(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールドガスを用いるガスシールドアーク溶接用であるとともに、亜鉛めっき鋼板溶接用のソリッドワイヤであって、
前記ソリッドワイヤは、当該ソリッドワイヤ全質量に対し、
Ｃ：０．１５質量％以下、
Ｓｉ：０．４０〜０．９０質量％、
Ｍｎ：０．２０〜１．５０質量％、
Ｐ：０．０５００質量％以下、
Ｓ：０．００８０質量％以下、
Ｏ：０．０１００質量％以下、
Ｃｒ：１．００質量％以下、
を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物であり、
１．０≦（Ｓｉ質量％＋Ｍｎ質量％）／｛１００（Ｓ質量％＋Ｏ質量％）｝≦４．０
０．５０≦Ｍｎ質量％／Ｓｉ質量％≦２．００
を満足し、
前記シールドガスは、２５〜４０％のＣＯ２ガスを含むＡｒガスであることを特徴とするソリッドワイヤ。
【請求項２】
ワイヤ直径が、０．７〜１．１ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載のソリッドワイヤ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のソリッドワイヤを、２５〜４０％のＣＯ２ガスを含むＡｒガスであるシールドガス中に送給し、当該ソリッドワイヤに溶接電流を供給することで、当該ソリッドワイヤと母材である亜鉛めっき鋼板との間にアークを発生させて溶接を行うことを特徴とするガスシールドアーク溶接方法。
【請求項４】
前記溶接電流は、パルス電流であって、
前記パルス電流は、第１ピークの通電、第２ピークの通電およびベース電流の通電を１パルス周期として繰り返すものであって、
前記第１ピークの電流値が４４０〜５００Ａ、前記第１ピークの期間が０．２〜０．６ｍｓであり、
前記第２ピークの電流値が３００〜４００Ａ、前記第２ピークの期間が０．２〜０．６ｍｓであり、
前記第１ピークから前記第２ピークに移行する期間が０．２〜０．６ｍｓであることを特徴とする請求項３に記載のガスシールドアーク溶接方法。
【請求項５】
１パルス周期が密に連続する第１期間と、１パルス周期が疎に連続する第２期間と、を交互に繰り返すパルス電流を前記溶接電流として用いるガスシールドアーク溶接方法であって、
前記第１期間と前記第２期間とを、５〜３０Ｈｚの周波数で繰り返すことを特徴とする請求項３または請求項４に記載のガスシールドアーク溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスシールドアーク溶接用であるとともに、亜鉛めっき鋼板溶接用のソリッドワイヤおよびこれを用いたガスシールドアーク溶接方法に関する。
【０００２】
亜鉛めっき鋼板は、比較的安価であるとともに優れた対錆性を有することから、自動車、建築・建材、電気製品等の多くの分野で使用されている。
ここで、亜鉛めっき鋼板は、使用される分野により亜鉛めっきの目付け量（付着量）が異なるが、どのような目付け量であっても、亜鉛めっき鋼板の溶接には大抵の場合、ソリッドワイヤを用いたガスメタルアーク溶接（ＧＭＡＷ）が用いられており、特に、自動車分野においては、当該溶接が多用されている。
【０００３】
亜鉛めっき鋼板は、上記のようなメリット（安価、対錆性）を有する一方で、ソリッドワイヤを用いたガスメタルアーク溶接時における溶接性に関しては優れているとはいえず、ピットやブローホールといった気孔欠陥や、スパッタを多く発生させることが知られている。
【０００４】
このように亜鉛めっき鋼板の溶接性が優れない原因は、亜鉛の沸点が鉄の沸点よりも大幅に低い点にあると考えられる。つまり、亜鉛めっき鋼板の溶接中に鉄が溶融している状態において、亜鉛は既に気化状態となっており、蒸気（亜鉛ガス）として存在している。その結果、溶融池から発生した亜鉛ガスが、当該溶融池内に残留することにより、ピットやブローホールといった気孔欠陥を発生させてしまう。また、溶融池から噴出した亜鉛ガスが、溶接時の溶滴移行を乱し、スパッタを大量に発生させてしまう。
【０００５】
このような事情を考慮し、ピットやブローホールといった気孔欠陥の発生を抑制し、スパッタを低減するソリッドワイヤに関して、以下のような様々な提案がなされている。
【０００６】
例えば、特許文献１には、Ｓｉ、Ｍｎの含有量を所定値以内に抑えたワイヤを用いるとともに、シールドガスとして所定量のＣＯ２またはＯ２を含有させたＡｒガスを用いる溶接方法が提案されている。
【０００７】
また、特許文献２および特許文献３には、Ｓｉ、Ｍｎの含有量を所定値以内に抑えたワイヤが提案されている。
また、特許文献４には、Ｓｉ、Ｍｎの含有量を所定値以内に抑えるとともに、Ａｌ、Ｔｉを所定量含有させたワイヤが提案されている。
また、特許文献５には、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒの含有量を所定値以内に抑えたワイヤが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平０１−１４３７７５号公報
【特許文献２】特開昭６３−２４２４８８号公報
【特許文献３】特開平０４−１３５０８８号公報
【特許文献４】特開平０７−８０６７８号公報
【特許文献５】特開２００４−１３６３４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献２〜特許文献５に係る技術は、いずれも、ワイヤの組成を制限しているが、当該組成のみを制限するだけでは、気孔欠陥やスパッタが多発する下進姿勢等の厳しい溶接条件では、気孔欠陥の発生の抑制およびスパッタの低減という効果を十分には発揮できない。
また、特許文献１に係る技術は、ワイヤの組成とシールドガスの組成とを制限しているが、当該組み合わせであると、気孔欠陥の発生の抑制およびスパッタの低減という効果を十分には発揮できない。加えて、特許文献１に係る技術は、シールドガスにＯ２を混合させた場合、溶融池の表面張力が低下しすぎてしまい、気孔欠陥やスパッタを多量に発生させてしまう。
つまり、特許文献１〜特許文献５に係る技術は、気孔欠陥の発生を抑制し、スパッタを低減するという点において、十分なものではなかった。
【００１０】
そこで、本発明は、低スパッタ性および耐気孔性（ピットやブローホールといった気孔欠陥の発生抑制性能）を向上させるとともに、ビード外観を優れたものとするソリッドワイヤおよびこれを用いたガスシールドアーク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】
【００１１】
本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意研究を行った結果、ソリッドワイヤに含まれる各元素を所定量に制限するとともに、シールドガスとして所定量のＣＯ２ガスを含むＡｒガスを用いることにより、前記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
