(57)【要約】【課題】被溶接物間のクリアランスが大きい場合や、溶接のねらいずれが生じた場合でも、溶け落ちや溶け分かれを防止することができる溶接方法およびこれに用いられるシールドガスを提供する。【解決手段】フェライト系ステンレス鋼のＭＡＧ溶接を行うにあたり、酸素ガスと炭酸ガスのうち少なくとも一方とアルゴンガスとを含み、かつ酸素ガス濃度Ｙ容量％と炭酸ガス濃度Ｘ容量％が、式（１）、（２）および（３）を満たす混合ガスをシールドガスとして用いる。−０．５Ｘ＋１≦Ｙ≦−０．２５Ｘ＋６　・・・（１）０≦Ｘ≦９　　　　　　　　・・・（２）０≦Ｙ　　　　　　　　　　・・・（３）【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素ガスと炭酸ガスのうち少なくとも一方と不活性ガスとを含み、かつ酸素ガス濃度Ｙ容量％と炭酸ガス濃度Ｘ容量％が、式（１）、（２）および（３）を満たす混合ガスであることを特徴とするフェライト系ステンレス鋼のＭＡＧ溶接用シールドガス。
−０．５Ｘ＋１≦Ｙ≦−０．２５Ｘ＋６　・・・（１）
０≦Ｘ≦９　　　　　　　　・・・（２）
０≦Ｙ　　　　　　　　　　・・・（３）
【請求項２】
フェライト系ステンレス鋼のＭＡＧ溶接を行うにあたり、酸素ガスと炭酸ガスのうち少なくとも一方と不活性ガスとを含み、かつ酸素ガス濃度Ｙ容量％と炭酸ガス濃度Ｘ容量％が、式（１）、（２）および（３）を満たす混合ガスをシールドガスとして用いることを特徴とするフェライト系ステンレス鋼のＭＡＧ溶接方法。
−０．５Ｘ＋１≦Ｙ≦−０．２５Ｘ＋６　・・・（１）
０≦Ｘ≦９　　　　　　　　・・・（２）
０≦Ｙ　　　　　　　　　　・・・（３）
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フェライト系ステンレス鋼のＭＡＧ溶接に用いるシールドガス、これを用いたフェライト系ステンレス鋼のＭＡＧ溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、フェライト系ステンレス鋼の溶接には、ソリッドワイヤを用いたＭＩＧ溶接などが採用されている。この溶接方法には、例えばアルゴンガスに２容量％の酸素ガスを添加した混合ガスがシールドガスとして使用されている。
この方法では、ソリッドワイヤが安価で、スラグも発生しないという利点があるが、溶け落ちや溶け分かれが発生しやすいという問題があった。
溶け落ちや溶け分かれを防止する方法としては、フラックス入りワイヤを採用することが挙げられ、スラグの発生が少ないという点から各種メタル系フラックス入りワイヤが開発されている（例えば特開２００１−２９３５９６）。シールドガスとしては、通常アルゴンに炭酸ガスを１０〜２０％混合したガスが使用されている。
【０００３】
近年では、環境保護、省エネ、生産効率向上などの要求が増大するに伴い、自動車製造などにおいて軽量化のため薄肉の板材が使用されたり、溶接速度の高速化が図られている。
例えば、自動車の製造ラインにおいては、ワークの大きさおよび形状のばらつきや、ジグによりワークを固定する際の固定位置にばらつきが生じることがある。それにより溶接部のねらいずれが生じ、溶け落ちや溶け別れが生じるという問題があった。
また、溶接に伴い発生する歪により被溶接物間のクリアランスが大きくなるため、溶着金属により前記クリアランスをカバーすることができず、溶接が不可能となったり、溶け別れが生じるという問題があった。
【０００４】
一般に、被溶接物間のクリアランスや溶接ねらいずれへの対策としては、溶接電流を高め、母材の溶融量を増やすことが挙げられる。
しかしながら、薄い板材である被溶接物に対し溶接電流を高めると、溶け落ちが生じやすくなる。
