JP2003053584A - 異材溶接ワイヤ - Google Patents
異材溶接ワイヤInfo
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Abstract
用いられる溶接ワイヤを提供する。 【解決手段】 重量%で、C:0.4%以下、Si:
0.1%以下、Mn:3.5%以下、P:0.03%以
下、S:0.04%以下、Ni:35〜50%、Cr:
18〜30%、Ti:0.35%以下、残部がFe及び
不可避不純物からなる、ことを特徴とする異材溶接ワイ
ヤ。
Description
る。この異材溶接用ワイヤは、球状黒鉛鋳鉄とステンレ
ス鋼との溶接に好適に用いられる。
材溶接には、Y309(JIS G4316)などの溶
接ワイヤが用いられてきた。しかし、球状黒鉛鋳鉄とス
テンレス鋼とを、Y309を溶接ワイヤとしてアーク溶
接を行った場合、熱サイクルにより溶接ビードに止端割
れが発生するという不具合が生じていた。
して、YNiCr−3(JIS Z3334)や特許登
録第2858037号公報に記載されるものなどが提案
されている。
3や特許登録第2858037号公報などに提案される
溶接ワイヤはNi含有量が多いために高価であり、製品
コストが高くなるという問題が生じていた。特に、前者
のNi含有量は67重量%以上であり、後者のNi含有
量は50〜80重量%であった。本発明は、以上の課題
に鑑みなされたものであり、安価で止端割れを起こしに
くい、異材溶接に用いられる溶接ワイヤを提供すること
を目的とする。
成すべくなされたものであり、その構成は次の通りであ
る。即ち、重量%で、C:0.4%以下、Si:0.1
%以下、Mn:3.5%以下、P:0.03%以下、
S:0.04%以下、Ni:35〜50%、Cr:18
〜30%、Ti:0.35%以下、残部がFe及び不可
避不純物からなる、ことを特徴とする異材溶接ワイヤ。
比べて少ないNi含有量で、従来例と同等又はそれ以上
の性能を確保できた。即ち、アーク溶接時及びその後の
熱サイクルによっても止端割れがほとんど発生しなかっ
た。
て詳細に説明する。 C(炭素):0.4%以下 Cは、耐割れ性を向上させるが、含有量の増加に伴い延
性及び靭性が劣化するため、0.4%以下と定めた。 Si(ケイ素):0.1%以下 Siは、脱酸材として不可欠であるが、Si量の増加は
溶接部の割れ感受性が高くなるので望ましくない。鋳鉄
からのSiの混入を考慮すると、溶接ワイヤのSi量は
極力低い方が望ましいため、0.1%以下と定めた。 Mn:3.5%以下 Mnは、MnSを形成させることで耐高温割れ性を向上
させる目的で添加するが、過剰な添加は引張強さを劣化
させるので、3.5%以下と定めた。 P:0.03%以下 Pは、高温割れの原因となるためできるだけ低く抑える
のが望ましく、0.03%以下と定めた。 S:0.04%以下 Sは、凝固時に粒界に低融点のフィルム状組織を形成し
高温割れの原因となるためできるだけ低く抑えるのが望
ましく、0.04%以下と定めた。 Ni:35〜50% Niはオーステナイト生成元素であって、オーステナイ
トを安定させ、耐熱性、高温強さ、クリープ破断強さ、
耐酸化性及び耐食性を向上させる。従って、溶接ワイヤ
においてNiは大きな重量%を占めることとなる。しか
しながらNiは高価な材料であるため、その使用量の低
減を図るべく本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、他の
要素を調整することによりNiの使用量を35〜50重
量%まで低減することができた。更に好ましくは、3
6.0%〜41.0%である。更に更に好ましくは、3
6.0〜39.0%である。更に更に更に好ましくは、
36.0〜38.0%である。 Cr:18〜30%以下 Crは、耐食性を向上させるためより多いほど望ましい
が、30%を超えると鍛造性が悪化するため、18〜3
0%と定めた。 Ti:0.35%以下 Tiは、高温強度の向上、脱酸剤として溶着金属の清浄
度の向上及び高温における結晶粒界の強化の目的に添加
するが、0.35%よりも多いと溶接割れの原因となる
ため、0.35%以下と定めた。 残部 残部はFe及び不可避不純物からなる。不可避不純物と
は、用いる原材料の性質上、又は製造工程上の理由等か
ら混入を避けることができない不純物のことである。
作業片を接合するのに好適に用いられる。特に第1の金
属作業片として球状黒鉛鋳鉄、第2の金属作業片として
ステンレス鋼のときに好適である。球状黒鉛鋳鉄はフェ
ライト地を有するもの又はフェライト地に一部パーライ
トが析出したものを用いることができる。ステンレス鋼
は、フェライト系のものを用いることができる。アーク
溶接は、アークを発生させて母材を加熱溶融させて接合
する方法であり、MIG溶接、TIG溶接、プラズマ溶
接などを用いることができる。