すなわち、本発明に係るソリッドワイヤは、シールドガスを用いるガスシールドアーク溶接用であるとともに、亜鉛めっき鋼板溶接用のソリッドワイヤであって、前記ソリッドワイヤは、当該ソリッドワイヤ全質量に対し、Ｃ：０．１５質量％以下、Ｓｉ：０．４０〜０．９０質量％、Ｍｎ：０．２０〜１．５０質量％、Ｐ：０．０５００質量％以下、Ｓ：０．００８０質量％以下、Ｏ：０．０１００質量％以下、Ｃｒ：１．００質量％以下、を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物であり、１．０≦（Ｓｉ質量％＋Ｍｎ質量％）／｛１００（Ｓ質量％＋Ｏ質量％）｝≦４．０と、０．５０≦Ｍｎ質量％／Ｓｉ質量％≦２．００と、を満足し、前記シールドガスは、２５〜４０％のＣＯ２ガスを含むＡｒガスであることを特徴とする。
【００１３】
このように、本発明に係るソリッドワイヤは、ソリッドワイヤに含まれる各元素を所定量に制限することにより、ソリッドワイヤが溶融することで形成される溶融金属の表面張力を高くすることができ、ガスシールドアーク溶接時において、溶融部の厚みＬ（図１参照）を薄い状態に制御することができる。したがって、母材として亜鉛めっき鋼板を用いた場合に特に問題となる亜鉛ガスを、溶融部の上表面から外側に放出させ易くする。その結果、溶融金属中に亜鉛ガスが留まった状態で凝固することにより発生するピットやブローホールといった気孔欠陥の発生を抑制することができる。
また、本発明に係るソリッドワイヤは、ソリッドワイヤに含まれる各元素を所定量に制限することにより、ガスシールドアーク溶接時において、ソリッドワイヤ先端に形成される溶滴の表面張力を高くして、当該溶滴の形状を安定させることができ、その結果、スパッタの発生を抑制することができる。
【００１４】
さらに、本発明に係るソリッドワイヤは、シールドガスとして所定量のＣＯ２ガスを含むＡｒガスを用いることにより、ガスシールドアーク溶接時においてソリッドワイヤと母材との間に発生するアーク力を大きくし、ソリッドワイヤ直下の溶接部を大きく掘り下げることができる。したがって、ガスシールドアーク溶接時において、溶融部の厚みＬ（図１参照）を薄い状態に制御することができ、最終的に、ピットやブローホールといった気孔欠陥の発生を抑制することができる。
加えて、本発明に係るソリッドワイヤは、ソリッドワイヤに含まれる各元素を所定量に制限するとともに、Ｍｎ質量量％／Ｓｉ質量％の値を所定値以下に制限することにより、ビード外観を優れたものとすることができる。
【００１５】
また、本発明に係るソリッドワイヤは、ワイヤ直径が、０．７〜１．１ｍｍであることが好ましい。
このように、本発明に係るソリッドワイヤは、ワイヤ直径を所定範囲に制限することにより、ガスシールドアーク溶接時において、ソリッドワイヤの先端に形成される溶滴に対してピンチ力が適切にかかり易くなり、スムーズに溶滴移行が行われることになる。その結果、溶滴の粗大化を防止することができるため、スパッタの発生の抑制という効果をさらに向上させることができる。
【００１６】
本発明に係るガスシールドアーク溶接方法は、前記ソリッドワイヤを、２５〜４０％のＣＯ２ガスを含むＡｒガスであるシールドガス中に送給し、当該ソリッドワイヤに溶接電流を供給することで、当該ソリッドワイヤと母材である亜鉛めっき鋼板との間にアークを発生させて溶接を行うことを特徴とする。
【００１７】
このように、本発明に係るガスシールドアーク溶接方法は、前記ソリッドワイヤを用いることにより、ソリッドワイヤが溶融することで形成される溶融金属の表面張力を高くすることができ、溶融部の厚みＬ（図１参照）を薄い状態に制御することができる。したがって、母材として亜鉛めっき鋼板を用いた場合に特に問題となる亜鉛ガスを、溶融部の上表面から外側に放出させ易くする。その結果、溶融金属中に亜鉛ガスが留まった状態で凝固することにより発生するピットやブローホールといった気孔欠陥の発生を抑制することができる。
また、本発明に係るガスシールドアーク溶接方法は、前記ソリッドワイヤを用いることにより、ソリッドワイヤ先端に形成される溶滴の表面張力を高くして、当該溶滴の形状を安定させることができ、その結果、スパッタの発生を抑制することができる。
【００１８】
さらに、本発明に係るガスシールドアーク溶接方法は、シールドガスとして所定量のＣＯ２ガスを含むＡｒガスを用いることにより、ソリッドワイヤと母材との間に発生するアーク力を大きくし、ソリッドワイヤ直下の溶接部を大きく掘り下げることができる。したがって、溶融部の厚みＬ（図１参照）を薄い状態に制御することができ、最終的に、ピットやブローホールといった気孔欠陥の発生を抑制することができる。
加えて、本発明に係るガスシールドアーク溶接方法は、前記ソリッドワイヤを用いることにより、ビード外観を優れたものとすることができる。
【００１９】
また、本発明に係るガスシールドアーク溶接方法は、前記溶接電流が、パルス電流であって、前記パルス電流は、第１ピークの通電、第２ピークの通電およびベース電流の通電を１パルス周期として繰り返すものであって、前記第１ピークの電流値が４４０〜５００Ａ、前記第１ピークの期間が０．２〜０．６ｍｓであり、前記第２ピークの電流値が３００〜４００Ａ、前記第２ピークの期間が０．２〜０．６ｍｓであり、前記第１ピークから前記第２ピークに移行する期間が０．２〜０．６ｍｓであることが好ましい。
【００２０】
このように、本発明に係るガスシールドアーク溶接方法は、溶接電流として２つのピークを有する所定のパルス電流を用いることにより、シールドガス中のＣＯ２ガスの含有割合が多くても、カット等の溶接欠陥を生じさせることなく、スパッタの発生を抑制する効果を向上させることができる。
【００２１】
また、本発明に係るガスシールドアーク溶接方法は、１パルス周期が密に連続する第１期間と、１パルス周期が疎に連続する第２期間と、を交互に繰り返すパルス電流を前記溶接電流として用いるガスシールドアーク溶接方法であって、前記第１期間と前記第２期間とを、５〜３０Ｈｚの周波数で繰り返すことが好ましい。
【００２２】
このように、本発明に係るガスシールドアーク溶接方法は、溶接電流として、第１期間と第２期間とを所定の周波数で交互に繰り返すパルス電流を用いることにより、溶融部を振動させることができ、溶融部に内包されている亜鉛ガスを外側に放出させ易くなる。その結果、溶融金属中に亜鉛ガスが留まった状態で凝固することにより発生するピットやブローホールといった気孔欠陥の発生を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係るソリッドワイヤは、ソリッドワイヤに含まれる各元素を所定量に制限することにより、ピットやブローホールといった気孔欠陥、およびスパッタの発生を抑制することができるとともに、ビード外観を優れたものとすることができる。
また、本発明に係るソリッドワイヤは、シールドガスとして所定量のＣＯ２ガスを含むＡｒガスを用いることにより、ソリッドワイヤと母材との間に発生するアーク力を大きくすることができ、その結果、ピットやブローホールといった気孔欠陥の発生をさらに抑制することができる。
つまり、本発明に係るソリッドワイヤは、低スパッタ性および耐気孔性（ピットやブローホールといった気孔欠陥の発生抑制性能）を向上させるとともに、ビード外観を優れたものとすることができる。
【００２４】
