CN101623799B - 二氧化钛系气体保护弧焊用药芯焊丝 - Google Patents

二氧化钛系气体保护弧焊用药芯焊丝 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种二氧化钛系气体保护弧焊(gas shield arc)用药芯焊丝，其中，相对于焊丝的总质量，TiO2：6.0～12.0％、Al2O3：0.7～1.0％、SiO2：0.6～1.0％、ZrO2：0.1～0.3％、Mn：1.0～3.0％，以及，作为金属或合金，含有Si：0.3～0.6％、Al：0.1～0.3％、及Mg：0.6～0.9％，TiO2、Al2O3、SiO2、及ZrO2含量的总和为8.0～13.5％，TiO2及Al2O3含量的和相对TiO2、Al2O3、SiO2、及ZrO2含量的总和的比为0.85～0.95，Mn及Mg含量的积相对Si含量的比为2.0～4.0，Na及K含量的和为0.15～0.25％，Na含量相对K含量的比为0.20～0.40。利用这样的构成，即使在立向上焊高电流焊接中，也可以得到焊道不会垂落、飞溅发生量少、进而机械性质出色的焊接金属。

Description

二氧化钛系气体保护弧焊用药芯焊丝
技术领域
本发明涉及一种在软钢、高张力钢或低合金钢等的焊接中使用的二氧化钛系气体保护弧焊用药芯焊丝，尤其涉及在高电流领域中的立向上焊性能出色且提高了焊接金属性能的二氧化钛系气体保护弧焊用药芯焊丝。 
背景技术
在焊接中使用的药芯焊丝(フラシクス入りワイヤ)与实芯焊丝(solidwire)相比，被评价为具有焊道外观漂亮、发生的飞溅量少、进而焊接效率高等特征，其使用量逐年增加，尤其在造船领域中的焊接中，药芯焊丝的使用比率最高。在造船领域中，为了对应其活跃的需求，已进行了针对自动化及高效率化的专心研究，作为其中的一个例子，可以举出利用平焊及水平角焊中的多丝焊接的高效率化(特开平6-312267号)或者利用焊接机器人(robot)的自动化、节省作业人员化(特开平5-169263号)，还开发出很多适合这些例子的焊接材料。但是，对于立向上焊焊接而言，仅限于其焊接姿势方面，能够通过导入焊接机器人及装置等而实现自动化及节省作业人员化的工序。进而，在没有使用机器人及装置等的半自动焊接中，立向上焊焊接是需要极高焊接技术的焊接姿势，所以难以实现焊接的高效率化及脱技能化。 
为了提高立向上焊焊接中的焊接操作性，例如在特开平8-99192号中公开了一种气体保护弧焊用药芯焊丝，其中，过量地含有作为必须成分的Al2O3、MgO及ZrO2，即使提高焊接电流进行焊接，也不会发生熔融金属及焊渣(slag)的垂落以及焊道形状不良的气体保护弧焊用药芯焊丝。另外，在特开2004-34078号中公开了一种二氧化钛系弧焊用药芯焊丝，其可以维持全部姿势焊接的焊接操作性、焊渣剥离性及焊接金属的冲击性能并同时提高立向上焊焊接性。 
进而，在特开2005-305531号中也公开了一种气体保护弧焊用药芯焊 丝，其中，含有Ti氧化物、SiO2、ZrO2、K2O、氟化物、Al2O3、Al、Si、及Mn，相对于焊丝的总质量，Si相对于Mn的含量比[Si]/[Mn]为2.3～5.0。另外，还记载了如果使用在同一专利公报中记载的焊丝进行气体保护弧焊，则可以得到发生电弧的稳定性，所以发生飞溅量少，进而，可以抑制熔融焊渣及熔融金属的垂落。 
进而，另外在特开2005-319508号中也公开了一种气体保护弧焊用药芯焊丝，其中，通过特定在焊剂中含有的Ti氧化物、Si氧化物、Fe氧化物、Zr氧化物、Al氧化物、Na、K、氟化物、及Mg含量、以及在焊剂及外皮中含有的C、Si、Mn、及Al含量，即使在立向上焊焊接中，也难以发生金属垂落，即使在其他焊接姿势中，焊接操作性也良好。另外，还记载了如果使用在同一专利公报中记载的气体保护弧焊用药芯焊丝，则可以得到低温韧性出色的焊接金属，所以可以提高焊接的高效率化及焊接部的品质。 
