電弧焊接結(jié)構(gòu)構(gòu)件的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供沒(méi)有伴隨鍍敷原板的鋼種的制約、大幅度的成本增加，在使用了Zn-Al-Mg系鍍敷鋼板構(gòu)件的電弧焊接結(jié)構(gòu)構(gòu)件中具有優(yōu)異的耐熔融金屬脆化裂紋性的電弧焊接結(jié)構(gòu)構(gòu)件的制造方法。其中，在通過(guò)氣體保護(hù)電弧焊接使鋼材彼此接合制造焊接結(jié)構(gòu)構(gòu)件時(shí)，至少接合的一方的構(gòu)件為熔融Zn-Al-Mg系鍍敷鋼板構(gòu)件，作為保護(hù)氣體，使用以Ar氣、He氣或Ar+He混合氣體為基礎(chǔ)且以CO2濃度CCO2(體積％)根據(jù)焊接輸入熱量Q(J/cm)滿足下述(2)式的方式調(diào)整的氣體。0≤CCO2≤2900Q-0.68…(2)。
【專利說(shuō)明】電弧焊接結(jié)構(gòu)構(gòu)件的制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及在接合的一方或雙方的構(gòu)件中使用熔融Zn-Al-Mg系鍍敷鋼板構(gòu)件而 構(gòu)成的耐熔融金屬脆化裂紋性優(yōu)異的電弧焊接結(jié)構(gòu)構(gòu)件的制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 熔融鋅系鍍敷鋼板因耐腐蝕性良好，所以被用于以建筑構(gòu)件、汽車構(gòu)件為代表的 廣泛的用途。特別是熔融Zn-Al-Mg系鍍敷鋼板因長(zhǎng)期維持優(yōu)異的耐腐蝕性，因此作為替代 以往的熔融鋅鍍敷鋼板的材料，需求增加。
[0003] 熔融Zn-Al-Mg系鍍敷鋼板的鍍層如專利文獻(xiàn)1、2記載，具有在Zn/Al/Zn2Mg三元 共晶的母體中初晶Al相或初晶Al相和Zn單相分散的金相，并通過(guò)Al及Mg提高耐腐蝕性。 特別是在其鍍層的表面均一生成包含Mg的致密且穩(wěn)定的腐蝕生成物，因此，與熔融鋅鍍敷 鋼板相比，鍍層的耐腐蝕性明顯提高。
[0004] 在使用熔融Zn-Al-Mg系鍍敷鋼板組裝建筑構(gòu)件、汽車構(gòu)件等的情況下，大多應(yīng)用 氣體保護(hù)電弧焊接法。如果對(duì)熔融Zn-Al-Mg系鍍敷鋼板實(shí)施電弧焊接，則與熔融鋅鍍敷鋼 板相比，具有易產(chǎn)生熔融金屬脆化裂紋的問(wèn)題。認(rèn)為其原因是因含有Mg,從而鍍層的液相線 溫度降低（專利文獻(xiàn)3、4)。
[0005] 如果對(duì)鍍敷鋼板實(shí)施電弧焊接，則鍍層的金屬在電弧通過(guò)的周圍的母材（鍍敷原 板）表面上熔融。在Zn-Al-Mg系鍍敷鋼板的情況下，該鍍層的合金與Zn的融點(diǎn)（約420°C ) 相比，液相線溫度低，持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間維持熔融狀態(tài)。在Zn-6質(zhì)量％ A1-3質(zhì)量％ Mg合金的 例子中，凝固結(jié)束溫度約335°C。對(duì)于在母材表面上熔融的Zn-Al-Mg系鍍層產(chǎn)生的熔融金 屬而言，隨著Al成分與基底的Fe提前地反應(yīng)、成為Fe-Al合金層而被消耗，Al濃度減少，最 終成為近似Zn-Mg二元系的組成，在Zn-3質(zhì)量％ Mg合金中，凝固結(jié)束溫度為360°C，比Zn 的融點(diǎn)420°C低。因此，Zn-Al-Mg系鍍敷鋼板的情況與鋅鍍敷鋼板相比，在電弧焊接時(shí)熔融 的鍍層的金屬在維持液相狀態(tài)的狀態(tài)下，在母材表面上滯留的時(shí)間增長(zhǎng)。