本発明に係るガスシールドアーク溶接方法は、前記ソリッドワイヤを用いることにより、ピットやブローホールといった気孔欠陥、およびスパッタの発生を抑制することができるとともに、ビード外観を優れたものとすることができる。
また、本発明に係るガスシールドアーク溶接方法は、シールドガスとして所定量のＣＯ２ガスを含むＡｒガスを用いることにより、ソリッドワイヤと母材との間に発生するアーク力を大きくすることができ、その結果、ピットやブローホールといった気孔欠陥の発生をさらに抑制することができる。
つまり、本発明に係るガスシールドアーク溶接方法は、低スパッタ性および耐気孔性（ピットやブローホールといった気孔欠陥の発生抑制性能）を向上させるとともに、ビード外観を優れたものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係るソリッドワイヤを用いてガスシールドアーク溶接を行っている状態を示す模式図である。
【図２】本発明に係るガスシールドアーク溶接で用いる２つのピークを有するパルス電流の波形図であり、（ａ）〜（ｄ）は波形図中の所定時点における溶滴の状態を示す模式図である。
【図３】本発明に係るガスシールドアーク溶接で用いる２つのパルス期間を有するパルス電流／電圧の波形図であり、（ａ）はパルス電流の波形図、（ｂ）は電圧の波形図である。
【図４】本発明に係る実施例においてガスシールドアーク溶接時に使用した母材である。
【図５】本発明に係る実施例においてガスシールドアーク溶接時に行ったワイヤの移動を説明する模式図であり、（ａ）は水平姿勢を説明する模式図であり、（ｂ）は下進姿勢を説明する模式図である。
【図６】本発明に係る実施例においてガスシールドアーク溶接時に使用したパルス電流の波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、適宜図面を参照して、本発明に係るソリッドワイヤおよびこれを用いたガスシールドアーク溶接方法を実施するための形態（実施形態）について説明する。
【００２７】
［気孔欠陥およびスパッタの発生を抑制するメカニズム］
まず、亜鉛めっき鋼板のガスシールドアーク溶接時において、気孔欠陥およびスパッタの発生を抑制するメカニズムについて、図１を用いて簡単に説明する。
【００２８】
（気孔欠陥について）
ガスシールドアーク溶接とは、ソリッドワイヤ１と母材Ｗの溶融部（以下、溶融池ともいう）との間にアーク２を発生させて行う溶接である。ここで、母材Ｗが亜鉛めっき鋼板である場合、アーク２の熱により、沸点の低い亜鉛めっきが亜鉛ガス３となり、この亜鉛ガス３が溶融部の下部から上部へと浮上する。
この亜鉛ガス３が、溶融部の上表面から外側に放出されれば問題はないが、溶融部の中に留まり、その状態のまま凝固してしまうと、略球状の空洞であるブローホールが形成されることとなってしまう。また、亜鉛ガス３が母材Ｗの表面付近で凝固してしまうと、小さな窪み穴であるピットが形成されることとなってしまう。
【００２９】
本発明は、溶融部の厚みＬを薄い状態に制御することにより、溶融部の下部から発生する亜鉛ガス３を溶融部の上表面から外側に放出させ易くし、亜鉛ガス３が溶融部中に留まる可能性を低減させることで、最終的に気孔欠陥の発生を抑制するという考えに基づくものである。
そして、本発明は、（ｉ）溶融金属の表面張力ＳＴを高くすることにより、溶融部の周辺に図１のような盛り上がった状態で溶融金属を保持して、溶融部への溶融金属の流入を防止する手段と、（ii）アーク力を大きくすることで、ソリッドワイヤ１直下の溶融部を大きく掘り下げる手段と、を組み合わせることで、母材Ｗの溶融部の厚みＬを薄い状態に制御する。つまり、本発明は、前記（ｉ）、（ii）により、母材Ｗの溶融部の厚みＬを薄い状態に制御することで、気孔欠陥の発生を抑制することができる。
なお、詳細については後記するが、前記（ｉ）については、主に、ソリッドワイヤの組成を制限することで制御し、前記（ii）については、主に、シールドガスのＣＯ２含有割合を大きな範囲に制限することで制御する。
【００３０】
さらに、（iii）亜鉛ガス３が溶融部から抜け易くなるように溶融部（溶融池）を振動させるという手段を組み合わせることで、気孔欠陥の発生の抑制という効果をさらに向上させることができる。
なお、詳細については後記するが、前記（iii）については、主に、第１期間と第２期間とを所定の周波数で交互に繰り返すパルス電流を溶接電流として用いることで制御する。
【００３１】
（スパッタについて）
本発明は、前記（ii）を制御するためにシールドガスのＣＯ２含有割合を大きい範囲に制限しているが、ＣＯ２含有割合が大きくなると、ソリッドワイヤ先端に形成される溶滴を持ち上げる力も大きくなってしまう。その結果、通常では、溶滴の形状が変化し、１ｍｍ以上の大きなスパッタを発生させることとなってしまう。しかし、前記（ｉ）により、溶滴（溶融金属）の表面張力ＳＴを高くすることで、溶滴の形状が変化し難くなる。その結果、本発明は、前記（ｉ）により、スパッタの発生を抑制することができる。
なお、前記（ｉ）については、前記のとおり、主に、ソリッドワイヤの組成を制限することで制御することができる。
【００３２】
さらに、（iv）ソリッドワイヤの直径を所定以下に制限する手段を組み合わせることにより、ソリッドワイヤ先端の溶滴にピンチ力を適切に作用させスムーズに溶滴移行をさせることで、溶滴の粗大化を防止することができるため、スパッタの発生の抑制という効果をさらに向上させることができる。
またさらに、（ｖ）ピンチ力がソリッドワイヤ先端に形成される溶滴の全体に作用するように、２つのピークを有するパルス電流を溶接電流として用いる手段を組み合わせることにより、スパッタの発生の抑制という効果をさらに向上させることができる。
なお、詳細については後記するが、前記（iv）については、ソリッドワイヤの直径を制限することで制御することができ、前記（ｖ）については、２つのピークを有する所定のパルス電流を溶接電流として用いることで制御することができる。
【００３３】
［ソリッドワイヤ］
本発明に係るソリッドワイヤ（以下、単に、ワイヤともいう）は、シールドガスを用いるガスシールドアーク溶接用であるとともに、亜鉛めっき鋼板溶接用のソリッドワイヤである。
そして、本発明に係るソリッドワイヤは、所定量のＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、Ｏ、Ｃｒ、を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物で構成されるとともに、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｓ、Ｏの含有量が所定の関係を満たすことを特徴とする。
以下、本発明に係るソリッドワイヤの各元素の含有量を限定した理由について説明するが、この含有量は、ソリッドワイヤ全質量に対する含有量である。
【００３４】
（Ｃ：０．１５質量％以下）
Ｃは、強度を向上させる元素である。Ｃは、０．１５質量％を超えて過剰に存在するとスパッタが多発する原因にもなるため、Ｃの含有量は少ない程好ましく、フリーでも問題は無い。
したがって、Ｃの含有量は、０．１５質量％以下（０質量％も含む）とする。
【００３５】
（Ｓｉ：０．４０〜０．９０質量％）
