JP2002331384A - ガスシールドアーク溶接用メタル系フラックス入りワイヤ - Google Patents
ガスシールドアーク溶接用メタル系フラックス入りワイヤInfo
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- JP2002331384A JP2002331384A JP2001139732A JP2001139732A JP2002331384A JP 2002331384 A JP2002331384 A JP 2002331384A JP 2001139732 A JP2001139732 A JP 2001139732A JP 2001139732 A JP2001139732 A JP 2001139732A JP 2002331384 A JP2002331384 A JP 2002331384A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 溶込み性が優れていると共に、溶接金属の機
械的性質及び溶接作業性が良好なガスシールドアーク溶
接用メタル系フラックス入りワイヤを提供する。 【解決手段】 鋼性外皮中にフラックスが充填されたガ
スシールドアーク溶接用メタル系フラックス入りワイヤ
は、ワイヤの比表面積が０．１０ｍ２／ｇ以下である。
このワイヤは、アルカリ金属を１種又は２種以上を含む
酸化物、弗化物及び炭酸塩からなる群から選択された１
種以上の化合物をワイヤ全質量当たりアルカリ金属換算
で０．０１乃至０．０８質量％含有することが好まし
く、更に、Ｔｉ又はＴｉ酸化物をワイヤ全質量当たりＴ
ｉ換算で０．５質量％以下含有することが好ましい。ま
た、ワイヤの表面にワイヤ全質量当たり０．０１乃至
０．１質量％のＣが塗布されていることが好ましい。
械的性質及び溶接作業性が良好なガスシールドアーク溶
接用メタル系フラックス入りワイヤを提供する。 【解決手段】 鋼性外皮中にフラックスが充填されたガ
スシールドアーク溶接用メタル系フラックス入りワイヤ
は、ワイヤの比表面積が０．１０ｍ２／ｇ以下である。
このワイヤは、アルカリ金属を１種又は２種以上を含む
酸化物、弗化物及び炭酸塩からなる群から選択された１
種以上の化合物をワイヤ全質量当たりアルカリ金属換算
で０．０１乃至０．０８質量％含有することが好まし
く、更に、Ｔｉ又はＴｉ酸化物をワイヤ全質量当たりＴ
ｉ換算で０．５質量％以下含有することが好ましい。ま
た、ワイヤの表面にワイヤ全質量当たり０．０１乃至
０．１質量％のＣが塗布されていることが好ましい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、フラックスの主な
成分が鉄粉であるガスシールドアーク溶接用メタル系フ
ラックス入りワイヤに関し、特に、溶込み性能が優れ、
良好な溶接金属の機械的性質及び溶接作業性を有するガ
スシールドアーク溶接用メタル系フラックス入りワイヤ
に関する。
成分が鉄粉であるガスシールドアーク溶接用メタル系フ
ラックス入りワイヤに関し、特に、溶込み性能が優れ、
良好な溶接金属の機械的性質及び溶接作業性を有するガ
スシールドアーク溶接用メタル系フラックス入りワイヤ
に関する。
【０００２】
【従来の技術】ガスシールドアーク溶接用メタル系フラ
ックス入りワイヤ（以下、ＦＣＷ（flux-cored wire）
という。）は、鋼製外皮の中にフラックスを充填させて
おり、このフラックス量及び種類が溶接作業性及び溶着
金属の機械的性質に大きく影響する。
ックス入りワイヤ（以下、ＦＣＷ（flux-cored wire）
という。）は、鋼製外皮の中にフラックスを充填させて
おり、このフラックス量及び種類が溶接作業性及び溶着
金属の機械的性質に大きく影響する。
【０００３】ＦＣＷの中には、スラグ造滓剤をフラック
ス質量当たり１０乃至３０質量％含有し、溶接作業性及
び溶接金属の機械的性能を向上させたスラグ系ＦＣＷ
と、スラグ造滓剤を極端に減少させ、スラグの発生を極
端に少なくしたメタル系ＦＣＷとがある。特に、後者の
メタル系ＦＣＷは、１９８０年代に開発されたものであ
り、ソリッドワイヤに比較して溶着速度が速く、高能率
の溶接が可能であり、また、フラックスを含有している
ために溶接時のスパッタが少ないという優れた特長を有
していることから、従来ソリッドワイヤが使用されてい
た市場及び分野に適用され、ソリッドワイヤにとって替
わる可能性を有する。
ス質量当たり１０乃至３０質量％含有し、溶接作業性及
び溶接金属の機械的性能を向上させたスラグ系ＦＣＷ
と、スラグ造滓剤を極端に減少させ、スラグの発生を極
端に少なくしたメタル系ＦＣＷとがある。特に、後者の
メタル系ＦＣＷは、１９８０年代に開発されたものであ
り、ソリッドワイヤに比較して溶着速度が速く、高能率
