two galvanized steel sheets were prepared. The composition of this galvanized steel sheet is shown in Table 1. The unit of the numerical values shown in Table 1 is “mass%”, and “−” indicates that the content of the component is below the detection limit. The thickness of the two galvanized steel sheets is 1.4 mm, and galvanized layers having a basis weight of 45 g / m 2 are formed on both surfaces. The two galvanized steel sheets were overlapped, the gap between the two steel sheets was 0 mm, and overlapped fillet welding was performed by a laser-arc combined welding method. At this time, the single heat input by arc welding was set to a plurality of values of less than 1.5 kJ / cm and 1.5 kJ / cm or more. Moreover, the composition of the welding wire was varied from experiment to experiment. The composition of the welding wire is shown in Table 2. “Value 1” shown in Table 2 refers to the value of {Si + 2.3Mn + 5 (Ti + Al + Zr)}. “Value 2” refers to a value of {Si + 1.7Mn + 6 (Ti + Al + Zr)}. The irradiation position of the laser beam and the irradiation energy density of the laser beam were adjusted in the same manner as in the third embodiment.

Figure 2006021224
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Figure 2006021224
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そして、溶接後の各試験片について、ピット個数及びブローホール率を計測した。ピット個数は、溶接金属部に発生したピットの個数を計測し、溶接長さ１ｍ当たりの値に換算した。以下、ブローホール率の計測方法を説明する。図５（ａ）乃至（ｃ）は、ブローホール率の計測方法を示す平面図であり、（ａ）は溶接後の試験片を示し、（ｂ）はこの試験片をＸ線透過法により撮影したＸ線写真を示し、（ｃ）はこのＸ線写真をスキャナで読み込んで得られたデジタル画像を示す。   And the number of pits and the blowhole rate were measured about each test piece after welding. For the number of pits, the number of pits generated in the weld metal part was measured and converted to a value per 1 m of weld length. Hereinafter, a method for measuring the blowhole rate will be described. FIGS. 5A to 5C are plan views showing a method for measuring the blowhole ratio, FIG. 5A shows a test piece after welding, and FIG. 5B shows an image of this test piece by an X-ray transmission method. (C) shows a digital image obtained by reading the X-ray photograph with a scanner.

図５（ａ）に示すように、２枚の亜鉛めっき鋼板２を重ねすみ肉溶接して、ビード１１が形成された試験片を作製する。次に、この試験片をＸ線透過法により写真撮影し、図５（ｂ）に示すようなネガのＸ線写真１２を得る。Ｘ線写真１２においては、ビード１１内に複数のブローホール１３が形成されていることが示されている。次に、このＸ線写真１２をスキャナで読込み、読み込んだデータをパーソナルコンピュータに取り込む。この結果、図５（ｃ）に示すようなデジタル画像１４が得られる。次に、図５（ｃ）に示すデジタル画像１４において、ビード１１においてブローホール１３が最も集中して存在している領域であって、溶接方向の長さが２５ｍｍである領域Ｌを選択する。そして、画像解析ソフトウエア（例えば、Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ（商品名））を使用して、この領域Ｌ内を画像解析し、ビード１１の面積に対するブローホール１３の面積の比率を算出し、ブローホール率とする。   As shown in FIG. 5A, two galvanized steel plates 2 are overlapped and welded to prepare a test piece on which beads 11 are formed. Next, the test piece is photographed by an X-ray transmission method to obtain a negative X-ray photograph 12 as shown in FIG. X-ray photograph 12 shows that a plurality of blow holes 13 are formed in bead 11. Next, the X-ray photograph 12 is read by a scanner, and the read data is taken into a personal computer. As a result, a digital image 14 as shown in FIG. 5C is obtained. Next, in the digital image 14 shown in FIG. 5C, a region L in which the blow holes 13 are most concentrated in the bead 11 and the length in the welding direction is 25 mm is selected. Then, image analysis software (for example, Photoshop (trade name)) is used to analyze the image in the region L, calculate the ratio of the area of the blowhole 13 to the area of the bead 11, and obtain the blowhole ratio. .

