JP6487877B2 - 溶融Zn系めっき鋼板のアーク溶接方法、溶接部材の製造方法および溶接部材 - Google Patents
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Description
(ここで、
di:前記溶接ビードにおいて観察されたi番目のブローホールの長さ
L:溶接ビードの長さ)。
本実施の形態における溶融Zn系めっき鋼板のアーク溶接方法における、溶接ワイヤと溶接前の溶融Zn系めっき鋼板同士の当接部との位置関係について、図3に基づいて説明する。
パルスアークを発生させるためのピーク電流IPを、350〜650Aの範囲とすることが好ましい。例えば、溶接ワイヤ2の供給速度が15m/min以上の場合に、ピーク電流IPが350Aを下回ると溶接ワイヤ2が溶融不足となって、溶接ワイヤ2の供給が過剰となり距離Dが2mmを下回る。また、アーク力が弱くなり、溶融池3の押し下げによる撹拌効果が弱くなる。逆にピーク電流IPが650Aを超えると溶接ワイヤ2が溶融過多となって距離Dが20mmを超え、アーク切れや溶滴5の粗大化が発生する。
パルスアークにおけるパルスの周期PFQを、1〜20msの範囲とすることが好ましい。周期PFQが短くなるとパルスアーク4で溶融池3を押し下げる回数が増加するのでZn蒸気の排出が促進される。しかし、周期PFQが短くなり過ぎると、溶接ワイヤ2の供給速度が遅い場合(例えば、3m/min以下の場合)に、溶接ワイヤ2が溶融過多となって上記距離Dが20mmを超え、アーク切れや溶滴5の粗大化が発生する。それにより、溶滴移行が不安定になり、スパッタが発生する。一方、周期PFQが長くなり過ぎると溶接ワイヤ2が溶融不足となって上記距離Dが2mmを下回り、溶融池3と短絡してスパッタが発生する。また、パルスアーク4で溶融池3を押し下げる回数が減少するのでZn蒸気が排出されなくなり、スパッタおよびブローホールが発生する。
パルスマグ溶接法では、溶滴をスプレー移行させるためにAr−CO2混合ガスが、シールドガスとして用いられる。このシールドガスは、溶接中のアークや溶融池の周辺を大気からシールドするためのものでもある。本実施の形態でもシールドガスは、Ar−CO2混合ガスを用いる。Ar−CO2混合ガスとしては、Ar−30体積%CO2ガス、Ar−20体積%CO2ガス、Ar−10体積%CO2ガス、または、さらにCO2濃度を下げたAr−5体積%CO2ガスを用いてもよい。
図3の(a)に示した重ね継手による隅肉溶接、および図3の(b)に示したT字継手による隅肉溶接以外に、角継手、十字継手、当て金継手、フレアー継手等のいずれの継手形状にも本発明は適用できる。また、本発明は、突合せ継手、角継手、十字継手およびT字継手による突合せ溶接にも適用できる。
本実施の形態において溶接の対象となる溶融Zn系めっき鋼板は、溶融Znめっき鋼板、合金化溶融Znめっき鋼板、溶融Zn−Alめっき鋼板、溶融Zn−Al−Mgめっき鋼板等の、めっき層がZnを主成分とする溶融めっき鋼板が好ましい。
溶融Zn系めっき鋼板のめっき付着量が少ないと、めっき面の耐食性および犠牲防食作用を長期にわたって維持するうえで不利となる。種々検討の結果、片面当たりのめっき付着量は15g/m2以上とすることがより効果的である。一方、片面当たりのめっき付着量が250g/m2を超えるとZn蒸気の発生量が多くなり過ぎ、本実施の形態の溶融Zn系めっき鋼板のアーク溶接方法を用いてもスパッタおよびブローホールの発生を抑制することが困難になるので、片面当たりのめっき付着量が250g/m2以下とすることが好ましい。
溶接ワイヤ2は、JIS Z3312 YGW11、またはJIS Z3312 YGW12を用いることが好ましい。これら以外に、JIS Z3312に規定された各種ソリッドワイヤを用いてもよく、他の種類のものでもよい。例えば、メッキレスワイヤ、フラックス入りワイヤ、スラグ系ワイヤ、等を用いてもよい。
溶接速度は、例えば0.4m/minとすることができ、0.1〜2.0m/minの範囲で、各種の溶接条件に応じて設定すればよい。
