JP2002035989A - Highly enriched oxygen filler wire for laser beam welding - Google Patents
Highly enriched oxygen filler wire for laser beam weldingInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、造船、機械、建
築、産業プラント、その他の鋼構造物のレーザー溶接施
工時に使用されるフィラーワイヤに関するものであり、
特に低温靭性に優れた溶接金属が得られ、かつ高能率な
レーザー溶接を提供することができるレーザー溶接用高
酸素フィラーワイヤに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to filler wires used in laser welding of shipbuilding, machinery, construction, industrial plants, and other steel structures.
In particular, the present invention relates to a high oxygen filler wire for laser welding which can provide a weld metal having excellent low-temperature toughness and can provide highly efficient laser welding.
【０００２】[0002]
【従来の技術】溶接金属の低温靭性を改善する研究は古
くから行われ、溶接金属の組織をアシキュラーフェライ
ト組織にすることで溶接金属の低温靭性が向上すること
が、例えば、溶接部の組織と靭性 堀井行彦 第１２８
回西山記念講座等で報告されている。また、これらの研
究報告においては、溶接金属中に低温靭性に優れたアシ
キュラーフェライト組織を生成させるためには、Ｔｉ酸
化物を分散して生成させることが有効であり、そのため
の条件として、以下の溶接金属中のＡｌ含有量と酸素量
の関係を満足させることが必須条件であることが報告さ
れている。2. Description of the Related Art Research on improving the low-temperature toughness of a weld metal has been carried out for a long time, and it has been reported that the low-temperature toughness of a weld metal can be improved by changing the structure of the weld metal to an acicular ferrite structure. And toughness Yukihiko Horii 128th
It has been reported at the Nishiyama Memorial Lecture. Further, in these research reports, in order to generate an acicular ferrite structure having excellent low-temperature toughness in a weld metal, it is effective to generate a Ti oxide in a dispersed state. It has been reported that satisfying the relationship between the Al content and the oxygen content in the weld metal is an essential condition.
【０００３】（溶接金属中のＡｌ含有量）＜（溶接金属
中の酸素含有量）(Al content in weld metal) <(Oxygen content in weld metal)
【０００４】この条件において、溶接金属中のＡｌは、
その酸素親和力がＴｉよりも強いために最初に優先的に
酸化されてＡｌ酸化物を生成し、その後、過剰の酸素が
Ｔｉと反応してＴｉ酸化物が生成し、溶接金属中にＴｉ
酸化物が分散する。Under these conditions, Al in the weld metal is
Since its oxygen affinity is stronger than that of Ti, it is preferentially oxidized first to form Al oxide, and then excess oxygen reacts with Ti to form Ti oxide, and Ti
Oxides disperse.
【０００５】したがって、溶接金属中に低温靭性に優れ
たアシキュラーフェライト組織を生成させるためには、
少なくとも溶接金属中のＡｌ含有量よりも多くの酸素量
を供給させることが、が必須条件となっている。Therefore, in order to form an acicular ferrite structure having excellent low-temperature toughness in a weld metal,
It is an essential condition that at least an oxygen content larger than the Al content in the weld metal be supplied.
【０００６】溶接金属中に酸素を供給させる方法として
は、従来のアーク溶接の場合には、溶接材料やシールド
ガスを用いることにより行っていた。[0006] As a method of supplying oxygen into the weld metal, in the case of conventional arc welding, welding has been performed by using a welding material or a shielding gas.
【０００７】しかしながら、アーク溶接に比べてレーザ
ー溶接の場合は、溶接金属における母材希釈率（溶接金
属中の成分に占める母材成分の含有割合）が大きいた
め、溶接材料やシールドガスによる溶接金属への酸素の
供給は、非常に困難である。However, in the case of laser welding, the base metal dilution ratio (content ratio of the base metal component in the components of the weld metal) is larger in the case of laser welding than in the case of arc welding. Supplying oxygen to the air is very difficult.
【０００８】従来のレーザー溶接における溶接金属への
酸素供給方法としては、例えば、特開平８−１４１７６
３号公報には、レーザー溶接時に使用するアシストガス
として酸素と炭酸ガスの混合ガスを用いる方法が開示さ
れている。As a method for supplying oxygen to the weld metal in the conventional laser welding, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No.
No. 3 discloses a method using a mixed gas of oxygen and carbon dioxide as an assist gas used in laser welding.