表３乃至表６に、実験条件並びにピット及びブローホールの発生状況を示す。表３は、溶接電流（Ｉ）を１４０Ａとし、電圧（Ｕ）を２３Ｖとし、溶接速度を１６０ｃｍ／分とした例である。この場合、アーク溶接による入熱量（Ｑ）は、Ｑ＝６０×Ｕ×Ｉ／Ｖ＝１．２ｋＪ／ｃｍとなる。表４は、溶接電流（Ｉ）を１８０Ａとし、電圧（Ｕ）を２５Ｖとし、溶接速度を２００ｃｍ／分とした例である。この場合、アーク溶接による入熱量（Ｑ）は、Ｑ＝６０×Ｕ×Ｉ／Ｖ＝１．３５ｋＪ／ｃｍとなる。表５は、溶接電流（Ｉ）を２２０Ａとし、電圧（Ｕ）を２７Ｖとし、溶接速度を２００ｃｍ／分とした例である。この場合、アーク溶接による入熱量（Ｑ）は、Ｑ＝６０×Ｕ×Ｉ／Ｖ＝１．８ｋＪ／ｃｍとなる。表６は、溶接電流（Ｉ）を１８０Ａとし、電圧（Ｕ）を３０Ｖとし、溶接速度を２８０ｃｍ／分とした例である。この場合、アーク溶接による入熱量（Ｑ）は、Ｑ＝６０×Ｕ×Ｉ／Ｖ＝２．０ｋＪ／ｃｍとなる。   Tables 3 to 6 show the experimental conditions and the occurrence of pits and blowholes. Table 3 shows an example in which the welding current (I) is 140 A, the voltage (U) is 23 V, and the welding speed is 160 cm / min. In this case, the heat input (Q) by arc welding is Q = 60 × U × I / V = 1.2 kJ / cm. Table 4 shows an example in which the welding current (I) is 180 A, the voltage (U) is 25 V, and the welding speed is 200 cm / min. In this case, the heat input (Q) by arc welding is Q = 60 × U × I / V = 1.35 kJ / cm. Table 5 shows an example in which the welding current (I) is 220 A, the voltage (U) is 27 V, and the welding speed is 200 cm / min. In this case, the heat input (Q) by arc welding is Q = 60 × U × I / V = 1.8 kJ / cm. Table 6 shows an example in which the welding current (I) is 180 A, the voltage (U) is 30 V, and the welding speed is 280 cm / min. In this case, the heat input (Q) by arc welding is Q = 60 × U × I / V = 2.0 kJ / cm.

評価基準としては、高速溶接を行ったときのピット発生個数及びブローホール率が、現在の製造現場で実際に行っている低速溶接におけるピット発生個数及びブローホール率以下であれば、高速溶接が可能であると判定し、その溶接方法は有効であると判断した。具体的には、単位溶接長さ当たりのピットの個数が５個／ｍ以下であり、且つ、ブローホール率が３０％以下であれば、評価を「○（良好）」とし、高速溶接が可能であると判断した。一方、ピット個数が６個／ｍ以上であるか、又はブローホール率が３０％以上であれば、「×（不良）」とし、高速溶接が困難であると判断した。   As an evaluation standard, high-speed welding is possible if the number of pits generated and the blowhole rate at the time of high-speed welding are less than the number of pits generated and the blowhole rate in the low-speed welding actually performed at the current manufacturing site. It was determined that the welding method was effective. Specifically, if the number of pits per unit weld length is 5 pieces / m or less and the blowhole ratio is 30% or less, the evaluation is “Good (good)” and high-speed welding is possible. It was judged that. On the other hand, if the number of pits was 6 / m or more, or the blowhole ratio was 30% or more, it was judged as “x (defect)” and it was judged that high-speed welding was difficult.

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各種ワイヤの成分とそのワイヤによるピット個数を、表３及び表４に示すアーク単独入熱が１．５ｋＪ／ｃｍ未満である場合と、表５及び表６に示すアーク単独入熱が１．５ｋＪ／ｃｍ以上である場合とに分けて、ワイヤ中の脱酸元素（Ｓｉ、Ｍｎ、Ｔｉ＋Ｚｒ＋Ａｌ）の含有量とピットの発生個数及びブローホール率との関係を重回帰分析方法により計算し、下記数式１０及び下記数式１１を得た。なお、下記数式１０は上記数式１及び３と同じ数式であり、下記数式１１は上記数式２及び５と同じ数式である。アーク単独入熱が１．５ｋＪ／ｃｍ未満である場合に下記数式１０を満足し、アーク単独入熱が１．５ｋＪ／ｃｍ以上である場合に及び下記数式１１を満足すれば、ピット個数が５個／ｍ以下になり、ブローホール率が３０％以下になる。   Regarding the components of various wires and the number of pits by the wires, the arc single heat input shown in Table 3 and Table 4 is less than 1.5 kJ / cm, and the arc single heat input shown in Table 5 and Table 6 is 1.5 kJ. The relationship between the content of deoxidizing elements (Si, Mn, Ti + Zr + Al) in the wire, the number of pits generated, and the blowhole ratio was calculated by a multiple regression analysis method, separately for the case where it is equal to or greater than / cm. 10 and the following mathematical formula 11 were obtained. The following formula 10 is the same formula as the above formulas 1 and 3, and the following formula 11 is the same formula as the above formulas 2 and 5. When the arc single heat input is less than 1.5 kJ / cm, the following formula 10 is satisfied. When the arc single heat input is 1.5 kJ / cm or more and when the following formula 11 is satisfied, the number of pits is 5 Pieces / m or less, and the blowhole ratio becomes 30% or less.

