JP2009297738A - Shielding gas for arc brazing and arc brazing method using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、銅を主成分としアルミニウムを含有する銅アルミニウム合金ワイヤを用いた鋼板のアークブレージングにおいて、ビード不整(ビード幅の不均一)やビードの焼け発生を低減するシールドガス及びこのシールドガスを用いたアークブレージング方法に関するものである。 The present invention provides a shielding gas for reducing bead irregularity (bead width non-uniformity) and occurrence of bead burning in arc brazing of a steel sheet using a copper-aluminum alloy wire containing copper as a main component and containing aluminum. The present invention relates to the arc brazing method used.
アークブレージングは電気アークを熱源としたろう付け方法であり、接合する母材より融点の低い金属又は合金を溶加材として用い、母材をほとんど溶融せずに接合する接合方法である。使用される溶加材は主として銅合金ワイヤが用いられ、シリコンやマンガンを含有した銅シリコン合金（ＣｕＳｉ型、融点９１０〜１０２５℃）やアルミニウムを含有した銅アルミニウム合金（ＣｕＡｌ型、融点１０３０〜１０４０℃）が一般的に使用される。 Arc brazing is a brazing method using an electric arc as a heat source, and is a joining method in which a metal or alloy having a melting point lower than that of the base material to be joined is used as a filler material and the base material is hardly melted. The filler material used is mainly copper alloy wire, copper silicon alloy containing silicon and manganese (CuSi type, melting point 910-1025 ° C.) and copper aluminum alloy containing aluminum (CuAl type, melting point 1030-1040). ° C) is commonly used.
特に銅アルミニウム合金は引張強度が銅シリコン合金（３３０〜３７０ＭＰａ）よりも高く（３９０〜４５０ＭＰａ）、光沢のある美麗なビードが得られる特徴がある。
アークブレージングは、溶融溶接に比べて低入熱であるため、歪の発生が少なく、自動車車体部品など薄板の接合に適している。シールドガスには、アルゴンガスが一般的に用いられている。
In particular, a copper aluminum alloy has a higher tensile strength (390 to 450 MPa) than a copper silicon alloy (330 to 370 MPa), and is characterized in that a glossy and beautiful bead can be obtained.
Arc brazing has a low heat input compared to fusion welding, and therefore generates less distortion and is suitable for joining thin plates such as automobile body parts. Argon gas is generally used as the shielding gas.
しかしながら、シールドガスにアルゴンガスを使用すると、陰極点が安定せずアークの発生が不安定となり、スパッタが発生すると共にビード止端の安定性低下や蛇行といったビード不整を生じる。また、ブレージング速度もアーク溶接と同様にアークを不安定化させる要因となるため、高速化は困難であり、一般的に１．０ｍ／分未満の領域で施工されている。 However, when argon gas is used as the shielding gas, the cathode spot is not stable, the generation of arc becomes unstable, spatter is generated, and bead irregularities such as lower stability of the bead end and meandering occur. In addition, since the brazing speed becomes a factor that destabilizes the arc as in the case of arc welding, it is difficult to increase the speed, and the brazing speed is generally set in a region of less than 1.0 m / min.
このアーク不安定に起因するスパッタやビード不整を低減するアークブレージング方法として、シールドガス中に酸素ガス、炭酸ガス、水素ガス又はヘリウムガスを一定量以上添加し、アークを安定化させる発明が種々提案されている。 As an arc brazing method for reducing spatter and bead irregularity caused by arc instability, various inventions for stabilizing the arc by adding a certain amount of oxygen gas, carbon dioxide gas, hydrogen gas or helium gas to the shield gas are proposed. Has been.
しかし、これらの先行発明では、アークの不安定現象に起因するスパッタの発生やアークの過度な集中によるビード不整の発生、ビード表面の酸化によるビードの変色並びにシワの発生を防止することが十分ではなく、しかも混合するガス種が多くなって、コストが嵩むなどの問題点があった。
本発明における課題は、安価かつ簡便な方法によりアークの不安定現象に起因するスパッタの発生やアークの過度な集中によるビード不整の発生、ビード表面の酸化によるビードの変色並びに酸化膜形成に起因するシワの発生を防止することにある。 The problem in the present invention is due to generation of spatter due to arc instability phenomenon, occurrence of bead irregularity due to excessive concentration of arc, discoloration of bead due to oxidation of bead surface and formation of oxide film by an inexpensive and simple method. It is to prevent the generation of wrinkles.