また、溶接速度が高くなるほど、溶着金属量が減少するとともに、溶けこみ深さにばらつきが発生するため、溶け落ちや溶け分かれが生じやすくなる問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、被溶接物間のクリアランスが大きい場合や、溶接のねらいずれが生じた場合でも、溶け落ちや溶け分かれを防止することができる溶接方法およびこれに用いられるシールドガスを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のシールドガスは、酸素ガスと炭酸ガスのうち少なくとも一方と不活性ガスとを含み、かつ酸素ガス濃度Ｙ容量％と炭酸ガス濃度Ｘ容量％が、式（１）、（２）および（３）を満たす混合ガスであることを特徴とする。
−０．５Ｘ＋１≦Ｙ≦−０．２５Ｘ＋６　・・・（１）
０≦Ｘ≦９　　　　　　　　・・・（２）
０≦Ｙ　　　　　　　　　　・・・（３）
【０００７】
本発明の溶接方法は、フェライト系ステンレス鋼のＭＡＧ溶接を行うにあたり、酸素ガスと炭酸ガスのうち少なくとも一方と不活性ガスとを含み、かつ酸素ガス濃度Ｙ容量％と炭酸ガス濃度Ｘ容量％が、式（１）、（２）および（３）を満たす混合ガスをシールドガスとして用いることを特徴とする。
−０．５Ｘ＋１≦Ｙ≦−０．２５Ｘ＋６　・・・（１）
０≦Ｘ≦９　　　　　　　　・・・（２）
０≦Ｙ　　　　　　　　　　・・・（３）
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の溶接方法を、具体例を挙げて説明する。
ステンレス鋼からなる板材（被溶接物）を、表１に示すシールドガスを用いて、次のようにしてＭＡＧ溶接した。
【０００９】
（試験例１〜１７）
板材　：ステンレス鋼（ＳＵＳ４３０）、厚さ２．０ｍｍ
溶接ワイヤ：ステンレス鋼（ＳＵＳ４３０）製のメタル系フラックス入りワイヤ、直径１．２ｍｍ
溶接姿勢　：下向き
溶接方法　：重ね隅肉溶接
板材と板材のクリアランス：２ｍｍ
電　　流　：隙間なし溶接で裏波が発生しない範囲で最大電流とした
溶接速度　：１．５ｍ／ｍｉｎ
トーチ角度：垂直面から３０度傾斜、前進後退なし
シールドガス流量：１５リットル／ｍｉｎ
チップ−母材間距離：１５ｍｍ
【００１０】
試験例１では、アルゴンガスをシールドガスとして用い、試験例２〜１７では、酸素ガスと炭酸ガスのうち少なくとも一方とアルゴンガス（不活性ガス）とからなるシールドガスを用いた。
【００１１】
各試験例について、パルス有無、電流値、ビード止端の濡れ性、溶け分かれの有無、ビードの酸化度を調べた結果を表１に示す。
【００１２】
【表１】
2004074213.tif 000003
【００１３】
図１は、シールドガスの酸素ガス濃度および炭酸ガス濃度と、溶接状態との関係を示すものである。
図１において、Ｙ軸はシールドガスの酸素ガス濃度Ｙ（容量％）を示し、Ｘ軸は炭酸ガス濃度Ｘ（容量％）を示す。
【００１４】
図１において、Ａは、Ｙ＝−０．２５Ｘ＋６で示される直線である。
表１および図１に示すように、酸素ガス濃度Ｙと炭酸ガス濃度Ｘが、Ｙ≦−０．２５Ｘ＋６で示される関係にない場合、すなわち図１において、直線Ａよりも上側に相当する領域では、酸素ガス濃度が大きいため、酸素ガスの酸化作用が大きくなり、ビードの酸化が大きくなる。
それに伴い、ビードの濡れ性、耐食性が悪くなるとともに、溶接金属の靭性が悪化するという問題も発生する。
【００１５】
図２は、直線Ａより上側に相当する試験例１３の溶接ビードの断面写真である。
試験例１３では、ビードの酸化が大きく、ビードのぬれ性が悪化している。
【００１６】
図１において、Ｂは、Ｙ＝−０．５Ｘ＋１で示される直線である。
表１および図１に示すように、酸素ガス濃度Ｙと炭酸ガス濃度Ｘが、Ｙ≧−０．５Ｘ＋１で示される関係にない場合、すなわち図１において、直線Ｂよりも下側に相当する領域では、酸化作用が不足し、安定したアークが得られない（試験例１、２）。
また、図１より、アークの安定性には、炭酸ガス濃度より酸素ガス濃度の影響が大きく、酸素ガス濃度を比較的低くしてもアークを安定化することができることがわかる。
【００１７】
図３は、直線Ｂより下側に相当する試験例１の溶接ビードの断面写真である。
試験例１では、ビード部が凸状になっている。また、アーク長の変動が大きくなり、ビード止端の蛇行が大きくなるとともに、ブローホールが発生し易い。
【００１８】
図１において、Ｃは、Ｘ＝９で示される直線である。
