特許 6683635 高強度薄鋼板のパルスＭＡＧ溶接方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6683635

(24)【登録日】2020年3月30日

(45)【発行日】2020年4月22日

(54)【発明の名称】高強度薄鋼板のパルスＭＡＧ溶接方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 35/30 20060101AFI20200413BHJP

   B23K 9/23 20060101ALI20200413BHJP

   C22C 38/00 20060101ALN20200413BHJP

   C22C 38/04 20060101ALN20200413BHJP

【ＦＩ】

   B23K35/30 320F

   B23K9/23 A

   !C22C38/00 301A

   !C22C38/04

【請求項の数】1

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2017-3371(P2017-3371)

(22)【出願日】2017年1月12日

(65)【公開番号】特開2018-111114(P2018-111114A)

(43)【公開日】2018年7月19日

【審査請求日】2019年6月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】302040135

【氏名又は名称】日鉄溶接工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100120868

【弁理士】

【氏名又は名称】安彦 元

(72)【発明者】

【氏名】木本 勇

(72)【発明者】

【氏名】岩上 友勝

(72)【発明者】

【氏名】土久岡 諒

【審査官】 川口 由紀子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−３０１６２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−３２１９８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１５８７１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭４７−０３４０３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６０−１９６２８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１９５１９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１８８７７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５５２３５４０（ＵＳ，Ａ）

【文献】 中国特許第１０２２１８６２１（ＣＮ，Ｂ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｋ ３５／００−３５／４０

Ｃ２２Ｃ ３８／００−３８／６０

Ｂ２３Ｋ ９／２３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

板厚１．２〜３．２ｍｍである高強度薄鋼板のパルスＭＡＧ溶接方法において、
ワイヤ全質量に対する質量％で、
Ｃ：０．０２〜０．１５％、
Ｓｉ：０．３０〜０．６０％、
Ｍｎ：１．２０〜１．９０％、
Ｎｉ：２．０〜４．０％、
Ｃｒ：０．３０〜０．７０％、
Ｍｏ：０．４０〜０．８０％、
かつＣｒとＭｏの合計：０．７５〜１．１５％、
Ｔｉ：０．０２〜０．０７％、
Ｃｕ：０．１０〜０．４０％を含有し、
Ｐ：０．０３％以下、
Ｓ：０．０３％以下であり、
残部はＦｅ及び不可避不純物よりなるソリッドワイヤを用いて、
パルスピーク電流（Ｉｐ）：４４０〜６００Ａ、
パルスベース電流（Ｉｂ）：３０〜８０Ａとし、
前記パルスピーク電流（Ｉｐ）とパルスピーク時間（Ｔｐ）が下記式（１）を満足するパルスを付加して溶接することを特徴とする高強度薄鋼板のパルスＭＡＧ溶接方法。
４１５≦Ｉｐ（Ａ）×Ｔｐ（ｍｓｅｃ） ≦ ７８０・・・・・（１）

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、引張強度が７８０ＭＰａ以上の高強度薄鋼板のパルスＭＡＧ溶接方法に関し、特に板厚が１．２〜３．２ｍｍの高強度薄鋼板の重ね継手部やＴ継手部を溶接するに際してアークを安定させ、止端部のなじみが良好で、溶接部のギャップが大きい場合においてもビード幅の広い溶接ビードが得られ、溶接欠陥がなく、かつ優れた溶接金属の機械的性能が得られるなど、高能率で高品質な溶接部を得る上で好適な高強度薄鋼板のパルスＭＡＧ溶接方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、地球環境保全の見地から、自動車の燃費向上が重要な課題となっており、車体材料の高強度化のために使用鋼板の薄肉化が進められている。例えば特許文献１には、引張最大強度７８０ＭＰａ以上の高強度鋼板で衝突時の衝撃吸収能に優れた自動車用鋼板が開示されている。また特許文献２には、引張強さが９８０ＭＰａ以上の高強度鋼板で成形性の優れた自動車用鋼板が開示されている。