の溶接が可能であり、また、フラックスを含有している
ために溶接時のスパッタが少ないという優れた特長を有
していることから、従来ソリッドワイヤが使用されてい
た市場及び分野に適用され、ソリッドワイヤにとって替
わる可能性を有する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、メタル
系ＦＣＷは、溶込み特性がソリッドワイヤに比して劣る
等のため、上述の優れた特性を有しているにも拘わら
ず、従来からソリッドワイヤが使用されてきた分野に対
して、十分に適用されているとはいえない。従って、メ
タル系ＦＣＷの適用を拡大するためには、ソリッドワイ
ヤと同程度の溶込み性能をメタル系ＦＣＷに付与するこ
とが必要である。
系ＦＣＷは、溶込み特性がソリッドワイヤに比して劣る
等のため、上述の優れた特性を有しているにも拘わら
ず、従来からソリッドワイヤが使用されてきた分野に対
して、十分に適用されているとはいえない。従って、メ
タル系ＦＣＷの適用を拡大するためには、ソリッドワイ
ヤと同程度の溶込み性能をメタル系ＦＣＷに付与するこ
とが必要である。
【０００５】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、溶込み性能が優れていると共に、溶接金属
の機械的性質及び溶接作業性が良好なガスシールドアー
ク溶接用メタル系フラックス入りワイヤを提供すること
を目的とする。
のであって、溶込み性能が優れていると共に、溶接金属
の機械的性質及び溶接作業性が良好なガスシールドアー
ク溶接用メタル系フラックス入りワイヤを提供すること
を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係るガスシール
ドアーク溶接用メタル系フラックス入りワイヤは、鋼製
外皮中にフラックスを充填してなるガスシールドアーク
溶接用メタル系フラックス入りワイヤにおいて、前記ワ
イヤの比表面積が０．１０ｍ２／ｇ以下であることを特
徴とする。
ドアーク溶接用メタル系フラックス入りワイヤは、鋼製
外皮中にフラックスを充填してなるガスシールドアーク
溶接用メタル系フラックス入りワイヤにおいて、前記ワ
イヤの比表面積が０．１０ｍ２／ｇ以下であることを特
徴とする。
【０００７】アルカリ金属を１種又は２種以上を含む酸
化物、弗化物及び炭酸塩からなる群から選択された１種
以上の化合物をワイヤ全質量当たりアルカリ金属換算で
０．０１乃至０．０８質量％含有することが好ましい。
化物、弗化物及び炭酸塩からなる群から選択された１種
以上の化合物をワイヤ全質量当たりアルカリ金属換算で
０．０１乃至０．０８質量％含有することが好ましい。
【０００８】また、Ｔｉ又はＴｉ酸化物をワイヤ全質量
当たりＴｉ換算で０．５質量％以下含有することが好ま
しい。
当たりＴｉ換算で０．５質量％以下含有することが好ま
しい。
【０００９】更に、前記ワイヤの表面にワイヤ全質量当
たり０．０１乃至０．１質量％のＣが塗布されているこ
とが好ましい。
たり０．０１乃至０．１質量％のＣが塗布されているこ
とが好ましい。
【００１０】更にまた、Ｂ又はＢ化合物をワイヤ全質量
当たりＢ換算で０．００２乃至０．０１０質量％含有す
ることが好ましい。
当たりＢ換算で０．００２乃至０．０１０質量％含有す
ることが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例に係るガス
シールドアーク溶接用メタル系フラックス入りワイヤに
ついて詳細に説明する。本願発明者等は、上述の課題を
解決すべく鋭意実験研究した結果、メタル系ＦＣＷの溶
込み深さの劣化の原因は、溶接金属中の酸素量がソリッ
ドワイヤに比して多く、このために溶融金属の粘性が大
幅に低下して、溶接中に、溶接進行方向に対して、溶融
プールがアークよりも前に流れ込む現象（アークに対す
る溶融池の先行現象）が生じやすいためであることを知
見した。図１は溶融プールの先行現象を説明する模式図
である。図１に示すように、溶融金属４中の酸素量が多
い場合は、溶融金属４（二点鎖線にて示す）の粘性が低
くなり、溶融金属４の表面張力が小さくなってソリッド
ワイヤ２のアーク３直下の溶融金属４を引張る力が弱く
なる。このため、アーク３直下の溶融金属４の厚さが厚
くなり、母材１に熱が伝わりにくい。これにより、溶込
みが小さくなる。一方、溶融金属５中（実線にて示す）
の酸素量が少ないと、溶融金属５の粘性が高くなり、溶
融金属５の表面張力が大きくなってアーク３直下の溶融
金属５を引張る力が強くなる。このため、アーク３直下
の溶融金属５の厚さが薄くなり、母材１に熱が伝わりや
すい。これにより、溶込みが大きくなる。
シールドアーク溶接用メタル系フラックス入りワイヤに
ついて詳細に説明する。本願発明者等は、上述の課題を
解決すべく鋭意実験研究した結果、メタル系ＦＣＷの溶
