JP2017164798A - Gas shield arc-welding method, and welding structure component - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガスシールドアーク溶接方法及び溶接構造部品、特に、低コストで且つ溶接生産性が高く、継手部分の耐食性を向上できるガスシールドアーク溶接方法、及び、継手部分の耐食性に優れた溶接構造部品に関するものである。 The present invention relates to a gas shielded arc welding method and welded structure parts, in particular, a gas shielded arc welding method that is low in cost, has high welding productivity, and can improve the corrosion resistance of the joint part, and a welded structure excellent in the corrosion resistance of the joint part. It relates to parts.
鋼の溶接施工に用いられるガスシールドアーク溶接法は、CO2、Ar、He、O2、H2等のガスを溶融部のシールドガスとして用い、溶融金属を大気から保護すると共に、アークの素材となることで、溶加材（溶接棒や溶接ワイヤ）や母材を溶融させ、接合を行う技術である。この溶接方法は、自動車、建築、橋梁、電気機器等の製造分野で幅広く用いられている。また、ガスシールドアーク溶接の中でも、自動車の足回り部品等の板金溶接構造部品については、隅肉溶接が多く用いられている。 The gas shielded arc welding method used to weld steel uses CO 2 , Ar, He, O 2 , H 2, etc. as the shielding gas for the molten part, protecting the molten metal from the atmosphere, and the arc material This is a technique for melting and joining a filler material (welding rod or welding wire) or a base material. This welding method is widely used in the fields of manufacturing automobiles, buildings, bridges, electrical equipment and the like. Among gas shielded arc welding, fillet welding is often used for sheet metal welded structural parts such as automobile undercarriage parts.
しかし、ガスシールドアーク溶接を行った場合であっても、溶接部における溶接ビードの周りには、不可避的にスラグ（SiやMn等の酸化物）が生じることが知られている。このスラグについては、その表面に化成皮膜が形成されないため、継手部分の耐食性が低下するという問題や、塗膜との密着性が低下するという問題があった。
特に、上述した溶接構造部品を、北米や欧州の塩害地域で使用した場合には、１年程度で錆が発生し、溶接構造部品の機能低下を招くことから、継手部分の耐食性を向上させる技術の開発が望まれていた。
However, even when gas shielded arc welding is performed, it is known that slag (oxides such as Si and Mn) is inevitably generated around the weld bead in the weld. As for this slag, since a chemical conversion film is not formed on the surface thereof, there has been a problem that the corrosion resistance of the joint portion is lowered, and a problem that the adhesion with the coating film is lowered.
In particular, when the above-mentioned welded structural parts are used in salt damage areas in North America and Europe, rust is generated in about one year, resulting in a deterioration in the functionality of the welded structural parts. Development of was desired.
このような問題を解決するべく、種々の技術が開発されている。
継手部分の耐食性を向上させる技術の１つとして、母材の耐食性を向上させることが上げられる。例えば、板厚を大きくして錆代を増やす方法や、母材として亜鉛系めっき鋼等の耐食性の高い鋼材を用いる方法、母材に防錆ワックスを塗布する方法などが挙げられる。
Various techniques have been developed to solve such problems.
One of the techniques for improving the corrosion resistance of the joint portion is to improve the corrosion resistance of the base material. For example, a method of increasing the rust allowance by increasing the plate thickness, a method of using a steel material having high corrosion resistance such as galvanized steel as a base material, a method of applying a rust preventive wax to the base material, and the like.
さらに、継手部分の耐食性を向上させる別の技術として、特許文献１には、亜鉛系合金めっき鋼板を、ステンレス系溶接ワイヤを用いて溶接する方法が開示されている。この方法によれば、母材及び溶接金属のいずれも耐食性を高めることができる結果、継手部分の耐食性の向上が可能となる。
また、特許文献２には、母材のSi及びTi含有量、並びに、シールドガスの酸化性ガスの量を調整する方法が開示されている。この方法によれば、溶接ビード端部におけるスラグ形成を抑制できる結果、継手部分の耐食性の向上が可能となる。
Furthermore, as another technique for improving the corrosion resistance of the joint portion, Patent Document 1 discloses a method of welding a zinc-based alloy-plated steel sheet using a stainless steel welding wire. According to this method, the corrosion resistance of both the base metal and the weld metal can be improved, and as a result, the corrosion resistance of the joint portion can be improved.
Patent Document 2 discloses a method of adjusting the Si and Ti contents of the base material and the amount of the oxidizing gas of the shield gas. According to this method, slag formation at the weld bead end can be suppressed, and as a result, the corrosion resistance of the joint portion can be improved.
しかしながら、母材の耐食性を向上させる技術や、特許文献１及び２に開示された技術については、いずれも特殊な母材や、溶接金属、シールドガス等を用いているため、裸鋼材同士を溶接する場合に比べてコストの増加を避けることができなかった。そのため、製造コスト低減の点でさらなる改善が望まれていた。
また、特許文献１に開示された技術のように、亜鉛系めっき鋼板同士を溶接する場合には、高い耐食性が得られるものの、ブローホール（溶接ビード中に生じる球状の空洞）が生じやすく、溶接生産性の点でさらなる改良を図る必要があった。
However, the technology for improving the corrosion resistance of the base metal and the techniques disclosed in Patent Documents 1 and 2 all use a special base material, weld metal, shield gas, etc., so that the bare steel materials are welded together. Compared to the case, the increase in cost could not be avoided. Therefore, further improvements have been desired in terms of reducing manufacturing costs.
