JP3511366B2 - Flux-cored wire for gas-shielded arc welding for galvanized steel sheet welding - Google Patents
Flux-cored wire for gas-shielded arc welding for galvanized steel sheet weldingInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、直流正極性を使用
し、低電流から高電流までアーク安定性が優れていて、
亜鉛めっき鋼板の溶接に適したガスシールド溶接用フラ
ックス入りワイヤに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention uses DC positive polarity and has excellent arc stability from low current to high current.
The present invention relates to a flux-cored wire for gas shield welding, which is suitable for welding galvanized steel sheets.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ここ数年、フラックス入りワイヤはその
能率性及び作業性等の利点を理由に、種々の分野で、そ
の使用量を伸ばしてきている。これらのフラックス入り
ワイヤの多くは、そのスラグ主成分にチタニア（ＴｉＯ
2）が採用されている。2. Description of the Related Art In the past few years, flux-cored wires have been used in various fields because of their advantages such as efficiency and workability. Many of these flux-cored wires contain titania (TiO 2) as the main component of the slag.
2 ) has been adopted.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、チタニ
ア系ベースのフラックス入りワイヤは比較的高電流側
（２５０Ａ以上）で作業性が優れているものの、２００
Ａ以下では母材へ溶滴が移行する際に大きく成長するた
め、スムースな溶滴移行がなされなくなり、アークが不
安定になってスパッタが増えるなどの欠点を有してい
る。また、チタニア系ベースの従来のフラックス入りワ
イヤを用いて、亜鉛めっき層を除去せずに、亜鉛めっき
鋼板をそのまま溶接する場合、大粒スパッタの発生が顕
著であり、耐ピット性及び耐ブローホール性も十分でな
かった。However, although the titania-based flux-cored wire has excellent workability on the relatively high current side (250 A or more),
In the case of A or less, since the droplets grow greatly when they migrate to the base material, there is a drawback that smooth droplet transfer is not performed, the arc becomes unstable, and spatter increases. In addition, when using conventional flux-cored wire based on titania and welding the galvanized steel sheet as it is without removing the galvanized layer, the occurrence of large-grain spatter is remarkable, and pit resistance and blowhole resistance Was not enough.
【０００４】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、低電流から高電流までアーク安定性が優れ
ており、更に亜鉛めっき鋼板溶接において耐ピット性及
び耐ブローホール性等が優れた直流正極性用の亜鉛めっ
き鋼板溶接用ガスシールド溶接用フラックス入りワイヤ
を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above problems, and has excellent arc stability from low current to high current, and further has excellent pit resistance and blow hole resistance in galvanized steel sheet welding. Another object of the present invention is to provide a flux-cored wire for gas shield welding for welding galvanized steel sheet for direct current positive polarity.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明に係る亜鉛メッキ
鋼板溶接用ガスシールド溶接用フラックス入りワイヤ
は、炭素鋼製外皮にフラックスを充填してなり、直流正
極性（ワイヤマイナス）にてガスシールドアーク溶接を
行うとき、ワイヤ溶融速度をＷｎ（ｇ／ｓｅｃ）、その
ときの溶接電流を、ワイヤ突き出し長さをＬ（ｍｍ）、
ワイヤの直径をｄ（ｍｍ）とし、Ｗｎ（ｇ／ｓｅｃ）を
下記数式１で表したとき、数式１の右辺第１項の係数Ａ
が１．０乃至４．５であり、右辺第２項の係数Ｂが０．
５乃至２．５であることを特徴とする。また、本発明の
ワイヤは、ワイヤ全重量に対する重量％で、フラックス
中に、Ｂａ化合物の総和：（金属Ｂａの重量％に換算し
て）０．３乃至５．０重量％、Ａｌ：０．５乃至４．５
重量％及びＭｇ：０．１乃至２．０重量％からなる群か
ら選択された少なくとも１種を含有する。そして、本発
明のワイヤは直流正極性で使用する。A flux-cored wire for gas shield welding for welding galvanized steel sheet according to the present invention comprises a carbon steel outer shell filled with flux, and has a direct current positive polarity (wire minus). When performing arc welding, the wire melting rate is Wn (g / sec), the welding current at that time is the wire protrusion length is L (mm),
When the wire diameter is d (mm) and Wn (g / sec) is represented by the following mathematical formula 1, the coefficient A of the first term on the right side of the mathematical formula 1
Is 1.0 to 4.5, and the coefficient B of the second term on the right side is 0.
It is characterized by being 5 to 2.5. In addition, the wire of the present invention has a total amount of Ba compounds in the flux of 0.3 to 5.0% by weight (converted to the weight% of metallic Ba) and Al: 0. 5 to 4.5
% By weight and Mg: at least one selected from the group consisting of 0.1 to 2.0% by weight. And, the wire of the present invention is used with direct current positive polarity.
【０００６】[0006]
【数１】Ｗｎ＝Ａ×１０-9×Ｉ／π（（ｄ／２）×１０
-3）2＋Ｂ×１０-1×Ｉ2×π（（ｄ／２）×１０-3）2
×Ｌ[Formula 1] Wn = A × 10 −9 × I / π ((d / 2) × 10
-3 ) 2 + B × 10 -1 × I 2 × π ((d / 2) × 10 -3 ) 2
× L
【０００７】請求項２の発明に係るガスシールドアーク
溶接用フラックス入りワイヤは、請求項１の発明におい
て、ワイヤ全重量に対して、フラックス中に、ＢａＦ2
を０．５乃至５．０重量％含有し、Ａｌ及びＭｇをＡｌ
＋３Ｍｇ：１．０乃至１０．０重量％となるように含有
する。The flux-cored wire for gas shield arc welding according to the second aspect of the invention is the flux-cored wire according to the first aspect of the invention, wherein BaF 2 is contained in the flux with respect to the total weight of the wire.
