TW201800171A - 熔融Zn系鍍覆鋼板的電弧焊接方法及焊接構件的製造方法 - Google Patents
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Abstract
本案係提供一種焊接部外觀與焊接強度優異的熔融Zn系鍍覆鋼板的電弧焊接方法及焊接構件的製造方法。本電弧焊接方法係藉由脈衝電弧焊接法，來將熔融Zn系鍍覆鋼板彼此焊接的電弧焊接方法。在本電弧焊接方法中，焊絲(2)的前端到作為焊接對象之Zn系鍍覆鋼板(1‧1’)彼此的接觸部(7)中焊接對象部為止的距離，係不會使焊絲(2)與產生於接觸部(7)之熔融池(3)互相發生短路的長度，且在電弧不會熄滅的長度下將前述鋼板彼此焊接。
Description
本發明係關於熔融Zn系鍍覆鋼板的電弧焊接方法、焊接構件的製造方法及焊接構件。
因為熔融鋅系鍍覆鋼板(熔融Zn系鍍覆鋼板)的耐腐蝕性良好，故一般被使用於以建築構件及汽車構件為始的廣泛用途。其中，因為含有1質量%以上Al的熔融Zn-Al-Mg鍍覆鋼板能長期維持優異的耐腐蝕性，故使作為替代先前之熔融Zn系鍍覆鋼板的材料之需求增加。再者，先前之熔融Zn系鍍覆鋼板之鍍覆層中的Al濃度通常係0.3質量%以下(參照JIS G3302)。
於將熔融Zn系鍍覆鋼板用於建築構件、汽車構件等的情況下，大多使用電弧焊接法進行組裝。但是，若將熔融Zn系鍍覆鋼板電弧焊接，通常顯著地產生焊濺物、凹坑(Pit)及氣孔(以下，若未特別記載，則氣孔包含凹坑)，而劣化電弧焊接性。此係因為與Fe的熔點(約1538℃)相比，Zn的沸點(約906℃)較低，故於電弧焊接時產生Zn蒸氣而使電弧不穩定，容易產生焊濺物及氣孔。再者，若使用圖7的(a)~(c)並針對焊濺物、凹坑及氣孔進行說明，則如同下述。也就是說，如圖7的(a)所示，焊濺物111係例如於鋼板101‧101’焊接時，飛散自焊絲102或熔融池103等之爐渣或金屬粒子等的焊渣。如圖7的(b)所示，氣孔112係指包含於焊珠106的氣孔。此焊珠106係指焊接時經熔融之金屬(基材的一部分與熔接金屬之熔化部分)冷卻固化的部分，且為將被焊接材料彼此冶金地接合之焊接金屬。同時，如圖7的(c)所示，凹坑113係指藉由出現在焊珠106表面之氣孔所形成的凹痕。
若焊濺物附著於熔融Zn系鍍覆鋼板的鍍覆面，則不僅損害焊接部的外觀，且附著有該焊濺物的部分成為腐蝕的起點。因此，若大量附著焊濺物則耐腐蝕性會顯著地下降並成為問題。同時，必須具有以鋼絲刷等來去除焊濺物的製程，而增加成本。另一方面，若氣孔的產生顯著，則焊接強度下降並成為問題。
特別是，在要求長久耐腐蝕性的構件中，雖然使用每面的鍍覆附著量係90g/m2
以上之單位附著量高的熔融Zn系鍍覆鋼板，但每面的鍍覆附著量越大則於電弧焊接時的Zn蒸氣量越多，故焊濺物及氣孔的產生更加顯著。
再者，在本說明書中，就熔融Zn系鍍覆鋼板每面的鍍覆附著量之多寡而言，將鍍覆附著量少的記載為單位附著量低，將鍍覆附著量多的記載為單位附著量高。
就抑制熔融Zn系鍍覆鋼板焊接時焊濺物與氣孔之產生的方法而言，提案了將焊絲作為電極之脈衝電弧焊接法。根據此脈衝電弧焊接法，從作為電極而使用之焊絲至基材的熔滴轉移變成噴霧轉移，因為熔滴小粒故可抑制焊濺物。同時，藉由脈衝電弧攪拌熔融池(凝固前的焊珠部分)的同時，熔融池被往下推且熔融池變薄，而促進Zn蒸氣的排出並抑制氣孔的產生。
舉例來說，在專利文獻1、2中揭示了一種脈衝電弧焊接法，將焊絲的組成、峰值電流、峰值期間及頻率等的脈衝電流波形控制在適當範圍內，並抑制焊濺物。
先前技術文獻 [專利文獻] [專利文獻1] 日本國公開專利公報「特開平9-206984號公報(1997年8月12日公開)」 [專利文獻2] 日本國公開專利公報「特開2013-184216號公報(2013年9月19日公開)」