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溶接ワイヤの組成の確認
上記数式１０及び数式１１の正確さを更に検証するために、更に多くのワイヤ及び溶接条件でレーザ・アーク複合溶接実験を行った。実験方法は、前述の実施例１と同様である。レーザ照射位置及びレーザの照射エネルギー密度は、本発明に記載する規定の通りに調整した。亜鉛めっき鋼板は、前述の実施例１（表１参照）と同様なものを使用した。また、溶接ワイヤには、表７に示す組成のワイヤを使用した。各溶接条件及び評価結果を表８及び表９に示す。表８は、溶接電流（Ｉ）を１６０Ａとし、電圧（Ｕ）を２３Ｖとし、溶接速度を２００ｃｍ／分とした例である。この場合、アーク溶接による入熱量（Ｑ）は、Ｑ＝６０×Ｕ×Ｉ／Ｖ＝１．１ｋＪ／ｃｍとなる。表９は、溶接電流（Ｉ）を２６０Ａとし、電圧（Ｕ）を２８Ｖとし、溶接速度を２５０ｃｍ／分とした例である。この場合、アーク溶接による入熱量（Ｑ）は、Ｑ＝６０×Ｕ×Ｉ／Ｖ＝１．７ｋＪ／ｃｍとなる。 Confirmation of the composition of the welding wire In order to further verify the accuracy of the above formulas 10 and 11, a laser-arc combined welding experiment was conducted with more wires and welding conditions. The experimental method is the same as in Example 1 described above. The laser irradiation position and the irradiation energy density of the laser were adjusted as specified in the present invention. The same galvanized steel sheet as that used in Example 1 (see Table 1) was used. Moreover, the wire of the composition shown in Table 7 was used for the welding wire. Tables 8 and 9 show the welding conditions and evaluation results. Table 8 shows an example in which the welding current (I) is 160 A, the voltage (U) is 23 V, and the welding speed is 200 cm / min. In this case, the heat input (Q) by arc welding is Q = 60 × U × I / V = 1.1 kJ / cm. Table 9 shows an example in which the welding current (I) is 260 A, the voltage (U) is 28 V, and the welding speed is 250 cm / min. In this case, the heat input (Q) by arc welding is Q = 60 × U × I / V = 1.7 kJ / cm.

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表８に示すＮｏ．１０２、１０４、１０５、１０７、１０９、１１２は、請求項１及び４に係る発明の実施例である。実施例Ｎｏ．１０２、１０４、１０５、１０７、１０９、１１２は、溶接ワイヤの組成が請求項１及び４に係る発明の範囲を満たしているため、アーク単独入熱が１．５ｋＪ／ｃｍ未満の場合において、ピット及びブローホールの発生が少なく、高速溶接が可能であった。また、表９に示すＮｏ．１１４、１１６、１１９、１２１、１２３は、請求項２及び５に係る発明の実施例である。実施例Ｎｏ．１１４、１１６、１１９、１２１、１２３は、溶接ワイヤの組成が請求項２及び５に係る発明の範囲を満たしているため、アーク単独入熱が１．５ｋＪ／ｃｍ以上の場合において、ピット及びブローホールの発生が少なく、高速溶接が可能であった。一方、表８及び表９に示すＮｏ．１０１、１０３、１０６、１０８、１１０、１１１、１１３、１１５、１１７、１１８、１２０、１２２、１２４、１２５、１２６は比較例である。これらの比較例は、溶接ワイヤの組成が請求項１及び４並びに２及び５に係る発明の範囲を満たしていないため、高速溶接を行うと、ピット又はブローホールが多量に発生した。このように、本実施例２により、本発明の溶接ワイヤを使ったレーザ・アーク複合溶接方法は、高速溶接が可能であることが証明できた。   No. shown in Table 8 Reference numerals 102, 104, 105, 107, 109 and 112 are embodiments of the inventions according to claims 1 and 4. Example No. 102, 104, 105, 107, 109, and 112, the composition of the welding wire satisfies the scope of the invention according to claims 1 and 4, and therefore, when the arc single heat input is less than 1.5 kJ / cm, Moreover, there was little occurrence of blow holes and high speed welding was possible. In addition, as shown in Table 9, No. Reference numerals 114, 116, 119, 121 and 123 are embodiments of the inventions according to claims 2 and 5. Example No. 114, 116, 119, 121, and 123, the composition of the welding wire satisfies the scope of the inventions according to claims 2 and 5, and therefore when the arc single heat input is 1.5 kJ / cm or more, pits and blow There were few holes and high-speed welding was possible. On the other hand, no. Reference numerals 101, 103, 106, 108, 110, 111, 113, 115, 117, 118, 120, 122, 124, 125, and 126 are comparative examples. In these comparative examples, since the composition of the welding wire did not satisfy the scope of the inventions according to claims 1 and 4, and 2 and 5, a large amount of pits or blow holes were generated when high-speed welding was performed. Thus, according to Example 2, it was proved that the laser-arc combined welding method using the welding wire of the present invention can perform high-speed welding.