【０００９】しかしながら、この方法では、レーザー出
力が１０ｋｗを超えるような高出力のレーザー溶接を行
う場合には、多量のプラズマが発生し、溶接の溶け込み
深さを低下させるだけでなく、レーザー溶接時のキーホ
ールの安定性が損われ、溶接ビード形状が悪化するとい
う溶接作業性及び品質の問題がある。However, in this method, when performing high-power laser welding in which the laser output exceeds 10 kW, a large amount of plasma is generated, which not only reduces the penetration depth of welding, but also reduces the welding time. However, there is a problem in welding workability and quality that the stability of the keyhole is deteriorated and the shape of the weld bead is deteriorated.
【００１０】またレーザー溶接時にフィラーワイヤを用
いて溶接金属中に酸素を供給する方法が、例えば特開平
０６−４７５８２号公報等で開示されている。しかしな
がら、ワイヤ中に含有できる酸素量は、最大でも０．３
質量％と少ない条件で溶接金属の母材希釈率が高いレー
ザー溶接で必要酸素量を確保するために、溶接速度が
１．０ｍ／分に対して、フィラーワイヤの送給速度を
４．０ｍ／分と非常に高くなっている。このようにフィ
ラーワイヤの送給量が大きい溶接条件では、溶接自体は
可能であっても溶融金属量が必要以上に増加するために
溶接ビードの垂れ落ちが生じ、ビード形状などの外観上
の問題だけでなく、溶接金属の疲労特性を著しく劣化さ
せるという品率上の問題がある。また、フィラーワイヤ
を多量に送給するためにレーザー熱（出力）の多くがフ
ィラーワイヤの溶解のために費やされ、溶接速度が高速
化できないという溶接効率の問題も有している。A method for supplying oxygen into the weld metal using a filler wire during laser welding is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 06-47582. However, the amount of oxygen that can be contained in the wire is at most 0.3
In order to secure the required oxygen amount in laser welding in which the base metal dilution ratio of the weld metal is high under conditions as low as mass%, the feed speed of the filler wire is 4.0 m / min while the welding speed is 1.0 m / min. Minutes are very high. Under such welding conditions where the feed rate of filler wire is large, even though welding itself is possible, the amount of molten metal increases more than necessary, causing dripping of the weld bead and appearance problems such as bead shape. In addition, there is a problem in terms of product quality that significantly deteriorates the fatigue properties of the weld metal. Further, since a large amount of the filler wire is supplied, a large amount of laser heat (output) is consumed for dissolving the filler wire, and there is also a problem of welding efficiency that the welding speed cannot be increased.
【００１１】[0011]
【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術の問題
点に鑑みて、本発明は、レーザー出力が１０ｋｗを超え
る高出力レーザー溶接を行う場合にも、低温靭性に優れ
たアシキュラーフェライト組織を溶接金属中に生成させ
るために必要な溶接金属中の酸素量を効率的に供給する
ことが可能である高酸素フィラーワイヤを提供するもの
である。In view of the above-mentioned problems of the prior art, the present invention provides an acicular ferrite structure excellent in low-temperature toughness even when performing high-power laser welding with a laser output exceeding 10 kW. An object of the present invention is to provide a high oxygen filler wire capable of efficiently supplying an amount of oxygen in a weld metal required for generation in the weld metal.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するものであり、その要旨は以下の通りである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its gist is as follows.
【００１３】（１） 鋼製外皮内に少なくともフラック
ス粉を充填してなるレーザー溶接用高酸素フィラーワイ
ヤにおいて、ワイヤ全質量に対して鉄酸化物を２．０質
量％以上含有し、かつ鋼製外皮内に充填するフラックス
の合計量がワイヤ全質量に対して５〜２０質量％である
ことを特徴とするレーザー溶接用高酸素フィラーワイ
ヤ。(1) A high oxygen filler wire for laser welding in which a steel sheath is filled with at least flux powder, containing iron oxide in an amount of 2.0% by mass or more with respect to the total mass of the wire, and A high-oxygen filler wire for laser welding, wherein the total amount of flux filled in the outer skin is 5 to 20% by mass based on the total mass of the wire.
【００１４】（２） ワイヤ全質量に対してＴｉ又はＴ
ｉ化合物をＴｉ換算値で０．０１〜１．０質量％含有す
ることを特徴とする上記（１）に記載のレーザー溶接用
高酸素フィラーワイヤ。(2) Ti or T based on the total mass of the wire
The high oxygen filler wire for laser welding according to the above (1), wherein the i compound is contained in an amount of 0.01 to 1.0% by mass in terms of Ti.