【0003】

自動車用薄鋼板の溶接は、ソリッドワイヤを用いて継手部の品質特性の面からスパッタの発生量を低減させて部材への付着を少なくする目的と、高速溶接性確保の面からシールドガスとしてＡｒガスを主成分とし、これにＣＯ₂ガスを混合、さらにはＯ₂ガスを混合したガスを用いたパルスＭＡＧ溶接方法が近年増加している。パルスＭＡＧ溶接方法は、平均電流を低くして溶接できることから薄鋼板の溶接では耐溶け落ち性も向上できるとともに、高速度の溶接条件で施工されるので生産性が高く、品質の良好な溶接継手部が得られる。

【0004】

パルスＭＡＧ溶接とは、溶接電流として平均電流値より高電流となるピーク電流と平均電流値より低電流としたベース電流を周期的に流す溶接方法である。これによりピーク電流期間では一定に送給されている溶接用ワイヤを電磁ピンチ力などの作用で溶滴状態に溶融させ、ベース電流期間中にこの溶滴を溶融池に安定的に移行させるので、高速溶接時にアンダーカットを抑制するために溶接中のアーク電圧が低くなった場合においても溶滴が溶融池と短絡することなくスムーズに溶融池へ移行させることができる。

【0005】

このように、パルス溶接電源を適用することにより、パルスＭＡＧ溶接においてピーク電流、ピーク時間、アーク電圧の積からなる溶融エネルギーに対応したワイヤ送給量毎の溶滴生成量にする。すなわち、１回のパルスピーク電流時に１個の溶滴を生成させ、ベース電流期間に溶滴を溶融池に規則的に移行させる１パルス−１ドロップ移行となるパルス条件とするにより、溶滴はスムーズに溶融池に移行してスパッタ発生量が低減される。このため溶接電源は、溶接用ワイヤの送給速度に対応してパルスの周波数を数十Ｈｚ〜３００Ｈｚ程度まで変化させることが可能となっている。

【0006】

一方、ピーク電流、ピーク時間、アーク電圧の積からなるワイヤを溶融するエネルギーがワイヤ送給量と不均衡になると、溶滴の形成がベース電流期間となり、溶滴形成がピーク電流期間の初期時に終了した溶滴はスムーズに移行できなくなり、スパッタとして飛散する。また溶滴移行時期がベース電流期間及びピーク電流期間に不連続に発生することになり、スパッタとして飛散するばかりでなく不均一なビード形状となる。

【0007】

特にガスシールドアーク溶接での高速度溶接においてはアンダーカットが発生し易く、これを抑制する方法としてはアーク電圧を低くした溶接条件を採用することが一般的であるが、アークの広がりが小さくなるのでビード幅も狭くなり、ビード幅の広い良好な継手の形成が困難となる。また薄鋼板の構造物の形状は複雑化し、溶接部においても継手部の形状は複雑で溶接狙い精度が要求され、ワイヤ狙い精度の不安定状態により鋼板の溶け落ちや溶け込み不良さらにはアーク状態の安定性劣化によるスパッタの多発、ビード形状の不良などの要因となる。

【0008】

図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）に薄鋼板の重ね継手部の横向姿勢においてギャップがある場合のビード形成状態の例を示す。前板１に対して後側に後板２を位置させ、この前板１及び後板２にそれぞれ溶接金属３を形成させる。この前板１と後板２との間にはギャップＧが形成されている。図１（ａ）は、溶け落ちやビードの垂れおよびアンダーカットがなくビード幅Ｗが大きく良好な溶接金属３が得られた例を示す。図１（ｂ）は、アンダーカット４が生じた例を示す。図１（ｃ）は、溶融金属３が前板１側に垂れた例を示す。図１（ｄ）は、鋼板（後板２）が溶け落ちた例を示す。図１（ｅ）は、溶融金属３が前板１と後板２の間のギャップＧ内に垂れ落ちた例を示す。