かかる課題を解決するため、
請求項１にかかる発明は、銅を主成分としアルミニウムを含有するワイヤとシールドガスを用いた鋼板のアークブレージング方法において、
シールドガス中の炭酸ガスが０．０７〜０．５体積％であり、残部がアルゴンからなる混合ガスを使用し、アークブレージングすることを特徴とする鋼板のアークブレージング方法である。
To solve this problem,
The invention according to claim 1 is an arc brazing method for a steel sheet using a shield gas and a wire containing copper as a main component and containing aluminum.
This is an arc brazing method for a steel sheet, characterized in that the carbon dioxide in the shielding gas is 0.07 to 0.5% by volume, and the arc brazing is performed using a mixed gas composed of argon as the balance.
請求項２にかかる発明は、銅を主成分としアルミニウムを含有するワイヤとシールドガスを用いた鋼板のアークブレージング方法において、
シールドガス中の酸素ガスが０．０３〜０．４体積％であり、残部がアルゴンからなる混合ガスを使用し、アークブレージングすることを特徴とする鋼板のアークブレージング方法である。
The invention according to
An arc brazing method for a steel sheet, characterized in that the oxygen gas in the shield gas is 0.03 to 0.4% by volume, and a mixed gas comprising the balance argon is used for arc brazing.
請求項３にかかる発明は、シールドガス中の酸素ガスが０．０５〜０．１８体積％であることを特徴とする請求項２記載の鋼板のアークブレージング方法である。
請求項４にかかる発明は、溶接電流がパルス電流であり、その１パルスあたりのピーク電流からベース電流までの立ち下がり時間が１．５〜３．１ｍｓ、かつピーク電流からベース電流までの立ち下がり時間とベース電流時間の合計が３．３〜６．８ｍｓであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の鋼板のアークブレージング方法である。
The invention according to
In the invention according to claim 4, the welding current is a pulse current, the fall time from the peak current to the base current per pulse is 1.5 to 3.1 ms, and the fall from the peak current to the base current. The steel sheet arc brazing method according to any one of claims 1 to 3, wherein the sum of the time and the base current time is 3.3 to 6.8 ms.
請求項５にかかる発明は、銅を主成分としアルミニウムを含有するワイヤを用いた鋼板のアークブレージングに用いるシールドガスであって、
炭酸ガスが０．１〜０．５体積％であり、残部がアルゴンであることを特徴とするシールドガスである。
The invention according to
The shielding gas is characterized in that carbon dioxide gas is 0.1 to 0.5% by volume, and the balance is argon.
請求項６にかかる発明は、銅を主成分としアルミニウムを含有するワイヤを用いた鋼板のアークブレージングに用いるシールドガスであって、
酸素ガスが０．０３〜０．４体積％であり、残部がアルゴンであることを特徴とするシールドガスである。
請求項７にかかる発明は、酸素ガスが０．０５〜０．１８体積％であることを特徴とする請求項６記載のシールドガスである。
The invention according to claim 6 is a shielding gas used for arc brazing of a steel sheet using a wire containing copper as a main component and containing aluminum,
The shielding gas is characterized in that the oxygen gas is 0.03 to 0.4% by volume, and the balance is argon.
The invention according to claim 7 is the shielding gas according to claim 6, wherein the oxygen gas is 0.05 to 0.18% by volume.
本発明によれば、シールドガス中の炭酸ガスを０．０７〜０．５体積％の範囲、好ましくは炭酸ガスを０．１〜０．３体積％の範囲又は酸素ガスを０．０３〜０．４体積％の範囲、好ましくは酸素ガスを０．０５〜０．１８体積％の範囲に調整し残部がアルゴンからなる混合ガスを使用することにより、アークの不安定現象を改善し、スパッタの発生を低減できる。また、アークの過度な集中が抑制されるため、止端の揃ったビードが形成でき、狙いずれに強くなるとともにアークブレージングの高速化が実現できる。さらに、シールドガス中の酸化性ガス成分の最適化により、ビード表面の酸化によるビードの変色並びに酸化膜形成に起因するシワの発生を防止できる。 According to the present invention, carbon dioxide in the shielding gas is in the range of 0.07 to 0.5% by volume, preferably carbon dioxide is in the range of 0.1 to 0.3% by volume or oxygen gas is 0.03 to 0%. .4% by volume, preferably by adjusting the oxygen gas in the range of 0.05 to 0.18% by volume and using a mixed gas composed of argon as the balance, thereby improving arc instability Generation can be reduced. In addition, since excessive concentration of the arc is suppressed, a bead having a uniform toe can be formed, which can be strong against any target and can increase the speed of arc brazing. Furthermore, optimization of the oxidizing gas component in the shielding gas can prevent bead discoloration due to bead surface oxidation and generation of wrinkles due to oxide film formation.
