JP2793539B2 - TIG welding wire - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、 TIG溶接における
溶込みを浅くする TIG溶接用ワイヤの技術分野に属する
ものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention belongs to the technical field of a wire for TIG welding which reduces penetration in TIG welding.
【０００２】[0002]
【従来の技術】TIG溶接は、比較的溶接能率よりも溶接
金属の特性を重視する構造物に適用されることが多く、
特に溶接金属の靱性が要求されるケースが多い。したが
って、TIG溶接はワイヤに対する考え方として、極力母
材からの影響を避けるために、溶込みの浅いものが望ま
れることがある。しかしながら、これまでのような単純
なワイヤの化学成分だけの調整では、溶込みを浅くする
ことは困難であった。2. Description of the Related Art TIG welding is often applied to structures where the characteristics of the weld metal are relatively more important than the welding efficiency.
In particular, in many cases, the toughness of the weld metal is required. Therefore, in the TIG welding, a wire with a shallow penetration may be desired in order to avoid the influence of the base metal as much as possible. However, it is difficult to make the penetration shallow by simply adjusting the chemical composition of the wire as in the past.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】近年、 Oや Sが溶込み
深さに大きく影響を及ぼすことが認められてきた。そこ
で、発明者らは、 TIG溶接ワイヤ中に存在する硫化物や
酸化物に着目し、研究を重ねた結果、Mnを適量添加し、
さらに、Al、Ti、 O、 Sの量をコントロールし、かつワ
イヤ中の硫化物および酸化物の大きさをコントロールす
ることにより、溶込みの浅い TIG溶接用ワイヤの提供が
可能であるという知見を得た。さらに、その硫化物およ
び酸化物が、Al、Tiがベースでなく、Mnが主たる成分で
あると効果が大きくなることが明らかとなった。In recent years, it has been recognized that O and S greatly affect the penetration depth. Therefore, the inventors focused on sulfides and oxides present in the TIG welding wire, and as a result of repeated research, added an appropriate amount of Mn,
Furthermore, we found that controlling the amount of Al, Ti, O, and S, and controlling the size of sulfides and oxides in the wire, could provide a wire for TIG welding with shallow penetration. Obtained. Further, it has been clarified that when the sulfides and oxides are not based on Al and Ti but are mainly composed of Mn, the effect is enhanced.
【０００４】本発明は、 TIG溶接における溶込みが浅
く、かつ溶接金属の靱性が優れた TIG溶接用ワイヤを提
供することを目的とする。[0004] It is an object of the present invention to provide a TIG welding wire having a shallow penetration in TIG welding and excellent toughness of a weld metal.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】その要旨は、 TIG溶接用
ワイヤにおいて、質量％でMn:0.5〜2.0 ％、Al:0.0002
〜0.009 ％、 Ti:0.0002〜0.009 ％、Ni:0.001〜10.0
％、 O:0.001〜0.02％、S:0.002〜0.025 ％を含有し、
残部Feおよび不可避的不純物からなる TIG溶接用ワイヤ
である。The gist of the present invention is that in a wire for TIG welding, Mn: 0.5 to 2.0% by mass and Al: 0.0002 by mass%.
~ 0.009%, Ti: 0.0002 ~ 0.009%, Ni: 0.001-10.0
%, O: 0.001-0.02%, S: 0.002-0.025%,
This is a TIG welding wire consisting of the balance Fe and unavoidable impurities.
【０００６】さらに化学成分として、質量％でC:0.01〜
0.10％、 Si:1.20％以下、Mo:0.5％以下を含有する上記
の TIG溶接用ワイヤである。Further, as a chemical component, C: 0.01% by mass
The above TIG welding wire containing 0.10%, Si: 1.20% or less, and Mo: 0.5% or less.
【０００７】上記 TIG溶接用ワイヤの径方向断面（横断
面）において、ワイヤ中に平均径が0.1〜3 μm である
硫化物が、面積率で60％以上存在する TIG溶接用ワイヤ
である。A TIG welding wire in which a sulfide having an average diameter of 0.1 to 3 μm is present in an area ratio of 60% or more in a radial cross section (cross section) of the TIG welding wire.
【０００８】上記硫化物の主たる成分がMnである TIG溶
接用ワイヤである。[0008] This is a TIG welding wire in which the main component of the sulfide is Mn.
【０００９】また、上記 TIG溶接用ワイヤの径方向断面
において、ワイヤ中に平均径が 5μm 以上の酸化物が存
在しない TIG溶接用ワイヤである。Further, in the TIG welding wire, a TIG welding wire in which no oxide having an average diameter of 5 μm or more is present in the wire in a radial cross section.