【0009】

図１（ｂ）に示すアンダーカット４は、アーク電圧が高い場合に生じる。図１（ｃ）に示す溶融金属３の前板１側への垂れは、図２に示すワイヤ狙い位置６が前板１の前面側６１になった場合に生じやすい。図１（ｄ）に示す鋼板（後板２）の溶け落ちは、図２に示すワイヤ狙い位置６が後板側６２になった場合に生じやすい。図１（ｅ）に示す溶接金属３のギャップＧ内への垂れ落ちは、ギャップＧ自体が大きい場合に生じやすくなる。このように、ワイヤ狙い位置が変動した場合は、溶融金属３の垂れや、後板２側の鋼板の溶け落ちが生ずるばかりでなく、重ね継手部のギャップＧが大きい場合、溶融金属３が前板１と後板２との間で架橋できなくなり、良好な溶接ビード形成が困難という問題があった。

【0010】

高強度薄鋼板の溶接用ソリッドワイヤは、例えば特許文献３において、ワイヤ組成から導き出される炭素当量と、溶接電圧を限定することによる水平すみ肉溶接部適正な曲率半径の止端部とし、疲労強度が優れた溶接部が得られるという技術の開示がある。しかし、溶接はＭＡＧ溶接であり高速溶接の場合スパッタ発生量が多くなる。また、溶接金属の強度及び靭性も満足するものではない。

【0011】

一方、高強度鋼板のパルスＭＡＧ溶接用ワイヤとして、特許文献４に、薄板高張力鋼板（６９０ＭＰａ鋼級）をワイヤ成分、シールドガス組成及びパルス付与条件を限定して溶接し、溶接金属の機械的性質を良好にすることができるととともにスパッタの発生量が少なく溶接作業性に優れる技術が開示されている。しかし、特許文献４に開示の技術においても、アークが安定してビード幅が広く、ビード止端部のなじみが良好で、ギャップが大きい場合においても良好な溶接金属を得ることができず、溶接金属の強度も低くなってしまうという問題があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0012】

【特許文献1】特開２０１５−１７５０６１号公報

【特許文献2】特開２０１５−１７５０５１号公報

【特許文献3】特開平８−２５０８０号公報

【特許文献4】特開平８−９９１７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

そこで本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、板厚が１．２〜３．２ｍｍであり、引張強度が７８０ＭＰａ以上の高強度薄鋼板の重ね継手部やＴ継手部を溶接するに際してアークが安定し、止端部のなじみが良好で、溶接部のギャップが大きい場合においてもビード幅の広い溶接ビードが得られ、溶接欠陥がなく、かつ優れた溶接金属の機械的性能が得られるなど、高能率に高品質な溶接部が得られる高強度薄鋼板のパルスＭＡＧ溶接方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0014】

本発明の要旨は、板厚１．２〜３．２ｍｍである高強度薄鋼板のパルスＭＡＧ溶接方法において、ワイヤ全質量に対する質量％で、Ｃ：０．０２〜０．１５％、Ｓｉ：０．３０〜０．６０％、Ｍｎ：１．２０〜１．９０％、Ｎｉ：２．０〜４．０％、Ｃｒ：０．３０〜０．７０％、Ｍｏ：０．４０〜０．８０％、かつＣｒとＭｏの合計：０．７５〜１．１５％、Ｔｉ：０．０２〜０．０７％、Ｃｕ：０．１０〜０．４０％を含有し、Ｓ：０．０３％以下、Ｐ：０．０３％以下であり、残部はＦｅ及び不可避不純物よりなるソリッドワイヤを用いて、パルスピーク電流（Ｉｐ）：４４０〜６００Ａ、パルスベース電流（Ｉｂ）：３０〜８０Ａとし、前記パルスピーク電流（Ｉｐ）とパルスピーク時間（Ｔｐ）が下記式（１）を満足するパルスを付加して溶接することを特徴とする高強度薄鋼板のパルスＭＡＧ溶接方法にある。
４１５≦Ｉｐ（Ａ）×Ｔｐ（ｍｓｅｃ） ≦ ７８０・・・・・（１）

