(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
亜鉛めっき鋼板をＭＡＧ溶接法によって溶接する方法であって、
溶接ワイヤとして、溶融池の粘度を低減する低粘性ソリッドワイヤを用いるとともに、
シールドガスとして、酸素ガス１４〜１６容量％、炭酸ガス７〜１２容量％、残部がアルゴンガスからなる３種混合ガスを用いることを特徴とする亜鉛めっき鋼板の溶接方法。
【請求項２】
前記低粘性ソリッドワイヤが、Ｓｉ含有量が０質量％超０．８質量％以下であり、且つ、Ｍｎ含有量が０質量％超１．０質量％以下の溶接ワイヤであることを特徴とする請求項１に記載の亜鉛めっき鋼板の溶接方法。
【請求項３】
亜鉛めっき鋼板の重ね隅肉溶接であることを特徴とする請求項１又は２に記載の亜鉛めっき鋼板の溶接方法。
【請求項４】
重ね隅肉溶接時の亜鉛めっき鋼板間のギャップが、０．７ｍｍ以下であることを特徴とする請求項３に記載の亜鉛めっき鋼板の溶接方法。
【請求項５】
前記ギャップが、０ｍｍであることを特徴とする請求項３又は４に記載の亜鉛めっき鋼板の溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、亜鉛めっき鋼板の溶接方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車関連機器、住宅建材関連製品や事務機器関連部品では、耐食性や光沢の美しさから亜鉛めっき鋼板が広く用いられている。この亜鉛めっき鋼板は、薄板鋼板の鉄地の表面に、溶融めっき又は電気めっきによって亜鉛めっきを施したものである。
【０００３】
しかしながら、亜鉛めっき鋼板を消耗電極式溶接（metal active gas welding；以後、「ＭＡＧ溶接」という）する場合、鉄（融点：１５３５℃、沸点：２７５０℃）より低い融点と沸点を持つ亜鉛（融点：４１９℃、沸点９０７℃）が、溶接時に鋼板表面から溶融池に侵入して亜鉛蒸気が生じる。その亜鉛蒸気と共に巻き込まれた大気は、溶接金属の凝固過程で溶融池から浮上しきれずに気泡として多く残存してしまうため、溶接後の鋼板にはピットやブローホールの大量発生といった問題が生じる。
【０００４】
ここで、ピットが生じると本来の強度が得られないという問題が生じるため、特に自動車関連機器の部品では、ピットが発生した場合には、手直しを行う必要があった。さらに、亜鉛めっき鋼板を高速で溶接すると、ピットやブローホール等が一層生じてしまうため、速い溶接速度での溶接ができないという課題があった。
【０００５】
ところで、溶接部におけるブローホールやピットの発生に対して、従来から主に二つの視点で多くの改善が提案されている。第一の視点としては、亜鉛めっき鋼板の溶接時、発生する亜鉛蒸気の量を低減する方法である。発生する亜鉛蒸気の量自体を低減して、溶融池に残留する可能性のある亜鉛蒸気を少なくする方法である。
【０００６】
また、第二の視点は、溶接時に生じた亜鉛蒸気を溶融池から逃げ易くする方法である。溶融池の粘度が低下する条件で溶接を行う、或いは、何らかの物理的手段により、溶融池から亜鉛蒸気の脱離を推進する方法である。
【０００７】
溶接部におけるブローホールやピットの発生に対する改善方法としては、特許文献１〜５の技術が知られている。具体的には、特許文献１には、溶接金属部での欠陥発生を抑制するために、シールドガスとしてアルゴンに１０〜２５％の炭酸ガスが添加されたガスあるいはアルゴンに２〜６％の酸素ガスが添加されたガスを用い、所定の矩形波交流磁場を溶融池の表面に対して垂直方向に印加して、溶融池を攪拌させながらアーク溶接を行う技術が開示されている。
【０００８】
また、特許文献２には、亜鉛めっき鋼板のＭＡＧ溶接法による重ね隅肉溶接に際して、溶接部にブローホールやピットが発生しないようにするために、炭素鋼ソリッドワイヤを用いてＭＡＧ溶接する際のシールドガスとして、酸素ガス８〜１５容量％、好ましくは８．５〜１２容量％と、炭酸ガス２０〜３０容量％と、残部がアルゴンからなる３種混合ガスを用いる技術が開示されている。
