特許 6904162 溶融Ｚｎ系めっき鋼板のアーク溶接方法および溶接部材の製造方法

(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】6904162

(24)【登録日】2021年6月28日

(45)【発行日】2021年7月14日

(54)【発明の名称】溶融Ｚｎ系めっき鋼板のアーク溶接方法および溶接部材の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 9/23 20060101AFI20210701BHJP

   B23K 9/173 20060101ALI20210701BHJP

   B23K 9/16 20060101ALI20210701BHJP

   B23K 9/02 20060101ALI20210701BHJP

【ＦＩ】

   B23K9/23 K

   B23K9/173 C

   B23K9/16 J

   B23K9/02 D

【請求項の数】8

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2017-161232(P2017-161232)

(22)【出願日】2017年8月24日

(65)【公開番号】特開2019-38006(P2019-38006A)

(43)【公開日】2019年3月14日

【審査請求日】2020年3月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】特許業務法人ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】細見 和昭

(72)【発明者】

【氏名】延時 智和

(72)【発明者】

【氏名】冨村 宏紀

(72)【発明者】

【氏名】山本 敬司

【審査官】 柏原 郁昭

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１８４２１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−２２１５７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２０６８２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−２６６０８１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｋ ９／２３

Ｂ２３Ｋ ９／０２

Ｂ２３Ｋ ９／１６

Ｂ２３Ｋ ９／１７３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

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、Ｔ字継手形状に配置された溶融Ｚｎ系めっき鋼板同士を隅肉溶接するアーク溶接方法であって、
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を含有し、
シールドガスとしてＡｒ＋ＣＯ_２混合ガスを用い、
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２ｍｍ以上１５ｍｍ以下とし、かつ、前記溶接ワイヤの供給量を１００ｍｍ^３／ｓ以上３００ｍｍ^３／ｓ以下として溶接す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。

【請求項2】

前記シールドガス中のＣＯ_２濃度が５体積％以上３０体積％以下であり、前記ピーク電流が３５０Ａ以上６５０Ａ以下であり、パルスの周期が１ｍｓ以上２０ｍｓ以下であ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。

【請求項3】

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１または２に記載の溶融Ｚｎ系めっき鋼板のアーク溶接方法。

【請求項4】

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１〜３のいずれか一項に記載の溶融Ｚｎ系めっき鋼板のアーク溶接方法。

【請求項5】

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、
前記溶融Ｚｎ系めっき鋼板同士を隅肉溶接するに際して、板面が横向きに配置された前記溶融Ｚｎ系めっき鋼板を横板とし、板面が縦向きに配置された前記溶融Ｚｎ系めっき鋼板を縦板として、
溶接ビードを中心とした縦板側の縦５０ｍｍ、横１００ｍｍの領域と、横板側の縦５０ｍｍ、横１００ｍｍの領域とを合わせた領域のスパッタ付着個数が２０個以下となり、かつ、
前記縦板の溶接ビード止端部のアンダーカットの深さが０．５ｍｍ以下となるようにアーク溶接することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の溶融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：前記溶接ビードの長さ）

【請求項6】

前記距離が２ｍｍ以上１５ｍｍ以下の範囲に収まるように、前記溶接ワイヤの先端と前記溶接対象部との相対位置を制御する位置制御機構を用いて行われることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の溶融Ｚｎ系めっき鋼板のアーク溶接方法。

【請求項7】

前記位置制御機構は、前記溶接ワイヤを支持するロボットアームを備え、
前記距離は、前記ロボットアームによって２ｍｍ以上１５ｍｍ以下の範囲に収まるように調節されることを特徴とする請求項６に記載の溶融Ｚｎ系めっき鋼板のアーク溶接方法。

【請求項8】

Ｔ字継手形状に配置された溶融Ｚｎ系めっき鋼板同士がパルスアーク溶接法により隅肉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／ｍ^２以上２５０ｇ／ｍ^２以下であり、
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を含有し、
シールドガスとしてＡｒ＋ＣＯ_２混合ガスを用い、該シールドガス中のＣＯ_２濃度が５体積％以上３０体積％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が２ｍｍ以上１５ｍｍ以下、ピーク電流が３５０Ａ以上６５０Ａ以下、パルスの周期が１ｍｓ以上２０ｍｓ以下であるとともに、前記溶接ワイヤの供給量が１００ｍｍ^３／ｓ以上３００ｍｍ^３／ｓ以下であるパルスアーク溶接法によってＴ字継手形状に配置された溶融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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、溶融Ｚｎ系めっき鋼板のアーク溶接方法および溶接部材の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

溶融Ｚｎ系めっき鋼板は、耐食性が良好であるため建築部材や自動車部材をはじめとする広範な用途に使用されている。なかでも、Ａｌを１質量％以上含む溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇめっき鋼板は、長期間にわたり優れた耐食性を維持することから、従来の溶融Ｚｎめっき鋼板に代わる材料として需要が増加している。なお、従来の溶融Ｚｎめっき鋼板におけるめっき層中のＡｌ濃度は通常０．３質量％以下である（ＪＩＳ Ｇ３３０２参照）。

【0003】

溶融Ｚｎ系めっき鋼板を建築部材、自動車部材等に用いる場合、アーク溶接法を用いて組み立てられることが多い。しかし、溶融Ｚｎ系めっき鋼板をアーク溶接すると、通常、スパッタ、ピット、およびブローホール（以下、特に記述しない限りブローホールはピットを含める）の発生が著しく、アーク溶接性に劣る。これは、Ｆｅの融点（約１５３８℃）に比べてＺｎの沸点（約９０６℃）が低いため、アーク溶接時にＺｎ蒸気が発生してアークが不安定になり、スパッタおよびブローホールが発生し易いためである。なお、スパッタとは、溶接時に飛散するスラグや金属粒等の溶接カスのことであり、ブローホールとは、溶接ビードに包含された気孔のことである。この溶接ビードとは、溶接時に溶融した金属（母材の一部と溶着金属とが溶け合った部分）が冷え固まった部分であって、被溶接材同士を冶金的に接合している溶接金属のことである。また、ピットとは溶接ビードの表面に現れた気孔によって形成された窪みを意味している。

