JP2017074599A - Ar−CO2混合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
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Abstract
【解決手段】ワイヤ全質量に対する質量%で、鋼製外皮とフラックスの合計で、C:0.1〜0.2%、Si:0.5〜1.8%、Mn:1.3〜3.0%、Cu:0.05〜0.45%、S:0.005〜0.015%を含有し、さらに、ワイヤ全質量に対する質量%で、フラックス中にF換算値の合計:0.005〜0.050%、SiO2:0.01〜0.20%、Na2O換算値とK2O換算値の合計:0.02〜0.15%、鉄粉:4.0〜10.5%を含有することを特徴とする。
【選択図】 なし
Description
Cは、溶接金属の耐力及び強度向上の効果がある。しかし、Cが0.1%未満では、この効果が得られず、十分な溶接金属の耐力及び強度が得られない。一方、Cが0.2%を超えると、Cが溶接金属中に過剰に歩留まることにより、溶接金属の耐力及び強度が過剰に高くなり、低温靱性が低下する。またCが0.2%を超えると、アークが不安定になり、スパッタ発生量が増加する。従って、鋼製外皮とフラックスの合計でCは0.1〜0.2%とする。なお、Cは、鋼製外皮に含まれる成分の他、フラックスから金属粉及び合金粉等から添加できる。
Siは、溶接金属の耐力、強度及び低温靭性を向上させる効果があると共に、溶融金属の粘性を大きくしてビード形状を整える効果がある。しかし、Siが0.5%未満では、溶接金属の耐力、強度及び低温靭性が低下する。またSiが0.5%未満では、溶融金属の粘性が不足してビード形状が凸状になる。一方、Siが1.8%を超えると、溶接金属の耐力及び強度が過剰に高くなり、低温靭性が低下する。従って、鋼製外皮とフラックスの合計でSiは0.5〜1.8%とする。なお、Siは、鋼製外皮に含まれる成分の他、フラックスからの金属Si、Fe−Si、Fe−Si−Mn等の合金粉末から添加できる。
Mnは、溶接金属に歩留まることにより、溶接金属の耐力及び強度と低温靱性を高める効果がある。また、溶接金属中にMnSを生成して溶接金属の耐高温割れ性を高める効果がある。しかし、Mnが1.3%未満では、これらの効果が得られず、十分な溶接金属の耐力と強度及び低温靭性が得られず、また耐高温割れ性も低下する。一方、Mnが3.0%を超えると、Mnが溶接金属中に過剰に歩留まり、溶接金属の耐力及び強度が過剰に高くなり、低温靱性が低下する。従って、鋼製外皮とフラックスの合計でMnは1.3〜3.0%とする。なお、Mnは、鋼製外皮に含まれる成分の他、フラックスからの金属Mn、Fe−Mn、Fe−Si−Mn等の合金粉末から添加できる。
Cuは、析出強化作用を有し、変態温度を低下させ溶接金属の組織を微細化して低温靭性を安定させる。しかし、Cuが0.05%未満であると、その効果が得られず、安定した溶接金属の低温靭性が得られない。一方、Cuが0.45%を超えると、析出脆化が生じて溶接金属の低温靭性が低下する。またCuが0.45%を超えると、高温割れが発生しやすくなる。従って、鋼製外皮とフラックスの合計でCuは0.05〜0.45%とする。なお、Cuは、鋼製外皮に含まれる成分及び鋼製外皮表面に施したCuめっき分の他、フラックスからの金属Cu、Fe−Si−Cu等の合金粉から添加できる。
Sは、スラグ凝集剤及びスラグ剥離剤として作用する。しかし、Sが0.005%未満であると、その効果が得られず、スラグ剥離性が悪くなる。一方、Sが0.015%を超えると、溶接金属の低温靭性が低下するとともに、高温割れが生じやすくなる。従って、鋼製外皮とフラックスの合計でSは0.005〜0.015%とする。なお、Sは、鋼製外皮に含まれる成分の他、フラックス中の硫化鉄等から添加できる。
SiO2は、ビード止端部のなじみを良好にしてビード外観・形状を良好にする反面、スラグ発生量が増加し、かつ、溶接金属の酸素量が増加するため、添加量を制限する必要がある。しかし、SiO2が0.01%未満であると、溶接ビードのビード止端部のなじみが悪くなり、ビード外観・形状が悪くなる。一方、SiO2が0.20%を超えると、溶接金属中の酸素量が増加して低温靭性が低下する。従って、フラックス中に含有するSiO2は0.01〜0.20%とする。なお、SiO2は、フラックスからの珪砂、珪酸ソーダ及び珪酸カリからなる水ガラスの固質成分等から添加できる。
弗素化合物は、アークを安定させる効果がある。しかし、弗素化合物のF換算値の合計が0.005%未満では、この効果が十分に得られず、アークが不安定になる。一方、弗素化合物のF換算値の合計が0.050%を超えると、アークが不安定になり、スパッタ発生量が多くなる。従って、弗素化合物のF換算値の合計は0.005〜0.050%とする。なお、弗素化合物は、CaF2、NaF、LiF、MgF2、K2SiF6、Na3AlF6、AlF3等から添加でき、F換算値はそれらに含有されるF量の合計である。