【発明の効果】

【0015】

本発明の高強度鋼板のパルスＭＡＧ溶接方法によれば、板厚が１．２〜３．２ｍｍの引張強度が７８０ＭＰａ以上の高強度薄鋼板の重ね継手部やＴ継手部を溶接するに際してアークが安定し、止端部のなじみが良好で、溶接部のギャップが大きい場合においてもビード幅の広い溶接ビードが得られ、溶接欠陥がなく、かつ優れた溶接金属の機械的性能が得られるなど、高能率に高品質な溶接部が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】（ａ）乃至（ｅ）は、それぞれ薄鋼板の重ね継手の横向姿勢でギャップがある場合のビード形成状態を示す図である。

【図2】本発明の実施例における横向重ね継手のワイヤ狙い位置を示す図である。

【図3】本発明の実施例に用いた横向重ね継手に試験板を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

本発明者らは、上述した問題点を解決するために、薄鋼板を重ね継手とし、各種成分のソリッドワイヤを用いて各種パルス条件で０．６ｍ／ｍｉｎ以上の溶接速度で溶接を行い、アークの安定性、溶接ビード幅、溶接止端部のなじみ性、溶接欠陥の有無を評価し、かつ溶着金属の強度及び低温靱性について詳細に検討した結果、次の知見を得た。

【0018】

（１）ワイヤ組成は、Ｍｎの含有量、Ｓｉの含有量の適正化によって溶滴の細粒化、アークの安定性向上、溶融金属の粘性及び表面張力の適正化を図り、広幅ビードでスパッタ発生量の少ない溶接ができ、ビード外観が良好で溶接欠陥の無い溶接金属が得られる。また、Ｃの含有量、Ｃｒの含有量及びＭｏの含有量の適正化及びＮｉ、Ｔｉ、Ｃｕの添加によって高強度で安定した靱性の溶接金属が得られる。

【0019】

（２）上述した組成のワイヤを用いてパルス条件が１パルス−１ドロップの溶滴移行となる領域にすることで、６０ｃｍ／ｍｉｎ以上の高速度の溶接でアーク電圧を低くしても溶滴が溶融池と短絡することがなく移行でき、スパッタ発生量が少なく高速溶接においても広幅ビードが得られる。

【0020】

以下、本発明の高強度薄鋼板のパルスＭＡＧ溶接方法の限定理由について説明する。

【0021】

まず、ワイヤ成分組成について説明する。なお、各成分の含有率は、ワイヤ全質量に対する質量％で表すものとし、その質量％に関する記載を単に％と記載する。

【0022】

［Ｃ：０．０２〜０．１５％］
Ｃは、溶接金属の強度を確保する元素である。また、アークを安定させて溶滴を細粒化する作用がある。Ｃが０．０２％未満では、溶接金属の強度が得られない。また、溶滴の細粒化が困難となってアークが不安定でスパッタ発生量が多くなる。さらに、横向重ね継手溶接で溶融金属の垂れが生じ、ビード外観を劣化させる。一方、Ｃが０．１５％を超えると、スパッタ発生量が多くなるばかりでなく、溶接金属の強度が高くなり耐割れ性が劣化する。また、横向重ね継手溶接で溶融金属の粘性が劣り耐垂れ性を確保できない。したがって、Ｃは、０．０２〜０．１５％とする。

【0023】

［Ｓｉ：０．３０〜０．６０％］
Ｓｉは溶接金属の主な脱酸剤として不可欠な元素である。また、ワイヤの電気抵抗を増大させてワイヤの溶融量を増大させ、さらに溶融金属の粘度及び表面張力を増大させる作用がある。これによって、横向重ね継手溶接の溶融金属の垂れを軽減して耐ギャップ性が得られる。しかし、Ｓｉが０．３０％未満では、上記効果が得られず、横向き重ね継手溶接で溶融金属の垂れが生じて十分な耐ギャップ性が得られない。一方、Ｓｉが０．６０％を超えると、溶融金属の表面張力が過度に上昇するため溶融金属が溶接速度に追従できずハンピングビードとなりやすい。また、アークが不安定でスパッタ発生量、スラグ生成量が多くなる。したがって、Ｓｉは０．３０〜０．６０％とする。