イプを用いるときは、その先端部を面取りして当該先端
部を肉薄とすることが好ましい。鋳鉄にはCが多量に含
まれているために、溶接部にCが析出し脆くなり、耐久
性を低下させる原因となっていた。しかし、以上のよう
に先端部を肉薄に形成すれば溶接部に溶け込む鋳鉄の量
を少なくでき、溶接部の耐久性を向上できる。先端部を
肉薄とするため当該部分をテーパー状とすることもでき
る。
細に説明する。 [実施例1]球状黒鉛鋳鉄製パイプ(外径64.2mm
φ、板厚6.0mm)にステンレス製パイプ(外径5
1.6mmφ、板厚1.5mm)を挿入し、表1に示す
各溶接ワイヤを用いてMIG溶接により円周溶接継手を
作製した。表1において、開発ワイヤ[I]、[II]が
本発明の実施例である。YNiCr−3、Y309は比
較例である。
電気炉に投入し、7分間保持した後、炉外で常温まで空
冷(1.7℃/秒)する熱処理を30回繰り返し、溶接
金属近傍のステンレス製パイプの外径変化率及び止端割
れの有無を調べた。結果を表2に示す。
パイプの外径変化率が比較例の一つであるY309を用
いたときより小さく、YNiCr−3とほぼ同程度であ
って、止端割れが発生しないことがわかる。
を調査するために、球状黒鉛鋳鉄試験片どうしをT形に
組み、表1に示す各溶接ワイヤを用いて溶接を行い、T
形溶接割れ試験を行った。T形溶接割れ試験方法はJI
S Z 3153の方法で行った。試験後、割れの有
無、試験ビード長さ、割れの合計長さを測定し、下記の
式によって割れ率を算出した。 C=Σl/L×100 C:割れ率(%) L:試験ビード長さ(mm) Σl:割れの合計長さ(mm) 各溶接ワイヤにおける割れ率を表3にまとめた。
好であって、YNiCr−3と同等であることがわか
る。
接方法の一実施例を模式的に示した図である。球状黒鉛
鋳鉄製パイプ1(外径64.2mmφ、板厚6.0m
m)にステンレス製パイプ2(外径51.6mmφ、板
厚1.5mm)を挿入し、鋳鉄製パイプとステンレス製
パイプの先端部を重ね合わせ、少なくとも一周以上溶接
する。図1における溶接部を図2に示す。図2におい
て、始端10から重合部12までの入熱量を2700J
/cm以下とし、これに対して、重合部12から終端1
1までの入熱量を1600J/cmと小さくすることに
よって止端割れの発生を抑制することができた。図3
は、図1におけるA−A線断面図である。鋳鉄製パイプ
1の先端部3の外側を面取りし(3a)、溶接部に溶け
込む鋳鉄の量を少なくすることで、Cの析出を抑制し耐
久性を向上させることができた。
業片同士の溶接において、止端割れが発生するという問
題が解消される。また、溶接ワイヤ中のNi含有量の低
下により、製造コストの低減も図られる。また、溶接部
の始端から重合部までの入熱量に対し、重合部から終端
までの入熱量を小さくすることと、鋳鉄製パイプの先端
部を肉薄に形成することにより、より止端割れの発生が
抑えられる。
施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の
範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲
で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
下、Mn:3.5%以下、P:0.03%以下、S:
0.04%以下、Ni:35〜50%、Cr:18〜3
0%、Ti:0.35%以下、残部がFe及び不可避不
純物からなる、ことを特徴とする溶接用金属組成物。 12 前記Ni含有量は、36.0〜41.0重量%で
ある、ことを特徴とする11に記載の溶接用金属組成
物。 13 11又は12に記載の溶接用金属組成物を用い
て、第1の金属作業片と該第1の金属作業片と異なる金
属材料からなる第2の金属作業片との接合部にアーク溶
接を施す、ことを特徴とする溶接方法。 14 前記第1の金属作業片は球状黒鉛鋳鉄からなり、
前記第2の金属作業片はステンレス鋼からなる、ことを
特徴とする13に記載の溶接方法。 15 前記第1の金属作業片と前記第2の金属作業片は
それぞれパイプである、ことを特徴とする13又は14
に記載の溶接方法。 16 パイプ状の第1の金属作業片へパイプ状の第2の
金属作業片を嵌め合わせ、その嵌合部を少なくとも一周
以上溶接する際、始端から重合部までの入熱量に対して
重合部から終端までの入熱量を小さくする、ことを特徴
とする溶接方法。 17 前記重合部から終端までの入熱量は1000〜2
000J/cmである、ことを特徴とする16に記載の
溶接方法。 18 前記パイプ状の第1の金属作業片の先端部を肉薄
に形成する、ことを特徴とする16又は17に記載の溶
接方法。 19 溶接時に11又は12に記載の溶接用金属組成物
を用いることを特徴とする16〜18のいずれかに記載
の溶接方法。 23 第1の金属作業片と該第1の金属作業片と異なる