但是，在上述的以往技术中，存在如下所述的问题点。 
如果使用在特开平8-99192号或特开2004-34078号中记载的药芯焊丝进行焊接，则在立向上焊角焊(立向上進すみ肉溶接)的高焊接电流区域中，由于焊渣或焊接金属的粘性不足而容易发生熔融金属的垂落，从而焊道形状变得不良，所以在造船领域等中的操作者的焊丝使用条件范围变窄。另外，在这些专利公报中记载的药芯焊丝在焊接时的飞溅发生量依然很多。 
另外，在特开2005-305531号中记载的气体保护弧焊用药芯焊丝由于作为高熔点焊渣生成剂的TiO2及Al2O3在焊渣生成剂整体中的含量的比例小，焊渣的流动性增加，从而有时不能保持熔融金属。另外，相对于焊丝的总质量，Al2O3的含量低至0.5质量％以下，所以由于焊渣的粘性不足而在焊接操作时变得容易发生焊渣的垂落。 
进而，在特开2005-319508号中记载的气体保护弧焊用药芯焊丝，由于相对于焊丝的总质量的Mg的含量低至0.1～0.5质量％，所以由于脱酸不足而粘性降低，从而变得容易发生焊接金属的垂落。 
发明内容
本发明正是鉴于上述问题点而成的，其目的在于提供一种可以得到在立向上焊焊接(立向上道溶接)中即使使用高焊接电流也不会发生熔融焊渣及熔融金属的垂落、飞溅(spatter)发生量少的焊接性，进而可以得到机械性质出色的焊接金属的二氧化钛系气体保护弧焊用药芯焊丝。 
本发明中的二氧化钛系气体保护弧焊用药芯焊丝是在金属外皮中填充有焊剂的二氧化钛系气体保护弧焊用药芯焊丝，其特征在于，相对于焊丝的总质量，含有TiO2：6.0～12.0质量％、Al2O3：0.7～1.0质量％、SiO2：0.6～1.0质量％、ZrO2：0.1～0.3质量％，进而，作为金属单体或合金，含有Mn：1.0～3.0质量％、Si：0.3～0.6质量％、Al：0.1～0.3质量％、Mg：0.6～0.9质量％、Na：0.025～0.071质量％、及K：0.11～0.21质量％。 
接着，在将TiO2含量设为[TiO2]、Al2O3含量设为[Al2O3]、SiO2含量设为[SiO2]、ZrO2含量设为[ZrO2]、作为金属单体或合金的Mn含量设为[Mn]、作为金属单体或合金的Si含量设为[Si]、作为金属单体或合金的Mg含量设为[Mg]、Na含量设为[Na]、K含量设为[K]时，TiO2、Al2O3、SiO2、及ZrO2含量的总和[TiO2]+[Al2O3]+[SiO2]+[ZrO2]为8.0～13.5质量％，TiO2与Al2O3含量的和相对于TiO2、Al2O3、SiO2、及ZrO2含量的总和的比([TiO2]+[Al2O3])/([TiO2]+[Al2O3]+[SiO2]+[ZrO2])为0.85～0.95，Mn及Mg含量的积相对于Si含量的比[Mn]×[Mg]/[Si]为2.0～4.0，Na及K含量的和[Na]+[K]为0.15～0.25质量％，Na含量相对于K含量的比[Na]/[K]为0.20～0.40。 
其中，上述的Mn、Si、Al及Mg的各含量为：在为合金的情况下，是分别换算成Mn换算值、Si换算值、Al换算值、及Mg换算值求得的含量。上述的Na及K的各含量为：在为化合物或合金的情况下，是分别换算成Na换算值、及K换算值而求得的含量。 
进而，在上述二氧化钛系气体保护弧焊用药芯焊丝中，除了作为氧化物含有的成分以外的Ti、Zr、Cu、Cr、Nb及V，相对于焊丝的总质量共计含有0.01～0.5质量％ 
如果利用本发明，则在二氧化钛系气体保护弧焊用药芯焊丝中，即使在使用高焊接电流的立向上焊焊接中，熔融部的耐焊道垂落性及飞溅抑制性出色，所以可以得到高焊接操作性。进而，可以得到能够获得机械性质 出色的焊接部的二氧化钛系气体保护弧焊用药芯焊丝。 