In addition, as in the technique disclosed in Patent Document 1, when welding galvanized steel sheets, high corrosion resistance is obtained, but blowholes (spherical cavities generated in the weld bead) are likely to occur, and welding is performed. It was necessary to make further improvements in terms of productivity.
本発明は、かかる事情に鑑み、低コストで且つ溶接生産性が高く、継手部分の耐食性を向上できるガスシールドアーク溶接方法、及び、その方法によって得られた、継手部分の耐食性に優れた溶接構造部品を提供することを目的としている。 In view of such circumstances, the present invention is a gas shield arc welding method that is low in cost, has high welding productivity, and can improve the corrosion resistance of the joint portion, and a welded structure that is obtained by the method and has excellent corrosion resistance of the joint portion. The purpose is to provide parts.
本発明者らは、上記の課題を解決すべく、ガスシールドアーク溶接方法について鋭意研究を重ねた結果、溶接する母材として裸鋼板及び亜鉛系めっき鋼板を用い、これらを重ね合わせて隅肉溶接する際の、溶接方向に対するトーチの傾斜角（前進角）及び前記亜鉛系めっき鋼板の溶接面に対する前記トーチの傾斜角（トーチ角）について適正化を図ることによって、耐食性の高い亜鉛系めっき鋼板のほうにスラグを集中させることができる結果、溶接ビードの端部にスラグが発生し、該スラグから腐食が生じた場合であっても、腐食の進行を抑えることができることを見出した。さらに、本発明では、溶接する鋼板の一方に裸鋼板を用いているため、亜鉛系めっき鋼板同士を溶接する場合に比べて、コストの低減を図ることができるとともに、ブローホールの発生を抑制できる結果、溶接生産性の向上が可能となることも見出した。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have conducted extensive research on the gas shielded arc welding method. As a result, a bare steel plate and a galvanized steel plate are used as a base material to be welded, and these are overlapped to fillet weld Of the galvanized steel sheet having high corrosion resistance by optimizing the inclination angle (advance angle) of the torch with respect to the welding direction and the inclination angle (torch angle) of the torch with respect to the welding surface of the galvanized steel sheet. As a result of concentrating the slag, it was found that the progress of the corrosion can be suppressed even when the slag is generated at the end of the weld bead and the slag is corroded. Furthermore, in the present invention, since a bare steel plate is used for one of the steel plates to be welded, the cost can be reduced and the occurrence of blow holes can be suppressed as compared with the case of welding galvanized steel plates together. As a result, it has also been found that welding productivity can be improved.
本発明は、以上の知見に基づきなされたものであり、その要旨は以下の通りである。
（１）シールドガスを供給しながら、裸鋼板と亜鉛系めっき鋼板とを隅肉溶接する、ガスシールドアーク溶接方法であって、前記隅肉溶接時の、溶接方向と直交する方向に対するトーチの傾斜角（前進角）を5〜30°とし、前記亜鉛系めっき鋼板の溶接面に対する前記トーチの傾斜角（トーチ角）を30〜80°とすることで、溶接ビード部上に発生するスラグを前記亜鉛系めっき鋼板側に集中させることを特徴とする、ガスシールドアーク溶接方法。
The present invention has been made based on the above findings, and the gist thereof is as follows.
(1) A gas shielded arc welding method in which a bare steel plate and a zinc-based plated steel plate are fillet welded while supplying a shield gas, and the inclination of the torch with respect to the direction orthogonal to the welding direction during the fillet welding By setting the angle (advance angle) to 5 to 30 ° and the inclination angle (torch angle) of the torch with respect to the weld surface of the galvanized steel sheet to 30 to 80 °, the slag generated on the weld bead portion is A gas shielded arc welding method characterized by being concentrated on the galvanized steel sheet side.
（２）前記隅肉溶接の溶接速度が、400〜1200mm／minであることを特徴とする、上記（１）に記載のガスシールドアーク溶接方法。 (2) The gas shielded arc welding method according to (1), wherein a welding speed of the fillet welding is 400 to 1200 mm / min.
（３）前記裸鋼板及び前記亜鉛系めっき鋼板の板厚が、いずれも1〜4mmであることを特徴とする、上記（１）又は（２）に記載のガスシールドアーク溶接方法。 (3) The gas shielded arc welding method according to (1) or (2) above, wherein the bare steel plate and the zinc-based plated steel plate each have a thickness of 1 to 4 mm.
（４）前記シールドガスが不活性ガスと酸化性ガスからなる混合ガスであり、該酸化性ガスが5〜20体積％のCO2及び／又は1〜5体積％のO2からなり、該シールドガスはアーク溶接トーチによって供給されることを特徴とする、上記（１）〜（３）のいずれか１項に記載のガスシールドアーク溶接方法。 (4) The shield gas is a mixed gas composed of an inert gas and an oxidizing gas, and the oxidizing gas is composed of 5 to 20% by volume of CO 2 and / or 1 to 5% by volume of O 2. The gas shielded arc welding method according to any one of (1) to (3) above, wherein the gas is supplied by an arc welding torch.