Na化合物及びK化合物は、アークをソフトにして安定にする効果がある。しかし、Na化合物及びK化合物のNa2O換算値とK2O換算値の合計が0.02%未満であると、アークが不安定になり、スパッタ発生量が多くなる。一方、Na化合物及びK化合物のNa2O換算値とK2O換算値の合計が0.15%を超えると、アークが強くなり、スパッタ発生量が多くなる。また、ビード止端部のなじみが悪くなり、ビード外観・形状が不良となる。従って、フラックス中に含有するNa化合物及びK化合物のNa2O換算値とK2O換算値の合計は0.02〜0.15%とする。なお、Na化合物及びK化合物は、フラックスからのカリ長石、珪酸ソーダ及び珪酸カリからなる水ガラスの固質成分、弗化ソーダ、珪弗化カリウム等の粉末から添加できる。
鉄粉は、メタル系フラックス入りワイヤの特徴である高溶着性を確保すると共に、成分調整のためにフラックスから添加する。しかし、鉄粉が4.0%未満では、高溶着性が低下してビード外観・形状が悪くなる。また鉄粉が4.0%未満では、アークが不安定になり、スパッタ発生量が多くなる。一方、鉄粉が10.5%を超えると、製造での伸線工程でフラックス充填率がワイヤ長手方向にフラックス充填率が変動し、アークが不安定になってスパッタ発生量が多くなる。従って、フラックス中に含有する鉄粉は4.0〜10.5%とする。
Niは、溶接金属の低温靭性を確保するとともに、溶接金属の焼入れ性を向上させて耐力及び強度を向上させる。しかし、Niが0.5%未満では、その効果が十分に得られず、必要な溶接金属の耐力、強度及び低温靭性が得られない。一方、Niが1.5%を超えると、溶接金属の耐力及び強度が過度に上昇し、低温靭性が低下する。またNiが1.5%を超えると、高温割れが発生しやすくなる。従って、フラックス中に含有するNiは0.5〜1.5%とする。なお、Niは、鋼製外皮に含まれる成分の他、フラックスからの金属Ni、Fe−Ni等の金属粉末から添加できる。また、本発明を適用したAr−CO2溶接用メタル系フラックス入りワイヤにおいて、鋼製外皮とフラックスの合計でNiが0.5〜1.5%の範囲内とされていることは必須ではなく、このNiがこの範囲から逸脱するものであっても、またNiが含まれていないものであっても、溶接金属の焼入れ性、耐力、強度及び低温靭性は本発明所期の性能を満たすものとなる。
本発明のAr−CO2溶接用メタル系フラックス入りワイヤは、鋼製外皮をパイプ状に成形し、その内部にフラックスを充填した構造である。ワイヤの種類としては、成形した鋼製外皮の合わせ目を溶接して得られる鋼製外皮に継目の無いワイヤと、鋼製外皮の合わせ目の溶接を行わないままとした鋼製外皮に継目を有するワイヤとに大別できる。鋼製外皮に継目が無いワイヤは、ワイヤ中の全水素量を低減することを目的とした熱処理が可能であり、また製造後のフラックスの吸湿が無いため、溶接金属の拡散性水素量を低減し、耐低温割れ性の向上を図ることができるので、好ましい。
Claims (3)
- 鋼製外皮にフラックスを充填してなるAr−CO2混合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、
ワイヤ全質量に対する質量%で、鋼製外皮とフラックスの合計で、
C:0.1〜0.2%、
Si:0.5〜1.8%、
Mn:1.3〜3.0%、
Cu:0.05〜0.45%、
S:0.005〜0.015%を含有し、
さらに、ワイヤ全質量に対する質量%で、フラックス中に
弗素化合物:F換算値の合計で0.005〜0.050%、
SiO2:0.01〜0.20%、
Na化合物及びK化合物:Na2O換算値とK2O換算値の合計で0.02〜0.15%、
鉄粉:4.0〜10.5%を含有し、
残部は鋼製外皮のFe、鉄合金粉のFe分及び不可避不純物からなることを特徴とするAr−CO2混合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。 - ワイヤ全質量に対する質量%で、鋼製外皮とフラックスの合計で、
Ni:0.5〜1.5%をさらに含有することを特徴とする請求項1に記載のAr−CO2混合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。 - 成形された鋼製外皮の合わせ目が溶接されていることで鋼製外皮に継目を無くしたことを特徴とする請求項1または2に記載のAr−CO2混合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。
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