JPH0214158B2

JPH0214158B2 -

Info

Publication number: JPH0214158B2
Application number: JP465186A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Suzuki; Shigemi Maki; Harutoshi Kubota
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1986-01-13
Filing date: 1986-01-13
Publication date: 1990-04-06
Also published as: JPS62161497A

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野）本発明は自動および半自動溶接用複合ワイヤに
係るものであり、さらに詳しくはスラグはくり性
にすぐれたガスシールドアーク溶接用複合ワイヤ
に関するものである。（従来の技術）従来から複合ワイヤにはシールドガスを必要と
しないセルフシールドワイヤ、CO₂やArCO₂等の
シールドガスを併用するガスシールドワイヤ、さ
らに潜弧ワイヤがあるが、最近とくに注目されて
いるのはルチールをフラツクスの主成分とする
CO₂溶接用の細径複合ワイヤである。その理由は溶接作業性にすぐれているためであ
る。即ち、ルチールを主成分としているため、ア
ーク状態が安定でスパツターの発生も極めて少な
く、スラグ生成効果によりビード外観や形状がす
ぐれている。更に溶着速度が早く、高能率溶接が
可能である利点がある。しかし、従来のルチール系複合ワイヤはスラグ
がち密で硬く、ビード表面に焼付が起り易く、特
に開先内溶接におけるスラグはくり性が困難で、
溶接作業能率の低下をきたすという問題があつ
た。これ等の問題点を解消するために、例えば特
開昭58−13495公報あるいは特開昭57−190798号
公報に示されるようにワイヤに低融点化合物、金
属を添加し、全姿勢溶接におけるスラグはくり性
の向上を的とした複合ワイヤがある。ここに提案
されたワイヤは、開先内の溶接におけるスラグは
くり性は従来ワイヤに比べ確かに改善されている
が、すみ肉溶接においてスラグが溶接直後に自然
はくりするレベルまでは達しておらず、十分満足
しうるものではない。特に最近の造船分野においては、数10ｍにも及
ぶすみ肉溶接にルチール系複合ワイヤを用いたラ
インウエルダーが採用されはじめ、自動化の傾向
が強まりつつある状況において、溶接能率の観点
から溶接後処理であるスラグ除去作業のしめるウ
エイトは極めて重要であり、すみ肉溶接における
スラグはくり性のすぐれた複合ワイヤの開発が切
望されていた。（発明が解決しようとする問題点）本発明は上記従来ワイヤの欠点を解消し、すみ
肉溶接において良好なビード外観や形状は勿論、
特にスラグはくり性にすぐれる複合ワイヤを提供
するものである。（問題点を解決するための手段）本発明になるガスシールドアーク溶接用複合ワ
イヤは、金属鞘内にワイヤ重量比でTiO₂：３〜
5.5％、Bi：0.005〜0.03％、LiF：0.06〜0.36％お
よび脱酸性元素：1.5〜6.0％を含むフラツクスを
内包し、かつTiO₂を含む全酸化物を３〜6.5％に
限定したところに特徴がある。以下に、本発明になるガスシールドアーク溶接
用複合ワイヤを上記構成にした理由を詳細に説明
する。（作用）本発明においてTiO₂を３〜5.5％添加するのは
アークの安定化と共にスラグ被包性を良好にする
ためである。３％未満ではアーク安定化効果が期
待できず、スパツターが多発したり、スグ被包性
が劣化してビード外観が不良になり、またビーバ
形状も凸形状になる。一方、5.5％を超えるとア
ークは安定であるが、スラグの生成量が過剰にな
り、スラグの巻込みが起こると共にビード形状が
不均一になる他、後述する如くスラグはくり性が