附图说明
图1是表示药芯焊丝的截面图。 
具体实施方式
为了防止在立向上焊焊接姿势中成为焊道形状不良的原因的熔融金属的垂落，本发明人对于改变焊渣的组成、进而提高焊渣的凝固点的手段进行了探讨。 
为了将熔融金属保持在焊接区域而不发生垂落，作为焊渣生成剂的TiO2、Al2O3、SiO2、及ZrO2的添加量越多越有利。另外，为了使焊渣的特性成为高熔点及高粘性，Al2O3、SiO2、及ZrO2的添加是有効的。本发明人对各焊渣形成剂的特性进行了调查，发现了ZrO2使飞溅发生量增加，进而还发现了SiO2具有提高焊渣的流动性的作用。另外，还发现了TiO2 及Al2O3具有焊渣的剥离性的劣化、飞溅发生量的增加、及焊渣的粘性的上升作用。接着，还发现了通过调整这些焊渣生成剂的适当的含量，尤其通过相对TiO2、Al2O3、SiO2、及ZrO2的总含量特定TiO2及Al2O3的含量，可以形成高熔点焊渣，可以有效地防止熔融金属的垂落。 
另外，本发明人对熔融金属的适当的组成进行了探讨，发现了不使焊接金属的强度及韧性降低而使熔融金属的粘性上升，从而防止熔融金属从焊接部的垂落的方法。即，通过特定作为脱酸剂添加的Al及Si的添加量，可以防止Al的添加引起的焊接金属的韧性的降低以及Si的添加引起的焊渣凝固点降低、焊接金属的强度的增加以及韧性的降低，同时通过合理化作为强脱酸剂的Mn及Mg相对Si的添加比率，可以使熔融金属中的氧量降低。 
进而，还发现抑制熔融池(pool)的振动对于防止熔融金属的垂落是有效的，调整提高电弧稳定性的作为碱金属的Na以及K的含量的总和(在Na及K作为化合物或合金存在的情况下，分别为Na及K换算值)及比率是有效的，另外，调整Na及K的含量对于飞溅发生量的减低也是有效的。 
以下对本发明的数值限定的理由进行说明。 
“TiO2含量[TiO2]：6.0～12.0质量％” 
TiO2起到作为焊渣形成剂及电弧稳定剂的作用。如果TiO2的含量不到6.0质量％，则不能保证足以支撑焊接金属的焊渣发生量，熔融金属变得容易垂落。相反，如果TiO2的含量超过12.0质量％，则焊渣生成量变得过剩，焊渣变得容易从焊接部垂落，从而变得容易在焊接部中发生焊渣卷入。因而，TiO2的含量为6.0～12.0质量％。 
“Al2O3含量[Al2O3]：0.7～1.0质量％” 
Al2O3具有使焊渣的凝固点上升、使焊渣的粘性上升的作用。如果Al2O3的含量不到0.7质量％，则不能获得使焊渣的凝固点上升的效果，如果Al2O3的含量超过1.0质量％，则飞溅的发生量增加。因而，Al2O3的含量为0.7～1.0质量％。 
“SiO2含量[SiO2]：0.6～1.0质量％” 
SiO2起到作为焊渣形成材料及电弧稳定剂的作用。如果SiO2的含量不到0.6质量％，则电弧变得不稳定，从而飞溅的发生量增加。相反，如果SiO2的含量超过1.0质量％，则焊渣的凝固点降低，熔融金属变得容易从焊接部垂落。因而，SiO2的含量为0.6～1.0质量％。 
“ZrO2含量[ZrO2]：0.1～0.3质量％” 
ZrO2具有使焊渣的凝固点上升、使焊渣的流动性增加的作用。如果ZrO2 的含量不到0.1质量％，则焊渣的凝固变慢，如果ZrO2的含量超过0.3质量％，则飞溅的发生增加，同时焊渣的粘性降低。因而，ZrO2的含量为0.1～0.3质量％。 
“作为金属或合金的Mn含量(在为合金的情况下，为Mn换算值)[Mn]：1.0～3.0质量％” 
Mn是利用金属或Fe-Mn及Fe-Si-Mn等铁合金等添加的。Mn起到脱酸剂的作用，具有提高焊接金属中的抗拉强度及韧性的作用。如果Mn的含量不到1.0质量％，则由于脱酸不足而粘性降低，从而变得容易发生熔融金属的垂落。另外，还在焊接部发生气泡(blow hole)等焊接缺陷，强度及韧性变得容易降低。如果Mn的含量超过3.0质量％，则焊接金属的强度变得过高。因而，作为金属或合金的Mn的含量为1.0～3.0质量％。 