Ｓｉは、有効な脱酸剤であり、溶接金属の脱酸においては不可欠な元素である。Ｓｉの含有量が０．４０質量％未満であると脱酸効果が損なわれ、表面張力が低下し、ピットやブローホールといった気孔欠陥が発生しやすくなる。一方、Ｓｉは、含有量が低くなるほどワイヤの電気抵抗が低くなるという特徴を持ち、ワイヤの電気抵抗が低くなるほどワイヤは溶融し難くなる（電気抵抗熱が低くなる）ため、必要な溶接電流は大きくなり、その結果、アーク力が高くなることにより、ピット、ブローホール等の気孔欠陥を抑制することができる。また、Ｓｉの含有量が０．９０質量％を超えるとビード表面に発生するスラグ量が多くなってしまう。
したがって、Ｓｉの含有量は、０．４０〜０．９０質量％とする。
【００３６】
（Ｍｎ０．２０〜１．５０質量％）
Ｍｎは、Ｓｉと同じく有効な脱酸剤であり、Ｓと結合し易い元素である。Ｍｎの含有量が０．２０質量％未満であると、脱酸、脱硫効果が損なわれ、表面張力が低下し、ピットやブローホールといった気孔欠陥が発生しやすくなる。一方、Ｍｎの含有量が１．５０質量％を超えると、ビード表面に剥離し難い薄い酸化膜を発生させてしまう。
したがって、Ｍｎの含有量は、０．２０〜１．５０質量％とする。
【００３７】
（Ｐ：０．０５００質量％以下）
Ｐは、一般的に不純物として混入する元素であり、溶接割れの観点から出来るだけ含有量は少ない方が好ましい。一方で、亜鉛めっき鋼板の溶接において、Ｐは亜鉛の融点以上の温度で亜鉛と安定な化合物（Ｐ−Ｚｎ系等）を形成するため、耐気孔性を向上させる効果を有する。しかし、Ｐの含有量が０．０５００質量％を超えると、割れを発生させてしまう。
したがって、Ｐの含有量は、０．０５００質量％以下（０質量％も含む）とする。
【００３８】
（Ｓ：０．００８０質量％以下）
Ｓは、少量の添加で溶融金属の表面張力を低下させる元素であり、含有量は極力少ないほうが好ましい。詳細には、Ｓの含有量が０．００８０質量％を超えると、溶融金属の表面張力が過剰に低下し、ピット、ブローホールが発生し易くなる。
したがって、Ｓの含有量は、０．００８０質量％以下（０質量％も含む）とする。
【００３９】
（Ｏ：０．０１００質量％以下）
Ｏは、Ｓと同様に少量の添加で溶融金属の表面張力を低下させる元素であり、含有量は極力少ないほうが好ましい。詳細には、Ｏの含有量が０．０１００質量％を超えると、溶融金属の表面張力が過剰に低下し、ピット、ブローホールが発生し易くなる。
したがって、Ｏの含有量は、０．０１００質量％以下（０質量％も含む）とする。
【００４０】
（Ｃｒ：１．００質量％以下）
Ｃｒは、Ｆｅに添加すると粘性を増加させる元素である。そして、ワイヤの粘性が増加するとアーク直下に溶接金属が流入し過ぎるのを防止することができる。ただし、Ｃｒの含有量が１．００質量％を超えると粘性が過剰に高くなり、ビード形状が凸型となり、ビード外観が粗悪となる。
なお、Ｃｒの含有量が０．１０〜０．６０質量％であると、耐気孔性をより適切に向上させることができる。
したがって、Ｃｒの含有量は、１．００質量％以下であり、好ましくは、０．１０〜０．６０質量％である。
【００４１】
（１．０≦（Ｓｉ質量％＋Ｍｎ質量％）／｛１００（Ｓ質量％＋Ｏ質量％）｝≦４．０）
前記のとおり、気孔欠陥の発生を抑制するためには、溶融金属の表面張力を高くする必要があり、この溶融金属の表面張力はソリッドワイヤの化学組成に依存する。
ここで、ソリッドワイヤを形成する元素の中で大きく表面張力を低下させる元素は、酸素（Ｏ）および硫黄（Ｓ）である。すなわち、Ｏ、Ｓの元素の添加をなるべく抑える必要がある。また、Ｏ、Ｓといった元素はＳｉ、Ｍｎと結合し易く、酸化物、硫化物を生成させることで、Ｏ、Ｓの表面の吸着を防ぎ表面張力を高く保つこともできる。
よって、本発明では、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｓ、Ｏの含有量の関係について規定しており、１．０≦（Ｓｉ質量％＋Ｍｎ質量％）／｛１００（Ｓ質量％＋Ｏ質量％）｝≦４．０を満たすＯ、Ｓ、Ｓｉ、Ｍｎの含有量が最適である。
【００４２】
上記パラメーターが１．０未満となる場合は、表面張力が低下しすぎることによって、ピットやブローホールといった気孔欠陥が多く発生する。一方、上記パラメーターが４．０を超えるとスラグ量が多くなり、かつ表面張力が過剰に高くなることによってビード形状が凸状になり、ビード外観が悪化する。
したがって、１．０≦（Ｓｉ質量％＋Ｍｎ質量％）／｛１００（Ｓ質量％＋Ｏ質量％）｝≦４．０とする。
なお、本発明の式中の「元素質量％」とは、ソリッドワイヤ全質量に対する当該元素の質量％のことである。
【００４３】
（０．５０≦Ｍｎ質量％／Ｓｉ質量％≦２．００）
Ｓｉ、Ｍｎの含有量が、前記の範囲を満たしても、Ｍｎ質量％／Ｓｉ質量％比が十分に高くないと有用な脱酸速度が得られない。詳細には、Ｍｎ質量量％／Ｓｉ質量％の値が０．５０未満であると、十分な脱酸作用が得られないため、酸素が過剰となり、溶融金属の表面張力が低下し、その結果、ピットやブローホールといった気孔欠陥が発生し易くなる。一方、Ｍｎ質量量％／Ｓｉ質量％の値が２．００を超えると、Ｍｎの含有比率が大きくなることで、ビード表面に剥離し難いＭｎ酸化物が生成し、その結果、ビード外観が粗悪となる。
したがって、０．５０≦Ｍｎ質量％／Ｓｉ質量％≦２．００とする。
【００４４】
（Ｆｅおよび不可避的不純物）
ソリッドワイヤの残部は、Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、当該不可避的不純物としては、Ｃｕ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｎ等が挙げられ、本発明の効果を妨げない範囲で含有することが許容される。詳細には以下の通りである。
Ｃｕ、Ｍｏは、強度を上昇させる元素であり、強度調整が必要な場合は添加しても良い。Ｃｕは、３．００質量％を超えるとワイヤの伸線時において断線してしまうため、Ｃｕの含有量は３．００質量％以下とする。Ｍｏは、５．００質量％を超えると強度過剰により、溶接割れが発生するため、Ｍｏの含有量は５．００質量％以下とする。
また、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒは、強脱酸元素であり、溶融金属の酸素量を低減し、表面張力を低下させることが可能であるため、ワイヤ中の酸素量が高い場合は効果的である。しかし、それぞれ、０．５００質量％を超えて添加するとスラグが多量に発生する。よって、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒの含有量は、それぞれ０．５００質量％以下とする。
Ｎは、一般的に不純物として混入する元素であり、Ｎの含有量が大きいほど、強度の過剰増加や気孔欠陥が発生する。これらの発生を防止するため、Ｎの含有量は、０．０２００質量％以下とする。
【００４５】
（ソリッドワイヤの直径）
ソリッドワイヤの直径は、小さいほどピンチ力がかかり易く、溶滴移行がスムーズとなる。しかし、直径が０．７ｍｍ未満であると、アーク力の低下により、ピットやブローホールといった気孔欠陥が発生し易くなる。一方、直径が１．１ｍｍを超えると、ソリッドワイヤ先端の溶滴が粗大化するため、１ｍｍ以上の径を呈する大きなスパッタが発生し易くなる。
