JP3526769B2 - 混合ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ - Google Patents

混合ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ

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【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、構造物の溶接に使
用される混合ガスシールドアーク溶接用フラックス入り
ワイヤに関し、特に、水平すみ肉溶接において、スラグ
発生量が少なく、フラットなビード形状を得ることがで
きる混合ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイ
ヤに関する。 【0002】 【従来の技術】近時、フラックス入りワイヤは、溶接性
の容易性及び能率性の面から、その需要が急速に拡大し
つつある。特に、メタル系フラックス入りワイヤは、フ
ラックス入りワイヤと比較して高能率溶接が可能である
と共に、スラグ発生量が少ないという特長を有してい
る。このため、鉄骨、橋梁及び産業機械等の分野に広く
利用されている。 【0003】この種のワイヤとしては、特開平6−21
8577号公報に、生産性が良好で、スパッタ又はスラ
グの発生量の少ないガスシールドアーク溶接用複合ワイ
ヤが開示されている。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平6−2
18577号公報に開示されているワイヤは、炭酸ガス
を使用して行われるガスシールドアーク溶接では、脱酸
剤が炭酸ガスにより酸化されてスラグの発生量が多くな
り、凸ビードになる等のビード形状悪化が認められ、良
好なビード形状を得ることができないという問題点があ
る。 【0005】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、水平すみ肉溶接をする場合であっても、ス
ラグ発生量を抑えることができ、ビード形状がフラット
なビードを得ることができる混合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。 【0006】 【課題を解決するための手段】本発明に係る混合ガスシ
ールドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、不活性ガ
スと炭酸ガスとの混合ガスを使用して溶接するワイヤで
あって、前記ワイヤ全重量あたり、C:0.08重量%
以下、Si:0.7乃至1.5重量%、Mn:1.0乃
至3.0重量%を含有し、フラックスの充填率が10乃
至30%であり、Alを0.3重量%以下含有し、アー
ク安定剤をアルカリ金属換算で0.005重量%以下、
アルカリ土類金属フッ化物が0.2重量%以下、Tiを
0.005重量%以下に規制されていることを特徴とす
る。 【0007】 【発明の実施の形態】以下、本発明について、詳細に説
明する。以下、本発明の実施例に係る混合ガスシールド
アーク溶接用の例えば、フラックス中の金属粉がフラッ
クス全重量に対して60%以上含有するフラックス入り
ワイヤであるメタル系フラックス入りワイヤについて説
明する。 【0008】次に、組成限定理由について説明する。 【0009】不活性ガスと炭酸ガスとの混合ガス炭酸ガ
スアーク溶接は、スパッタ発生量等からアーク安定剤が
必須である。このアーク安定剤を入れると、ビード形状
が凸ビードになる。ビード形状を凸ビードにしないため
には、アーク安定剤を基本的に添加しない。しかし、ア
ーク安定剤を添加していないワイヤでCO2溶接を行っ
た場合には、アーク不安定によるスパッタ増加が生じ
る。従って、Ar:80%−Co2:20%の混合ガス
を使用することにより、アーク安定性の確保によるスパ
ッタ発生量の低減をすることができる。 【0010】また、例えば、Ar:80%−Co2:2
0%の混合ガスを使用することにより、Co2ガスによ
り脱酸剤の酸化が抑制されてスラグ量が少なくなり、ア
ークの安定性が良好である。 【0011】C:0.08重量%以下 Cは、強度確保のために添加する元素である。Cの含有
量が0.08重量%を超えるとスパッタ量が多くなる。
従って、Cの含有量は、0.08重量%以下とする。好
ましいCの含有量は、0.06重量%以下である。 【0012】Si:0.7乃至1.5重量% Siは、脱酸剤として作用する元素である。Siを添加
することにより、溶接金属の粘性が上昇してビード形状