図１は、本発明のブレージング方法の一例を模式的に示すもので、その要部を示している。図１中、符号１は、溶接トーチを示す。この溶接トーチ１は、ガスノズル２とコンタクトチップ３とから構成されている。
ガスノズル２は、中空円筒状もので、その内部には同軸的に中空円筒状のコンタクトチップ３が間隙を配して挿通、固定されている。
FIG. 1 schematically shows an example of the brazing method of the present invention, and shows the main part thereof. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a welding torch. The welding torch 1 includes a
The
ガスノズル２とコンタクトチップ３との間の間隙は、シールドガスが流れる流路となっており、この流路は、図示しないシールドガス供給源に接続され、シールドガスが供給されるようになっている。
コンタクトチップ３内の空洞にはワイヤ４が挿通され、図示しないワイヤ送給部から自動的に送給されたワイヤ４が連続的に送り出されるように構成されている。
The gap between the
A wire 4 is inserted into a cavity in the
また、ワイヤ４と母材５との間には、溶接電源装置６からの溶接電流が印加されるようになっており、この溶接電流によりワイヤ４と母材５との間にアークが発生し、このアークによりワイヤ４が溶融して溶滴が形成され、この溶滴が母材５に移行し、母材５の隙間に流入して母材５の接合（ろう付け）が行われる。
Further, a welding current from the welding power source device 6 is applied between the wire 4 and the
前記シールドガスには、２種類のシールドガスが用いられる。第１のシールドガスは、炭酸ガスが０．０７〜０．５体積％、好ましくは０．１〜０．３体積％であり、残部がアルゴンからなる混合ガスである。ここで、炭酸ガスが０．０７体積％未満ではアークが不安定になることからスパッタの発生やビード幅が不均一となり、０．５体積％を越えると著しいビード酸化とともにアークが極度に集中するため、ビード幅が狭くなり過剰となった溶融金属がスパッタとして飛散し、ビード幅も不揃いとなる。 Two types of shielding gas are used as the shielding gas. The first shielding gas is a mixed gas in which carbon dioxide is 0.07 to 0.5% by volume, preferably 0.1 to 0.3% by volume, and the balance is argon. Here, if the carbon dioxide gas is less than 0.07% by volume, the arc becomes unstable, so the generation of spatter and the bead width become non-uniform, and if it exceeds 0.5% by volume, the arc is extremely concentrated along with significant bead oxidation. Therefore, the bead width becomes narrow and excess molten metal is scattered as spatter, and the bead width becomes uneven.
第２のシールドガスは、酸素ガスが０．０３〜０．４体積％、好ましくは０．０５〜０．１８体積％であり、残部がアルゴンからなる混合ガスである。ここで、酸素が０．０３体積％未満ではアークが不安定になることからスパッタの発生やビード幅が不均一となり、０．４体積％を越えると著しいビード酸化とともにアークが極度に集中するため、ビード幅が狭くなり過剰となった溶融金属がスパッタとして飛散し、ビード幅も不揃いとなる。
シールドガスの流量は１０〜３０リットル／分程度とされるが、この範囲に限定されることはない。
The second shielding gas is a mixed gas in which oxygen gas is 0.03 to 0.4% by volume, preferably 0.05 to 0.18% by volume, and the balance is argon. Here, if the oxygen is less than 0.03% by volume, the arc becomes unstable, so that the generation of spatter and the bead width becomes non-uniform, and if it exceeds 0.4% by volume, the arc is extremely concentrated along with significant bead oxidation. The bead width becomes narrow and excessive molten metal is scattered as spatter, and the bead width becomes uneven.
The flow rate of the shielding gas is about 10 to 30 liters / minute, but is not limited to this range.
前記ワイヤ４には、直径０．８〜１．２ｍｍの銅を主成分としアルミニウムを含有する銅合金ワイヤが用いられ、ＥＮ１４６４０：２００５に規定されるアルミニウム含有量が６．０〜９．５ｗｔ％の範囲である銅合金ワイヤを使用することができる。ワイヤ４の送り出し速度は、必要溶着量に基づき選択され、６〜２０ｍ／分の範囲が好ましいが、この範囲に限定されることはない。 The wire 4 is a copper alloy wire containing copper having a diameter of 0.8 to 1.2 mm as a main component and containing aluminum, and the aluminum content defined in EN 14640: 2005 is 6.0 to 9.5 wt%. The copper alloy wire which is the range of can be used. The delivery speed of the wire 4 is selected based on the required welding amount and is preferably in the range of 6 to 20 m / min, but is not limited to this range.