[發明概要] [發明所欲解決的課題] 然而，在專利文獻1、2中，僅揭示了每面的鍍覆附著量為45g/m2
之單位附著量低的熔融Zn系鍍覆鋼板的實施例，並未針對單位附著量高的熔融Zn系鍍覆鋼板之焊濺物及氣孔的抑制方法有所記載。
如上述般，雖然熔融Zn系鍍覆鋼板的鍍覆附著量變得越多而耐腐蝕性優異，但電弧焊接時顯著地產生焊濺物及氣孔而使焊接部外觀與焊接強度下降。本發明有鑑於此現狀，並以提供一種熔融Zn系鍍覆鋼板的電弧焊接方法、焊接構件的製造方法及焊接構件，即使熔融Zn系鍍覆鋼板的單位附著量高，也能夠抑制電弧焊接中焊濺物及氣孔的產生，且焊接部外觀與焊接強度優異。
[用以解決課題之手段] 本發明人們經過詳細研究的結果之後獲得一知識，其係於熔融Zn系鍍覆鋼板的焊接中，使用脈衝焊接法進行電弧焊接時，藉由適切地調整從焊絲前端到作為焊接對象之Zn系鍍覆鋼板彼此的接觸部中焊接對象部為止的距離，從單位附著量低到單位附著量高之熔融Zn系鍍覆鋼板的鍍覆附著量都能抑制焊濺物及氣孔的產生。基於此知識遂而完成本發明。
也就是說，本發明之熔融Zn系鍍覆鋼板的電弧焊接方法係一種藉由交互地供給峰值電流與基極電流而產生電弧之脈衝電弧焊接法，來將熔融Zn系鍍覆鋼板彼此焊接的電弧焊接方法，其特徵在於：從焊絲前端到作為焊接對象之Zn系鍍覆鋼板彼此的接觸部中焊接對象部為止的距離係不會使前述焊絲與產生於前述接觸部的熔融池互相發生短路的長度，且在電弧不會熄滅的長度下將前述熔融Zn系鍍覆鋼板彼此焊接。
本發明之焊接構件的製造方法係一種藉由脈衝電弧焊接法來將熔融Zn系鍍覆鋼板彼此焊接之焊接構件的製造方法，其特徵在於：前述熔融Zn系鍍覆鋼板每面之鍍覆附著量係15g/m2
以上且250g/m2
以下，其中，從焊絲前端到作為焊接對象之Zn系鍍覆鋼板彼此的接觸部中焊接對象部為止的距離係2mm以上且20mm以下，且產生脈衝電弧的焊接電流之峰值電流係350A以上且650A以下，脈衝週期係1ms以上且20ms以下，並藉由脈衝電弧焊接將前述熔融Zn系鍍覆鋼板彼此焊接。 [發明之效果]
依據本發明，提供一種熔融Zn系鍍覆鋼板的電弧焊接方法、焊接構件的製造方法及焊接構件，即使熔融Zn系鍍覆鋼板的單位附著量高，也能夠抑制電弧焊接中焊濺物及氣孔的產生，且焊接部外觀與焊接強度優異。
[用以實施發明之形態] 以下，說明關於本發明之實施形態。再者，以下之記載係為了更清楚理解發明的旨趣，只要未特別指定，則未限定本發明。同時，於本申請案，「A~B」係表示A以上B以下。
於以下之説明，為了使本發明的實施形態之熔融Zn系鍍覆鋼板的電弧焊接方法容易理解，首先，使用圖6針對習知的沒有脈衝之電弧焊接法中電弧焊接現象進行說明，接著，基於圖1及圖2針對一般脈衝電弧焊接法的概要進行說明。本發明的實施形態之脈衝電弧焊接的原理係與一般脈衝電弧焊接法的原理相同。
圖6係概略地顯示習知的沒有脈衝之電弧焊接法中電弧焊接現象之剖面圖。如圖6所示，在沒有脈衝之電弧焊接法中，例如在焊接熔融Zn系鍍覆鋼板201‧201’時，藉由從焊絲202產生之熔滴205與熔融池接觸(短路)而轉移並發生短路轉移現象。此時，於熔滴205與熔融池的混合部分中，藉由Zn蒸氣的噴出而大量產生焊濺物。同時，因為Zn蒸氣不容易去除而大量產生氣孔。
接著，說明一般脈衝電弧焊接法的概要。圖1係概略地顯示脈衝電弧焊接法中脈衝電流波形之圖。如圖1所示，脈衝電弧焊接法係藉由交互地供給峰值電流IP與基極電流IB之電弧焊接法，峰值電流IP係可設定在熔滴係噴霧轉移的臨界電流以上。將峰值電流IP流動的時間作為峰值期間PP，且將峰值電流IP及基極電流IB而成之脈衝電流的脈衝週期作為週期PFQ。若將峰值電流IP設定為臨界電流以上，則產生藉由電磁力而將焊絲前端的熔滴拉緊之效果(電磁捏縮(Pinch)效果)，藉由此電磁捏縮效果使得焊絲前端的熔滴產生縮緊，將熔滴小顆粒化並使各脈衝週期能夠以正確的規則進行熔滴的轉移(噴霧轉移)。藉此，熔滴係平滑地轉移至熔融池，並抑制焊濺物的產生。