【0004】

スパッタが溶融Ｚｎ系めっき鋼板のめっき面に付着すると、溶接部外観が損なわれるだけでなく、該スパッタが付着した部分が腐食の起点となる。そのため、スパッタが大量に付着すると耐食性が著しく低下して問題となる。また、スパッタをワイヤーブラシ等で除去する工程が必要となり、コストが増加する。一方、ブローホールの発生が著しいと、溶接強度が低下して問題となることがある。

【0005】

特に、長期耐久性が要求される部材では、片面あたりのめっき付着量が９０ｇ／ｍ^２以上の厚目付の溶融Ｚｎ系めっき鋼板が使用されるが、片面あたりのめっき付着量が大きくなるほどアーク溶接時のＺｎ蒸気量が多くなるため、スパッタおよびブローホールの発生がより一層著しくなる。

【0006】

なお、本明細書では、溶融Ｚｎ系めっき鋼板の片面あたりのめっき付着量の多少について、めっき付着量が少ないものを薄目付、めっき付着量が多いものを厚目付と記載することがある。

【0007】

溶融Ｚｎ系めっき鋼板の溶接時におけるスパッタおよびブローホールの発生を抑制する方法として、溶接ワイヤを電極としたパルスアーク溶接法が提案されている。このパルスアーク溶接法によれば、電極として用いられる溶接ワイヤから母材への溶滴移行がスプレー移行となり、溶滴が小粒となるのでスパッタが抑制される。また、パルスアークにより溶融池（凝固する前の溶接ビード部分）が攪拌されるとともに、溶融池が押し下げられて溶融池が薄くなり、Ｚｎ蒸気の排出が促進されてブローホールの発生が抑制される。

【0008】

例えば、特許文献１、２には、溶接ワイヤ組成と、ピーク電流、ピーク期間、および周波数等のパルス電流波形と、を適正範囲内に制御してスパッタを抑制するパルスアーク溶接法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開平９−２０６９８４号公報（１９９７年８月１２日公開）

【特許文献2】特開２０１３−１８４２１６号公報（２０１３年９月１９日公開）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

しかしながら、パルスアーク溶接法を用いて溶融Ｚｎ系めっき鋼板同士を隅肉溶接する場合、スパッタおよびブローホールの発生が抑制される一方で、溶融池が垂れ下がって、溶融Ｚｎ系めっき鋼板のビード止端部にアンダーカット（切り欠き状の形状不良、溝）が発生することがある。アンダーカットが発生すると、ビード外観および接合強度が低下するため問題となる。

【0011】

本発明はこのような現状に鑑み、パルスアーク溶接法による溶融Ｚｎ系めっき鋼板の隅肉溶接における、スパッタおよびブローホールの発生を抑制し、かつ、アンダーカットの発生を抑制して、溶接部外観および溶接強度に優れた溶融Ｚｎ系めっき鋼板のアーク溶接方法および溶接部材の製造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】

【0012】

本発明者らの詳細な研究の結果、パルスアーク溶接法を用いて溶融Ｚｎ系めっき鋼鈑同士の隅肉溶接を行うにあたり、以下の知見を得た。すなわち、（ｉ）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と、（ｉｉ）溶接ワイヤの供給量と、の両方を適正に制御することにより、スパッタ、ブローホール、およびアンダーカットの発生を抑制することができるという知見を得た。この知見に基づいて本発明を完成するに至った。

【0013】

すなわち、本発明の一態様における溶融Ｚｎ系めっき鋼板のアーク溶接方法は、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隅肉溶接するアーク溶接方法であって、シールドガスとしてＡｒ＋ＣＯ_２混合ガスを用い、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２ｍｍ以上１５ｍｍ以下とし、かつ、前記溶接ワイヤの供給量を１００ｍｍ^３／ｓ以上３００ｍｍ^３／ｓ以下として溶接する方法である。

【0014】

また、本発明の一態様における溶融Ｚｎ系めっき鋼板のアーク溶接方法は、前記シールドガス中のＣＯ_２濃度が５体積％以上３０体積％以下であり、前記ピーク電流が３５０Ａ以上６５０Ａ以下であり、パルスの周期が１ｍｓ以上２０ｍｓ以下であることが好ましい。

【0015】

本発明の一態様における溶融Ｚｎ系めっき鋼板のアーク溶接方法は、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を含有してもよい。

【0016】

さらに、本発明の一態様における溶融Ｚｎ系めっき鋼板のアーク溶接方法は、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を含有してもよい。

【0017】

さらに、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もよい。

【0018】

また、本発明の一態様における溶融Ｚｎ系めっき鋼板のアーク溶接方法は、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、前記溶融Ｚｎ系めっき鋼板同士を隅肉溶接するに際して、板面が横向きに配置された前記溶融Ｚｎ系めっき鋼板を横板とし、板面が縦向きに配置された前記溶融Ｚｎ系めっき鋼板を縦板として、溶接ビードを中心とした縦板側の縦５０ｍｍ、横１００ｍｍの領域と、横板側の縦５０ｍｍ、横１００ｍｍの領域とを合わせた領域のスパッタ付着個数が２０個以下となり、かつ、前記縦板の溶接ビード止端部のアンダーカットの深さが０．５ｍｍ以下となるようにアーク溶接することができる。

【0019】

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：前記溶接ビードの長さ）
本発明の一態様における溶融Ｚｎ系めっき鋼板のアーク溶接方法は、前記距離が２ｍｍ以上１５ｍｍ以下の範囲に収まるように、前記溶接ワイヤの先端と前記溶接対象部との相対位置を制御する位置制御機構を用いて行われてよい。

【0020】

また、本発明の一態様における溶融Ｚｎ系めっき鋼板のアーク溶接方法は、前記位置制御機構は、前記溶接ワイヤを支持するロボットアームを備え、前記距離は、前記ロボットアームによって２ｍｍ以上１５ｍｍ以下の範囲に収まるように調節されてよい。

【0021】

本発明の一態様における溶接部材の製造方法は、溶融Ｚｎ系めっき鋼板同士がパルスアーク溶接法により隅肉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／ｍ^２以上２５０ｇ／ｍ^２以下であり、シールドガスとしてＡｒ＋ＣＯ_２混合ガスを用い、該シールドガス中のＣＯ_２濃度が５体積％以上３０体積％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が２ｍｍ以上１５ｍｍ以下、ピーク電流が３５０Ａ以上６５０Ａ以下、パルスの周期が１ｍｓ以上２０ｍｓ以下であるとともに、前記溶接ワイヤの供給量が１００ｍｍ^３／ｓ以上３００ｍｍ^３／ｓ以下であるパルスアーク溶接法によって溶融Ｚｎ系めっき鋼板同士を溶接する。