0.5 to 5.0 wt%, Al and Mg are Al
+ 3Mg: It is contained so as to be 1.0 to 10.0% by weight.
【０００８】請求項３の発明に係るガスシールドアーク
溶接用フラックス入りワイヤは、請求項１又は２の発明
において、ワイヤ全重量に対して、フラックス中に、Ｂ
ａＦ 2：１．０乃至３．５、重量％、Ａｌ：１．５乃至
４．０重量％、Ｍｇ：０．３乃至１．５重量％を含有す
るものである。Gas shield arc according to the invention of claim 3
The flux-cored wire for welding is the invention of claim 1 or 2.
In the flux, in the flux, B
aF 2: 1.0 to 3.5, wt%, Al: 1.5 to
It contains 4.0% by weight and Mg: 0.3 to 1.5% by weight.
It is something.
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】本願発明は、（ａ）低電流から高
電流までアーク安定性が優れたガスシールドアーク溶接
用フラックス入りワイヤを提供すること、（ｂ）亜鉛め
っき鋼板の溶接において大粒スパッタの発生が少なく、
耐ピット性及び耐ブローホール性が優れたガスシールド
アーク溶接用フラックス入りワイヤを提供することを目
的とする。そして、本発明は、この目的を達成するため
に、以下の手段を採用している。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention provides (a) a flux-cored wire for gas shielded arc welding, which has excellent arc stability from low current to high current, and (b) large-grain spatter in welding galvanized steel sheet. Is less likely to occur,
An object of the present invention is to provide a flux-cored wire for gas shield arc welding, which has excellent pit resistance and blowhole resistance. Then, the present invention adopts the following means in order to achieve this object.
【００１０】先ず、前記（ａ）に関して説明する。低電
流域において従来チタニア系フラックス入りワイヤの溶
滴移行現象を高速度カメラ撮影試験などで詳細に観察す
ると、ワイヤと母材間でアークが発生、アーク上で
溶滴が揺動しながら次第に成長し、大きく形成された溶
滴が重力に抗しきれなくなった時点で、アークフレー
ム柱に沿って溶滴が落下し、母材と短絡して大粒スパッ
タを発生するという現象が観察された。しかし、比較的
高電流域（２５０Ａ以上）では、溶滴がアーク柱の中で
形成され、低電流域で観察されたような大粒の溶滴には
ならずに、スムーズに母材へと移行する溶滴のスプレー
移行現象が観察された。低電流域における溶滴の大粒化
の要因としては、アーク発生点、アーク反力、溶滴の表
面張力、重力、アーク熱、ワイヤ溶融速度など種々挙げ
られるが、本発明者らは溶滴のサイズとワイヤ溶融速度
が適切にバランスしていないことが主たる要因であると
考え、「溶滴形成に対して最適なワイヤ溶融速度」があ
ることに着眼した。「ワイヤ溶融速度」は溶接電流、ワ
イヤ突出し長さ及びワイヤ径等の因子に支配されること
は周知である。しかし、本発明で主眼とした「溶滴形成
に対して最適なワイヤ溶融速度」というのは、「ワイヤ
溶融速度」の値そのものではなく、電流、ワイヤ突出し
長さ及びワイヤ径が固定された場合の溶滴形成とワイヤ
溶融速度のバランス化を図ることである。即ち、本発明
は、電流、ワイヤ突出し長さ及びワイヤ径以外の因子が
溶滴形成とワイヤ溶融速度とのバランスを図る上で、重
要であることを見いだし、この知見に基づいて本発明を
完成したものである。First, the above (a) will be described. A detailed observation of the droplet transfer phenomenon of a conventional titania-based flux-cored wire in the low current region, such as with a high-speed camera shooting test, revealed that an arc was generated between the wire and the base metal, and the droplet gradually grew while swinging on the arc. However, it was observed that when the large droplets could not withstand the gravity, the droplets dropped along the arc frame column and short-circuited with the base material to generate large spatter. However, in the relatively high current region (250A or more), droplets are formed in the arc column, and the droplets do not become large-sized droplets observed in the low current region but smoothly migrate to the base metal. A spray transfer phenomenon of droplets was observed. Factors for increasing the droplet size in the low current region include various points such as arc generation point, arc reaction force, droplet surface tension, gravity, arc heat, and wire melting rate. We thought that the main factor was that the size and wire melting rate were not properly balanced, and focused on the fact that there is an "optimal wire melting rate for droplet formation." It is well known that the "wire melting rate" is governed by factors such as welding current, wire overhang length and wire diameter. However, the "optimal wire melting rate for droplet formation", which is the main object of the present invention, is not the value of the "wire melting rate" itself, but the case where the current, the wire protrusion length and the wire diameter are fixed. To balance the formation of droplets and the wire melting rate. That is, the present invention has found that factors other than the electric current, the wire protrusion length, and the wire diameter are important in achieving balance between droplet formation and wire melting rate, and the present invention has been completed based on this finding. It was done.
