JPH02211996A - 極細径のセルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［ａ業上の利用分野］ 本発明は、特に薄い鋼板の溶接に適用する極細径のセル
フシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤに関する
。

［従来の技術］ セルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ（以
下、セルフシールドワイヤという）は、他の溶接材料に
比べて自己シールド機構が強化されているために、風の
影響による溶接欠陥の発生が少ないことから建築、橋梁
など屋外現場作業に好んで通用されてきた。さらに、最
近では、家屋、フェンス、自動車などの鉄製品の補修溶
接にもセルフシールドワイヤの適用分野が拡大されつつ
ある。このような薄い鋼板の溶接に適用した場合でも溶
は落ちることなく溶接を行えるためには、小電流溶接条
件で使用できるワイヤ径が１．２ｍ＋ａφ以下の極細径
のセルフシールドワイヤが必要となる。

本発明者らは先に特開昭６３−２５２６９４号公報によ
りワイヤ径が０．６〜１．０ｍｍφのセルフシールドワ
イヤを提案した。また、特開昭６１−１６９１９６号公
報においては、板厚２．３〜３．２ｍｍの亜鉛メツキ鋼
板の溶接に適用するワイヤ径が２．０ｍｍφであるセル
フシールドワイヤが開示されている。

ところで、板厚が１〜５ｍｍ程度の薄い鋼板の溶接にセ
ルフシールドワイヤを適用する場合、通常１バス溶接で
行われるので溶接性能として重要なことは、ビット、ブ
ローホールなどの溶接欠陥が発生しにくく、かつ良好な
ビード形状や外観が得られることなどの溶接作業性であ
る。これに対し、上記特開昭８３−２５２６９４号公報
提案のセルフシールドワイヤおよび最近市販されている
ワイヤ径が０．８〜１．２ｍｍφのセルフシールドワイ
ヤ、あるいは特開昭８１−１４９８号公報に開示されて
いるような比較的大径のものをその組成のままで１．２
ｍｍφ以下に細径化したセルフシールドワイヤは必ずし
も上記溶接作業性が十分でなく、特にビットやブローホ
ールの発生が問題、となる、さらに、従来のこの種のセ
ルフシールドワイヤは充填フラックス組成中にＢａＦ、
やＢａＣＯ５などを含有するものが一般的であり、溶接
時に発生するヒユーム中のＢａ化合物の有害性が作業環
境面から好ましくないということが最近、指摘されつつ
ある。

［発明が解決しようとする課題］ そこで、本発明は、充填フラックス組成中にＢａＦ、や
ＢａＣＯ５などのＢａ化合物を含有させないで、薄い鋼
板の溶接に適用して各種溶接作業性が良好な極細径のセ
ルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤの提供
を目的とする。

［課題を解決するための手段］ 即ち、本発明の要旨は、（１）金属外皮に粉粒状フラッ
クスを充填してなるワイヤ径が１　、２ｍｍφ以下であ
る極細径のセルフシールドアーク溶接用フラックス入り
ワイヤにおいて、ワイヤ全重量に対して、Ｓ　ｒ　Ｆ　
２　：　２　、０〜４　、５％、ＳｒＣＯ３：０．２　
〜２．０　　％、＾ｌ：２．０〜４．０　　％、Ｍｇ：
０．５〜２．０　％、　Ｃ：　　０．０５〜０．２５％
、　Ｍｎ　：　　０．２０〜１．５０％、さらにＮａも
しくはＫの化合物の１ｆ！または２種以上をＮａ、　Ｋ
換算値の合計で０゜０２〜０．２０％含有し、残部は金
属外皮中および粉粒状フラックス中のＦｅ成分および不
可避不純物からなることを特徴とする極細径のセルフシ
ールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ、および（２
）付加成分として、鉄粉を１．０〜１０．０％、さらに
含有してなることを特徴とする上記（１）記載の極細径
のセルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤに
ある。