【００１０】さらにワイヤ中に存在する酸化物の主たる
成分がMnである TIG溶接用ワイヤである。A TIG welding wire in which the main component of the oxide present in the wire is Mn.
【００１１】以下に、化学成分の限定理由について説明
する。Mnは、ワイヤ中に多く存在して硫化物および酸化
物を形成することにより溶込みを浅くするのに効果があ
る成分であるが、含有量が 0.5％未満ではその効果はな
く、また、 2.0％を超えると溶接金属の強度が高くなり
すぎ、靱性が低下してくる。したがって、Mnの含有量は
0.5〜2.0 ％の範囲とする。The reasons for limiting the chemical components will be described below. Mn is a component that is abundant in the wire and is effective in reducing the penetration by forming sulfides and oxides. However, if its content is less than 0.5%, it has no effect. %, The strength of the weld metal becomes too high and the toughness decreases. Therefore, the content of Mn is
The range is 0.5 to 2.0%.
【００１２】Alは、ワイヤ中に多く存在して硫化物およ
び酸化物を形成することにより溶込みを深くする成分で
あり、含有量が 0.009％を超えると著しく溶込みを深く
する。しかしながら、含有量が0.0002％未満になると、
溶接時の脱酸効果がなくなり、溶接金属の酸素量が増加
し靱性が劣化する。したがって、Alの含有量は0.0002〜
0.009 ％の範囲とする。Al is a component that is present in a large amount in a wire to form sulfides and oxides, thereby deepening the penetration. When the content exceeds 0.009%, the penetration is remarkably deepened. However, when the content is less than 0.0002%,
The deoxidizing effect at the time of welding is lost, the oxygen content of the weld metal increases, and the toughness deteriorates. Therefore, the content of Al is 0.0002-
The range is 0.009%.
【００１３】Tiは、ワイヤ中に多く存在して硫化物およ
び酸化物を形成することにより溶込みを深くする成分で
あり、含有量が 0.009％を超えると著しく溶込みを深く
する。しかしながら、含有量が0.0002％未満になると、
溶接時の脱酸効果がなくなり、溶接金属の酸素量が増加
し靱性が劣化する。したがって、Tiの含有量は0.0002〜
0.009 ％の範囲とする。[0013] Ti is a component which is present in a large amount in a wire to form sulfides and oxides and thereby deepens the penetration. When the content exceeds 0.009%, the penetration is remarkably deepened. However, when the content is less than 0.0002%,
The deoxidizing effect at the time of welding is lost, the oxygen content of the weld metal increases, and the toughness deteriorates. Therefore, the content of Ti is 0.0002-
The range is 0.009%.
【００１４】Niは、ワイヤ中に多く存在することにより
溶接金属の靱性を向上させる成分であるが、含有量が
0.001％未満ではその効果は少なく、また、10.0％を超
えると溶接金属の強度が高くなりすぎ逆に靱性が劣化す
る。したがって、Niの含有量は0.001〜10.0％の範囲と
する。Ni is a component that improves the toughness of the weld metal by being present in a large amount in the wire.
If it is less than 0.001%, the effect is small, and if it exceeds 10.0%, the strength of the weld metal becomes too high, and conversely, the toughness deteriorates. Therefore, the content of Ni is set in the range of 0.001 to 10.0%.
【００１５】Oは、ワイヤ中に多く存在して酸化物を形
成することにより、溶込みを深くする成分であり、含有
量が0.02％を超えると著しく溶込みを深くする。しかし
ながら、含有量が0.001 ％未満になると、溶接時のビー
ドのなじみが悪くなる。したがって、 Oの含有量は 0.0
01〜0.02％の範囲とする。O is a component that deeply penetrates by being present in a large amount in the wire to form an oxide, and when the content exceeds 0.02%, the penetration is remarkably deepened. However, if the content is less than 0.001%, the penetration of the bead during welding becomes poor. Therefore, the O content is 0.0
The range is from 01 to 0.02%.
【００１６】Sは、ワイヤ中に多く存在して硫化物を形
成することにより、溶込みを深くする成分であり、含有
量が0.025 ％を超えると著しく溶込みを深くする。しか
しながら、含有量が 0.002％未満になると、溶接時のビ
ードのなじみが悪くなる。したがって、 Sの含有量は
0.002〜0.025 ％の範囲とする。S is a component which deeply penetrates by being present in a large amount in a wire to form a sulfide, and when the content exceeds 0.025%, the penetration is remarkably deepened. However, if the content is less than 0.002%, the penetration of the bead during welding becomes poor. Therefore, the content of S is
The range is 0.002 to 0.025%.