込み深さの劣化の原因は、溶接金属中の酸素量がソリッ
ドワイヤに比して多く、このために溶融金属の粘性が大
幅に低下して、溶接中に、溶接進行方向に対して、溶融
プールがアークよりも前に流れ込む現象（アークに対す
る溶融池の先行現象）が生じやすいためであることを知
見した。図１は溶融プールの先行現象を説明する模式図
である。図１に示すように、溶融金属４中の酸素量が多
い場合は、溶融金属４（二点鎖線にて示す）の粘性が低
くなり、溶融金属４の表面張力が小さくなってソリッド
ワイヤ２のアーク３直下の溶融金属４を引張る力が弱く
なる。このため、アーク３直下の溶融金属４の厚さが厚
くなり、母材１に熱が伝わりにくい。これにより、溶込
みが小さくなる。一方、溶融金属５中（実線にて示す）
の酸素量が少ないと、溶融金属５の粘性が高くなり、溶
融金属５の表面張力が大きくなってアーク３直下の溶融
金属５を引張る力が強くなる。このため、アーク３直下
の溶融金属５の厚さが薄くなり、母材１に熱が伝わりや
すい。これにより、溶込みが大きくなる。
【００１２】従って、メタル系ＦＣＷの溶込み性能向上
のためには、溶接金属中の酸素量低減が最も重要であ
る。一方、溶接金属中の酸素量に関しては、従来からＭ
ｎ、Ｓｉ又はＭｇ等の脱酸剤を多量に添加することによ
り低減されてきた。しかし、Ｍｎ及びＳｉ等の脱酸剤
は、添加した脱酸剤の中の一定量が溶接金属中に留まる
ために、多量に添加すると溶接金属の引張強さが必要以
上に大きくなってしまい、溶接金属中の酸素量は低減さ
れるものの、溶接金属の機械的性質も劣化させてしま
う。また、Ｍｇ等の強脱酸剤は、溶接金属中にほとんど
留まらないものの、多量に添加すると、スラグの増加を
まねき、また、アークの安定性が悪くなる等、溶接作業
性を悪化させるという問題点がある。
のためには、溶接金属中の酸素量低減が最も重要であ
る。一方、溶接金属中の酸素量に関しては、従来からＭ
ｎ、Ｓｉ又はＭｇ等の脱酸剤を多量に添加することによ
り低減されてきた。しかし、Ｍｎ及びＳｉ等の脱酸剤
は、添加した脱酸剤の中の一定量が溶接金属中に留まる
ために、多量に添加すると溶接金属の引張強さが必要以
上に大きくなってしまい、溶接金属中の酸素量は低減さ
れるものの、溶接金属の機械的性質も劣化させてしま
う。また、Ｍｇ等の強脱酸剤は、溶接金属中にほとんど
留まらないものの、多量に添加すると、スラグの増加を
まねき、また、アークの安定性が悪くなる等、溶接作業
性を悪化させるという問題点がある。
【００１３】そこで、本願発明者等は、溶接金属の機械
的性質及び溶接作業性を劣化させることなく、即ち、脱
酸剤を多量に添加することなく、溶接金属の酸素量を低
減する方法を鋭意研究した結果、ワイヤの比表面積を低
減することが溶接金属の酸素量を低減するために最も有
効であることを見い出した。即ち、ワイヤの比表面積を
０．１０ｍ２／ｇ以下とすることにより、ワイヤへの吸
着酸素量を抑制し、溶接金属中の酸素量低減が可能とな
る。
的性質及び溶接作業性を劣化させることなく、即ち、脱
酸剤を多量に添加することなく、溶接金属の酸素量を低
減する方法を鋭意研究した結果、ワイヤの比表面積を低
減することが溶接金属の酸素量を低減するために最も有
効であることを見い出した。即ち、ワイヤの比表面積を
０．１０ｍ２／ｇ以下とすることにより、ワイヤへの吸
着酸素量を抑制し、溶接金属中の酸素量低減が可能とな
る。
【００１４】ワイヤの比表面積を低減する方法として
は、使用するフラックス粒度を粗くするか、又はワイヤ
全体に占めるフラックス部分の比率を下げて低フラック
ス率とする等の方法がある。
は、使用するフラックス粒度を粗くするか、又はワイヤ
全体に占めるフラックス部分の比率を下げて低フラック
ス率とする等の方法がある。
【００１５】また、本願発明者等は、溶込み深さにおい
て、スラグ特性も重要な因子であり、スラグの融点が溶
込み深さに大きく影響を及ぼすことを知見した。特に、
スラグ中のＴｉＯ２量がスラグの融点に大きく影響する
ため、Ｔｉ及びＴｉＯ２等のＴｉ酸化物の添加量を制限
することが好ましい。
て、スラグ特性も重要な因子であり、スラグの融点が溶
込み深さに大きく影響を及ぼすことを知見した。特に、
スラグ中のＴｉＯ２量がスラグの融点に大きく影響する
ため、Ｔｉ及びＴｉＯ２等のＴｉ酸化物の添加量を制限
することが好ましい。
【００１６】一方、ワイヤの比表面積を低減し、溶接金
属の酸素量を低減すると、アーク中において、溶融金属
（溶滴）の粘性が増加し、ワイヤから溶融プールへの溶
滴の移行が不規則となり、大粒のスパッタが発生し、ス
パッタ発生量が増加する等して溶接作業性が劣化する場
合がある。そこで、発明者等が更に研究を行った結果、
アルカリ金属を微量に添加することにより、溶滴の移行
を安定化することができ、溶接作業性を向上させること