[0006] 剛電弧焊接后冷卻時(shí)成為拉伸應(yīng)力狀態(tài)的母材的表面如果長(zhǎng)時(shí)間曝露在熔融的 鍍敷金屬中，則該熔融金屬侵入母材的晶界，成為引起熔融金屬脆化裂紋的主要原因。如果 產(chǎn)生熔融金屬脆化裂紋，則這成為腐蝕的基點(diǎn)，耐腐蝕性降低。另外，還存在強(qiáng)度、疲勞特性 降低而成為問(wèn)題的情況。
[0007] 作為抑制電弧焊接時(shí)的熔融Zn-Al-Mg系鍍敷鋼板的熔融金屬脆化裂紋的方法， 例如提案有在電弧焊接前切削去除鍍層的方法。另外，專利文獻(xiàn)4中公開(kāi)有在鍍敷原板中 應(yīng)用通過(guò)B添加而強(qiáng)化了鐵素體晶界的鋼板，由此賦予耐熔融金屬脆化裂紋性的方法。專 利文獻(xiàn)5中公開(kāi)有通過(guò)在焊絲的外皮中填充添加了 Ti02&Fe0的焊劑，在電弧焊接時(shí)使Zn、 Al、Mg氧化，由此抑制熔融金屬脆化裂紋的方法。
[0008] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0009] 專利文獻(xiàn)
[0010] 專利文獻(xiàn)1:日本專利第3149129號(hào)公報(bào)
[0011] 專利文獻(xiàn)2:日本專利第3179401號(hào)公報(bào)
[0012] 專利文獻(xiàn)3:日本專利第4475787號(hào)公報(bào)
[0013] 專利文獻(xiàn)4:日本專利第3715220號(hào)公報(bào)
[0014] 專利文獻(xiàn)5:日本特開(kāi)2005-230912號(hào)公報(bào)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0015] 發(fā)明所要解決的課題
[0016] 上述切削去除鍍層的方法、使用特殊的焊絲的方法伴隨著巨大的成本增加。鍍敷 原板中使用B添加鋼的方法減小鋼種選擇的自由度。另外，即使采用這些方法，也具有根據(jù) 零件形狀、焊接條件而不能充分防止熔融金屬脆化裂紋的情況，不能成為使用了 Zn-Al-Mg 系鍍敷鋼板的電弧焊接結(jié)構(gòu)物的根本上防止熔融金屬脆化裂紋的對(duì)策。
[0017] 另一方面，近年來(lái)，為了汽車的輕量化，逐漸將拉伸強(qiáng)度590MPa以上的高張力鋼 板用于鍍敷原板。在使用這種高張力鋼板的熔融Zn-Al-Mg系鍍敷鋼板中，由于焊接熱影響 部的拉伸應(yīng)力增大，所以易產(chǎn)生熔融金屬脆化裂紋，可應(yīng)用的零件形狀、用途受限定。
[0018] 本發(fā)明鑒于這種現(xiàn)狀，其目的在于，提供一種不伴隨有鍍敷原板的鋼種的制約、大 幅度成本增加，在使用了 Zn-Al-Mg系鍍敷鋼板構(gòu)件的電弧焊接結(jié)構(gòu)構(gòu)件中具有優(yōu)異的耐 熔融金屬脆化裂紋性的方案。
[0019] 為了解決課題的手段
[0020] 根據(jù)發(fā)明人的研究，確認(rèn)產(chǎn)生如下現(xiàn)象：在氣體保護(hù)電弧焊接時(shí)，在焊縫（溶接e 一卜附近鍍層因蒸發(fā)而暫時(shí)消失，但電弧通過(guò)后，在稍微離開(kāi)焊道（e-卜的位置成為 熔融狀態(tài)的鍍層金屬立即濡濕漫延（濡扎拡力5 3 )至上述消失的部位。認(rèn)為如果抑制該濡 濕漫延、在維持上述的蒸發(fā)消失狀態(tài)的狀態(tài)下完成冷卻的話，則避免在接近焊縫的位置鍍 層成分向母材中的侵入，能夠高效地防止熔融金屬脆化裂紋。