【００１７】また、上記以外のワイヤ中の化学成分、特
に、 C、Si、Moについては、溶接金属の強度を調整する
ために添加する。特に添加する好ましい範囲としては、
Cは0.01〜0.10％、Siは1.20％以下、Moは0.5 ％以下で
ある。Further, chemical components in the wire other than the above, particularly C, Si and Mo, are added to adjust the strength of the weld metal. Particularly preferred ranges to be added include:
C is 0.01 to 0.10%, Si is 1.20% or less, and Mo is 0.5% or less.
【００１８】上記以外の成分も添加は可能であるが、基
本的には、上記の成分と残部がFeと不可避的不純物から
なる TIG溶接用ワイヤである。[0018] Components other than those described above can be added, but basically a TIG welding wire consisting of the above components and the balance of Fe and unavoidable impurities.
【００１９】次に、ワイヤ中の硫化物および酸化物の限
定理由について説明する。ワイヤ中に存在する硫化物の
平均径が、ワイヤの径方向断面において、 3μmを超え
ると、 Sの影響が大きくなり溶込みが著しく深くなる。
このため、硫化物は小さい方がよいが、平均径が 0.1μ
m 未満の小さい硫化物が面積率で40％以上になると、 S
の靱性劣化に対する感受性が高くなり、溶接金属の靱性
が著しく悪くなる。したがって、ワイヤ中には、ワイヤ
の径方向断面において、平均径が 0.1〜3 μm である硫
化物が、面積率で60％以上存在することとする。なお、
平均径は、図１に示すように、硫化物の最大長さ（Ｄ
max ）と、最大長さの２分の１の点における最大長さと
直角方向の長さ（Ｄr ）の和を２で割ったものとする。Next, the reasons for limiting sulfides and oxides in the wire will be described. If the average diameter of the sulfides present in the wire exceeds 3 μm in the radial cross section of the wire, the influence of S increases and the penetration becomes extremely deep.
Therefore, the smaller the sulfide, the better the average diameter is 0.1μ
When the area ratio of small sulfides less than m is 40% or more, S
Susceptibility to deterioration of toughness is increased, and the toughness of the weld metal is significantly deteriorated. Therefore, it is assumed that sulfides having an average diameter of 0.1 to 3 μm are present in the wire in an area ratio of 60% or more in the radial cross section. In addition,
The average diameter is, as shown in FIG. 1, the maximum length of the sulfide (D
max ) and the sum of the maximum length and the perpendicular length (D r ) at a point half the maximum length are divided by two.
【００２０】ワイヤ中に存在する酸化物の平均径が、ワ
イヤの径方向断面において、 5μmを超えると、 Oの影
響が大きくなり溶込みが著しく深くなる。このため、酸
化物は小さい方がよい。したがって、ワイヤ中には、ワ
イヤの径方向断面において、平均径が 5μm 以上の酸化
物が存在しないこととする。なお、平均径は、上記の硫
化物の平均径の測定方法と同じである。If the average diameter of the oxides present in the wire exceeds 5 μm in the radial cross section of the wire, the influence of O increases and the penetration becomes extremely deep. Therefore, the smaller the oxide, the better. Therefore, it is assumed that no oxide having an average diameter of 5 μm or more exists in the wire in the radial cross section. The average diameter is the same as the method for measuring the average diameter of the sulfide described above.
【００２１】Ti、Alなども Sと結合して硫化物を形成す
るが、Mnを多く添加し硫化物の主たる成分をMnとするこ
とにより、溶込みを浅くすることができる。また、酸化
物についても、硫化物と同様な作用があるため、Mnを多
く添加し酸化物の主たる成分をMnとすることにより、溶
込みを浅くすることができる。したがって、硫化物およ
び酸化物の主たる成分はMnとする。Ti, Al, and the like also combine with S to form a sulfide, but the penetration can be made shallow by adding a large amount of Mn and making the main component of the sulfide Mn. In addition, since oxides have the same effect as sulfides, the penetration can be made shallow by adding a large amount of Mn and making the main component of the oxide Mn. Therefore, the main component of sulfide and oxide is Mn.