【００１１】一方、アーク物理現象の観点から、「ワイ
ヤ溶融速度」は、「アーク熱効果」と「ワイヤのジュー
ル熱効果」の和として表現される。更に「アーク熱効
果」は「溶接電流」及び「ワイヤ径」を因子とし、「ワ
イヤのジュール熱効果」は「溶接電流」、「ワイヤ突出
し長さ」、「ワイヤの直径」を因子としている。そこ
で，本発明者等は、前記「ワイヤ溶融速度」を表すため
の実験式として、パラメータを「溶接電流」、「ワイヤ
突出し長さ」、「ワイヤ径」とする前記数式１式を導入
した。ここで、前記数式１の第１項はワイヤ溶融に対す
る「アーク熱」の寄与を示しており、その係数Ａの値は
主に「アークプラズマ温度」、「溶滴の保有熱量」など
に依存する。これらの個々の値を測定することは困難で
あるが、「アークプラズマ温度」は熱平衡状態にあるア
ークプラズマ中のイオン温度、電子温度、中性粒子温度
に支配され、従ってアーク中のイオン種、換言するとワ
イヤ化学成分の影響を受ける。また、「溶滴の保有熱
量」に関しても、ワイヤ化学成分の影響を受ける。On the other hand, from the viewpoint of the arc physical phenomenon, the "wire melting rate" is expressed as the sum of the "arc heat effect" and the "wire Joule heat effect". Further, the "arc heat effect" has "welding current" and "wire diameter" as factors, and the "wire Joule heat effect" has "welding current", "wire protrusion length", and "wire diameter" as factors. Therefore, the inventors of the present invention have introduced, as an empirical formula for expressing the “wire melting rate”, the above formula 1 in which the parameters are “welding current”, “wire protrusion length”, and “wire diameter”. Here, the first term of the mathematical expression 1 represents the contribution of "arc heat" to the wire melting, and the value of the coefficient A mainly depends on "arc plasma temperature", "amount of heat of droplets retained", etc. . Although it is difficult to measure these individual values, the "arc plasma temperature" is dominated by the ion temperature, electron temperature, and neutral particle temperature in the arc plasma in thermal equilibrium, and thus the ion species in the arc, In other words, it is affected by the wire chemistry. In addition, the “calorific value of the droplet” is also affected by the chemical composition of the wire.
【００１２】また、前記数式１の第２項は主にワイヤ溶
融に対する「ジュール発熱」による寄与を示し、その係
数Ｂの値は「ワイヤ性状」、「ワイヤの単位重量当たり
の熱容量及び熱伝導度」、「溶滴の保有熱量」等に依存
する。これらはワイヤのフラックス率、フラックスのか
さ密度、及び熱伝導率などが強く影響している。また、
係数Ａに比べると、これらの因子に対するワイヤ化学成
分の寄与度は少ないものの、係数Ｂの影響は無視できな
い。The second term of the equation 1 mainly indicates the contribution of "Joule heat" to the wire melting, and the value of the coefficient B is "wire property", "heat capacity and thermal conductivity per unit weight of wire". , “Holding amount of droplets”, etc. These are strongly influenced by the flux rate of the wire, the bulk density of the flux, and the thermal conductivity. Also,
Compared with the coefficient A, the contribution of the wire chemical components to these factors is small, but the effect of the coefficient B cannot be ignored.
【００１３】ここで、低電流域において溶滴を小粒化し
てアークの安定化を実現するために、即ち少ない投入エ
ネルギ（電流）でアークを安定して発生させるために、
融点又は分解温度が比較的低く、電位頻度が小さい化学
種、つまり、アーク中でのイオン化エネルギの小さい化
学種（Ａｌ、Ｍｇ、熱解難し易い化合物、又は弗化物
等）をフラックス原料に採用する。更に、直流正極性で
溶接するようにすることにより、溶滴先端からの電子の
放出を促し、前記化学種のアーク中へのイオン供給を速
やかにする。このようにして、溶滴のサイズとワイヤ溶
融速度とのバランスを図っている。そのとき、前記数式
１における係数ＡとＢが、係数Ａが１．０乃至４．５で
あり、係数Ｂが０．５乃至２．５となるように、ワイヤ
化学成分を調整することにより、低電流域における溶滴
が小粒化され、アークの安定性が高まり、スプレー的な
溶滴移行を実現することができる。Here, in order to realize the stabilization of the arc by atomizing the droplets in the low current region, that is, in order to stably generate the arc with a small input energy (current),
Use a chemical species with a relatively low melting point or decomposition temperature and a low potential frequency, that is, a chemical species with a low ionization energy in the arc (Al, Mg, a compound that is difficult to thermally decompose, or a fluoride) as the flux raw material. . Further, by welding with direct current positive polarity, the emission of electrons from the tip of the droplet is promoted and the supply of ions into the arc of the chemical species is accelerated. In this way, the size of the droplet and the wire melting rate are balanced. At that time, by adjusting the wire chemical components such that the coefficient A and the coefficient B in the formula 1 are such that the coefficient A is 1.0 to 4.5 and the coefficient B is 0.5 to 2.5, The droplets in the low current region are reduced in size, the stability of the arc is enhanced, and spray-like droplet transfer can be realized.