【発明の効果】

【0022】

本発明の一態様によれば、パルスアーク溶接法による溶融Ｚｎ系めっき鋼板の隅肉溶接におけるスパッタおよびブローホールの発生を抑制し、かつ、アンダーカットの発生を抑制して、溶接部外観と溶接強度に優れた溶融Ｚｎ系めっき鋼板のアーク溶接方法および溶接部材の製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】比較例のパルスアーク溶接法による溶融Ｚｎ系めっき鋼板同士の隅肉溶接を模式的に示す断面図である。

【図2】（ａ）は本発明の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いて、横板に縦板の端面を当接させて隅肉溶接する場合の溶接ワイヤと溶接対象部との位置関係を模式的に示す断面図であり、（ｂ）は縦板に横板の端面を当接させて隅肉溶接する場合の上記位置関係を模式的に示す断面図である。

【図3】パルスアーク溶接法における電流波形を模式的に示す図である。

【図4】本発明の実施の形態におけるパルスアーク溶接法による隅肉溶接を模式的に示す図である。

【図5】溶融Ｚｎ系めっき鋼板同士を隅肉溶接した溶接部材におけるスパッタ付着個数の測定方法を説明する図であって、隅肉溶接部を斜め上方向から観察した図である。

【図6】溶融Ｚｎ系めっき鋼板同士を隅肉溶接した溶接部材におけるブローホール占有率の測定方法を説明する図であって、隅肉溶接部を斜め上方向から観察した図である。

【図7】本発明の実施の形態におけるアーク溶接方法を実施する装置の一例としてのアーク溶接機の構成を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の記載は発明の趣旨をより良く理解させるためのものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。本出願における各図面に記載した構成の形状および寸法（長さ、奥行き、幅等）は、実際の形状および寸法を反映させたものではなく、図面の明瞭化と簡略化とのために適宜変更している。また、本明細書において、「Ａ〜Ｂ」とは、Ａ以上Ｂ以下であることを示している。

【0025】

以下の説明においては、本発明の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ついての理解を容易にするため、先ず、比較例としての一般的なパルスアーク溶接法の概要を図１に基づいて説明する。本発明の実施形態におけるパルスアーク溶接法の原理は、一般的なパルスアーク溶接法の原理と同様である。

【0026】

図１は、比較例のパルスアーク溶接法による溶融Ｚｎ系めっき鋼板同士の隅肉溶接を模式的に示す断面図である。図１に基づいて、比較例としての一般的なパルスアーク溶接法を用いて、横板１０１に縦板１０２の端面１０２ａを当接させてＴ字継手（Ｔ継手とも称される）における隅肉溶接を行う場合について説明する。横板１０１および縦板１０２は、いずれも溶融Ｚｎ系めっき鋼板である。

【0027】

なお、本明細書において、横板とは、隅肉溶接を行うに際して、該板の板面が水平方向または略水平方向に広がるように、一般に横向きと認識される向きに配置された板を意味し、例えば作業台等の上に載置された板である。また、縦板とは、隅肉溶接を行うに際して、該板の板面が鉛直方向または略鉛直方向に広がるように、一般に縦向きと認識される向きに配置された板を意味し、例えば、一端面が上記横板の板面に当接するように配置された板である。

【0028】

パルスアーク溶接法において、ピーク電流値を適切に設定すると、小粒の溶滴１３０が溶接ワイヤ１１０から溶融池１４０に移行する状態（スプレー移行状態）にて溶接を行うことができ、これにより、短絡を発生しにくくすることができる。また、パルスアーク１２０によりアーク直下の溶融池１４０が押し下げられ、溶融池の深さが浅くなるとともに溶融池１４０が撹拌される。そのため、Ｚｎ蒸気の排出が促進され、スパッタおよびブローホールの発生を抑制し得る。このように、パルスアーク溶接法では、パルスアーク溶接条件を適切に選定すればスパッタおよびブローホールを抑制し得る。

【0029】

しかしながら、パルスアーク溶接法では、アーク長が比較的長くなり、アーク１２０が広がってしまう。アーク１２０が広がることにより、アーク１２０によって溶融されて溶融池１４０となる領域が、縦板１０２の板面における鉛直方向の上方向に広がることになり、溶融池１４０の高さが高くなる。

【0030】

溶融池１４０は、冷え固まって溶接ビードを形成する。その際、溶融池１４０は、重力の影響を受けて鉛直方向の下方向に垂れ下がり易い。それゆえ、パルスアーク溶接法では、溶融池１４０が冷え固まって溶接ビードとなる過程において、溶融池１４０の高さが高くなるので、溶融池１４０が重力方向に垂れ下がって溶接ビード止端部のアンダーカット１５０が発生しやすくなる。

【0031】

また、一般に、Ａｌは、ごく微量の添加によりＦｅの粘度を下げる作用を有する。そのため、特に、めっき層にＡｌを１質量％以上含む溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇめっき鋼板をパルスアーク溶接法で隅肉溶接する場合、めっき層中のＡｌが溶融池１４０に取り込まれて溶融池１４０の粘度が低下する。これにより、溶融池１４０が垂れ下がりやすくなり、その結果、アンダーカット１５０の発生が著しくなる。

【0032】

アンダーカット１５０が発生すると、（ｉ）ビード外観が損なわれる、および（ｉｉ）溶接の接合強度が低下するという問題が生じる。詳しくは後述するが、アンダーカット１５０の深さｅの限界許容差は一般に０．５ｍｍと規定され、深さｅが０．５ｍｍを超えると溶接強度が不足し得る。

【0033】

本発明者らは、鋭意研究の結果、溶接ワイヤの先端と溶融Ｚｎ系めっき鋼板同士の当接部における溶接対象部との距離、および溶接ワイヤの供給量の両方を適正範囲内に制御することでスパッタおよびブローホールの発生を抑制するとともに、アンダーカットの発生を抑制することができるという知見を得て本発明を完成した。