【００２２】なお、硫化物や酸化物の大きさの判定は、
SEM（走査形電子顕微鏡）またはEPMA（エレクトロン・
プローブ・Ｘ線マイクロアナライザ）などにより、任意
のワイヤ横断面を観察することにより可能である。ま
た、硫化物であるか酸化物であるかの判定も Sや Oの面
分析により可能である。測定の基準としては、2000倍以
上の倍率の観察が必要であり、平均化するためには、任
意のワイヤ横断面のおおよその中央部において、10視野
の観察が必要である。すなわち、硫化物および酸化物の
大きさを10視野について測定し、10視野の平均値をもっ
て、そのワイヤ中の硫化物および酸化物の大きさとす
る。また、面積率の測定に関しては、市販の画像解析装
置による測定が簡易である。The size of the sulfide or oxide is determined by
SEM (scanning electron microscope) or EPMA (electron
It is possible by observing an arbitrary wire cross section with a probe / X-ray microanalyzer) or the like. Also, it is possible to determine whether it is a sulfide or an oxide by surface analysis of S and O. As a measurement standard, observation at a magnification of 2000 times or more is necessary, and in order to average, it is necessary to observe 10 visual fields at the approximate center of an arbitrary wire cross section. That is, the sizes of sulfides and oxides are measured for 10 visual fields, and the average value of the 10 visual fields is defined as the size of the sulfides and oxides in the wire. As for the measurement of the area ratio, measurement by a commercially available image analyzer is simple.
【００２３】また、硫化物や酸化物の主たる成分の判定
も、 EDX（エネルギー分散形Ｘ線分析法）などにより、
元素のピーク値を比較することにより可能である。本発
明では、特に「Mnが主たる成分」とするので、Mnのピー
クがFe以外のピーク（Al、Ti、Siなど）よりも高いこと
とする。The determination of main components of sulfides and oxides is also performed by EDX (energy dispersive X-ray analysis) or the like.
This is possible by comparing the peak values of the elements. In the present invention, since “Mn is the main component”, the peak of Mn is higher than the peaks other than Fe (such as Al, Ti, and Si).
【００２４】[0024]
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて説明する。表１に示す化学成分のワイヤを用いて、
下記の溶接条件でTIG 溶接を行い、溶込み深さ、ビード
のなじみ、溶着金属の靱性を評価した。評価結果を表２
に示す。なお、ワイヤ中の平均径が 0.1〜 3μm の硫化
物の面積率と主たる成分およびワイヤ中の平均径が 5μ
m 以上の酸化物の有無と主たる成分は表２に示す通りで
ある。溶着金属の靱性評価は、12mm厚さの全溶着試験か
らのシャルピー衝撃値で行った。衝撃温度は -60℃であ
る。Embodiments of the present invention will be described below. Using the wires of the chemical components shown in Table 1,
TIG welding was performed under the following welding conditions, and the penetration depth, the penetration of the beads, and the toughness of the deposited metal were evaluated. Table 2 shows the evaluation results.
Shown in The area ratio of sulfides with an average diameter of 0.1 to 3 μm in the wire, the main components, and the average diameter in the wire of 5 μm
Table 2 shows the presence or absence of oxides of m or more and main components. The toughness of the deposited metal was evaluated based on the Charpy impact value from a total welding test with a thickness of 12 mm. Impact temperature is -60 ° C.
【００２５】溶接条件 試験板：JIS G 3106 SM490B 、 溶接方法：ビードオンプレート、 ワイヤ径： 1.2mmφ、 電流：200A、 電圧：12V 、 ワイヤ送給量：15g/min 、 極性：DCEN、 シールドガス：Ar、 なお、シールドガスに適量のHeを添加することも可能で
ある。Welding conditions Test plate: JIS G 3106 SM490B, welding method: bead on plate, wire diameter: 1.2mmφ, current: 200A, voltage: 12V, wire feed rate: 15g / min, polarity: DCEN, shielding gas: Ar, It is also possible to add an appropriate amount of He to the shielding gas.
【００２６】[0026]
【表１】 [Table 1]
【００２７】[0027]
【表２】 [Table 2]
【００２８】表２に示すように、本発明例の No.１、1
8、19は溶込み深さ、ビードのなじみ、溶着金属の靱性
とも特に良好な評価が得られている。As shown in Table 2, Nos. 1 and 1
In Examples 8 and 19, particularly good evaluations were obtained for the penetration depth, the penetration of the beads, and the toughness of the deposited metal.