ができることを知見した。また、更に、ワイヤ表面にＣ
を微量塗布することも溶滴の移行を安定化し、溶接作業
性を改善する効果を発揮する。
属の酸素量を低減すると、アーク中において、溶融金属
（溶滴）の粘性が増加し、ワイヤから溶融プールへの溶
滴の移行が不規則となり、大粒のスパッタが発生し、ス
パッタ発生量が増加する等して溶接作業性が劣化する場
合がある。そこで、発明者等が更に研究を行った結果、
アルカリ金属を微量に添加することにより、溶滴の移行
を安定化することができ、溶接作業性を向上させること
ができることを知見した。また、更に、ワイヤ表面にＣ
を微量塗布することも溶滴の移行を安定化し、溶接作業
性を改善する効果を発揮する。
【００１７】他方、溶接金属の機械的な性質に関して
は、ワイヤ中にＢ又はＢ２Ｏ３等のボロン化合物を微量
添加することにより、溶接金属の靱性を改善することが
できる。この特性は、従来のように、溶接金属中の酸素
量が高いメタル系ＦＣＷでは、Ｂが酸化物となって、溶
接金属中に固溶しないため、十分な効果が得られない
が、本発明のように、溶接金属中の酸素量を低減するこ
とにより、Ｂが溶接金属中に固溶され、その効果が発現
される。
は、ワイヤ中にＢ又はＢ２Ｏ３等のボロン化合物を微量
添加することにより、溶接金属の靱性を改善することが
できる。この特性は、従来のように、溶接金属中の酸素
量が高いメタル系ＦＣＷでは、Ｂが酸化物となって、溶
接金属中に固溶しないため、十分な効果が得られない
が、本発明のように、溶接金属中の酸素量を低減するこ
とにより、Ｂが溶接金属中に固溶され、その効果が発現
される。
【００１８】以下、本発明のガスシールドアーク溶接用
メタル系フラックス入りワイヤにおける数値限定理由に
ついて説明する。
メタル系フラックス入りワイヤにおける数値限定理由に
ついて説明する。
【００１９】ワイヤの比表面積：０．１０ｍ２／ｇ以下 ワイヤの比表面積が０．１０ｍ２／ｇを超えると、フラ
ックス粒子の表面及びフープ（外皮）の表面に吸着する
酸素の量が増加し、最終的に溶接金属中の酸素量が多く
なり、上述したように、溶融金属の先行現象が生じ、こ
れにより、溶込み性能が劣化する。従って、ワイヤの比
表面積は、０．１０ｍ２／ｇ以下とする。
ックス粒子の表面及びフープ（外皮）の表面に吸着する
酸素の量が増加し、最終的に溶接金属中の酸素量が多く
なり、上述したように、溶融金属の先行現象が生じ、こ
れにより、溶込み性能が劣化する。従って、ワイヤの比
表面積は、０．１０ｍ２／ｇ以下とする。
【００２０】本発明におけるワイヤ比表面積は、以下の
ように測定した。即ち、ワイヤを５０乃至７０ｍｍ程度
の長さに切断し、その約１００ｇ程度をセルに入れ、２
５０℃で３０分の脱気処理を行った後、ＢＥＴ多点法に
よりワイヤの比表面積を測定する。
ように測定した。即ち、ワイヤを５０乃至７０ｍｍ程度
の長さに切断し、その約１００ｇ程度をセルに入れ、２
５０℃で３０分の脱気処理を行った後、ＢＥＴ多点法に
よりワイヤの比表面積を測定する。
【００２１】アルカリ金属：０．０１乃至０．０８質量％ Ｌｉ、Ｎａ及びＫ等のアルカリ金属又はこれらの元素を
含む化合物は、一般的にアーク安定剤として添加される
が、良好な溶込み性能を得るためには、その量を規制す
ることが好ましい。Ｌｉ、Ｎａ及びＫ等のアルカリ金属
又はこれらの元素を含む化合物のアルカリ金属換算量で
添加量が０．０８質量％を超えると、溶滴移行の安定性
が増加するものの、アークが広がり過ぎてアーク温度が
低下してしまい、溶融プール又は母材に十分な熱量を与
えることができず、溶込み深さをかえって浅くしてしま
う。一方、添加量が０．０１質量％未満であると、溶滴
移行安定化に対する十分な効果が得られないため、スパ
ッタ低減等の作業性の改善効果が得られない。従って、
Ｌｉ、Ｎａ及びＫ等のアルカリ金属を含む酸化物、弗化
物及び炭酸塩等の添加量は、ワイヤ全質量当たり、アル
カリ金属換算で０．０１乃至０．０８質量％とすること
が好ましい。
含む化合物は、一般的にアーク安定剤として添加される
が、良好な溶込み性能を得るためには、その量を規制す
ることが好ましい。Ｌｉ、Ｎａ及びＫ等のアルカリ金属
又はこれらの元素を含む化合物のアルカリ金属換算量で
添加量が０．０８質量％を超えると、溶滴移行の安定性
が増加するものの、アークが広がり過ぎてアーク温度が
低下してしまい、溶融プール又は母材に十分な熱量を与
えることができず、溶込み深さをかえって浅くしてしま
う。一方、添加量が０．０１質量％未満であると、溶滴
移行安定化に対する十分な効果が得られないため、スパ
ッタ低減等の作業性の改善効果が得られない。従って、
Ｌｉ、Ｎａ及びＫ等のアルカリ金属を含む酸化物、弗化
物及び炭酸塩等の添加量は、ワイヤ全質量当たり、アル
カリ金属換算で０．０１乃至０．０８質量％とすること