がフラットになる。Siの含有量が0.7重量%未満で
は、ビード形状が凸ビードになる。一方、Siの含有量
が1.5重量%を超えると、靭性が劣化する。また、強
度が過剰になり耐割れ性が劣化する。従って、Siの含
有量は、0.7乃至1.5重量%とする。好ましい、S
iの含有量は、0.8乃至1.3重量%とする。Si源
としては、外皮金属、Fe−Si及びFe−Si−Mn
等の合金がある。 【0013】Mn:1.0乃至3.0重量% Mnは、脱酸剤として作用する元素である。Mnを添加
することにより、強度の確保及び焼入れ性の向上による
靭性が確保される。Mnの含有量が1.0重量%未満で
は、強度及び靭性の確保が不可能になる。一方、Mnの
含有量が3.0重量%を超えると、強度が過剰になり耐
割れ性が劣化する。従って、Mnの含有量は、1.0乃
至3.0重量%とする。Mn源としては、外皮金属、金
属Mn、Fe−Mn及びFe−Si−Mn等の合金があ
る。 【0014】フラックス充填率:10乃至30% フラックスの充填率が10%未満では、スパッタ発生量
が増加し、電流密度が低下するために、高能率施工が不
可能となる。一方、フラックス充填率が30%を超える
と、ワイヤが生産中に断線してしまう。従って、フラッ
クスの充填率は、5乃至30%とする。 【0015】Al:0.3重量%以下 Alを添加することにより、ビード形状が良好になる。
Alの含有量が0.3重量%を超えると、靭性が低下す
るので、添加する場合は、0.3重量%以下とする。従
って、Alの含有量は、0.3重量%以下とする。Al
源としては、外皮金属、金属Al、Al及びFe−Al
等がある。 【0016】アーク安定剤がアルカリ金属換算:0.0
05重量%以下 アーク安定剤を微量添加するとビード形状が凸ビードに
なる。混合ガスアーク溶接では、添加しなくともアーク
の安定性を維持することが可能である。なお、アーク安
定剤とは、アルカリ金属(Li、Na及びK等)フッ化
物及びそれらの複合酸化物である。従って、アーク安定
剤の含有量は、アルカリ金属換算で0.005重量%以
下に規制する。 【0017】アルカリ土類金属フッ化物:0.2重量%
以下 アルカリ土類金属フッ化物は、脱酸及び耐気孔性の向上
を目的として添加される。但し、過剰な添加は、スラグ
量及びヒュームの発生量が増加するために添加する場合
には、0.2重量%以下とする。従って、アルカリ土類
金属フッ化物の含有量は、0.2重量%以下に規制す
る。 【0018】Ti:0.005重量%以下 Tiは、ビードの形状劣化、スパッタ発生量増加及びス
ラグ発生量の増加となる。従って、Tiは0.005重
量%以下に規制する。Ti源としては、外皮金属、Fe
−Ti等がある。 【0019】 【実施例】以下、本発明に係る混合ガスシールドアーク
溶接用フラックス入りワイヤの実施例について、本発明
の範囲から外れる比較例と比較して具体的に説明する。
図1(a)は、本発明の実施例に係る混合ガスシールド
アーク溶接用フラックス入りワイヤ溶接される部材を示
す断面図であり、(b)は、その上面図である。 【0020】表1に示すワイヤを使用して図1及び表2
に示す条件で溶接を行った。 【0021】図1に示すように、基板1と上板2とがT
型すみ肉継手に構成され、鋼板の片すみ部に、ワイヤ3
を基板1に対し、トーチ角を45°に固定した。また、
ワイヤ3には、基板1の長手方向に対して、後退角及び
前進角はつけられていない。更に、ワイヤ3を狙い位置
の間隔dを上板2の側面から0乃至2mmに保持して設
置し、この状態で溶接方向Fに溶接した。そして、ビー
ド形状、スラグ発生量及びスパッタ発生量を評価した。
なお、上板2の基板1と接する端面2aを機械加工し
て、上板2と基板1との密着度を上げている。 【0022】スラグ発生量及びスパッタ発生量の評価
は、極めて優れた結果が得られたものを◎、優れた結果
が得られたものを○、やや不良であったものを△、不良
であったものを×とした。また、その他の評価結果欄に
おいては、上記評価項目以外の溶接作業特性について特
に課題が発生しなかったものを−、課題の発生したもの
については、その内容とその程度に応じて◎、○、△又
は×とした。 【0023】図2は、ビード形状を説明する模式図であ
る。ビード形状は、図2に示すように、基板1と上板2
との間に形成された溶接金属4に理論のど厚の線を引き
これを基準線Bとした。この基準線Bより溶接金属4の
表面が凹凸になっている程度により、ビード形状を評価
した。溶接金属4の基準線Bからのずれをhとし、開先
方向をプラス、すみ部の方向をマイナスとした。そし
て、数式1を満たすものを◎とし、数式2を満たすもの