“作为金属或合金的Si含量(在为合金的情况下，为Si换算值)[Si]：0.3～0.6质量％” 
Si是利用金属或Fe-Si、Fe-Si-Mn及Ca-Si等合金添加的。Si起到脱酸剂的作用，具有使焊接金属中的抗拉强度提高的作用。如果Si的含量不到0.3质量％，则由于脱酸不足而粘性降低，变得容易发生熔融金属的垂落。另外，还变得容易在焊接部发生气泡等焊接缺陷。如果Si的含量超过0.6质量％，则焊接金属的抗拉强度变高，韧性降低。因而，作为金属或合金的Si的含量为0.3～0.6质量％。 
“作为金属或合金的Al含量(在为合金的情况下，为Al换算值)：0.1～0.3质量％” 
Al是利用金属或Fe-Al等合金添加的。Al起到作为脱酸剂及焊渣形成剂的作用。如果Al的含量不到0.1质量％，则变得容易发生脱酸剂及焊渣形成剂不足引起的熔融金属的垂落。相反，如果Al的含量超过0.3质量％，则由于熔融金属在焊接部过度地析出，所以焊接金属的韧性降低。因而，作为金属或合金的Al的含量为0.1～0.3质量％。 
“作为金属或合金的Mg含量(在为合金的情况下，为Mg换算值)[Mg]：0.6～0.9质量％” 
Mg是利用金属或Al-Mg及Ni-Mg等合金添加的。Mg起到作为强脱酸剂的作用，如果Mg的含量不到0.6质量％，则由于脱酸不足而焊接金属的粘性降低，熔融金属变得容易从焊接部垂落，同时焊接金属的韧性降低。相反，如果Mg的含量超过0.9质量％，则作为脱酸生成物的MgO在熔融焊渣中过剩地增加，熔融金属变得容易从焊接部垂落，飞溅发生量也增加。因而，作为金属或合金的Mg的含量为0.6～0.9质量％。 
“TiO2、Al2O3、SiO2、及ZrO2含量的总和[TiO2]+[Al2O3]+[SiO2]+[ZrO2]：8.0～13.5质量％” 
TiO2、Al2O3、SiO2、及ZrO2为焊渣生成剂，焊渣生成量根据该焊渣生成剂的总和变化而变化。如果TiO2、Al2O3、SiO2、及ZrO2含量的总和不到8.0质量％，则焊渣生成剂不足，所以变得容易发生熔融金属的垂落。相反，如果TiO2、Al2O3、SiO2、及ZrO2含量的总和超过13.5质量％，则焊渣生成剂量变得过多，焊渣生成量增加，从而焊渣变得容易从焊接部垂 落。另外，如果焊渣的生成量多，则变得容易在焊接部发生飞溅，另外，还变得容易发生焊渣卷入等缺陷。因而，TiO2、Al2O3、SiO2、及ZrO2含量的总和为8.0～13.5质量％。 
“TiO2及Al2O3含量的和相对于TiO2、Al2O3、SiO2、及ZrO2含量的总和的比([TiO2]+[Al2O3])/([TiO2]+[Al2O3]+[SiO2]+[ZrO2])：0.85～0.95” 
TiO2及Al2O3是生成高熔点焊渣的成分，具有改变焊渣的流动性及剥离性的効果。通过利用相对焊渣生成剂的含量的总和的比例来规定该TiO2 及Al2O3的含量，最优化焊渣的流动性及剥离性从而防止焊渣剥离性的低下及飞溅发生量的增加成为可能，所以可以提高立向上焊焊接的操作性。如果TiO2及Al2O3含量的和相对TiO2、Al2O3、SiO2、及ZrO2含量的总和的比不到0.85，则焊渣的流动性增加，焊渣变得不能保持，所以熔融金属变得容易从焊接部垂落。相反，如果TiO2及Al2O3含量的和相对TiO2、Al2O3、SiO2、及ZrO2含量的总和的比不到0.95，则焊渣的剥离性降低，所以焊渣变得容易在焊接部烧付。因而，TiO2及Al2O3含量的和相对TiO2、Al2O3、SiO2、及ZrO2含量的总和的比为0.85～0.95。 