【發(fā)明者】人詳細(xì)的研究結(jié)果可 知，通過(guò)降低在保護(hù)氣體中通常配合20體積％左右的CO2的濃度，顯著地抑制Zn-Al-Mg系 鍍敷鋼板構(gòu)件的上述濡濕漫延。該CO2濃度的容許上限可以作為焊接輸入熱量的函數(shù)進(jìn)行 管理。另外，可知在使用的Zn-Al-Mg系鍍敷鋼板構(gòu)件的板厚薄的情況下，CO2濃度上限的容 許度擴(kuò)大。本發(fā)明基于這種見(jiàn)解而完成。
[0021] 即，上述目的通過(guò)如下的電弧焊接結(jié)構(gòu)構(gòu)件的制造方法而實(shí)現(xiàn)，其中，在通過(guò)氣 體保護(hù)電弧焊接使鋼材彼此接合而制造焊接結(jié)構(gòu)構(gòu)件時(shí)，至少接合的一方的構(gòu)件為熔融 Zn-Al-Mg系鍍敷鋼板構(gòu)件，作為保護(hù)氣體，使用以Ar氣、He氣或Ar+He混合氣體為基礎(chǔ)且 CO2濃度在與以下述（1)式表示的焊接輸入熱量Q(J/cm)的關(guān)系中滿足下述（2)式的氣體。
[0022] Q = (IXV)/v- (1)
[0023] 0 ^ Cc02 ^ 2900Q-0 68- (2)
[0024] 其中，I為焊接電流⑷，V為電弧電壓（V)，V為焊接速度（cm/sec)，Cra2為保護(hù)氣 體中的CO2濃度（體積％ )。
[0025] 在此，"熔融Zn-Al-Mg系鍍敷鋼板構(gòu)件"是由熔融Zn-Al-Mg系鍍敷鋼板構(gòu)成的構(gòu) 件、或以它為原料進(jìn)行成形加工而成的構(gòu)件。所述焊接輸入熱量Q可以設(shè)為例如2000? 12000J/cm 的范圍。
[0026] 另外，在所述熔融Zn-Al-Mg系鍍敷鋼板構(gòu)件為使用板厚2. 6mm以下（例如I. 0? 2.6mm)的鍍敷原板的鍍敷鋼板構(gòu)件情況下，代替上述⑵式，可以適用下述（3)式。
[0027] 0 彡 Cc02 彡 205〇-0.32…（3)
[0028] 另外，這樣，在板厚薄的情況下，更優(yōu)選所述焊接輸入熱量Q例如為2000?4500J/ cm的范圍。
[0029] 對(duì)于所述熔融Zn-Al-Mg系鍍敷鋼板而言，適合的對(duì)象為例如具有以質(zhì)量％計(jì)包 含 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%，余部Zn及不可避的雜質(zhì)的鍍層的鍍敷鋼板。其每單面的鍍敷附著量例如為 20 ?250g/m2。
[0030] 發(fā)明效果
[0031] 根據(jù)本發(fā)明，在使用了本來(lái)易產(chǎn)生熔融金屬脆化裂紋的熔融Zn-Al-Mg系鍍敷鋼 板構(gòu)件的電弧焊接結(jié)構(gòu)物中，不伴隨特別的成本增加而可穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)呈現(xiàn)優(yōu)異的耐熔融金屬 脆化裂紋性的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。根據(jù)焊接輸入熱量，明確了保護(hù)氣體中的CO2濃度的容許上限，因 此，可以最大限度地有效利用配合CO2的優(yōu)點(diǎn)（利用通過(guò)電弧生成的CO的還原作用的焊 縫周邊的氧化抑制等）。在鍍敷原板的鋼種上也沒(méi)有特別的制約，不需要采用作為熔融金 屬脆化裂紋對(duì)策添加了特殊的元素的鋼種。即使應(yīng)用高張力鋼板，也能夠得到優(yōu)異的耐熔 融金屬脆化裂紋性。另外，針對(duì)零件形狀的自由度也大。因此，本發(fā)明以使用了預(yù)想今后 需要增大的高張力鋼板的汽車用電弧焊接結(jié)構(gòu)構(gòu)件為代表，在各種廣泛的用途中，有助于 Zn-Al-Mg系鍍敷鋼板電弧焊接結(jié)構(gòu)構(gòu)件的普及。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0032] 圖1是示意性表示氣體保護(hù)電弧焊接中的焰炬及母材的剖面的圖；