（５）上記（１）〜（４）のいずれか１項に記載のガスシールドアーク溶接方法によって得られた溶接構造部品であって、前記裸鋼板側の溶接ビード部のスラグ被覆率が1％以下、前記亜鉛系めっき鋼板側の溶接ビード部のスラグ被覆率が15％以下であることを特徴とする、溶接構造部品。 (5) A welded structural part obtained by the gas shielded arc welding method according to any one of (1) to (4) above, wherein the slag coverage of the weld bead portion on the bare steel plate side is 1%. Hereinafter, a welded structural component, wherein the slag coverage of the weld bead portion on the galvanized steel sheet side is 15% or less.
本発明により、低コストで且つ溶接生産性が高く、継手部分の耐食性を向上できるガスシールドアーク溶接方法を提供できる。さらに、その方法によって得られた、継手部分の耐食性に優れる溶接構造部品を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a gas shield arc welding method that is low in cost, has high welding productivity, and can improve the corrosion resistance of the joint portion. Furthermore, the welded structure part excellent in the corrosion resistance of the joint part obtained by the method can be provided.
本発明のガスシールドアーク溶接方法について、必要に応じて図面を参照しながら具体的に説明する。
図１は、本発明のガスシールドアーク溶接方法の一実施形態について、模式的に示した図である。
The gas shielded arc welding method of the present invention will be specifically described with reference to the drawings as necessary.
FIG. 1 is a diagram schematically showing one embodiment of the gas shielded arc welding method of the present invention.
（ガスシールドアーク溶接方法）
本発明のガスシールドアーク溶接方法は、図１に示すように、シールドガスを供給しながら、裸鋼板２と亜鉛系めっき鋼板１とを隅肉溶接する、ガスシールドアーク溶接方法である。
(Gas shield arc welding method)
As shown in FIG. 1, the gas shielded arc welding method of the present invention is a gas shielded arc welding method in which a bare steel plate 2 and a zinc-based plated steel plate 1 are fillet welded while supplying a shielding gas.
ここで、前記ガスシールドアーク溶接とは、図１に示すように、溶接部分をシールドガスによって空気から遮蔽し、溶接ワイヤ先端と鋼板との間に発生させたアークプラズマによって溶接ワイヤを溶融（消耗）させながらアーク溶接を行う溶接手法である。アーク溶接においては、溶融金属が大気中の酸素や窒素、水蒸気などにさらされると酸化、窒化などにより溶接品質が劣化することから、これらの溶融金属を大気から遮断するために使用されるものがシールドガスであり、シールドガスを用いるアーク溶接のことを、ガスシールドアーク溶接という。
また、前記隅肉溶接とは、図１に示すように、隅肉継手（ほぼ直交する二つの面を溶接する三角形状の断面をもつ溶接継手）で行う溶接形態であり、溶接継手には、重ね継手（母材の一部を重ねた溶接継手）、Ｔ継手（一つの板の端面を他の板の表面に載せて、Ｔ形のほぼ直角となる溶接継手）、十字継手（十字形となる溶接継手）、角継手（２つの母材をほぼ直角にＬ字形に保つ、その角の溶接継手）等の溶接継手が挙げられる。
Here, the gas shielded arc welding means that, as shown in FIG. 1, the welding portion is shielded from the air by a shielding gas, and the welding wire is melted (consumed) by arc plasma generated between the tip of the welding wire and the steel plate. This is a welding technique in which arc welding is performed while performing. In arc welding, when molten metal is exposed to oxygen, nitrogen, water vapor, etc. in the atmosphere, the welding quality deteriorates due to oxidation, nitridation, etc., so what is used to shield these molten metals from the atmosphere. Arc welding, which is a shielding gas and uses shielding gas, is called gas shielding arc welding.
In addition, the fillet welding is a welding form performed with a fillet joint (a welded joint having a triangular cross section that welds two surfaces substantially orthogonal to each other) as shown in FIG. Lap joints (welded joints with a part of the base metal overlapped), T joints (welded joints with the end face of one plate placed on the surface of another plate, and a right angle of the T shape), cruciform joints (cruciform and And welded joints such as corner joints (the weld joints at the corners that keep the two base materials in an L shape substantially at right angles).
本発明のガスシールドアーク溶接方法に用いられる裸鋼板の種類については、特に限定されない。例えば、酸洗脱スケールした熱延鋼板若しくは鋼帯、又は、それらを冷間圧延して得られた冷延鋼板若しくは鋼帯を用いることができる。なお、前記前処理工程及び焼鈍工程の条件についても特に限定はされず、任意の方法を採用することができる。 The type of the bare steel plate used in the gas shielded arc welding method of the present invention is not particularly limited. For example, a hot-rolled steel plate or steel strip that has been pickled and descaled, or a cold-rolled steel plate or steel strip obtained by cold rolling them can be used. In addition, it does not specifically limit about the conditions of the said pre-processing process and annealing process, Arbitrary methods are employable.
また、本発明のガスシールドアーク溶接方法に用いられる亜鉛系めっき鋼板については、特に制限されない。例えば、溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＩ）又はこれを合金化した合金化溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＡ）、さらには溶融Zn−5質量%Al合金めっき鋼板（ＧＦ）、溶融Zn−55質量%Al合金めっき鋼板（ＧＬ）、電気亜鉛めっき鋼板（ＥＧ）、電気亜鉛−Ni合金めっき鋼板（Zn−11質量%Ni）等が挙げられる。 Moreover, it does not restrict | limit especially about the zinc-plated steel plate used for the gas shield arc welding method of this invention. For example, hot-dip galvanized steel sheet (GI) or alloyed hot-dip galvanized steel sheet (GA) alloyed with this, hot-dip Zn-5 mass% Al alloy-plated steel sheet (GF), hot-dip Zn-55 mass% Al alloy plating A steel plate (GL), an electrogalvanized steel plate (EG), an electrogalvanized-Ni alloy plated steel plate (Zn-11 mass% Ni), etc. are mentioned.
