镀锌钢板的焊接方法与流程

本发明涉及汽车部件等中所用的焊接方法，特别涉及重视耐腐蚀性、用在使用镀锌钢板的部分的镀锌钢板的焊接方法。

背景技术：

一般，在与作为汽车部件的车轮关联的行走部分部件、车体中与路面面对面的部分的底部部件中，有使用耐腐蚀性高的镀锌钢板的情况。例如作为汽车的行走部分部件的悬架梁、悬架臂使用镀锌钢板。并且，所使用的镀锌钢板被实施焊接的情况较多，在该焊接后被涂覆。

在所述的镀锌钢板的焊接中，锌通过电弧热蒸发，但在这时产生的锌蒸汽在熔融金属中贯通，或被部分取入到熔融金属中，有成为气孔(砂眼)的情况。气孔的产生量越多，在镀锌钢板的焊接中，就评价为耐气孔性越差。

针对所述的耐气孔性的改善这样的课题，以往提出了各种方案。例如在专利文献1中记载了：控制焊接电流波形，将保护气体的碳酸气体浓度设定得高，反复脉冲电流高的期间和低的期间，由此使焊接池摆动，一边促进锌蒸汽的排出一边进行焊接。

另外，在专利文献2中记载了：通过在镀锌钢板周期性反复施加矩形波脉冲的期间和仅施加基值电流的期间，来高速进行焊接。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-184216号公报

专利文献2：日本特开2009-233707号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

但在现有的镀锌钢板的焊接方法中存在以下所示那样的问题点。

在专利文献1记载的焊接方法中，需要能进行特殊的波形控制的电源，有损通用性。另外，保护气体中的co2量的增加成为焊渣生成量的增加的原因，由于涂覆的难以附着的焊渣增加而电沉积涂覆性劣化

进而在专利文献2记载的焊接方法中，由于相对于板厚设定长的基值期间，因此易于出现磁吹。另外，若出现磁吹，则电弧就易于变得不稳定，成为出现气孔缺陷的原因。另外，因电弧的不稳定而变得易于产生飞溅，附着的部分易于生锈，会招致涂覆的劣化。

本发明鉴于所述的问题点而提出，课题在于，提供一种镀锌钢板的焊接方法，能使用通用的焊接装置，抑制保护气体中的碳酸性气体量，能使电沉积涂覆性、耐气孔性得以提升。

用于解决课题的手段

为了达成所述课题，在本发明所涉及的镀锌钢板的焊接方法中，设为以下那样的构成。

即，镀锌钢板的焊接方法使用脉冲峰值电流和基值电流被反复施加的脉冲焊接，将焊接速度设为100cm/min以下，使用在ar中添加了1体积％以上且10体积％以下的co2以及o2的至少一方的保护气体，在镀锌钢板的焊接方法中，所述脉冲峰值电流的脉冲峰值时间根据所述镀锌钢板的板厚而设为1周期的7％以上且低于50％的范围，所述板厚为0.8mm以上且低于1.6mm时的所述脉冲峰值时间的下限值是所述1周期的7％以上，并且所述脉冲峰值时间的上限值低于所述1周期的15％，所述板厚为1.6mm以上且低于2.3mm时的所述脉冲峰值时间的下限值是所述1周期的15％以上，并且所述脉冲峰值时间的上限值低于所述1周期的30％，所述板厚为2.3mm以上且低于3mm时的所述脉冲峰值时间的下限值是所述1周期的20％以上，并且所述脉冲峰值时间的上限值设为所述1周期的40％。

通过这样的步骤，在镀锌钢板的焊接方法中，根据板厚设定脉冲峰值时间来进行脉冲焊接，从而通过脉冲峰值时间内的电弧力将锌蒸汽从焊接部挤出，从而释放，由此耐气孔性得到提升。进而，由于根据板厚将增强电弧的期间的比例在1周期内最优化，能稳定提升耐气孔性。另外，通过将co2或o2等的氧化性气体的浓度设为10％以下，能将在焊接部产生的焊渣量抑制在极微量。

另外，在所述镀锌钢板的焊接方法中，所述保护气体的co2或o2设为8质量％以下。

通过这样的步骤，在镀锌钢板的焊接方法中，能进一步抑制在焊接部产生的焊渣量。

进而，在所述镀锌钢板的焊接方法中，在所述板厚0.8mm以上低于1.6mm时，焊丝直径设为0.8mm以上～1.2mm以下，在所述板厚1.6mm以上低于2.3mm时，焊丝直径设为1.0mm以上～1.4mm以下，在所述板厚2.3mm以上时，焊丝直径设为1.2mm以上～1.6mm以下。

