(57)【要約】【課題】溶接における耐風性を確保しつつ、得られた溶接金属における酸素量を低減する。【解決手段】溶接の対象となる母材２００に粒状のフラックスを散布して堆積させ、母材２００に堆積したフラックス（散布フラックス４１）の内部に不活性ガスを主成分とするプラズマガス５０を供給し、母材２００に堆積し且つ内部にプラズマガス５０が供給された散布フラックス４１に溶接ワイヤ１００を挿入し、散布フラックス４１の内部において溶接ワイヤ１００と母材２００との間にアーク３００を発生させて溶接を行う。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接の対象となる母材にフラックスを散布する工程と、
散布によって前記母材に堆積した前記フラックスの内部に、不活性ガスを含むプラズマガスを供給する工程と、
前記母材に堆積し且つ前記プラズマガスが供給された前記フラックスの内部で、当該フラックスに挿入された溶接ワイヤと当該母材との間にアークを発生させて溶接を行う工程と
を含む溶接方法。
【請求項２】
前記供給する工程では、前記フラックスに挿入されたノズルを介して、当該フラックスの内部に前記プラズマガスを供給すること
を特徴とする請求項１記載の溶接方法。
【請求項３】
前記溶接を行う工程では、前記溶接ワイヤを予め決められた溶接方向に沿って移動させ、
前記供給する工程では、前記溶接方向に対する前記ノズルの進入角を０°以上９０°以下に設定すること
を特徴とする請求項２記載の溶接方法。
【請求項４】
前記溶接を行う工程では、前記溶接ワイヤを予め決められた溶接方向に沿って移動させ、
前記供給する工程では、前記溶接ワイヤよりも前記溶接方向の上流側にて前記フラックスの内部に前記プラズマガスを供給すること
を特徴とする請求項１または２記載の溶接方法。
【請求項５】
母材を溶接してなる溶接物の製造方法であって、
前記母材にフラックスを散布する工程と、
散布によって前記母材に堆積した前記フラックスの内部に、不活性ガスを含むプラズマガスを供給する工程と、
前記母材に堆積し且つ前記プラズマガスが供給された前記フラックスの内部で、当該フラックスに挿入された溶接ワイヤと当該母材との間にアークを発生させて溶接を行う工程と
を含む溶接物の製造方法。
【請求項６】
前記母材が鋼合金である場合に、
前記供給する工程では、前記不活性ガスに加えて水素をさらに含む前記プラズマガスを供給すること
を特徴とする請求項５記載の溶接物の製造方法。
【請求項７】
前記母材が鋼合金である場合に、
前記供給する工程では、前記不活性ガスに加えて酸素または二酸化炭素をさらに含む前記プラズマガスを供給すること
を特徴とする請求項５記載の溶接物の製造方法。
【請求項８】
前記母材がアルミニウムを含むアルミニウム合金である場合に、
前記供給する工程では、前記不活性ガスを含み且つ酸化性ガスおよび還元性ガスを含まない前記プラズマガスを供給すること
を特徴とする請求項５記載の溶接物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接方法および溶接物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
消耗電極式アーク溶接法の一種として、粉状の金属や人工酸化物あるいは鉱物などで構成されるフラックスを母材に設けた開先の表面に散布するとともに、母材の開先に堆積させたフラックスの中で、送給されてくる電極ワイヤに電流を流して電極ワイヤからアークを発生させることで、電極ワイヤと鋼板とを溶融混合して一体化するサブマージアーク溶接法が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、サブマージアーク溶接法では、フラックスとして各種金属酸化物の粉体を用いることが知られている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１１７４４２号公報
【特許文献２】特開２００７−９０３３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したサブマージアーク溶接法では、母材に散布されたフラックスの中で母材と溶接ワイヤとの間にアークを発生させているため、フラックスがアークと大気とを遮断し、金属の品質に有害である窒素の溶接金属への進入を防ぐため、良好な溶接品質を得ることが出来る。この遮断作用は無風環境のみならず、風が強く吹いても維持され、溶接品質に影響を与えにくい。
【０００６】
しかしながら、サブマージアーク溶接法では、アークによってフラックスが溶融する際に生じた酸素が溶融池に溶け込みやすくなっており、得られる溶接金属における酸素量が多くなりやすかった。
【０００７】
本発明は、溶接における耐風性を確保しつつ、得られた溶接金属における酸素量を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の溶接方法は、溶接の対象となる母材にフラックスを散布する工程と、散布によって前記母材に堆積した前記フラックスの内部に、不活性ガスを含むプラズマガスを供給する工程と、前記母材に堆積し且つ前記プラズマガスが供給された前記フラックスの内部で、当該フラックスに挿入された溶接ワイヤと当該母材との間にアークを発生させて溶接を行う工程とを含んでいる。
この溶接方法において、前記供給する工程では、前記フラックスに挿入されたノズルを介して、当該フラックスの内部に前記プラズマガスを供給することを特徴とすることができる。
また、前記溶接を行う工程では、前記溶接ワイヤを予め決められた溶接方向に沿って移動させ、前記供給する工程では、前記溶接方向に対する前記ノズルの進入角を０°以上９０°以下に設定することを特徴とすることができる。
さらに、前記溶接を行う工程では、前記溶接ワイヤを予め決められた溶接方向に沿って移動させ、前記供給する工程では、前記溶接ワイヤよりも前記溶接方向の上流側にて前記フラックスの内部に前記プラズマガスを供給することを特徴とすることができる。
また、他の観点から捉えると、本発明は、母材を溶接してなる溶接物の製造方法であって、前記母材にフラックスを散布する工程と、散布によって前記母材に堆積した前記フラックスの内部に、不活性ガスを含むプラズマガスを供給する工程と、前記母材に堆積し且つ前記プラズマガスが供給された前記フラックスの内部で、当該フラックスに挿入された溶接ワイヤと当該母材との間にアークを発生させて溶接を行う工程とを含んでいる。