【0034】

すなわち、本発明のパルスアーク溶接方法は、溶接ワイヤ先端と溶融Ｚｎ系めっき鋼板同士の当接部における溶接対象部との距離を適正範囲内に制御することで、アーク力により溶融池の垂れ下がりを防止し、さらに溶接ワイヤの供給量を適正範囲内に制御することで、溶融池の体積を多くして溶融池の垂れ下がりを防止し、この二つの効果によりアンダーカットの発生を抑制するものである。

【0035】

以下に本発明の実施の形態について詳述する。

【0036】

〔溶接ワイヤと溶接前の溶接対象部との位置関係〕
本実施の形態における溶融Ｚｎ系めっき鋼板のパルスアーク溶接方法における、溶接ワイヤのワイヤ先端と、溶接前の溶融Ｚｎ系めっき鋼板同士の当接部における溶接対象部と、の位置関係について、図２に基づいて説明する。

【0037】

図２の（ａ）は、横板としての溶融Ｚｎ系めっき鋼板１に、縦板としての溶融Ｚｎ系めっき鋼板１’の端面１’ａが当接されたＴ字継手における隅肉溶接を行う場合の、溶融Ｚｎ系めっき鋼板１・１’同士の当接部６の溶接対象部６ａとワイヤ先端２ａとの位置関係を模式的に示す断面図である。図２の（ｂ）は、縦板としての溶融Ｚｎ系めっき鋼板１’に、横板としての溶融Ｚｎ系めっき鋼板１の端面１ａが当接されたＴ字継手における隅肉溶接を行う場合の、溶融Ｚｎ系めっき鋼板１・１’同士の当接部６の溶接対象部６ａとワイヤ先端２ａとの位置関係を模式的に示す断面図である。図２の（ａ）、（ｂ）はいずれも、溶接方向に対して垂直な方向の断面を示しているとともに、溶接前の状態を示している。

【0038】

図２の（ａ）および（ｂ）に示すように、溶接前において、溶接の対象となる溶融Ｚｎ系めっき鋼板１と溶融Ｚｎ系めっき鋼板１’とはＴ字継手に配置されている。配置された溶融Ｚｎ系めっき鋼板１と溶融Ｚｎ系めっき鋼板１’との間には、それらが互いに当接する当接面である当接部６が形成される。

【0039】

当接部６において、ワイヤ先端２ａに最も近い端部を、溶接対象部６ａと称する。この溶接対象部６ａは、溶融Ｚｎ系めっき鋼板１と溶融Ｚｎ系めっき鋼板１’とをＴ字継手形状に配置した際に形成される当接部６において、アークが照射されて溶接ビードが形成される部分である。より詳細には、溶接対象部６ａは、図２の（ａ）の状態において、溶融Ｚｎ系めっき鋼板１の上面に立設された溶融Ｚｎ系めっき鋼板１’の、前記上面に対して略垂直な幅広の面を含む平面と、溶融Ｚｎ系めっき鋼板１の前記上面とが交差する部分である。図２の（ｂ）の状態においても同様に溶接対象部６ａが規定される。

【0040】

なお、溶融Ｚｎ系めっき鋼板１および溶融Ｚｎ系めっき鋼板１’の加工精度等により当接部６に隙間が生じる場合は、図２のように平面視したときの、縦板または横板における溶接ワイヤ２側の面を仮想的に延長した線と、当接する相手材の板面の線との交点を溶接対象部６ａとする。また、本実施形態では、板間ギャップの設定値は０とする。

【0041】

パルスアーク溶接時に形成される溶融池５（図４参照）は、パルスアークによる押し下げ効果によりパルスアークの波形とほぼ同調してごく短時間の内に上下動しており、溶接中にアーク長そのものを測定し、管理することは困難である。そこで、本明細書では、図２の（ａ）および（ｂ）に示す溶接ワイヤ２のワイヤ先端２ａから溶接対象部６ａまでの距離Ｄを、（ｉ）ワイヤ先端２ａと溶融池５とが互いに短絡しない長さであり、かつ（ｉｉ）パルスアークによる押下げ効果で溶融池５からＺｎ蒸気が排出されてブローホールの発生が抑制され、さらに溶融池５の鉛直方向の垂れ下がりが防止されてアンダーカットが抑制される長さとする。

【0042】

本実施の形態の溶融Ｚｎ系めっき鋼板のパルスアーク溶接方法において、ワイヤ先端２ａから溶接対象部６ａまでの距離Ｄを２ｍｍ以上１５ｍｍ以下の範囲とすることが好ましい。距離Ｄが２ｍｍを下回るとワイヤ先端２ａと溶融池５とが短絡してスパッタが発生してしまう。スパッタが発生すると溶融池５の押し下げによる撹拌が行われないので、（ｉ）Ｚｎ蒸気が排出されず、ブローホールが発生するとともに、（ｉｉ）溶融池５の押し下げが不十分でアンダーカットが発生する。

【0043】

一方、距離Ｄが１５ｍｍを超えるとアークが広がってアーク力が弱くなり、溶融池５の押し下げが不十分でブローホールおよびアンダーカットが発生する。また、電磁力によるピンチ効果が弱くなるので溶滴が切れにくくなり、その結果、溶滴が粗大化して浮遊し大粒のスパッタも発生してしまう。

【0044】

ワイヤ先端２ａから溶接対象部６ａまでの距離Ｄを２〜１５ｍｍの範囲とすることは、溶接ワイヤ２の供給速度、パルスの周期等の溶接条件を適切に設定することにより実現できる。

【0045】

〔溶接ワイヤの供給量〕
パルスアーク溶接中に溶接ワイヤ２が順次供給され、溶接ワイヤ２の先端は溶融池５にスプレー移行して減耗していくことから、溶接ワイヤ２の供給量は、溶融池５の体積と相関する。本実施の形態の溶融Ｚｎ系めっき鋼板のパルスアーク溶接方法において、溶接ワイヤ２の供給量は１００〜３００ｍｍ^３／ｓが好適である。この溶接ワイヤ２の供給量は、溶接ワイヤ２の供給速度およびワイヤ径に基づいて算出することができる。

【0046】

溶接ワイヤ２の供給量が１００ｍｍ^３／ｓを下回ると溶融池５の体積が減少し、それゆえ溶融池５の押し下げによって鉛直方向の垂れ下がりを防止する効果が低減し、アンダーカットが発生する。