【０００９】
また、特許文献３には、溶接金属部での欠陥発生を抑制するために、溶接速度が０．８〜１．７ｍ／分の亜鉛系めっき鋼板の高速ガスシールドアーク溶接方法において、シールドガスとしてアルゴンに１０〜２５％の炭酸ガスが添加されたガスあるいはアルゴンに２〜６％の酸素ガスが添加されたガスを用い、溶接ワイヤ直径に応じて、所定の電流波形に制御し、溶接トーチの先端を溶接線方向に振動させながらアーク溶接を行う技術が開示されている。
【００１０】
また、特許文献４には、亜鉛めっき鋼板のアーク溶接においてブローホール欠陥の発生を低減させ、溶接品質を向上させるために、シールドガスとして酸素を体積％で１０％以上含有し、かつ溶接電流をパルス電流とし、溶接入熱が（ＨＩ，Ｊ／ｃｍ）が所定の条件式を満足するようにしてアーク溶接する技術が開示されている。
【００１１】
また、特許文献５には、亜鉛めっき鋼板の薄板の溶接において優れた溶接性を得るために、所定の成分を有する薄板用ガスシールド溶接鋼ワイヤを用いるとともに、所定の電流条件を用いるパルスマグ溶接の技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００７−０９８４５９号公報
【特許文献２】特開２００６−２７２３５１号公報
【特許文献３】特開２００６−１５９２７３号公報
【特許文献４】特開平０６−２６２３６２号公報
【特許文献５】特開平０９−２０６９８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
このように、上述の特許文献１〜４では、亜鉛めっき鋼板の溶接時に発生する亜鉛蒸気の量を低減させるために（上記第１の視点）、ＭＡＧ溶接する際のシールドガスに酸素ガスを含有させる方法が提案されている。また、溶接時に生じた亜鉛蒸気を溶融池から逃げ易くするために（上記第２の視点）、溶融池を攪拌させながらアーク溶接を行う方法（特許文献１）、溶接トーチの先端を溶接線方向に振動させながらアーク溶接を行う方法（特許文献３）、所定の成分を有する薄板用ガスシールド溶接鋼ワイヤを用いる方法（特許文献５）が提案されている。
【００１４】
しかしながら、ＭＡＧ溶接する際のシールドガスに酸素ガスを含有させる方法においては、シールドガス中の酸素は溶融池の表面張力を低下させ、溶融池中の気泡の放出を促進する効果がある一方、溶融金属の機械的性質を低下させるおそれがあるという課題があった。
【００１５】
また、特許文献１〜５に開示された従来の亜鉛めっき鋼板の溶接方法では、上述した方法あるいは対策を組み合わせているが、溶接部におけるブローホールやピットの発生について一定の効果が得られるものの、その効果の再現性が十分ではないという課題があった。そのため、ピットが発生した場合に手直しを行う必要が生じるという問題や、速い溶接速度での溶接ができないという問題が解決されていないのが実情であった。
【００１６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、溶接金属の機械的強度を低下させることなく、溶接部へのブローホールやピットの発生を抑制する効果を再現性良く得られる、亜鉛めっき鋼板の溶接方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
かかる課題を解決するために鋭意検討した結果、本願発明者らは、溶接部にブローホールやピットが発生しないための溶接方法のアプローチとして、先ず、亜鉛メッキ鋼板をＭＡＧ溶接する際に一般的に用いられていた（主流であった）高粘性ワイヤに換えて、溶融池の粘性を下げることができる低粘性ソリッドワイヤを用いることにより、溶接時に生じた亜鉛蒸気を溶融池から逃げ易くすることが可能であることを見出した。次いで、この低粘性ソリッドワイヤを用いてＭＡＧ溶接する際の最適なシールドガス組成としてアルゴンガス（Ａｒ）、炭酸ガス（ＣＯ２）及び酸素ガス（Ｏ２）の三元系を用い、これらを所定の配合比とすることにより、上記課題を解決することができることを見出して、本発明を完成させた。
【００１８】