この溶接物の製造方法において、前記母材が鋼合金である場合に、前記供給する工程では、前記不活性ガスに加えて水素をさらに含む前記プラズマガスを供給することを特徴とすることができる。
また、前記母材が鋼合金である場合に、前記供給する工程では、前記不活性ガスに加えて酸素または二酸化炭素をさらに含む前記プラズマガスを供給することを特徴とすることができる。
さらに、前記母材がアルミニウムを含むアルミニウム合金である場合に、前記供給する工程では、前記不活性ガスを含み且つ酸化性ガスおよび還元性ガスを含まない前記プラズマガスを供給することを特徴とすることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、溶接における耐風性を確保しつつ、得られた溶接金属における酸素量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施の形態の溶接方法を説明するための斜視図である。
【図２】本実施の形態の溶接方法を説明するための縦断面図である。
【図３】本実施の形態の溶接方法の変形例を説明するための縦断面図である。
【図４】導入ノズルの進入角を説明するための図である。
【図５】実施例および比較例で用いた母材の寸法を説明するための斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本実施の形態の溶接方法を説明するための斜視図であり、図２は、本実施の形態の溶接方法を説明するための縦断面図である。なお、図１および図２は、本実施の形態の溶接物の製造方法を説明するための図ともなっている。
【００１２】
本実施の形態の溶接方法（溶接物の製造方法）は、所謂サブマージアーク溶接法を基本とするものであって、この例では、第１母材２０１および第２母材２０２を有し且つ両者の境界部に開先２０３が形成された母材２００を、溶接ワイヤ１００を用いて溶接し、溶接物を得るものである。
【００１３】
本実施の形態の溶接方法で用いる溶接装置１０は、下方に位置する母材２００に向けて上方から溶接ワイヤ１００を送給する送給ローラ１１と、送給ローラ１１によって送給される溶接ワイヤ１００に接触するとともに溶接ワイヤ１００をさらに下方に向けて案内する筒状のコンタクトチップ１２と、コンタクトチップ１２および母材２００を介して溶接ワイヤ１００に溶接電流を供給する溶接電源１３とを有している。また、この溶接装置１０は、下方に位置する母材２００に対して上方からフラックス４０を供給するフラックス供給部１４と、プラズマガス５０（詳細は後述する）の供給源となるプラズマガスボンベ１５と、プラズマガスボンベ１５から供給されてくるプラズマガス５０を、母材２００上に散布されることで堆積したフラックス４０の内部に供給する導入ノズル１６とをさらに備える。なお、以下の説明では、散布されることで母材２００上に堆積したフラックス４０を、散布フラックス４１と称する。
【００１４】
この溶接装置１０において、送給ローラ１１、コンタクトチップ１２、フラックス供給部１４および導入ノズル１６は、図示しない共通の台車上に設置されており、これらが一体となって進行方向Ａに沿って移動するように構成されている。そして、本実施の形態では、溶接方向の一例としての進行方向Ａからみた場合に、最上流側にフラックス供給部１４が、フラックス供給部１４の下流側に導入ノズル１６が、導入ノズル１６の下流側にコンタクトチップ１２が、それぞれ位置するようになっている。
【００１５】
本実施の形態で溶接の対象となる母材２００としては、軟鋼、炭素鋼、高張力鋼、低温用鋼、耐熱鋼、ステンレス鋼といった各種鋼合金と、各種アルミニウム合金とが挙げられる。
【００１６】
また、本実施の形態で用いる溶接ワイヤ１００としては、基本的に、フラックスを有しないソリッドワイヤが用いられる。ただし、溶接ワイヤ１００をフラックス入りワイヤで構成してもかまわない。
【００１７】
さらに、本実施の形態で用いる溶接電源１３としては、溶接電流として直流電流を供給する直流電源あるいは溶接電流として交流電流を供給する交流電源のどちらを用いてもよい。
【００１８】
さらにまた、本実施の形態で用いるフラックス４０としては、一般的にはシリコンやマンガンの酸化物を基本とし、溶融あるいは焼結して得られた固体を粉砕した粒状物が用いられる。フラックス４０の構成材は、溶接ワイヤ１００や母材２００を構成する金属よりも融点が高く、その溶融物は金属よりも比重が軽い。ゆえに、フラックス４０は、アーク熱で溶けることに伴って溶融池１２０上に溶融フラックス４２の層を形成し、溶融池１２０を構成する溶融金属よりも早くに凝固してビード形状を改善する性質がある。また、フラックス４０は、溶接時に母材２００と溶接ワイヤ１００の先端部との間に発生するアーク３００を覆うようになっているため、物理的にスパッタやヒューム、アーク光をフラックス４０にて閉じ込めることができる。
【００１９】
フラックス４０の製造時には、粉砕のレベルによってフラックス４０の粒度をコントロールできるが、この溶接方法では、散布フラックス４１内に形成される空間（隙間）をプラズマガス５０が通ることが要求されることから、フラックス４０として粗い粒度のものを用いるのが望ましい。具体的にはＪＩＳ  Ｚ３３５２定義における対応メッシュサイズ１５０以下（呼び寸法１００μｍ以上）のフラックス４０を用いるとよい。
【００２０】
なお、フラックス４０の組成としては、特別な制限はなく、上述したシリコンやマンガンの酸化物の他に、カルシウム、ナトリウム、カリウム、鉄粉、チタン、マグネシウム、フッ化物といった組成を適切に添加した既存の市販品を用いることができる。
【００２１】
次に、本実施の形態で用いるプラズマガス５０について説明を行う。
プラズマガス５０は、散布フラックス４１内で発生するアーク３００の周囲を、フラックス４０の分解に伴って生じるフラックス分解ガス（酸化物に起因する酸素を含む）の雰囲気に比べて、酸化性が低い不活性ガスの雰囲気に近づけるために用いられる。このため、プラズマガス５０としては、アーク３００によりプラズマ化することが知られているガスを用いるとよく、例えばアルゴン（Ａｒ）やヘリウム（Ｈｅ）等の不活性ガスを用いることが望ましい。ここで、プラズマガス５０として不活性ガスを用いる場合にあっては、例えば１種類の不活性ガス（例えばＡｒあるいはＨｅ）を単体で用いてもよいし、２種類以上の不活性ガス（例えばＡｒおよびＨｅ）の混合体を用いてもよい。
