JP5337665B2 - Mag溶接用ソリッドワイヤ - Google Patents
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Description
γFe-Cu=γFe−30×[at.%Cu] ・・・(1)
またその他の元素についても例えば、下記(2)〜(6)式のように近似できる。
γFe-Cr=γFe−7×[at.%Cr] ・・・(2)
γFe-C=γFe−4×[at.%C] ・・・(3)
γFe-Al=γFe−18×[at.%Al] ・・・(4)
γFe-Mn=γFe−50×[at.%Mn] ・・・(5)
γFe-B=γFe−25×[at.%B] ・・・(6)
但し、[at.%(元素名)]は各元素の含有量(原子%)を意味する。
Cは溶接金属の強度を確保するのに必要な元素である。このC量が微量であってもスパッタの発生には影響しないため下限は設定しないが、0.150質量%を超えて多量に含まれると、溶接中の酸素と反応しCOガスとして溶滴表面にバブルを発生させ、これがはじけてスパッタを発生させる等、溶接作業性を阻害する。このためCの含有量は0.150質量%以下の範囲と規定する。一方、C添加量が低すぎると強度の確保が困難なため、好ましくは0.010〜0.150質量%である。C量はより好ましくは0.02〜0.13質量%であり、さらに好ましくは0.03〜0.11質量%である。
Siは主要な脱酸元素の一つであり、溶接金属中の酸素を低減することで、溶接金属の強度、靭性を確保する。Si添加量はスパッタの発生に対しては大きく影響しないが、添加量が0.20質量%未満であると脱酸不足によりブローホールが発生する。一方、1.00質量%を超えて含有されるとスラグが大量発生する。このため、Si含有量は0.20〜1.00質量%の範囲と規定する。Si量は好ましくは0.3〜0.9質量%であり、より好ましくは0.4〜0.8質量%である。
MnはSiと同様に脱酸剤もしくは硫黄捕捉剤として溶接金属の強度、靭性を確保するものである。含有量が0.60質量%未満であると脱酸不足によりブローホールが発生し、2.00質量%を超えて含有すると強度の過剰増加による割れ、スパッタの増加やスラグの大量発生が起こる。このため、Mnの含有量は0.60〜2.00質量%の範囲と規定する。Mn量は好ましくは0.8〜1.8質量%であり、より好ましくは1.0〜1.7質量%である。
Ti(チタン),Zr(ジルコニウム)ともに強脱酸元素であり、炭化物や窒化物にもなりやすく、溶接金属中で核になり、結晶粒の微細化によって、溶接金属の強度、靭性が向上する。また、Tiは高電流でアーク安定させる元素であり、0質量%を超える実質量を含有する。ただし、0.30質量%を超えて含有すると、スラグが大量に発生する。このため、Ti,Zrの含有量は合計量で0.30質量%以下と規定する。TiとZrの合計含有量は、好ましくは0.05〜0.25質量%であり、より好ましくは0.10〜0.22質量%である。
P(リン)は不純物元素であり、多量に添加すると一般的に耐割れ性が助長する元素として知られている。含有量が少ないほど好ましく、そのため下限値は設定しない。0.030質量%を超えて含有すると割れが発生するため、上限を0.030質量%とし、0.030質量%以下と規定する。P量は、好ましくは0.02質量%以下であり、より好ましくは0.01質量%以下である。
S(硫黄)はPと同様に不純物元素であり、多量に添加すると一般的に耐割れ性が助長する元素として知られている。Sの含有量は少ないほど好ましく、そのため下限値は設定しない。0.030質量%を超えて含有すると割れが発生するため、上限を0.030質量%とし、0.030質量%以下と規定する。S量は、好ましくは0.02質量%以下であり、より好ましくは0.015質量%以下である。
Cu(銅)は添加すると強度が向上する元素で、前記したようにCuは一定以上含有させることで溶滴の表面張力を十分に低下させる効果とアークを安定性させる効果があり、スパッタが減少する。Cu含有量が0.70質量%未満であると十分なスパッタ減少効果が得られないため、下限値を0.70質量%とする。また、好ましいCu量は1.20質量%以上、より好ましくは1.60質量%以上、特に2.00質量%以上である。溶滴の表面張力を低下させるという観点からはCu量は多いほど良いが、Cu量が過剰となるとワイヤの強度が上昇しすぎることにより、6.00質量%を超える含有量では伸線途中に脆性破壊が起こり断線してしまうため、これを上限値とする。靭性からCu量は好ましくは5.00質量%以下であり、より好ましくは4.50質量%以下である。