通过这样的步骤，在镀锌钢板的焊接方法中，通过进行根据板厚将焊丝直径设定为给定的范围的焊接，在薄的板厚下的焊接中使耐间隙性优先，且在厚的板厚下的焊接中使耐气孔性优先。

并且在所述镀锌钢板的焊接方法中，将所述脉冲焊接的焊接速度设为100cm/min以下，优选设为75cm/min以下。另外，焊接速度的下限值优选为30cm/min以上。

通过这样的步骤，在镀锌钢板的焊接方法中，通过使焊接速度比通常进行的焊接速度慢，能够可靠地实现与板厚对应的耐间隙性以及耐气孔性。

另外，在所述镀锌钢板的焊接方法中，以脉冲焊接进行焊接的镀锌钢板的单位面积重量是单面90g/m²以下。

通过这样的步骤，在镀锌钢板的焊接方法中，通过抑制钢板中的锌镀的单位面积重量，抑制了脉冲焊接时的锌蒸汽的蒸发量变多，确保了耐气孔性。

进而在所述镀锌钢板的焊接方法中，在设为

【数学式1】

y＝[焊接电压]式2

时，

使用y/x满足0.75≤y/x≤1.1(式3)的焊接条件进行焊接。

通过这样的步骤，在镀锌钢板的焊接方法中，通过更加限定地限制焊接条件，使锌蒸汽更易于从焊接部释放，从而能在提升耐气孔性的同时防止电弧引起的焊接部的脱落，并且还能进行飞溅的抑制。

发明的效果

本发明所涉及的镀锌钢板的焊接方法由于对应于板厚在脉冲焊接中将脉冲峰值时间设定为1周期的给定的值，因此锌蒸汽难以被进入到焊接部，耐气孔性得以提升。另外，通过将氧化性气体的浓度设为10％以下，能将在焊接部产生的焊渣量抑制在极微量，因此能使涂覆性提升。

附图说明

图1是示意地表示本发明所涉及的焊接方法中所用的脉冲焊接装置的整体构成的示意图。

图2是对应于图表而示意地表示在本发明所涉及的焊接方法中脉冲峰值时间与脉冲峰值电流的关系的示意图。

图3是示意地表示在本发明所涉及的焊接方法中将镀锌钢板的锌蒸汽释放的状态的截面图。

图4是表示在本发明所涉及的焊接方法中估计电压与电弧电压之比的图表图。

具体实施方式

以下，针对本发明所涉及的镀锌钢板的焊接方法(以下称作焊接方法)，参考附图来说明使用脉冲焊接装置1进行的次序。另外，附图中，关于板厚、焊丝或焊炬等的大小、形状、构件间距离等，为了易于理解而有部分夸张来示意进行记载的情况。

本焊接方法使用焊接装置1，对应于镀锌钢板w的板厚来设定脉冲峰值时间，使用焊丝并使用保护气体来进行脉冲焊接。在此，作为焊丝而使用实芯焊丝ya，提供ar混合气体(ar-co2气体、ar-o2气体、ar-co2-o2气体)即保护气体，通过对该实芯焊丝提供焊接电流即脉冲电流，使该实芯焊丝ya与母材即镀锌钢板w之间产生电弧来进行焊接。

<镀锌钢板>

成为焊接的对象的镀锌钢板w例如是作为汽车的行走部分部件使用的悬架梁。该悬架梁使用形成为给定厚度、给定形状的实施了锌镀的钢板。作为这里使用的镀锌钢板w，使用单位面积重量作为一例为90g/m²以下的镀锌钢板。另外，镀锌钢板w是遵循jisg3302：2010的sgcc(熔融镀锌钢板)，锌镀的单位面积重量可以为50g/m²以下的45g/m²，单位面积重量只要是90g/m²以下就可以。镀锌钢板w使用0.8～2.6mm的厚度的范围。该镀锌钢板w是在钢板的表面形成锌镀覆膜的板材，关于钢板的组成、厚度等，则没有特别限定。另外，关于相对于母材表面的镀锌钢板w的单位面积重量，也是只要90g/m²以下就没有特别限定。另外，在镀锌钢板w的单位面积重量超过90g/m²的情况下，由于在焊接时不能彻底促进锌蒸汽的排出，因此焊接部的气孔的抑制变得困难。另外，镀锌钢板w的板厚以在0.8～4.0mm的范围内使用为前提。