【0047】

逆に、溶接ワイヤ２の供給量が３００ｍｍ^３／ｓを超えると溶融池５の体積が過剰となり、溶融池５が厚くなりすぎてＺｎ蒸気が排出され難くなるため、スパッタおよびブローホールが発生し易くなる。スパッタが発生すると、その間は溶融池５の押し下げができないので、アンダーカットも発生する。

【0048】

溶接ワイヤ２の供給速度は、溶接ワイヤ２の供給量に関わるだけでなく、上記距離Ｄにも影響する。そのため、上記距離Ｄが上述した所定の範囲内となるように、かつ、溶接ワイヤ２の供給量が上述した所定の範囲内となるように、溶接ワイヤ２の供給速度が調節されるようになっていてよい。

【0049】

〔シールドガス中のＣＯ_２濃度〕
本実施形態のパルスアーク溶接法では、溶滴をスプレー移行させるためにシールドガスとしてＡｒ＋ＣＯ_２混合ガスが用いられる。シールドガス中のＣＯ_２濃度は５〜３０体積％が好適である。ＣＯ_２濃度が５体積％未満では、パルスアークが不安定になり、ハンピング現象によりビードが蛇行してビード外観が著しく低下する。また、アーク力が変動してスパッタ、ブローホール、およびアンダーカットの発生も著しくなる。ＣＯ_２濃度が３０体積％を超えた場合は、溶滴がスプレー移行せず、短絡移行となるため、スパッタ、ブローホール、およびアンダーカットの発生が著しくなる。

【0050】

〔ピーク電流〕
図３にパルスアークを発生させるための電流波形を示す。パルスアーク溶接法では、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。ピーク電流ＩＰは３５０〜６５０Ａの範囲とすることが好ましい。

【0051】

ピーク電流ＩＰが３５０Ａを下回ると溶接ワイヤ２が溶融不足となる。この場合、ワイヤ先端２ａと溶接対象部６ａとの距離Ｄが２ｍｍを下回り、スパッタ、ブローホール、およびアンダーカットが発生する。

【0052】

逆にピーク電流ＩＰが６５０Ａを超えると溶接ワイヤ２が溶融過多となる。この場合、距離Ｄが１５ｍｍを超え、スパッタ、ブローホール、およびアンダーカットが発生する。

【0053】

〔パルスの周期〕
周期ｆは１〜２０ｍｓが好適である。周期ｆが１ｍｓ未満と短くなり過ぎると、溶接ワイヤ２が溶融過多となり、距離Ｄが１５ｍｍを越える。それゆえ、スパッタ、ブローホール、およびアンダーカットが発生する。一方、周期ｆが２０ｍｓを超えて長くなり過ぎると、溶接ワイヤ２が溶融不足となって距離Ｄが２ｍｍを下回り、パルスアーク３で溶融池５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。また、アンダーカットも発生する。

【0054】

図４は本発明による隅肉溶接部の断面を模式図に示す図である。本実施形態のパルスアーク溶接方法では、上記のようにワイヤ先端２ａから溶接対象部６ａまでの距離Ｄ、溶接ワイヤ２の供給量、シールドガス中のＣＯ_２濃度、ピーク電流ＩＰ、周期ｆを適正範囲内に制御する。これにより、スパッタ、ブローホールが抑制でき、また、図４に示すようにアンダーカットの発生も抑制することができる。

【0055】

〔めっき付着量〕
また、本実施形態のパルスアーク溶接法を用いることにより、めっき付着量が薄目付のものから厚目付のものまで、スパッタ、ブローホール、およびアンダーカットの発生を抑制することができる。

【0056】

通常、溶融Ｚｎ系めっき鋼板が厚目付の場合、Ｚｎ蒸気の発生量が多くなるため、パルスアーク溶接法を用いても溶融池からＺｎ蒸気が抜けきらず溶融池内に滞留したＺｎ蒸気が一気に噴出する。これにより溶融池が波打ち、溶接ワイヤの先端と溶融池とが短絡してスパッタの発生が著しくなってしまう。

【0057】

ここで、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／ｍ^２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／ｍ^２を超えるとＺｎ蒸気の発生量が多くなり過ぎ、本実施の形態のパルスアーク溶接方法を用いてもスパッタ、ブローホール、およびアンダーカット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／ｍ^２以下とすることが好ましい。

【0058】

つまり、本実施形態のパルスアーク溶接法を用いることにより、溶融Ｚｎ系めっき鋼板の片面あたりのめっき付着量が１５〜２５０ｇ／ｍ^２の範囲で、スパッタおよびブローホールの発生を抑制し、かつ、アンダーカットの発生を抑制することができる。そのため、溶接部外観および溶接強度に優れた溶融Ｚｎ系めっき鋼板の溶接部材を製造することができる。

【0059】

以下に、本実施形態の溶融Ｚｎ系めっき鋼板のアーク溶接方法における、その他の各種溶接条件の好ましい具体例について説明する。

【0060】

〔溶融Ｚｎ系めっき鋼板〕
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、めっき層がＺｎを主成分とする溶融めっき鋼板である。

【0061】

溶融Ｚｎ系めっき鋼板のなかでも、溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇめっき鋼板は、Ａｌ：１．０〜２２．０質量％、Ｍｇ：０．０５〜１０．０質量％を含有し、耐食性に優れるので好適である。

【0062】

ここで、前述のように、めっき層にＡｌを１質量％以上含むと、溶融池５の粘度が低下する。本実施形態のパルスアーク溶接法を用いることにより、めっき層にＡｌを１．０〜２２．０質量％含む溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇめっき鋼板を隅肉溶接する場合であっても、アンダーカットの発生を抑制することができ、溶接部外観および溶接強度に優れた溶接部材を製造することができる。

【0063】

溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇめっき鋼板のめっき層は、めっき層外観と耐食性を低下させる原因となるＺｎ_１１Ｍｇ_２系相の生成および成長を抑制するためにＴｉ：０．００２〜０．１質量％、Ｂ：０．００１〜０．０５質量％を添加してもよい。また、めっき原板表面とめっき層との界面に生成するＦｅ−Ａｌ合金層の過剰な成長を抑制して加工時のめっき層の密着性を向上させるためにＳｉを２．０質量％まで添加してもよい。