そして本発明は、図１に示すように、前記隅肉溶接時の、溶接方向Ｐと直交する方向Ｑに対するトーチ３の傾斜角（前進角α）を5〜30°とし、前記亜鉛系めっき鋼板１の上面１ａに対する前記トーチ３の傾斜角（トーチ角β）を30〜80°とすることで、前記裸鋼板２の端部に溶接ビード部５を集中させることを特徴とする。 And as shown in FIG. 1, this invention makes the inclination angle (advance angle (alpha)) of the torch 3 with respect to the direction Q orthogonal to the welding direction P at the time of the said fillet welding to 5-30 degrees, The tilt angle of the torch 3 (torch angle β) with respect to the upper surface 1a of 1 is set to 30 to 80 ° so that the weld bead portion 5 is concentrated on the end portion of the bare steel plate 2.
ここで、図３（ａ）は、ガスシールドアーク溶接時の溶接部を拡大して示したものである。図３（ａ）から、ガスシールドアーク溶接時に、溶融池の端部にスラグが生じ、溶融金属の動きに伴い、溶接方向とは逆方向に移動していることがわかる。また、図３（ｂ）から、移動したスラグは、溶接後、溶接ビードの端部に形成されていることがわかる。
なお、上述した溶接ビードの端部におけるスラグの形成（図３（ｂ））については、不可避的なものである。該スラグは、上述したように、表面に化成皮膜が形成されないため、継手部分の耐食性が低下するという問題や、塗膜との密着性が低下するという問題を引き起こす。
Here, Fig.3 (a) expands and shows the welding part at the time of gas shield arc welding. FIG. 3A shows that slag is generated at the end of the molten pool during gas shielded arc welding and moves in the direction opposite to the welding direction as the molten metal moves. Moreover, from FIG.3 (b), it turns out that the moved slag is formed in the edge part of a weld bead after welding.
In addition, about formation of the slag (FIG.3 (b)) in the edge part of the weld bead mentioned above is unavoidable. As described above, since the chemical conversion film is not formed on the surface, the slag causes a problem that the corrosion resistance of the joint portion is lowered and a problem that the adhesion to the coating film is lowered.
そのため、本発明のガスシールドアーク溶接方法では、前記前進角α及び前記トーチ角βの調整を行って、裸鋼板と亜鉛系めっき鋼板とを隅肉溶接し、前記溶接スラグを、亜鉛系めっき鋼板１側の溶接ビード上に集中して形成させる。該溶接ビード部５に形成されるスラグをできるだけ耐食性の高い亜鉛系めっき鋼板１側に集めることで、前記スラグが発生した場合であっても、亜鉛系めっき鋼板１の犠牲防食効果によって高い耐食性を確保できる。また、一方の母材にはめっきのない裸鋼板２を用いているため、亜鉛系めっき鋼板同士を用いる場合に比べて低コスト化が図れると共に、亜鉛系めっき鋼板同士をアーク溶接する際に多く見られるブローホールについても抑制することができ、溶接生産性にも優れる。 Therefore, in the gas shielded arc welding method of the present invention, the advance angle α and the torch angle β are adjusted, the bare steel plate and the zinc-based plated steel plate are fillet welded, and the welding slag is replaced with the zinc-based plated steel plate. It is formed in a concentrated manner on the weld bead on one side. By collecting the slag formed on the weld bead portion 5 on the zinc-based plated steel sheet 1 side having the highest possible corrosion resistance, even when the slag is generated, high corrosion resistance is achieved by the sacrificial anticorrosive effect of the zinc-based plated steel sheet 1. It can be secured. Moreover, since the bare steel plate 2 without plating is used for one base material, the cost can be reduced as compared with the case of using galvanized steel plates together, and it is often used when arc welding galvanized steel plates. The blowholes that can be seen can be suppressed, and the welding productivity is excellent.
ここで、図４は、本発明のガスシールドアーク溶接方法によって、ＧＡ鋼板と裸鋼板を隅肉溶接し、得られた溶接構造部品を腐食環境（塩水噴霧→乾燥→湿潤を1サイクルとする環境）において一定期間（350サイクル）放置した後の状態を示したものである。図４を参照すると、溶接ビード上のスラグがＧＡ鋼板側に集中して形成されていたため、腐食についてもＧＡ鋼板側に多く発生していることがわかる。しかし、前記ＧＡ鋼板側に見られる腐食については、表面上に錆が広がっているものの、亜鉛による犠牲防食によって鋼板内部にまでは進行していない。 Here, FIG. 4 shows fillet welding of a GA steel plate and a bare steel plate by the gas shielded arc welding method of the present invention, and the resulting welded structural part is in a corrosive environment (an environment in which salt spraying → drying → wetting is one cycle). ) Shows a state after being left for a certain period (350 cycles). When FIG. 4 is referred, since the slag on a weld bead was concentrated and formed in the GA steel plate side, it turns out that many corrosion also generate | occur | produces in the GA steel plate side. However, the corrosion observed on the GA steel plate side has not progressed to the inside of the steel plate due to sacrificial corrosion prevention with zinc, although rust spreads on the surface.