【００２９】一方、比較例の No.２はMnの含有量が少な
いため、 No.５はAlの含有量が、 No.７はTiの含有量
が、 No.９は 0の含有量が、 No.13は Sの含有量が多い
ため、溶込みが深くなっている。また、比較例の No.８
は 0の含有量が、 No.12は Sの含有量が少ないため、ビ
ードのなじみが悪い。また、比較例の No.３はMnの含有
量が多いため強度が高くなりすぎ靱性が劣っている。 N
o.４はAlの含有量が、 No.６はTiの含有量が少ないた
め、溶接時の脱酸効果がなくなり溶着金属の酸素量が増
加して靱性が劣っている。 No.10はNiの含有量が少ない
ため、靱性向上効果が得られず、No.11 はNiの含有量が
多いため、強度が高くなりすぎ靱性が劣っている。On the other hand, No. 2 of the comparative example has a low Mn content, so that No. 5 has an Al content, No. 7 has a Ti content, and No. 9 has a 0 content. No.13 has a deeper penetration due to the higher S content. No. 8 of Comparative Example
No.12 has a low content of S, and No.12 has a low S content. In addition, No. 3 of the comparative example had too much Mn content, so the strength was too high and the toughness was poor. N
Since No. 4 has a low Al content and No. 6 has a low Ti content, the deoxidizing effect at the time of welding is lost and the oxygen content of the deposited metal increases, resulting in poor toughness. In No. 10, the effect of improving toughness was not obtained because the content of Ni was small, and in No. 11, the strength was too high and the toughness was poor because the content of Ni was large.
【００３０】[0030]
【発明の効果】以上説明したところから明らかなよう
に、本発明によれば溶込みが浅く、ビードのなじみがよ
く、かつ溶接金属の靱性が優れた TIG溶接用ワイヤを得
ることができる。As is apparent from the above description, according to the present invention, it is possible to obtain a TIG welding wire having shallow penetration, good bead conformability, and excellent weld metal toughness.
【図１】ワイヤ中のワイヤ径方向断面における硫化物お
よび酸化物の平均径の測定方法を説明する図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a method for measuring the average diameter of sulfide and oxide in a cross section in the wire diameter direction of a wire.
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B23K 35/30 B23K 35/02Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) B23K 35/30 B23K 35/02
Claims (6)
n:0.5〜2.0 ％、Al:0.0002 〜0.009 ％、 Ti:0.0002〜
0.009 ％、Ni:0.001〜10.0％、 O:0.001〜0.02％、 S:
0.002〜0.025 ％を含有し、残部Feおよび不可避的不純
物からなることを特徴とする TIG溶接用ワイヤ。In a wire for TIG welding, M
n: 0.5-2.0%, Al: 0.0002-0.009%, Ti: 0.0002-
0.009%, Ni: 0.001-10.0%, O: 0.001-0.02%, S:
A TIG welding wire containing 0.002 to 0.025%, the balance being Fe and unavoidable impurities.
〜0.10％、 Si:1.20％以下、Mo:0.5％以下を含有する請
求項１記載の TIG溶接用ワイヤ。2. The chemical composition further comprises C: 0.01 in mass%.
The TIG welding wire according to claim 1, wherein the wire contains 0.10%, Si: 1.20% or less, and Mo: 0.5% or less.
て、ワイヤ中に平均径が 0.1〜3 μm である硫化物が、
面積率で60％以上存在することを特徴とする請求項１ま
たは２記載の TIG溶接用ワイヤ。3. A sulfide having an average diameter of 0.1 to 3 μm in a radial cross section of the wire for TIG welding,
The TIG welding wire according to claim 1 or 2, wherein the wire is present in an area ratio of 60% or more.
の主たる成分がMnである請求項３記載の TIG溶接用ワイ
ヤ。4. The TIG welding wire according to claim 3, wherein a main component of the sulfide having an average diameter of 0.1 to 3 μm is Mn.
て、ワイヤ中に平均径が 5μm 以上の酸化物が存在しな
いことを特徴とする請求項１、２、３または４記載の T
IG溶接用ワイヤ。5. The TIG according to claim 1, wherein an oxide having an average diameter of 5 μm or more does not exist in the radial cross section of the TIG welding wire.
IG welding wire.
て、ワイヤ中に存在する酸化物の主たる成分がMnである
請求項１、２、３、４または５記載の TIG溶接用ワイ
ヤ。6. The TIG welding wire according to claim 1, wherein the main component of the oxide present in the wire in the radial cross section of the TIG welding wire is Mn.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP34077195A JP2793539B2 (en) | 1995-12-27 | 1995-12-27 | TIG welding wire |
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| JP34077195A JP2793539B2 (en) | 1995-12-27 | 1995-12-27 | TIG welding wire |
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1995
- 1995-12-27 JP JP34077195A patent/JP2793539B2/en not_active Expired - Lifetime
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