すなわち、本発明は以下の構成を有する。
請求項１に係る発明は、亜鉛めっき鋼板をＭＡＧ溶接法によって溶接する方法であって、
溶接ワイヤとして、溶融池の粘度を低減する低粘性ソリッドワイヤを用いるとともに、
シールドガスとして、酸素ガス１４〜１６容量％、炭酸ガス７〜１２容量％、残部がアルゴンガスからなる３種混合ガスを用いることを特徴とする亜鉛めっき鋼板の溶接方法である。
【００２０】
請求項２に係る発明は、前記低粘性ソリッドワイヤが、Ｓｉ含有量が０質量％超０．８質量％以下であり、且つ、Ｍｎ含有量が０質量％超１．０質量％以下の溶接ワイヤであることを特徴とする請求項１に記載の亜鉛めっき鋼板の溶接方法である。
【００２１】
請求項３に係る発明は、亜鉛めっき鋼板の重ね隅肉溶接であることを特徴とする請求項１又は２に記載の亜鉛めっき鋼板の溶接方法である。
【００２２】
請求項４に係る発明は、重ね隅肉溶接時の亜鉛めっき鋼板間のギャップが、０．７ｍｍ以下であることを特徴とする請求項３に記載の亜鉛めっき鋼板の溶接方法である。
【００２３】
請求項５に係る発明は、前記ギャップが、０ｍｍであることを特徴とする請求項３又は４に記載の亜鉛めっき鋼板の溶接方法である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の亜鉛めっき鋼板の溶接方法によれば、ＭＡＧ溶接用シールドガスとして酸素ガス１３〜１８容量％、炭酸ガス５〜１５容量％、残部がアルゴンからなる３種混合ガスを、溶接ワイヤとして溶融池の粘度を低減する低粘性ソリッドワイヤを用いることにより、溶接金属の機械的強度を低下させることなく、溶接部へのブローホールやピットの発生を抑制するという効果を、再現性良く得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の検証試験１の、重ね隅肉溶接における溶接ワイヤの狙い位置を示す図である。
【図２】本発明の検証試験１における、溶接部のビード外観を示す図である。
【図３】本発明の検証試験１における、溶接部のビード外観を示す図である。
【図４】本発明の検証試験１における、溶接部のビード外観を示す図である。
【図５】本発明の検証試験１における、溶接部のビード外観を示す図である。
【図６】本発明の検証試験２の、重ね隅肉溶接における溶接ワイヤの狙い位置を示す図である。
【図７】本発明の検証試験２における、溶接部の磨き処理後のビード外観を示す図である。
【図８】本発明の検証試験２における、溶接部の磨き処理後のビード外観を示す図である。
【図９】本発明の検証試験３において、（ａ）溶接母材間にギャップを設けない場合の溶接ワイヤの狙い位置、（ｂ）溶接母材間に０．７ｍｍのギャップを設ける場合の溶接ワイヤの狙い位置、を示す図である。
【図１０】本発明の検証試験３における、溶接部のビード外観を示す図である。
【図１１】本発明の検証試験３における、溶接部のビード外観を示す図である。
【図１２】本発明の検証試験４における、溶接ビード付近を示す断面写真である。
【図１３】本発明の検証試験４における、溶接ビード断面硬さの比較結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明を適用した一実施形態である亜鉛めっき鋼板の溶接方法について、詳細に説明する。
本実施形態の亜鉛めっき鋼板の溶接方法は、亜鉛めっき鋼板をＭＡＧ溶接法によって溶接する方法である。その際、溶接ワイヤとして、溶融池の粘度を低減する低粘性ソリッドワイヤを用いるとともに、シールドガスとして、酸素ガス１３〜１８容量％、炭酸ガス５〜１５容量％、残部がアルゴンガスからなる３種混合ガスを用いることを特徴としている。
【００２７】
本実施形態の亜鉛めっき鋼板の溶接方法は、消耗電極式溶接（metal active gas welding；ＭＡＧ溶接）である。
また、溶接方式は、主にアークを熱源とするアーク溶接であれば特に限定されるものではなく、低電流溶接に適しているパルクアーク溶接であってもよいし、薄板の溶接に用いられるショートアーク溶接であってもよい。