圖2係概略地顯示脈衝電弧焊接現象之剖面圖。此處係以透過搭接接頭的填角焊接之例作說明。如圖2所示，在波峰電流值經適切設定後之脈衝電弧焊接法中，因為小粒的熔滴5從焊絲2噴霧轉移至熔融池3，故不易發生短路。同時，藉由脈衝電弧4使電弧正下方的熔融池3被往下推，且在熔融池的深度變薄的同時將其攪拌，而促進Zn蒸氣的排出並抑制焊濺物及氣孔的產生。熔融池3冷卻固化的部分成為焊珠6。
若更進一步說明，在如此之脈衝電弧焊接法中，焊絲2的前端與熔融池3之間隔，也就是說，因為電弧長度變得越短，脈衝電弧4將熔融池3往下推的效果越大，能夠促進Zn蒸氣的排出。然而，若電弧長度過短，焊絲2的前端與熔融池3形成短路並產生火花，熔融池3被吹飛且產生大量的焊濺物。特別是，在熔融Zn系鍍覆鋼板係單位附著量高的情況下，因為Zn蒸氣的產生量變多，即使使用脈衝電弧焊接法亦無法將Zn蒸氣從熔融池3排除，滯留於熔融池3的Zn蒸氣一股氣地噴出且使熔融池3產生波紋，其並與焊絲2的前端發生短路且焊濺物的產生變得顯著。
因此，在本發明中，防止了焊絲2的前端與熔融池3之短路，且即使熔融Zn系鍍覆鋼板係單位附著量高，亦能抑制Zn蒸氣的影響並使熔滴轉移穩定化，並抑制焊濺物及氣孔的產生。
再者，若說到本說明書中脈衝電弧焊接法之用語的意義，係如以下所示。也就是說，一般在各種電弧焊接法中，雖然可施加脈衝電壓並使脈衝電弧產生，但在如此之各種脈衝電弧焊接法中，本發明的脈衝電弧焊接法係以脈衝金屬活性氣體(MAG, Metal Active Gas)焊接法及脈衝金屬惰性氣體(MIG, Metal Inert Gas)焊接法作為對象。也就是說，本發明係關於一種脈衝電弧焊接法，其係藉由產生於焊絲與基材間的電弧，一邊同時將該焊絲與基材熔融一邊進行焊接，且於焊接時，於電弧周邊存在有保護氣體(Shielding gas)。
以下針對本實施形態進行詳述。
[焊絲與焊接前之熔融Zn系鍍覆鋼板彼此的接觸部之位置關係] 本實施形態之熔融Zn系鍍覆鋼板的脈衝電弧焊接法中，基於圖3並針對焊絲與焊接前之熔融Zn系鍍覆鋼板彼此的接觸部之位置關係進行說明。
圖3的(a)係概略地顯示在本發明實施形態之熔融Zn系鍍覆鋼板的電弧焊接方法中，在透過搭接接頭的填角焊接時，焊絲2與熔融Zn系鍍覆鋼板1‧1’彼此的接觸部7之位置關係之剖面圖。圖3的(b)係概略地顯示透過T字接頭2的填角焊接時，焊絲2與熔融Zn系鍍覆鋼板1‧1’彼此的接觸部7之位置關係之剖面圖。圖3中(a)、(b)的任一者皆在顯示相對於焊接方向之垂直方向剖面的同時，顯示焊接前的狀態。
如圖3的(a)及(b)所示，在焊接前，成為焊接對象之熔融Zn系鍍覆鋼板1與熔融Zn系鍍覆鋼板1’係能夠被配置成各種接頭形狀。在圖3的(a)中被配置成搭接接頭，在圖3的(b)中被配置成T字接頭。於經配置的熔融Zn系鍍覆鋼板1與熔融Zn系鍍覆鋼板1’之間，形成作為彼此互相接觸的接觸面之接觸部7。此處，在接觸部7中，將最靠近於焊絲2前端的端部稱為角部7a。角部7a係在熔融Zn系鍍覆鋼板1與熔融Zn系鍍覆鋼板1’所鄰接的部分中形成焊珠6(參照圖4)的部分。更詳細來說，在搭接接頭的情況下，角部7a係指被配置於熔融Zn系鍍覆鋼板1頂面之熔融Zn系鍍覆鋼板1’的端部之含有側面的平面與前述頂面交錯之部分。在T字接頭的情況下，角部7a係指被架設於熔融Zn系鍍覆鋼板1頂面之熔融Zn系鍍覆鋼板1’的含有相對於前述頂面之略垂直的寬面之平面與前述頂面交錯之部分。