【0024】

［Ｍｎ：１．２０〜１．９０％］
Ｍｎは、Ｓｉと共に脱酸剤として作用する他、溶融金属の粘度及び表面張力を増大させる作用がある。Ｍｎが１．２０％未満では、上記効果が得られず、溶融金属の粘度及び表面張力が低下することから、横向重ね継手溶接で溶融金属が垂れ、十分な耐ギャップ性が得られない。一方、Ｍｎが１．９０％を超えると、スパッタ発生量が多くなる。また、溶融金属の粘度及び表面張力が増加し過ぎて横向重ね継手溶接で十分な耐ギャップ性が得られない。したがって、Ｍｎは１．２０〜１．９０％とする。

【0025】

［Ｎｉ：２．０〜４．０％］
Ｎｉは、溶接金属の組織を微細化して靱性を向上させる元素である。しかし、Ｎｉが２．０％未満ではその効果が得られず、溶接金属の靱性が低下する。一方、Ｎｉが４．０％を超えると、溶接金属の強度が高くなり耐割れ性が劣化するとともにスパッタ発生量も多くなる。したがって、Ｎｉは、２．０〜４．０％とする。

【0026】

［Ｃｒ：０．３０〜０．７０％］
Ｃｒは、溶接金属の組織を微細化して靱性を向上させる元素である。Ｃｒが０．３０％未満であると、その効果が得られず、溶接金属の靱性が低下する。一方、Ｃｒが０．７０％を超えると、溶接金属の硬化が著しくなり靱性が低下するとともにスパッタ発生量も多くなる。したがって、Ｃｒは０．３０〜０．７０％とする。

【0027】

［Ｍｏ：０．４０〜０．８０％］
Ｍｏは、Ｃｒと同様に溶接金属の組織を微細化して靱性を向上させる元素である。Ｍｏが０．４０％未満であると、その効果が得られず、溶接金属の靱性が低下する。一方、Ｍｏが０．８０％を超えると、溶接金属の硬化が著しくなり靱性が低下するとともにスパッタ発生量も多くなる。したがって、Ｍｏは０．４０〜０．８０％とする。

【0028】

［ＣｒとＭｏの合計：０．７５〜１．１５％］
ＣｒとＭｏの合計は、溶接金属の強度向上のために添加する。ＣｒとＭｏの合計が０．７５％未満であると溶接金属の強度が得られない。一方、ＣｒとＭｏの合計が１．１５％を超えると溶接金属の強度が高くなり耐割れ性が劣化する。したがって、ＣｒとＭｏの合計は、０．７５〜１．１５％とする。

【0029】

［Ｔｉ：０．０２〜０．０７％］
Ｔｉは、アークを安定にする作用とともに溶接金属中にＴｉの微細酸化物を生成し溶接金属の靱性を向上させる。Ｔｉが０．０２％未満であると、その効果が得られず、溶接金属の靱性が低下するとともにアークが不安定となる。一方、Ｔｉが０．０７％を超えると溶接金属中の固溶Ｔｉが多くなって靱性が低下する。また、スラグが多く生成してビード外観を劣化させる。したがって、Ｔｉは０．０２〜０．０７％とする。

【0030】

［Ｃｕ：０．１０〜０．４０％］
Ｃｕは、溶接金属の組織を微細化して靱性を安定させる効果がある。Ｃｕが０．１０％未満であると、安定した靱性が得られない。一方、Ｃｕが０．４０％を超えると、析出脆化が生じて靱性が低下する。また、高温割れも発生しやすくなる。したがって、Ｃｕは０．１０〜０．４０％とする。