したがって、ソリッドワイヤの直径は、０．７〜１．１ｍｍであることが好ましい。なお、より好ましくは、０．８〜１．０ｍｍである。
【００４６】
［シールドガス］
本発明に係るシールドガスは、２５〜４０％のＣＯ２ガスを含むＡｒガスである。つまり、本発明に係るシールドガスは、２５〜４０％のＣＯ２ガスと、残部がＡｒガスと、からなるＡｒ−ＣＯ２ガスである。
【００４７】
通常、ガスシールドアーク溶接に使用されるＡｒ−ＣＯ２ガスは、ＣＯ２ガスの含有量が２０％のものである。これは、Ａｒ−ＣＯ２ガスのＣＯ２含有比率が大きくなるとスパッタが多量に発生してしまうからであり、ＣＯ２ガスの含有量が２０％を超えるものはほとんど使用されていなかった。
しかし、耐気孔性を考慮すると、従来のＣＯ２含有比率のＡｒ−ＣＯ２ガスでは、アーク力が小さく、ピットやブローホールといった気孔欠陥が発生する可能性が高くなってしまうため、好ましくない。
そこで、本発明では、各元素の含有量を所定量に制限した前記ソリッドワイヤを用いることにより、ＣＯ２ガスを４０％まで含有したＡｒ−ＣＯ２ガスであっても、スパッタの発生を抑制しつつ、安定した溶接を可能とし、かつ、ＣＯ２が有するアーク緊縮の特性によりアークを集中させ、アーク力を高める（耐気孔性を向上させる）ことも可能とした。
ただし、ＣＯ２ガスの含有量が４０％を超えると、スパッタの発生を抑制することができなくなる。一方、ＣＯ２ガスの含有量が２５％未満であると、十分なアーク力を得られない。
したがって、シールドガスであるＡｒガス（Ａｒ−ＣＯ２ガス）のＣＯ２含有比率は、２５〜４０％である。
【００４８】
［母材］
溶接対象となる母材は、亜鉛めっき鋼板である。そして、亜鉛めっき鋼板は、鋼板の表面に亜鉛めっき皮膜が形成された板材であって、鋼板の組成、厚さ等については特に限定されない。また、母材表面に対する亜鉛めっきの目付け量についても特に限定されない。
【００４９】
［ガスシールドアーク溶接方法］
次に、ガスシールドアーク溶接方法を説明する。
本発明に係るガスシールドアーク溶接方法は、ソリッドワイヤを、Ａｒガス（Ａｒ−ＣＯ２ガス）であるシールドガス中に送給し、当該ソリッドワイヤに溶接電流を供給することで、当該ソリッドワイヤと母材である亜鉛めっき鋼板との間にアークを発生させて溶接を行うことを特徴とする。
【００５０】
（２つのピークを有するパルス電流）
本発明に係るガスシールドアーク溶接方法で用いる溶接電流は、パルス電流であることが好ましい。そして、パルス電流は、第１ピークの通電、第２ピークの通電およびベース電流の通電を１パルス周期として繰り返すものであることが好ましい。
詳細には、図２に示すように、パルス電流１０は、ピーク立上り期間Ｔｕｐと、第１ピークの期間Ｔｐ１と、移行期間Ｔｓｆと、第２ピークの期間Ｔｐ２と、ピーク立下り期間Ｔｄｎと、ベース期間Ｔｂと、を１パルス周期Ｔｆとして繰り返すものである。
【００５１】
まず、前記のようなパルス電流を溶接電流として用いる理由について簡単に説明する。
本発明では、シールドガスとしてＣＯ２含有比率の高いＡｒガス（つまり、Ａｒの含有比率の低いガス）を使用することを特徴とするが、Ａｒの含有比率の低いガスを用いると、パルス電流溶接時にアークがスプレーアーク化し難くなり、スパッタが発生し易くなってしまう。具体的には、アークの発生位置がソリッドワイヤ側面の低い位置（ソリッドワイヤ先端から近い位置）となるため、ソリッドワイヤ先端に形成される溶滴をピンチ力により十分に絞ることができず、適切なスプレーアークを発生させ難くなってしまう。
一般的には、シールドガス中のＡｒガスの含有比率が低い場合、パルス電流の電流値を大きくすることによりスプレーアーク化を図ろうとする。しかし、通常の矩形波や台形波を呈するパルス電流（図２の２０参照）では、単に電流値を大きくすると、パルス面積が過大となってしまい、高速溶接に適用するとビード端にカット等の溶接欠陥が発生し易くなる。
そこで、本発明は、前記のようなパルス電流を溶接電流として用いることで、第１ピークの期間Ｔｐ１のパルス電流により、アークの発生位置をソリッドワイヤ側面の高い位置（ソリッドワイヤ先端から遠い位置）とし、ソリッドワイヤ先端に形成される溶滴全体に適切にピンチ力を作用させることとした。また、本発明は、パルス電流に第２ピークの期間Ｔｐ２を設けることにより、１周期のパルス面積が過大となることを回避し、カット等の溶接欠陥の発生を回避することとした。
【００５２】
（第１ピーク）
第１ピークの期間Ｔｐ１において、ソリッドワイヤ先端に形成される溶滴全体に適切にピンチ力を作用させるためには、アークは、ワイヤ先端（ワイヤ液化開始部）よりも基端側の位置、つまり、ワイヤ側面の高い位置（ソリッドワイヤ先端から遠い位置）から発生させる必要がある。ここで、パルス電流の第１ピークの電流値Ｉｐ１が４４０Ａ未満であると、ワイヤ側面の十分に高い位置からアークが発生しない。一方、第１ピークの電流値Ｔｐ１が５００Ａを超えると、ワイヤ側面を過剰に溶融させてしまう。
したがって、第１ピークの電流値Ｉｐ１は、４４０〜５００Ａが好ましい。
【００５３】
また、第１ピークの期間Ｔｐ１は、ピンチ力によりワイヤ先端に形成された溶滴の上部側面を絞るのに必要な期間であるため、０．２ｍｓ未満になるとピンチ力で溶滴を絞る時間が確保できず、一方、０．６ｍｓを超えると、液滴が過剰に伸びすぎ、スパッタの発生を引き起こす短絡（ショート）が生じ易くなる。
したがって、第１ピークの期間Ｔｐ１は、０．２〜０．６ｍｓが好ましい。
【００５４】
（第２ピーク）
第２ピークの期間Ｔｐ２において、ワイヤ先端に形成された溶滴のうち中下部の溶滴をアークで包み、ピンチ力で適切に切り離すこととなる。ここで、第２ピークの電流値Ｉｐ２が３００Ａ未満であると、スプレーアークになり難く、ワイヤ先端に形成された溶滴の最下部からアークが発生する状態となってしまい、良好な溶滴移行が行われなくなる。一方、４００Ａを超えると、第１ピークの電流値と差異がなくなり、電流値全体（平均電流値）が高くなる、つまり、パルス面積が過大となってしまい、高速溶接に適用するとビード端にカット等の溶接欠陥が発生し易くなる。
したがって、第２ピークの電流値Ｉｐ２は、３００〜４００Ａであることが好ましい。
【００５５】
また、第２ピークの期間Ｔｐ２は、０．２ｍｓ未満であると、ピンチ力で溶滴を絞る時間が確保できず、一方、０．６ｍｓを超えると、液滴が過剰に伸びすぎ、スパッタの発生を引き起こす短絡（ショート）が生じ易くなる。
したがって、第２ピークの期間Ｔｐ２は、０．２〜０．６ｍｓであることが好ましい。
【００５６】
第１ピークから第２ピークへの移行期間Ｔｓｆについては、パルス面積が過大となり過ぎないように、第１ピークの期間Ｔｐ１と同じ０．２〜０．６ｍｓであることが好ましい。
【００５７】
ベースの電流値Ｉｂおよび期間Ｔｂについては、特に制限されないが、電流値Ｉｂについては、２０〜８０Ａ、期間Ｔｂについては、０．５〜２０ｍｓが好ましい。
また、ピーク立上り期間Ｔｕｐ、ピーク立下り期間Ｔｄｎについても、特に制限されないが、期間Ｔｕｐは０．４〜０．８ｍｓ、期間Ｔｄｎは０．４〜１．２ｍｓが好ましい。
【００５８】
