JP2582615B2 - 片面溶接用裏当材 - Google Patents

片面溶接用裏当材

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JP2582615B2
JP2582615B2 JP63094426A JP9442688A JP2582615B2 JP 2582615 B2 JP2582615 B2 JP 2582615B2 JP 63094426 A JP63094426 A JP 63094426A JP 9442688 A JP9442688 A JP 9442688A JP 2582615 B2 JP2582615 B2 JP 2582615B2
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/36Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest
    • B23K35/3601Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest with inorganic compounds as principal constituents
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、ガスシールドアーク溶接等に使用される片
面溶接用裏当材に係るものであり、更に詳しくは、立向
上進溶接を高能率に行えることができ、しかも耐気孔性
能の優れた裏ビードを得ることのできる片面溶接用裏当
材に関するものである。
(従来の技術) 従来の片面溶接用裏当材(以下、裏当材という)に
は、特開昭59−137193号公報に代表される様にフラック
スを固化成形したもの、無機質のガラス繊維をテープ状
にしたもの、及び固形フラックスの上にガラス繊維を配
したものがある。これらの裏当材を用いて片面溶接を行
うと、それぞれの欠点を有していた。先ずフラックスを
固形成形したいわゆる固形フラックスタイプの場合、成
分組成を調整することによつて耐火度を任意に調整する
ことができるという特性は有しているものの、立向上進
溶接を高電流溶接(例えば1.2mmのワイヤで200A以上の
電流)で行うとアークが強くなり、裏当フラックスを深
く堀込み、従ってスラグが過剰になって溶融金属の保持
作用が不十分である為、裏ビードの余盛が不足する。ま
た第1層目の開先内表ビード形状も平滑さに欠け、次の
パスとの間にスラグ巻込みを生じ易い。
一方、無機質のガラス繊維を用いてある裏当材は、テ
ープ状のもの及び固形フラックス上にガラス繊維を配し
て一体化したもののいずれも固形フラックスタイプの裏
当材に比べると母材裏面への密着性等は良好であるが、
ガラス繊維にはB2O3を通常数%含有しているため、B2O3
を実質的に含有しない無機質繊維を用いた裏当材も考案
されているが、ガラス繊維を用いてある裏当材ではフラ
ックス入りワイヤによる片面溶接の場合、その充てんフ
ラックスにより形成されるスラグと、ガラス繊維溶融に
より形成されるスラグとによって、母材と裏当材間に厚
いスラグ層が形成されてスラグ過多になり、裏ビードの
余盛が不足したり、アンダーカットになる場合が多い。
また溶接冶金反応で生じるガスに加えてガラス繊維成
形体から生成したガスまでも溶融金属の下面側へとじ込
められる為、裏ビードの気孔欠陥等はかえつて著しくな
る。
(発明が解決しようとする課題) 本発明はこの様な事情に着目してなされたものであっ
て、その目的は立向上進溶接を効能率に行えることがで
き、しかも耐気孔性能に優れかつ良好な形状の裏ビード
を得ることのできる片面溶接用裏当材を提供しようとす
るものである。
(課題を解決するための手段) 本発明者等は、上記目的を達成すべく、固形フラック
スの成分構成について鋭意研究を重ねた結果、SiO2、Mg
O、AI2O3、の配合比率を特定範囲に設定することによ
り、スラグの量、スラグの凝固速度を高め裏ビード形成
層として好適な耐火度、スラグ粘性等を具備せしめ得る
ことを見出し、本発明を完成するに至った。
その要旨とするところは、固形フラックス組成がSi
O2:50〜80重量%、MgO:5〜35重量%、AI2O3:1〜6重量
%、Na2Oおよび/またはK2O:0.5〜5重量%、及び水分:
0.01〜0.25重量%の範囲で、5%以下の残部不純物から
なり、かつSiO2、MgO、AI2O3、の合計が90重量%以上で
あることを特徴とする立向上進溶接用の片面溶接用裏当
材である。
(作 用) 次ぎ、本発明裏当材の裏ビード形成層を構成する固形
フラックスの成分組成について説明する。