換句話說，於使熔融Zn系鍍覆鋼板1與熔融Zn系鍍覆鋼板1’被配置成任意接頭形狀的態樣下，角部7a係指為了使熔融Zn系鍍覆鋼板1與熔融Zn系鍍覆鋼板1’焊接之照射電弧的部分，亦可稱為焊接對象部。再者，於接頭形狀係對接接頭的情況下，上述焊接對象部係意味著對向於熔融Zn系鍍覆鋼板1的端部與熔融Zn系鍍覆鋼板1’的端部之面中，焊絲2側的端緣部(稜線)。
如前述般，在抑制焊絲2的前端與熔融池3之短路所造成之焊濺物的產生中，將電弧長度管理在適當範圍內係重要的。然而，若再次參照圖2進行說明，因為熔融池3藉由脈衝電弧4的向下推效果，使熔融池3幾乎與脈衝電弧4的波形同調且在極短時間內上下移動，故於焊接中測定並管理電弧長度本身係困難的。因此，在本發明中，如圖3的(a)及(b)所示，將從作為焊絲2前端之焊絲前端部2a到焊接前之Zn系鍍覆鋼板彼此的接觸部7中焊絲2側之角部7a為止的距離D，設成不會使焊絲2與熔融池3互相發生短路的長度，且設成不會使脈衝電弧4熄滅的長度。
此處，舉例來說，針對如圖3的(a)及(b)所示之接頭形狀來進行脈衝電弧焊接之情況下，焊絲2係在相對於紙面之垂直方向移動且將上述焊接對象部依序焊接。因此，上述距離D係顯示從作為點之焊絲前端部2a，至朝向作為線之上述焊接對象部(角部7a，或焊絲2側的端緣部)拉伸的垂線的長度。再者，通過焊絲2中心軸的直線並不一定要通過角部7a，上述直線亦可通過角部7a的附近。因此，廣義來說，上述距離D係指，通過焊絲2中心軸的直線交錯於熔融Zn系鍍覆鋼板1或熔融Zn系鍍覆鋼板1’的點(焊接對象部)與焊絲前端部2a間的距離。
如此一來，在本實施形態的熔融Zn系鍍覆鋼板的電弧焊接方法中，將從焊絲前端部2a至角部7a為止的距離D維持在不會使焊絲2與熔融池3互相發生短路的長度，且不會使電弧熄滅的長度而進行焊接。在此方法中，不測定電弧本身的長度，而是藉由一邊維持上述距離D並進行焊接，即使熔融Zn系鍍覆鋼板係單位附著量高，也能夠以簡單的構成來抑制電弧焊接時焊濺物及氣孔的產生。
在本實施形態的熔融Zn系鍍覆鋼板的電弧焊接方法中，較佳將從焊絲前端部2a至角部7a為止的距離D設成2~20mm。若距離D小於2mm，焊絲2與熔融池3發生短路並產生焊濺物。若產生焊濺物，則因為熔融池3被往下推而造成無法攪拌，使Zn蒸氣無法排出，亦產生了氣孔。另一方面，若距離D大於20mm，產生了電弧熄滅，即所謂的電弧遮斷。若產生電弧遮斷，焊絲2與熔融池3發生短路，並於再次點燃脈衝電弧4時產生火花，而熔融池3被吹飛且產生焊濺物。接著，於脈衝電弧4熄滅時，因為熔融池3被往下推而造成無法攪拌，使Zn蒸氣無法排出，亦產生了氣孔。再加上，若距離D大於20mm，則因為電弧拓寬並藉由電磁力而減弱捏縮效果，熔滴5變得難以被切斷，此結果使熔滴5粗大化並產生懸浮的大顆粒焊濺物。
此處，於將熔融Zn系鍍覆鋼板進行電弧焊接時，因為焊絲前端部2a的金屬係轉移至熔融池3，焊絲2的前端變得緩緩地後退至朝焊絲2的電壓供給側。因為上述距離D係能夠因應各種焊接條件而改變，並非僅求得唯一的值，而能夠以調節焊絲2的供給速度、後述之峰值電流IP及週期PFQ並在2~20mm的範圍內調整。
如此一來，藉由將從焊絲前端部2a至角部7a為止的距離D設成2~20mm，即使熔融Zn系鍍覆鋼板係單位附著量高，也能有效地抑制焊濺物及氣孔的產生，並能夠實現焊接部外觀與焊接強度優異的熔融Zn系鍍覆鋼板的電弧焊接方法。
接著，針對在本實施形態的熔融Zn系鍍覆鋼板的電弧焊接方法中，所使用之各種條件的較佳具體例進行說明。