【0064】

〔溶接ワイヤ〕
溶接ワイヤ２は、例えば、ＪＩＳ Ｚ３３１２に規定された各種ソリッドワイヤを用いることができ、具体的には、ＪＩＳ Ｚ３３１２ ＹＧＷ１５またはＪＩＳ Ｚ３３１２ ＹＧＷ１６を用いることができる。このように、本実施形態のアーク溶接方法では、特殊な溶接ワイヤが不要であり、一般的なソリッドワイヤを用いて、スパッタ、ブローホール、およびアンダーカットの発生を抑制することができる。そのため、コストの増大を抑制しつつ、溶接部外観および溶接強度に優れた溶接部材を製造することができる。

【0065】

或いは、溶接ワイヤ２は、他の種類のものを用いてもよい。

【0066】

溶接ワイヤ２のワイヤ径は、前記供給量が確保できれば特に限定されず、例えば直径１．２ｍｍのものを用いることができ、直径０．８〜１．６ｍｍの範囲のものであってもよい。

【0067】

〔ベース電流〕
ベース電流ＩＢ（図３参照）は、１０〜２００Ａが好適である。１０Ａ未満ではアークの消灯が発生しやすく、２００Ａを越えると溶滴が切れにくくなる。

【0068】

〔アーク電圧〕
アーク電圧は、１０〜１００Ｖが好適である。１０Ｖ未満ではワイヤ先端２ａから溶融池５までの距離が短くなり、１００Ｖを越えるとワイヤ先端２ａから溶融池５までの距離が長くなりすぎる。

【0069】

〔トーチ保持角度〕
トーチ保持角度の内、トーチ角は縦板１’の板面を基準面として３０〜６０°が好適である。また、前進角あるいは後退角は０〜３０°が好適である。トーチ角、前進角あるいは後退角は、溶接機におけるアームの溶接姿勢等の溶接条件により適宜上記範囲内で選択される。

【0070】

〔溶接姿勢、進行方向〕
溶接姿勢、進行方向は特に限定されない。横向き、縦向き、上進、下進は溶接部材の形状等により、適宜選択すればよい。

【0071】

〔溶接電源方式〕
溶接電源は特に限定されない。直流アーク方式、交流アーク方式のいずれも使用できる。溶接部材の板厚、形状、溶け込みに応じて適宜選択すればよい。

【0072】

〔溶接速度〕
溶接速度は、例えば０．４ｍ／ｍｉｎとすることができ、０．１〜２ｍ／ｍｉｎの範囲で、各種の溶接条件に応じて設定すればよい。なお、溶接速度が速い場合、ワイヤ径の太いワイヤを用いて、かつワイヤ供給速度を速くしてワイヤ供給量を多くすることにより、溶融池の体積の減少を防止する。

【0073】

〔ブローホール占有率、スパッタ付着個数、アンダーカット深さ〕
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、ブローホールおよびアンダーカット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（スパッタ付着個数、ブローホール占有率、アンダーカット深さ）について、図５、図６および図１に基づいて説明する。

【0074】

図５は、溶融Ｚｎ系めっき鋼板同士が溶接されてなる溶接部材８におけるスパッタ付着個数の測定方法を説明するための図であって、隅肉溶接部を斜め上方向から観察した模式図である。ここで、隅肉溶接部とは、溶接部材８における、溶融Ｚｎ系めっき鋼板１’と溶融Ｚｎ系めっき鋼板１とが溶接され、溶接ビード７が形成されている部分およびその周辺部分のことを意味している。また、ここでは、縦板としての溶融Ｚｎ系めっき鋼板１’に、横板としての溶融Ｚｎ系めっき鋼板１の端面１ａが当接されたＴ字継手における隅肉溶接の場合を例として説明する。

【0075】

図５の点線で示す、溶接ビード７を中心とした縦板側の縦５０ｍｍ、横１００ｍｍの領域９’と、横板側の縦５０ｍｍ、横１００ｍｍの領域９とを合わせた領域のスパッタ付着個数が２０個以下であればスパッタが目立たず、耐食性への影響も小さい。本発明における溶接部材８は、領域９と領域９’とを合わせた領域９・９’のスパッタ付着個数が２０個以下であり、溶接外観と耐食性に優れる。

【0076】

図６は、溶融Ｚｎ系めっき鋼板同士が溶接されてなる溶接部材８におけるブローホール占有率の測定方法を説明する図であって、隅肉溶接部を斜め上方向から観察した模式図である。図６に示すように、溶融Ｚｎ系めっき鋼板１と溶融Ｚｎ系めっき鋼板１’とが溶接されてなる溶接部材８には溶接ビード７が形成されており、該溶接ビード７はブローホール７ａを有していることが多い。また、溶接ビード７の長手方向（溶接線方向）の長さを長さＬとし、溶接ビード７の一端部からｉ番目のブローホールの長さをｄｉとする。

【0077】

建築用薄板溶接接合部設計・施工マニュアル（建築用薄板溶接接合部設計・施工マニュアル編集委員会）によれば、図６に模式図的に示す各ブローホール７ａの長さｄｉの積算値、すなわち溶接ビード７に形成された全てのブローホール７ａの長さを測定して積算した積算値Σｄｉ（ｍｍ）の測定値から下記（１）式により算出されるブローホール占有率Ｂｒが３０％以下であれば溶接強度に問題ないとされている。本発明における溶接部材８は、ブローホール占有率Ｂｒが３０％以下であり、溶接強度に優れる。

【0078】

Ｂｒ＝（Σｄi／Ｌ）×１００ ・・・（１）
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。

【0079】

また、次に、アンダーカットの限界許容差について、図１を用いて説明する。日本建築学会建築工事標準仕様書（ＪＡＳＳ６鉄骨工事）では、図１に示す隅肉溶接におけるアンダーカットの深さｅの限界許容差は０．５ｍｍ以下と規定されている。アンダーカットの深さｅが０．５ｍｍを超えると溶接強度不足で不良品と判定され、再製作または補修が必要となる。本発明による隅肉溶接のアンダーカットの深さｅは０．５ｍｍ以下であり、溶接強度に優れる。

【0080】

（アーク溶接機）
以下に、本発明の一実施形態におけるパルスアーク溶接方法を実施するために用いられるアーク溶接機について、図７を用いて説明する。図７は、本実施の形態におけるアーク溶接方法を実施する装置の一例としてのアーク溶接機１０の構成を示す概略図である。