本実施の形態の溶融Zn系めっき鋼板のアーク溶接方法によれば、スパッタおよびブローホールの発生を抑制して溶融Zn系めっき鋼板同士の溶接を行うことができ、該溶接されてなる溶接部材を提供することができる。該溶接部材の評価(ブローホール占有率、スパッタ付着個数)について、図4および図5に基づいて説明する。
ここで、
di:溶接ビードにおいて観察されたi番目のブローホールの長さ
L:溶接ビードの長さ
である。
ハイスピードカメラ:(株)ノビテック社製M310
可視化用レーザ光源:Cavitra社製CAVLUX HF
パルス波長:810nm
撮影コマ数:4000コマ/秒。
2 溶接ワイヤ
2a ワイヤ先端部(溶接ワイヤの先端)
3 溶融池
4 パルスアーク
5 溶滴
6 溶接ビード
7 当接部
7a 隅部(溶接対象部)
8 領域(スパッタ個数を数える領域)
10 溶接部材
Claims (6)
- ピーク電流とベース電流とを交互に供給することによってアークを発生させるパルスアーク溶接法により溶融Zn系めっき鋼板同士を溶接するアーク溶接方法であって、
溶接ワイヤの先端から、溶接対象である溶融Zn系めっき鋼板同士の当接部における溶接対象部までの距離を距離Dとして、
前記溶接ワイヤの先端および前記溶接対象部をハイスピードカメラで撮影することにより測定される前記距離Dが2mm以上20mm以下となるように、前記溶接ワイヤの供給速度、パルスアークを発生させる溶接電流のピーク電流およびパルスの周期を含む溶接条件を設定し、
前記溶接電流のピーク電流を350A以上650A以下とし、前記パルスの周期を1ms以上20ms以下とし、
設定した前記溶接条件を用いて、前記距離Dを2mm以上20mm以下に維持した状態で溶接し、
シールドガスとして、CO2濃度が5〜20体積%であるAr−CO2ガスを用いることを特徴とする溶融Zn系めっき鋼板のアーク溶接方法。 - 前記溶融Zn系めっき鋼板のめっき層は、Znを主成分とし、1.0質量%以上22.0質量%以下のAlを含有することを特徴とする請求項1に記載の溶融Zn系めっき鋼板のアーク溶接方法。
- 前記溶融Zn系めっき鋼板のめっき層は、0.05質量%以上10.0質量%以下のMgを含有することを特徴とする請求項2に記載の溶融Zn系めっき鋼板のアーク溶接方法。
- 前記溶融Zn系めっき鋼板のめっき層の組成が、Ti:0.002〜0.1質量%、B:0.001〜0.05質量%、Si:0〜2.0質量%、およびFe:0〜2.5質量%からなる群から選ばれる1つ以上の条件を満たしていることを特徴とする請求項3に記載の溶融Zn系めっき鋼板のアーク溶接方法。
- 下記(1)式で示されるブローホール占有率Brが30%以下となり、かつ溶接ビードを中心とした縦100mm、横100mmの領域のスパッタ付着個数が20個以下となることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の溶融Zn系めっき鋼板のアーク溶接方法。
Br=(Σdi/L)×100 ・・・(1)
(ここで、
di:前記溶接ビードにおいて観察されたi番目のブローホールの長さ
L:溶接ビードの長さ) - 溶融Zn系めっき鋼板同士がパルスアーク溶接法により溶接された溶接部材の製造方法であって、
前記溶融Zn系めっき鋼板の片面あたりのめっき付着量が15g/m2以上250g/m2以下であり、
溶接ワイヤの先端から、溶接対象である溶融Zn系めっき鋼板同士の当接部における溶接対象部までの距離を距離Dとして、
前記溶接ワイヤの先端および前記溶接対象部をハイスピードカメラで撮影することにより測定される前記距離Dが2mm以上20mm以下となるように、前記溶接ワイヤの供給速度、パルスアークを発生させる溶接電流のピーク電流およびパルスの周期を含む溶接条件を設定し、
設定した前記溶接条件を用いて、前記距離Dが2mm以上20mm以下に維持した状態で、前記溶接電流のピーク電流が350A以上650A以下であり、前記パルスの周期が1ms以上20ms以下であるパルスアーク溶接によって、
シールドガスとして、CO2濃度が5〜20体積%であるAr−CO2ガスを用いて前記溶融Zn系めっき鋼板同士を溶接することを特徴とする溶接部材の製造方法。
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