を◎〜○とし、数式3を満たすものを○とし、数式4を
満たすものを×とした。 【0024】 【数1】h≦0(mm) 【0025】 【数2】0<h≦1.0(mm) 【0026】 【数3】0<h≦1.0(mm) 【0027】 【数4】h>2.0(mm) 【0028】 【表1】【0029】 【表2】 【0030】 【表3】【0031】上記表3に示すように、ワイヤの化学組成
成分が本発明の特許請求の範囲内にある実施例No.1乃
至13は、スラグ発生量、ビード形状、スパッタ発生量
及び総合評価が優れた結果を得ることができた。 【0032】一方、ワイヤの化学組成成分が本発明の特
許請求の範囲外にある比較例14乃至25は、良好な結
果を得ることができなかった。 【0033】比較例No.14は、Cの含有量が本発明の
範囲を超えているので、スパッタ発生量が多くなり、溶
接作業性が低下した。 【0034】比較例No.15は、Siの含有量が本発明
の範囲未満であったので、ビード形状が凸になった。比
較例No.16は、Siの含有量が本発明の範囲を超えて
いるので、靭性が劣化すると共に、強度が過剰になり割
れが発生した。 【0035】比較例No.17は、Mnの含有量が本発明
の範囲未満であるので、強度、靭性が不足した。また、
スラグ発生量が僅かに多かった。比較例No.18は、M
nの含有量が本発明の範囲を超えているので、強度が過
剰になり、割れが発生した。 【0036】比較例No.19は、アーク安定剤の含有量
が本発明の範囲を超えているために、ビード形状が凸に
なり、スラグ発生量が増加した。比較例No.20は、ア
ーク安定剤の含有量が本発明の範囲を超えているため
に、ビード形状が凸になり、スラグ発生量が増加した。
比較例No.21は、アーク安定剤の含有量が本発明の範
囲を超えているために、ビード形状が凸になり、スラグ
発生量が増加した。比較例No.22は、アーク安定剤の
含有量が本発明の範囲を超えているために、ビード形状
が凸になり、スラグ発生量が増加した。 【0037】比較例No.23は、フラックス充填率が本
発明の範囲未満であるために、ビード形状が凸になり、
スラグ発生量が増加すると共に、スパッタ発生量が増大
した。更に、アーク安定性が悪化した。比較例No.24
は、フラックス充填率が本発明の範囲を超えているため
に、ワイヤとして生産することができなかった。 【0038】比較例No.25は、Tiの含有量が本発明
の範囲を超えているので、ビード形状が凸になった。 【0039】 【発明の効果】以上詳述したように、本発明において
は、混合ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイ
ヤの化学組成成分を調整することにより、水平すみ肉溶
接をする場合であっても、スラグ発生量を抑えることが
でき、フラットなビード形状を得ることができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】(a)は、本発明の実施例に係る混合ガスシー
ルドアーク溶接用フラックス入りワイヤ溶接される部材
を示す断面図であり、(b)は、(a)の上面図であ
る。 【図2】ビード形状の評価を説明する模式図である。 【符号の説明】 1;基板 2;上板 2a;端面 3;ワイヤ 4;溶接金属 B;基準線 d;間隔 F;溶接方向 h;高さ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−294092(JP,A) 特開 昭61−286089(JP,A) 特開 平10−249583(JP,A) 特開 平1−271098(JP,A) 特開 平8−10982(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23K 35/368

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 不活性ガスと炭酸ガスとの混合ガスを使
    用して溶接するワイヤであって、前記ワイヤ全重量あた
    り、C:0.08重量%以下、Si:0.7乃至1.5
    重量%、Mn:1.0乃至3.0重量%を含有し、フラ
    ックスの充填率が10乃至30%であり、Alを0.3
    重量%以下含有し、アーク安定剤をアルカリ金属換算で
    0.005重量%以下、アルカリ土類金属フッ化物が
    0.2重量%以下、Tiを0.005重量%以下に規制
    されていることを特徴とする混合ガスシールドアーク溶
    接用フラックス入りワイヤ。
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