【００１４】次に、前記数式１の係数Ａ及びＢの性質及
び数値限定理由について説明する。係数Ａが１．０より
小さい場合は、アーク熱の効果が極めて小さいものとな
り、溶滴がほとんど形成されないため、逆にスムーズな
溶滴移行がなされない。また、係数Ａが４．５より大き
い場合は、低電流域におけるアーク安定化の効果が不十
分となる。また、係数Ｂは主にジュール熱の効果を表
し、係数Ｂが０．５より小さい場合は、アーク直上に至
るまでワイヤ温度が十分に上がらず、アークに供給され
るイオン生成が遅れてアークが不安定となる。また、係
数Ｂが２．５より大きいと、外乱要因（ワイヤ表面のキ
ズ又は汚れ、ワイヤのキャスト等によるワイヤ表面とチ
ップとの通電点移動、ワイヤ突き出し長さの変化等）に
対して敏感に反応してワイヤのアーク発生点が上下する
ため、アーク安定性が劣化し、スパッタ発生が多くな
る。Next, the nature of the coefficients A and B in the above mathematical expression 1 and the reason for limiting the numerical values will be described. When the coefficient A is less than 1.0, the effect of arc heat becomes extremely small, and almost no droplets are formed, so that the droplets are not smoothly transferred. When the coefficient A is larger than 4.5, the effect of stabilizing the arc in the low current region becomes insufficient. Further, the coefficient B mainly represents the effect of Joule heat, and when the coefficient B is smaller than 0.5, the wire temperature does not rise sufficiently until just above the arc, the ion generation supplied to the arc is delayed, and the arc is generated. Becomes unstable. Further, if the coefficient B is larger than 2.5, it is sensitive to disturbance factors (scratches or stains on the wire surface, movement of energization points between the wire surface and the tip due to wire casting, changes in wire protrusion length, etc.). Since the arc generation point of the wire moves up and down in response to the reaction, the arc stability is deteriorated, and spatter is increased.
【００１５】次に、フラックス中への添加成分の添加理
由及び数値限定理由について説明する。Next, the reason for adding the additive component to the flux and the reason for limiting the numerical value will be described.
【００１６】Ｂａ化合物の総和
Ｂａ化合物は、比較的低温で分解するものが多く、Ｂａ
はイオン化エネルギが小さいため、直流正極性における
アーク安定性を高める。Ｂａ化合物の添加量が、金属Ｂ
ａの重量％に換算して０．３重量％より少ないと、その
効果がなく、５．０重量％より多いと逆にアーク安定性
を損なう。なお、Ｂａ化合物としては、Ｂａを含有し、
常温で安定な化合物であれば全て使用可能であるが、代
表的なものとしてＢａＦ2、ＢａＣＯ3等を挙げることが
できる。 Sum of Ba Compounds Many Ba compounds decompose at relatively low temperatures.
Has a small ionization energy, and thus enhances arc stability in a DC positive polarity. The amount of Ba compound added is metal B
If it is converted to the weight% of a and is less than 0.3% by weight, the effect is not obtained, and if it is more than 5.0% by weight, arc stability is adversely affected. The Ba compound contains Ba,
Although any compound that is stable at room temperature can be used, typical examples thereof include BaF 2 and BaCO 3 .
【００１７】Ａｌ
Ａｌは融点が低く、イオン化エネルギも小さいため、ア
ーク安定性を高める。Ａｌ含有量が０．５重量％より少
ないとアーク安定化の効果が少なく、Ａｌ含有量が４．
５重量％を超えると、ビード形状が劣化する。このた
め、Ａｌ含有量は０．５乃至４．５重量％、好ましく
は、１．５乃至４．０重量％とする。また、Ａｌの含有
形態はフラックス中に限らず、炭素鋼製外皮に含有させ
ることも可能である。 Al Al has a low melting point and a small ionization energy, and therefore enhances arc stability. When the Al content is less than 0.5% by weight, the arc stabilizing effect is small, and the Al content is 4.
If it exceeds 5% by weight, the bead shape deteriorates. Therefore, the Al content is 0.5 to 4.5% by weight, preferably 1.5 to 4.0% by weight. Further, the form of Al contained is not limited to the flux, but may be contained in the carbon steel shell.
【００１８】Ｍｇ
Ｍｇのイオン化エネルギはそれほど小さくないものの、
融点が低いため、Ｍｇはアーク安定性に寄与する。Ｍｇ
含有量が０．１重量％より少ないとこのアーク安定化の
効果が認められず、逆に２．０重量％より多いと逆にア
ークの安定性を損ね、ビード外観も劣化する。このた
め、Ｍｇ含有量は０．１乃至２．０重量％にするが、Ｍ
ｇ添加量の好ましい範囲は０．３乃至１．５重量％であ
る。[0018] Although the ionization energy of Mg Mg is not so small,
Due to its low melting point, Mg contributes to arc stability. Mg
If the content is less than 0.1% by weight, this arc stabilizing effect is not recognized, and conversely, if it is more than 2.0% by weight, the arc stability is adversely affected and the bead appearance is deteriorated. Therefore, the Mg content is 0.1 to 2.0% by weight, but M
The preferable range of the g addition amount is 0.3 to 1.5% by weight.
【００１９】なお、Ａｌ、Ｍｇ及びＢａ化合物は単独、
又は２種若しくは３種の複合添加でも構わないものの、
これら３種すべてを含有することで最良の効果が得られ
る。The Al, Mg and Ba compounds are singly,
Alternatively, two or three types of compound additions may be used,
The best effect is obtained by containing all three of these.
【００２０】ここで、前記数式１における係数Ａ及びＢ
と、ワイヤ化学成分の関係については、Ａｌ、Ｍｇ及び
Ｂａ化合物は概ね係数Ａ及びＢを減少させる傾向がある
ほかに、他の脱酸剤、スラグ造滓剤（酸化物、弗化物
等）とのバランス、電源極性及びワイヤ性状（フラック
ス率、炭素鋼製外皮の化学成分・電気抵抗など）の要因
が関与するため、一義的に表すことができないが、Ａ
ｌ、Ｍｇ及びＢａ化合物を適正量添加することで、概ね
コントロールできる。Here, the coefficients A and B in the equation 1 are
Regarding the relationship between the wire chemical components, Al, Mg and Ba compounds tend to decrease the coefficients A and B in general, as well as other deoxidizing agents and slag slag forming agents (oxides, fluorides, etc.). However, it cannot be unambiguously expressed because of factors such as the balance of power supply, power polarity, and wire properties (flux rate, chemical composition of carbon steel skin, electrical resistance, etc.).