[峰值電流] 較佳將用於產生脈衝電弧的峰值電流IP設在350~650A的範圍。舉例來說，於焊絲2的供給速度在15m/min以上的情況下，若峰值電流IP小於350A，則焊絲2熔融不足，焊絲2供給過剩以至於距離D小於2mm。同時，電弧力變弱，且熔融池3向下推的攪拌效果亦變弱。相對地，若峰值電流IP大於650A，則焊絲2熔融過剩以至於距離D大於20mm，並產生電弧遮斷或熔滴5的粗大化。
[週期] 較佳將脈衝電弧中脈衝的PFQ設在1~20ms的範圍。若週期PFQ變短，則因為以脈衝電弧4將熔融池3向下推的次數增加，可促進Zn蒸氣的排出。然而，若週期PFQ變得過短，則於焊絲2的供給速度慢的情況下(例如3m/min以下的情況)，焊絲2熔融過多以至於距離D大於20mm，並產生電弧遮斷或熔滴5的粗大化。藉此，熔滴轉移變得不穩定，並產生焊濺物。另一方面，若週期PFQ變得過長，則焊絲2熔融不足以至於距離D小於2mm，焊絲2與熔融池3發生短路並產生焊濺物。同時，因為以脈衝電弧4將熔融池3向下推的次數減少，Zn蒸氣變得不排出，故產生焊濺物及氣孔。
[保護氣體] 在脈衝焊接法中，為了使熔滴噴霧轉移，可使用Ar-CO2
混合氣體作為保護氣體。此保護氣體亦可為用於從大氣阻隔焊接中的電弧及熔融池的週邊之物。本實施形態的保護氣體亦使用Ar-CO2
混合氣體。就Ar-CO2
混合氣體而言，亦可使用Ar-30體積%CO2
氣體、Ar-20體積%CO2
氣體、Ar-10體積%CO2
氣體或CO2
濃度更進一步下降的Ar-5體積%CO2
氣體。
同時，於本實施形態中，使用脈衝MIG焊接法的情況下，上述保護氣體係氬氣或氬-氦混合氣體。
[接頭形狀] 除了圖3的(a)所示之搭接接頭的填角焊接及圖3的(b)所示之T字接頭的填角焊接以外，本發明亦適用角接頭、十字接頭、貼片狀(patch)接頭、喇叭狀(flare)接頭等任一者接頭的形狀。同時，本發明亦能夠適用對接接頭、角接頭、十字接頭及T字接頭的對接焊接。
[熔融Zn系鍍覆鋼板] 本實施形態之成為焊接對象的熔融Zn系鍍覆鋼板較佳係熔融Zn鍍覆鋼板、合金化熔融Zn鍍覆鋼板、熔融Zn-Al鍍覆鋼板、熔融Zn-Al-Mg鍍覆鋼板等之以Zn作為鍍覆層主成分的熔融鍍覆鋼板。
在熔融Zn系鍍覆鋼板當中，因為熔融Zn-Al-Mg鍍覆鋼板含有Al：1.0~22.0質量%、Mg：0.05~10.0質量%且耐腐蝕性優異，因而適用。為了抑制成為鍍覆層外觀與耐腐蝕性下降的原因之Zn11
Mg2
系相的生成與成長，熔融Zn-Al-Mg鍍覆鋼板的鍍覆層亦可添加Ti：0.002~0.1質量%、B：0.001~0.05質量%。同時，為了抑制生成於原始板表面與鍍覆層之界面的Fe-Al合金層之過度成長，且為了提升加工時鍍覆層的密著性，亦可添加Si至多到2.0質量%。
[鍍覆附著量] 若熔融Zn系鍍覆鋼板的鍍覆附著量少，則就長期維持鍍覆面的耐腐蝕性及犧牲防腐蝕作用來看係變得不利。在各種檢討後發現，將每面的鍍覆附著量設成15g/m2
以上係更有效果的。另一方面，若每面的鍍覆附著量超過250g/m2
，則Zn蒸氣的產生量變得過多，即使使用本實施形態的熔融Zn系鍍覆鋼板的電弧焊接方法，抑制焊濺物及氣孔的產生亦變得困難，故每面的鍍覆附著量較佳係250g/m2
以下。
[焊絲] 焊絲2較佳係使用JIS Z3312 YGW11、或JIS Z3312 YGW12。此等之外，亦可使用規定在JIS Z3312中的各種實芯焊絲，亦可為其他種類之物。舉例來說，亦可使用無鍍覆焊絲、藥芯焊絲、爐渣系焊絲等。
於焊絲2的焊絲直徑能夠使用例如直徑1.2mm之物，亦可使用直徑0.8~1.6mm的範圍之物。
在本實施形態中，將焊絲2的供給速度設成3m/min以上且15m/min以下的範圍。藉此，能夠抑制焊絲2成為熔融不足及焊絲2成為熔融過多的情形。再者，上述之焊絲2的供給速度係可因應平均焊接電流的設定值來設定。