前記母材５には、炭素鋼板、ステンレス鋼板などの鋼板が用いられ、その板厚は０．６〜３．２ｍｍ程度とされる。継手形状は、主に重ね継手とされるが、これに限られることはない。２枚の母材５、５の間の隙間は０〜３ｍｍ程度とされる。
なお、亜鉛めっき鋼板などの表面処理鋼板は除かれる。
As the
In addition, surface-treated steel sheets such as galvanized steel sheets are excluded.
前記溶接電流には、その電流波形がパルス波形の直流電流などが用いられる。
図２は、このパルス波形の例を示すものである。このパルス波形において、ピーク電流Ｉｐからベース電流Ｉｂまでの立ち下がり時間（以下、単に立ち下がり時間と言うことがある。）Ｔｄｏｗｎを１．５〜３．１ｍｓとすることが好ましい。
また、ピーク電流Ｉｐからベース電流Ｉｂまでの立ち下がり時間Ｔｄｏｗｎとベース電流時間Ｔｂの合計を３．３〜６．８ｍｓ、もしくはピーク電流Ｉｐからベース電流Ｉｂまでの立ち下がり時間Ｔｄｏｗｎとベース電流時間Ｔｂの合計をパルス周期ｃに対して６５〜８０％とするのが好ましい。
For the welding current, a direct current having a pulse waveform is used.
FIG. 2 shows an example of this pulse waveform. In this pulse waveform, it is preferable that the fall time from the peak current Ip to the base current Ib (hereinafter sometimes simply referred to as the fall time) Tdown is 1.5 to 3.1 ms.
The sum of the fall time Tdown from the peak current Ip to the base current Ib and the base current time Tb is 3.3 to 6.8 ms, or the fall time Tdown from the peak current Ip to the base current Ib and the base current time Tb Is preferably 65 to 80% of the pulse period c.
ピーク電流Ｉｐからベース電流Ｉｂまでの立ち下がり時間Ｔｄｏｗｎが１．５ｍｓ未満ではワイヤ先端に形成された溶滴が離脱する時間が足りず、スパッタが発生する。前記立ち下がり時間Ｔｄｏｗｎが３．１ｍｓを越えると溶滴の離脱に時間が掛かりすぎ、不安定なビードとなる。
また、前記立ち下がり時間Ｔｄｏｗｎとベース電流時間Ｔｂとの合計が３．３ｍｓ未満、もしくはパルス周期ｃに対して６５％未満では、ワイヤ４先端に形成された溶滴が溶融池に円滑に移行する前に次のパルスが印加されるため、アークの不安定現象に繋がる。
また、前記立ち下がり時間Ｔｄｏｗｎとベース電流時間Ｔｂとの合計が６．８ｍｓ越えると、もしくはパルス周期ｃに対して８０％を越えると、パルス期間Ｔｐにおけるワイヤ４の溶融が不足し、溶滴が形成しにくくなるため、不規則な溶滴移行になり、短絡やビード不整を生じ易くなる。
If the falling time Tdown from the peak current Ip to the base current Ib is less than 1.5 ms, the time for the droplets formed on the wire tip to separate is insufficient and spatter occurs. If the fall time Tdown exceeds 3.1 ms, it takes too much time for the droplets to separate, resulting in an unstable bead.
Further, when the sum of the fall time Tdown and the base current time Tb is less than 3.3 ms, or less than 65% with respect to the pulse period c, the droplet formed at the tip of the wire 4 smoothly moves to the molten pool. Since the next pulse is applied before, this leads to an arc instability phenomenon.
When the sum of the fall time Tdown and the base current time Tb exceeds 6.8 ms, or exceeds 80% with respect to the pulse period c, the wire 4 is not sufficiently melted in the pulse period Tp, and droplets are not formed. Since it becomes difficult to form, it becomes irregular droplet transfer, and it becomes easy to produce a short circuit and bead irregularity.