使用图1所示的焊接装置1来说明本焊接方法。焊接装置1由具备多关节的机器人臂2、控制机器人臂2的动作的机器人控制器10、作为操作设备的示教设备20、进给焊丝(实芯焊丝、药芯焊丝、金属芯焊丝等)ya的进给机构sd、和用于进行焊接作业的焊接电源g等构成。另外，该焊接装置1是一例，构成为能连接来自提供保护气体的气瓶bg的连接软管，只要是一般的能进行脉冲焊接的装置，就不特别限定其构成。例如在图1所示的焊接装置1中，将进给机构sd设为与机器人臂2分体的构成，但也可以是在机器人臂2的给定位置一体设置的构成。在焊接装置1中，对安装于机器人臂2的前端的焊炬3进给焊丝ya，通过从焊接电源g提供的脉冲峰值电流和基值电流等、从气瓶bg等提供的保护气体等焊接条件来进行焊接。

<脉冲峰值时间>

基于焊接的镀锌钢板w的板厚来设定脉冲峰值时间。脉冲峰值时间基于镀锌钢板w的板厚设定在给定范围，将该设定的给定范围的数据对机器人控制器进行设定。在本焊接方法中，在镀锌钢板w的板厚为0.8～2.6mm的范围时，将脉冲峰值时间设定为1周期的7％以上且低于50％，优选设定为1周期的7％以上且40％以下的范围。另外，在本发明中，有时将脉冲峰值时间相对于1周期的比仅标记为“峰值比率”。

在图2示出本发明的焊接脉冲的一例。另外，ip表示脉冲峰值电流，ib表示脉冲基值电流，tp表示脉冲峰值时间，tb表示脉冲基值时间，tpulse表示脉冲的1周期的时间。

在镀锌钢板w的板厚为0.8mm以上且低于1.6mm的情况下，将脉冲峰值时间(tp)设定为相对于1周期的时间(tpulse)为7％以上且低于15％。另外，在镀锌钢板w的板厚为1.6mm以上低于2.3mm的情况下，将脉冲峰值时间(tp)设定为相对于1周期的时间(tpulse)为15％以上且低于30％。另外，在镀锌钢板w的板厚为2.3mm以上的情况下，将脉冲峰值时间(tp)设定为相对于1周期的时间(tpulse)为20％以上且40％以下。进而，在镀锌钢板w的板厚为2.6mm的情况下，将脉冲峰值时间(tp)设定为相对于1周期的时间(tpulse)为20％以上且40％以下。

在针对上述的镀锌钢板w的各板厚的脉冲峰值时间(tp)相对于1周期的时间(tpulse)之比低于各下限值的情况下，由于脉冲基值时间过长而易于出现磁吹，从而作用于熔池的电弧力不足，电弧力引起的熔池的推入变弱，锌(zn)蒸汽被取入到熔池而出现气孔(缺陷)。另外，在针对上述的镀锌钢板w的各板厚的脉冲峰值时间(tp)相对于1周期的时间(tpulse)之比高于各上限值的情况下，不能使熔滴稳定地过渡到熔池，飞溅量增加。因此在焊接装置1中，在镀锌钢板w的给定的板厚的范围，基于该板厚将脉冲峰值时间设定在准确的所述的给定的范围内(7％以上低于50％，优选7％以上40％以下)，使耐气孔性得到提升。另外，关于使脉冲峰值时间相对于1周期的时间超过40％低于50％的范围，适用于板厚超过3mm且4mm以下的镀锌钢板。

这里使用图2来进行脉冲焊接的说明。

由于将脉冲峰值时间(tp)设定为1周期的给定时间，因此例如在脉冲峰值的期间，对形成于焊丝(例如实芯焊丝)ya的前端的熔滴整体作用紧缩力。然后，形成于焊丝ya的前端的熔滴当中的中下部的熔滴部分被电弧包裹，成为要被紧缩力切分的状态。进而在脉冲峰值时间(tp)的经过后的峰值下降期间，从形成于焊丝ya的前端的熔滴切分为呈现球状的熔滴。接下来，在与脉冲峰值时间(tp)连续的基值时间(tb)，切分的熔滴过渡到熔池。通过在该1周期中设定的脉冲峰值时间(tp)以及基值时间(tb)，由于如图3所示那样，作用于熔池的电弧力合适，电弧力引起的熔池的推入强，锌(zn)蒸汽被挤出而从熔池排出，从而难以出现气孔(缺陷)。另外，在图3中，为了易于理解构成而将焊炬3的姿态设为垂直进行图示。