It can be almost controlled by adding appropriate amounts of 1, 1, Mg and Ba compounds.
【００２１】次に、前記（ｂ）について説明する。この
（ｂ）に関しては、直流正極性を採用することにより、
前記（ａ）に加えて、更に次の効果が得られる。即ち、
溶接部近傍においてアーク熱によって気化した亜鉛蒸気
に電子が衝突することにより亜鉛原子のイオン化を促す
一方で、ワイヤ先端に形成されている溶滴に亜鉛の陽イ
オンが衝突することにより、溶滴のサイズが小粒にな
り、ワイヤ先端からの離脱が容易になって、低スパッタ
化に寄与する。Next, the above (b) will be described. Regarding this (b), by adopting DC positive polarity,
In addition to the above (a), the following effects can be further obtained. That is,
Electrons collide with zinc vapor vaporized by arc heat in the vicinity of the weld to promote ionization of zinc atoms, while cations of zinc collide with droplets formed at the tip of the wire, resulting in The size of the wire becomes small, and it becomes easy to separate from the tip of the wire, which contributes to the reduction of spatter.
【００２２】また、アークプラズマ状態を維持するため
には、陰極からの熱電子放出が必須であるが、直流逆極
性の場合は母材（陰極）表面に存在する亜鉛の沸点が低
く、熱電子放出温度に達する以前に気化するため、安定
した陰極点が形成されず、アークが不安定となり、アー
ク熱が効果的に母材表面に伝達されない。このため、亜
鉛の気化が阻害される。これに対し、直流正極性では、
母材が陽極になるため、安定したアーク熱が母材表面に
伝達され、効果的に溶接部の亜鉛を気化させることが可
能になる。更に、亜鉛めっき鋼板の溶接において適正な
ワイヤ溶融速度にすることは、前記（ａ）で述べたアー
ク安定化の効果に加えて、アーク熱により亜鉛を十分気
化させた後に溶接金属を形成することができるため、溶
融金属に侵入しようとする亜鉛蒸気を減少させる効果も
ある。また、強脱酸剤（Ａｌ、Ｍｇ）の添加により、溶
融金属の酸素含有量を低減させて溶融金属の粘性を高
め、気化した亜鉛に溶融金属が吹き飛ばされ難く、亜鉛
蒸気の溶融金属への侵入を阻害する。Further, in order to maintain the arc plasma state, thermionic emission from the cathode is indispensable, but in the case of direct current reverse polarity, the boiling point of zinc present on the surface of the base material (cathode) is low, and Since it vaporizes before reaching the emission temperature, a stable cathode spot is not formed, the arc becomes unstable, and the arc heat is not effectively transferred to the base material surface. Therefore, vaporization of zinc is hindered. On the other hand, in DC positive polarity,
Since the base metal serves as an anode, stable arc heat is transferred to the surface of the base metal, and zinc in the welded portion can be effectively vaporized. Furthermore, in order to obtain an appropriate wire melting rate in the welding of galvanized steel sheet, in addition to the effect of arc stabilization described in (a) above, the weld metal is formed after the zinc is sufficiently vaporized by the arc heat. Therefore, it also has the effect of reducing zinc vapor that tends to enter the molten metal. Further, by adding a strong deoxidizing agent (Al, Mg), the oxygen content of the molten metal is reduced, the viscosity of the molten metal is increased, the molten metal is less likely to be blown off to vaporized zinc, and the zinc vapor does not flow to the molten metal. Inhibit invasion.
【００２３】Ａｌ及びＭｇは本願請求項１に規定した範
囲が有効であるが、更に、本願請求項２に記載のよう
に、Ａｌ＋３Ｍｇがワイヤ全重量に対して１．０乃至１
０重量％含有させることで、溶融金属の耐ピット性・耐
ブローホール性の向上に作用する。Although Al and Mg are effectively in the range defined in claim 1 of the present application, further, as described in claim 2 of the present application, Al + 3Mg is 1.0 to 1 with respect to the total weight of the wire.
By containing 0% by weight, the pit resistance and blowhole resistance of the molten metal are improved.
【００２４】以上述べた効果により、亜鉛めっき鋼板の
溶接において安定したアークを維持し、スパッタの発生
が少なく、耐欠陥性に優れた溶接金属が得られる。Due to the above-mentioned effects, it is possible to obtain a weld metal which maintains a stable arc during welding of galvanized steel sheet, has less spatter, and has excellent defect resistance.
【００２５】そして、ワイヤ全重量に対してフラックス
中にＢａＦ2を０．５乃至５．０重量％含有させること
により、低電流域から高電流域でのアーク安定性を更に
高めることができる。しかし、ＢａＦ2が０．５重量％
未満ではその効果がなく、５．０重量％を超えると逆に
アーク安定性を損なう。ＢａＦ2の最も好ましい添加範
囲は１．０乃至３．５重量％である。なお、この効果は
亜鉛めっき鋼板の溶接においても同等に作用する。By containing 0.5 to 5.0% by weight of BaF 2 in the flux with respect to the total weight of the wire, the arc stability in the low current region to the high current region can be further enhanced. However, 0.5% by weight of BaF 2
If less than 5.0% by weight, the effect is not obtained, and if it exceeds 5.0% by weight, arc stability is adversely affected. The most preferable addition range of BaF 2 is 1.0 to 3.5% by weight. It should be noted that this effect works equally in welding galvanized steel sheets.