また、ベース電流Ｉｂに対してピーク電流Ｉｐを４．６〜７．５倍以内にすることが好ましく、これ以外の範囲ではベース電流時間Ｔｂにおいてワイヤの著しい溶融または溶融不足を生じ、スパッタの発生やビード不整を生じやすくなる。
また、平均溶接電流は８０〜３００Ａが好ましく、ピーク電流Ｉｐは２００〜５００Ａ、ベース電流Ｉｂは３０〜１５０Ａが好ましく、アーク電圧は１８〜２５Ｖが好ましい。これらの溶接電流条件は、必要に応じて適宜変動させることができ、良好な接合状態が得られるように試行錯誤によって決めることが実際的である。
In addition, it is preferable that the peak current Ip is within 4.6 to 7.5 times the base current Ib, and in other ranges, the wire is significantly melted or insufficiently melted at the base current time Tb, and spatter is generated. And bead irregularities.
The average welding current is preferably 80 to 300 A, the peak current Ip is preferably 200 to 500 A, the base current Ib is preferably 30 to 150 A, and the arc voltage is preferably 18 to 25 V. These welding current conditions can be appropriately changed as necessary, and it is practical to determine the welding current conditions by trial and error so that a good bonding state can be obtained.
溶接トーチ１の移動速度、すなわちブレージング速度は１．０〜２．５ｍ／分程度が好ましい。溶接トーチ１の前進角は−１０度〜＋１０度の範囲が好ましく、傾斜角は鉛直方向に対して１０〜４５度とするのが好ましい。 The moving speed of the welding torch 1, that is, the brazing speed is preferably about 1.0 to 2.5 m / min. The advance angle of the welding torch 1 is preferably in the range of −10 degrees to +10 degrees, and the inclination angle is preferably 10 to 45 degrees with respect to the vertical direction.
以下に、本発明のシールドガス組成限定理由について、後述の具体例の結果から導き出された考察に基づいて述べる。
シールドガス中に酸化性ガスを添加すると、母材の陰極点が安定して形成されるため、アークの指向性が増し、ビード蛇行に代表されるアークの不安定現象を改善する効果が得られる。
一方、酸化性ガスを必要以上添加するとアークが過度に集中し、ビードが細くなり止端の安定性が低下すると共に、酸化によりビード表面が黒く変色する問題があることから、酸化性ガスの過剰添加は好ましくない。
Hereinafter, the reason for limiting the shielding gas composition of the present invention will be described based on the consideration derived from the results of specific examples described later.
When an oxidizing gas is added to the shielding gas, the cathode spot of the base material is stably formed, so that the directivity of the arc is increased and the effect of improving the arc instability typified by bead meandering is obtained. .
On the other hand, if the oxidizing gas is added more than necessary, the arc will be excessively concentrated, the bead will become thin and the stability of the toe will deteriorate, and the oxidation may cause the bead surface to turn black. Addition is not preferred.
以上を満足する条件で種々の検討を行った結果、添加ガスとして酸素を用いる場合、酸素の最低濃度は０．０３体積％、上限濃度は０．４体積％であることがわかった。また、炭酸ガスを添加ガスとして用いた場合、酸素に比べ酸化力に劣るため、最低濃度は０．０７体積％であり、ビードの表面酸化の影響も少なくなるため、上限濃度は０．５体積％であった。 As a result of various studies under the conditions satisfying the above, it was found that when oxygen was used as the additive gas, the minimum concentration of oxygen was 0.03% by volume and the upper limit concentration was 0.4% by volume. When carbon dioxide gas is used as an additive gas, the oxidizing power is inferior to that of oxygen, so the minimum concentration is 0.07% by volume and the influence of bead surface oxidation is reduced, so the upper limit concentration is 0.5% by volume. %Met.
以下、具体例を示す。
［例１］
板厚０．９ｍｍの冷延鋼板を用いて、上板と下板の間の隙間を０ｍｍ、アークトーチの傾斜角を鉛直方向に対して２５度とし、トーチ移動速度１．０ｍ／分でアークブレージングを行い、アークの安定性及びスパッタの発生状況を高速度ビデオカメラで観察し、ビード外観を目視観察した。
シールドガスとして、アルゴンガス及び炭酸ガス、又はアルゴンガス及び酸素ガスからなる二種類の混合ガスを用い、シールドガス中の炭酸ガス、酸素ガスの組成を変えてアークブレージングを行った。また、比較としてアークブレージングで通常用いられているアルゴンガスを用いた。
Specific examples are shown below.
[Example 1]
Using a cold-rolled steel sheet with a thickness of 0.9 mm, the gap between the upper and lower plates is 0 mm, the inclination angle of the arc torch is 25 degrees with respect to the vertical direction, and arc brazing is performed at a torch moving speed of 1.0 m / min. The stability of the arc and the occurrence of spatter were observed with a high-speed video camera, and the bead appearance was visually observed.