<焊丝直径>

进而优选基于镀锌钢板w的板厚设定脉冲峰值时间，也一并设定焊丝ya的焊丝直径。具体地，在镀锌钢板w的板厚为0.8mm以上低于1.6mm的情况下，使用焊丝直径处于0.8～1.2mm的范围的焊丝，在板厚为1.6mm以上低于2.3mm的情况下，将焊丝直径设为1.0～1.4mm的范围，在板厚为2.3mm以上的情况下，使用焊丝直径处于1.2～1.6mm的范围的焊丝。

在本发明的焊接方法中，包括根据成为被焊接物的钢板的厚度来选择合适的焊丝直径的情况。若熔敷量同等，则更粗的焊丝能得到熔敷电流变高、电弧力变强的倾向。但在例如镀锌钢板w的板厚为0.8～1.6mm那样薄的情况下，由于易于烧穿，因此相比于耐气孔性更优先耐间隙性，选择细的焊丝直径，例如0.8～1.2mm。随着板厚的增加，由于难以烧穿，因此重视耐气孔性提升，选择更粗的焊丝。通过如此使同一焊接时间的焊接量增加，改善了耐气孔性。另外，焊丝直径越粗，则作用在形成于焊丝前端的熔滴的紧缩力就越降低，熔滴过渡越变得不稳定，因此飞溅量增加。从飞溅的观点出发，也需要选择合适的粗细的焊丝。

本发明中所用的焊丝ya并不特别限定其成分。焊丝ya即实芯焊丝能使用含有给定量的c、si、mn、p、s、cr等、剩余部分为fe以及不可避免的杂质的实芯焊丝，例如能举出jisz3312：2009中规定的ygw12、ygw16、g49a2m16。另外，不可避免的杂质例如是cu、mo、al、ti、nb、zr、n等。这些元素容许在不妨碍本发明的效果的范围内在焊丝ya中含有。另外，焊丝ya也可以是药芯焊丝或金属芯焊丝等，并不限定于实芯焊丝。

<保护气体>

本发明中所用的保护气体是包含1～10体积％的氧化性气体的ar混合气体。另外，所谓氧化性气体是指co2、o2。通过在保护气体中混合1体积％以上的氧化性气体，在熔池上形成稳定的阴极点，能得到稳定的电弧。

在低于1体积％的情况下，出现熔池上的不稳定的阴极点举止所引起的电弧的紊乱，成为飞溅量增加的原因。另一方面，保护气体中的氧化性气体由于与熔融金属中的脱氧剂反应，生成焊渣，因此为了抑制焊渣量，必须使氧化性气体的混合比率为10体积％以下。

另外，关于ar混合气体中的氧化性气体量，若下限为2体积％，上限为8体积％，就能更良好地得到各效果，因而优选。

<焊接速度>

本发明中将焊接速度规定在100cm/min以下。在100cm/min以上的焊接速度下，由于电弧的移动速度快，因此熔池的凝固速度超过锌蒸汽的脱离速度，被取入到熔池内的锌蒸汽未彻底得到释放，易于出现气孔缺陷。进而，从抑制气孔缺陷产生的观点出发，更优选将焊接速度的上限设为75cm/min。

另外，在焊接速度低于30cm/min的情况下，输入热量变高，易于出现钢板的烧穿。为此优先焊接速度的下限设为30cm/min。

<估计电压与电弧电压之比>

进而，在本发明所涉及的焊接方法中，优选以表示为以下式1的关系式(x)与表示为式2的电弧电压(y)之比所表示的y/x的值被设定为0.75～1.1的范围。

【数学式2】

y＝[焊接电压]式2

0.75≤y/x≤1.1式3

即，在脉冲焊接中，在由碳酸性气体相对于保护气体的ar气体的体积％和平均电流构成的关系式(x)的值与电弧电压(y)之比满足给定的范围(0.75～1.1)的情况下，得到更良好的焊接金属。另外，在经验上可知在保护气体中的碳酸性气体的浓度、电流值、在焊接(电弧)中消耗的电压值中存在关联，通过反复实验，在经验上导出式1。另外，发明者估计为关系式(x)表示贡献于焊接的电压值。

并且关于所述的关联，以y/x示出的比处于给定的范围(0.75～1.1)内与已述的其他焊接条件一并，都是进一步的耐气孔性的提升以及飞溅减少的焊接条件。图4中，在进行脉冲焊接时，将纵轴表示为y的值，将横轴表示为x的值。可知以y/x示出的比进入到图表中的两条线所示的成为适合的焊接条件的给定的范围(0.75～1.1)内的情况是优选的。若该以y/x示出的比的值是超过1.1的值，则耐气孔性变差(电弧长度过长而焊接部位脱落)。另外，若以y/x示出的比是低于0.75的值，则飞溅变差(电沉积涂覆性变差)。因此，通过将以y/x示出的比的值设为0.75～1.1的范围内，使得耐气孔性更加卓越，另外，由于飞溅少而能进一步提升电沉积涂覆性。