【００２２】
ただし、これに限られるものではなく、例えばメタルイナートガスシールドアーク溶接法（ＭＩＧ溶接）で用いられているシールドガスと同様に、不活性ガス（例えばＡｒガス）に２％以下の酸素（Ｏ２）を加えた微酸化性のプラズマガス５０や、不活性ガス（例えばＡｒガス）に５％以下の二酸化炭素（ＣＯ２）を加えた微酸化性のプラズマガス５０を用いてもよい。さらに、不活性ガス（例えばＡｒガス）に２％以下の水素（Ｈ２）を加えた還元性のプラズマガス５０を用いてもよい。そして、上記微酸化性ガスと上記還元性ガスとを組み合わせたプラズマガス５０も、本実施の形態において使用することが可能である。
【００２３】
ここで、溶接対象となる母材２００が各種鋼合金で構成されている場合は、プラズマガス５０として、不活性ガス、微酸化性ガス、還元性ガス、微酸化性ガスおよび還元性ガスを含むガスのいずれかを使用することができる。母材２００として鋼合金を用い且つプラズマガス５０として不活性ガスを用いた場合には、得られる溶接金属における酸素含有量の低減を図ることができる点で好ましい。また、母材２００として鋼合金を用い且つプラズマガスとして微酸化性ガスを用いた場合には、得られるアーク３００が安定しやすくなるという点で好ましい。さらに、母材２００としてオーステナイト鋼を用い且つプラズマガス５０として還元性ガスを用いた場合には、深い溶込みが得られるという点で好ましい。
【００２４】
これに対し、溶接対象となる母材２００が各種アルミニウム合金で構成されている場合は、プラズマガス５０として、不活性ガスを使用することができる一方、微酸化性ガス、還元性ガス、微酸化性ガスおよび還元性ガスを含むガスを使用することはできない。なぜならば、アルミニウム合金は、酸素（Ｏ２）や水素（Ｈ２）と極度に相性が悪く、溶接において品質劣化を招くからである。
【００２５】
続いて、本実施の形態で用いる導入ノズル１６について説明を行う。
ノズルの一例としての導入ノズル１６は、プラズマガスボンベ１５から供給されてくるプラズマガス５０を、母材２００上にある散布フラックス４１の内部に供給するために用いられる。このため、導入ノズル１６は、母材２００上の散布フラックス４１に差し込まれるとともに、導入ノズル１６のガス排出口が、母材２００上の散布フラックス４１の内部に位置している。なお、導入ノズル１６のガス排出口を散布フラックス４１の外部に位置させた場合、ガス排出口から排出されたプラズマガス５０は、散布フラックス４１の外部を漂うこととなり、散布フラックス４１内をフラックス分解ガスの雰囲気から不活性ガスの雰囲気に近づけることが困難となる。
【００２６】
また、散布フラックス４１内における導入ノズル１６のガス排出口の位置は、散布フラックス４１内におけるアーク３００の発生位置とは異なる位置とすることが望ましい。導入ノズル１６のガス排出口の位置とアーク３００の発生位置とを近づけすぎると、アーク３００によって導入ノズル１６自身が溶融する懸念がある。
【００２７】
さらに、散布フラックス４１内における導入ノズル１６のガス排出口の位置は、散布フラックス４１内におけるアーク３００の発生位置からみて、進行方向Ａの上流側とすることが望ましい。このようにすることで、アーク３００の周囲を、プラズマガス５０の雰囲気とすることが容易になる。
【００２８】
ただし、散布フラックス４１内における導入ノズル１６のガス排出口の位置は、散布フラックス４１内におけるアーク３００の発生位置からみて、進行方向Ａの上流側とすることに限られない。
【００２９】
図３は、本実施の形態の溶接方法の変形例を説明するための縦断面図である。
この変形例においては、コンタクトチップ１２を内側に収容するようにコンタクトチップ１２と同軸に導入ノズル１６を設け、散布フラックス４１の内部に、溶接ワイヤ１００とともにプラズマガス５０を供給する構成としている。
【００３０】
また、プラズマガス５０の散布フラックス４１内への導入は、導入ノズル１６によって行われるが、その進入角度はアーク雰囲気への到達性に対し、影響がある。アーク３００の直上から後方にかけては散布フラックス４１がアーク熱に曝されて溶融され、溶融フラックスや固体フラックスとして壁を作った状態になる。この状態では、プラズマガス５０がアーク３００に到達しにくくなる。したがって、散布フラックス４１によって溶融フラックスの壁が形成される前の粉体状態においてプラズマガス５０を導入しておくことが望ましい。すなわち、できるだけ進行方向Ａの上流側（前方）に導入ノズル１６を配置するとよい。図５に進入角θの定義を示すが、上下角として９０°を超える、つまり溶接ワイヤ１００の後方からガスを導入しても効果が小さい。溶接ワイヤ１００と同軸あるいは前方にあたる９０°以下が望ましく、さらに前方の４５°以下、最も望ましくは２０°以下とするとよい。なお、図３に示す変形例の場合、進入角θは必然的に９０°となる。
【００３１】
次に、図１および図２を参照しつつ、本実施の形態の溶接装置１０を用いた、母材２００の溶接方法について説明を行う。
【００３２】
位置が固定された母材２００に対し、送給ローラ１１、コンタクトチップ１２、フラックス供給部１４および導入ノズル１６を搭載した台車（図示せず）を、開先２０３に沿って進行方向Ａに移動させる。このとき、フラックス供給部１４は、母材２００（開先２０３）に対してフラックス４０の供給（散布フラックス４１の形成）を行い（散布する工程の一例）、導入ノズル１６は、母材２００上の散布フラックス４１の内部に、プラズマガスボンベ１５から供給されてくるプラズマガス５０を供給し（供給する工程の一例）、送給ローラ１１およびコンタクトチップ１２は、プラズマガス５０が内部に供給された散布フラックス４１の内部に溶接ワイヤ１００を送給し、コンタクトチップ１２は、溶接ワイヤ１００から母材２００に、溶接電源１３から供給される溶接電流を流す（溶接する工程の一例）。
【００３３】