【００２６】なお、前記Ａｌ、Ｍｇ以外の脱酸剤とし
て、適宜Ｃ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃａなどをフラ
ックス及び／又は炭素鋼製外皮に含有させることができ
る。また、その他のフラックス成分として、フッ化物
（ＳｒＦ2、ＣａＦ2など）又は酸化物（ＭｇＯ、Ｆｅ2
Ｏ3を主体とした鉄系酸化物など）を添加することがで
きる。但し、これらの添加は前記数式１の係数Ａ及びＢ
の所定の範囲を逸脱しないような成分範囲とする必要が
ある。As the deoxidizing agent other than Al and Mg, C, Mn, Si, Ti, Zr, Ca and the like can be appropriately contained in the flux and / or the carbon steel outer shell. Further, as other flux components, fluoride (SrF 2 , CaF 2, etc.) or oxide (MgO, Fe 2
An iron-based oxide mainly containing O 3 ) can be added. However, these additions should be made in accordance with the coefficients A and B of the above-mentioned formula
It is necessary to set the component range so as not to deviate from the predetermined range of.
【００２７】本発明によるガスシールドアーク溶接用フ
ラックス入りワイヤは、シールドガスとして、炭酸ガス
の他に、アルゴンを主体とする混合ガス（Ａｒ−ＣＯ2
混合ガス、Ａｒ−Ｏ2混合ガス）又はヘリウムを主体と
する混合ガスが使用可能であるが、経済性の観点からは
炭酸ガスが望ましい。The flux-cored wire for gas shielded arc welding according to the present invention uses, as a shield gas, a mixed gas (Ar-CO 2) mainly containing argon in addition to carbon dioxide gas.
A mixed gas, an Ar—O 2 mixed gas) or a mixed gas mainly containing helium can be used, but carbon dioxide is preferable from the viewpoint of economy.
【００２８】また、フラックス入りワイヤとしては、例
えば図１（ａ）乃至（ｄ）に示す種々の断面形状のもの
を使用できる。図１において、Ｍは鋼製外皮であり、Ｆ
はこの外皮に充填されたフラックスである。As the flux-cored wire, for example, those having various sectional shapes shown in FIGS. 1 (a) to 1 (d) can be used. In FIG. 1, M is a steel skin, and F
Is the flux filled in the outer skin.
【００２９】[0029]
【実施例】次に、本発明の効果を実証するために、本発
明の実施例及び本発明の範囲からはずれる比較例の溶接
ワイヤについてその特性を評価した結果について説明す
る。下記表１に示す化学成分の炭素鋼製外皮（ＪＩＳ
Ｇ ３１４１ ＳＰＣＣ−ＳＤ相当）を用いて、下記表
２に示す構成のガスシールドアーク溶接フラックス入り
ワイヤを製作した。ワイヤ溶融速度の測定は下記表３に
示す試験条件にて行い、ワイヤ溶融速度（ｇ／ｓｅ
ｃ）、溶接電流（Ａ）、ワイヤ突出し長さ（ｍｍ）、ワ
イヤ径（ｍｍ）を夫々測定し、前記数式１に適合するよ
うに係数Ａ及びＢを重回帰分析にて導出した。係数導出
の一例として、下記表２のＮｏ．２のガスシールドアー
ク溶接用フラックス入りワイヤにおけるワイヤ溶融速
度、ワイヤ突出し長さ、ワイヤ径及び電流の測定データ
を下記表４に示す。なお、正確な値を得るためには、ワ
イヤ突出し長さ、溶接電流を夫々３水準（合計：３×３
＝９種類）程度変化させた測定データが必要である。ま
た、ワイヤ化学成分が同一でワイヤ径の異なるものがあ
れば、それらのデータも含めるとより望ましい。なお、
ワイヤ溶融量の測定は、溶接時のワイヤ送給量、及びワ
イヤの単位長さ当たりの重量から算出している。EXAMPLES Next, in order to demonstrate the effects of the present invention, the results of evaluating the characteristics of the welding wires of the examples of the present invention and the comparative examples outside the scope of the present invention will be described. Carbon steel skins (JIS) with chemical components shown in Table 1 below
(Corresponding to G 3141 SPCC-SD) was used to manufacture a gas shielded arc welding flux-cored wire having the configuration shown in Table 2 below. The wire melting rate was measured under the test conditions shown in Table 3 below, and the wire melting rate (g / se
c), welding current (A), wire protrusion length (mm), and wire diameter (mm) were respectively measured, and the coefficients A and B were derived by multiple regression analysis so as to conform to the above formula 1. As an example of coefficient derivation, No. 1 in Table 2 below is used. Table 4 below shows measurement data of the wire melting rate, the wire protrusion length, the wire diameter, and the current in the flux-cored wire for gas shield arc welding of No. 2. In addition, in order to obtain accurate values, the wire protrusion length and welding current are each set to three levels (total: 3 x 3
(= 9 types) Measurement data that has been changed is required. Further, if there are wires having the same chemical composition and different wire diameters, it is more preferable to include those data. In addition,
The amount of wire melted is calculated from the wire feed amount during welding and the weight per unit length of the wire.
【００３０】亜鉛めっき鋼板のガスシールドアーク溶接
試験条件を下記表５、評価結果を下記表６に示す。下記
表６の『アーク安定性』は低電流域（１００乃至２００
Ａ）での評価であり、記号は夫々「◎：極めて良好」、
「○：良好」、「△：やや劣る」、「×：劣る」を表
す。『亜鉛めっき鋼板溶接性』−「耐ピット性」では溶
接長３００ｍｍ当たりのピット発生数が、夫々「○：ゼ
ロ」、「△：１乃至２個」、「×：３個以上」を表す。
「ビード形状」は「◎：極めて良好」、「○：良好」、
「△：やや劣る」、「×：劣る」を表す。また、「−」
は評価していないことを示す。The gas shield arc welding test conditions for the galvanized steel sheet are shown in Table 5 below, and the evaluation results are shown in Table 6 below. “Arc stability” in Table 6 below indicates the low current range (100 to 200).