【００２８】
（溶接母材）
本実施形態の亜鉛めっき鋼板の溶接方法に適用される溶接母材は、亜鉛めっき鋼板である。また、亜鉛めっき鋼板の板厚は、特に限定されるものではないが、具体的には、例えば、０．６〜６．０ｍｍの範囲であることが好ましく、０．６〜３．２ｍｍの範囲であることがより好ましい。
【００２９】
（シールドガス）
本実施形態の亜鉛めっき鋼板の溶接方法では、ＭＡＧ溶接用シールドガスとして、酸素ガス１３〜１８容量％、炭酸ガス５〜１５容量％、残部がアルゴンからなる３種混合ガスを用いる。
【００３０】
シールドガス中の酸素ガスは、亜鉛蒸気を抑える、溶融池の表面張力を下げて入った亜鉛蒸気等のガスを抜けやすくするという役割を有している。シールドガス中の酸素ガスの含有量は、下限値が１３容量％以上であることが好ましく、１４容量％以上であることがより好ましい。一方、シールドガス中の酸素ガスの含有量は、上限値が１８容量％以下であることが好ましく、１６容量％以下であることがより好ましい。
【００３１】
ここで、酸素ガスの含有量の下限値が１３容量％未満であると、ピットやブローホールが発生するために好ましくない。一方、酸素ガスの上限値が１８容量％を超えると、スパッタの発生や溶接部の機械的性質が劣るために好ましくない。これに対して、シールドガス中の酸素ガスの含有量が１３容量％以上１８容量％以下であると、ピットやブローホールの発生を抑制する効果が得られるため好ましく、１４容量％以上１６容量％以下であれば、上記効果に加えて、更に溶接速度を上げる効果が得られるため、又は上記効果がより顕著になるために好ましい。
【００３２】
シールドガス中の炭酸ガスは、アークの安定性と、溶け込み確保のために含有させる。具体的には、シールドガス中に炭酸ガスを含有させると、アーク電圧をあげることができることができ、入熱量が増えてよく溶ける（溶融池）ため、アークが集中して安定する。シールドガス中の炭酸ガスの含有量は、下限値が５容量％以上であることが好ましく、７容量％以上であることがより好ましい。一方、シールドガス中の酸素ガスの含有量は、上限値が１５容量％以下であることが好ましく、１２容量％以下であることがより好ましい。
【００３３】
ここで、炭酸ガスの含有量の下限値が５容量％未満であると、入熱不足により溶け込みが浅く、アークが不安定となり好ましくない。一方、炭酸ガスの上限値が１５容量％を超えると、入熱は増加するが、スパッタ発生が増加するために好ましくない。これに対して、シールドガス中の炭酸ガスの含有量が５容量％以上１５容量％以下であると、入熱不足の解消とスパッタ発生の低減効果が得られるため好ましく、７容量％以上１２容量％以下であれば、上記効果に加えて、更に高速でのアークが安定する効果が得られるために好ましい。
【００３４】
（溶接ワイヤ）
本実施形態の亜鉛めっき鋼板の溶接方法では、溶接ワイヤとして、溶融池の粘度を低減する低粘性ソリッドワイヤを用いる。
ところで、従来は、亜鉛めっき鋼板をＭＡＧ溶接する際の溶接ワイヤとしては高粘性ソリッドワイヤを用いることが主流であった。すなわち、溶融池の粘度を高めることにより、亜鉛蒸気等のガスを溶融池の中に閉じ込めてしまう、という発想であった。
【００３５】
これに対して、本実施形態における低粘性ソリッドワイヤとは、溶融池の粘度を低減することにより、溶融池から脱ガスしやすくする効果を有する溶接ワイヤをいう。このような効果を示す低粘性ソリッドワイヤとしては、具体的には、例えば、Ｓｉ含有量が０質量％超０．８質量％以下であり、且つ、Ｍｎ含有量が０質量％超１．０質量％以下の溶接ワイヤが挙げられる。
ここで、低粘性ソリッドワイヤ中のＳｉ含有量が０．８質量％を超えると、スラグの発生と溶融池の粘度が高くなり気孔が浮上を妨げるために好ましくない。また、低粘性ソリッドワイヤ中のＭｎ含有量が１．０質量％を超えると、Ｓｉと同じく、スラグが発生し、溶融池の粘度が高くなり気孔の浮上を妨げるために好ましくない。これに対して、低粘性ソリッドワイヤ中のＳｉ含有量及びＭｎ含有量が上記範囲内であると、溶融池の粘度が下がり、気孔の浮上が容易にし、気孔の低減効果が得られるため好ましい。