なお、前記のパルス電流を使用した場合のソリッドワイヤ１先端に形成される溶滴の状態を、図２を用いて以下に説明する。
第１ピークの期間Ｔｐ１では、ソリッドワイヤ１先端に形成された溶滴４全体にピンチ力が作用する（図２（ａ）参照）。そして、第２ピークの期間Ｔｐ２では、ソリッドワイヤ１先端に形成された溶滴４のうち中下部の溶滴４がアークで包まれ、ピンチ力で切り離されようとしており（図２（ｂ）参照）、第２ピークの期間Ｔｐ２後のピーク立下り期間Ｔｄｎでは、ソリッドワイヤ１先端に形成された溶滴４から球状を呈する溶滴５が切り離されている（図２（ｃ）参照）。その後、ベース期間Ｔｂでは、切り離された溶滴５が溶接部に移行することとなる。（図２（ｄ）参照）。
【００５９】
（２つのパルス期間を有するパルス電流）
パルス電流は、図３（ａ）に示すように、１パルス周期が密に連続する第１期間Ｐ１と、１パルス周期が疎に連続する第２期間Ｐ２と、を所定の周波数で交互に繰り返すものであることが好ましい。言い換えると、パルス電流は、１パルス周期が所定期間であるパルス波が密に連続する第１期間Ｐ１と、１パルス周期が前記所定期間よりも長いパルス波が疎に連続する第２期間Ｐ２と、を所定の周波数で交互に繰り返すものであることが好ましい。
【００６０】
まず、前記のようなパルス電流を溶接電流として用いる理由について簡単に説明する。
ソリッドワイヤ直下の溶融部の亜鉛めっきをアーク熱で積極的に蒸発させるには、アーク力を大きくする大きな電流を溶接電流として用いればよい。しかし、溶接電流の電流値は、ワイヤ送給速度と略比例関係にあり、当該ワイヤ送給速度は溶接速度とビード断面とによって決まる溶着量との関係で設定する必要があるため、単純に溶接電流の電流値のみを自由に大きく設定することはできない。
そこで、本発明では、前記のようなパルス電流を溶接電流として用いることで、平均的な溶接電流の大きさは変えずに、第１期間Ｐ１の溶接電流を大きく、第２期間Ｐ２の溶接電流を小さくすることが可能となる。したがって、第１期間Ｐ１で、大きなアーク力により、ソリッドワイヤ直下の溶融金属を押しのけ、溶融部をより深く掘り進めることができる。加えて、第１期間Ｐ１の溶接電流と第２期間Ｐ２の溶接電流とを交互に繰り返すことにより、周期的に凝固過程の溶融金属を振動させることができ、その振動により溶融部に内包されている亜鉛ガス３を外側に放出することができる。
【００６１】
（第１期間と第２期間）
第１期間Ｐ１と第２期間Ｐ２とを繰り返す周波数が５Ｈｚ未満であると、１パルス周期が疎に連続する第２期間Ｐ２が長くなるため、当該期間において適切に亜鉛めっきの蒸発を促し難くなる。また、ビード外観に不均一な波目がついてしまう。
一方、この周波数が３０Ｈｚを超えると、切り替え周期が早すぎることにより、１パルス周期が密に連続する第１期間Ｐ１が短く、適切に亜鉛めっきの蒸発を促進し難くなる。また、凝固過程の溶融金属を十分に振動させることができず、その結果、溶接金属に内包される気泡を溶融金属外側に放出させる効果が小さくなってしまう。
したがって、パルス電流は、第１期間Ｐ１と第２期間Ｐ２とを、５〜３０Ｈｚの周波数で繰り返すものであることが好ましい。言い換えると、パルス電流は、第１期間Ｐ１と第２期間Ｐ２とを１つのサイクルとして、当該サイクルを５〜３０Ｈｚの周波数で繰り返すものであることが好ましい。
なお、第１期間Ｐ１と第２期間Ｐ２との電圧については、図３（ｂ）に示すように変動することとなる。
【００６２】
１パルス周期の長さについては特に制限されないが、第１期間Ｐ１における１パルス周期は、２〜２５ｍｓであることが好ましく、第２期間Ｐ２における１パルス周期は、２〜２５ｍｓであることが好ましい。
【００６３】
なお、パルス電流は、１パルス周期が密に連続する第１期間Ｐ１と、１パルス周期が疎に連続する第２期間Ｐ２と、を所定の周波数で交互に繰り返すものであるとともに、第１期間Ｐ１と第２期間Ｐ２とにおける１パルス周期が、前記した第１ピークの通電、第２ピークの通電およびベース電流の通電から構成されるものであってもよい。
【実施例】
【００６４】
次に、本発明の要件を満たす実施例とそうでない比較例とを例示して、本発明に係るソリッドワイヤおよびこれを用いたガスシールドアーク溶接方法について説明する。
【００６５】
（ソリッドワイヤ、シールドガス）
ソリッドワイヤは、表１に示す組成（ｗｉｒｅＮｏ．Ｗ１〜Ｗ４２）のものを使用した。また、表中においてワイヤ径について記載していないソリッドワイヤのワイヤ径は、１.２φ（直径１．２ｍｍ）であった。そして、表１の試験Ｎｏ．１３（ｗｉｒｅＮｏ．Ｗ１３）を除き、ソリッドワイヤの表面にはＣｕめっき（ワイヤ全質量に対してＣｕが０．２０質量％となる量）が施されていた。なお、表２〜４のｗｉｒｅＮｏ．と表１のｗｉｒｅＮｏ．とは対応している。
また、使用したシールドガスの組成を表１〜４に示す。
【００６６】
（母材）
母材は、ＪＩＳ  Ｇ  ３３０２に準拠したＳＧＣＣ（溶融亜鉛めっき鋼板）であって、亜鉛めっきの目付け量が４５ｇ／ｍ２のものを用いた。
そして、図４に示すように、２枚の溶融亜鉛めっき鋼板（３００ｍｍ×５５ｍｍ×２．３ｍｍ）を２５ｍｍだけずらして重ね、溶接ギャップ０ｍｍとして、スポット溶接で接着（仮着け）し、気孔欠陥が発生し易い条件を作った。
【００６７】
（アーク溶接条件）
図４に示すように、スポット溶接で接着された２枚の前記母材の隅部６に対して重ね溶接（２５０ｍｍ）を行うという方法で溶接を行った。そして、図４に示すようなビード７を形成させた。
なお、表１〜４に記載の試験Ｎｏ．１〜２０１については、図５（ｂ）に示す下進姿勢（水平面に対し３０°）であるとともに、トーチ角度が母材面に対して垂直となる状態で溶接を行った。
【００６８】
表１、２に記載の試験Ｎｏ．１〜８５について、平均電流−電圧、母材−チップ間距離、流量（シールドガス）、溶接速度、ワイヤ送給速度の詳細な条件は以下の通りである。
ワイヤ径０．６〜０．７ｍｍのソリッドワイヤを使用する場合は、平均電流−電圧２００〜２２０Ａ−２９〜３０Ｖ、母材−チップ間距離：１５ｍｍ、流量：２５リットル／ｍｉｎ、溶接速度：１００ｃｍ／ｍｉｎ、ワイヤ送給速度：１５００ｃｍ／ｍｉｎという条件で溶接を行った。
ワイヤ径０．８〜１．０ｍｍのソリッドワイヤを使用する場合は、平均電流−電圧２１０〜２３０Ａ−２７〜２９Ｖ、母材−チップ間距離：１５ｍｍ、流量：２５リットル／ｍｉｎ、溶接速度：１００ｃｍ／ｍｉｎ、ワイヤ送給速度：１１００ｃｍ／ｍｉｎという条件で溶接を行った。
ワイヤ径１．２〜１．４ｍｍのソリッドワイヤを使用する場合は、平均電流−電圧２２０〜２４０Ａ−２３〜２５Ｖ、母材−チップ間距離：１５ｍｍ、流量：２５リットル／ｍｉｎ、溶接速度：１００ｃｍ／ｍｉｎ、ワイヤ送給速度：７００ｃｍ／ｍｉｎという条件で溶接を行った。
ワイヤ径１．６ｍｍのソリッドワイヤを使用する場合は、平均電流−電圧２３０〜２５０Ａ−２１〜２３Ｖ、母材−チップ間距離：１５ｍｍ、流量：２５リットル／ｍｉｎ、溶接速度：１００ｃｍ／ｍｉｎ、ワイヤ送給速度：５００ｃｍ／ｍｉｎという条件で溶接を行った。
また、溶接電流として用いたパルス電流のパルス波形は、具体的には、図６に示す波形であった。
なお、シールドガスのＣＯ２ガス含有比率が２５〜４０％の場合は上記の電圧よりも１Ｖ高くし、４０％を超える場合は２Ｖ高くして溶接を行った。