“Mn及Mg含量的积相对Si含量(Mn、Si及Mg在为合金成分的情况下，分别为Mn、Si及Mg换算值)的比[Mn]×[Mg]/[Si]：2.0～4.0” 
Mn及Mg与Si相比，具有使熔融金属的脱酸性及粘性上升的効果。通过利用相对Si的含量的比来规定该Mn及Mg的含量，可以不使焊接金属的机械性质降低而最优化熔融金属的脱酸性及粘性。如果Mn及Mg含量的积相对Si含量的比不到2.0，则由于脱酸不足而熔融金属的粘性降低，在立向上焊焊接中，变得容易发生熔融金属的垂落，进而焊接金属的抗拉强度及韧性也降低。相反，如果Mn及Mg含量的积相对Si含量的比超过4.0，则由于脱酸過剰而焊接金属的抗拉强度变得过高，耐冲击性降低，同时韧性降低。因而，Mn及Mg含量的积相对Si含量的比为2.0～4.0。此外，关于Mn及Mg的含量和相对Si的含量的比，之所以使用Mn及Mg含量的积相对Si含量的比，是在整理了很多实验数据之后，结果发现Mn及Mg含量的积相对Si含量的比与熔融金属的枪械特性之间存在相关性。 
“Na及K含量(Na及K在以化合物或合金的形态存在的情况下，分别 为Na换算值[Na]及K换算值[K])的和[Na]+[K]：0.15～0.25质量％” 
Na及K具有作为电弧稳定剂的作用，通过抑制熔融池的振动来防止熔融金属从焊接部的垂落。如果Na及K含量的和不到0.15质量％，则不能充分地得到抑制熔融池的振動的効果，如果超过0.25质量％，则会过剩地发生Na2O及K2O等的低熔点焊渣，从而熔融金属变得容易从焊接部垂落。因而，Na及K含量的和为0.15～0.25质量％。 
“Na含量相对K含量(Na及K在以化合物或合金的形态存在的情况下，分别为Na换算值[Na]及K换算值[K])的比[Na]/[K]：0.20～0.40”。 
K具有提高电弧集中性、Na具有提高稳定性的効果。如果Na含量相对K含量的比不到0.20，则电弧安定性劣化，飞溅的发生量增加，同时变得容易发生熔融金属的垂落，如果超过0.40，则电弧的集中性增加从而飞溅的发生量变得容易增加。因而，Na含量相对K含量的比为0.20～0.40。 
如果从上述的[Na]+[K]的范围及[Na]/[K]的范围计算Na及K的含量的能够获得的范围，则成为Na：0.025～0.071质量％、及K：0.11～0.21质量％。 
“Ti、Zr、Cu、Cr、Nb及V的含量共计：0.01～0.5质量％” 
Ti、Zr、Cu、Cr、Nb及V具有提高焊接部的耐腐蚀性、高强度及耐高温腐食性的作用。为了充分地发挥这样的作用，这些成分的含有总量优选为0.01质量％。但是，相对于焊丝的总质量，如果这些成分的总量超过0.5质量％，则抗拉强度变得过剩，同时冲击值也降低。在此所述的各元素的含量是指除去作为氧化物含有的成分的含量。 
本发明的二氧化钛系气体保护弧焊用药芯焊丝，作为上述以外的成分，相对于焊丝的总质量，含有70～90质量％的如下成分：外皮、Fe-Mn和Fe-Si等铁合金、以及来源于铁粉的铁成分。如果铁成分的含量低于70质量％，则焊接金属的熔敷効率明显降低，如果超过90质量％，则铁成分变得过剩，其他成分的含量减少，变得不能得到各成分的添加効果。另外，在本发明的二氧化钛系气体保护弧焊用药芯焊丝中，相对于焊丝的总质量，可以含有0.05～0.1质量％的氟化物。如果氟化物的含量不到0.05质量％，则会引起扩散性氢量的大幅度上升，如果超过0.1质量％，则由于蒸气(fume)的增加而变得难以进行焊接操作。其余部分为不可逆的杂 质。 
此外，本发明中的二氧化钛系气体保护弧焊用药芯焊丝的外皮优选根据被焊接材料的材质而适当地使用软钢、高张力钢或低合金钢等。另外，对该焊丝的表面状态没有特别限定，如图1(a)～(d)所示，对焊丝的截面形状及直径也没有特别限定。接着，上述的二氧化钛系气体保护弧焊用药芯焊丝可以在软钢、高张力钢或低合金钢等的焊接中使用。 