【００３６】
（溶接継手）
本実施形態の亜鉛めっき鋼板の溶接方法は、開先溶接であってもよいし、隅肉溶接であってもよく、特に限定されるものではない。また、溶接継手についても特に限定されるものではなく、突合せ継手、重ね継手、Ｔ継手、十字継手、角継手（かど継手）、ヘリ継手（へり継手）、フレア継手、すみ肉継手、当て金継手、スカーフ継手、せぎり継手等から、適宜選択することができる。
【００３７】
ところで、一般に、隅肉溶接をした隅肉継手の継手強度は、開先溶接に比べて低くなることが知られている。中でも、重ね継手を用いる隅肉溶接（すなわち、重ね隅肉溶接）は、溶接部へのブローホールやピットの発生を抑制するのが困難である。しかしながら、本実施形態の亜鉛めっき鋼板の溶接方法では、重ね隅肉溶接の場合であっても、溶接金属の機械的強度を低下させることなく、溶接部へのブローホールやピットの発生を抑制するという効果が再現性良く得られる。
【００３８】
また、本実施形態の亜鉛めっき鋼板の溶接方法では、重ね隅肉溶接をする際の溶接母材（すなわち、亜鉛めっき鋼板）間のギャップは、０．７ｍｍ以下であってもよいし、０ｍｍであってもよい。
【００３９】
一般に、重ね隅肉溶接をする際の溶接母材間に隙間（ギャップ）を設けるとガスが逃げるためにブローホールが発生しにくいことが知られている。これに対して、本実施形態の亜鉛めっき鋼板の溶接方法では、重ね隅肉溶接をする際の溶接母材間のギャップが０．７ｍｍ以下であっても、さらには溶接母材間に隙間を設けない場合（ギャップ０ｍｍ）であっても、溶接部へのブローホールやピットの発生を抑制することができる。
【００４０】
（その他の溶接条件）
本実施形態の亜鉛めっき鋼板の溶接方法では、チップ母材間距離が８〜２５ｍｍの範囲であればよく、１０〜２０ｍｍの範囲であることが好ましい。
また、トーチ傾斜角度は、特に限定されるものではないが、具体的には、１０〜５０度の範囲であればよく、２０〜４０度の範囲であることが好ましい。
【００４１】
また、溶接速度は、特に限定されるものではなく、一般的な条件を適宜選択することができる。具体的には、パルスアーク溶接の場合には、４０〜２００ｃｍ／ｍｉｎの範囲であればよく、６０〜１５０ｃｍ／ｍｉｎの範囲であることが好ましい。また、ショートアーク溶接の場合には、２０〜１２０ｃｍ／ｍｉｎの範囲であればよく、３０〜１００ｃｍ／ｍｉｎの範囲であることが好ましい。
【００４２】
また、アーク電圧は、特に限定されるものではなく、一般的な条件を適宜選択することができる。具体的には、パルスアーク溶接の場合には、１８〜３０Ｖの範囲であればよく、２０〜２８Ｖの範囲であることが好ましい。また、ショートアーク溶接の場合には、１５〜２６Ｖの範囲であればよく、１７〜２３Ｖの範囲であることが好ましい。
【００４３】
また、溶接電流は、特に限定されるものではなく、一般的な条件を適宜選択することができる。具体的には、パルスアーク溶接の場合には、８０〜３５０Ａの範囲であればよく、１００〜３００Ａの範囲であることが好ましい。また、ショートアーク溶接の場合には、５０〜３５０Ａの範囲であればよく、８０〜２８０Ａの範囲であることが好ましい。
【００４４】
ところで、ＭＡＧ溶接法を用いた従来の亜鉛めっき鋼板の溶接方法では、上述したように、溶接ワイヤとして高粘性ソリッドワイヤを用いることが主流であった。高粘性ソリッドワイヤを用いることにより、溶融池の粘度を高めて、溶接時に発生する亜鉛蒸気等のガスを溶融池の中に閉じ込めることにより、溶接部のピット、ブローホールの発生を抑制するものであった。そして、上記高粘性ソリッドワイヤを用いてＭＡＧ溶接をする際の、最適なシールドガスの組成が検討されていた。
【００４５】
上述した特許文献１〜４には、酸素ガスを含有するシールドガスを用いる溶接方法が開示されている。ここで、シールドガス中に酸素ガスを含有させることにより、亜鉛蒸気を抑える効果や、溶融池の表面張力を下げて亜鉛蒸気等のガスを抜けやすくする効果が得られる反面、溶接部の機械的強度が低下するおそれがあることが知られていた。したがって、従来は、特許文献１及び特許文献３に示すように、シールドガス中の酸素濃度は２〜６％というように低い含有量であった。