適正なレーザ照射エネルギー密度の確認
本発明の溶接ワイヤを使い、レーザ照射エネルギー密度を相互に異ならせて、ビードの形成状態を確認した。本実施例３においては、レーザ照射位置を前述の第３の実施形態と同様に調整して、平板状の亜鉛めっき鋼板に対してレーザ・アーク複合溶接を行った。そして、レーザ照射のみにより形成される溶融幅及び溶融深さを測定し、レーザ・アーク複合溶接により形成されたビード形状を評価した。亜鉛めっき鋼板は、前述の実施例１（表１参照）と同様なものを使用した。また、溶接ワイヤには、表１０に示す組成のワイヤを使用した。実験条件を表１１に示し、実験結果を表１２に示す。表１１に示す係数Ｘ１乃至Ｘ３は、夫々上記数式７乃至９により与えられる係数である。また、表１２に示す「３ｔ／４」は、表１１に示す亜鉛めっき鋼板の板厚の（３／４）倍の値を示す。更に、ビード形状の評価標準としては、高速溶接を行っても、現在のものづくり現場で実際に行っている低速溶接におけるビード以上のレベルのビードが得られれば、高速溶接が可能であると判定し、その溶接方法は有効であると判断した。具体的には、ビードは全長に渡り中断した部分が無く、且つ、溶け落ち及びアンダーカット等の不良が無ければ「○（良好）」とし、高速溶接が可能であると判断した。また、そうでなければ、「×（不良）」とし、高速溶接が不可能であると判断した。 Confirmation of Appropriate Laser Irradiation Energy Density Using the welding wire of the present invention, the laser irradiation energy densities were varied from each other to confirm the bead formation state. In Example 3, laser / arc combined welding was performed on a flat galvanized steel sheet by adjusting the laser irradiation position in the same manner as in the third embodiment. Then, the melt width and melt depth formed only by laser irradiation were measured, and the bead shape formed by laser / arc combined welding was evaluated. The same galvanized steel sheet as that used in Example 1 (see Table 1) was used. Moreover, the wire of the composition shown in Table 10 was used for the welding wire. The experimental conditions are shown in Table 11, and the experimental results are shown in Table 12. Coefficients X1 to X3 shown in Table 11 are coefficients given by the equations 7 to 9, respectively. Further, “3t / 4” shown in Table 12 represents a value that is (3/4) times the plate thickness of the galvanized steel sheet shown in Table 11. Furthermore, as a bead shape evaluation standard, even if high-speed welding is performed, it is determined that high-speed welding is possible if a bead of a level higher than that of the low-speed welding actually performed at the current manufacturing site is obtained. The welding method was judged to be effective. Specifically, the bead was judged as “O (good)” if there was no part that was interrupted over the entire length and there were no defects such as burnout and undercut, and it was judged that high-speed welding was possible. Otherwise, it was judged as “× (defect)” and high-speed welding was impossible.

Figure 2006021224
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表１１及び表１２に示すＮｏ．２０１乃至２０４、２０６、２０８、２１０、２１１、２１３乃至２１６、２１９、２２０、２２２、２２３、２２５、２２７は、請求項４又は５に係る発明の実施例である。これらの実施例は、レーザ光のエネルギー密度Ｅ［ｋＷ／ｃｍ２］を、レーザ単独で、平板上において、溶融深さが０．３ｍｍ乃至３ｔ／４（ｔ：被溶接材の板厚）、溶融幅が０．８ｍｍ以上となるような値に規定しているため、１５０乃至５００ｃｍ／分の高速溶接を行っても、ビード形状を、現状の低速溶接におけるビード形状と同レベルにすることができた。 No. shown in Table 11 and Table 12. 201 to 204, 206, 208, 210, 211, 213 to 216, 219, 220, 222, 223, 225, and 227 are embodiments of the invention according to claim 4 or 5. In these examples, the energy density E [kW / cm 2 ] of the laser beam is set to 0.3 mm to 3t / 4 (t: plate thickness of the material to be welded) on the flat plate by using the laser alone. Since the melt width is specified to be 0.8 mm or more, the bead shape can be set to the same level as the bead shape in the current low-speed welding even when high-speed welding of 150 to 500 cm / min is performed. did it.

これに対して、表１２に示す比較例Ｎｏ．２０５においては、レーザ単独の溶融深さが０．２ｍｍと小さかったため、ビード形状が不良であった。比較例Ｎｏ．２０７、２２４、２２６においては、レーザ単独の溶融幅が０．８ｍｍよりも小さく、溶融深さが０．２ｍｍと小さかったため、ビード形状が不良であった。比較例Ｎｏ．２２１においては、レーザ単独の溶融幅が０．６ｍｍと小さかったため、ビード形状が不良であった。比較例Ｎｏ．２０９、２１２、２１７、２１８、２２８においては、レーザ単独により溶落ちが発生した。これは、溶融深さが板厚ｔよりも大きかったことを示している。このため、ビード形状が不良であった。   In contrast, Comparative Example No. 1 shown in Table 12 was used. In 205, since the melting depth of the laser alone was as small as 0.2 mm, the bead shape was poor. Comparative Example No. In 207, 224, and 226, the melt width of the laser alone was smaller than 0.8 mm and the melt depth was as small as 0.2 mm, so the bead shape was poor. Comparative Example No. In 221, since the melting width of the laser alone was as small as 0.6 mm, the bead shape was poor. Comparative Example No. In 209, 212, 217, 218, and 228, the burnout occurred by the laser alone. This indicates that the melting depth was larger than the plate thickness t. For this reason, the bead shape was poor.