[焊接速度] 能夠將焊接速度設成0.4m/min，亦能夠在0.1~2.0m/min的範圍內，因應各種焊接條件來設定。
[氣孔占有率、焊濺物附著個數] 根據本實施形態的熔融Zn系鍍覆鋼板的電弧焊接方法，能夠抑制焊濺物及氣孔的產生並進行熔融Zn系鍍覆鋼板彼此的焊接，亦可提供由被該焊接而成的焊接構件。基於圖4及圖5針對該焊接構件的評價(氣孔占有率、焊濺物附著個數)進行說明。
圖4係說明熔融Zn系鍍覆鋼板彼此1‧1’焊接而成之焊接構件10中氣孔占有率的測定方法之平面圖。如圖4所示，在熔融Zn系鍍覆鋼板1與熔融Zn系鍍覆鋼板1’所焊接而成的焊接構件10中形成焊珠6，且該焊珠6大多具有氣孔6a。同時，將焊珠6的長邊方向(焊接線方向)的長度作為長度L，且將起始於焊珠6的一端部分之第i個氣孔的長度作為di。此處，於接頭形狀例如為T字接頭的情況下，如圖4所示之熔融Zn系鍍覆鋼板1與熔融Zn系鍍覆鋼板1’係在三次元中被垂直地焊接。
根據建築用薄板焊接接合部設計‧施工手冊(建築用薄板焊接接合部設計‧施工手冊編輯委員會)，若於圖4概略地所示之各氣孔6a長度的總和值，即，若從經過測定並加總形成於焊珠6之全部氣孔6a的長度之總和值Σdi(mm)，並藉由下述式(1)來算出的氣孔占有率Br係30%以下，則焊接強度被視為沒問題。本發明之焊接構件10的氣孔占有率Br係30%以下，焊接強度優異。
Br = (Σdi/L)×100 ･･･(1) (此處，di：在前述焊珠中被觀察到之第i個氣孔的長度，L：焊珠的長度)。
圖5係說明熔融Zn系鍍覆鋼板彼此1‧1’焊接而成之焊接構件10中焊濺物附著個數的測定方法之平面圖。如圖5的虛線所示，若以焊珠6作為中心之縱100mm、寬100mm的區域8中的焊濺物附著個數為20個以下，則焊濺物不明顯，對於耐腐蝕性的影響亦很小。此處，亦可將區域8的中心作為焊珠6的中心，縱100mm係指距離焊珠6其中一方向(熔融Zn系鍍覆鋼板1)之側50mm，距離另一方向(Zn系鍍覆鋼板1’)之側50mm。此時，於焊接構件10的接頭形狀例如為T字接頭的情況下，區域8的縱100mm亦可指以焊珠6作為中心並朝直角方向各自延伸50mm。同時，寬100mm係指，與焊珠6的長邊方向相同之方向中區域8的寬度。
本發明的焊接構件10之區域8中的焊濺物附著個數為20個以下，焊接外觀與耐腐蝕性優異。
(總結) 如上所述，本實施形態之熔融Zn系鍍覆鋼板的電弧焊接方法中，前述距離較佳係2mm以上且20mm以下。
接著，本實施形態之熔融Zn系鍍覆鋼板的電弧焊接方法中，前述峰值電流較佳係350A以上且650A以下，脈衝週期較佳係1ms以上且20ms以下。
同時，本實施形態之熔融Zn系鍍覆鋼板的電弧焊接方法中，前述熔融Zn系鍍覆鋼板的鍍覆層係能夠以Zn作為主成分，並含有1.0質量%以上且22.0質量%以下的Al。
再者，本實施形態之熔融Zn系鍍覆鋼板的電弧焊接方法中，前述熔融Zn系鍍覆鋼板的鍍覆層較佳係含有0.05質量%以上且10.0質量%以下的Mg。
再者，本實施形態之熔融Zn系鍍覆鋼板的電弧焊接方法中，前述熔融Zn系鍍覆鋼板的鍍覆層的組成較佳係滿足Ti：0.002~0.1質量%、B：0.001~0.05質量%、Si：0~2.0質量%、及Fe：0~2.5質量%所組成之群中選自一者以上的條件。
同時，本實施形態之熔融Zn系鍍覆鋼板的電弧焊接方法中，能夠進行電弧焊接使下述式(1)所示之氣孔占有率Br係30%以下，且以焊珠為中心之縱100mm、寬100mm的區域中焊濺物的附著個數係20個以下。
Br = (Σdi/L)×100 ･･･(1) (此處，di：在前述焊珠中被觀察到之第i個氣孔的長度，L：焊珠的長度)。