[0033] 圖2是示意性表示重疊角接接頭的焊接部剖面結(jié)構(gòu)的圖；
[0034] 圖3是示意性表示在熔融Zn-Al-Mg系鍍敷鋼板的電弧焊接時(shí)電弧剛通過(guò)后的高 溫的焊接部附近的剖面狀態(tài)的圖；
[0035] 圖4是示意性表示從圖3的狀態(tài)冷卻的以往的Zn-Al-Mg系鍍敷鋼板電弧焊接結(jié) 構(gòu)構(gòu)件的剖面結(jié)構(gòu)的圖；
[0036] 圖5是示意性表示從圖3的狀態(tài)冷卻而得到的遵照本發(fā)明的Zn-Al-Mg系鍍敷鋼 板電弧焊接結(jié)構(gòu)構(gòu)件的剖面結(jié)構(gòu)的圖；
[0037] 圖6是表示焊接輸入熱量及保護(hù)氣體中CO2濃度對(duì)使用了 Zn-Al-Mg系鍍敷鋼板 的電弧焊接結(jié)構(gòu)構(gòu)件的鍍層蒸發(fā)區(qū)域長(zhǎng)度造成的的影響的圖形。
[0038] 圖7是表示用于研究耐熔融金屬脆化裂紋性的焊接實(shí)驗(yàn)方法的圖；
[0039] 圖8是表示焊接輸入熱量及保護(hù)氣體中CO2濃度對(duì)使用了 Zn-Al-Mg系鍍敷鋼板 的電弧焊接結(jié)構(gòu)構(gòu)件的鍍層蒸發(fā)區(qū)域長(zhǎng)度造成的影響的圖形（板厚薄的情況）。

【具體實(shí)施方式】
[0040] 圖1示意性表示氣體保護(hù)電弧焊接中的焰炬及母材的剖面。焊炬31 -邊在母材 1的表面上形成電弧35 -邊向箭頭的方向行進(jìn)。從位于焊炬31的中心部的電極33和焊 絲32的周圍吹出保護(hù)氣體34,保護(hù)電弧35及曝露于高溫下的母材1的表面不受大氣影響。 通過(guò)來(lái)自電弧35的輸入熱量而熔融的母材1的一部分在焊炬31通過(guò)后急速凝固，形成由 焊接金屬構(gòu)成的焊縫2。保護(hù)氣體34需要是非氧化性氣體。通常采用以Ar等非活性氣體 為基礎(chǔ)氣體且在其中混合20體積％左右的CO2的Ar+C02混合氣體。認(rèn)為保護(hù)氣體34中的 CO2因等離子狀態(tài)的電弧35而一部分分離為CO和O2，該CO發(fā)揮還原作用，抑制焊縫及其周 邊的氧化。由此，認(rèn)為在焊接部的耐腐蝕性降低減輕。
[0041] 圖2示意地例示重疊角接接頭的焊接部剖面結(jié)構(gòu)。在汽車底盤(pán)等多用電弧焊接形 成的這種焊接接頭。將鋼板構(gòu)件即母材1、母材1'重疊配置，在母材1的表面和母材1'的 端面形成焊縫2,將兩構(gòu)件接合。圖中的虛線表示焊接前的母材1的表面位置及母材1'的 端面位置。將母材表面和焊縫的交點(diǎn)稱為"焊道縫邊部"。圖中用符號(hào)3表示對(duì)于母材1的 焊道縫邊部。
[0042] 圖3?圖5是將相當(dāng)于圖2所示的焊道縫邊部3的附近的部位的剖面結(jié)構(gòu)放大并 示意性表示的圖。
[0043] 圖3示意性表示在Zn-Al-Mg系鍍敷鋼板的氣體保護(hù)電弧焊接時(shí)，電弧剛通過(guò)后 的高溫的焊接部附近的剖面狀態(tài)。母材1的表面在焊接前的階段經(jīng)由Fe-Al系合金層6 被均一的鍍層7覆蓋，因電弧通過(guò)，從而在焊道縫邊部3附近，鍍層的金屬蒸發(fā)消失（鍍層 蒸發(fā)區(qū)域9)。比起該區(qū)域，在距焊道縫邊部3的距離遠(yuǎn)的部分，原來(lái)的鍍層7熔融，成為 Zn-Al-Mg系熔融金屬8,但不至于由于蒸發(fā)而消失。如果距焊道縫邊部3的距離進(jìn)一步增 力口，則原來(lái)的鍍層7未熔融而存在。另外，圖3中夸張描述Zn-Al-Mg系熔融金屬8及鍍層 7的厚度。