【0031】

[Ｐ：０．０３％以下]
Ｐは不純物であり、Ｐの増加により溶接金属の割れを引き起こすので０．０３％以下とする。好ましくは０．０２％以下である。

【0032】

[Ｓ：０．０３％以下]
Ｓは不純物であり、Ｓの増加により溶接金属の割れを引き起こすので０．０３％以下とする。好ましくは０．０２％以下である。

【0033】

さらに、６０ｃｍ／ｍｉｎ以上の高速度の溶接条件でビード幅が広く、しかも溶融金属が垂れ難い最適パルスＭＡＧ条件範囲を検討した結果、１パルス−１ドロップ領域であるパルスピーク電流Ｉｐとパルスピーク時間Ｔｐの領域において、短絡がし難くスパッタ発生量の少ない溶接となり、ワイヤ狙い位置が変動した場合においても広幅ビードが得られる最適のパルスＭＡＧ条件範囲を見出した。

【0034】

［パルスピーク電流（Ｉｐ）：４４０〜６００Ａ］
パルスピーク電流（Ｉｐ）が４４０Ａ未満では、電磁ピンチ効果による溶滴の離脱がスムーズに行われなくなり、不均一な凸ビードとなる。また、アークが不安定で、スパッタ発生量が多くなる。一方、パルスピーク電流（Ｉｐ）が６００Ａを超えると、アーク力により溶融金属が垂れ易くなる。したがって、パルスピーク電流（Ｉｐ）は４４０〜６００Ａとする。

【0035】

［パルスベース電流（Ｉｂ）：３０〜８０Ａ］
パルスベース電流（Ｉｂ）は、ベース期間でアークを保持できる電流値が必要となる。パルスベース電流（Ｉｂ）が３０Ａ未満では、アークが不安定となり、スパッタ発生量が多く、ビード外観が劣化する。一方、パルスベース電流（Ｉｂ）が８０Ａを超えると、溶滴の離脱が速やかに行われず、アークが不安定でスパッタ発生量が多くなる。したがって、パルスベース電流（Ｉｂ）は３０〜８０Ａとする。

【0036】

［４１５≦Ｉｐ（Ａ）×Ｔｐ（ｍｓｅｃ）≦７８０］
下記式（１）で示すパルス電流（Ｉｐ）とパルスピーク時間（Ｔｐ）の積（Ｉｐ×Ｔｐ）で得られる値を限定することによって、ピーク時間の短い領域でアーク電圧が高い場合においても、溶滴の短絡がピーク時及びベース時に適度に生じて溶融金属の垂れが生じ難く、広幅ビードが得られる。パルスピーク電流（Ｉｐ）とパルスピーク時間（Ｔｐ）の積（Ｉｐ×Ｔｐ）が４１５未満では、ピーク電流期間で溶滴を形成するためのエネルギーが不足し十分な溶滴の形成ができず、十分な耐ギャップ性が得られない。また、Ｉｐ×Ｔｐが４１５未満では、溶融金属が垂れやすくなる。一方、パルスピーク電流（Ｉｐ）とパルスピーク時間（Ｔｐ）の積が７８０を超えると、過度に成長した溶滴が短絡しやすくなり再点弧時のアーク力で溶融地が吹き飛ばされることからアークが不安定でスパッタ発生量が多くなるとともに溶融金属が垂れやすく、十分な耐ギャップ性が得られない。従ってＩｐ×Ｔｐは、下記式（１）で示される範囲とする。
４１５≦Ｉｐ（Ａ）×Ｔｐ（ｍｓｅｃ）≦７８０ ・・・・（１）