As the shielding gas, argon gas and carbon dioxide gas, or two kinds of mixed gas composed of argon gas and oxygen gas were used, and arc brazing was performed by changing the composition of carbon dioxide gas and oxygen gas in the shielding gas. For comparison, argon gas that is usually used in arc brazing was used.
母材 ：炭素鋼板（ＳＰＣＣ） 板厚０．９ｍｍ
継手形状 ：重ね継手
ワイヤ ：銅アルミニウム合金ＣｕＡｌ８（ＥＮ１４６４０：２００５） φ０．８ｍｍ
ブレージング速度 ：１．０ｍ／分
板間隙間 ：０ｍｍ
アークトーチ前進角：０°
アークトーチ傾斜角：２５°
ワイヤ送給速度 ：８．１ｍ／分
シールドガス流量 ：２０Ｌ／分
溶接電流 ：１００Ａ
アーク電圧 ：１９．０〜２１．５Ｖ
ピーク電流Ｉｐ ：３１０Ａ
ベース電流Ｉｂ ：３０Ａ
パルス期間Ｔｐ ：１．８ｍｓ
ベース電流時間Ｔｂ：３．７ｍｓ
立ち下がり時間Ｔｄｏｗｎ：３．１ｍｓ
Base material: Carbon steel plate (SPCC) Thickness 0.9mm
Joint shape: Lap joint Wire: Copper aluminum alloy CuAl8 (EN 14640: 2005) φ0.8mm
Brazing speed: 1.0 m / min Clearance between plates: 0 mm
Arc torch advance angle: 0 °
Arc torch tilt angle: 25 °
Wire feed speed: 8.1 m / min Shielding gas flow rate: 20 L / min Welding current: 100 A
Arc voltage: 19.0-21.5V
Peak current Ip: 310A
Base current Ib: 30A
Pulse period Tp: 1.8 ms
Base current time Tb: 3.7 ms
Fall time Tdown: 3.1 ms
表１に試験結果を示す。
評価では銅アルミニウム合金ワイヤを用いた場合に特徴的な、光沢のある美麗なビード外観を損なう因子である、スパッタ、ビード不整、ビードの表面酸化による黒色変色およびシワの発生を対象とし、以下の評価基準に基づき評価を行った。
アークの不安定現象に伴うスパッタ発生がほとんど認められず、ビード幅の最大値と最小値の差が２ｍｍ未満の均一なビードを形成するもの、またはビードの変色及びシワ発生無いものを合格である「○」とした。
一方、アークが不安定となりスパッタが発生するもの、ビード幅の最大値と最小値の差が２ｍｍ以上のビード不整を生じるもの、ビード表面が酸化により変色しシワの発生が認められるものは不合格である「×」とした。
また、スパッタ発生が若干認められるものの、スパッタが母材表面に付着しない程度のもの、またはビード表面に若干酸化が認められるもののシワの発生にまで至っていないものは「△」とし、「○」とともに合格とした。
Table 1 shows the test results.
In the evaluation, the following factors, which are characteristic when copper aluminum alloy wires are used, are the factors that impair the appearance of glossy and beautiful beads, spatter, bead irregularity, black discoloration due to bead surface oxidation, and generation of wrinkles. Evaluation was performed based on the evaluation criteria.
Almost no spatter due to arc instability is observed, and the one that forms a uniform bead with a difference between the maximum value and the minimum value of the bead width of less than 2 mm, or that does not cause bead discoloration and wrinkles is acceptable. “○”.
On the other hand, if the arc becomes unstable and spatter occurs, if the difference between the maximum and minimum bead widths is 2 mm or more, the bead irregularity is not acceptable. “×”.
In addition, spatter is slightly observed, but the spatter does not adhere to the surface of the base material, or the bead surface is slightly oxidized but does not cause wrinkles. Passed.
表１の結果から、炭酸ガス０．０７〜０．５体積％、好ましくは０．１〜０．３体積％又は酸素ガス０．０３〜０．４体積％、好ましくは０．０５〜０．１８体積％の範囲に調整し残部がアルゴンからなる混合ガスで良好な結果が得られることがわかる。 From the results of Table 1, carbon dioxide gas 0.07 to 0.5% by volume, preferably 0.1 to 0.3% by volume or oxygen gas 0.03 to 0.4% by volume, preferably 0.05 to 0. It can be seen that good results can be obtained with a mixed gas which is adjusted to a range of 18% by volume and the balance is argon.