本发明中的二氧化钛系气体保护弧焊用药芯焊丝的焊剂(flux)率优选为10～20％。 
【实施例】 
以下与比较例一起示出显示本实施方式的二氧化钛系气体保护弧焊用药芯焊丝的効果的实施例。 
将具有表1所示的组成(质量％)及尺寸的由JIS G3141规定的普通冷轧钢板(SPCC)作为外皮，在该外皮内填充焊剂，进行气体保护弧焊。 
焊剂通过配合从表2所示中选择的材料来调整组成，如图1(a)所示，在外皮内填充，直至焊剂率相对焊丝总质量成为16质量％，从而制作焊丝外径1.4mm的实施例及比较例的二氧化钛系气体保护弧焊用药芯焊丝，使用该焊丝进行焊接。接着，进行立向上焊焊接性、飞溅发生量及焊接金属的机械性质的评价。将各实施例及比较例的二氧化钛系气体保护弧焊用药芯焊丝的组成示于表3-1～6。 
【表1】 
  C   Mn   Si   P   S   其余部分   尺寸
  0.03   0.03   0.01   0.014   0.008   铁及杂质   厚0.7mm、宽12mm
【表2】 
  TiO2   金红石、白钛石(ルコキシン)、钛焊渣等
  Al2O3   氧化铝等
  ZrO2   氧化锆、锆砂等
  SiO2   硅砂等
  Si   Fe-Si合金、Fe-Si-Mn合金等
  Mn   金属Mn、Fe-Mn合金、Fe-Si-Mn合金等
  Al   金属Al、Al-Mg合金、Fe-Al合金、氧化铝等
  Mg   金属Mg、Al-Mg合金、Ni-Mg合金、氧化镁等
  Na   氟化碱、冰晶石、钠长石等
  K   氟硅化钾、钾长石、硅酸钛酸钾玻璃等
立向焊接性及飞溅发生量的评价如下所述，即：将由具有表4所示的组成的由JIS G3106规定的焊接构造用轧制钢材(SM490A)构成的板厚12mm、长400mm的试验板作为母材，利用坡口的根部间隙(root gap)4mm使该母材交叉配置成T字，对该坡口供给作为保护气体的CO2并同时进行角焊并进行评价。其中，焊接电流値为320A，电弧电压为31V，保护气体的流量为25L/分，焊接速度为8～14cm/分。将立向上焊焊接中的焊道的垂落抑制性良好的情况作为○，将为在以往同等以下的情况作为×，示于表3-1～3-6。另外，将飞溅发生量不到1.5mg/分的情况判定为有飞溅发生抑制性。将飞溅发生抑制性良好的情况作为○、将为在以往同等以下的情况作为×，示于表3-1～表3-6。 
【表3-1】 
Figure G2009101389730D00111
【表3-2】 
Figure G2009101389730D00121
Figure G2009101389730D00131
【表3-4】 
【表3-6】 
【表4】 
  C   Si   Mn   P   S   其余部分
  0.15   0.32   1.36   0.011   0.001   Fe及杂质
在焊接金属的机械性质的评价中，将具有表4所示的组成(质量％)的板厚20mm、宽150mm、长300mm的钢板作为母材使用。以坡口角度45°、根部间隙12mm，相对配置该母材，在母材的背侧配置与母材相同的SM490A制的垫板。相对该坡口，25L/分的流量供给作为保护气体的CO2 并同时使用具有表3-1～表3-6所示的组成的实施例及比较例的焊丝，进行气体保护弧焊。其中，焊接电流为280A，焊接金属的层压方法为3层4道(pass)，焊接线能量为35kJ/cm。接着，相对该焊接部，分别各进行2次由JIS Z 3111规定的夏比冲击试验及拉伸试验。对于夏比冲击试验中的吸收能量而言，70J以上的判定为良好(○)，47J以上不到70J的判定为较好(△)，不到47J的判定为不良(×)。对于拉伸试验中的抗拉强度而言，550MPa以上600MPa以下的判定为良好(○)，超过600MPa、620MPa以下的判定为较好(△)，超过620MPa的判定为不良(×)。接着，作为机械性质，采用二者，冲击值及抗拉强度均为○的情况判定机械性质为○，作为冲击值及抗拉强度的组合，(○、△)及(△、△)的情况判定机械性质为△，冲击值及抗拉强度的任意一个为×的情况判定机械性质为×。将该结果一起示于表3-1～表3-6。 