[實施例] 使用表1所示之4種類的熔融Zn系鍍覆鋼板，構成搭接的填角焊接接頭並進行脈衝電弧焊接。使用直徑1.2mm的JIS Z3312 YGW12作為焊絲2，並將焊接速度設為0.4m/min、焊珠長度設為180mm、重疊部分設為30mm。
[表1] 
同時，焊接中，藉由在如下所示之條件下使用高速相機來攝影含有焊絲2的前端部、與焊接前之Zn系鍍覆鋼板彼此的接觸部7中焊絲2側之角部7a之部分的焊接狀態，來測定從焊絲2的前端部到角部7a為止的距離D。於進行脈衝電弧焊接後，以前述的方法測定焊濺物附著個數及氣孔占有率Br。
[高速相機的攝影條件] 高速相機：(股份有限)Novitec公司製M310 可見化用雷射光源：Cavitra公司製CAVLUX HF 脈衝波長：810nm 攝影幀數：4000幀/秒
於表2及表3中，顯示了熔融Zn系鍍覆鋼板的種類、脈衝電弧焊接條件、從焊絲2的前端部到角部7a為止的距離D、以及焊濺物附著個數、氣孔占有率Br的測定結果。
表2係使用熔融Zn-6%Al-3%Mg鍍覆鋼板作為熔融Zn系鍍覆鋼板，並顯示保護氣體的種類、峰值電流IP、週期PFQ、使從焊絲2的前端部到角部7a為止的距離D變化的焊濺物附著個數、氣孔占有率Br的調查結果。
[表2] 
距離D、峰值電流IP、週期PFQ在本發明的範圍內之No. 1~20實施例的焊濺物附著個數係小於20個，且氣孔占有率係小於30%。在本實施例中，我們得知能夠獲得焊濺物、氣孔被抑制且焊接部外觀與焊接強度優異的焊接構件。
另一方面，於距離D、峰值電流IP、週期PFQ在本發明的範圍外之No. 21~26比較例中，顯著地產生焊濺物及氣孔，無法獲得焊接部外觀與焊接強度優異的焊接構件。
表3係使用具有各種鍍覆組成與附著量之熔融Zn系鍍覆鋼板的種類，且在各種脈衝電弧焊接條件、距離D下進行焊接，並顯示焊濺物附著個數、氣孔占有率Br的調查結果。
[表3] 
如No. 27~39所示，於從焊絲2的前端到角部7a為止的距離D、峰值電流IP、週期PFQ、鍍覆附著量皆在本發明的範圍內之實施例中，即使在由任何一個熔融Zn系鍍覆鋼板而成之焊接構件中，焊濺物、氣孔被抑制。特別是，我們得知，在No. 35~38中，從鍍覆附著量係15g/m2
的低單位附著量至鍍覆附著量係250g/m2
的高單位附著量，焊濺物、氣孔皆被抑制，故能夠得到焊接部外觀與焊接強度優異的熔融Zn系鍍覆鋼板的電弧焊接構件。
相對地，在表3之No. 40~48的比較例中，鍍覆附著量係超過本發明上限的250g/m2
，即使從焊絲2的前端到角部7a為止的距離D、峰值電流IP、週期PFQ在本發明的範圍內，因為顯著地產生Zn蒸氣，無法抑制焊濺物及氣孔的產生，故無法得到焊接部外觀與焊接強度優異的熔融Zn系鍍覆鋼板的電弧焊接構件。
1‧1’、101‧101’、201‧201’‧‧‧熔融Zn系鍍覆鋼板
2、102、202‧‧‧焊絲
2a‧‧‧焊絲前端部(焊絲的前端)
3、103‧‧‧熔融池
4‧‧‧脈衝電弧
5、205‧‧‧熔滴
6、106‧‧‧焊珠
7‧‧‧接觸部
7a‧‧‧角部(焊接對象部)
8‧‧‧區域(可計算焊濺物個數的區域)
10‧‧‧焊接構件
111‧‧‧焊濺物
112‧‧‧氣孔
113‧‧‧凹坑
D‧‧‧距離
L‧‧‧焊珠的長度
di‧‧‧第i個氣孔的長度
IP‧‧‧峰值電流(A)
PP‧‧‧峰值期間(ms)
PFQ‧‧‧週期(ms)
IB‧‧‧基極電流
2、102、202‧‧‧焊絲
2a‧‧‧焊絲前端部(焊絲的前端)
3、103‧‧‧熔融池
4‧‧‧脈衝電弧
5、205‧‧‧熔滴
6、106‧‧‧焊珠
7‧‧‧接觸部
7a‧‧‧角部(焊接對象部)
8‧‧‧區域(可計算焊濺物個數的區域)
10‧‧‧焊接構件
111‧‧‧焊濺物