すると、母材２００上の散布フラックス４１の内部では、溶接ワイヤ１００と母材２００との間に溶接電流が流れることに起因して、母材２００の開先２０３と溶接ワイヤ１００の先端部との間にアーク３００が発生する。そして、発生したアーク３００の熱により、溶接ワイヤ１００の先端部が溶融し、溶滴１１０となって開先２０３側に落下する。また、発生したアーク熱により、母材２００における開先２０３の表面側も溶融し、落下してきた溶滴１１０とともに溶融池１２０を形成する。さらに、発生したアーク熱により、アーク３００の周囲にある散布フラックス４１も溶融し、溶融フラックス４２となる。ここで、溶融フラックス４２は、溶融池１２０を構成する溶融金属よりも比重が軽いため、溶融池１２０の上方にて溶融池１２０を覆う。
【００３４】
このとき、アーク３００の周囲は、プラズマガス５０が供給されていることに伴って、フラックス分解ガスよりもプラズマガス５０（不活性ガスを多く含むことでフラックス分解ガスに比べて酸素量が少ない）に近い状態となっている。このため、アーク３００は、フラックス分解ガスよりもプラズマガス５０に近い雰囲気内で形成されることになり、アーク３００によってプラズマ化される酸素量が低減される分、溶融池１２０に溶け込む酸素量も低減されることになる。なお、散布フラックス４１内に存在するプラズマガス５０は、その後、散布フラックス４１の外部へと放出される。
【００３５】
一方、進行方向Ａへの移動に伴って溶接ワイヤ１００が通過した後、母材２００の開先２０３に形成された溶融池１２０は、自然冷却に伴って固化することで溶接金属１３０となり、溶融池１２０を覆うように形成された溶融フラックス４２は、自然冷却に伴って固化することで固体フラックス４３となる。
【００３６】
このように、本実施の形態では、母材２００上に散布、堆積したフラックス４０（散布フラックス４１）の内部に、プラズマガス５０の供給を行う。散布フラックス４１の内部に供給されたプラズマガス５０は、溶接ワイヤ１００と母材２００との間に発生するアーク３００によってプラズマ化する。プラズマ化したプラズマガス５０は、フラックス分解ガスから溶滴１１０や溶融池１２０に対して酸素が進入することに起因する、溶融池１２０を構成する溶融金属の酸化を抑制する。その結果、溶融金属が固化することによって得られる溶接金属１３０の酸化を抑制する。
【００３７】
すなわち、本実施の形態では、溶接金属１３０の酸素量を下げるために、酸素の供給源となるアーク３００の周囲の雰囲気を、プラズマガス５０を用いて不活性ガスの雰囲気に近づけるようにした。ただし、不活性ガスはその名の通り反応性がないことから、不活性ガスを、フラックス４０のような固形物として供給することはできない。そこで、不活性ガスを含むプラズマガス５０を送給する導入ノズル１６を散布フラックス４１内に挿入し、散布フラックス４１の内部で低酸素あるいは無酸素雰囲気を形成するようにした。なお、本実施の形態の溶接方法では、大気とアーク３００との遮断作用は散布フラックス４１によってまかなわれるため、プラズマガス５０にはシールド作用を期待する必要はなく、この点で、プラズマガス５０は、ガスシールドアーク溶接法で用いられるシールドガスとは異なる。そして、ガスシールドアーク溶接法ではシールド効果を得るために大流量のガスを流す必要があるが、本実施の形態の溶接方法におけるプラズマガス５０は散布フラックス４１内部の小さな空間でアーク雰囲気を形成するだけでよいので、ガスシールドアーク溶接法と比べてガスの流量も少量で済む。
【００３８】
また、本実施の形態の溶接方法は、サブマージアーク溶接法を基本とするものであるため、サブマージアーク溶接法の利点である、スパッタおよびヒュームの抑制、アーク光漏れの抑制、そして、耐風性については、サブマージアーク溶接法と同様の効果を得ることができる。
【００３９】
なお、本実施の形態では、フラックス供給部１４から、溶接ワイヤ１００よりも先行して連続的にフラックス４０を散布させるようにしているが、予め溶接前に溶接線（開先２０３）の全体に人手でフラックス４０を散布しておく方法を採用してもかまわない。
【００４０】
また、本実施の形態では、１本の溶接ワイヤ１００を用いて母材２００を溶接する単電極方式を例として説明を行ったが、これに限られるものではない。例えば、サブマージアーク溶接法と同様に、進行方向Ａに沿って複数の溶接ワイヤ１００を並べて配置し、複数の溶接ワイヤ１００によって順次母材２００の溶接を行う多電極方式を採用してもかまわない。そして、多電極方式を採用する場合にあっては、複数の導入ノズル１６を設け、各導入ノズル１６を各溶接ワイヤ１００に対応させて配置することが望ましい。
【実施例】
【００４１】
以下、実施例に基づいて本発明をさらに詳細に説明する。ただし、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
【００４２】
なお、以下の各実施例および比較例では、比較対象となる溶接方法として、従来の消耗電極式ガスシールドアーク溶接法、および、従来のサブマージアーク溶接法を選択した。
【００４３】
（第１実施例および第１比較例）
図５に示す形状および寸法の、炭素鋼ＳＭ４９０Ｂで構成された母材２００を、従来の消耗電極式ガスシールドアーク溶接法（ＧＭＡＷ）、従来のサブマージアーク溶接法（ＳＡＷ）、本発明法の３つで溶接した。溶接ワイヤ１００やフラックス４０にはこの母材２００に適した一般製品を適用し、溶接ワイヤ１００のワイヤ径は、ＧＭＡＷの場合に１．６ｍｍφ、ＳＡＷおよび本発明法の場合に２．４ｍｍφとした。溶接環境として、無風状態（風速０．０ｍ／ｓｅｃ）、および、扇風機を用いて風速１．０ｍ／ｓｅｃの風を発生させた有風状態、の２条件を設定した。ＧＭＡＷで溶接を行う際のシールドガスの流量は２５リットル／ｍｉｎとし、本発明法で溶接を行う際のプラズマガス５０の流量は１０リットル／ｍｉｎとした。
【００４４】
また、評価方法としては、無風状態で得た試験体において、ビード形状が正常なものを○、蛇行が生じたものやなじみ性が悪く研削が必要なほど凸になったものを×とした。そして、正常なビード形状が得られた試験体の開先２０３（溶接金属１３０）の中央部より、酸素分析試験片とシャルピー衝撃試験片とを採取し、溶接金属１３０中の酸素量測定試験と−２０℃におけるシャルピー衝撃試験とを行った。酸素量は２００ｐｐｍ以下を合格範囲として○、さらに好ましい範囲として１００ｐｐｍ以下を◎とした。
【００４５】