[0044] 圖4示意性表示從圖3的狀態(tài)冷卻而得到的以往的Zn-Al-Mg系鍍敷鋼板電弧焊 接結(jié)構(gòu)構(gòu)件的剖面結(jié)構(gòu)。該情況下，Zn-Al-Mg系熔融金屬（圖3的符號(hào)8)濡濕漫延至在 焊接時(shí)鍍層暫時(shí)消失而形成的"鍍層蒸發(fā)區(qū)域"（圖3的符號(hào)9)，母材1的表面至焊道縫邊 部3的整體被Zn-Al-Mg系合金層5覆蓋。將Zn-Al-Mg系熔融金屬（圖3的符號(hào)8)凝固 而形成的Zn-Al-Mg系合金層5的部分稱為熔融凝固區(qū)域10,將原來(lái)的鍍層7殘存而形成的 Zn-Al-Mg系合金層5的部分稱為鍍層未熔融區(qū)域11。以往的Zn-Al-Mg系鍍敷鋼板電弧焊 接結(jié)構(gòu)構(gòu)件中，通常如該圖，焊道縫邊部3跟前為熔融凝固區(qū)域10。該情況下，如上述，由 于Zn-Al-Mg系熔融金屬8的液相線溫度低，所以冷卻后成為熔融凝固區(qū)域10的母材1的 表面部分在焊接后冷卻過(guò)程中與Zn-Al-Mg系熔融金屬接觸的時(shí)間較長(zhǎng)。在接近母材1的 焊道縫邊部的部分因焊接后的冷卻而產(chǎn)生拉伸應(yīng)力，因此，Zn-Al-Mg系熔融金屬的成分易 侵入其晶界中。侵入粒界的該成分成為引起熔融金屬脆化裂紋的主要原因。
[0045] 圖5示意性表示從圖3的狀態(tài)冷卻而得到的遵照本發(fā)明的Zn-Al-Mg系鍍敷鋼板 電弧焊接結(jié)構(gòu)構(gòu)件的剖面結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明中，作為保護(hù)氣體使用減少了 〇)2濃度的氣體或無(wú) CO2添加的氣體。因此，認(rèn)為在焊接時(shí)鍍層消失的"鍍層蒸發(fā)區(qū)域"（圖3的符號(hào)9)的母材 1表面由于保護(hù)氣體產(chǎn)生的還原作用弱而被氧化，迅速被薄的氧化皮膜覆蓋。推測(cè)該氧化皮 膜由于阻礙與Zn-Al-Mg系烙融金屬（圖3的符號(hào)8)的濡濕，所以該Zn-Al-Mg系烙融金屬 的濡濕漫延被抑制。其結(jié)果，冷卻后鍍層蒸發(fā)區(qū)域9保留。即，焊道縫邊部3附近的母材1 表面不與Zn-Al-Mg系熔融金屬接觸地完成冷卻，避免在該部分的向母材1中的熔融金屬成 分的侵入。因此，不依賴于母材1的鋼種，而賦予優(yōu)異的耐熔融金屬脆化裂紋性。另外，即 使在Zn-Al-Mg系熔融金屬（圖3的符號(hào)8)的高度位置比焊道縫邊部3靠上方的焊接姿態(tài) 下，也因上述的濡濕阻礙作用，而顯著抑制該Zn-Al-Mg系熔融金屬的濡濕漫延。
[0046] 本發(fā)明中，作為保護(hù)氣體使用降低了 CO2濃度的氣體或無(wú) CO2添加的氣體，因此，焊 縫及其周邊為與以往相比易氧化的氣氛。但是，通過(guò)作為接合的構(gòu)件應(yīng)用熔融Zn-Al-Mg系 鍍敷鋼板構(gòu)件，由此不僅是鍍層表面，也能改善在焊接部附近露出鋼坯的部分的耐腐蝕性。 艮P，在Zn的防腐蝕效果的基礎(chǔ)上，Zn-Al-Mg系鍍敷金屬產(chǎn)生的腐蝕生成物發(fā)揮優(yōu)異的保護(hù) 性，由此，長(zhǎng)期的耐腐蝕性得以改善，通過(guò)使用降低了 CO2濃度的氣體或無(wú) CO2添加的氣體的 耐腐蝕性降低在通常的使用中未被引發(fā)。