SiO2、MgO、AI2O3は、裏当材としての耐火度、裏ビー
ドのスラグの粘性や凝固速度を高めるなどのスラグの物
性の制御に最も重要な成分であり、特にSiO2とMgOの両
成分の適正な配合割合を特定することにより、好適な諸
特性が得られる。また溶融金属の保持作用を高めること
ができるので形状の良好な裏ビードが得られ易いこと
や、第1層目の開先内表ビード形状も平滑で、次のパス
との間にスラグ巻込みを生じにくい等の点から、SiO2
MgOを主体とすることが望ましい。
SiO2:50〜80重量%について SiO2は本発明の裏当材の主構成成分となるものであ
り、50重量%未満では耐火性が不足する為裏ビードが出
すぎたり、或はアーク熱で溶融物が多量生成してビード
が凸型となつてビード形状不良と、ビード表面つやの悪
化により滑らかなビードが得にくくなる。一方80重量%
を超えると生成スラグの流動性が過大となり、均一な裏
ビードが形成されなくなるばかりでなく、アンダーカッ
トやスラグ巻込み等の欠陥が生じたりするという難点が
あらわれる。
MgO:50〜35重量%について、 MgOは耐火性調整材としての機能を有する外、スラグ
剥離性を改善する作用があり、こうした効果を発揮させ
る為には5重量%以上含有させなければならない。しか
し35重量%を超えると耐火度が上がりすぎて生成スラグ
の粘性が過大となり、ガス抜けが悪くなる為にプローホ
ールやアバタ等の欠陥が発生し易くなる。
AI2O3:1〜6重量%について、 AI2O3は固形耐火物の融点を高め、且つ生成スラグの
粘性を高めて裏ビードの形状を整える成分であり、特に
開先のルート間隔が標準(3〜5mm程度)よりも広い場
合の裏ビード形状を整えるのに重要な成分である。こう
した機能を有効に発揮させる為にはAI2O3を少なくとも
1重量%含有させなければならないが、反面含有量が多
過ぎると耐火性が上がり過ぎてガス抜けが悪くなり、ブ
ローホールやアバタ等の欠陥が生じ易くなるので、こう
した問題を生じさせない為にはAI2O3量を6重量%以下
に抑えるべきである。
Na2Oおよび/またはK2O:0.5〜5重量%について Na2O、K2O等は裏当材用耐火物として要求される適度
の強度と柔軟性を付与するのに不可欠の成分であり、0.
5重量%未満ではこれらの効果が有効に発揮されず、一
方5重量%を越えると溶接中に分離して発生する水素等
の溶接上有毒なガスが過大となりガス抜けが不十分で、
スラグの凝固が不均一になり、ビード外観がそこなわれ
るばかりでなく耐吸湿性も劣悪になる。尚Na2OとK2Oは
同効物質であるから、単独で用いても両者を併用しても
作用効果はかわらない。
水分:0.01〜0.25重量%について、 水分は耐火物を形成する上記粉末粒子間に介在して焼
結性を高める作用があり、0.01重量%未満ではこれらの
効果が有効に発揮されない為適度な強度や成形が劣悪に
なる。但し水分は溶接熱でガス化してブローホールやア
バタ等を生ずる原因になるので、0.25重量%以下に抑え
なければならない。尚ここでいう水分とは、吸湿水、付
着水、結晶水を合計した全水分を指すものである。
本発明の片面溶接用裏当材を構成する成分は以上の通
りである。スラグ生成剤の融点を従来の裏当材がほぼ13
50〜1500℃と最も低い領域であったのに対してそれより
も高く、1600〜1750℃前後の領域にすることによって、
立向上進溶接を高電流溶接で行った場合でも、ビードに
接する固形フラックスの部分が溶融スラグ6(第3図)
化し、ワイヤ自身から生成するスラグ7と共に適度なス
ラグ層を形成して裏ビード8を保護し、裏ビードとのな
じみが良好で、光沢のある均一な裏ビードが得られた。
上記範囲をはずれると高くなって耐火性は向上するが、
固形フラックスが殆ど溶融されなくなり、スラグ層が不
足し、ビードのなじみが不良で、光沢ある均一な裏ビー
ドが得られず、又オーバラップ状のビードになった。
ところで上記組成の固形フラックスを工業的に安価に
製造する場合、低品質のシリカ、アルミナ、マグネサイ
トを成分目標に混合して焼結反応させると上記組成以外
の若干のその他成分が含有されることがある。
しかしSiO2、AI2O3、MgOの合計が90重量%以上で、上
記範囲内であれば5%程度の不純物が含まれていても溶
融金属の保持作用を高めることができるので良好な裏ビ
ードが得られやすいことや、第1層目の開先内の表ビー
ド形状も平滑で、次のパスとの間にスラグ巻込みを生じ
にくいなど上記効果は失われない。
また製品裏当材には、焼結時における生成ガスの抜け
跡として気孔が形成され、気孔率は耐火度や吸湿性等に
影響を及ぼすことが確認されているが、保存時等におけ
る吸湿による水分量の増大を防止する為には、見掛けの
気孔率を40%以下に抑えるのがよい。