【００６９】
表３に記載の試験Ｎｏ．８６〜１６５について、ベース電流値、電圧、母材−チップ間距離、流量（シールドガス）、溶接速度、ワイヤ送給速度の詳細な条件は以下の通りである。
ワイヤ径１．０ｍｍのソリッドワイヤを使用する場合は、ベース電流−電圧：４０Ａ−２６〜２８Ｖ、母材−チップ間距離：１５ｍｍ、流量：２５リットル／ｍｉｎ、溶接速度：１００ｃｍ／ｍｉｎ、ワイヤ送給速度：１０００ｃｍ／ｍｉｎという条件で溶接を行った。
ワイヤ径０．７ｍｍのソリッドワイヤを使用する場合は、ベース電流−電圧：４０Ａ−２５〜２７Ｖ、母材−チップ間距離：１２ｍｍ、流量：２５リットル／ｍｉｎ、溶接速度：１００ｃｍ／ｍｉｎ、ワイヤ送給速度：２０００ｃｍ／ｍｉｎという条件で溶接を行った。
また、シールドガスのＣＯ２ガス含有比率が４０％の場合は上記の電圧よりも１Ｖ高くして溶接を行った。
【００７０】
表４に記載の試験Ｎｏ．１６６〜２０１について、第１期間−第２期間の電圧、母材−チップ間距離、流量（シールドガス）、溶接速度、ワイヤ送給速度の詳細な条件は以下の通りである。
ワイヤ径１．０ｍｍのソリッドワイヤを使用する場合は、第１期間−第２期間の電圧：２８Ｖ−２６Ｖ、母材−チップ間距離：１５ｍｍ、流量：２５リットル／ｍｉｎ、溶接速度：１００ｃｍ／ｍｉｎ、ワイヤ送給速度：１０００ｃｍ／ｍｉｎという条件で溶接を行った。
ワイヤ径０．７ｍｍのソリッドワイヤを使用する場合は、第１期間−第２期間の電圧：２７Ｖ−２５Ｖ、母材−チップ間距離：１２ｍｍ、流量：２５リットル／ｍｉｎ、溶接速度：１００ｃｍ／ｍｉｎ、ワイヤ送給速度：２０００ｃｍ／ｍｉｎという条件で溶接を行った。
また、シールドガスのＣＯ２ガス含有比率が４０％の場合は上記の電圧よりも１Ｖ高くして溶接を行った。
【００７１】
（ピットの測定方法と評価基準）
ピットの測定は目視で行い、２５０ｍｍのビード中のピット個数を測定し、２回の測定値の平均の値を算出し、当該値で評価を行った。
標準ガス（Ａｒ＋２０％ＣＯ２ガス）の場合のピット数が５．５個／２５０ｍｍ（表１の試験Ｎｏ．５３参照）であることから、５．０個以下（０個は含まない）の場合を、耐気孔性の向上効果があるとして、良好（〇）と評価し、０個の場合を、極めて良好（◎）と評価した。なお、５．０個を超える場合を、不良（×）と評価した。
【００７２】
（ブローホールの測定方法と評価基準）
ブローホールの測定は放射線透過試験（ＲＴ：ＪＩＳ  Ｚ  ３１０４参照）に準拠した方法で行い、２５０ｍｍ中のビード中のブローホール個数を測定し、２回の測定値の平均の値を算出し、当該値で評価を行った。
標準ガス（Ａｒ＋２０％ＣＯ２ガス）の場合のブローホール数が３１．０個／２５０ｍｍ（表１の試験Ｎｏ．５３参照）であることから、２０．０個を超えても３０．０個以下であれば一定の耐気孔性の向上効果がある（従来よりも少し効果が確認できる）として、比較的良好（△）と評価し、２０．０個以下（０個は含まない）の場合を、耐気孔性の向上効果があるとして、良好（〇）と評価し、０個の場合を、極めて良好（◎）と評価した。なお、３０．０個を超える場合を、不良（×）と評価した。
【００７３】
（スパッタ量の測定方法と評価基準）
発生したスパッタの測定は、各例とも共通して、銅板で作成した高さ３００ｍｍ×横３００ｍｍ×縦４５０ｍｍの箱中で溶接を行い、１分間に発生したスパッタ全てを箱内から採取し、集めたスパッタの全質量を測定してスパッタ量（ｇ／ｍｉｎ）とした。
スパッタ量は１．８０ｇ／ｍｉｎを超えると目に見えてスパッタが多く飛散するため、１．５０ｇ／ｍｉｎを超えても１．８０ｇ／ｍｉｎ以下であればある一定のスパッタ抑制効果があるとして、比較的良好（△）と評価し、１．５０ｇ／ｍｉｎ以下を良好（〇）と評価し、その半分の値である０．７５ｇ／ｍｉｎ以下を極めて良好（◎）と評価した。なお、１．８０ｇ／ｍｉｎを超える場合を、不良（×）と評価した。
【００７４】
（スラグ被覆率の測定方法と評価基準）
スラグ被覆率はビード外観（ビード２５０ｍｍ分）をデジタルカメラにて撮影し、その画像を２値化することにより、スラグと金属面を分け、その面積から測定した。被覆率が１５％を超える場合はビード外観が粗悪なものとなるため、不良（×）と評価し、１５％以下の場合は良好（〇）と評価した。
【００７５】
（ビード外観の確認方法と評価基準）
ビード外観の確認は目視で行い、ビード表面において、蛇行、ハンピング、アンダカット等の溶接欠陥、スラグ被覆の存在の有無を確認した。前記のような溶接欠陥・スラグ被覆がビード表面に存在する場合を不良（×）と評価し、存在しない場合を良好（○）と評価した。なお、スラグ被覆の有無の基準については前記基準（１５％を超える場合を有と評価）による。
【００７６】
各ソリッドワイヤを用いて、所定の溶接条件で溶接を行った結果を表１〜４に示す。なお、表中の下線は本発明の要件を満たさないことを示す。
また、表中のＡｒ＋数値ＣＯ２とは、数値％のＣＯ２ガスと、残部がＡｒガスと、からなるＡｒ−ＣＯ２ガスを示す。そして、表中のウェーブ周波数とは、第１期間（１パルス周期が密に連続する期間）と第２期間（１パルス周期が疎に連続する期間）とを１つのサイクルとして、当該サイクルを繰り返す周波数を示す。
【００７７】
【表１】
0005787798.tif 000002
【００７８】
【表２】
0005787798.tif 000003
【００７９】
【表３】
0005787798.tif 000004
【００８０】
【表４】
0005787798.tif 000005
【００８１】
表１は、ソリッドワイヤの組成とシールドガスの組成とを変化させた場合の結果である。
表１中の試験Ｎｏ．１〜３２は本発明の実施例となる。いずれの場合もピット数、ブローホール数、およびスパッタ量が低減されているとともに、スラグ被覆率も抑えられ、かつ、ビード外観も良好であった。
また、試験Ｎｏ．１３（ｗｉｒｅＮｏ．Ｗ１３）は銅めっきを施していないものであるが、めっきを施した他のワイヤと同様の効果が得られることがわかった。また、試験Ｎｏ．２７〜３２は、シールドガスのＣＯ２含有割合を従来のもの（Ａｒ−２０％ＣＯ２）と比較して大きく増加させたものであるが、極めて良好な耐気孔性が得られることがわかった。
【００８２】
一方、表1中の試験Ｎｏ．３３〜５７は本発明の比較例となる。
試験Ｎｏ．３３〜４９は、シールドガスのＣＯ２含有割合が本発明の規定の範囲に該当していた。しかし、試験Ｎｏ．３３は、Ｓの含有量が多かったため、表面張力が低くなり、ピットおよびブローホールが多く発生した。
試験Ｎｏ．３４は、Ｍｎ／Ｓｉの比率が小さかったため、脱酸効果が低下し、表面張力が低くなり、ブローホールが多く発生した。
試験Ｎ０．３５、３６は、Ｍｎ／Ｓｉの比率が大きかったため、スラグ被覆率が高くなり、ビード外観が粗悪となった。
試験Ｎｏ．３７、３８は、Ｓの含有量が多かったため、ピットおよびブローホールが多く発生するとともに、試験Ｎｏ．３７はスパッタが増加した。
【００８３】
試験Ｎｏ．３９は、Ｃｒの含有量が多かったため、粘性が上昇し、凸型のビードとなってしまった。
試験Ｎｏ．４０は、Ｓｉの含有量が多く、Ｃｕの含有量も多かったため、過剰強度によりワイヤ伸線中に断線した。