が好ましい。
【００２２】Ｔｉ又はＴｉ酸化物：Ｔｉ換算で０．５質量％以下 Ｔｉ又はＴｉ酸化物は、脱酸又はアークの安定化を目的
に添加することができるが、溶込み性能の観点からはそ
の添加量を規制することが好ましい。金属Ｔｉは、溶接
金属中の酸素と強力に結びついてＴｉ酸化物を生成する
ため、溶接金属中の酸素量を低減する効果を有する。ま
た、ＴｉＯ２等のチタン酸化物は、アークを安定化する
効果を有する。従って、Ｔｉ又はＴｉ酸化物を脱酸剤又
はアーク安定剤としてワイヤに添加することは、一般的
に行われている。しかし、Ｔｉ又はＴｉ酸化物の添加に
より生じたＴｉ酸化物は、スラグの融点を高めて溶込み
深さを浅くする作用を有する。従って、Ｔｉ又はＴｉ酸
化物をワイヤに添加する場合、その添加量はＴｉ換算で
０．５質量％以下に制限することが好ましい。
に添加することができるが、溶込み性能の観点からはそ
の添加量を規制することが好ましい。金属Ｔｉは、溶接
金属中の酸素と強力に結びついてＴｉ酸化物を生成する
ため、溶接金属中の酸素量を低減する効果を有する。ま
た、ＴｉＯ２等のチタン酸化物は、アークを安定化する
効果を有する。従って、Ｔｉ又はＴｉ酸化物を脱酸剤又
はアーク安定剤としてワイヤに添加することは、一般的
に行われている。しかし、Ｔｉ又はＴｉ酸化物の添加に
より生じたＴｉ酸化物は、スラグの融点を高めて溶込み
深さを浅くする作用を有する。従って、Ｔｉ又はＴｉ酸
化物をワイヤに添加する場合、その添加量はＴｉ換算で
０．５質量％以下に制限することが好ましい。
【００２３】ワイヤの表面のＣ量：０．０１乃至０．１質量％ ワイヤ表面に適量のＣが塗布されることにより、アーク
が安定化し、良好な溶接作業性が得られるが、Ｃの塗布
量が０．０１質量％未満では効果が得られず、一方、
０．１質量％を超えると逆に溶滴の離脱が阻害されるた
め、溶接作業性はかえって悪くなる。従って、ワイヤの
表面には０．０１乃至０．１質量％のＣを塗布すること
が好ましい。
が安定化し、良好な溶接作業性が得られるが、Ｃの塗布
量が０．０１質量％未満では効果が得られず、一方、
０．１質量％を超えると逆に溶滴の離脱が阻害されるた
め、溶接作業性はかえって悪くなる。従って、ワイヤの
表面には０．０１乃至０．１質量％のＣを塗布すること
が好ましい。
【００２４】Ｂ又はＢ化合物：Ｂ換算で０．００２乃至
０．０１０質量％ 溶接金属中にＢが存在することにより、溶接金属の靱性
は大幅に増大する。これは、従来のように溶接金属中の
酸素量が高いメタル系ＦＣＷでは、Ｂが酸化物になって
しまい、溶接金属中に固溶しないため、十分な効果が得
られないが、本発明においては、ワイヤの比表面積を
０．１０ｍ２／ｇ以下とすることにより、ワイヤへの吸
着酸素量を抑制し、溶接金属中の酸素量を低減すること
により、Ｂが溶接金属中に固溶し、この効果が発現す
る。しかし、Ｂ又はＢ２Ｏ３等のＢ化合物がＢ換算で
０．００２質量％未満ではその効果が十分でなく、一
方、０．０１０質量％を超えると溶接金属の組織がかえ
って粗粒化してしまい、靱性の低下を招くと共に高温割
れの発生を助長するので好ましくない。従って、Ｂ又は
Ｂ化合物の添加量は、Ｂ換算で０．００２乃至０．０１
０質量％とすることが好ましい。
０．０１０質量％ 溶接金属中にＢが存在することにより、溶接金属の靱性
は大幅に増大する。これは、従来のように溶接金属中の
酸素量が高いメタル系ＦＣＷでは、Ｂが酸化物になって
しまい、溶接金属中に固溶しないため、十分な効果が得
られないが、本発明においては、ワイヤの比表面積を
０．１０ｍ２／ｇ以下とすることにより、ワイヤへの吸
着酸素量を抑制し、溶接金属中の酸素量を低減すること
により、Ｂが溶接金属中に固溶し、この効果が発現す
る。しかし、Ｂ又はＢ２Ｏ３等のＢ化合物がＢ換算で
０．００２質量％未満ではその効果が十分でなく、一
方、０．０１０質量％を超えると溶接金属の組織がかえ
って粗粒化してしまい、靱性の低下を招くと共に高温割
れの発生を助長するので好ましくない。従って、Ｂ又は
Ｂ化合物の添加量は、Ｂ換算で０．００２乃至０．０１
０質量％とすることが好ましい。
【００２５】
【実施例】以下、本発明のガスシールドアーク溶接用メ
タル系フラックス入りワイヤを実際に製造した実施例の
効果に対して、本発明範囲から外れる比較例と比較して
説明する。
タル系フラックス入りワイヤを実際に製造した実施例の
効果に対して、本発明範囲から外れる比較例と比較して
説明する。
【００２６】下記表１に示す鋼製外皮を使用し、フラッ
クスの種類及びフラックス率等を種々変更して下記表２
及び表３に示す溶接用ＦＣＷを作製した。全ての溶接用
ＦＣＷの線径は１．２ｍｍとした。なお、ワイヤは、下
記表２及び表３に示す合金成分、Ｔｉ又はＴｉ酸化物、
Ｂ又はＢ化合物、アルカリ金属及びその他のスラグ造滓