112‧‧‧氣孔
113‧‧‧凹坑
D‧‧‧距離
L‧‧‧焊珠的長度
di‧‧‧第i個氣孔的長度
IP‧‧‧峰值電流(A)
PP‧‧‧峰值期間(ms)
PFQ‧‧‧週期(ms)
IB‧‧‧基極電流
［圖1］係概略地顯示脈衝電弧焊接法中脈衝電流波形之圖。 ［圖2］係概略地顯示脈衝電弧焊接現象之剖面圖。 ［圖3］(a)係概略地顯示在本發明實施形態之熔融Zn系鍍覆鋼板的電弧焊接方法中，在透過搭接接頭的填角焊接(fillet welding)時，焊絲與熔融Zn系鍍覆鋼板彼此的接觸部之位置關係之剖面圖；(b)係概略地顯示透過T字接頭的填角焊接時上述位置關係之剖面圖。 ［圖4］係說明熔融Zn系鍍覆鋼板彼此焊接而成之焊接構件中氣孔占有率的測定方法之平面圖。 ［圖5］係說明熔融Zn系鍍覆鋼板彼此焊接而成之焊接構件中焊濺物附著個數的測定方法之平面圖。 ［圖6］係概略地顯示習知的沒有脈衝之電弧焊接法中電弧焊接現象之剖面圖。 ［圖7］(a)係概略地顯示焊濺物之剖面圖；(b)係概略地顯示氣孔之剖面圖；(c)係概略地顯示凹坑之剖面圖。
1‧1’‧‧‧熔融Zn系鍍覆鋼板
2‧‧‧焊絲
2a‧‧‧焊絲前端部(焊絲的前端)
7‧‧‧接觸部
7a‧‧‧角部(焊接對象部)
D‧‧‧距離
Claims (8)
- 一種熔融Zn系鍍覆鋼板的電弧焊接方法，其係藉由交互地供給峰值電流與基極電流而產生電弧之脈衝電弧焊接法，來將熔融Zn系鍍覆鋼板彼此焊接的電弧焊接方法，其特徵在於：從焊絲前端到作為焊接對象之Zn系鍍覆鋼板彼此的接觸部中焊接對象部為止的距離係不會使前述焊絲與產生於前述接觸部的熔融池互相發生短路的長度，且在電弧不會熄滅的長度下將前述熔融Zn系鍍覆鋼板彼此焊接。
- 如請求項1所述之熔融Zn系鍍覆鋼板的電弧焊接方法，其中前述距離係2mm以上且20mm以下。
- 如請求項1或2所述之熔融Zn系鍍覆鋼板的電弧焊接方法，其中前述峰值電流係350A以上且650A以下，脈衝週期係1ms以上且20ms以下。
- 如請求項1~3中任一項所述之熔融Zn系鍍覆鋼板的電弧焊接方法，其中前述熔融Zn系鍍覆鋼板的鍍覆層係以Zn作為主成分，並含有1.0質量%以上且22.0質量%以下的Al。
- 如請求項4所述之熔融Zn系鍍覆鋼板的電弧焊接方法，其中前述熔融Zn系鍍覆鋼板的鍍覆層係含有0.05質量%以上且10.0質量%以下的Mg。
- 如請求項5所述之熔融Zn系鍍覆鋼板的電弧焊接方法，其中前述熔融Zn系鍍覆鋼板的鍍覆層的組成係滿足Ti：0.002~0.1質量%、B：0.001~0.05質量%、Si：0~2.0質量%、及Fe：0~2.5質量%所組成之群中選自一者以上的條件。
- 如請求項1~6中任一項所述之熔融Zn系鍍覆鋼板的電弧焊接方法，其中，進行電弧焊接使下述式(1)所示之氣孔占有率Br係30%以下，且以焊珠為中心之縱100mm、寬100mm的區域中焊濺物的附著個數係20個以下； Br = (Σdi/L)×100 ･･･(1) (此處，di：在前述焊珠中被觀察到之第i個氣孔的長度 L：焊珠的長度)。
- 一種焊接構件的製造方法，其係一種藉由脈衝電弧焊接法來將熔融Zn系鍍覆鋼板彼此焊接之焊接構件的製造方法，其特徵在於：前述熔融Zn系鍍覆鋼板每面之鍍覆附著量係15g/m2 以上且250g/m2 以下，其中，從焊絲前端到作為焊接對象之Zn系鍍覆鋼板彼此的接觸部中焊接對象部為止的距離係2mm以上且20mm以下，且產生脈衝電弧的焊接電流之峰值電流係350A以上且650A以下，脈衝週期係1ms以上且20ms以下，並藉由脈衝電弧焊接將前述熔融Zn系鍍覆鋼板彼此焊接。
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