試験Ｎｏ．４１〜４３は、Ｓの含有量が多かったことから、ピットおよびブローホールが多く発生するとともに、試験Ｎｏ．４３は、スパッタが増加し、かつビード外観が粗悪となった。
試験Ｎｏ．４４は、Ｓの含有量が多く、Ｍｏの含有量も多かったため、ビード表面に割れが発生するとともに、ピットおよびブローホールが多く発生した。
試験Ｎｏ．４５は、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｓの含有量が本発明の規定する範囲に該当しなかったため、スラグ被覆率が高くなり、ビード外観が粗悪となった。
【００８４】
試験Ｎｏ．４６は、Ｐの含有量が多かったため、ビード表面に割れが発生した。
試験Ｎｏ．４７は、Ｓｉ、Ｍｎの含有量が多かったためスラグ被覆率が高くなり、Ｃの含有量が多かったためスパッタが増加した。
試験Ｎｏ．４８、４９は、Ｓの含有量が多かったため、ピットおよびブローホールが多く発生するとともに、試験Ｎｏ．４８は、スラグ被覆率が高くなり、ビード外観が粗悪となった。
試験Ｎｏ．５１〜５３は、シールドガスのＣＯ２含有割合が少なかったため、ピットおよびブローホールが多く発生した。
試験Ｎｏ．５０、５４〜５７は、シールドガスのＣＯ２含有割合が多かったため、スパッタが多く発生した。
【００８５】
表２は、ソリッドワイヤの直径とソリッドワイヤの組成とシールドガスの組成とを変えた場合の結果となる。
表２中の試験Ｎｏ．５８〜７９は本発明の実施例となる。いずれの場合もピット数、ブローホール数、およびスパッタ量が低減されているとともに、スラグ被覆率も抑えられ、かつ、ビード外観も良好であった。
【００８６】
特に、試験Ｎｏ．５８〜７０は、ワイヤの直径が０．７〜１．１ｍｍの範囲であったことから、スパッタ抑制効果が極めて良好という結果となるとともに、ブローホール抑制効果も良好という結果となった。
【００８７】
なお、試験Ｎｏ．７１〜７６は、ワイヤの直径が大きかったことから、スパッタ抑制効果が比較的良好という結果にとどまることとなった。
また、試験Ｎｏ．７７〜７９は、ワイヤの直径が小さかったことから、ブローホール抑制効果が比較的良好という結果にとどまることとなった。
【００８８】
一方、表２中の試験Ｎｏ．８０〜８５は本発明の比較例となる。
試験Ｎｏ．８０〜８５は、Ｓの含有量が多かったため、表面張力が低くなり、ピットおよびブローホールが多く発生した。
【００８９】
表３は、パルス電流の波形とソリッドワイヤの直径とシールドガスの組成とを変えた場合の結果である。
表３中の試験Ｎｏ．８６〜１６５は本発明の実施例となる。いずれの場合もピット数、ブローホール数、およびスパッタ量が低減されているとともに、スラグ被覆率も抑えられ、かつ、ビード外観も良好であった。
【００９０】
特に、試験Ｎｏ．８６〜１２５は、本発明の規定する第１ピークの電流値および期間、第２ピークの電流値および期間、ならびに移行期間の条件を満たすパルス電流を用いていたことから、スパッタ抑制効果が極めて良好という結果となるとともに、ピットおよびブローホール抑制効果についても良好以上の結果となった。
【００９１】
一方、試験Ｎｏ．１２６〜１６５は、本発明の規定する第１ピークの電流値および期間、第２ピークの電流値および期間、ならびに移行期間のいずれかの条件を満たさないパルス電流を用いていたことから、試験Ｎｏ．８６〜１２５と比較すると、ピット抑制効果、ブローホール抑制効果、スパッタ抑制効果のうち、いずれかの効果が若干劣るという結果となった。
【００９２】
例えば、試験Ｎｏ．１２６〜１３５、１３９、１４３、１４６〜１６５については、ブローホール抑制効果は良好という結果であったが、８．５個／２５０ｍｍ以上となっており、試験Ｎｏ．８６〜１２５と比較すると、ブローホール抑制効果が若干劣るという結果となった。
【００９３】
また、試験Ｎｏ．１２６、１２７、１２９、１３１、１３３、１３５〜１４７、１４９、１５１、１５３、１５５〜１５７、１５９、１６１、１６３、１６５については、スパッタ抑制効果は良好または比較的良好という結果にとどまり、試験Ｎｏ．８６〜１２５と比較すると、スパッタ抑制効果が若干劣るという結果となった。
【００９４】
表４は、パルス電流のパルス周波数とソリッドワイヤの直径とシールドガスの組成とを変えた場合の結果である。
表４中の試験Ｎｏ．１６６〜２０１は本発明の実施例となる。いずれの場合もピット数、ブローホール数、およびスパッタ量が低減されているとともに、スラグ被覆率も抑えられ、かつ、ビード外観も良好であった。
【００９５】
特に、試験Ｎｏ．１６６〜１８９は、第１期間と第２期間とを、本発明の規定する所定の周波数で繰り返すパルス電流を用いていたことから、ピット抑制効果およびスパッタ抑制効果が極めて良好という結果となるとともに、ブローホール抑制効果についても良好という結果となった。
【００９６】
一方、試験Ｎｏ．１９０〜２０１は、第１期間と第２期間とを、本発明の規定する所定の周波数で繰り返すという条件を満たさないパルス電流を用いていたことから、試験Ｎｏ．１６６〜１８９と比較すると、ピット抑制効果、ブローホール抑制効果、スパッタ抑制効果のうち、いずれかの効果が若干劣るという結果となった。
【００９７】
例えば、試験Ｎｏ．１９０、１９１、１９３、１９４、１９６〜２０１については、ピット抑制効果が良好という結果にとどまり、試験Ｎｏ．１６６〜１８９と比較すると、ピット抑制効果が若干劣るという結果となった。
【００９８】
また、試験Ｎｏ．１９０、１９１、１９３、１９４、１９６、１９７、１９９、２００については、ブローホール抑制効果が比較的良好という結果にとどまり、試験Ｎｏ．１６６〜１８９と比較すると、ブローホール抑制効果が若干劣るという結果となった。
【００９９】
また、試験Ｎｏ．１９０、１９２、１９３、１９５、１９６、１９９については、スパッタ抑制効果が良好という結果にとどまり、試験Ｎｏ．１６６〜１８９と比較すると、スパッタ抑制効果が若干劣るという結果となった。
【０１００】
以上、本発明に係るソリッドワイヤおよびこれを用いたガスシールドアーク溶接方法について、発明を実施する形態および実施例により詳細に説明したが、本発明の趣旨はこれらの説明に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈されなければならない。
【符号の説明】
【０１０１】
１      ソリッドワイヤ（ワイヤ）
２      アーク
３      亜鉛ガス
４      ソリッドワイヤ先端に形成された溶滴（溶滴、溶融金属）
５      球状を呈する溶滴（溶滴、溶融金属）
６      隅部
７      ビード
１０    パルス電流（本発明）
２０    パルス電流（従来）
Ｗ      母材（亜鉛めっき鋼板）
ＳＴ    表面張力
Ｔｕｐ  ピーク立上り期間
Ｔｐ１  第１ピークの期間
Ｔｓｆ  移行期間
Ｔｐ２  第２ピークの期間
Ｔｄｎ  ピーク立下り期間
Ｔｂ    ベース期間
Ｔｆ    １パルス周期
Ｐ１    第１期間
Ｐ２    第２期間
【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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