剤以外の残部は、Ｆｅ及び不可避的不純物からなる。な
お、表３に示す各成分量はワイヤトータルでの値を示
す。
クスの種類及びフラックス率等を種々変更して下記表２
及び表３に示す溶接用ＦＣＷを作製した。全ての溶接用
ＦＣＷの線径は１．２ｍｍとした。なお、ワイヤは、下
記表２及び表３に示す合金成分、Ｔｉ又はＴｉ酸化物、
Ｂ又はＢ化合物、アルカリ金属及びその他のスラグ造滓
剤以外の残部は、Ｆｅ及び不可避的不純物からなる。な
お、表３に示す各成分量はワイヤトータルでの値を示
す。
【００２７】また、ワイヤの比表面積は、ＢＥＴ多点法
により測定した（装置：ＱＵＡＮＴＡＣＨＲＯＭＥ社製
ＮＯＶＡ ２２００）。作製した各ワイヤを５０乃至
７０ｍｍ程度の長さに切断し、約１００ｇ程度をセルに
入れて、２５０℃で３０分脱気処理を行った後、ＢＥＴ
多点法によりワイヤの比表面積を測定した。
により測定した（装置：ＱＵＡＮＴＡＣＨＲＯＭＥ社製
ＮＯＶＡ ２２００）。作製した各ワイヤを５０乃至
７０ｍｍ程度の長さに切断し、約１００ｇ程度をセルに
入れて、２５０℃で３０分脱気処理を行った後、ＢＥＴ
多点法によりワイヤの比表面積を測定した。
【００２８】
【表１】
【００２９】
【表２】
【００３０】
【表３】
【００３１】次に、得られた各ワイヤの評価方法につい
て説明する。溶込み性能を評価するために、溶込み深さ
を測定した。図２は、本実施例の溶込み深さ試験を行っ
た試験板を示す模式図である。図２に示すように、試験
板１０としては、高さ２５ｍｍ、幅８０ｍｍ、長さ４０
０ｍｍｍの寸法のものを使用し、鋼種はＳＭ４９０Ａと
した。開先（溝）の形状は、３５゜のレ型とし、ギャッ
プが３ｍｍ、溝深さが１５ｍｍである。この試験板１０
を使用し、下記表４に示す溶接条件で溶接を行った。
て説明する。溶込み性能を評価するために、溶込み深さ
を測定した。図２は、本実施例の溶込み深さ試験を行っ
た試験板を示す模式図である。図２に示すように、試験
板１０としては、高さ２５ｍｍ、幅８０ｍｍ、長さ４０
０ｍｍｍの寸法のものを使用し、鋼種はＳＭ４９０Ａと
した。開先（溝）の形状は、３５゜のレ型とし、ギャッ
プが３ｍｍ、溝深さが１５ｍｍである。この試験板１０
を使用し、下記表４に示す溶接条件で溶接を行った。
【００３２】
【表４】
【００３３】試験板１０に対して表４に示す条件で溶接
を行った後、試験板から断面マクロ試験片を採取して、
最も溶込みが大きい部分の溶込み深さを測定した。図３
は、溶接後の試験板を示す模式図である。図３に示すよ
うに、開先底部２０から溶接金属３０の溶込みが最も深
い位置までの距離Ｄを溶込み深さとして測定した。溶込
み深さ（距離Ｄ）が、０．８ｍｍ以上であるものを合
格、０．８ｍｍ未満を不合格とした。更に、溶込み深さ
（距離Ｄ）が合格のものにおいて、１．５ｍｍ以上のも
のを◎、１．５ｍｍ未満、１．０ｍｍ以上のものを○、
１．０ｍｍ未満、０．８ｍｍ以上のものを△として溶込
み性能を評価した。
を行った後、試験板から断面マクロ試験片を採取して、
最も溶込みが大きい部分の溶込み深さを測定した。図３
は、溶接後の試験板を示す模式図である。図３に示すよ
うに、開先底部２０から溶接金属３０の溶込みが最も深
い位置までの距離Ｄを溶込み深さとして測定した。溶込
み深さ（距離Ｄ）が、０．８ｍｍ以上であるものを合
格、０．８ｍｍ未満を不合格とした。更に、溶込み深さ
（距離Ｄ）が合格のものにおいて、１．５ｍｍ以上のも
のを◎、１．５ｍｍ未満、１．０ｍｍ以上のものを○、
１．０ｍｍ未満、０．８ｍｍ以上のものを△として溶込
み性能を評価した。
【００３４】また、溶接作業性を評価するために、スパ
ッタ発生量を測定した。先ず、鋼種がＳＭ４９０Ａであ
り、高さ８０ｍｍ、幅２５ｍｍ、長さ５００ｍｍの寸法
の試験板を使用し、下記表５に示す溶接条件で溶接し
た。
ッタ発生量を測定した。先ず、鋼種がＳＭ４９０Ａであ
り、高さ８０ｍｍ、幅２５ｍｍ、長さ５００ｍｍの寸法
の試験板を使用し、下記表５に示す溶接条件で溶接し
た。
【００３５】
【表５】
【００３６】箱型スパッタ捕集箱内で、上記表５の条件
で溶接を行い、１分間に発生したスパッタを捕集した。
捕集したスパッタのうち、２０ｍｅｓｈ以上のスパッタ
の発生量により、溶接作業性を評価した。そして、スパ
ッタ発生量が０．５ｇ以下のものを◎、スパッタ発生量
が０．５ｇを超えて１．０ｇ以下であるものを○、スパ
ッタ発生量が１．０ｇを超えるものを△とした。
で溶接を行い、１分間に発生したスパッタを捕集した。
捕集したスパッタのうち、２０ｍｅｓｈ以上のスパッタ
の発生量により、溶接作業性を評価した。そして、スパ
ッタ発生量が０．５ｇ以下のものを◎、スパッタ発生量
が０．５ｇを超えて１．０ｇ以下であるものを○、スパ
ッタ発生量が１．０ｇを超えるものを△とした。
【００３７】更に、溶接金属の機械的性質を評価するた