【００１５】（３） ワイヤ全質量に対してＢ又はＢ化
合物をＢ換算値で０．００１〜０．５質量％含有するこ
とを特徴とする上記（１）又は（２）に記載のレーザー
溶接用高酸素フィラーワイヤ。(3) The laser welding as described in (1) or (2) above, wherein B or B compound is contained in an amount of 0.001 to 0.5% by mass in terms of B with respect to the total mass of the wire. For high oxygen filler wire.
【００１６】[0016]
【発明の実施の形態】以下に本発明を詳細に説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail.
【００１７】本発明のレーザー溶接用高酸素フィラーワ
イヤは、特にＡｌキルド鋼をレーザー溶接する際に溶接
金属の低温靭性を向上させることを目的とする。The high oxygen filler wire for laser welding of the present invention is intended to improve the low temperature toughness of a weld metal particularly when laser welding Al-killed steel.
【００１８】上述のように、Ａｌキルド鋼の溶接金属の
低温靭性を向上させるために有効なアシキュラーフェラ
イト組織を生成させるためのＴｉ酸化物の生成条件は、
（溶接金属中のＡｌ含有量）＜（溶接金属中の酸素含有
量）であることが知られている。また、溶接の対象とな
るＡｌキルド鋼中の通常のＡｌ含有量は、０．０３質量
％以下である。As described above, the conditions for forming the Ti oxide for generating an acicular ferrite structure effective for improving the low-temperature toughness of the weld metal of Al-killed steel are as follows:
It is known that (Al content in weld metal) <(oxygen content in weld metal). The usual Al content in the Al-killed steel to be welded is 0.03% by mass or less.
【００１９】したがって、Ａｌキルド鋼の溶接金属の低
温靭性を向上させるためには、フィラーワイヤにより少
なくとも０．０３質量％以上の酸素を溶接金属中へ供給
する必要がある。Therefore, in order to improve the low temperature toughness of the Al-killed steel weld metal, it is necessary to supply at least 0.03 mass% or more of oxygen into the weld metal by the filler wire.
【００２０】レーザー溶接は、溶接金属の母材希釈率が
非常に高いため、フィラーワイヤ中の酸素含有量は、上
記の溶接金属中の必要酸素量（０．０３質量％以上）と
母材希釈率を考慮して決定する必要がある。In laser welding, since the base metal dilution ratio of the weld metal is very high, the oxygen content in the filler wire is determined by the required oxygen amount (0.03% by mass or more) in the weld metal and the base material dilution ratio. It is necessary to decide in consideration of the rate.
【００２１】図１に、板厚１０ｍｍの鋼板をレーザー出
力が１５ｋｗ、溶接速度が１．０ｍ／分の条件でワイヤ
径が１．４ｍｍφのフィラーワイヤを用いてレーザー溶
接し、ワイヤ供給速度と溶接金属の母材希釈率との関係
を調べた結果を示す。FIG. 1 shows that a steel plate having a thickness of 10 mm is laser-welded using a filler wire having a wire diameter of 1.4 mmφ at a laser output of 15 kw and a welding speed of 1.0 m / min. The result of having investigated the relationship with the base metal dilution rate of a metal is shown.
【００２２】図１から、レーザー溶接時に最大のワイヤ
供給速度でワイヤ成分を溶接金属中へ供給した場合の溶
接金属の母材希釈率は、約９０質量％であることから、
レーザー溶接時の溶接金属成分におけるフィラーワイヤ
成分の最大寄与率は、１０質量％程度であることが判っ
た。From FIG. 1, the base metal dilution ratio of the weld metal when the wire component is supplied into the weld metal at the maximum wire supply speed during laser welding is about 90% by mass.
It was found that the maximum contribution ratio of the filler wire component to the weld metal component during laser welding was about 10% by mass.
【００２３】なお、発明者らの実験によれば、レーザー
溶接時の溶接金属の母材希釈率は、レーザパワー、溶接
速度、ワイヤ送給速度、ワイヤ径等の条件を調整しても
大幅に低下させることができなかった。According to the experiments by the inventors, the base metal dilution ratio of the weld metal during laser welding can be significantly increased even when the conditions such as laser power, welding speed, wire feed speed, and wire diameter are adjusted. Could not be reduced.