さらに、スパッタ、ヒューム、アーク光の発生を官能評価した。それぞれ極めて少なく、対策が省略できると判断されるレベルを○、対策が必要と判断されるレベルを×とした。
【００４６】
さらにまた、有風状態で得た試験体についても、試験体の開先２０３（溶接金属１３０）の中央部よりシャルピー衝撃試験片を採取し、無風状態の場合と同じ温度（−２０℃）でシャルピー衝撃試験を行った。そして、無風状態の試験体で得られたシャルピー吸収エネルギーに対し、有風状態の試験体で得られたシャルピー吸収エネルギーが７０％未満となった場合を、風に弱い溶接法と考え、防風策が必要として×、７０％以上を○とした。
【００４７】
表１にテスト条件および結果を示す。
【００４８】
【表１】
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【００４９】
表１に示すように、Ｎｏ．１−１〜Ｎｏ．１−５は第１比較例であり、Ｎｏ．１−６〜Ｎｏ．１−９が第１実施例である。また、第１比較例のうち、Ｎｏ１．１〜Ｎｏ．１−４はＧＭＡＷによるものであり、Ｎｏ．１−５はＳＡＷによるものである。
【００５０】
Ｎｏ．１−１、Ｎｏ．１−２は炭素鋼用として最も一般的に使われているＧＭＡＷであり、シールドガスとしてＮｏ．１−１ではＣＯ２を、Ｎｏ．１−２ではＡｒ８０％＋ＣＯ２２０％を、それぞれ用いている。これらはガスの酸化性が強いため、溶接金属１３０の酸素量が高い。また、風の影響を受け、１．０ｍ／ｓｅｃの風（有風状態）でシールド性能が損なわれ、シャルピー吸収エネルギーが著しく低下した。また、スパッタやヒューム、アーク光が多く発生するため、それぞれに対する策が必要である。
【００５１】
Ｎｏ．１−３は同じくＧＭＡＷであるが、シールドガスとしてＮｏ．１−２よりもＡｒ比率が高いＡｒ９５％＋ＣＯ２５％を用いており、その結果、溶接金属１３０の酸素量が減って清浄度は向上している。また、スパッタも大幅に低下した。しかし、風に対する弱さ、ヒュームやアーク光の問題については改善されていない。
【００５２】
Ｎｏ．１−４も同じくＧＭＡＷであるが、シールドガスとしての酸化性をゼロにすべく、Ａｒのみを用いた。しかし、炭素鋼用の溶接ワイヤ１００は、Ａｒ雰囲気下では一般的にアークが不安定となり、ビードの蛇行や凸形状が頻発し、ビード形状が不整となった。ゆえに酸素量測定試験およびシャルピー衝撃試験については省略とした。スパッタやヒュームは著しく減少したが、アーク光はむしろ強まり、高いレベルの対策が必要となった。
【００５３】
Ｎｏ．１−５は一般的なＳＡＷであり、シールドガスやプラズマガス５０は用いていない。ビード形状の安定性が高く、スパッタ、ヒューム、アーク光の問題も生じていない。風にも強く、無風状態および有風状態でのシャルピー吸収エネルギーはほぼ同等であった。しかし、溶接金属１３０の酸素量が高く、清浄度に劣る欠点がある。
【００５４】
Ｎｏ．１−６はプラズマガス５０としてＡｒ９５％＋ＣＯ２５％ガスを、Ｎｏ．１−７はＡｒ９８％＋Ｏ２２％ガスを、それぞれ用いた本発明例である。プラズマガス５０として弱い酸化性ガスを用いることで溶接金属１３０の酸素量を下げることが出来、清浄度が高かった。かつビード形状の安定性が高く、スパッタ、ヒューム、アーク光の問題も生じなかった。風にも強く、無風状態および有風状態でのシャルピー吸収エネルギーはほぼ同等であり、その値も高かった。
【００５５】
Ｎｏ．１−８はプラズマガス５０としてＡｒを、Ｎｏ．１−９はプラズマガス５０としてＨｅを、それぞれ用いた本発明例である。プラズマガス５０として不活性ガスを用いることで溶接金属１３０の酸素量を大幅に下げることが出来、清浄度が特に高かった。かつビード形状の安定性が高く、スパッタ、ヒューム、アーク光の問題も生じない。風にも強く、無風状態および有風状態でのシャルピー吸収エネルギーはほぼ同等であり、その値も高かった。
【００５６】
（第２実施例および第２比較例）
図５に示す形状および寸法の、２相ステンレス鋼ＳＵＳ３２９Ｊ３Ｌで構成された母材２００を、従来の消耗電極式ガスシールドアーク溶接法（ＧＭＡＷ）、従来のサブマージアーク溶接法（ＳＡＷ）、本発明法の３つで溶接した。溶接ワイヤ１００やフラックス４０にはこの母材２００に適した一般製品を適用し、溶接ワイヤ１００のワイヤ径は、ＧＭＡＷの場合に１．６ｍｍφ、ＳＡＷおよび本発明法の場合に２．４ｍｍφとした。溶接環境として、無風状態（風速０．０ｍ／ｓｅｃ）、および、扇風機を用いて風速１．０ｍ／ｓｅｃの風を発生させた有風状態、の２条件を設定した。ＧＭＡＷで溶接を行う際のシールドガスの流量は２５リットル／ｍｉｎとし、本発明法で溶接を行う際のプラズマガス５０の流量は１０リットル／ｍｉｎとした。
【００５７】
また、評価方法としては、無風状態で得た試験体において、ビード形状が正常なものを○、蛇行が生じたものやなじみ性が悪く研削が必要なほど凸になったものを×とした。そして、正常なビード形状が得られた試験体の開先２０３（溶接金属１３０）の中央部より、酸素分析試験片とシャルピー衝撃試験片とを採取し、溶接金属１３０中の酸素量測定試験と−６０℃におけるシャルピー衝撃試験とを行った。酸素量は２５０ｐｐｍ以下を合格範囲として○、さらに好ましい範囲として１２５ｐｐｍ以下を◎とした。
【００５８】
さらに、スパッタ、ヒューム、アーク光の発生を官能評価した。それぞれ極めて少なく、対策が省略できると判断されるレベルを○、対策必要と判断されるレベルを×とした。
【００５９】
さらにまた、有風状態で得た試験体についても、試験体の開先２０３（溶接金属１３０）の中央部よりシャルピー衝撃試験片を採取し、無風状態の場合と同じ温度（−６０℃）でシャルピー衝撃試験を行った。そして、無風状態の試験体で得られたシャルピー吸収エネルギーに対し、有風状態の試験体で得られたシャルピー吸収エネルギーが７０％未満となった場合を、風に弱い溶接法と考え、防風策が必要として×、７０％以上を○とした。
【００６０】
表２にテスト条件および結果を示す。
【００６１】
【表２】
2015174101.tif 000004
【００６２】
表２に示すように、Ｎｏ．２−１〜Ｎｏ．２−６は第２比較例であり、Ｎｏ．２−７〜Ｎｏ．２−９が第２実施例である。また、第２比較例のうち、Ｎｏ．２−１〜Ｎｏ．２−５はＧＭＡＷによるものであり、Ｎｏ．２−６はＳＡＷによるものである。
【００６３】