めに、溶接金属の衝撃試験を行った。衝撃試験は、ＪＩ
Ｓ Ｚ ３１１１（溶接金属の引張及び衝撃試験方法）
に準じて行った。試験板の寸法は、高さ２０ｍｍ、幅１
２５ｍｍ、長さ３００ｍｍとし、鋼種はＳＭ４９０Ａ、
開先形状は４５゜、Ｖ型、ルートギャップが１２ｍｍで
ある。この試験板を使用し、下記表６の溶接条件にて溶
接を行った。
めに、溶接金属の衝撃試験を行った。衝撃試験は、ＪＩ
Ｓ Ｚ ３１１１（溶接金属の引張及び衝撃試験方法）
に準じて行った。試験板の寸法は、高さ２０ｍｍ、幅１
２５ｍｍ、長さ３００ｍｍとし、鋼種はＳＭ４９０Ａ、
開先形状は４５゜、Ｖ型、ルートギャップが１２ｍｍで
ある。この試験板を使用し、下記表６の溶接条件にて溶
接を行った。
【００３８】
【表６】
【００３９】上記表６の溶接条件により溶接した試験板
から試験片を採取した。試験片は板厚中央部から採取
し、ノッチが溶接金属中央部に位置するようにした。こ
の試験片を使用し、０゜にて衝撃試験を行い、衝撃値が
１５０Ｊ以上のものを◎、１５０Ｊ未満、１００Ｊ以上
のものを○、１００Ｊ未満のものを△として評価した。
から試験片を採取した。試験片は板厚中央部から採取
し、ノッチが溶接金属中央部に位置するようにした。こ
の試験片を使用し、０゜にて衝撃試験を行い、衝撃値が
１５０Ｊ以上のものを◎、１５０Ｊ未満、１００Ｊ以上
のものを○、１００Ｊ未満のものを△として評価した。
【００４０】以上の溶込み性能、溶接作業性及び溶接金
属の機械的性質（衝撃性能）の評価を下記表７に示す。
属の機械的性質（衝撃性能）の評価を下記表７に示す。
【００４１】
【表７】
【００４２】上記表７に示すように、実施例１乃至１７
は、比表面積がいずれも０．１０ｍ ２／ｇ以下であり、
本発明の請求項１を満たすため、何れも良好な溶接作業
性及び衝撃性能を有すると共に優れた溶込み性能が得ら
れた。これらの実施例の中で、実施例１、１６及び１７
は、本発明の請求項５を満たすため、請求項５から外れ
る実施例２、３、１２及び１５に比して、優れた衝撃性
能を示し、また、スパッタ発生量が少なく、溶込み深さ
も深くなった。実施例４乃至６は、本発明の請求項３を
満たすため、請求項３から外れる実施例７に比して、溶
込み深さが深くなった。実施例９は、本発明の請求項４
を満たすため、請求項４から外れる実施例１０及び１１
に比してスパッタ発生量が少なく、溶接作業性が向上し
た。実施例１２は、アルカリ金属の添加量が本発明の請
求項２を満たすため、アルカリ金属の添加量が請求項２
の範囲よりも低い実施例１３に比してスパッタ発生量が
減少した。また、実施例１２は、アルカリ金属の添加量
が請求項２の範囲を超えている実施例１４に比して溶込
み深さが深くなった。
は、比表面積がいずれも０．１０ｍ ２／ｇ以下であり、
本発明の請求項１を満たすため、何れも良好な溶接作業
性及び衝撃性能を有すると共に優れた溶込み性能が得ら
れた。これらの実施例の中で、実施例１、１６及び１７
は、本発明の請求項５を満たすため、請求項５から外れ
る実施例２、３、１２及び１５に比して、優れた衝撃性
能を示し、また、スパッタ発生量が少なく、溶込み深さ
も深くなった。実施例４乃至６は、本発明の請求項３を
満たすため、請求項３から外れる実施例７に比して、溶
込み深さが深くなった。実施例９は、本発明の請求項４
を満たすため、請求項４から外れる実施例１０及び１１
に比してスパッタ発生量が少なく、溶接作業性が向上し
た。実施例１２は、アルカリ金属の添加量が本発明の請
求項２を満たすため、アルカリ金属の添加量が請求項２
の範囲よりも低い実施例１３に比してスパッタ発生量が
減少した。また、実施例１２は、アルカリ金属の添加量
が請求項２の範囲を超えている実施例１４に比して溶込
み深さが深くなった。
【００４３】これに対して、比較例１８乃至２１は、本
発明の請求項２及び３を満たすものの、請求項１の範囲
を外れるため、いずれも必要な溶込み深さが得られなか
った。
発明の請求項２及び３を満たすものの、請求項１の範囲
を外れるため、いずれも必要な溶込み深さが得られなか
った。
【００４４】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
ワイヤの比表面積を０．１０ｍ２／ｇ以下としたので、
溶接金属の機械的性質及び溶接作業性を劣化させること
なく、溶接金属の酸素量を低減して優れた溶込み性能を
有するガスシールドアーク溶接用メタル系フラックス入
りワイヤを得ることができる。
ワイヤの比表面積を０．１０ｍ２／ｇ以下としたので、
溶接金属の機械的性質及び溶接作業性を劣化させること
なく、溶接金属の酸素量を低減して優れた溶込み性能を
有するガスシールドアーク溶接用メタル系フラックス入
りワイヤを得ることができる。
【図１】溶融プールの先行現象を説明する模式図であ
る。
る。