It is the evaluation in A), and the symbol is "◎: extremely good",
"○: good", "Δ: slightly inferior", "x: inferior". In "galvanized steel plate weldability"-"pit resistance", the number of pits generated per 300 mm of welding length is "○: zero", "Δ: 1 to 2", and "x: 3 or more", respectively.
"Bead shape" is "◎: extremely good", "○: good",
“Δ: Inferior” and “x: Inferior” are shown. Also, "-"
Indicates not evaluated.
【００３１】[0031]
【表１】 [Table 1]
【００３２】[0032]
【表２】 [Table 2]
【００３３】[0033]
【表３】 [Table 3]
【００３４】[0034]
【表４】 [Table 4]
【００３５】[0035]
【表５】 [Table 5]
【００３６】[0036]
【表６】 [Table 6]
【００３７】この表６に示すように、比較例９は、係数
Ａの値が本発明で規定する上限値を上回っており、Ｂａ
化合物、Ａｌ、Ｍｇの含有量がいずれも本発明で規定す
る下限を下回っているため、低電流でのアーク安定性に
やや劣っており、亜鉛めっき鋼板の溶接においては、ス
パッタの発生が多く、ビード形状に劣り、耐ビット性も
劣っていた。また、比較例１０は、係数Ｂの値及びＭｇ
の含有量が本発明で規定する上限値を上回っているた
め、アークの安定性が劣っており、またビード形状に劣
っていた。従って、耐ビット性は判定していない。比較
例１１は、係数ＡならびにＢの値が本発明で規定する下
限を下回り、Ａｌ含有量が本発明で規定する上限を上回
っているため、アーク安定性がやや劣り、溶滴の移行が
スムーズでなく、ビード形状もやや劣っていた。比較例
１２はＢａ化合物の含有量が本発明で規定する上限値を
上回っているため、アークの安定性に劣っていた。比較
例１３は、直流逆極性を採用している上に、係数Ａの値
が本発明で規定する上限値を上回っており、Ｂａ化合
物、Ａｌ、Ｍｇの含有量がいずれも本発明で規定する下
限を下回っているため、アーク安定性に劣り、亜鉛めっ
き鋼板の溶接においてはスパッタの発生著しく、溶接ビ
ードが吹き飛ばされて、まともな溶接ビードを得ること
ができなかった。従って、耐ビット性は評価していな
い。As shown in Table 6, in Comparative Example 9, the value of the coefficient A exceeds the upper limit defined by the present invention, and Ba
Since the content of the compound, Al, and Mg are both below the lower limit specified in the present invention, the arc stability at low current is slightly inferior, and in the welding of the galvanized steel sheet, spatter is often generated, It was inferior in bead shape and inferior in bit resistance. In Comparative Example 10, the value of coefficient B and Mg
Content exceeds the upper limit specified in the present invention, the arc stability was poor and the bead shape was poor. Therefore, the bit resistance is not judged. In Comparative Example 11, the values of the coefficients A and B are below the lower limit specified in the present invention, and the Al content is higher than the upper limit specified in the present invention, so the arc stability is slightly inferior and the droplet transfer is smooth. Not only that, the bead shape was also slightly inferior. In Comparative Example 12, the Ba compound content exceeded the upper limit specified in the present invention, and therefore the arc stability was poor. In Comparative Example 13, the value of the coefficient A exceeds the upper limit value defined by the present invention in addition to the direct current reverse polarity, and the contents of Ba compound, Al and Mg are all defined by the present invention. Since it is below the lower limit, the arc stability is poor, spatter is remarkably generated in the welding of the galvanized steel sheet, the welding bead is blown off, and a proper welding bead cannot be obtained. Therefore, the bit resistance is not evaluated.
【００３８】これに対して、本発明の実施例１乃至８
は、いずれも低電流でのアーク安定性及び亜鉛めっき鋼
板の溶接に関して良好な結果が得られている。中でも、
実施例１、２，４乃至７は、請求項３を満足しているた
め、アーク安定性が極めて良好であり、更に亜鉛めっき
鋼板の溶接性にも優れた結果が得られた。また、実施例
８は請求項２を満足しているため、亜鉛めっき鋼板の溶
接において良好な結果が得られた。実施例３は請求項１
のみを満足するものであり、実施例１，２，４乃至８と
比較してアーク安定性と亜鉛めっき鋼板の耐ピット性が
若干劣るものの、合格範囲にはある。On the other hand, Embodiments 1 to 8 of the present invention
Have obtained good results with respect to arc stability at low current and welding of galvanized steel sheet. Above all,
Since Examples 1, 2, 4 to 7 satisfied the third aspect, the arc stability was extremely good, and the result was excellent in the weldability of the galvanized steel sheet. In addition, since Example 8 satisfies claim 2, good results were obtained in welding the galvanized steel sheet. The third embodiment is claim 1
The arc stability and the pit resistance of the galvanized steel sheet are slightly inferior to those of Examples 1, 2, 4 to 8 but are within the acceptable range.