［作　　　用］ 以下に、本発明による極細径のセルフシールドワイヤに
ついて詳細に説明する０本発明者らは、種々の試作ワイ
ヤにより検討した結果、まず極細径のセルフシールドワ
イヤにおいては、ピット、ブローホールの発生傾向に対
して、主要成分である金属弗化物の含有量および種類の
影響が非常に大きいことがわかった。第１図は第１表に
示すワイヤ組成（金属弗化物とし・てＳｒＦ、またはＣ
ａＦ、を含有する）のワイヤ径が１．０ｓ＋ａφの試作
ワイヤにより板厚３．２ｍｍの鋼板の水平重ねすみ肉溶
接を電流を一定（ＩＯＱＶ）にして行った場合のピット
、ブローホールの発生傾向を調査したものであるが、金
属弗化物の含有量の増加にともない、安定したアーク状
態が持続して溶接できる溶接電圧範囲の下限値（以下、
Ｖ　ｗｉｎ）が高くなり、ビット、ブローホールが発生
しやすくなっていること、またＣａＦ２を含有させた場
合はブローホールの発生を防止することができず、Ｓｒ
Ｆ、を含有させた場合についてもビット、ブローホール
がともに発生しない含有量の範囲は極めて狭いことがわ
かる。つまり、極細径のセルフシールドワイヤにおいて
は、ピット、ブローホールに対して溶接電圧が敏感に関
与するので、出来るだけＶ　ｍｉｎを低くしてピット、
ブローホールが発生しない適正溶接電圧の範囲を拡大出
来るようなワイヤ組成が必要となる０本発明はＢａ化合
物を含有させないという制約のもとに、主要成分となる
金属弗化物について種々検討した結果、ＳｒＦ２を特定
量含有させることを基本とし、さらにＳｒＦ２以外の成
分の含有量を限定することにより所期の目的を達したも
のである。

ＳｒＦ２：　　２．０　〜４．５　　％主要成分として
含有させる金属弗化物は、ガス発生剤として、アークお
よび溶融金属プールをシールドし、溶融金属中への大気
からの窒素、酸素の侵入を妨げビット、ブローホールの
発生を防止し、同時にスラグ剤としても作用し、溶融金
属を被包しビード形状、外観を良好にする役割をもつ。

本発明の極細径のセルフシールドワイヤは上記のＶ　ｗ
ｉｎを低くしてビット、ブローホールの発生を防止する
ために、金属弗化物としてＳｒＦ、を２．０〜４．５％
（ワイヤ全重量に対する重量％、以下同じ）含有させる
。

ＳｒＦ２の含有量が２．０％未満では十分なシールド効
果が得られずビット、ブローホールが発生し、またスラ
グ量が不足しスラグ被包性が不十分でビードの波目が乱
れ形状、外観とも不良となる。逆に、ＳｒＦ２の含有量
が４．５％を超えた場合はＶ　ｎ＋ｉｎが高くなりすぎ
てビット、ブローホールが発生しやすく、ビード形状は
母材とのなじみのない凸状化し、スパッタの発生量も多
くなるなど同様に溶接作業性が劣化する。

崇ＳｒＣＯ３　　：　０．２〜２．０％次に、本発明の
極細径のセルフシールドワイヤは、上記ＳｒＦ、により
自己シールド性および溶融金属のスラグ被包性を補強す
るために、金属炭酸塩としてＳｒＣＯ３を０．２〜２．
０％含有させる。５ｒＣＯ，の含有量が０．２％未満で
はシールド効果が十分でなく、またスラグ量が不足しビ
ード形状が劣化する。逆に２．０％を超えて過剰に含有
させた場合にはアークが不安定になり、スラグ巻込み欠
陥を発生しやすくなり、スパッタの発生量も多くなる。

特にＳｒＣＯ３を含有させるのは、ＢａＣ０，以外のＣ
ａＣＯ５，ＬｉｚＣＯｓなどの他の金属炭酸塩に比べて
、Ｖ　ｍｉｎを高くする程度が少ないので、ビット、ブ
ローホールの発生を防止するために有利であることによ
る。

