JP2013035060A - Zn−Al−Mg系めっき鋼板アーク溶接構造部材の製造法 - Google Patents
Zn−Al−Mg系めっき鋼板アーク溶接構造部材の製造法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】ガスシールドアーク溶接にて鋼材同士を接合して溶接構造部材を製造するに際し、少なくとも接合する一方の部材を溶融Zn−Al−Mg系めっき鋼板部材とし、Arガス、HeガスまたはAr+He混合ガスをベースとしてCO2濃度が0〜7体積%に調整されたシールドガスを使用する、耐溶融金属脆化割れ性に優れるZn−Al−Mg系めっき鋼板アーク溶接構造部材の製造法。
【選択図】図6
Description
図3に、Zn−Al−Mg系めっき鋼板のガスシールドアーク溶接時において、アークが通り過ぎた直後の高温の溶接部近傍の断面状態を模式的に示す。母材1の表面は、溶接前にFe−Al系合金層6を介して均一なめっき層7に覆われていたが、アークの通過によってビード止端部3の近くではめっき層の金属が蒸発して消失している(めっき層蒸発領域9)。それよりビード止端部3からの距離が大きい部分では、元のめっき層7が溶融してZn−Al−Mg系溶融金属8となるが、蒸発による消失には至っていない。ビード止端部3からの距離がさらに大きくなると、元のめっき層7が溶融せずに存在している。なお、図3中、Zn−Al−Mg系溶融金属8およびめっき層7の厚さは誇張して描いてある。
本発明に従うアーク溶接においては、シールドガスのCO2濃度を0〜7体積%の範囲とすることが重要である。シールドガス中に混合されるCO2は前述のようにプラズマアークに触れて一部がCOとO2に乖離し、そのCOの還元作用によって溶接ビード近傍の母材表面が活性化される。従来一般的なガスシールドアーク溶接ではCO2を20体積%程度混合したシールドガスを使用することによって上記の還元作用を十分に発揮させるとともに、アークの安定化による溶け込み深さの増大を図るのが通常である。しかし、本発明ではその還元作用を抑制させるか、あるいは全く利用しないことにより、溶接部近傍のめっき層が蒸発消失した母材表面が過度に活性化されることを防止し、周囲の母材表面に存在するZn−Al−Mg系溶融金属がビード止端部に濡れ拡がることを抑止する。詳細な検討の結果、CO2濃度を7%以下としたとき、濡れ拡がりの抑止効果が現れ、上述のめっき層蒸発領域長さを0.3〜2.0mmの範囲にコントロールすることが可能となる。CO2濃度を5.0%未満とすることがより効果的である。シールドガスのベースガスは、従来と同様にArガスとすることができる。Heガスや、Ar+He混合ガスとしてもよい。それらのベースガスの純度は従来と同等レベルとすればよい。
表1に示す溶融Zn−Al−Mg系めっき鋼板を水平に置き、水平移動する溶接トーチから発生するアークにより鋼板表面に溶接ビードを形成させた(ビードオンプレート)。溶接条件は表1中に記載してある。溶接ビードおよびその近傍の母材を含むビード方向に垂直な断面について、鏡面研磨および硝酸濃度0.2体積%ナイタール液でのエッチングを施したのち、走査型電子顕微鏡観察を行い、ビード止端部近傍を観察することにより図5に符号Lで示しためっき層蒸発領域長さを測定した。
本発明では、アーク溶接で接合する双方の部材のうち、少なくとも一方に溶融Zn−Al−Mg系めっき鋼板部材を適用する。
その溶融Zn−Al−Mg系めっき鋼板部材のめっき原板としては、用途に応じて種々の鋼種が採用できる。高張力鋼板を使用することもできる。めっき原板の板厚は1.0〜6.0mmとすることができる。
上記の溶融Zn−Al−Mg系めっき鋼板部材とアーク溶接により接合する相手部材は、上記と同様の溶融Zn−Al−Mg系めっき鋼板部材であっても構わないし、それ以外の鋼材であっても構わない。
図7に示すように、100mm×75mmの試験片14(溶融Zn−Al−Mg系めっき鋼板部材)の中央部に直径20mm、長さ25mmの棒鋼のボス(突起)15を垂直に立て、表3に示す溶接条件でガスシールドアーク溶接を行って試験片14とボス15を接合した。具体的には溶接開始点Sから時計回りにボス15の周囲を1周して、溶接開始点Sを過ぎた後もさらにビードを重ねて溶接を進め、溶接ビード16の重なり部分17が生成した後の溶接終了点Eまで溶接を行った。溶接中、試験片14は平板上に拘束された状態とした。この試験は実験的に溶接割れが生じやすい状況としたものである。
2 溶接ビード
3 ビード止端部
5 Zn−Al−Mg系合金層
6 Fe−Al系合金層
7 めっき層
8 Zn−Al−Mg系溶融金属
9 めっき層蒸発領域
10 溶融凝固領域
11 めっき層未溶融領域
14 試験片
15 ボス
16 溶接ビード
17 ビード重なり部分
31 溶接トーチ
32 溶接ワイヤ
33 電極
34 シールドガス
35 アーク
Claims (3)
- ガスシールドアーク溶接にて鋼材同士を接合して溶接構造部材を製造するに際し、少なくとも接合する一方の部材を溶融Zn−Al−Mg系めっき鋼板部材とし、Arガス、HeガスまたはAr+He混合ガスをベースとしてCO2濃度が0〜7体積%に調整されたシールドガスを使用する、耐溶融金属脆化割れ性に優れるZn−Al−Mg系めっき鋼板アーク溶接構造部材の製造法。
- 前記溶融Zn−Al−Mg系めっき鋼板は、質量%で、Al:1.0〜22.0%、Mg:0.05〜10.0%、Ti:0〜0.10%、B:0〜0.05%、Si:0〜2.0%、Fe:0〜2.5%、残部Znおよび不可避的不純物からなるめっき層を有するものである請求項1に記載の耐溶融金属脆化割れ性に優れるZn−Al−Mg系めっき鋼板アーク溶接構造部材の製造法。
- 前記溶融Zn−Al−Mg系めっき鋼板は、片面当たりのめっき付着量が20〜250g/m2である請求項1または2に記載の耐溶融金属脆化割れ性に優れるZn−Al−Mg系めっき鋼板アーク溶接構造部材の製造法。
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