(実 施 例) 次に本発明の実施例及び比較例を第1表に示し、この
表に基づいて本発明の効果を具体的に説明する。尚、実
施例の裏当材には、第1,2,3図に示すように被溶接母体
3の開先裏面に接する側にスラグポケット2を有し、前
記の本発明の組成の固形フラックス1をタイル状にし、
鋼材への接着部5を有するアルミ箔4を連続して貼付し
て1本化した形状のものを用いた。
第1表に本発明の範囲の組成をもつSiO2−MgO−AI2O3
系の実施例及び比較例の片面溶接用裏当材(寸法、形状
は次の通りとした。第4図において寸法T=8mm、幅W1
=25mm、溝の幅W2=14mm、溝の深さH=1.5mm、裏当材
の長さ=500mmである。)を作製し、下記に示す供試板
及び溶接条件で片面溶接実験を行った。
(供試例) 鋼種:JIS G3106 SM−50A 寸法:20mmt×300mmw×500mml 開先形状:第5図において開先角度α=50゜ ギャップG=5mm (溶接条件) 溶接ワイヤ:CO2ガスアーク溶接用フラックス入りワイヤ
(1.2mmφ) 溶接姿勢:立向上進 溶接電流:230A直流 ワイヤ(+) 溶接電圧:25V 溶接速度:10cm/min ワイヤ突出し長さ:20mm シールドガス:CO2 20l/min 得られた各溶接部(表、裏ビード)の品質評価基準
は、○印:良好△印:やや劣る×印:不良とし、気孔に
ついてはビード表面のアバダ、ブロホール、スラグ巻込
みについてはX線試験で調査した。
第1、第2表からも明らかな様に、本発明の規定要件
を満たす実施例(No1〜6)では表ビード、裏ビードの
外観、形状、耐気孔性、耐割れ性の何れにおいても良好
な結果が得られているが、No7〜11が本裏当材の規定す
る要件の何れかを欠く比較例であり、下記の通り裏ビー
ドの品質に問題がある。
No.7:固形耐火物中の水分量が多すぎるため裏ビードに
ブローホールが発生し、表ビードではアバタが見られビ
ード外観が劣悪である。
No.8:固形耐火物中のSiO2量が規定範囲を越えている他M
gO量が不足する為耐火性が不十分であり、裏ビードの形
状が不揃いでスラグの剥離性も悪く、ブローホールの欠
陥も認められる。
No.9:AI2O3量及びMgO量が過剰でかつSiO2量不足する為
耐火度が上がり過ぎガス抜け不足によるブローホールや
アバタが認められる。また裏ビードが出すぎ、ビード形
状も悪い。
No.10:AI2O3量が多過ぎるばかりでなく、水分量も規定
範囲を超えているため、アバタやブローホールが発生す
る外、ビード形状も悪い。
No.11:AI2O3が非常に高いため、耐火度が著しく高くな
るばかりでなくSio2量が不足する為、裏ビードが出にく
くかつビードが不揃いである。
(発明の効果) 以上の様に、本発明裏当材を用いたものは立向上進溶
接を高電流溶接で行えることができ、しかも耐気孔性能
に優れかつ良好な形状の裏ビードをえられるため、溶接
作業能率が向上できる。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は本発明裏当材の構成を示す模式図、
第3図は本発明裏当材を用いた溶接後の状態を示す説明
図である。第4図は同実験で使用した裏当材の寸法・形
状を示す正面図、第5図は同実験で採用した開先形状を
示す説明図である。 1……固形フラックス 2……スラグポケット 3……被溶接材 4……アルミ箔 5……接着部 6……固形フラックスからのスラグ溶融部 7……ワイヤからのスラグ層 8……裏ビード

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】固形フラックス組成がSiO2:50〜80重量
    %、MgO:5〜35重量%、Al2O3:1〜6重量%、Na2Oおよび
    /またはK2O:0.5〜5重量%、及び水分:0.01〜0.25重量
    %の範囲で、5%以下の残部不純物からなり、かつSi
    O2、MgO、Al2O3の合計が90重量%以上であることを特徴
    とする立向上進溶接用の片面溶接用裏当材。
JP63094426A 1988-04-19 1988-04-19 片面溶接用裏当材 Expired - Lifetime JP2582615B2 (ja)

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JPS637876A (ja) * 1986-06-30 1988-01-13 Mitsui Petrochem Ind Ltd ポリプロピレン樹脂組成物表面上への塗膜形成方法

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