・＾ｌ：　２．０〜４．０％ ＾交は強力な脱酸、脱窒剤としてビット、ブローホール
の発生を防止する作用を示し、セルフシールドワイヤに
は不可欠な成分であり、外皮金属成分および充填フラッ
クス中の総和で２．０〜４．０％含有させる。Ａｌの含
有量が２．０％未満ではピット、ブローホールが発生し
やすく、逆に４．０％を超えるとスラグ焼付きが発生し
、スラグ剥離性およびビート外観から不良となる。なお
外皮金属中のＡｎの含有量は、フラックス充填後、減径
する際の加工硬化の程度を少なくし生産性を上げるため
にできるだけ少なくし、充填フラックス中に単体＾２．
あるいはＦｅ−＾１．　Ａ１−Ｍｇ、　Ｃａ−＾交など
の合金形態で含有させることが好ましい。

・Ｍｇ：０．５〜２．０％ ＭｇはＡ２以上に強力な脱酸剤として作用する成分であ
り、ピット、ブローホールの発生防止および溶接金属の
清浄化のために０．５〜２．０％含有させる。　Ｍｇの
含有量が０．５％未満では、溶接金属の脱酸不足のため
にピット、ブローホールおよびスラグ巻込み欠陥が発生
しやすく、逆に２．０％超えて多量に含有させた場合に
はアークが不安定になりスパッタ発生量の増加、ヒユー
ム発生量の増加、ビード形状の凸状化など溶接作業性に
悪影響をおよぼす、なお、Ｍｇは単体Ｍｇあるいは八１
−Ｍｇなどの合金形態で含有させる。

−Ｃ：　０．０５〜０．２５％、　Ｍｎ：　０．２０〜
１．５０％ＣおよびＭｎはピット、ブローホールの発生
の防止するための脱酸剤、およびＡｎを相当量含有する
ことにより溶接金属中へのＡｎの歩留りが増加し結晶粒
の粗大化による脆化を防止するための合金剤として、外
皮金属成分および充填フラックス中の総和で、Ｃを０．
０５〜０．２５％、　Ｍｎを０．２０〜１．５０％含有
させる。Ｃ，Ｍｎの含有量がこの限定範囲の上限を超え
た場合、溶接金属の強度が上昇し耐割れ性が劣化する。

なお、充填フラックスからのＣはグラファイト単体、あ
るいはＦｅ−Ｍｎ−Ｃなどの合金形態で含有させてよい
が、特にグラファイト単体で含有させる場合は、アーク
を不安定にしスパッタの発生量を増加させるのでグラフ
ァイトの含有量は０．１５％以下に抑えるべきである。

ＭｎはＭｎ４１体あるいはＦｅ−Ｍｎ、　Ｆｅ−Ｍｎ−
Ｃなどの合金形態で含有させる。

・ＮａまたはＫの化合物の１種または２種以上をＮａ、
　Ｋの換算値の合計で０．０２〜０．２％Ｎａもしくは
Ｋの化合物の１種または２種以上をＮａ、　Ｋの換算値
（化合物中のＮａ、　Ｋ量に同じ）の合計で０．０２〜
０．２０％含有させるのは、アークを安定化させ、ピッ
ド、ブローホールの発生を防止し、スパッタの発生量の
増加を抑制するためである。　Ｎａ、　Ｋの含有量の合
計が０．０２％未満ではアークが不安定になり上記の効
果が得られない。

一方、０．２０％を超えた場合はアーク長が極端に長く
なってアークが著しく不安定となることによりピット、
ブローホール、スラグ巻込みが発生しやすくなるなど同
様に良好な溶接作業性が得られない、なお、Ｎａの化合
物としてはＮａ２Ｇ　。

ＮａＦ、　Ｎａ５ＳｉＦ６．　Ｎａ５ＳｉＦ６など、Ｋ
の化合物としてはに２０．にＦ、に５ｓｔｐａ、などの
形態、あるいはカリガラス（５１０２−ＣａＯ−ＫｚＯ
）　、　　チタン酸ソーダ（ＴｉＯ２−に２０）や原料
を造粒して充填する場合に粘結剤として使用する水ガラ
ス（ＳｉＯｚ−Ｎａ２０゜５ｌｏｚ−ＫｚＯ，５ＩＯｚ
−ＮａｚＯ−ＫｚＯ）などの形態で含有させてもよい。