適正なレーザ照射位置の確認
本発明の溶接ワイヤを使い、レーザ照射位置を相互に異ならせて、ビード形成、ピット及びブローホールの発生状況、スパッタの発生状況を確認した。本実施例４においては、レーザ照射エネルギー密度を前述の第３の実施形態と同様に調整した。そして、被溶接材として、前述の実施例１（表１参照）と同様な亜鉛めっき鋼板を使用した。また、溶接ワイヤは表１３に示すワイヤを使用した。ビード形成の評価標準は前述の実施例３と同様とした。また、ピット及びブローホールの発生状況の評価基準は前述の実施例１と同様とした。スパッタの発生状況の評価基準としては、高速溶接を行っても、現在のものづくり現場で実際に行っている低速溶接におけるスパッタの発生量以下であれば、高速溶接が可能であると判定し、その溶接方法は有効であると判断した。具体的には、単位溶接長さ当たりのスパッタの発生量が０．５ｇ／ｍ以下であれば、「○（良好）」とし、０．５ｇ／ｍ以上であれば、「×（不良）」とした。実験結果を表１４に示す。 Confirmation of Appropriate Laser Irradiation Position Using the welding wire of the present invention, the laser irradiation positions were varied from each other to confirm the bead formation, the occurrence of pits and blowholes, and the occurrence of spatter. In Example 4, the laser irradiation energy density was adjusted in the same manner as in the third embodiment. And the galvanized steel plate similar to the above-mentioned Example 1 (refer Table 1) was used as a to-be-welded material. Moreover, the welding wire used the wire shown in Table 13. The evaluation standard for bead formation was the same as in Example 3 described above. In addition, the evaluation criteria for the occurrence of pits and blow holes were the same as those in Example 1 described above. As an evaluation standard of the spatter generation status, even if high-speed welding is performed, it is determined that high-speed welding is possible if it is less than the amount of spatter generation in low-speed welding actually performed at the current manufacturing site. The welding method was judged to be effective. Specifically, if the amount of spatter generated per unit weld length is 0.5 g / m or less, it is “◯ (good)”, and if it is 0.5 g / m or more, “× (defect)”. It was. The experimental results are shown in Table 14.

なお、表１４に示す「レーザ照射領域とアーク溶融部との位置関係」の欄に示す符号の意味は、以下のとおりである。「●」は、レーザ光照射領域はアーク溶融部の前方にあり、且つ２つの溶融部がつながっていることを示す。「★」は、レーザ光がアーク溶融部の内部に照射していることを示す。「■」は、レーザ光照射領域はアーク溶融部の前方にあり、且つ、２つの溶融部が相互に分離していることを示す。「○」は、ビード形状は連続で、アンダーカットが発生せず、且つ、溶接部の幅Ｂと溶接部の高さＨとの比（Ｂ／Ｈ）が１．２以上であることを示す。なお、図６は、重ねすみ肉溶接における溶接部の形状を示す断面図である。図６に示すように、２枚の亜鉛めっき鋼板１を重ねすみ肉溶接し、溶接部１０を形成した。表１４の「ビード形状」の欄に示す「△」は、ビードが連続だが、比（Ｂ／Ｈ）が１．２未満であることを示す。「×」は、不連続ビードであることを示す。   In addition, the meaning of the code | symbol shown in the column of "the positional relationship of a laser irradiation area | region and an arc fusion | melting part" shown in Table 14 is as follows. “●” indicates that the laser beam irradiation region is in front of the arc melting portion and the two melting portions are connected. “★” indicates that the laser beam is applied to the inside of the arc melting portion. “■” indicates that the laser beam irradiation region is in front of the arc melting portion and the two melting portions are separated from each other. “◯” indicates that the bead shape is continuous, undercut does not occur, and the ratio (B / H) of the width B of the welded portion to the height H of the welded portion is 1.2 or more. . In addition, FIG. 6 is sectional drawing which shows the shape of the welding part in overlap fillet welding. As shown in FIG. 6, two galvanized steel plates 1 were overlapped and welded to form a welded portion 10. “Δ” shown in the “bead shape” column of Table 14 indicates that the beads are continuous, but the ratio (B / H) is less than 1.2. “X” indicates a discontinuous bead.