Ｎｏ．２−１、Ｎｏ．２−２はステンレス鋼用として最も一般的に使われているＧＭＡＷであり、シールドガスとしてＮｏ．２−１ではＡｒ９８％＋Ｏ２２％を、Ｎｏ．２−２ではＡｒ５０％＋Ｈｅ４８％＋Ｏ２２％を、それぞれ用いている。これらはガスの酸化性が弱いため、溶接金属１３０の酸素量は抑制されている。しかし、風の影響を受け、１．０ｍ／ｓｅｃの風（有風状態）でシールド性能が損なわれ、シャルピー吸収エネルギーが著しく低下した。また、ヒューム、アーク光が多く発生するため、それぞれに対する策が必要である。
【００６４】
Ｎｏ．２−３は同じくＧＭＡＷであるが、シールドガスとしてＡｒ８０％＋ＣＯ２１８％＋Ｏ２２％を用いており、シールドガスにおける不活性ガス（Ａｒ、Ｈｅ）の比率がＮｏ．２−１、Ｎｏ．２−２よりも低下している。その結果、溶接金属１３０の酸素量が高く、清浄度は低下している。スパッタも多く、ヒューム、アーク光も発生している。また、風に対する弱さも変わらない。
【００６５】
Ｎｏ．２−４、Ｎｏ．２−５も同じくＧＭＡＷであるが、ガスとしての酸化性をゼロにすべく、Ｎｏ．２−４ではＡｒのみを、Ｎｏ．２−５ではＨｅのみを、それぞれ用いた。しかし、ステンレス鋼用の溶接ワイヤ１００は、Ａｒ雰囲気下あるいはＨｅ雰囲気下では一般的にアークが不安定となり、ビードの蛇行や凸形状が頻発し、ビード形状が不整となった。ゆえに酸素量測定試験およびシャルピー衝撃試験については省略とした。スパッタやヒュームは著しく減少したが、アーク光はむしろ強まり、高いレベルの対策が必要となった。
【００６６】
Ｎｏ．２−６は一般的なＳＡＷであり、シールドガスやプラズマガス５０は用いていない。ビード形状の安定性が高く、スパッタ、ヒューム、アーク光の問題も生じていない。風にも強く、無風状態および有風状態でのシャルピー吸収エネルギーはほぼ同等であった。しかし、溶接金属１３０の酸素量が高く、清浄度に劣る欠点がある。
【００６７】
Ｎｏ．２−７はプラズマガス５０としてＡｒ９８％＋Ｏ２２％ガスを用いた本発明例である。プラズマガス５０として弱い酸化性ガスを用いることで溶接金属１３０の酸素量を下げることが出来、清浄度が高かった。かつビード形状の安定性が高く、スパッタ、ヒューム、アーク光の問題も生じない。風にも強く、無風状態および有風状態でのシャルピー吸収エネルギーはほぼ同等であり、その値も高かった。
【００６８】
Ｎｏ．２−８はプラズマガス５０としてＡｒを、Ｎｏ．２−９はプラズマガス５０としてＨｅを、それぞれ用いた本発明例である。プラズマガス５０として不活性ガスを用いることで溶接金属１３０の酸素量を大幅に下げることが出来、清浄度が特に高かった。かつビード形状の安定性が高く、スパッタ、ヒューム、アーク光の問題も生じない。風にも強く、無風状態および有風状態でのシャルピー吸収エネルギーはほぼ同等であり、その値も高かった。
【００６９】
（第３実施例および第３比較例）
図５に示す形状および寸法の、耐熱鋼ＳＣＭＶ４で構成された母材２００を、従来の消耗電極式ガスシールドアーク溶接法（ＧＭＡＷ）、従来のサブマージアーク溶接法（ＳＡＷ）、本発明法の３つで溶接した。溶接ワイヤ１００やフラックス４０にはこの母材２００に適した一般製品を適用し、溶接ワイヤ１００のワイヤ径は、ＧＭＡＷの場合に１．６ｍｍφ、ＳＡＷおよび本発明法の場合に２．４ｍｍφとした。溶接環境として、無風状態（風速０．０ｍ／ｓｅｃ）、および、扇風機を用いて風速１．０ｍ／ｓｅｃの風を発生させた有風状態、の２条件を設定した。ＧＭＡＷで溶接を行う際のシールドガスの流量は２５リットル／ｍｉｎとし、本発明法で溶接を行う際のプラズマガス５０の流量は１０リットル／ｍｉｎとした。
【００７０】
また、評価方法としては、無風状態で得た試験体において、ビード形状が正常なものを○、蛇行が生じたものやなじみ性が悪く研削が必要なほど凸になったものを×とした。そして、正常なビード形状が得られた試験体の開先２０３（溶接金属１３０）の中央部より、酸素分析試験片とシャルピー衝撃試験片とを採取し、溶接金属１３０中の酸素量測定試験と０℃におけるシャルピー衝撃試験とを行った。酸素量は２００ｐｐｍ以下を合格範囲として○、さらに好ましい範囲として１００ｐｐｍ以下を◎とした。
【００７１】
さらに、スパッタ、ヒューム、アーク光の発生を官能評価した。それぞれ極めて少なく、対策が省略できると判断されるレベルを○、対策必要と判断されるレベルを×とした。
【００７２】
さらにまた、有風状態で得た試験体についても、試験体の開先２０３（溶接金属１３０）の中央部よりシャルピー衝撃試験片を採取し、無風状態の場合と同じ温度（０℃）でシャルピー衝撃試験を行った。そして、無風状態の試験体で得られたシャルピー吸収エネルギーに対し、有風状態の試験体で得られたシャルピー吸収エネルギーが７０％未満となった場合を、風に弱い溶接法と考え、防風策が必要として×、７０％以上を○とした。
【００７３】
表３にテスト条件および結果を示す。
【００７４】
【表３】
2015174101.tif 000005
【００７５】
表３に示すように、Ｎｏ．３−１〜Ｎｏ．３−４は第３比較例であり、Ｎｏ．３−５〜Ｎｏ．３−７が第３実施例である。また、第３比較例のうち、Ｎｏ．３−１〜Ｎｏ．３−３はＧＭＡＷによるものであり、Ｎｏ．３−４はＳＡＷによるものである。
【００７６】
Ｎｏ．３−１は耐熱鋼用として最も一般的に使われているＧＭＡＷであり、シールドガスとしてＡｒ８０％＋ＣＯ２２０％を用いている。ガスの酸化性が強いため、溶接金属１３０の酸素量が高い。また、風の影響を受け、１．０ｍ／ｓｅｃの風（有風状態）でシールド性能が損なわれ、シャルピー吸収エネルギーが著しく低下した。また、スパッタやヒューム、アーク光が多く発生するため、それぞれに対する策が必要である。
【００７７】
Ｎｏ．３−２は同じくＧＭＡＷであるが、シールドガスとしＮｏ．３−１よりもＡｒ比率が高いＡｒ９８％＋Ｏ２２％を用いており、その結果、溶接金属１３０の酸素量が減って清浄度は向上している。また、スパッタも大幅に低下した。しかし、風に対する弱さ、ヒュームやアーク光の問題については改善されていない。
【００７８】
Ｎｏ．３−３も同じくＧＭＡＷであるが、シールドガスとしての酸化性をゼロにすべく、Ａｒのみを用いた。しかし、耐熱鋼用の溶接ワイヤ１００は、Ａｒ雰囲気下では一般的にアークが不安定となり、ビードの蛇行や凸形状が頻発し、ビード形状が不整となった。ゆえに酸素量測定試験およびシャルピー衝撃試験については省略とした。スパッタやヒュームは著しく減少したが、アーク光はむしろ強まり、高いレベルの対策が必要となった。