[例２］
板厚１．０ｍｍの冷延鋼板を用いて、上板と下板の間の隙間を０ｍｍ、アークトーチの傾斜角を鉛直方向に対して２５度とし、トーチ移動速度０．５〜２．５ｍ／分でアークブレージングを行い、ブレージング速度が変化した場合のアークの安定性を高速度ビデオカメラで、ビード外観を目視観察した。シールドガスとして、アルゴンガス及び炭酸ガス、又はアルゴンガス及び酸素ガスからなる二種類の混合ガスを用い、シールドガス中の炭酸ガス、酸素ガスの組成を変えてアークブレージングを行った。
[Example 2]
Using a cold-rolled steel sheet with a thickness of 1.0 mm, the gap between the upper and lower plates is 0 mm, the inclination angle of the arc torch is 25 degrees with respect to the vertical direction, and the torch moving speed is 0.5 to 2.5 m / min. Arc brazing was carried out, and the bead appearance was visually observed with a high-speed video camera for the stability of the arc when the brazing speed changed. As the shielding gas, argon gas and carbon dioxide gas, or two kinds of mixed gas composed of argon gas and oxygen gas were used, and arc brazing was performed by changing the composition of carbon dioxide gas and oxygen gas in the shielding gas.
ブレージング方法 ：消耗電極式、パルスアーク
母材 ：炭素鋼板（ＳＰＣＣ） 板厚１．０ ｍｍ
継手形状 ：重ね継手
ワイヤ ：銅アルミニウム合金ＣｕＡｌ８（ＥＮ１４６４０：２００５） φ０．８ｍｍ
ブレージング速度 ：１．０〜２．５ｍ／分
板間隙間 ：０ｍｍ
アークトーチ前進角：０°
アークトーチ傾斜角：２５°
ワイヤ送給速度 ：８．１〜１７．０ｍ／分
シールドガス流量 ：２０Ｌ／分
溶接電流 ：１００〜２１０Ａ
アーク電圧 ：１９．０〜２５．５Ｖ
ピーク電流Ｉｐ ：３１０〜４６０Ａ
ベース電流Ｉｂ ：３０〜１００Ａ
パルス期間Ｔｐ ：１．７〜１．９ｍｓ
ベース電流時間Ｔｂ：１．５〜３．７ｍｓ
立ち下がり時間Ｔｄｏｗｎ：１．５〜３．１ｍｓ
立ち下がり時間Ｔｄｏｗｎとベース電流時間Ｔｂとの合計：３．３〜６．８ｍｓ
Brazing method: Consumable electrode type, pulse arc Base material: Carbon steel plate (SPCC) Thickness 1.0 mm
Joint shape: Lap joint Wire: Copper aluminum alloy CuAl8 (EN 14640: 2005) φ0.8mm
Brazing speed: 1.0 to 2.5 m / min Gap between plates: 0 mm
Arc torch advance angle: 0 °
Arc torch tilt angle: 25 °
Wire feed speed: 8.1 to 17.0 m / min Shielding gas flow rate: 20 L / min Welding current: 100 to 210 A
Arc voltage: 19.0-25.5V
Peak current Ip: 310-460A
Base current Ib: 30 to 100 A
Pulse period Tp: 1.7 to 1.9 ms
Base current time Tb: 1.5 to 3.7 ms
Fall time Tdown: 1.5 to 3.1 ms
Total of fall time Tdown and base current time Tb: 3.3 to 6.8 ms
表２、表３に試験結果を示す。
評価では銅アルミニウム合金ワイヤを用いた場合に特徴的な、光沢のある美麗なビード外観を損なう因子である、ビード不整、ビードの表面酸化による黒色変色およびシワの発生を対象とし、以下の評価基準に基づき評価を行った。
アークの不安定現象が確認されず、ビード幅の最大値と最小値の差が２ｍｍ未満の均一なビードを形成するもの、またはビードの変色及びシワ発生無いものを合格である「○」とした。
一方、アークが不安定となり、ビード幅の最大値と最小値の差が２ｍｍ以上のビード不整を生じるもの、ビード表面が酸化により変色しシワの発生が認められるものを不合格である「×」とした。
また、ビード表面に若干酸化が認められるもののシワの発生にまで至っていないものは「△」とし、「○」とともに合格とした。
Tables 2 and 3 show the test results.
In the evaluation, the following evaluation criteria were applied to the occurrence of bead irregularities, black discoloration due to bead surface oxidation, and wrinkles, which are factors that impair the appearance of glossy and beautiful beads that are characteristic when copper aluminum alloy wires are used. Based on the evaluation.