Figure 2006021224
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Figure 2006021224
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表１４に示すＮｏ．３０２、３０３、３０５、３０６、３０９、３１０、３１４、３１６、３１７は、請求項４又は５に係る発明の実施例である。これらの実施例においては、レーザの照射位置が「●」、即ち、アークによる形成された溶融部の前方であり、且つ、レーザによる溶融部とアークによる溶融部とが相互につながるように調整されているため、ビード形状が良好であり、ピット及びスパッタの発生量が少なかった。これに対して、比較例Ｎｏ．３０１、３０７、３０８、３１５のように位置関係が「★」であると、即ち、レーザ光照射領域がアーク単独による溶融部に入ると、スパッタ及びピットは多くなる。また、比較例Ｎｏ．３０４、３１１、３１２、３１３のように位置関係が「■」であると、即ち、レーザ照射位置がアーク溶融部から離れすぎて、レーザ溶融部とアーク溶融部とつながられなければ、ピットが多くなるか、不連続ビードになる。従って、高速溶接を達成するためには、レーザの照射位置をアークによる形成された溶融部の前方とし、且つ、レーザによる溶融部とアークによる溶融部はつながるように調整する必要がある。   No. shown in Table 14 Reference numerals 302, 303, 305, 306, 309, 310, 314, 316, and 317 are embodiments of the invention according to claim 4 or 5. In these embodiments, the laser irradiation position is adjusted to “●”, that is, in front of the melted portion formed by the arc, and the melted portion by the laser and the melted portion by the arc are connected to each other. Therefore, the bead shape was good, and the amount of pits and spatter generated was small. In contrast, Comparative Example No. When the positional relationship is “★” as in 301, 307, 308, and 315, that is, when the laser light irradiation region enters the melted portion by the arc alone, spatter and pits increase. Comparative Example No. If the positional relationship is “■” as in 304, 311, 312, and 313, that is, if the laser irradiation position is too far from the arc melting portion and connected to the laser melting portion and the arc melting portion, there are many pits. Or become discontinuous beads. Therefore, in order to achieve high-speed welding, it is necessary to adjust the laser irradiation position to be in front of the melted part formed by the arc and to connect the melted part by the laser and the melted part by the arc.

本発明は、亜鉛めっき鋼板の重ねすみ肉溶接に好適に利用することができる。   The present invention can be suitably used for lap fillet welding of galvanized steel sheets.

横軸にアークによる単独入熱量をとり、縦軸にブローホール率をとって、アーク入熱量とブローホール率との関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between an arc heat input and a blowhole rate by taking the independent heat input by an arc on a horizontal axis and taking a blowhole rate on a vertical axis | shaft. 本発明の第３の実施形態に係る溶接方法を示す図である。It is a figure which shows the welding method which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. レーザ光の照射領域をアークの溶融部の内部に位置させた場合の溶接方法を示す図である。It is a figure which shows the welding method at the time of positioning the irradiation area | region of a laser beam inside the fusion | melting part of an arc. レーザ光の照射領域がアークの溶融部から過度に離隔しておりレーザ光による溶融部がアークによる溶融部と接触できない場合の溶接方法を示す図である。It is a figure which shows the welding method when the irradiation area | region of a laser beam is separated too much from the fusion | melting part of an arc, and the fusion | melting part by a laser beam cannot contact with the fusion | melting part by an arc. （ａ）乃至（ｃ）は、ブローホール率の計測方法を示す平面図であり、（ａ）は溶接後の試験片を示し、（ｂ）はこの試験片をＸ線透過法により撮影したＸ線写真を示し、（ｃ）はこのＸ線写真をスキャナで読み込んで得られたデジタル画像を示す。(A) thru | or (c) is a top view which shows the measuring method of a blowhole rate, (a) shows the test piece after welding, (b) is X which image | photographed this test piece by the X-ray transmission method. A line photograph is shown, and (c) shows a digital image obtained by reading the X-ray photograph with a scanner. 重ねすみ肉溶接における溶接部の形状を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the shape of the welding part in a lap fillet welding. 従来のアーク溶接方法を示す図である。It is a figure which shows the conventional arc welding method.

符号の説明Explanation of symbols

１；亜鉛めっき鋼板
２；レーザ光
３；レーザ光２の照射領域
４；レーザ照射による溶融部
５；溶接ワイヤ
６；アーク
７；アーク６の照射領域
８；アーク溶接による溶融部
９；ピット
１０；溶接部
１１；ビード
１２；Ｘ線写真
１３；ブローホール
１４；デジタル画像
１０１；亜鉛めっき鋼板
１０２；溶接ワイヤ
１０３；アーク
１０４；溶融池
１０５；ビード
Ｌ；領域 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1; Galvanized steel plate 2; Laser beam 3; Irradiation area 4 of laser beam 2; Melting part 5 by laser irradiation 5; Welding wire 6; Arc 7; Irradiation area 8 of arc 6; Weld 11; Bead 12; X-ray photograph 13; Blow hole 14; Digital image 101; Galvanized steel plate 102; Welding wire 103; Arc 104; Weld pool 105; Bead L;

Claims (6)