【００４６】
また、特許文献４に示すように、シールドガス中の酸素ガス含有量が高いシールドガスを用いる先行技術も存在する。この特許文献４では、シールドガス中の酸素成分によって亜鉛蒸気量を低減するためには、１０〜２０％では効果が少なく、酸素２０％以上の場合にその効果が大きい事を開示しているが、溶融金属に溶解する酸素を減らす為に、脱酸力が強く、しかも、溶融池、溶接金属の粘土が大きくなる傾向があるＳｉ，Ｍｎを比較的多く含む多くワイヤ（高粘性ソリッドワイヤ）を組み合わせるものであった。このように、酸素ガス含有量が高いシールドガスと高粘性ソリッドワイヤとを組み合わせた場合では、シールドガス中に酸素ガスを含有させる効果が相殺されてしまうため、溶接部のピット、ブローホールの発生を抑制する効果が十分に得られなかった。
【００４７】
一方、従来から低粘性ソリッドワイヤを用いた溶接方法も存在していたが、上述したような酸素ガスのマイナス面が懸念されたためか、シールドガスとしてはアルゴンガスと炭酸ガスとの二元系ガスを用いるものであった。
【００４８】
これに対して、本実施形態の亜鉛めっき鋼板の溶接方法によれば、溶接部にブローホールやピットが発生しないための溶接方法を検討する際、先ず、亜鉛メッキ鋼板をＭＡＧ溶接する際に一般的に用いられていた（主流であった）高粘性ワイヤに換えて、溶融池の粘性を下げることができる低粘性ソリッドワイヤを用いた。これにより、溶融池の粘性が下がり、溶接時に生じた亜鉛蒸気を溶融池から逃げ易くすることが可能となった。次いで、この低粘性ソリッドワイヤを用いてＭＡＧ溶接する際の最適なシールドガス組成としてアルゴンガス（Ａｒ）、炭酸ガス（ＣＯ２）及び酸素ガス（Ｏ２）の三元系を用い、これらを所定の配合比とすることにより、亜鉛蒸気の発生を抑制することが可能となった。そして、低粘性ソリッドワイヤと酸素ガスを含有するシールドガスとを組み合わせたことによる相乗効果により、ピット、ブローホールを抑制する効果を再現性よく得られることを確認した。
【００４９】
本実施形態の亜鉛めっき鋼板の溶接方法によれば、ピット等の不良が発生しないため、手直しの必要もなく、溶け込み量を確保できるためにアークも安定するので、例えば、パルスアーク溶接では、従来８０ｃｍ／ｍｉｎ程度であった溶接速度を１５０ｃｍ／ｍｉｎ程度にまで上げることも可能となる。生産性を向上させることができる。
なお、酸素ガスを含有する際の懸念事項である溶接部の機械的強度については、実際に特性評価を行って（以下の実施例を参照）、劣化していないことを確認した。
【００５０】
以上説明したように、本実施形態の亜鉛めっき鋼板の溶接方法によれば、ＭＡＧ溶接用シールドガスとして酸素ガス１３〜１８容量％、炭酸ガス５〜１５容量％、残部がアルゴンからなる３種混合ガスを、溶接ワイヤとして溶融池の粘度を低減する低粘性ソリッドワイヤを用いることにより、溶接金属の機械的強度を低下させることなく、溶接部へのブローホールやピットの発生を抑制するという効果を、再現性良く得られる。
【００５１】
また、本実施形態の亜鉛めっき鋼板の溶接方法によれば、アークが安定するため、スパッタ発生の低減やアンダーカットの抑制効果も得られる。したがって、ピットが発生した際の手直しを行う必要がなく、速い溶接速度での溶接も可能となり、量産の際に生産性を向上することができる。
【００５２】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【００５３】
以下に、具体的な実施例を示す。
＜検証試験１＞
下記の表１に示す溶接条件１及び溶接条件２を用いて、亜鉛めっき鋼板のＭＡＧ溶接を行い、溶接部のピット、ブローホールの抑制効果を確認した。
【００５４】
【表１】
0005968934.tif 000002
【００５５】