【実施例】

【0037】

以下、実施例により本発明の効果をさらに具体的に説明する。

【0038】

まず、原料鋼を真空溶解し、鍛造、圧延、伸線、焼鈍そして銅めっきした後、１．２ｍｍのワイヤ径まで伸線、スプールに巻き取った試作ワイヤの化学成分を表１に示す。

【0039】

【表1】

【0040】

表１に示す試作ワイヤを用いて、パルスＭＡＧ溶接による横向姿勢による重ねすみ肉継手の耐ギャップ性試験を行い、架橋可能なギャップ幅を調査した。試験体は表２に示す化学成分、板厚１．６ｍｍ、溶接長５００ｍｍの９８０ＭＰａ級の高強度薄鋼板を使用した。耐ギャップ性試験は、図２に示すように前板１と後板２の間にスペーサ５を挟み、試験片長さ５００ｍｍの継手を形成した。この時、ギャップ長さＧ１＝１ｍｍからＧ２＝３ｍｍへと広がるようにして溶接を行った。溶接のスタートはギャップ長さＧ１＝１ｍｍ側から表３及び表４に示す各パルスＭＡＧ溶接条件で行い、溶接金属が架橋できなくなるところまで溶接を実施した。なお、溶接は図３に示すように、前板１と後板２側の角を狙い位置にし、溶接トーチ７の角度θは３０°として溶接した。この時の溶接可能なギャップを測定し、溶接可能なギャップが２．５ｍｍ以上を良好と評価した。また、アーク状態、スパッタ発生量、スラグ生成量及びビード形状は官能で、高温割れの有無は目視で評価した。

【0041】

また、表１の試作ワイヤを用いて溶着金属の強度及び靱性を評価するためにＪＩＳ Ｚ ３１１１に準じて溶着金属試験を行った。なお、使用した鋼板は表２に示す９８０ＭＰａ級の高強度薄鋼板である。溶接条件は、表３に示す溶接条件とし、溶接試験体の鋼板板厚中央を中心に引張試験片（ＪＩＳ Ｚ ２２４１ １０号）及びシャルピー衝撃試験片（ＪＩＳ Ｚ ２２４２ Ｖノッチ試験片）を採取した。なお引張試験の評価は、引張強さが７８０〜９８０ＭＰａを良好とした。衝撃試験の評価は、−４０℃におけるシャルピー衝撃試験を行い、繰返し３本の吸収エネルギーの平均が４７Ｊ以上を良好とした。これらの結果を表４にまとめて示す。

【0042】

【表2】

【0043】

【表3】

【0044】

【表4】

【0045】

表４中の試験Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１２は本発明例、試験Ｎｏ．１３〜Ｎｏ．２５は比較例である。本発明例である試験Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１２は、ワイヤ記号Ｗ１〜Ｗ１２が本発明で規定した各成分範囲内で、パルスＭＡＧ溶接条件が適正であるので、パルスＭＡＧ溶接による横向姿勢による重ねすみ肉継手溶接のアークが安定してスパッタ発生量及びスラグ生成量が少なく、溶融金属の粘性及び表面張力が適正で溶融金属の垂れが無く、溶接可能ギャップが広く、良好なビード外観であり、溶着金属においても引張強さ及び吸収エネルギーが良好で、極めて満足な結果であった。

【0046】

比較例中の試験Ｎｏ．１３は、ワイヤ記号Ｗ１３のＣが少ないので、アークが不安定で、スパッタ発生量が多く、溶融金属の溶融垂れが生じ、ビード外観が不良であった。また溶着金属試験では、溶着金属の引張強さが低かった。さらに、Ｎｉが少ないので溶着金属の吸収エネルギーが低かった。

【0047】

試験Ｎｏ．１４は、ワイヤ記号Ｗ１４のＣが多いので、スパッタ発生量が多く、クレータ割れが発生し、溶融金属の垂れも生じ、ビード外観が不良であった。また、溶着金属試験では、溶着金属の引張強さが高かった。さらに、Ｃｒが少ないので溶着金属の吸収エネルギーが低かった。