片面当たりのめっき付着量が亜鉛量で１０乃至１２０ｇ／ｍ２である亜鉛めっき鋼板に対してレーザ・アーク複合溶接を行う際に、単独入熱が１．５ｋＪ／ｃｍ未満であるアーク溶接の消耗式電極として使用されるレーザ・アーク複合溶接用ソリッドワイヤにおいて、その組成が、Ｃ：０．０１乃至０．１３質量％、Ｓｉ：０．１乃至１．２質量％、Ｍｎ：０．５乃至２．５質量％、Ａｌ、Ｔｉ及びＺｒからなる群から選択された１種又は２種以上の成分：合計で０．３質量％以下、を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、（Ｓｉ／Ｍｎ）の値が０．２より大きく１．５未満であり、下記数式を満たすことを特徴とするレーザ・アーク複合溶接用ソリッドワイヤ。
４．５＜Ｓｉ＋２．３Ｍｎ＋５（Ｔｉ＋Ａｌ＋Ｚｒ）＜７．０ Consumption of arc welding with a single heat input of less than 1.5 kJ / cm when performing galvanized welding on a galvanized steel sheet with a zinc deposit of 10 to 120 g / m 2 in terms of zinc content per side In the solid wire for laser-arc combined welding used as a type electrode, the composition is C: 0.01 to 0.13 mass%, Si: 0.1 to 1.2 mass%, Mn: 0.5 to 2.5% by mass, containing one or more components selected from the group consisting of Al, Ti and Zr: 0.3% by mass or less in total, the balance consisting of Fe and inevitable impurities, A solid wire for laser-arc combined welding, wherein the value of (Si / Mn) is greater than 0.2 and less than 1.5 and satisfies the following mathematical formula.
4.5 <Si + 2.3Mn + 5 (Ti + Al + Zr) <7.0 片面当たりのめっき付着量が亜鉛量で１０乃至１２０ｇ／ｍ２である亜鉛めっき鋼板に対してレーザ・アーク複合溶接を行う際に、単独入熱が１．５ｋＪ／ｃｍ以上であるアーク溶接の消耗式電極として使用されるレーザ・アーク複合溶接用ソリッドワイヤにおいて、その組成が、Ｃ：０．０１乃至０．１３質量％、Ｓｉ：０．１乃至１．２質量％、Ｍｎ：０．５乃至２．５質量％、Ａｌ、Ｔｉ及びＺｒからなる群から選択された１種又は２種以上の成分：合計で０．３質量％以下、を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、（Ｓｉ／Ｍｎ）の値が０．２より大きく１．５未満であり、下記数式を満たすことを特徴とするレーザ・アーク複合溶接用ソリッドワイヤ。
１．２＜Ｓｉ＋１．７Ｍｎ＋６（Ｔｉ＋Ａｌ＋Ｚｒ）＜３．０ Consumption of arc welding with a single heat input of 1.5 kJ / cm or more when performing laser-arc combined welding on a zinc-plated steel sheet with a zinc coating amount of 10 to 120 g / m 2 per side. In the solid wire for laser-arc combined welding used as a type electrode, the composition is C: 0.01 to 0.13 mass%, Si: 0.1 to 1.2 mass%, Mn: 0.5 to 2.5% by mass, containing one or more components selected from the group consisting of Al, Ti and Zr: 0.3% by mass or less in total, the balance consisting of Fe and inevitable impurities, A solid wire for laser-arc combined welding, wherein the value of (Si / Mn) is greater than 0.2 and less than 1.5 and satisfies the following mathematical formula.
1.2 <Si + 1.7Mn + 6 (Ti + Al + Zr) <3.0 前記レーザ・アーク複合溶接の溶接速度が１．５ｍ／分以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザ・アーク複合溶接用ソリッドワイヤ。 The solid wire for laser-arc combined welding according to claim 1 or 2, wherein the welding speed of the laser-arc combined welding is 1.5 m / min or more. 片面当たりのめっき付着量が亜鉛量で１０乃至１２０ｇ／ｍ２である亜鉛めっき鋼板を対象とし、溶接予定領域にレーザ光を照射しながら、レーザ光の照射後の領域にアークを照射するレーザ・アーク複合溶接方法において、前記亜鉛めっき鋼板の厚さをｔ（ｍｍ）とするとき、前記レーザ光のエネルギー密度を、このレーザ光の照射のみにより、前記亜鉛めっき鋼板に深さが０．３乃至（３×ｔ／４）ｍｍであり、幅が０．８ｍｍ以上である溶融部が形成されるような値に設定し、前記レーザ光の照射領域を、前記アークの照射により形成される溶融部に対して溶接方向前方に離隔し、且つ、前記レーザ光の照射により形成される溶融部が前記アークの照射により形成された溶融部につながるような位置とし、前記アーク溶接の消耗式電極として、その組成が、Ｃ：０．０１乃至０．１３質量％、Ｓｉ：０．１乃至１．２質量％、Ｍｎ：０．５乃至２．５質量％、Ａｌ、Ｔｉ及びＺｒからなる群から選択された１種又は２種以上の成分：合計で０．３質量％以下、を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、（Ｓｉ／Ｍｎ）の値が０．２より大きく１．５未満であり、下記数式を満たすレーザ・アーク複合溶接用ソリッドワイヤを使用し、前記アークによる単独入熱を１．５ｋＪ／ｃｍ未満とすることを特徴とするレーザ・アーク複合溶接方法。