劣化する。したがつて、本発明におけるTiO₂の
添加量は３〜5.5％とする。次にBiはスラグはくり性を向上させる目的で
添加するものであるが、0.005％未満ではその効
果はほとんど期待できず、0.03％を超えて添加す
るとスラグ被包効果が著しく悪くなり、ビード外
観・形状が劣化する他溶接ビームが多くなる。ま
た、溶接金属の機械的性質、特に衝撃値が劣化す
る。従つて、Biの添加量は0.005〜0.03％とする。
なお、Bi源としては金属ビスマスや酸化ビスマ
ス、硫化ビスマス、弗化ビスマスなどの単位もし
くは化合物の形態で添加できる。 LiFはスラグ被包性と共にスラグの流動性を改
善する目的で添加するが、Biと複合添加するこ
とによりスラグはくり性が大巾に向上することが
判つた。即ちワイヤ重量比でTiO₂：４％、SiO₂：0.4
％、ZrO₂：0.3％、Al₂O₃：0.2％、Si：0.6％、
Mn：2.5％含有すると共にBiを0.02％添加したフ
ラツクス(A)、上記フラツクスに更にLiFを0.2％添
加したフラツクス(B)を軟鋼鞘内に15％充填した２
種類の1.2mm径のCO₂溶接用複合ワイヤを試作し、
270A−29V−40cm／min、CO₂：20／minの溶
接条件で無機ジンクプライマー塗布鋼板をすみ肉
溶接し、スラグはくり性を比較検討した。その結
果、Bi入りのフラツクス(A)を含有したワイヤは
タガネで数回打撃を与える程度でスラグは除去で
き、Biは無添加の従来ワイヤりくらべてはくり
性は向上しているが、更にLiFを添加したフラツ
クス(B)含有したワイヤは溶接金属からスラグが弓
状にそり上がり、自然にはくりすることが判つ
た。このLiFのスラグはくり性に及ぼす効果に着目
し、更にLiFの適正添加量を検討するために前記
基本フラツクス(A)にLiFの添加量を種々変化させ
た1.2mm径の複合ワイヤを試作し、すみ肉溶接の
スラグはくり試験を行つた。その結果を第１図に
示す。 Bi添加のみのワイヤ（LiF＝０）は１ｍの高さ
から１Kgの荷重を溶接部に９回落下衝撃を加えて
はじめてスラグが100％はくりする程度であるが、
LiFが0.06％になると衝撃を加える以前に100％は
くり、即ちビード全長に亘つて自然はくりするこ
とが判つた。一方LiFが0.36％を超えると自然は
くりは期待できず、むしろ過剰のふつ素によりア
ークが荒くなつてスパツタが増加する他、スラグ
の被包効果が劣化する。以上の結果から、LiFの添加量は0.06〜0.36％
とする。さらに本発明ではスラグ形成剤としてFeO、
Fe₂O₃、SiO₂、ZrO₂、Al₂O₃、MgO、CaO、
K₂O、Na₂Oなどの酸化物を併用することができ
るが、BiおよびLiF複合添加ワイヤでスラグを自
然はくりさせるたためにはTiO₂を含む酸化物量
をある範囲に限定することが必要であることが判
つた。即ち、第２図は、ワイヤ重量比でBi：0.015％、
LiF：0.20％、Si：0.75％、Mn：2.8％含有しかつ
TiO₂を含む酸化物の添加量を変化させたフラツ
クスを軟鋼鞘内に14％充填した種々の1.2φのワイ
ヤを試作し、270A−29V−40cm／分、CO₂20／
分の条件で無機ジンクプライマー塗布剛板をすみ
肉溶接してスラグはくり性を調査した結果である
が、TiO₂を含む酸化物の総量が３〜6.5％の範囲
でスラグは自然はくりする。３％未満ではスラグ
被包効果が劣り、ビードが露出する結果、ビード
形状・外観を劣化させると共にスラグはくりも悪
化する。一方、6.5％を超えるとスラグ量が過多
になつてスラグ巻込みが生じたり、スラグが厚く
被包するためビードとスラグの界面の冷却速度が
遅くなつてスラグのビード表面への焼付現象が生
じる。このためスラグが弓状にそり上がる現象が
減少してスラグの自然はくりが期待できない。したがつてTiO₂を含む全酸化物量は３〜6.5％
とする。本発明における脱酸性元素としてははSi、Mn、