また、図５は、裸鋼板及び合金化溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＡ鋼板）の重ね隅肉溶接について、それぞれスラグ部分から錆が発生した後の状態を示したものであるが、図５を参照すると、裸鋼板は、スラグを起点として錆が鋼板表面および内部に進展拡張するのに対して、ＧＡ鋼板は錆が点在するだけであり鋼板内部への進展は少なく、耐食性にすぐれることがわかる。そのため、前記亜鉛系めっき鋼板側にスラグを集めることで、スラグを起点に腐食が始まった場合であっても、腐食の進行を抑えることができる。 Moreover, FIG. 5 shows the state after rust is generated from the slag part for the lap fillet welding of the bare steel plate and the galvannealed steel plate (GA steel plate). In the case of bare steel sheets, rust propagates and extends from the slag to the surface and inside of the steel sheet, whereas GA steel sheets are only scattered by rust, and the progress to the inside of the steel sheet is small, indicating that it has excellent corrosion resistance. . Therefore, by collecting slag on the galvanized steel sheet side, the progress of corrosion can be suppressed even when corrosion starts from the slag.
前記前進角αとは、図２（ａ）に示すように、溶接方向Ｐと直交する方向Ｑに対する傾斜させたトーチ３の角度のことである。前記前進角αを5〜30°とすることで、トーチ３の先端から発生するアーク４及びシールドガスの流れにより溶接部分の溶融金属（溶融池）の表面の流れをコントロールできるため、前記溶接金属上の浮遊スラグを前記亜鉛系めっき鋼板１側に集中させることが可能となる。なお、前記前進角αが30°を超えた場合には、前記トーチ３が傾斜しすぎるために、高精度に溶接を行うことが困難となり、一方、前記前進角αが5°未満になると、前記溶融金属の流れのコントロールを十分に行えない。
さらに、より高精度に溶融金属の流れをコントロールでき、より確実に前記亜鉛系めっき鋼板上に溶接ビード部を集中させることができる点から、前記前進角αを、10〜30°とすることが好ましく、10〜20°とすることがより好ましい。
The advancing angle α is an angle of the torch 3 inclined with respect to a direction Q perpendicular to the welding direction P, as shown in FIG. By setting the advancing angle α to 5 to 30 °, the flow of the surface of the molten metal (molten pool) in the welded portion can be controlled by the flow of the arc 4 generated from the tip of the torch 3 and the shielding gas. The upper floating slag can be concentrated on the galvanized steel sheet 1 side. When the advance angle α exceeds 30 °, the torch 3 is inclined too much, so that it is difficult to perform welding with high accuracy. On the other hand, when the advance angle α is less than 5 °, The flow of the molten metal cannot be sufficiently controlled.
Furthermore, the advance angle α can be set to 10 to 30 ° from the point that the flow of molten metal can be controlled with higher accuracy and the weld bead portion can be more reliably concentrated on the galvanized steel sheet. The angle is preferably 10 to 20 °.
前記トーチ角βとは、図２（ｂ）に示すように、傾斜させた前記トーチ３の前記亜鉛系めっき鋼板１の上面（溶接面）１ａに対する角度のことである。前記トーチ角βを30〜80°とすることで、トーチ３の先端から発生するアーク４及びシールドガスの放出により溶接部分の溶融金属の表面の流れをコントロールできるため、前記溶接ビード部５上に形成されるスラグ部を前記亜鉛系めっき鋼板１側に集中させることが可能となる。なお、前記トーチ角βが30°未満の場合には、前記トーチ３の傾斜が足りないため、前記溶融金属の流れのコントロールを十分に行えず、一方、前記トーチ角βが80°を超えると、前記トーチ３が傾斜しすぎるために、高精度に溶接を行うことが困難となる。
さらに、より高精度に溶融金属の流れをコントロールでき、より確実に前記亜鉛系めっき鋼板上に前記スラグ部を集中させることができる点から、前記トーチ角βを、40〜70°とすることが好ましく、40〜60°とすることがより好ましい。
The torch angle β is an angle of the inclined torch 3 with respect to the upper surface (welded surface) 1a of the galvanized steel sheet 1 as shown in FIG. 2 (b). By setting the torch angle β to 30 to 80 °, the flow of the molten metal surface in the welded portion can be controlled by the discharge of the arc 4 and the shield gas generated from the tip of the torch 3. It is possible to concentrate the formed slag part on the zinc-based plated steel sheet 1 side. When the torch angle β is less than 30 °, the torch 3 is not sufficiently inclined, so that the flow of the molten metal cannot be sufficiently controlled. On the other hand, when the torch angle β exceeds 80 °, Since the torch 3 is inclined too much, it becomes difficult to perform welding with high accuracy.
Furthermore, the flow of molten metal can be controlled with higher accuracy, and the torch angle β can be set to 40 to 70 ° from the point that the slag portion can be concentrated on the galvanized steel sheet more reliably. The angle is preferably 40 to 60 °.