さらに、本発明の極細径のセルフシールドワイヤは、製
造時のフラックスの流動性を改善しフラックスの外皮金
属に対する割合（ワイヤ全重量に対する重量％、以下フ
ラックス充填率）がワイヤ長手方向にわたって均一にな
るようにすること、および所定のフラックス充填率が得
られるようにフラックスのかさ密度を調整すること、あ
るいは溶着速度を上げ溶接能率を向上させることなどの
ために鉄粉を１．０〜１Ｏ００％含有させることができ
る。鉄粉の含有量が１．０％未満では上記効果はあまり
認められず、一方、１０．０％を超えた場合、スパッタ
の発生量が多くなり、また１、２ｍｍφ以下の極細径に
する伸線過程で断線が発生しやすくなる。

なお、本発明の極細径のセルフシールドワイヤの上記限
定した各成分以外の残部は、金属外皮中のＦｅ成分、充
填フラックスの各種原料（鉄粉を除く）中に微量あるい
は鉄合金の形態で含有されるＦｅ成分、および不可避不
純物からなるものである。

フラックス充填率については特に限定するものでないが
、軟鋼の金属外皮を使用することにより、８〜２０％の
範囲であれば、上記各成分を含有させること、およびワ
イヤ製造時の伸線加工性とも問題はない。ワイヤの断面
形状についても限定しないが、第１図に示す（Ａ）のよ
うな複雑断面では極細径にする伸線が困難であるため（
Ｂ）または（Ｃ）のような単純断面構造にするのが伸線
加工性、およびワイヤ送給性等の使用特性の両面から好
ましい。

以下、本発明の効果を実施例により、さらに具体的に説
明する。

［実　施　例］ 第２表に示すサイズ、および化学成分の金属外皮（Ｆｌ
）を使用し、原料フラックスを充填し、第３表に示すワ
イヤ径およびワイヤ組成のセルフシールドワイヤ（ＳＷ
Ｉ〜５Ｗ２２）を試作製造した。これら試作ワイヤを用
いて、第３図に示すような水平重ねすみ肉溶接（ｗ４板
板厚１．２〜３．２ｍｍ）を行い、Ｘ線透過試験による
ビット、ブローホール、スラグ巻込み発生の有無、およ
び他の溶接作業性を試験した。第４表にこれら溶接試験
結果をまとめて示す。

試験Ｎｏ、１〜８は本発明によるセルフシールドワイヤ
（ＳＷｔ〜８）を使用した場合で、いずれも低いＶ　ｗ
ｉｎが得られたことにより、ビット、ブローホールは発
生せず、ビード形状、外観など他の溶接作業性も良好で
あった。これに対し、試験Ｎｏ、９〜２２は比較例であ
る。Ｎｏ、９は金属弗化物としてＣａＦ、とＢａＦ、を
多量に含有する従来の比較的大径のセルフシールドワイ
ヤの組成のまま細径化した場合（ＳＷ９）　　　Ｖ　ｍ
ｉｎが高くなりビット、ブローホールが発生し、またス
パッタ、ヒユームが多発した。　Ｎｏ、１０は金属弗化
物としてＣａＦ、を含有させた場合（ＳＷＩＯ）、ブロ
ーホールが発生しやすく、スパッタは大粒のものが多発
し、ビード形状は母材となじみのない凸状となった。Ｎ
ｏ、１１はＳｒＦ２の含有量が多すぎる場合で（ｓｗｌ
ｌ）、Ｖ　ｗｉｎが高くなりブローホールが発生し、ス
パッタの多発およびビード形状が劣化した。

Ｎｏ、１２はＳｒＦ２の含有量が少なすぎる場合で（Ｓ
Ｖ１２）、シールド不足となりビット、ブローホールが
発生し、またスラグ量が不足し部分的に露出ビードとな
り形状、外観が不良となった。