【0048】

試験Ｎｏ．１５は、ワイヤ記号Ｗ１５のＳｉが少ないので、溶融金属の垂れが生じ、ビード外観が不良で、溶接可能ギャップも狭かった。また、Ｎｉが多いので、スパッタ発生量が多く、クレータ割れが発生した。さらに、溶着金属試験では、溶着金属の引張強さが高かった。

【0049】

試験Ｎｏ．１６は、ワイヤ記号Ｗ１６のＳｉが多いので、ハンピングビードとなり、アークが不安定で、スパッタ発生量及びスラグ生成量が多かった。また、Ｍｏが少ないので、溶着金属試験では、溶着金属の吸収エネルギーが低かった。

【0050】

試験Ｎｏ．１７は、ワイヤ記号Ｗ１７のＭｎが少ないので、溶融金属の垂れが生じ、ビード外観が不良で、溶接可能ギャップが狭かった。また、Ｃｒが多いので、スパッタが多く発生し、溶着金属試験では、溶着金属の吸収エネルギーが低かった。

【0051】

試験Ｎｏ．１８は、ワイヤ記号Ｗ１８のＭｎが多いので、スパッタ発生量が多く発生し、溶接可能ギャップも狭かった。さらに、ＣｒとＭｏの合計が少ないので、溶着金属試験では、溶着金属の引張強さが低かった。

【0052】

試験Ｎｏ．１９は、ワイヤ記号Ｗ１９のＭｏが多いので、スパッタ発生量が多く、溶着金属試験では、溶着金属の吸収エネルギーが低かった。また、パルスピーク電流（Ｉｐ）が高いので、溶融金属の垂れが生じ、ビード外観が不良であった。

【0053】

試験Ｎｏ．２０は、ワイヤ記号Ｗ２０のＣｒとＭｏの合計が多いので、クレータ割れが発生した。また、溶着金属試験では溶着金属の引張強さが高かった。さらに、パルスピーク電流（Ｉｐ）が低いので、アークが不安定であり、スパッタ発生量が多く、ビード外観が不良であった。

【0054】

試験Ｎｏ．２１は、ワイヤ記号Ｗ２１のＴｉが少ないので、アークが不安定であった。また、溶着金属試験では、溶着金属の吸収エネルギーが低かった。

【0055】

試験Ｎｏ．２２は、ワイヤ記号Ｗ２２のＴｉが多いので、スラグ生成量が多くなり、ビード外観が不良であった。また、溶着金属試験では、溶着金属の吸収エネルギーが低かった。また、パルスピーク電流Ｉｐとピーク時間Ｔｐの積Ｉｐ×Ｔｐが低いので、スパッタ発生量が多く、溶融金属の垂れが生じ、溶接可能ギャップも狭かった。

【0056】

試験Ｎｏ．２３は、ワイヤ記号Ｗ２３のＣｕが少ないので、溶着金属試験で、溶着金属の吸収エネルギーが低かった。また、パルスベース電流（Ｉｂ）が低いので、アークが不安定で、スパッタ発生量が多く、ビード外観が不良であった。

【0057】

試験Ｎｏ．２４は、ワイヤ記号Ｗ２４のＣｕが多いので、クレータ割れが生じた。また、溶着金属試験では、溶着金属の吸収エネルギーが低かった。さらに、パルスベース電流（Ｉｂ）が高いので、アークが不安定で、スパッタ発生量が多かった。

【0058】

試験Ｎｏ．２５は、ワイヤ記号Ｗ６が本発明で規定した各成分範囲内であるが、パルスピーク電流Ｉｐとピーク時間Ｔｐの積Ｉｐ×Ｔｐが高いので、アークが不安定でスパッタ発生量が多く、溶融金属の垂れが生じ、ビード外観が不良で、溶接可能ギャップも狭かった。

【符号の説明】

【0059】

１ 前板
２ 後板
３ 溶接金属
４ アンダーカット
５ スペーサ
６、６１、６２ ワイヤ狙い位置
７ 溶接トーチ
Ｗ ビード幅
θ トーチ角度
Ｇ ギャップ長さ

【図1】

【図2】

【図3】