また、前記隅肉溶接時の、溶接構造部品の部品姿勢についてもさらに調整することで、前記溶融金属の流れのコントロールでき、調整を行うことで、より確実に前記亜鉛系めっき鋼板上に溶接ビード部を集中させることができる。ここで、前記部品姿勢とは、前記裸鋼板及び前記亜鉛系めっき鋼板の傾斜角度のことをいう。 Further, by further adjusting the orientation of the welded structure parts during the fillet welding, the flow of the molten metal can be controlled, and by adjusting the weld bead on the galvanized steel sheet more reliably. The department can be concentrated. Here, the said component attitude means the inclination angle of the said bare steel plate and the said zinc-based plated steel plate.
なお、前記溶接方向Ｐとは、図２（ａ）に示すように、溶接時に前記トーチ３を進める方向であり、本発明のガスシールドアーク溶接方法では、前記溶接方向Ｐに前記トーチ３の先端を向けて進行する前進法を採用している。
また、前記溶接速度（前記トーチ３を溶接方向Ｐに進める速度）が、400〜1200mm／minであることが好ましい。より高精度に溶融金属の流れをコントロールでき、より確実に前記亜鉛系めっき鋼板１側に溶接ビード部を集中させることができるからである。なお、前記溶接速度が、400 mm／min未満の場合には、溶接速度が遅すぎるため、効率的な溶接が行えないおそれがあり、一方、前記溶接速度が1200mm／minを超える場合には、溶接速度が速すぎるため、前記溶融金属の流れを十分にコントロールできないおそれがある。
The welding direction P is a direction in which the torch 3 is advanced during welding, as shown in FIG. 2A. In the gas shielded arc welding method of the present invention, the tip of the torch 3 is in the welding direction P. Adopting a forward method that progresses toward
Moreover, it is preferable that the said welding speed (speed which advances the said torch 3 to the welding direction P) is 400-1200 mm / min. This is because the flow of molten metal can be controlled with higher accuracy, and the weld bead portion can be more reliably concentrated on the galvanized steel sheet 1 side. When the welding speed is less than 400 mm / min, the welding speed is too slow, and thus there is a possibility that efficient welding cannot be performed. On the other hand, when the welding speed exceeds 1200 mm / min, Since the welding speed is too high, the flow of the molten metal may not be sufficiently controlled.
ここで、本発明のガスシールドアーク溶接方法に用いられる裸鋼板及び亜鉛系めっき鋼板の板厚は、特に限定はされないが、1〜4mmであることが好ましい。前記裸鋼板及び亜鉛系めっき鋼板の板厚が1mm未満の場合には、錆代が少なくなるため、腐食が進行した場合の溶接構造部品の寿命が短くなり、一方、前記裸鋼板及び亜鉛系めっき鋼板の板厚が4mmを超えると、溶接構造部品の寿命は長くなるものの、製造コストの高騰を招くことになる。 Here, the plate thickness of the bare steel plate and the galvanized steel plate used in the gas shielded arc welding method of the present invention is not particularly limited, but is preferably 1 to 4 mm. If the thickness of the bare steel sheet and zinc-based plated steel sheet is less than 1 mm, the rust allowance is reduced, so that the life of the welded structural part when corrosion progresses is shortened, whereas the bare steel sheet and zinc-based plating If the thickness of the steel sheet exceeds 4 mm, the life of the welded structural part will be prolonged, but the manufacturing cost will rise.
なお、前記ガスシールドアーク溶接に用いられるトーチ３は、ワイヤ状の溶接金属及び前記シールドガスを有するものであり、その他必要に応じて、溶接ワイヤの供給ロールや、電源のコンタクト、シールドガスのノズル等を備える。 The torch 3 used for the gas shielded arc welding has a wire-like weld metal and the shielding gas, and, if necessary, a welding wire supply roll, a power supply contact, and a shield gas nozzle. Etc.
また、前記溶接ワイヤの種類については、特に限定はされず、公知の溶接ワイヤを適宜用いることができる。例えば、より優れた溶接性を得られる点からは、前記溶接ワイヤが、C、Si、Mn及びTiを含むことが好ましい。 Moreover, it does not specifically limit about the kind of the said welding wire, A well-known welding wire can be used suitably. For example, it is preferable that the welding wire contains C, Si, Mn, and Ti from the viewpoint of obtaining better weldability.
さらに、前記シールドガスについても、特に限定はされず、公知のシールドガスを適宜用いることができる。例えば、前記スラグの発生を効果的に抑えることができる点からは、前記シールドガスが、不活性ガスと酸化性ガスからなる混合ガスであり、シールドガス100体積％に対して、該酸化性ガスが、CO2：5〜20体積％及び／又はO2：1〜5体積％からなることが好ましく、より高精度に前期溶融金属の流れをコントロールでき、より確実に前記亜鉛系めっき鋼板上に前記溶接ビード部を集中させることができる点からは、該シールドガスを、前端部径が細くなったノズルを用いて供給することが好ましい。 Further, the shielding gas is not particularly limited, and a known shielding gas can be appropriately used. For example, from the point that generation of the slag can be effectively suppressed, the shielding gas is a mixed gas composed of an inert gas and an oxidizing gas, and the oxidizing gas is used with respect to 100% by volume of the shielding gas. However, it is preferable that CO 2 : 5 to 20% by volume and / or O 2 : 1 to 5% by volume, the flow of the molten metal can be controlled with higher accuracy and more reliably on the galvanized steel sheet. From the viewpoint of concentrating the weld bead portion, it is preferable to supply the shielding gas using a nozzle having a narrow front end diameter.