Moは溶接金属の高強度化に用いられる元素であるが、0.60質量%を超える含有量となると強度過剰により、割れが発生する。このため、Moの含有量は高強度化のため、必要であれば0.60質量%以下と規定する。Mo量は、好ましくは0.5質量%以下であり、より好ましくは0.3質量%以下である。
Alは強脱酸元素であり、溶接金属の強度を増加する元素である。しかし、含有量が0.50質量%を超えるとスパッタの増加、スラグが大量に発生する。このため、Alの含有量は高強度化のため、必要であれば0.50質量%以下と規定する。Al量は、好ましくは0.4質量%以下であり、より好ましくは0.3質量%以下である。
Cuメッキは通電性やワイヤの送給性の観点から施される。Cuメッキ量が0.10質量%未満であれば、メッキむらが生じて通電不安定になる。一方、0.30質量%を超えるCuメッキ量となるとメッキ密着性が悪くなり、生産性が劣るようになる。このように、全ワイヤ質量に対して、0.20質量%程度のCuメッキ量が適量であり、一般的に適用されている。したがって、0.20質量%前後となる0.10〜0.30質量%の範囲を規定する。
溶接電流:300A
アーク電圧:36V
シールドガス:100%CO2
溶接速度:40cm/min
突き出し長さ:25mm
トーチ角度:垂直
極性:DCEP
溶接母材:SM490A
溶接形態:平板上に溶接
銅板製の箱状の容器中で、上記溶接条件で30秒間溶接を行い、発生したスパッタを採取した。採取したスパッタの総質量を測定するとともに、特にNo.1〜4、53については篩によって1.0mm超、0.5mm以上1.0mm以下、0.5mm未満のサイズに分別した。
溶接割れ試験はJIS Z3158に準拠したy型溶接割れ試験で行い、溶接部の表面割れの有無を目視で確認した。
溶接直後のビード表面をデジタルカメラで撮影し、ビードに被覆しているスラグの面積を画像編集ソフトを用いて、算出し、ビード上のスラグ被覆率を出し、被覆率が10%を超えれば×、それ以下であれば○とした。
割れ試験で得た溶着金属断面を観察しブローホールの有無を目視で確認した。
上記表1に示したNo.1とNo.4のワイヤについて、上記溶接条件と同じ条件で溶接を行い、2000fps以上、赤外域の感度を持つハイスピードカメラを用いて、一つの溶滴が離脱するまでの時間と離脱時の溶滴径を画像から直接測定した。結果を図3に示す。
上記表1に示した含有Cu量の異なるNo.1〜5のワイヤについて、JIS Z2201の9号試験片を作製して引張試験を行い、引張強度(TS)を測定した。また、上記の溶接条件にて溶接を行い、溶着金属を作製した。この溶着金属からJIS Z3111に準拠して、シャルピー衝撃試験片(JIS Z3111 A4号)を採取し、0℃におけるシャルピー吸収エネルギーvE0を測定した。結果を表4に示す。
Claims (4)
- 質量%で、
C :0.150%以下、
Si:0.20〜1.00%、
Mn:0.60〜2.00%、
P :0.030%以下、
S :0.030%以下を夫々含有する他、
Tiおよび/またはZrを合計量で0.30%以下含有すると共にCuを含有し、残部が鉄および不可避的不純物よりなるMAG溶接用ソリッドワイヤであって、
前記Cuの含有量が、ワイヤ全質量に対して、1.60〜6.00%の範囲にあることを特徴とするMAG溶接用ソリッドワイヤ。 - アーク安定性およびスパッタ低減性に優れたものである請求項1に記載のMAG溶接用ソリッドワイヤ。
- ワイヤ表面にワイヤ全質量に対して、Cuメッキ量が0.10〜0.30%であるCuメッキ層を有するMAG溶接用ソリッドワイヤであって、ワイヤからCuメッキ層を除いた線材におけるCu含有量とCuメッキ量を合計して、請求項1または2に記載のCu含有量範囲を満たすMAG溶接用ソリッドワイヤ。
- 更に、Mo:0.60%以下、及び/またはAl:0.50%以下を含有するものである請求項1〜3のいずれかに記載のMAG溶接用ソリッドワイヤ。
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