Ｎｏ、１３は５ｒＣＯ，の含有量が多すぎる場合で（ｓ
ｗｔ３）、Ｖ　ｗｉｎが高くなりブローホールの発生と
ともにアークが不安定になりスラグ巻込みの発生、およ
びスパッタが多発した。Ｎｏ、１４は、逆に５ｒＣＯａ
の含有量が少なすぎた場合で（ＳＶ４０）、シールド不
足によるビット、ブローホールの発生、およびスラグ量
不足により溶融金属のスラグ被包性が不十分でビード形
状および外観が劣化した。Ｎｏ、１５はＡｌの含有量が
多すぎた場合で（ＳＶ１５）、スラグ焼付が発生し、ス
ラグ剥離性およびビード外観が不良となった。

Ｎｏ、１６は逆にＡＱの含有量が少なすぎた場合で（５
１１Ｂ）ブローホールが発生した。Ｎｏ、１７はＭｇの
含有量が多すぎた場合で（ＳＶ１７）、アークが不安定
になりブローホールの発生、およびスパッタが多発し、
またヒユーム発生量が多くなった。Ｎｏ、１８は逆にＭ
ｇの含有量が少なすぎた場合で（ＳＷｌＢ）、脱酸不足
によりビット、ブローホール、スラグ巻込みが発生した
。Ｎｏ、１９はＣおよびＭｎの含有量が多すぎた場合で
（Ｓｉ２０）、アークが不安定なりスパッタが多発し、
またクレータ−割れが発生した。Ｎｏ、２０はＮａおよ
びＫの含有量が多すぎた場合で（ＳＶ２０）、アークが
不安定になりビット、ブローホール、スラグ巻込みの発
生、スパッタの多発など溶接作業性が著しく劣化した。

Ｎｏ、２１はＮａ、　Ｋのいずれも含有させない場合で
（ＳＶ４０）、同様にアークが不安定になりブローホー
ルが発生し、スパッタも多発した。

Ｎｏ、２２は鉄粉の含有量が多すぎた場合で（ＳＶ２２
）、製造時、最終段階の伸線工程で断線が多発するとと
もに、スパッタ量が増加した。

［発明の効果］ 以上述べた通り、本発明は薄い鋼板の溶接に適用して、
溶接欠陥が発生しにくく、ビード形状、外観も良好で、
かつ溶°接じやすい極細径のセルフシールドワイヤを提
供したものである。

なお、本発明によるセルフシールドワイヤは全姿勢溶接
での適用が可能である。さらに、従来のこの極のセルフ
シールドワイヤが含有するＢａ化合物の有害性が作業環
境面から指摘されつつあることを背景として、新しい組
成系を見出したことは、セルフシールドワイヤの適用分
野の拡大につながり、広〈産業の発展に寄与できるもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は極細径のセルフシールドワイヤにおける金属弗
化物の含有量と溶接電流１００　ＡにおけるＶ　＠ｉｎ
の関係を示す図、第２図（Ａ）　、　（Ｂ）　。 （Ｃ）はワイヤの断面図、第３図は実施例における溶接
試験方法のための継手断面図である。 １・・・金属外皮　　　２・・・充填フラックス３・・
・鋼板 ４・・・溶接金属 他４名 第 図 （Ａ） 第 （Ｂ） 図 （Ｃ） 第 図 ワイヤ組成中の金属弗化物の含有量 ｌ：金属外皮 ２：充填フラックス ３：鋼板 ４：溶接金属

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　金属外皮に粉粒状フラックスを充填してなるワイヤ
   径が１．２ｍｍφ以下である極細径のセルフシールドア
   ーク溶接用フラックス入りワイヤにおいて、ワイヤ全重
   量に対して、 ＳｒＦ＿２：２．０〜４．５％、ＳｒＣＯ＿３：０．２
   〜２．０％、Ａｌ：２．０〜４．０％、Ｍｇ：０．５〜
   ２．０％、Ｃ：０．０５〜０．２５％、Ｍｎ：０．２０
   〜１．５０％、さらにＮａもしくはＫの化合物の１種ま
   たは２種以上をＮａ、Ｋ換算値の合計で０．０２〜０．
   ２０％含有し、残部は金属外皮中および充填フラックス
   中のＦｅ成分および不可避不純物からなることを特徴と
   する極細径のセルフシールドアーク溶接用フラックス入
   りワイヤ ２　付加成分として、鉄粉を１．０〜１０．０％、さら
   に含有してなることを特徴とする請求項１記載の極細径
   セルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