[0047] 冷卻后保留的鍍層蒸發(fā)區(qū)域9自焊道縫邊部3的長(zhǎng)度在本說(shuō)明書(shū)中稱為"鍍層蒸 發(fā)區(qū)域長(zhǎng)度"，圖5中用符號(hào)L表示。確認(rèn)在Zn-Al-Mg系鍍敷鋼板電弧焊接結(jié)構(gòu)構(gòu)件中成 為問(wèn)題的熔融金屬脆化裂紋的大部分在焊道縫邊部3的極近處，具體而言距焊道縫邊部小 于0. 3mm的范圍內(nèi)產(chǎn)生。各種研究的結(jié)果是只要上述的鍍層蒸發(fā)區(qū)域長(zhǎng)度為0. 3mm以上， 耐熔融金屬脆化裂紋性大幅度提高，如果是〇. 4mm以上則更優(yōu)選。如果該鍍層蒸發(fā)區(qū)域長(zhǎng) 度過(guò)長(zhǎng)，則鍍層不存在造成的耐腐蝕性降低成為問(wèn)題，但根據(jù)發(fā)明人的研究，可知鍍層蒸發(fā) 區(qū)域長(zhǎng)度只要為2. Omm以下，就可充分得到周圍的Zn-Al-Mg系鍍層的犧牲性防蝕作用，在 該部分的耐腐蝕性降低變成沒(méi)有問(wèn)題的水平。通過(guò)如后述調(diào)整保護(hù)氣體組成，可以將鍍層 蒸發(fā)區(qū)域長(zhǎng)度控制在0. 3?2. Omm的范圍。
[0048](氣體保護(hù)電弧焊接條件）
[0049] 在遵照本發(fā)明的電弧焊接中，重要的是根據(jù)焊接輸入熱量限制保護(hù)氣體的CO2濃 度?；旌嫌诒Ｗo(hù)氣體中的CO2如上述觸及等離子電弧，一部分分離為CO和O2，通過(guò)該CO的 還原作用，焊縫附近的母材表面活性化。以往一般的氣體保護(hù)電弧焊接中，出于抑制焊縫部 及其周邊的氧化等理由，通常使用混合20體積％左右CO2的保護(hù)氣體。但是，本發(fā)明中通過(guò) 抑制其還原作用或完全不利用，防止焊接部附近的鍍層蒸發(fā)消失的母材表面過(guò)度活性化， 抑制存在于周圍的母材表面的Zn-Al-Mg系熔融金屬向焊道縫邊部濡濕漫延。詳細(xì)的研究 結(jié)果是以滿足上述（2)式的方式限制保護(hù)氣體中的CO2濃度時(shí)，顯現(xiàn)濡濕漫延的抑制效果， 可將上述的鍍層蒸發(fā)區(qū)域長(zhǎng)度控制在〇. 3?2. Omm的范圍。
[0050] S卩，在本說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)了在通過(guò)使用了以Ar氣、He氣或Ar+He混合氣體為基礎(chǔ)的 保護(hù)氣體的氣體保護(hù)電弧焊接使鋼材彼此接合而制造焊接結(jié)構(gòu)構(gòu)件時(shí)，至少接合的一方的 構(gòu)件為熔融Zn-Al-Mg系鍍敷鋼板構(gòu)件，根據(jù)以下述（1)式表示的焊接輸入熱量Q (J/cm)以 滿足下述（2)式的方式調(diào)整保護(hù)氣體中的CO2濃度的保護(hù)氣體中的CO2濃度調(diào)整方法。
[0051] Q = (I X V)/v... (1)
[0052] 0 ^ Cc02 ^ 2900Q-0 68- (2)
[0053] 其中，I為焊接電流⑷，V為電弧電壓（V)，V為焊接速度（cm/sec)，Cra2為保護(hù)氣 體中的CO2濃度（體積％ )。
[0054] 在接合的構(gòu)件的至少一方應(yīng)用使用了板厚2.6mm以下的鍍敷原板的熔融 Zn-Al-Mg系鍍敷鋼板構(gòu)件的情況，即使代替上述（2)式，應(yīng)用容許上限更寬的上述（3)式， 也能夠?qū)⑸鲜龅腻儗诱舭l(fā)區(qū)域長(zhǎng)度控制在0. 3?2. Omm的范圍。