また、表１中に示す溶接条件１及び溶接条件２において、重ね隅肉溶接における溶接ワイヤの狙い位置は、図１に示すように、上板の端部端（図１中に、０ｍｍと示す位置）から＋１ｍｍ（図１中に示すように、上板と下板とが重ならない側）とした。
【００５６】
ここで、溶接条件１では、下記の表２に示すシールドガス組成を用いた試験例１〜１８について、それぞれ溶接結果を確認した（結果は表２に示す）。
また、溶接条件２では、下記の表３に示すシールドガス組成を用いた試験例１９〜３６について、それぞれ溶接結果を確認した（結果は表３に示す）。
さらに、下記の表４に示す条件について、溶接部のビード外観を図２〜５に示す。
【００５７】
なお、表１及び表４中に示す、低粘性ソリッドワイヤとしては、日鐵住金溶接工業製の「ＹＭ−２２Ｚ」を使用した。成分及びワイヤ径は、以下の通り。
Ｓｉ含有量：０．４１質量％
Ｍｎ含有量：０．４５質量％
ワイヤ径：  φ１．２ｍｍ
【００５８】
また、表４中に示す高粘性ソリッドワイヤとしては、日鐵住金溶接工業製の「ＹＭ−２８Ｚ」を使用した。成分及びワイヤ径は、以下の通り。
Ｓｉ含有量：１．４７質量％
Ｍｎ含有量：１．９０質量％
ワイヤ径：  φ１．２ｍｍ
【００５９】
【表２】
0005968934.tif 000003
【００６０】
【表３】
0005968934.tif 000004
【００６１】
【表４】
0005968934.tif 000005
【００６２】
表２及び表３に示すように、試験例１〜５及び試験例１９〜２３は、シールドガス中の酸素ガス含有量が１３体積％未満であり、溶融池の粘性を低くする効果が十分でなかったため、溶接部にピットあるいはふくらみが発生して不合格であった。
また、試験例１５，１６及び試験例３３，３４は、シールドガス中の酸素ガス含有量又は炭酸ガス含有量が本発明の範囲を超えているため、いずれもスパッタの発生が見られて不合格であった。
また、試験例１７，１８及び試験例３５，３６は、シールドガス中に酸素ガス又は炭酸ガスのどちらか一方のみが含有された二元系ガスであるため、溶接部にピットあるいはふくらみが発生して不合格であった。
これに対して、試験例６〜１４及び試験例２４〜３２は、シールドガス中の酸素ガス含有量及び炭酸ガス含有量が本発明の範囲内であるため、溶接部にピット及びふくらみが発生しておらず、合格であった。
【００６３】
溶接部のビード外観について、本発明のシールドガス及び溶接ワイヤを用いた場合には、図２及び図５に示すように、良好な結果となった。
これに対して、本発明の範囲のシールドガスを用いているが、低粘性ソリッドワイヤに替えて高粘性ソリッドワイヤを用いた場合には、図３に示すように、溶接部にピットが多数発生することを確認できた。
また、本発明の低粘性ソリッドワイヤを用いているが、酸素ガスを含有しないシールドガスを用いた場合には、図４に示すように、溶接部にピットが発生することを確認できた。
【００６４】
＜検証試験２＞
以下に示すように、溶接部のピット発生を抑制する効果の再現性の検証を行った。
本発明の実施例として、上記表２中に示す試験例１０の溶接条件を用いた。一方、比較例として、上記表２中に示す試験例１７の溶接条件を用いた。
また、重ね隅肉溶接における溶接ワイヤの狙い位置は、図６に示すように、上板の端部端（図６中に、０ｍｍと示す位置）とした。
ｎ数＝３として、各溶接条件でサンプルを作成後、溶接部についてスパッタ、ふくらみ、アンダーカットの有無を確認した。結果を表５に示す。
その後、磨き処理を行った後、ピット数の確認を行った。溶接部の磨き処理後のビード外観を、それぞれ図７及び図８に示す。
【００６５】
【表５】
0005968934.tif 000006
【００６６】
本発明の実施例である試験例１０では、表５に示すように、溶接部にふくらみやアンダーカットが見られなかった。また、図７に示すように、磨き処理後において、いずれのサンプルにも溶接部にピットが見られなかった。
一方、比較例である試験例１７では、表５に示すように、いずれのサンプルにも溶接部にピットの発生、ふくらみやアンダーカットが見られた。また、図８に示すように、磨き処理後には、磨き処理前に比べて溶接部のピット数が多く見られた。