金属材料からなる第2の金属作業片との組付け体であっ
て、前記第1の金属作業片と前記第2の金属作業片との
接合部が11又は12に記載の溶接用金属組成物を用い
てアーク溶接で接合されている、ことを特徴とする組付
け体。 24 前記第1の金属作業片は球状黒鉛鋳鉄からなり、
前記第2の金属作業片はステンレス鋼からなる、ことを
特徴とする23に記載の組付け体。 25 前記第1の金属作業片と前記第2の金属作業片は
それぞれパイプである、ことを特徴とする23又は24
に記載の組付け体。 26 パイプ状の第1の金属作業片とパイプ状の第2の
金属作業片との組付け体であって、前記第1の金属作業
片と前記第2の金属作業片との嵌合部が少なくとも一周
以上溶接されており、始端から重合部までの入熱量に対
して重合部から終端までの入熱量が小さくされている、
ことを特徴とする組付け体。 27 前記重合部から終端までの入熱量は1000〜2
000J/cmである、ことを特徴とする26又は27
に記載の組付け体。 28 前記パイプ状の第1の金属作業片の先端部を肉薄
に形成する、ことを特徴とする26に記載の組付け体。 29 前記第1金属作業片と前記第2の金属作業片は1
1又は12に記載の溶接用金属組成物を用いて溶接され
ている、ことを特徴とする26〜28のいずれかに記載
の溶接方法。
式的に示した図である。
Claims (9)
- 【請求項1】 重量%で、C:0.4%以下、Si:
0.1%以下、Mn:3.5%以下、P:0.03%以
下、S:0.04%以下、Ni:35〜50%、Cr:
18〜30%、Ti:0.35%以下、残部がFe及び
不可避不純物からなる、ことを特徴とする異材溶接ワイ
ヤ。 - 【請求項2】 前記Ni含有量は、36.0〜41.0
重量%である、ことを特徴とする請求項1に記載の溶接
ワイヤ。 - 【請求項3】 第1の金属作業片と該第1の金属作業片
と異なる金属材料からなる第2の金属作業片との組付け
体の製造方法であって、請求項1又は2に記載の溶接ワ
イヤを用いて、前記第1の金属作業片と前記第2の金属
作業片との接合部にアーク溶接を施す、ことを特徴とす
る組付け体の製造方法。 - 【請求項4】 前記第1の金属作業片は球状黒鉛鋳鉄か
らなり、前記第2の金属作業片はステンレス鋼からな
る、ことを特徴とする請求項3に記載の製造方法。 - 【請求項5】 前記第1の金属作業片と前記第2の金属
作業片はそれぞれパイプ状である、ことを特徴とする請
求項3又は4に記載の製造方法。 - 【請求項6】 パイプ状の第1の金属作業片へパイプ状
の第2の金属作業片を嵌め合わせ、その嵌合部を少なく
とも一周以上溶接する際、始端から重合部までの入熱量
に対して重合部から終端までの入熱量を小さくする、こ
とを特徴とする組付け体の製造方法。 - 【請求項7】 前記重合部から終端までの入熱量は10
00〜2000J/cmである、ことを特徴とする請求
項6に記載の製造方法。 - 【請求項8】 前記パイプ状の第1の金属作業片の先端
部を肉薄に形成する、ことを特徴とする請求項6又は7
に記載の製造方法。 - 【請求項9】 溶接時に請求項1又は2に記載の溶接ワ
イヤを用いることを特徴とする請求項6〜8のいずれか
に記載の製造方法。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2001239971A JP4532794B2 (ja) | 2001-08-07 | 2001-08-07 | 溶接ワイヤ及びこの溶接ワイヤを用いた組付け体の製造方法。 |
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---|---|---|---|---|
JP2007021570A (ja) * | 2005-07-21 | 2007-02-01 | Nippon Welding Rod Kk | 鋳鉄とステンレス鋼との溶接に用いる溶接ワイヤ |
JP2007170622A (ja) * | 2005-12-26 | 2007-07-05 | Gkn ドライブライン トルクテクノロジー株式会社 | トルク伝達部材の接合構造及びトルク伝達部材の接合方法及びこれらを用いた動力伝達装置 |
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JPH04135089A (ja) * | 1990-09-25 | 1992-05-08 | Aisin Takaoka Ltd | 球状黒鉛鋳鉄とステンレス鋼との溶接に用いる溶接ワイヤ |
-
2001
- 2001-08-07 JP JP2001239971A patent/JP4532794B2/ja not_active Expired - Lifetime
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