【实施例】

接下来，对本发明所涉及的镀锌钢板的制造方法，参考比较例以及实施例来说明镀锌钢板的板厚与脉冲峰值比率的关系等。

在此，设定在给定范围内包含co2的ar混合气体的保护气体、焊接速度、和关于焊丝的种类、焊丝直径、板厚、单位面积重量、脉冲条件、焊接电流、电弧电压、y/x的比的条件，来取得实验数据，对耐气孔性、焊渣量以及飞溅量进行判定。该实施例中进行了评价的镀锌钢板作为试验体的编号而说明为1～61。

评价方法以及焊接方法

使用440mpa级别的镀锌钢板0.8mm、1.2mm、1.4mm、1.6mm、2.0mm、2.3mm、2.6mm，对宽度70mm、长度200mm的钢板实施焊接长度180mm水平搭接角缝焊接。使焊接电流、电压、焊接速度、焊丝直径按每种板厚变化。

关于耐气孔性，对焊接后的试验体进行rt试验，对x射线透射照片进行2值化处理，以气孔缺陷的面积量进行评价。将焊接长度设为180mm来实施水平搭接角缝焊接，将气孔缺陷面积为80mm²以上的情况设为“×”，将气孔缺陷面积60mm²以上且小于80mm²的情况设为“δ”，将气孔缺陷面积小于60mm²的情况设为“○”。另外，关于焊渣量，目视观察刚焊接后的试验体，将焊渣在焊缝中央部以及焊缝焊趾部都生成的情况设为“×”，将焊渣仅在焊缝焊趾部生成的情况设为“δ”，将焊渣仅在焊缝中央部生成的情况设为“○”。然后关于飞溅量，在焊接后目视进行确认，将附着于钢板的1mm以上的大粒飞溅的数量为5个以上的情况设为“×”，将1～4个的情况设为“δ”，将1mm以上的大粒飞溅完全没有附着的情况设为“○”。

另外，在耐气孔性、焊渣量以及飞溅量这三个项目中，在任意的项目中有“×”就设为不合格(比较例)，若是“○”以及“δ”的任一者，则判定为合格(实施例)。

【表1】

【表2】

可知，在试验体的编号1、2、6～9、11～15、17、18、21～23、25～27、30～32、34～37、39～61中，由于在与板厚对应的给定的范围内，关于脉冲峰值时间、焊接速度、保护气体的体积％，设定为满足本发明的要件的范围，因此耐气孔性卓越，另外，焊渣量也合适，飞溅量也少。

与此相对可知，试验体的编号3～5、16、19、24的脉冲峰值时间从给定的范围向下偏离，耐气候性的评价差。另一方面可知，试验体的编号10、20、28的脉冲峰值时间从给定的范围向上偏离，飞溅量的评价差。另外，试验体的编号29、33的保护气体的氧化性气体比率从给定的范围偏离，焊渣量以及飞溅量的评价变差。进而，试验体的编号38由于焊接速度从给定的范围偏离，因此耐气孔性的评价变差。试验体的编号41由于单位面积重量大于给定的范围，因此不能将锌蒸汽从熔融金属彻底排出而有残留，虽然不算不合格，但耐气孔性的评价变差。

另外，试验体的编号57～61虽然焊接速度、保护气体条件、脉冲峰值时间相对于1周期的比等满足给定的范围，但参数y/x从给定的范围偏离。虽然这些耐气孔性到飞溅量的评价不算不合格，但与参数y/x为给定的范围内的相比还是要差。

参考特定的实施方式对本发明详细进行了说明，但对本领域技术人员而言，能不脱离本发明的精神和范围地加进各种变更和修正，这点是明确的。

本申请基于2015年7月27日申请的日本专利申请(特愿2015-147842)而提出，将其内容作作为参考引入到此。

产业上的可利用性

本发明在汽车部件等中所用的镀锌钢板的焊接中有用，能使电沉积涂覆性和耐气孔性得以提升。

标号的说明

1焊接装置

2机器人臂

3焊炬

10机器人控制器

20示教设备

bg气瓶

g焊接电源

sd进给机构

w镀锌钢板

ya焊丝