【００７９】
Ｎｏ．３−４は一般的なＳＡＷであり、シールドガスやプラズマガス５０は用いていない。ビード形状の安定性が高く、スパッタ、ヒューム、アーク光の問題も生じていない。風にも強く、無風状態および有風状態でのシャルピー吸収エネルギーはほぼ同等であった。しかし、溶接金属１３０の酸素量が高く、清浄度に劣る欠点がある。
【００８０】
Ｎｏ．３−５はプラズマガス５０としてＡｒ９８％＋Ｏ２２％ガスを用いた本発明例である。プラズマガス５０として低い酸化性ガスを用いることで溶接金属１３０の酸素量を下げることが出来、清浄度が高かった。かつビード形状の安定性が高く、スパッタ、ヒューム、アーク光の問題も生じない。風にも強く、無風状態および有風状態でのシャルピー吸収エネルギーはほぼ同等であり、その値も高かった。
【００８１】
Ｎｏ．３−６はプラズマガスとしてＡｒを、Ｎｏ．３−７はプラズマガス５０としてＡｒ５０％＋Ｈｅ５０％を、それぞれ用いた本発明例である。プラズマガス５０として不活性ガスを用いることで溶接金属１３０の酸素量を大幅に下げることが出来、清浄度が特に高かった。かつビード形状の安定性が高く、スパッタ、ヒューム、アーク光の問題も生じない。風にも強く、無風状態および有風状態でのシャルピー吸収エネルギーはほぼ同等であり、その値も高かった。
【００８２】
（第４実施例および第４比較例）
図５に示す形状および寸法の、アルミニウム合金Ａ５０８３Ｐ−Ｏで構成された母材２００を、従来の消耗電極式ガスシールドアーク溶接法（ＧＭＡＷ）、従来のサブマージアーク溶接法（ＳＡＷ）、本発明法の３つで溶接した。溶接ワイヤ１００にはこの母材２００に適した一般製品を適用し、溶接ワイヤ１００のワイヤ径は、ＧＭＡＷの場合に１．６ｍｍφ、ＳＡＷおよび本発明法の場合に２．４ｍｍφとした。なお、アルミニウム合金では、一般的にサブマージアーク溶接が不可能とされているので、アルミニウム合金に適したフラックス４０というのも存在しないが、ここでは炭素鋼用に用いられる汎用のフラックス４０を流用した。溶接環境として、無風状態（風速０．０ｍ／ｓｅｃ）、および、扇風機を用いて風速１．０ｍ／ｓｅｃの風を発生させた有風状態、の２条件を設定した。ＧＭＡＷで溶接を行う際のシールドガスの流量は２５リットル／ｍｉｎとし、本発明法で溶接を行う際のプラズマガス５０の流量は１０リットル／ｍｉｎとした。
【００８３】
また、評価方法としては、無風状態で得た試験体において、ビード形状が正常なものを○、蛇行が生じたものやなじみ性が悪く研削が必要なほど凸になったものを×とした。そして、溶接金属１３０の健全性を評価するためにＸ線透過撮影を行い、気孔欠陥が発生していなければ無し、発生していれば有りとして不合格扱いした。
【００８４】
さらに、スパッタ、ヒューム、アーク光の発生を官能評価した。それぞれ極めて少なく、対策が省略できると判断されるレベルを○、対策必要と判断されるレベルを×とした。
【００８５】
さらにまた、有風状態で得た試験体についても、無風状態で得た試験体と同じ条件で溶接金属１３０のＸ線透過試験を行い、気孔欠陥を評価した。
【００８６】
表４にテスト条件および結果を示す。
【００８７】
【表４】
2015174101.tif 000006
表４に示すように、Ｎｏ．４−１〜Ｎｏ．４−３は第４比較例であり、Ｎｏ．４−４〜Ｎｏ．４−５が第４実施例である。また、第４比較例のうち、Ｎｏ．４−１、Ｎｏ．４−２はＧＭＡＷによるものであり、Ｎｏ．４−３はＳＡＷによるものである。
【００８８】
なお、第４実施例および第４比較例においては、全ての試験でシールドガスあるいはプラズマガス５０としてＣＯ２やＯ２が僅かでも混合したガスはテストしてない。アルミニウム合金は鋼と異なり、極めて反応性が高いので、酸化性が僅かでもあると著しい反応を起こし、気孔欠陥が多発するのが常識だからである。
【００８９】
Ｎｏ．４−１、Ｎｏ．４−２はアルミニウム合金用として最も一般的に使われているガスシールドアーク溶接法で、シールドガスとしてＮｏ．４−１ではＡｒを、Ｎｏ．４−２ではＡｒ３０％＋Ｈｅ７０％を、それぞれ用いている。アルミニウム合金は鋼と異なり、ＧＭＡＷにおいてＣＯ２やＯ２成分が無くてもアークやビード形状が安定する。スパッタやヒュームも非常に少ない。しかし、強いアーク光が発生すると共に、風の影響を受け、１．０ｍ／ｓｅｃの風（有風状態）でシールド性能が損なわれ、気孔欠陥が多発した。
【００９０】
Ｎｏ．４−３はＳＡＷであり、シールドガスやプラズマガスは用いていない。一般的に、アルミニウム合金にはサブマージアーク溶接法は不可能とされているが、この場合も風の有無に関わらず各試験体に気孔欠陥が多発し、溶接は不可能であった。その理由としては、フラックス中でアークを発生すると、フラックスから分解した酸素が発生し、アーク内でアルミニウム合金と反応することが避けられないからである。
【００９１】
Ｎｏ．４−４はプラズマガス５０としてＡｒを、Ｎｏ．４−５はプラズマガス５０としてＡｒ３０％＋Ｈｅ７０％ガスを、それぞれ用いた本発明例である。本発明例では、フラックス中においても不活性ガス雰囲気を形成することが出来るため、アルミニウム合金でも溶接可能となった。また、スパッタ、ヒューム、アーク光が発生せず、風の影響も受けず、健全な無欠陥溶接金属を得ることが出来た。
【００９２】
（第５実施例および第５比較例）
図５に示す寸法および形状の、オーステナイトステンレス鋼ＳＵＳ３０４で構成された母材２００を、従来の消耗電極式ガスシールドアーク溶接法（ＧＭＡＷ）、従来のサブマージアーク溶接法（ＳＡＷ）、本発明法の３つで溶接した。溶接ワイヤ１００やフラックス４０にはこの母材２００に適した一般製品を適用し、溶接ワイヤ１００のワイヤ径は、ＧＭＡＷの場合に１．６ｍｍφ、ＳＡＷおよび本発明法の場合に２．４ｍｍφとした。無風状態（風速０．０ｍ／ｓｅｃ）、および、扇風機を用いて風速１．０ｍ／ｓｅｃの風を発生させた有風状態、の２条件を設定した。ＧＭＡＷで溶接を行う際のシールドガスの流量は２５リットル／ｍｉｎとし、本発明法で溶接を行う際のプラズマガス５０の流量は１０リットル／ｍｉｎとした。
【００９３】