An arc instability phenomenon was not confirmed, and the difference between the maximum value and the minimum value of the bead width was less than 2 mm, or a bead that was not discolored and wrinkled was rated as “Good”. .
On the other hand, when the arc becomes unstable and the difference between the maximum value and the minimum value of the bead width is 2 mm or more, the bead irregularity is rejected, or the bead surface is discolored due to oxidation and the generation of wrinkles is rejected. It was.
Moreover, although the oxidation was recognized on the bead surface slightly, the thing which did not reach to generation | occurrence | production of wrinkles was set as "(triangle | delta)", and it was set as the pass with "(circle)".
表２、表３の結果から、ブレージング速度１．０〜２．５ｍ／分、１パルスあたりのピーク電流からベース電流Ｉｂまでの立ち下がり時間Ｔｄｏｗｎが１．５〜３．１ｍｓ、前記立ち下がり時間Ｔｄｏｗｎとベース電流時間Ｔｂとの合計が３．３〜６．８ｍｓの範囲において、炭酸ガス０．０７〜０．５体積％、好ましくは０．１〜０．３体積％の範囲又は酸素ガス０．０３〜０．４体積％、好ましくは０．０５〜０．１８体積％の範囲に調整し残部がアルゴンからなる混合ガスを用いることにより、高速施工において良好な結果が得られることがわかる。 From the results shown in Tables 2 and 3, the falling time Tdown from the peak current per pulse to the base current Ib is 1.5 to 3.1 ms from the brazing speed of 1.0 to 2.5 m / min. When the total of Tdown and base current time Tb is in the range of 3.3 to 6.8 ms, carbon dioxide gas is 0.07 to 0.5% by volume, preferably 0.1 to 0.3% by volume or oxygen gas is 0%. It can be seen that good results can be obtained in high-speed construction by using a mixed gas composed of 0.03 to 0.4% by volume, preferably 0.05 to 0.18% by volume and the balance being argon.
表１における資料番号０（比較例）、４（本発明品）および１１（本発明品）について、そのビード外観の写真を図３として示す。
この写真からも、本発明品では、ビード幅が均一で、ビードの焼けが生じていないことがわかる。
The photograph of the bead appearance is shown in FIG. 3 for material numbers 0 (comparative example), 4 (product of the present invention) and 11 (product of the present invention) in Table 1.
Also from this photograph, it can be seen that the bead width is uniform and the bead is not burned in the product of the present invention.
１・・溶接トーチ、２・・ガスノズル、３・・コンタクトチップ、４・・ワイヤ、５・・母材、６・・溶接電源装置 1 .... welding torch, 2 .... gas nozzle, 3 .... contact tip, 4 .... wire, 5 .... base material, 6 .... welding power supply
Claims (7)
シールドガス中の炭酸ガスが０．０７〜０．５体積％であり、残部がアルゴンからなる混合ガスを使用し、アークブレージングすることを特徴とする鋼板のアークブレージング方法。 In the arc brazing method of a steel sheet using a shield gas and a wire containing copper as a main component and containing aluminum,
An arc brazing method for a steel sheet, characterized in that a carbon dioxide gas in a shield gas is 0.07 to 0.5% by volume, and a gas mixture is made of argon as a balance and arc brazed.
シールドガス中の酸素ガスが０．０３〜０．４体積％であり、残部がアルゴンからなる混合ガスを使用し、アークブレージングすることを特徴とする鋼板のアークブレージング方法。 In the arc brazing method of a steel sheet using a shield gas and a wire containing copper as a main component and containing aluminum,
An arc brazing method for a steel sheet, characterized by arc brazing using a mixed gas containing 0.03 to 0.4% by volume of oxygen gas in the shield gas and the balance being argon.
炭酸ガスが０．１〜０．５体積％であり、残部がアルゴンであることを特徴とするシールドガス。 A shielding gas used for arc brazing of a steel sheet using a wire containing copper as a main component and containing aluminum,
Carbon dioxide gas is 0.1-0.5 volume%, and the remainder is argon, The shielding gas characterized by the above-mentioned.
酸素ガスが０．０３〜０．４体積％であり、残部がアルゴンであることを特徴とするシールドガス。 A shielding gas used for arc brazing of a steel sheet using a wire containing copper as a main component and containing aluminum,
A shielding gas characterized in that the oxygen gas is 0.03 to 0.4% by volume and the balance is argon.
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| CN108672868A (en) * | 2018-04-18 | 2018-10-19 | 江苏理工学院 | A kind of welding method of aluminium and copper different metal materials |
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2008
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