【0081】

図７に示すように、アーク溶接機１０は、溶接電源１１、表示入力部１２、シールドガス供給機構１３、ワイヤ送給装置１４、アーム駆動部１５、溶接トーチ１６、およびワークテーブル１７を備えている。なお、アーク溶接機１０としては、以下に格別に記載することを除いて、公知の機器を使用することができる。そのため、説明の便宜上、詳細な説明は省略し、概略的に説明する。

【0082】

溶接電源１１は、パルスアークを発生させるための電力を溶接トーチ１６に供給する。また、溶接電源１１は、母材である溶融Ｚｎ系めっき鋼板１と母材側ケーブル１１ｂによって電気的に接続されている。

【0083】

また、溶接電源１１は、制御部１１ａを備えている。この制御部１１ａは、表示入力部１２を用いてユーザが設定した溶接条件に基づいて、アーク溶接機１０の各部を制御する。制御部１１ａは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算素子、およびＨＤＤ（Hard Disc Drive）等のメモリ部品により構成されている。

【0084】

表示入力部１２は、例えばタッチパネルにより構成されている。表示入力部１２の具体的な態様は特に限定されない。

【0085】

シールドガス供給機構１３は、シールドガスとしてＡｒ＋ＣＯ_２混合ガスを供給する。ワイヤ送給装置１４は、シールドガス供給機構１３から供給されたシールドガスとともに溶接ワイヤ２を溶接トーチ１６に送給する。

【0086】

アーム駆動部１５は、溶接トーチ１６を移動可能に保持したロボットアーム１５ａを駆動して、溶接トーチ１６の三次元的な位置を決定する。溶接トーチ１６は、その内部を溶接ワイヤ２および上記シールドガスが通過するとともに、溶接電源１１からワイヤ送給装置１４を介して送電される電力を用いて、アーク溶接を行う。ロボットアーム１５ａは、溶接トーチ１６を介して溶接ワイヤ２を支持する。

【0087】

ワークテーブル１７は、制御部１１ａからの信号に基づいて、水平方向の二次元方向に移動可能となっている。ワークテーブル１７が、図７の紙面を垂直に貫く方向に移動することにより、溶融Ｚｎ系めっき鋼板１・１’が移動して隅肉溶接が行われる。つまり、ワークテーブル１７の移動速度によって、溶融Ｚｎ系めっき鋼板１・１’同士の溶接速度が決定される。また、ワークテーブル１７は鉛直方向にも移動可能となっていてもよい。

【0088】

制御部１１ａ、ワイヤ送給装置１４、アーム駆動部１５、およびワークテーブル１７は、ワイヤ先端２ａと溶接対象部６ａとの距離Ｄ（相対位置）を制御する位置制御機構として機能する。

【0089】

（溶接機の作動方法）
前述のように、本実施形態のアーク溶接方法では、ワイヤ先端２ａから溶接対象部６ａまでの距離Ｄ、溶接ワイヤ２の供給量、シールドガス中のＣＯ_２濃度、ピーク電流ＩＰ、周期ｆを適正範囲内に制御する。

【0090】

本実施形態において、アーク溶接機１０は、下記のステップにて作動する。

【0091】

{第１ステップ（位置セッティング）}
先ず、制御部１１ａは、アーム駆動部１５を用いて、距離Ｄが２〜１５ｍｍの範囲となるために適した基準位置に溶接トーチ１６を配置する。この基準位置は、例えば、溶接ワイヤ２の先端が溶接対象部６ａに当接する位置である。このように基準位置を決める場合には、アークが点弧して瞬時に溶接ワイヤ２が溶融することにより距離Ｄが発生する。

【0092】

基準位置に溶接トーチ１６を配置するために、ユーザが表示入力部１２を用いてＸＹＺパラメータを設定してもよい。図７に示す状態では、溶融Ｚｎ系めっき鋼板１の板厚を考慮して、ＸＹＺパラメータを設定することになる。

【0093】

{第２ステップ（溶接条件入力）}
次に、ユーザが、表示入力部１２を用いて各種溶接条件を入力する。制御部１１ａは、入力された条件に基づいて、溶接ワイヤ２の適切な供給速度を算出する。溶融Ｚｎ系めっき鋼板の板厚から、溶接ビードにおける必要な脚長が決まる。算出された脚長から、溶融池における必要な体積がほぼ決まり、溶融池の体積と溶接速度とからワイヤ供給量が算出できる。算出したワイヤ供給量と溶接ワイヤ２の径とからワイヤ供給速度を算出することができる。これらの算出に用いる値と算出される値（例えば、板厚および脚長）との関係は、予め数式で規定されているか、または両者の対応関係がテーブルとして予め定められていればよい。

【0094】

{第３ステップ（溶接）}
アーク溶接中において、制御部１１ａは、距離Ｄを２〜１５ｍｍの範囲内に維持し、溶接ワイヤ２の供給量を１００〜３００ｍｍ^３／ｓとするために、以下の（ｉ）〜（ｉｖ）のような制御を行う。

【0095】

すなわち、制御部１１ａは、（ｉ）ワイヤ送給装置１４によるワイヤ供給速度を調節する、（ｉｉ）ワークテーブル１７の移動速度（溶接速度）を調節する、（ｉｉｉ）アーム駆動部１５を用いて溶接トーチ１６の位置を調節する、（ｉｖ）ワークテーブル１７を移動させて、距離Ｄを調節する、といった制御を行う。

【0096】

なお、上記（ｉ）〜（ｉｖ）以外の方法によって、アーク溶接中における、距離Ｄを２〜１５ｍｍの範囲とし、溶接ワイヤ２の供給量を１００〜３００ｍｍ^３／ｓとしてもよい。例えば、実際に距離Ｄが２〜１５ｍｍの範囲内に収まっているかどうかを確認するために、撮像装置（例えば、ハイスピードカメラ）によって撮像した画像を解析することにより、距離Ｄを測定してもよい。この構成では、アーク溶接機１０は、ワイヤ先端２ａから溶接対象部６ａまでの距離Ｄを示す画像を取得する撮像装置、および当該撮像装置が取得した画像を解析し、距離Ｄを算出する画像解析装置を備えている。上記画像を解析することにより距離Ｄを算出する方法については、公知の技術を用いればよい。