４．５＜Ｓｉ＋２．３Ｍｎ＋５（Ｔｉ＋Ａｌ＋Ｚｒ）＜７．０ Targeting a galvanized steel sheet with a zinc coating amount of 10 to 120 g / m 2 per one side, a laser that irradiates an arc to a region after laser irradiation while irradiating a laser beam to the planned welding region In the arc composite welding method, when the thickness of the galvanized steel sheet is t (mm), the energy density of the laser beam is set to a depth of 0.3 to 0.3 by only irradiating the laser beam. (3 × t / 4) mm, set to a value such that a melted part having a width of 0.8 mm or more is formed, and the laser light irradiation region is a melted part formed by the arc irradiation And a position where the melted part formed by the laser beam irradiation is connected to the melted part formed by the arc irradiation, and the arc welding consumable electrode The composition is C: 0.01 to 0.13 mass%, Si: 0.1 to 1.2 mass%, Mn: 0.5 to 2.5 mass%, Al, Ti, and Zr. 1 type or 2 or more types of components selected from the group: 0.3 mass% or less in total, The remainder consists of Fe and an unavoidable impurity, and the value of (Si / Mn) is larger than 0.2 A laser / arc composite welding method, wherein a solid wire for laser / arc composite welding satisfying the following formula is used, and the single heat input by the arc is less than 1.5 kJ / cm.
4.5 <Si + 2.3Mn + 5 (Ti + Al + Zr) <7.0 片面当たりのめっき付着量が亜鉛量で１０乃至１２０ｇ／ｍ２である亜鉛めっき鋼板を対象とし、溶接予定領域にレーザ光を照射しながら、レーザ光の照射後の領域にアークを照射するレーザ・アーク複合溶接方法において、前記亜鉛めっき鋼板の厚さをｔ（ｍｍ）とするとき、前記レーザ光のエネルギー密度を、このレーザ光の照射のみにより、前記亜鉛めっき鋼板に深さが０．３乃至（３×ｔ／４）ｍｍであり、幅が０．８ｍｍ以上である溶融部が形成されるような値に設定し、前記レーザ光の照射領域を、前記アークの照射により形成される溶融部に対して溶接方向前方に離隔し、且つ、レーザ光の照射により形成される溶融部が前記アークの照射により形成された溶融部につながるような位置とし、前記アーク溶接の消耗式電極として、その組成が、Ｃ：０．０１乃至０．１３質量％、Ｓｉ：０．１乃至１．２質量％、Ｍｎ：０．５乃至２．５質量％、Ａｌ、Ｔｉ及びＺｒからなる群から選択された１種又は２種以上の成分：合計で０．３質量％以下、を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、（Ｓｉ／Ｍｎ）の値が０．２より大きく１．５未満であり、下記数式を満たすレーザ・アーク複合溶接用ソリッドワイヤを使用し、前記アークによる単独入熱を１．５ｋＪ／ｃｍ以上とすることを特徴とするレーザ・アーク複合溶接方法。
１．２＜Ｓｉ＋１．７Ｍｎ＋６（Ｔｉ＋Ａｌ＋Ｚｒ）＜３．０ Targeting a galvanized steel sheet with a zinc coating amount of 10 to 120 g / m 2 per one side, a laser that irradiates an arc to a region after laser irradiation while irradiating a laser beam to the planned welding region In the arc composite welding method, when the thickness of the galvanized steel sheet is t (mm), the energy density of the laser beam is set to a depth of 0.3 to 0.3 by only irradiating the laser beam. (3 × t / 4) mm, set to a value such that a melted part having a width of 0.8 mm or more is formed, and the laser light irradiation region is a melted part formed by the arc irradiation And a position where the melted part formed by the laser beam irradiation is connected to the melted part formed by the arc irradiation, and used as a consumable electrode for the arc welding. The composition is C: 0.01 to 0.13 mass%, Si: 0.1 to 1.2 mass%, Mn: 0.5 to 2.5 mass%, Al, Ti, and Zr. 1 or 2 or more selected components: 0.3% by mass or less in total, the balance is made of Fe and inevitable impurities, and the value of (Si / Mn) is larger than 0.2. A laser / arc composite welding method, wherein a solid wire for laser / arc composite welding satisfying the following formula is used, and the single heat input by the arc is 1.5 kJ / cm or more.
1.2 <Si + 1.7Mn + 6 (Ti + Al + Zr) <3.0 溶接速度を１．５ｍ／分以上とすることを特徴とする請求項４又は５に記載のレーザ・アーク複合溶接方法。 6. The laser-arc combined welding method according to claim 4, wherein the welding speed is 1.5 m / min or more.
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