【００３９】[0039]
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る亜鉛
めっき鋼板用ガスシールドアーク溶接用フラックス入り
ワイヤを使用すると、低電流域においても溶滴が小粒で
あり、優れたアーク安定性を示し、良好な作業性が得ら
れ、亜鉛めっき鋼板の溶接においてもスパッタの発生が
少なく、耐ビット性及び耐ブローホール性が優れた溶接
を行うことができ、この亜鉛めっき鋼板の溶接分野にお
いて溶接ビードの手直し及びめっき層の除去等の作業工
数を低減することができ、溶接の高能率化に貢献するこ
とができる。As described above, when the flux-cored wire for gas shielded arc welding for galvanized steel sheet according to the present invention is used, the droplets are small even in the low current region, and excellent arc stability is exhibited. In addition, good workability is obtained, spatter is less likely to occur during welding of galvanized steel sheets, and welding with excellent bit resistance and blowhole resistance can be performed. It is possible to reduce the number of man-hours required for reworking, removing the plating layer, etc., and contributing to higher welding efficiency.
【図１】本発明に用いるフラックス入りワイヤの断面形
状の例を模式的に示す図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of a cross-sectional shape of a flux-cored wire used in the present invention.
Ｍ：炭素鋼製外皮 Ｆ：フラックス M: Carbon steel skin F: Flux
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内山 肇 神奈川県藤沢市宮前字裏河内100番１ 株式会社神戸製鋼所藤沢事業所内 (56)参考文献 特開 平２−55696（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−180487（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−206945（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−228691（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−294869（ＪＰ，Ａ) 特公 昭63−57155（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 35/368 B23K 9/23 B23K 35/30 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Hajime Hajime 100-1 Urakawachi, Miyamae, Fujisawa-shi, Kanagawa Kobe Steel Co., Ltd., Fujisawa Works (56) Reference JP-A-2-55696 (JP, A) Kaihei 10-180487 (JP, A) JP 9-206945 (JP, A) JP 5-228691 (JP, A) JP 4-294869 (JP, A) JP 63-57155 ( JP, B2) (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) B23K 35/368 B23K 9/23 B23K 35/30
Claims (3)
り、直流正極性（ワイヤマイナス）にてガスシールドア
ーク溶接を行うとき、単位時間当たりのワイヤ溶融量を
Ｗｎ（ｇ／ｓｅｃ）、そのときの溶接電流をＩ（Ａ）、
ワイヤ突き出し長さをＬ（ｍｍ）、ワイヤの直径をｄ
（ｍｍ）としたとき、Ｗｎ（ｇ／ｓｅｃ）が下記式を満
足し、式の右辺第１項の係数Ａが１．０乃至４．５、右
辺第２項の係数Ｂが０．５乃至２．５であり、且つワイ
ヤ全重量に対する重量％でフラックス中に、Ｂａ化合物
の総和：（金属Ｂａの重量％に換算して）０．３乃至
５．０重量％、Ａｌ：０．５乃至４．５重量％及びＭ
ｇ：０．１乃至２．０重量％からなる群から選択された
少なくとも１種の成分を含有し、直流正極性で使用する
ことを特徴とする亜鉛めっき鋼板溶接用ガスシールドア
ーク溶接用フラックス入りワイヤ。 Ｗｎ＝Ａ×１０-9×Ｉ／π（（ｄ／２）×１０-3）2＋
Ｂ×１０-1×Ｉ2×π（（ｄ／２）×１０-3）2×Ｌ1. A carbon steel shell is filled with a flux, and when performing gas shielded arc welding with direct current positive polarity (wire minus), the wire melting amount per unit time is Wn (g / sec), Welding current at I (A),
Wire protrusion length is L (mm), wire diameter is d
(Mm), Wn (g / sec) satisfies the following expression, the coefficient A of the first term on the right side of the expression is 1.0 to 4.5, and the coefficient B of the second term on the right side is 0.5 to 2.5 and the total amount of Ba compounds in the flux in the weight% with respect to the total weight of the wire: 0.3 to 5.0% by weight (converted to the weight% of metallic Ba), Al: 0.5 to 4.5% by weight and M
g: Flux containing for gas shield arc welding for galvanized steel plate welding, containing at least one component selected from the group consisting of 0.1 to 2.0% by weight, and used for direct current positive polarity Wire. Wn = A × 10 −9 × I / π ((d / 2) × 10 −3 ) 2 +
B × 10 -1 × I 2 × π ((d / 2) × 10 -3 ) 2 × L
に、ＢａＦ2を０．５乃至５．０重量％含有し、Ａｌ及
びＭｇをＡｌ＋３Ｍｇ：１．０乃至１０．０重量％とな
るように含有することを特徴とする請求項１に記載の亜
鉛めっき鋼板溶接用ガスシールドアーク溶接用フラック
ス入りワイヤ。2. The flux contains BaF 2 in an amount of 0.5 to 5.0 wt% and Al and Mg in an amount of Al + 3Mg: 1.0 to 10.0 wt% based on the total weight of the wire. The flux-cored wire for gas shielded arc welding according to claim 1, wherein the flux-cored wire is contained.
に、ＢａＦ2：１．０乃至３．５重量％、Ａｌ：１．５
乃至４．０重量％、Ｍｇ：０．３乃至１．５重量％を含
有することを特徴とする請求項１又は２に記載の亜鉛め
っき鋼板溶接用ガスシールドアーク溶接用フラックス入
りワイヤ。3. BaF 2 : 1.0 to 3.5 wt% and Al: 1.5 in the flux with respect to the total weight of the wire.
To 4.0 wt% and Mg: 0.3 to 1.5 wt%, the flux-cored wire for gas shielded arc welding for galvanized steel plate welding according to claim 1 or 2, wherein
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