【００２４】以上より、Ａｌキルド鋼のレーザー溶接時
に溶接金属の低温靭性を向上させるためには、レーザー
溶接に用いるフィラーワイヤ中の必要酸素含有量は、少
なくとも溶接金属中の必要酸素量（０．０３質量％以
上）の１０倍の含有量、つまり少なくとも０．３質量％
以上が必要であることが判る。From the above, in order to improve the low-temperature toughness of the weld metal during laser welding of Al-killed steel, the required oxygen content in the filler wire used for laser welding must be at least the required oxygen content (0. 10% or more, that is, at least 0.3% by mass.
It turns out that the above is necessary.
【００２５】また、発明者らの実験等の検討結果から、
実際に溶接金属中で安定してＴｉ酸化物を生成させるた
めには、フィラーワイヤ中の酸素含有量は０．４質量％
以上必要であることが判っている。Further, based on the results of the experiments and the like by the inventors,
In order to actually generate Ti oxide stably in the weld metal, the oxygen content in the filler wire should be 0.4% by mass.
It turns out that this is necessary.
【００２６】次に本発明者らは、フィラーワイヤ中に
０．４質量％以上の酸素を含有し、溶接金属中に効率的
に酸素を供給できる金属酸化物について、詳細な検討し
た。その結果、鉄酸化物は安価であるだけでなく、他の
酸化物に比べて、酸素が解離しやすく溶接金属内に均一
に酸素を供給させることができることが判った。Next, the present inventors have studied in detail a metal oxide containing 0.4% by mass or more of oxygen in the filler wire and capable of efficiently supplying oxygen to the weld metal. As a result, it was found that iron oxide is not only inexpensive, but also easily dissociates oxygen compared to other oxides, and can supply oxygen uniformly to the weld metal.
【００２７】図３は、フィラーワイヤ中の酸素源として
Ｍｎ酸化物と鉄酸化物をそれぞれ用いてレーザー溶接し
た場合の溶接金属の表面側半分と裏面側半分の酸素含有
量を分析した結果を示す。なお、フィラーワイヤ中のＭ
ｎ酸化物と鉄酸化物のそれぞれの添加量は、溶接金属全
体の酸素量が同一となるように調整した。また、溶接金
属の表面側半分と裏面側半分の酸素含有量を分析は、図
２に示すように１２ｍｍ厚の溶接金属の表面側半分と裏
面側半分のそれぞれから分析用試料を採取して酸素分析
を実施し、フィラーワイヤから供給された酸素の溶接金
属中の分布の均一性を評価した。FIG. 3 shows the results of analysis of the oxygen content of the front half and the back half of the weld metal when laser welding was performed using Mn oxide and iron oxide, respectively, as the oxygen source in the filler wire. . In addition, M in the filler wire
The amount of each of the n oxide and the iron oxide was adjusted so that the oxygen content of the entire weld metal was the same. As shown in FIG. 2, the analysis of the oxygen content of the front half and the back half of the weld metal was performed by collecting a sample for analysis from each of the front half and the back half of the 12 mm thick weld metal as shown in FIG. An analysis was performed to evaluate the uniformity of distribution of the oxygen supplied from the filler wire in the weld metal.
【００２８】図３から明らかなようにフィラーワイヤ中
の酸素源として鉄酸化物を用いた場合は、Ｍｎ酸化物を
用いた場合に比べて、溶接金属中に酸素を均一に分布さ
せることができることが判る。As is apparent from FIG. 3, when iron oxide is used as the oxygen source in the filler wire, oxygen can be more uniformly distributed in the weld metal as compared with the case where Mn oxide is used. I understand.
【００２９】鉄酸化物を用いた場合に溶接金属中の酸素
分布が均一にできる理由は、鉄酸化物は、溶融金属の表
面張力を下げる作用があるフリー酸素を多く生成し、そ
の結果、溶融金属の対流が促進されて溶接金属内の酸素
分布が均一になったものと考えられる。The reason why the distribution of oxygen in the weld metal can be made uniform when iron oxide is used is that iron oxide generates a large amount of free oxygen that has the effect of lowering the surface tension of the molten metal. It is considered that the convection of the metal was promoted and the oxygen distribution in the weld metal became uniform.