[0055] 該情況下，公開(kāi)下述保護(hù)氣體中的CO2濃度調(diào)整方法，其中，在通過(guò)使用了以Ar 氣、He氣或Ar+He混合氣體為基礎(chǔ)的保護(hù)氣體的氣體保護(hù)電弧焊接使鋼材彼此接合而制 造焊接結(jié)構(gòu)構(gòu)件時(shí)，在至少接合的一方的構(gòu)件應(yīng)用使用了板厚2. 6mm以下的鍍敷原板的熔 融Zn-Al-Mg系鍍敷鋼板構(gòu)件，根據(jù)用上述（1)式表示的焊接輸入熱量Q (J/cm)以滿足下述 (3)的方式調(diào)整保護(hù)氣體中的CO2濃度。
[0056] 0 彡 Cc02 彡 205Qi32…（3)
[0057] 其中，Ccq2為保護(hù)氣體中的CO2濃度（體積％ )。
[0058] 保護(hù)氣體中的0)2濃度在滿足上述（2)式的范圍、根據(jù)板厚條件在滿足上述（3)式 的范圍調(diào)整即可，但從使電弧穩(wěn)定化的觀點(diǎn)來(lái)看更有效地是確保5體積％以上的CO2濃度。 如果電弧穩(wěn)定，則在使熔深增大方面有利。即，代替上述（2)式，可以應(yīng)用下述（2)'式，另 夕卜，代替上述（3)式可以應(yīng)用下述（3)'式。
[0059] 5. 0 彡 Cc02 彡 2900GT° 68... (2)，
[0060] 5. 0 彡 Ccq2 彡 205Gra32…（3)，
[0061] 另外，特別是在接合的一方的構(gòu)件應(yīng)用使用了板厚2. 6mm以下的鍍敷原板的熔融 Zn-Al-Mg系鍍敷鋼板構(gòu)件的情況下，如果按照根據(jù)用上述（1)式表示的焊接輸入熱量Q(J/ cm)，以滿足下述（4)式的方式調(diào)整保護(hù)氣體中的CO2濃度的保護(hù)氣體中的CO2濃度調(diào)整方 法，則能夠最大限發(fā)揮CO2的電弧的穩(wěn)定化效果，并且可以謀求防止Zn-Al-Mg系熔融金屬 向焊道縫邊部的濡濕漫延。
[0062] 290(?-0.68 < Cc02 彡 205Qi32... (4)
[0063] 保護(hù)氣體的基礎(chǔ)氣體與以往一樣可以為Ar氣。也可以是He氣及Ar+He混合氣體。 這些基礎(chǔ)氣體的純度設(shè)為與以往同等水平即可。
[0064] 焊接輸入熱量根據(jù)板厚等設(shè)定在最適合的值即可。如果焊接輸入熱量過(guò)小，則具 有熔深不充分，焊縫不連續(xù)的情況。相反，如果焊接輸入熱量過(guò)大，則易產(chǎn)生飛濺。通常在 2000?12000J/cm的范圍可以找到焊接輸入熱量的適當(dāng)值。但是，在接合的構(gòu)件的至少一 方應(yīng)用使用板厚2. 6mm以下的鍍敷原板的熔融Zn-Al-Mg系鍍敷鋼板構(gòu)件的情況下，更優(yōu)選 將焊接輸入熱量在2000?4500J/cm的范圍進(jìn)行設(shè)定。關(guān)于其它的焊接條件，例如，保護(hù)氣 體流量在10?30L/min的范圍調(diào)整即可。焊接裝置可以使用以往一般的裝置。
[0065] 介紹研究焊接輸入熱量及保護(hù)氣體中的CO2濃度與鍍層蒸發(fā)區(qū)域長(zhǎng)度的關(guān)系的實(shí) 驗(yàn)例。
[0066](實(shí)驗(yàn)例1)
[0067] 將表1所示的熔融Zn-Al-Mg系鍍敷鋼板水平放置，通過(guò)從水平移動(dòng)的焊炬產(chǎn)生的 電弧在鋼板表面形成焊縫（堆焊（匕'一卜''才> y > -卜））。焊接條件記載于表1中。對(duì) 包含焊縫及其附近的母材的與焊道方向垂直的剖面，在實(shí)施鏡面研磨及用硝酸濃度〇. 2體 積％硝酸乙醇腐蝕液的腐蝕后，進(jìn)行掃描型電子顯微鏡觀察，通過(guò)觀察焊道縫邊部附近，測(cè) 定圖5中用符號(hào)L所示的鍍層蒸發(fā)區(qū)域長(zhǎng)度。