また、評価方法としては、無風状態で得た試験体から、ビード形状として正常なものを○、蛇行が生じたものやなじみ性が悪く研削が必要なほど凸になったものを×とした。そして正常なビード形状が得られた試験体の開先２０３（溶接金属１３０）の中央部より、酸素分析試験片とシャルピー衝撃試験片とを採取し、溶接金属１３０中の酸素量測定試験と０℃におけるシャルピー衝撃試験とを行った。酸素量は良好なものから順に、９０ｐｐｍ以下：ランクＡ、９０ｐｐｍ超え１２０ｐｐｍ以下：ランクＢ、１２０ｐｐｍ超え１５０ｐｐｍ以下：ランクＣ、１５０ｐｐｍ超え１８０ｐｐｍ以下：ランクＤ、１８０ｐｐｍ超え３００ｐｐｍ以下：ランクＥ、３００ｐｐｍ超え：ランクＦとした。ランクＦは不合格扱い、ランクＡ〜ランクＥは合格扱いである。
【００９４】
さらに、スパッタ、ヒューム、アーク光の発生を官能評価した。それぞれ極めて少なく、対策が省略できると判断されるレベルを○、対策必要と判断されるレベルを×とした。
【００９５】
さらにまた、有風状態で得た試験体についても、試験体の開先２０３（溶接金属１３０）の中央部よりシャルピー衝撃試験片を採取し、無風状態の場合と同じ温度（０℃）でシャルピー衝撃試験を行った。そして、無風状態の試験体で得られたシャルピー吸収エネルギーに対し、有風状態の試験体で得られたシャルピー吸収エネルギーが７０％未満となった場合を、風に弱い溶接法と考え、防風策が必要として×、７０％以上を○とした。
【００９６】
表５にテスト条件および結果を示す。
【００９７】
【表５】
2015174101.tif 000007
【００９８】
表５に示すように、Ｎｏ．５−１〜Ｎｏ．５−３は第５比較例であり、Ｎｏ．５−４〜Ｎｏ．５−１３が第５実施例である。また、第５比較例のうち、Ｎｏ．５−１、Ｎｏ．５−２はＧＭＡＷによるものであり、Ｎｏ．５−３はＳＡＷによるものである。
【００９９】
Ｎｏ．５−１はステンレス鋼用として最も一般的に使われているＧＭＡＷであり、シールドガスとしてＡｒ９８％＋Ｏ２２％を用いている。ガスの酸化性が弱いため、溶接金属１３０の酸素量は抑制されている。しかし、風の影響を受け、１．０ｍ／ｓｅｃの風（有風状態）でシールド性能が損なわれ、シャルピー吸収エネルギーが著しく低下した。また、ヒューム、アーク光が多く発生するため、それぞれに対する策が必要である。
【０１００】
Ｎｏ．５−２は同じくＧＭＡＷであるが、ガスとしての酸化性をゼロにすべく、Ａｒのみを用いた。しかし、ステンレス鋼用の溶接ワイヤ１００は、Ａｒ雰囲気下では一般的にアークが不安定となり、ビードの蛇行や凸形状が頻発し、ビード形状が不整となった。ゆえに酸素量測定試験およびシャルピー衝撃試験については省略とした。スパッタやヒュームは著しく減少したが、アーク光はむしろ強まり、高いレベルの対策が必要となった。
【０１０１】
Ｎｏ．５−３は一般的なＳＡＷであり、シールドガスやプラズマガス５０は用いていない。ビード形状の安定性が高く、スパッタ、ヒューム、アーク光の問題も生じていない。風にも強く、無風状態および有風状態でのシャルピー吸収エネルギーはほぼ同等であった。しかし、溶接金属１３０の酸素量が高く、清浄度に劣る欠点がある。
【０１０２】
Ｎｏ．５−４はプラズマガス５０としてＡｒ９８％＋Ｏ２２％ガスを、Ｎｏ．５−５は、プラズマガス５０としてＡｒ９６％＋Ｏ２２％＋Ｈ２２％ガスを、それぞれ用いた本発明例である。プラズマガス５０として弱い酸化性ガスを用いることで溶接金属１３０の酸素量を下げることが出来、清浄度が高かった。かつビード形状の安定性が高く、スパッタ、ヒューム、アーク光の問題も生じない。風にも強く、無風状態および有風状態でのシャルピー吸収エネルギーはほぼ同等であり、その値も高かった。また、表５には記していないが、Ｎｏ．５−４に比べて、Ｈ２を２％混合したＮｏ．５−５の方が深い溶込みが得られた。
【０１０３】
Ｎｏ．５−６はプラズマガス５０としてＡｒを用いた本発明例である。プラズマガス５０として不活性ガスを用いることで溶接金属１３０の酸素量を大幅に下げることが出来、清浄度が特に高かった。かつビード形状の安定性が高く、スパッタ、ヒューム、アーク光の問題も生じない。風にも強く、無風状態および有風状態でのシャルピー吸収エネルギーはほぼ同等であり、その値も高かった。
【０１０４】
Ｎｏ．５−７はプラズマガス５０としてＡｒ９８％＋Ｈ２２％を用いた本発明例である。プラズマガス５０として酸化性ガス成分を用いないことで溶接金属１３０の酸素量を大幅に下げることが出来、清浄度が特に高かった。水素は還元性ガスの性質を持つので、むしろ、プラズマガス５０をＡｒのみで構成したＮｏ．５−６よりも溶接金属１３０酸素量が若干下がった。かつビード形状の安定性が高く、スパッタ、ヒューム、アーク光の問題も生じない。風にも強く、無風状態および有風状態でのシャルピー吸収エネルギーはほぼ同等であり、その値も高かった。また、表５には記していないが、Ｎｏ．５−６に比べて、Ｈ２を２％混合したＮｏ．５−７の方が深い溶込みが得られた。
【０１０５】
Ｎｏ．５−８〜Ｎｏ．５−１３はプラズマガス５０としてＡｒを用いたＮｏ．５−６と基本構成を同一とし、導入ノズル１６の進入角θ（図４参照）を変化させて影響を確認した実施例である。１００°（Ｎｏ．５−１３）→９０°（Ｎｏ．５−１２）→５０°（Ｎｏ．５−１１）→４５°（Ｎｏ．５−１０）→２５°（Ｎｏ．５−９）→２０°（Ｎｏ．５−６）→０°（Ｎｏ．５−８）と進入角θが小さくなるにつれて、溶接金属の酸素量が１５８ｐｐｍ→１４６ｐｐｍ→１２５ｐｐｍ→１１８ｐｐｍ→９４ｐｐｍ→８８ｐｐｍ→７４ｐｐｍ、ランクがＤ→Ｃ→Ｃ→Ｂ→Ｂ→Ａ→Ａと改善されることが明らかである。
【符号の説明】
【０１０６】
１０…溶接装置、１１…送給ローラ、１２…コンタクトチップ、１３…溶接電源、１４…フラックス供給部、１５…プラズマガスボンベ、１６…導入ノズル、４０…フラックス、５０…プラズマガス、１００…溶接ワイヤ、２００…母材、３００…アーク
【図１】
2015174101.tif 000008
【図２】
2015174101.tif 000009
【図３】
2015174101.tif 000010
【図４】
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【図５】
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