【００３０】酸素源として鉄酸化物をフィラーワイヤ中
に含有させることにより、従来、レーザー溶接時のフィ
ラーワイヤによる溶接金属中への成分供給における溶接
金属中の成分偏析の問題は解消することができる。By incorporating an iron oxide into the filler wire as an oxygen source, the problem of the segregation of components in the weld metal in the supply of components into the weld metal by the filler wire during laser welding can be solved conventionally. .
【００３１】本発明で、フィラーワイヤ中に含有させる
鉄酸化物の化学組成は、特に規定する必要はなく、鉄酸
化物としては、Ｆｅ2Ｏ3、Ｆｅ3Ｏ4、ＦｅＯ等の鉄酸化
物、或いはＦｅＴｉＯ3、ＦｅＭｏＯ4、ＦｅＷＯ4等の
鉄複合酸化物等の何れの酸化物であっても良く、それら
の溶接金属中への酸素供給源としての機能には差異がな
いが、鉄酸化物は安価でＦｅ以外の金属元素の影響がな
いので、これを用いることが好ましい。In the present invention, the chemical composition of the iron oxide contained in the filler wire does not need to be particularly specified. Examples of the iron oxide include iron oxides such as Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 and FeO. Alternatively, any oxides such as iron composite oxides such as FeTiO 3 , FeMoO 4 , and FeWO 4 may be used. There is no difference in their functions as an oxygen supply source into the weld metal. Since the material is inexpensive and has no influence of metal elements other than Fe, it is preferable to use this.
【００３２】上述の通り、Ａｌキルド鋼のレーザー溶接
時に溶接金属の低温靭性を向上させるためには、溶接金
属の母材希釈を考慮し、レーザー溶接に用いるフィラー
ワイヤ中に、少なくとも０．４質量％以上の酸素含有量
が含まれることが必要である。したがって、本発明で
は、鉄酸化物の中で、最も酸素含有量が低いＦｅＯを用
いた場合でも、フィラーワイヤ中に０．４質量％の酸素
含有量を確保するために、フィラーワイヤ全質量に対し
て２．０質量％以上の鉄酸化物を含有する必要がある。As described above, in order to improve the low-temperature toughness of the weld metal at the time of laser welding of Al-killed steel, at least 0.4 mass% is added to the filler wire used for laser welding in consideration of the base metal dilution of the weld metal. % Or more of the oxygen content. Therefore, in the present invention, even when FeO having the lowest oxygen content among iron oxides is used, in order to secure an oxygen content of 0.4% by mass in the filler wire, the total mass of the filler wire is reduced. On the other hand, it is necessary to contain 2.0% by mass or more of iron oxide.
【００３３】なお、フィラーワイヤ中の鉄酸化物の含有
量の下限値（２．０質量％）は、フィラーワイヤ中の必
要酸素含有量の下限値（０．４質量％）から以下のよう
に求められる。The lower limit (2.0% by mass) of the iron oxide content in the filler wire is as follows from the lower limit (0.4% by mass) of the required oxygen content in the filler wire. Desired.
【００３４】 ［ワイヤ中の鉄酸化物の含有量］ ＝（ＦｅＯの分子量）／（Ｏ質量数）×（ワイヤ中の必要酸素量） ＝（５６＋１６）／（１６）×（０．４） ≒２．０（質量％）[Content of iron oxide in wire] = (molecular weight of FeO) / (mass number of O) × (required amount of oxygen in wire) = (56 + 16) / (16) × (0.4) 2.0 (% by mass)
【００３５】なお、本発明では、フィラーワイヤ中に含
有する鉄酸化物の上限は特に規定する必要がなく、ワイ
ヤ製造時の伸線等に支障がない後述するその他フラック
スと金属粉の総充填量の限界範囲内においてより多く充
填することが好ましい。これは、フィラーワイヤ中に鉄
酸化物が多量に含まれているほど少量のワイヤ供給量で
必要酸素量が確保されるので、レーザー溶接時の溶接熱
源の多くをワイヤ溶解に消費されることなく、より効率
よく溶接施工が行えるからである。In the present invention, the upper limit of the iron oxide contained in the filler wire does not need to be particularly specified, and the total filling amount of other fluxes and metal powder which will be described later does not hinder drawing at the time of wire production. It is preferable to fill more in the limit range of. The reason is that the larger the amount of iron oxide contained in the filler wire, the smaller the amount of oxygen required by the wire supply amount, so that much of the welding heat source during laser welding is not consumed for melting the wire. This is because welding can be performed more efficiently.