表3-1及表3-2是满足本发明的范围的实施例，表3-3～表3-6是本发明的范围之外的比较例。如表3-1及表3-2所示，实施例1～10满足本发明的范围，在使用高焊接电流的立向上焊焊接中可以得到出色的耐焊道垂落性及飞溅发生抑制性，进而可以得到出色的焊接金属的机械性质。 
在比较例1中，TiO2的含量低于本发明的范围，进而TiO2及Al2O3含量的和相对TiO2、Al2O3、SiO2、及ZrO2含量的总和的比低于本发明的范围，所以在立向上焊焊接中不能得到焊道的垂落抑制性。在比较例2中，TiO2的含量以及TiO2、Al2O3、SiO2、及ZrO2含量的总和超过本发明的范围，确认了焊渣量过多引起的熔融金属的垂落及飞溅发生量的增加。 
在比较例3中，Al2O3的含量低于本发明的范围，由于焊渣的粘性不足而不能得到焊道的垂落抑制性。在比较例4中，Al2O3的含量超过本发明的范围，发生很多大粒的飞溅。在比较例5中，SiO2含量低于本发明的范围，确认了由于焊渣形成剂过小而发生熔融金属的垂落。另一方面，在比 较例6中，SiO2含量超过本发明的范围，由于焊渣的粘性降低而发生熔融金属的垂落。在比较例7中，ZrO2含量低于本发明的范围，确认了不能得到焊渣的理想的凝固点上升而发生熔融金属的垂落。在比较例8中，ZrO2 含量超过本发明的范围，飞溅的发生量增加，由于焊渣的粘性降低而发生了熔融金属的垂落。 
在比较例9中，TiO2、Al2O3、SiO2、及ZrO2含量的总和低于本发明的范围，确认了由于焊渣形成剂不足而熔融金属发生垂落。另一方面，在比较例10中，TiO2、Al2O3、SiO2、及ZrO2含量的总和超过本发明的范围，确认了由于焊渣生成剂过多而发生熔融金属的垂落，还大量地发生飞溅。 
比较例11以及12是相对满足本发明的范围的实施例，调整SiO2的含量，改变TiO2及Al2O3含量的和相对TiO2、Al2O3、SiO2、及ZrO2含量的总和的比的比较例。在比较例11中，SiO2的含量超过本发明的范围，进而TiO2及Al2O3含量的和相对TiO2、Al2O3、SiO2、及ZrO2含量的总和的比低于本发明的范围，由于焊渣的粘性不足而在立向上焊焊接中发生了熔融金属的垂落。另一方面，在比较例12中，SiO2的含量低于本发明的范围，进而TiO2及Al2O3含量的和相对TiO2、Al2O3、SiO2、及ZrO2含量的总和的比超过本发明的范围，所以发生很多大粒的飞溅。 
在比较例13中，Mn的含量以及Mn及Mg含量的积相对Si含量的比低于本发明的范围，确认了由于脱酸不足而熔融金属的韧性降低，由于熔融金属的粘性降低而在立向上焊焊接中发生熔融金属的垂落。另一方面，在比较例14中，Mn的含量超过本发明的范围，由于焊接金属的过度的粘性上升而抗拉强度变得过剩。 
在比较例15中，Si含量低于本发明的范围，确认了由于脱酸不足而焊接金属的韧性降低，同时在立向上焊焊接中发生熔融金属的垂落。另一方面，在比较例16中，Si的含量超过本发明的范围，在焊渣中过剩地生成缺乏粘性的SiO2，发生了熔融金属的垂落。在比较例17中，Al的含量低于本发明的范围，由于焊渣及熔融金属的粘性的降低而发生了熔融金属的垂落。在比较例18中，Al的含量超过本发明的范围，合金成分在焊接部过度地析出，焊接金属的抗拉强度变得过剩，焊接金属的韧性降低。在比较例19中，Mg的含量低于本发明的范围，由于脱酸不足而熔融金属的粘 性不足，从而发生熔融金属的垂落，进而焊接金属的韧性降低。另一方面，在比较例20中，Mg的含量超过本发明的范围，发生很多大粒的飞溅，进而合金成分在焊接部过度地析出，焊接金属的抗拉强度变得过剩。 