以上のように、本発明では、溶接部の内部においてもピットが発生していないことを確認できた。さらに、溶接部のピット発生を抑制する効果の再現性に優れていることを確認できた。
【００６７】
＜検証試験３＞
以下に示すように、重ね隅肉溶接における溶接母材間のギャップの有無の効果を検証した。
溶接条件としては、上記表２中に示す試験例１７を用いた。また、重ね隅肉溶接における溶接ワイヤの狙い位置は、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、上板の端部端（図中に、０ｍｍと示す位置）とした。
先ず、図９（ａ）に示すように、溶接母材間にギャップを設けない（すなわち、ギャップ０ｍｍ）で亜鉛めっき鋼板の重ね隅肉溶接を行った。図１０に溶接部のビード外観の結果を示す。
次に、図９（ｂ）に示すように、溶接母材間に０．７ｍｍのギャップを設けて亜鉛めっき鋼板の重ね隅肉溶接を行った。図１１に溶接部のビード外観の結果を示す。
【００６８】
図１０に示すように、亜鉛めっき鋼板の重ね隅肉溶接において、溶接母材間にギャップを設けない条件では、溶接部にピットが発生することを確認できた。
一方、図１１に示すように、溶接母材間に０．７ｍｍのギャップを設けて重ね隅肉溶接を行った場合には、溶接部にピットの発生が見られなかった。
【００６９】
このように、本発明の３元系のシールドガスではなく、従来の２元系のシールドガスを用いた場合であっても、溶接母材間にギャップを設けることによって溶接部にピットが発生しない場合がある。これは、溶接母材間に設けたギャップ（隙間）から、亜鉛蒸気が抜けるためであると推察される。
【００７０】
これに対して、本発明の亜鉛めっき鋼板の溶接方法では、上述した検証試験１及び検証試験２に示すように、溶接母材間にギャップを設けない条件（すなわち、ギャップ０ｍｍ）で亜鉛めっき鋼板の重ね隅肉溶接を行った場合であっても、溶接部のピット発生を抑制する効果を再現性よく得ることができることを確認できた。
【００７１】
＜検証試験４＞
以下に示すように、重ね隅肉溶接における溶接ビード断面硬さを検証した。
本発明の実施例として、上記表２中に示す試験例１０の溶接条件を用いた。一方、比較例として、上記表２中に示す試験例１７の溶接条件を用いて試験片を作製した。なお、重ね隅肉溶接における溶接ワイヤの狙い位置は、図１に示すように、＋１ｍｍとした。
【００７２】
図１２に、作製した試験片の溶接部近傍の断面写真を示す。図１２中の線分Ａに沿って、ビッカース硬度を測定した。なお、ビッカース硬度計としては、ミツトヨ社製「ＨＭ−２００」を用いた。また、図１２中に示す線分Ｂは、上板の端部端を０ｍｍとして、上板と下板とが重なる側を＋方向、重ならない側を−方向とした。
【００７３】
実施例（表２中の試験例１０）及び比較例（表２中の試験例１７）のビッカース硬度測定結果を図１３に示す。ここで、図１３中の横軸は、図１２中に示す線分Ｂに対応する測定位置を、縦軸はビード断面の硬さを、それぞれ示している。
図１３に示すように、実施例及び比較例のビード断面の硬さには差が見られず、同等の硬さであると考えられる。したがって、シールドガス中に高濃度の酸素ガスを含有した場合であっても、機械的強度（ビード断面の硬さ）に影響がないことを確認できた。
【００７４】
＜検証試験５＞
以下に示すように、検証試験４と同様に作製した、実施例（表２中の試験例１０）及び比較例（表２中の試験例１７）の試験片の、引張試験の破断位置を検証した。なお、引張試験機としては、ミツトヨ社製「ＨＭ−２００」を用いた。
実施例及び試験例の引張試験の結果、破断位置はいずれも溶接金属ではなく、母材で破断していることを確認した。したがって、シールドガス中に高濃度の酸素ガスを含有した場合であっても、機械的強度（引張強度）に影響がないことを確認できた。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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