【００３６】また、本発明では、フィラーワイヤの製造
上の点から鋼製外皮内に充填するフラックスの合計量が
ワイヤ全質量に対して５〜２０質量％に規定する。これ
は、鋼製外皮内のフラックスの総充填量が、５質量％未
満になると、フィラーワイヤ内にフラックスを均一充填
することが困難となり、また２０質量％を超えると、ワ
イヤの伸線中にワイヤが破断して製造に支障をきたすた
めである。なお、フラックス中に金属粉を充填する場合
にも本発明は適用できる。In the present invention, the total amount of the flux to be filled in the steel sheath is specified to be 5 to 20% by mass with respect to the total mass of the wire from the viewpoint of manufacturing the filler wire. This is because when the total amount of flux in the steel sheath is less than 5% by mass, it is difficult to uniformly fill the flux into the filler wire, and when the total amount exceeds 20% by mass, during the wire drawing, The reason for this is that the wire breaks and hinders production. The present invention can be applied to a case where a metal powder is filled in a flux.
【００３７】次に本発明のフィラーワイヤ中のＴｉ及び
Ｂの添加量の規定について説明する。Next, the definition of the addition amount of Ti and B in the filler wire of the present invention will be described.
【００３８】Ｔｉ及びＢの元素は溶接金属のミクロ組織
の微細化に有効であり、適量の添加により溶接金属の靭
性を大幅に向上させることができる。これらの元素は母
材及びフィラーワイヤの何れから溶接金属に供給されて
もその効果は同等である。したがって、母材にこれらの
元素が添加されていない鋼板を使用する場合には、Ｔ
ｉ、Ｂが添加されたワイヤは溶接金属の靱性改善に有効
な手段となる。The elements Ti and B are effective for refining the microstructure of the weld metal, and the addition of an appropriate amount can significantly improve the toughness of the weld metal. Even if these elements are supplied to the weld metal from either the base material or the filler wire, the effects are the same. Therefore, when using a steel sheet to which these elements are not added to the base material, T
The wire to which i and B are added is an effective means for improving the toughness of the weld metal.
【００３９】この場合、Ｔｉ、Ｂは、フィラーワイヤか
らそれぞれＴｉ、Ｂの形態で溶接金属に供給しても、或
いはＴｉ化合物、Ｂ化合物の形態で供給しても良い。Ｔ
ｉ化合物としては、Ｔｉ−Ｆｅ、Ｔｉ−Ａｌ等のＴｉ合
金、ＴｉＯ、ＴｉＯ2等のＴｉ酸化物、ＴｉＣ、ＴｉＮ
等のＴｉ無機化合物があげられる。また、Ｂ化合物とし
ては、Ｂ2Ｏ3等のＢ酸化物、Ｂ4Ｃ、ＢＮ等のＢ無機化
合物があげられる。これ以外のＴｉ化合物、Ｂ化合物で
あってもレーザー溶接時に高エネルギー密度のレーザー
により容易に分解してＴｉ、Ｂとして溶接金属に供給で
きるものであれば使用できる。In this case, Ti and B may be supplied from the filler wire to the weld metal in the form of Ti and B, respectively, or may be supplied in the form of a Ti compound and a B compound. T
Examples of the i compound include Ti alloys such as Ti—Fe and Ti—Al, Ti oxides such as TiO and TiO 2 , TiC, and TiN.
And the like. Examples of the B compound include B oxides such as B 2 O 3 and B inorganic compounds such as B 4 C and BN. Other Ti compounds and B compounds can be used as long as they can be easily decomposed by a laser having a high energy density during laser welding and can be supplied to the weld metal as Ti and B.
【００４０】Ｔｉの場合は、０．０１質量％未満になる
と、上記の効果が充分得られず、また１．０質量％を超
えると、溶接金属の著しい硬化や炭窒化物の析出を引起
こし、溶接金属の靭性を劣化させるため、フィラーワイ
ヤ中のＴｉ又はＴｉ化合物の含有量をＴｉ換算値でワイ
ヤ全質量に対して、０．０１〜１．０質量％とする。In the case of Ti, if the content is less than 0.01% by mass, the above effects cannot be sufficiently obtained, and if it exceeds 1.0% by mass, remarkable hardening of the weld metal and precipitation of carbonitride are caused. In order to deteriorate the toughness of the weld metal, the content of Ti or Ti compound in the filler wire is set to 0.01 to 1.0% by mass with respect to the total mass of the wire in terms of Ti.