【0097】

距離Ｄの実測値が適正範囲内にない場合には、溶接条件を再設定する。溶接条件の再設定については、ユーザが行ってもよいし、制御部１１ａが行ってもよい。制御部１１ａが溶接条件を再設定する場合には、溶接中にリアルタイムに溶接条件を再設定してもよい。

【実施例】

【0098】

表１に示す４種類の溶融Ｚｎ系めっき鋼板を用いて、隅肉溶接継手を構成してパルスアーク溶接を行った。溶接ワイヤ２は直径１．２ｍｍのＪＩＳ Ｚ３３１２ ＹＧＷ１２を用い、溶接速度０．４ｍ／ｍｉｎ、ビード長さ１８０ｍｍとした。

【0099】

【表1】

【0100】

また、溶接中に、ワイヤ先端２ａと、溶接前の溶融Ｚｎ系めっき鋼板１・１’同士の当接部６における溶接状態を下記に示す条件でハイスピードカメラ撮影することにより、ワイヤ先端２ａから溶接対象部６ａまでの距離Ｄを測定した。パルスアーク溶接後、前述の方法でスパッタ付着個数およびブローホール占有率Ｂｒを測定した。また、アンダーカットの深さｅはダイヤルゲージで測定した。

【0101】

〔ハイスピードカメラ撮影条件〕
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。

【0102】

表２は、溶融Ｚｎ系めっき鋼板として溶融Ｚｎ−６％Ａｌ−３％Ｍｇめっき鋼板を用い、シールドガスの組成、ピーク電流ＩＰ、周期ｆ、ワイヤ先端２ａから溶接対象部６ａまでの距離Ｄ、および溶接ワイヤ供給量を変化させて、スパッタ付着個数、ブローホール占有率Ｂｒ、アンダーカットの深さｅを調査した結果である。

【0103】

【表2】

【0104】

Ｎｏ．１〜２２の実施例のように、シールドガスの組成、ピーク電流ＩＰ、周期ｆ、ワイヤ先端２ａから溶接対象部６ａまでの距離Ｄ、および溶接ワイヤ供給量、が本発明の範囲内である場合、スパッタ付着個数を２０個以下、ブローホール占有率Ｂｒを３０％以下、アンダーカットの深さｅを０．５ｍｍ以下とすることができる。それゆえ、スパッタ、ブローホール、アンダーカットが抑制されて溶接部外観と溶接強度に優れたアーク溶接部材が得られることがわかる。

【0105】

これに対して、シールドガスの組成、ピーク電流ＩＰ、周期ｆ、ワイヤ先端２ａから溶接対象部６ａまでの距離Ｄ、溶接ワイヤ供給量のいずれかが本発明の条件範囲外であるＮｏ．２３〜３１の比較例では、スパッタ、ブローホール、アンダーカットの発生が著しく、溶接部外観と溶接強度に優れたアーク溶接部材が得られない。

【0106】

表３は、種々のめっき組成と付着量を有する溶融Ｚｎ系めっき鋼板を用いて、種々のパルスアーク溶接条件、距離Ｄ、溶接ワイヤ供給量において溶接を行い、スパッタ付着個数、ブローホール占有率Ｂｒ、アンダーカットの深さｅを調査した結果である。

【0107】

【表3】

【0108】

Ｎｏ．３２〜４４に示すように、めっき付着量、シールドガスの組成、ピーク電流ＩＰ、周期ｆ、ワイヤ先端２ａから溶接対象部６ａまでの距離Ｄ、および溶接ワイヤ供給量が本発明の範囲内である場合、スパッタ付着個数を２０個以下、ブローホール占有率Ｂｒを３０％以下、アンダーカットの深さｅを０．５ｍｍ以下とすることができる。それゆえ、スパッタ、ブローホール、アンダーカットが抑制されて溶接部外観と溶接強度に優れたアーク溶接部材が得られることがわかる。

【0109】

これに対して、めっき付着量、シールドガスの組成、ピーク電流ＩＰ、周期ｆ、ワイヤ先端２ａから溶接対象部６ａまでの距離Ｄ、溶接ワイヤ供給量のいずれかが本発明の条件範囲外であるＮｏ．４５〜５３の比較例では、スパッタ、ブローホール、アンダーカットの発生が著しく、溶接部外観と溶接強度に優れたアーク溶接部材が得られない。

【0110】

表４は、片面あたりのめっき付着量が１９０ｇ／ｍ^２の溶融Ｚｎ−６％Ａｌ−３％Ｍｇめっき鋼板を用い、種々のパルスアーク溶接条件、距離Ｄ、溶接ワイヤ供給量、および溶接ワイヤ直径において溶接を行い、スパッタ付着個数、ブローホール占有率Ｂｒ、アンダーカットの深さｅを調査した結果である。

【0111】

【表4】

【0112】

Ｎｏ．５４〜７５に示すように、種々の溶接ワイヤ直径に関わらず、めっき付着量、シールドガスの組成、ピーク電流ＩＰ、周期ｆ、ワイヤ先端２ａから溶接対象部６ａまでの距離Ｄ、および溶接ワイヤ供給量が本発明の範囲内である場合、スパッタ付着個数を２０個以下、ブローホール占有率Ｂｒを３０％以下、アンダーカットの深さｅを０．５ｍｍ以下とすることができる。それゆえ、スパッタ、ブローホール、アンダーカットが抑制されて溶接部外観と溶接強度に優れたアーク溶接部材が得られることがわかる。

【0113】

これに対して、めっき付着量、シールドガスの組成、ピーク電流ＩＰ、周期ｆ、ワイヤ先端２ａから溶接対象部６ａまでの距離Ｄ、溶接ワイヤ供給量のいずれかが本発明の条件範囲外であるＮｏ．７６〜８４の比較例では、スパッタ、ブローホール、アンダーカットの発生が著しく、溶接部外観と溶接強度に優れたアーク溶接部材が得られない。

【符号の説明】

【0114】

１・１’ 溶融Ｚｎ系めっき鋼板
２ 溶接ワイヤ
２ａ ワイヤ先端（溶接ワイヤの先端）
３ パルスアーク
４ 溶滴
５ 溶融池
６ 当接部
６ａ 溶接対象部
１５０ アンダーカット
７ 溶接ビード
８ 溶接部材
９・９’ 領域（スパッタ個数を数える領域）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】