[0068] [表 1]
[0069]

【權(quán)利要求】
1. 一種電弧焊接結(jié)構(gòu)構(gòu)件的制造方法，其中， 在通過(guò)氣體保護(hù)電弧焊接使鋼材彼此接合而制造焊接結(jié)構(gòu)構(gòu)件時(shí)，至少接合的一方的 構(gòu)件為熔融Zn-Al-Mg系鍍敷鋼板構(gòu)件，作為保護(hù)氣體，使用以Ar氣、He氣或Ar+He混合氣 體為基礎(chǔ)且〇)2濃度在與用下述（1)式表示的焊接輸入熱量Q(J/cm)的關(guān)系中滿足下述（2) 式的氣體， Q = (I X V) /v …（1) 0. Cc02 彡 2900GT0.68 …（2) 其中，I為焊接電流⑷，V為電弧電壓（V)，v為焊接速度（cm/sec)，Cra2為保護(hù)氣體中 的C02濃度（體積％ )。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電弧焊接結(jié)構(gòu)構(gòu)件的制造方法，其中， 所述焊接輸入熱量Q為2000?12000J/cm的范圍。
3. -種電弧焊接結(jié)構(gòu)構(gòu)件的制造方法，其中， 在通過(guò)氣體保護(hù)電弧焊接使鋼材彼此接合而制造焊接結(jié)構(gòu)構(gòu)件時(shí)，至少接合的一方的 構(gòu)件中應(yīng)用使用了板厚2. 6mm以下的鍍敷原板的熔融Zn-Al-Mg系鍍敷鋼板構(gòu)件，作為保護(hù) 氣體，使用以Ar氣、He氣或Ar+He混合氣體為基礎(chǔ)且C02濃度在與用下述（1)式表示的焊 接輸入熱量Q(J/cm)的關(guān)系中滿足下述（3)式的氣體， Q = (I X V) /v …（1) 0. Cc02 彡 205Q-0.32 …（3) 其中，I為焊接電流⑷，V為電弧電壓（V)，v為焊接速度（cm/sec)，Cra2為保護(hù)氣體中 的C02濃度（體積％ )。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電弧焊接結(jié)構(gòu)構(gòu)件的制造方法，其中， 所述焊接輸入熱量Q為2000?4500J/cm的范圍。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1?4中任一項(xiàng)所述的電弧焊接結(jié)構(gòu)構(gòu)件的制造方法，其中， 所述熔融Zn-Al-Mg系鍍敷鋼板是具有以質(zhì)量％計(jì)包含A1 :1. 0?22. 0%、Mg 05? 10. 0%、Ti :0 ?0? 10%、B :0 ?0? 05%、Si :0 ?2. 0%、Fe :0 ?2. 5%、余部 Zn 及不可避 免的雜質(zhì)的鍍層的鍍敷鋼板。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1?5中任一項(xiàng)所述的電弧焊接結(jié)構(gòu)構(gòu)件的制造方法，其中， 所述熔融Zn-Al-Mg系鍍敷鋼板每單面的鍍敷附著量為20?250g/m2。
【文檔編號(hào)】B23K9/173GK104334308SQ201380022431
【公開(kāi)日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2013年5月22日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月14日
【發(fā)明者】細(xì)見(jiàn)和昭, 延時(shí)智和, 朝田博 申請(qǐng)人:日新制鋼株式會(huì)社