【００４１】Ｂの場合は、０．００１質量％未満になる
と、上記の効果が充分得られず、また０．５質量％を超
えると、溶接金属の著しい硬化や炭窒化物の析出を引起
こし、溶接金属の靭性を劣化させるため、フィラーワイ
ヤ中のＢ又はＢ化合物の含有量をＢ換算値でワイヤ全質
量に対して、０．００１〜０．５質量％とする。In the case of B, if the amount is less than 0.001% by mass, the above effects cannot be sufficiently obtained. If the amount exceeds 0.5% by mass, remarkable hardening of the weld metal and precipitation of carbonitrides are caused. In order to deteriorate the toughness of the weld metal, the content of B or the B compound in the filler wire is set to 0.001 to 0.5% by mass with respect to the total mass of the wire in terms of B.
【００４２】[0042]
【実施例】以下に、実施例を用いて本発明の効果を説明
する。The effects of the present invention will be described below with reference to examples.
【００４３】表１に示す成分組成の１２ｍｍ厚の鋼板を
表２に示すワイヤの径が１．２ｍｍφのフィラーワイヤ
を用いて、レーザー出力が２０ｋｗ、焦点距離：５００
ｍｍのミラーによりレーザビームを集光し、表３に示す
溶接速度及びフィラーワイヤ供給速度の条件でレーザー
溶接を行った。また、レーザビームの焦点位置は鋼板表
面とし、アシストガスとしてＨｅを使用して毎分３０Ｌ
で流しながらレーザー溶接した。A steel plate having a component composition shown in Table 1 having a thickness of 12 mm was used with a filler wire having a wire diameter of 1.2 mmφ shown in Table 2 and a laser output of 20 kW and a focal length of 500.
The laser beam was condensed by a mm mirror, and laser welding was performed under the conditions of welding speed and filler wire supply speed shown in Table 3. The focal position of the laser beam is on the surface of the steel plate, and He is used as an assist gas at 30 L / min.
Laser welding while flowing.
【００４４】表２に示すフィラーワイヤ記号Ａ〜Ｄ及び
それらを用いて溶接した試験番号１〜８は、本発明の範
囲内ある発明例を示す。また、表２に示すフィラーワイ
ヤ記号Ｅ〜Ｇ及びそれらを用いて溶接した試験番号９〜
１１は、本発明の範囲から外れた比較例を示す。The filler wire symbols A to D shown in Table 2 and Test Nos. 1 to 8 welded using them indicate invention examples within the scope of the present invention. In addition, filler wire symbols E to G shown in Table 2 and test numbers 9 to which were welded using them.
11 shows a comparative example out of the scope of the present invention.
【００４５】表３に示す試験番号９〜１１の発明例は、
本発明の範囲内あるフィラーワイヤを用いることにより
フィラーワイヤの送給速度：１．０〜２．５ｍ／分、溶
接速度：１．０〜３．０ｍ／分において、レーザー溶接
時の溶接金属の垂れ落ちは認められず、また溶接金属中
の酸素分布が均一な状態で充分な酸素を供給することが
でき、優れた靭性の溶接金属を得ることができた。The invention examples of Test Nos. 9 to 11 shown in Table 3 are as follows:
By using a filler wire within the scope of the present invention, at a feed speed of the filler wire of 1.0 to 2.5 m / min and a welding speed of 1.0 to 3.0 m / min, the welding metal at the time of laser welding is formed. No dripping was observed, and sufficient oxygen could be supplied in a state where the oxygen distribution in the weld metal was uniform, and a weld metal having excellent toughness was obtained.
【００４６】これに対し表３に示す試験番号９の比較例
は、フィラーワイヤ中のＦｅＯの含有量が低く、フィラ
ーワイヤの供給速度を５．０ｍ／分と大きくしても溶接
金属中に充分な酸素を供給することができず、得られた
溶接金属の靭性は低かった。また、フィラーワイヤの供
給速度を大き過ぎるためにレーザー溶接時に溶接金属の
垂れ落ちが発生した。On the other hand, in the comparative example of Test No. 9 shown in Table 3, the content of FeO in the filler wire was low, and even if the supply speed of the filler wire was increased to 5.0 m / min, it was sufficient in the weld metal. High oxygen could not be supplied, and the toughness of the obtained weld metal was low. In addition, the dripping of the weld metal occurred during laser welding because the supply speed of the filler wire was too high.