表１および図１に示すように、酸素ガス濃度Ｙと炭酸ガス濃度Ｘが、Ｘ≦９で示される関係にない場合、すなわち図１において、直線Ｃよりも右側に相当する領域では、熱的ピンチ効果が増大し、これに伴いアーク力が大きくなる。
このため、電流を下げなければならず、その結果、溶着金属量が減少し、溶け分かれが起こりやすくなる（試験例５、６、７）。
なお、熱的ピンチ効果とは、アーク中で炭酸ガスが一酸化炭素と酸素に解離し、この際、解離熱が奪われることによりアークが冷却され、これに伴いアークが緊縮する効果をいう。
【００１９】
図４は、直線Ｃより右側に相当する試験例６の溶接ビードの断面写真である。
試験例６では、溶着金属量が少なく、溶け分かれが発生している。
【００２０】
これらに対し、図１において、ＸとＹが正の範囲で、直線Ａ、Ｂ、Ｃに囲まれた領域（図１中斜線部）に相当するシールドガスを用いた場合、すなわち、酸素ガス濃度Ｙと炭酸ガス濃度Ｘが次に示す式（１）、（２）および（３）を満たすシールドガスを用いた場合には、良好な溶接が可能となった（試験例３、４、８、９、１０、１１、１４、１６）。
−０．５Ｘ＋１≦Ｙ≦−０．２５Ｘ＋６　・・・（１）
０≦Ｘ≦９　　　　　　　　・・・（２）
０≦Ｙ　　　　　　　　　　・・・（３）
【００２１】
図５は、上記式（１）、（２）および（３）を満たすシールドガスを用いた試験例９の溶接ビードの断面写真である。
試験例９では、ビードの濡れ性がよく、幅広のビードが形成されている。
このため、クリアランスが大きくなったときや、ねらいずれが生じたときでも、良好な溶接が行われやすいことが確認された。
【００２２】
上記溶接方法によれば、酸素ガス濃度Ｙと炭酸ガス濃度Ｘが式（１）、（２）および（３）を満たすシールドガスを用いるので、熱的ピンチ効果を小さくし、アーク力を小さくすることができ、溶け込み深さを小さくすることが可能となる。
また、溶接電流を高くすることができ、ワイヤ溶着量を増加させることが可能となる。
このため、被溶接物間のクリアランスが大きい場合や、溶接のねらいずれが生じた場合でも、それをカバーすることができ、溶け落ちや溶け分かれを防止することができる。
また、アークを安定させることができ、止端部を安定化し、濡れ性がよく、蛇行せず適切なビードを形成することができる。さらにはピット発生を防ぐことができる。
【００２３】
なお、上記試験例では、酸素ガスと炭酸ガスのうち少なくとも一方とアルゴンガスとを含む混合ガスをシールドガスとして用いたが、アルゴンガスに代えて任意の不活性ガスを用いることもできる。
この不活性ガスとしては、ヘリウムガスを用いてもよいし、アルゴンガスとヘリウムガスとを含む混合ガスを使用することもできる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の溶接方法によれば、酸素ガス濃度Ｙと炭酸ガス濃度Ｘが式（１）、（２）および（３）を満たすシールドガスを用いるので、熱的ピンチ効果を小さくし、アーク力を小さくすることができ、溶け込み深さを小さくすることが可能となる。
また、溶接電流を高くすることができ、ワイヤ溶着量を増加させることが可能となる。
このため、被溶接物間のクリアランスが大きい場合や、溶接のねらいずれが生じた場合でも、それをカバーすることができ、溶け落ちや溶け分かれを防止することができる。
また、アークを安定させることができ、止端部を安定化し、濡れ性がよく、蛇行せず適切なビードを形成することができる。さらにはピット発生を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】試験結果を示すグラフである。
【図２】試験例の溶接ビードの断面写真である。
【図３】試験例の溶接ビードの断面写真である。
【図４】試験例の溶接ビードの断面写真である。
【図５】試験例の溶接ビードの断面写真である。
【符号の説明】
Ｘ…炭酸ガス濃度、Ｙ…酸素ガス濃度
【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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