（溶接構造部品）
次に、本発明の溶接構造部品について説明する。
本発明の対象とする溶接構造部品は、上述したガスシールドアーク溶接方法によって得られたものである。
そして、本発明の溶接構造部品は、前記裸鋼板上の溶接ビード部のスラグ被覆率が1％以下、前記亜鉛系めっき鋼板上の溶接ビード部のスラグ被覆率が15％以下であることを特徴とする。
(Welded structural parts)
Next, the welded structural component of the present invention will be described.
The welded structural component targeted by the present invention is obtained by the above-described gas shielded arc welding method.
In the welded structural component of the present invention, the slag coverage of the weld bead portion on the bare steel plate is 1% or less, and the slag coverage of the weld bead portion on the galvanized steel plate is 15% or less. And
ここで、前記スラグ被覆率とは、溶接ビード全体の面積に対する溶接ビード上に存在（被覆）するスラグ面積の割合のことであり、溶接ビードを溶接線に沿って２分割（亜鉛めっき鋼板側の溶接ビード及び裸鋼板側の溶接ビードに分割）し、それぞれの部分におけるスラグ面積の、ビード面積に対する割合を100倍することによって算出することができる。 Here, the slag coverage is the ratio of the slag area existing (covered) on the weld bead to the entire area of the weld bead, and the weld bead is divided into two along the weld line (on the galvanized steel sheet side). It can be calculated by dividing the ratio of the slag area in each portion to the bead area by 100.
本発明の溶接構造部品は、前記溶接ビード部の端部が、耐食性の高い亜鉛系めっき鋼板側に集められているため、発生したスラグは、亜鉛系めっき鋼板側に集中する（前記亜鉛系めっき鋼板上の溶接ビード部のスラグ被覆率が高くなる）。その結果、スラグの部分から腐食が生じた場合であっても、亜鉛系めっき鋼板の犠牲防食効果によって高い耐食性を確保できる。加えて、一方の母材にはめっきのない裸鋼板が用いられているため、亜鉛系めっき鋼板同士をアーク溶接してなる溶接構造部品に比べて、ブローホールが抑制されている。 In the welded structural component of the present invention, since the end of the weld bead portion is gathered on the zinc-based plated steel plate side having high corrosion resistance, the generated slag is concentrated on the zinc-based plated steel plate side (the zinc-based plating plate). The slag coverage of the weld bead on the steel plate is increased). As a result, even when corrosion occurs from the slag portion, high corrosion resistance can be ensured by the sacrificial anticorrosive effect of the galvanized steel sheet. In addition, since a bare steel plate without plating is used for one base material, blowholes are suppressed as compared with a welded structure part formed by arc welding galvanized steel plates.
上述したように、図４は、本発明のガスシールドアーク溶接方法によって、ＧＡ鋼板と裸鋼板を隅肉溶接し、得られた溶接構造部品を腐食環境において一定期間放置した後の状態である。図４を参照すると、溶接ビード上のスラグが継手部分においてもＧＡ鋼板側に集中して形成されていたため、腐食についてもＧＡ鋼板側に多く発生し表面上には錆が広がっているものの、亜鉛による犠牲防食によって鋼板内部にまでは進行していないことがわかる。 As described above, FIG. 4 shows a state after the fillet welded between the GA steel plate and the bare steel plate by the gas shielded arc welding method of the present invention, and the obtained welded structural component is left in a corrosive environment for a certain period. Referring to FIG. 4, since the slag on the weld bead is concentrated on the GA steel plate side even in the joint part, corrosion occurs frequently on the GA steel plate side and rust spreads on the surface. It can be seen that it has not progressed to the inside of the steel plate due to sacrificial corrosion prevention.
さらに、本発明の溶接構造部品は、その表面に、化成処理皮膜及び／又は塗膜をさらに備えることができる。これらの膜を備えることで、より優れた耐食性を実現できる。
なお、化成皮膜及び塗膜の種類については、特に限定はされず、公知のものを適宜使用することができる。
Furthermore, the welded structural component of the present invention can further include a chemical conversion treatment film and / or a coating film on the surface thereof. By providing these films, more excellent corrosion resistance can be realized.
In addition, it does not specifically limit about the kind of chemical conversion film and a coating film, A well-known thing can be used suitably.
なお、本発明の溶接構造部品のその他の構成については、上述したガスシールドアーク溶接方法に記載されたものと同様である。 In addition, about the other structure of the welded structure components of this invention, it is the same as that of what was described in the gas shield arc welding method mentioned above.
次に、本発明の実施例を説明する。
（サンプル１〜２３）
表１に示すように、条件（母材の条件、トーチの前進角、トーチのトーチ角、溶接速度、シールドガスの組成、スラグ被覆率）を変更して、ガスシールドアーク溶接を行った。各条件によって隅肉溶接された溶接継手のサンプルについて、後述する評価を行った。
Next, examples of the present invention will be described.
(Samples 1 to 23)
As shown in Table 1, gas shield arc welding was performed by changing the conditions (base material conditions, torch advance angle, torch torch angle, welding speed, shield gas composition, slag coverage). Evaluation of the weld joint sample that was fillet welded under each condition was performed as described below.