【００４７】試験番号１０の比較例は、フィラーワイヤ
中に酸素源としてＭｎＯを含有したために、ワイヤ中の
含有量は充分であるが、溶接金属中に均一に充分な酸素
を供給することができず、得られた溶接金属の靭性は低
かった。In the comparative example of Test No. 10, since MnO was contained as an oxygen source in the filler wire, the content in the wire was sufficient, but sufficient oxygen could be uniformly supplied to the weld metal. And the toughness of the obtained weld metal was low.
【００４８】試験番号１１の比較例は、フィラーワイヤ
中に酸素源としてＳｉＯ2を含有したために、ワイヤ中
の含有量は充分であるが、フィラーワイヤの供給速度を
７．５ｍ／分と大きくしても溶接金属中に均一に充分な
酸素を供給することができず、得られた溶接金属の靭性
は低かった。また、フィラーワイヤの供給速度を大き過
ぎるためにレーザー溶接時に溶接金属の垂れ落ちが発生
した。In the comparative example of Test No. 11, since the filler wire contained SiO 2 as an oxygen source, the content in the wire was sufficient, but the feed rate of the filler wire was increased to 7.5 m / min. However, sufficient oxygen could not be uniformly supplied to the weld metal, and the toughness of the obtained weld metal was low. In addition, the dripping of the weld metal occurred during laser welding because the supply speed of the filler wire was too high.
【００４９】[0049]
【表１】 [Table 1]
【００５０】[0050]
【表２】 [Table 2]
【００５１】[0051]
【表３】 [Table 3]
【００５２】[0052]
【発明の効果】以上に示したように、本発明のフィラー
ワイヤを用いてレーザー溶接することにより必要充分な
酸素量が溶接金属に供給することができ、その結果溶接
金属の靭性を大幅に改善することが可能となるので、そ
のメリットは多大であると言える。As described above, the required and sufficient amount of oxygen can be supplied to the weld metal by laser welding using the filler wire of the present invention, and as a result, the toughness of the weld metal is greatly improved. It can be said that the merits are great.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図１】ワイヤ供給速度と溶接金属の母材希釈率との関
係を調べた結果を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a result of examining a relationship between a wire supply speed and a base metal dilution ratio of a weld metal.
【図２】溶接金属の表面側半分と裏面側半分の酸素含有
量の分析用試料採取位置を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing sample positions for analyzing the oxygen content of the front half and the rear half of the weld metal.
【図３】溶接金属の表面側半分と裏面側半分の酸素含有
量を分析した結果を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the results of analyzing the oxygen content of the front half and the rear half of the weld metal.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤 雅雄 富津市新富20−１ 新日本製鐵株式会社技 術開発本部内 Ｆターム(参考） 4E084 AA02 AA05 AA08 BA11 BA12 CA03 DA09 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Masao Fuji 20-1 Shintomi, Futtsu-shi Nippon Steel Corporation Technology Development Division F-term (reference) 4E084 AA02 AA05 AA08 BA11 BA12 CA03 DA09
Claims (3)
充填してなるレーザー溶接用高酸素フィラーワイヤにお
いて、ワイヤ全質量に対して鉄酸化物を２．０質量％以
上含有し、かつ鋼製外皮内に充填するフラックスの合計
量がワイヤ全質量に対して５〜２０質量％であることを
特徴とするレーザー溶接用高酸素フィラーワイヤ。1. A high oxygen filler wire for laser welding comprising a steel sheath filled with at least a flux powder, the steel sheath containing 2.0% by mass or more of iron oxide with respect to the total mass of the wire. A high-oxygen filler wire for laser welding, wherein the total amount of the flux filled in the wire is 5 to 20% by mass based on the total mass of the wire.
物をＴｉ換算値で０．０１〜１．０質量％含有すること
を特徴とする請求項１に記載のレーザー溶接用高酸素フ
ィラーワイヤ。2. The high oxygen filler wire for laser welding according to claim 1, wherein Ti or a Ti compound is contained in an amount of 0.01 to 1.0% by mass in terms of Ti with respect to the total mass of the wire.
Ｂ換算値で０．００１〜０．５質量％含有することを特
徴とする請求項１又は請求項２に記載のレーザー溶接用
高酸素フィラーワイヤ。3. The laser welding height according to claim 1, wherein B or B compound is contained in an amount of 0.001 to 0.5% by mass in terms of B with respect to the total mass of the wire. Oxygen filler wire.
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