Al、Ti、Mgなどを添加できるが、その添加量は
1.5〜６％が適当である。1.5％未満では脱酸不足
となるため溶接金属は多孔質となり、Ｘ線性能が
劣化する。一方、６％を超えて添加すると、脱酸
性元素が溶接金属に多量歩留るめ溶接金属は硬化
し、衝撃靭性と耐割れ性の低下をきたす。このた
め本発明ワイヤでは脱酸性元素は1.5〜６％の範
囲に限定する必要がある。これら脱酸性元素は単
体で添加してもよく、合金形態で添加することも
できる。以上が本発明ワイヤの主要構成であるが、スラ
グの物性調整がアーク安定性を図るためにＫ、
Li、Na、Rb、Cs、Ca、Sr、Baどの各種化合物
を添加できる。更に溶接金属の機械的性質を向上
させる目的でNi、Cr、Mo、Nb、Ｖ、Ｂ等の合
金元素が添加でき、溶着速度を高める目的で鉄粉
をも添加できる。ワイヤ外皮としては、通常軟鋼を用いるが、用
途に応じて低合金鋼、高合金鋼をも用いることが
できる。また、本発明ワイヤの断面形状は外皮円周部に
合せ目を有するオープンシームワイヤの他、円周
部に合せ目を持たないクローズドシームワイヤの
いずれでもよいが、特にクローズドシームワイヤ
は充填フラツクスが吸湿することがないので溶接
金属の拡散性水素量が少なく、低温割れの面で有
利であり、又ワイヤ表面に銅メツキが施せるため
通電性や送給性にぐれる利点がある。次に、実施例を用いて本発明を更に具体的に説
明する。実施例第１表に本発明複合ワイヤおよび比較のために
用いた複合ワイヤの組成を、第２表にこれらワイ
ヤを用いて溶接したときの溶接試験結果を示す。第１表においてNo.１〜No.６が本発明になるガラ
シールドアーク溶接用複合ワイヤで、No.７〜No.16
が比較例である。いずれのワイヤも軟鋼外皮を用
いてフラツクスを充填、成形、伸線し、1.2mm径
にて試験に供した。本発明ワイヤはいずれもすみ肉溶接においてス
ラグが自然はくりし、また溶接部の性能も良好で
あつた。これに対し、No.７ワイヤはTiO₂が少な
いためにスラグはくり性が悪く、かつアーク安定
性やビード外観、形状も不良であり、No.８ワイヤ
はTiO₂が多すぎるためビード形状が不均一で、
スラグ巻込みも生じた。No.９ワイヤはBiが不足
しているためスラグが自然はくりせず、No.10ワイ
ヤはBiが過剰でスラグ被包性が悪化し、ビード
外観が劣化した。No.11ワイヤはLiFが少ないため
にスラグは自然はくりせず、No.12ワイヤはLiFが
多すぎてアーク安定性、ビード外観の他にスラグ
はくり性が劣化した。さらにNo.13、14ワイヤは全
酸化物量が本発明の要件を満足していないため
に、スラグはくり性やアーク安定性が劣化したり
（No.13）、スラグ過多となつてスラグ巻込みが生じ
たり、スラグはくり性が劣化した（No.14）。脱酸
性元素の少ないNo.15ワイヤはピツトやブローホー
ルが多発、逆に多すぎるNo.16ワイヤは衝撃値が低
下したり割れが発生して採用できない。

【表】

【表】（発明の効果）以上の様に、本発明のガスシールドアーク溶接
用複合ワイヤは従来の問題点を解消し、すみ肉溶
接におけるワイヤはくり性を大巾に改善するた
め、ガスシールドアーク溶接用複合ワイヤの適用
分野拡大と溶接の高能率化、省力化に大きく寄与
するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はLiF量とスラグの完全はくりまでの衝
撃回数の関係を示す図、第２図はTiO₂を含む酸
化物の総量とスラグの完全はくりまでの衝撃回数
の関係を示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】１金属鞘内にワイヤ重量比で TiO₂：３〜5.5％、 Bi：0.005〜0.03％、 LiF：0.06〜0.36％および脱酸性元素：1.5〜6.0％を含むフラツクスを内包し、かつTiO₂を含む全
酸化物を３〜6.5％にしたことを特徴とするガス
シールドアーク溶接用複合ワイヤ。