在比较例21中，Mn及Mg含量的积相对Si的含量的比低于本发明的范围，由于脱酸不足而熔融金属的粘性降低，确认了在立向上焊焊接中发生熔融金属的垂落，进而焊接金属的抗拉强度及韧性降低。另一方面，在比较例22中，Mn及Mg含量的积相对Si含量的比超过本发明的范围，由于脱酸过剩而焊接金属的抗拉强度过度地变高，进而韧性降低。 
在比较例23中，Na及K含量的和低于本发明的范围，电弧变得不稳定，大粒的飞溅的发生量增加，进而熔融池的振動变大，发生了焊渣及熔融金属的垂落。在比较例24中，Na及K含量的和超过本发明的范围，过剩地生成缺乏粘性的Na2O及K2O，在立向上焊焊接中发生了熔融金属的垂落。在比较例25中，Na含量相对K含量的比低于本发明的范围，电弧的喷射力变强，发生了焊渣及熔融金属的垂落。另一方面，在比较例26中，Na含量相对K含量的比超过本发明的范围，电弧的集中性增加，飞溅的发生量增加。 
在满足本发明的范围的实施例1～12中，实施例1～10是满足本发明的更优选条件的实施例。在实施例1～10中，Ti、Zr、Cu、Cr、Nb及V的含量的总和满足本发明的范围，实施例11是满足本发明的必要条件但不满足更优选条件的实施例，实施例12是不含有Ti、Zr、Cu、Cr、Nb及V的实施例。这些实施例12及13尽管整体上比实施例1～10的特性差，但整体上比比较例1～26的特性出色。 

Claims (2)

1.一种二氧化钛系气体保护弧焊用药芯焊丝，其是在金属外皮中填充有焊剂的二氧化钛系气体保护弧焊用药芯焊丝，其特征在于，
相对于焊丝的总质量，含有TiO2：6.0～12.0质量％、Al2O3：0.7～1.0质量％、SiO2：0.6～1.0质量％、ZrO2：0.1～0.3质量％，并且，作为金属单体或合金，含有Mn：1.0～3.0质量％、Si：0.3～0.6质量％、Al：0.1～0.3质量％、Mg：0.6～0.9质量％、Na：0.025～0.071质量％及K：0.11～0.21质量％，
在将TiO2含量设为[TiO2]、Al2O3含量设为[Al2O3]、SiO2含量设为[SiO2]、ZrO2含量设为[ZrO2]、作为金属单体或合金的Mn含量设为[Mn]、作为金属单体或合金的Si含量设为[Si]、作为金属单体或合金的Mg含量设为[Mg]、Na含量设为[Na]、K含量设为[K]时，
TiO2、Al2O3、SiO2及ZrO2含量的总和[TiO2]+[Al2O3]+[SiO2]+[ZrO2]为8.0～13.5质量％，
TiO2与Al2O3含量的和相对于TiO2、Al2O3、SiO2及ZrO2含量的总和的比([TiO2]+[Al2O3])/([TiO2]+[Al2O3]+[SiO2]+[ZrO2])为0.85～0.95，
Mn及Mg含量的积相对于Si含量的比[Mn]×[Mg]/[Si]为2.0～4.0，
Na及K含量的和[Na]+[K]为0.15～0.25质量％，
Na含量相对于K含量的比[Na]/[K]为0.20～0.40，
在此，上述的Mn、Si、Al及Mg的各含量为：在为合金的情况下，是分别换算成Mn换算值、Si换算值、Al换算值及Mg换算值求得的含量；上述的Na及K的各含量为：在为化合物或合金的情况下，是分别换算成Na换算值、及K换算值而求得的含量。
2.根据权利要求1所述的二氧化钛系气体保护弧焊用药芯焊丝，其中，
除了作为氧化物含有的成分以外的Ti、Zr、Cu、Cr、Nb及V，相对于焊丝的总质量共计含有0.01～0.5质量％。
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