（耐食性評価）
各サンプルについて、腐食試験（塩水噴霧→乾燥→湿潤を1サイクルとする環境を200サイクル繰り返す試験）を実施した。
耐食性の評価は、腐食試験後の溶接部における最大腐食深さが裸鋼板の板厚の25％以上に達した場合を×、25％未満の場合を○と判定した。
(Corrosion resistance evaluation)
Each sample was subjected to a corrosion test (a test in which a salt spray->dry-> wet cycle of 1 cycle was repeated 200 cycles).
In the evaluation of corrosion resistance, the case where the maximum corrosion depth in the welded portion after the corrosion test reached 25% or more of the thickness of the bare steel plate was judged as x, and the case where it was less than 25% was judged as ◯.
表１の結果から、実施例のサンプル１〜１５については、溶接ビード上のスラグがＧＡ鋼板側に集中して形成されており、裸鋼板側のスラグ形成は抑制されており、腐食試験後の耐食性はいずれも良好な結果を示した。
一方、比較例のサンプル１６では、裸鋼板と裸鋼板の隅肉溶接継手となるため、耐食性が劣化した。比較例のサンプル１７〜２１では、めっき鋼板と裸鋼板の隅肉溶接継手であるが、前進角又はトーチ角が最適条件外の設定であるため、溶接ビード上のスラグがＧＡ鋼板側に集中して形成されず、裸鋼板側に1％より多く形成され、耐食性が劣化した。比較例のサンプル２２ではシールドガス中のCO2量が20％よりも多く含有しており、溶接ビード上のスラグの発生量が多くなり、溶接ビード上のスラグがＧＡ鋼板側に集中して形成できず、裸鋼板側に1％より多く形成されたため、耐食性が劣化した。比較例のサンプル２３では、溶接速度が1200mm／minを超えた溶接条件であるため、溶接ビードのシールドガスによるシールド性が劣化して溶接ビード上のスラグ発生量が多くなり、溶接ビード上のスラグがＧＡ鋼板側に集中して形成できず、裸鋼板側に1％より多く形成されたため、耐食性が劣化した。
From the results of Table 1, for samples 1 to 15 of the examples, the slag on the weld bead is formed concentrated on the GA steel plate side, and the slag formation on the bare steel plate side is suppressed, and after the corrosion test Corrosion resistance showed good results.
On the other hand, in the sample 16 of the comparative example, the corrosion resistance deteriorated because it became a fillet welded joint between the bare steel plate and the bare steel plate. Samples 17 to 21 of the comparative example are fillet welded joints of a plated steel plate and a bare steel plate, but because the advance angle or torch angle is a setting outside the optimum condition, the slag on the weld bead is concentrated on the GA steel plate side. And more than 1% was formed on the bare steel plate side, and the corrosion resistance deteriorated. In the sample 22 of the comparative example, the amount of CO 2 in the shielding gas is more than 20%, the amount of slag generated on the weld bead increases, and the slag on the weld bead is concentrated on the GA steel plate side. However, the corrosion resistance deteriorated because it was formed more than 1% on the bare steel plate side. In the sample 23 of the comparative example, since the welding speed is a welding condition exceeding 1200 mm / min, the shielding property of the weld bead due to the shielding gas is deteriorated, and the amount of slag generated on the weld bead is increased, and the slag on the weld bead is increased. Cannot be concentrated on the GA steel plate side, and more than 1% was formed on the bare steel plate side, so the corrosion resistance deteriorated.
本発明によれば、低コストで且つ溶接生産性が高く、継手部分の耐食性を向上できるガスシールドアーク溶接方法を提供できる。さらに、本発明によれば、継手部分の耐食性に優れる溶接構造部品を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a gas shielded arc welding method that is low in cost, has high welding productivity, and can improve the corrosion resistance of the joint portion. Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide a welded structure component having excellent corrosion resistance at the joint portion.
１ 亜鉛系めっき鋼板
２ 裸鋼板
３ トーチ
４ アーク
５ 溶接ビード部
Ｐ 溶接方向
α 前進角
β トーチ角
1 Galvanized steel plate 2 Bare steel plate 3 Torch 4 Arc 5 Weld bead part P Welding direction α Advance angle β Torch angle
Claims (5)
前記隅肉溶接時の、溶接方向と直交する方向に対するトーチの傾斜角（前進角）を5〜30°とし、前記亜鉛系めっき鋼板の溶接面に対する前記トーチの傾斜角（トーチ角）を30〜80°とすることで、溶接ビード部上に発生するスラグを前記亜鉛系めっき鋼板側に集中させることを特徴とする、ガスシールドアーク溶接方法。 A gas shield arc welding method in which fillet welds a bare steel plate and a zinc-based plated steel plate while supplying a shield gas,
The inclination angle (advance angle) of the torch with respect to the direction orthogonal to the welding direction during the fillet welding is 5 to 30 °, and the inclination angle (torch angle) of the torch with respect to the weld surface of the galvanized steel sheet is 30 to 30 °. A gas shielded arc welding method characterized by concentrating slag generated on a weld bead portion on the galvanized steel sheet side by setting the angle to 80 °.
前記裸鋼板側の溶接ビード部のスラグ被覆率が1％以下、前記亜鉛系めっき鋼板側の溶接ビード部のスラグ被覆率が15％以下であることを特徴とする、溶接構造部品。 A welded structure part obtained by the gas shielded arc welding method according to any one of claims 1 to 4,
A welded structural component, wherein the slag coverage of the weld bead portion on the bare steel plate side is 1% or less, and the slag coverage of the weld bead portion on the galvanized steel plate side is 15% or less.
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