【図２】本発明の実施例の溶込み深さ試験を行った試験
板を示す模式図である。
板を示す模式図である。
【図３】本発明の実施例の溶込み深さ試験における溶接
後の試験板を示す模式図である。
後の試験板を示す模式図である。
１；母材 ２；ソリッドワイヤ ３；アーク ４、５；溶融金属 １０；試験板 ２０；開先底部 ３０；溶接金属
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松岡 直樹 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 水野 雅夫 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 Ｆターム(参考） 4E084 AA02 AA09 AA18 AA24 AA44 BA22 CA19 DA10
Claims (5)
- 【請求項１】 鋼製外皮中にフラックスを充填してなる
ガスシールドアーク溶接用メタル系フラックス入りワイ
ヤにおいて、前記ワイヤの比表面積が０．１０ｍ２／ｇ
以下であることを特徴とするガスシールドアーク溶接用
メタル系フラックス入りワイヤ。 - 【請求項２】 アルカリ金属を１種又は２種以上を含む
酸化物、弗化物及び炭酸塩からなる群から選択された１
種以上の化合物をワイヤ全質量当たりアルカリ金属換算
で０．０１乃至０．０８質量％含有することを特徴とす
る請求項１に記載のガスシールドアーク溶接用メタル系
フラックス入りワイヤ。 - 【請求項３】 Ｔｉ又はＴｉ酸化物をワイヤ全質量当た
りＴｉ換算で０．５質量％以下含有することを特徴とす
る請求項１又は２に記載のガスシールドアーク溶接用メ
タル系フラックス入りワイヤ。 - 【請求項４】 前記ワイヤの表面にワイヤ全質量当たり
０．０１乃至０．１質量％のＣが塗布されていることを
特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のガス
シールドアーク溶接用メタル系フラックス入りワイヤ。 - 【請求項５】 Ｂ又はＢ化合物をワイヤ全質量当たりＢ
換算で０．００２乃至０．０１０質量％含有することを
特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のガス
シールドアーク溶接用メタル系フラックス入りワイヤ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001139732A JP2002331384A (ja) | 2001-05-10 | 2001-05-10 | ガスシールドアーク溶接用メタル系フラックス入りワイヤ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001139732A JP2002331384A (ja) | 2001-05-10 | 2001-05-10 | ガスシールドアーク溶接用メタル系フラックス入りワイヤ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002331384A true JP2002331384A (ja) | 2002-11-19 |
Family
ID=18986458
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001139732A Pending JP2002331384A (ja) | 2001-05-10 | 2001-05-10 | ガスシールドアーク溶接用メタル系フラックス入りワイヤ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002331384A (ja) |
Cited By (8)
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|---|---|---|---|---|
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| KR20180108731A (ko) | 2016-03-08 | 2018-10-04 | 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 | 플럭스 코어드 와이어, 용접 조인트의 제조 방법, 및 용접 조인트 |
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-
2001
- 2001-05-10 JP JP2001139732A patent/JP2002331384A/ja active Pending
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