JPH02263593A - ガスシールドアーク溶接用ワイヤ - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、交流溶接に使用するガスシールドアーク溶接
用ワイヤに関し、詳しくは小電流溶接から大電流溶接に
おいて溶滴の移行性が良好で、かつ優れたじん性を得る
ガスシールドアーク溶接用ワイヤに係わるものである。

（従来の技術） ガスシールドアーク溶接は、溶接の高能率化・ロボット
化が進められると共にますます多く使用され、又適用範
囲も多岐に渡っている。

従来、ガスシールドアーク溶接は溶接ワイヤをプラス極
とする直流逆極性で使用されていた。−般には、ＣＯ２
ガスをシールドガスとして使用するＣｏ２溶接が広く使
用されている。又、不活性ガス（Ａｒ）にＣＯ又は０２
ガスを混入したガスをシールドガスとして使用するガス
シールドアーク溶接（以下ＭＩＧ溶接）は、スパッタの
発生量が少なく、更には溶接部のじん性が優れるため、
高品質な溶接部が必要とされる場合に用いられる。

一般に、ガスシールドアーク溶接は溶は込み形状がフィ
ンガー状となり易く、そのため欠陥が発生し易いとされ
ている。

このフィンガー状溶は込みを改善し溶接欠陥発生を防止
する方法として、過去溶接ワイヤをマイナス極とする直
流正極性が検討されてきたが、ワイヤ先端の溶滴が離脱
する際にピンチ力が得られず、細粒移行とならないため
、アーク不安定・スパッタが多発するなどの問題があり
実用化に至っていない。

更に近年、このような問題を解決するものとして、交流
溶接が注目されている。−例として、特開昭５５−１２
６３８４号公報においては、高能率でがっ欠陥発生の少
ない溶接方法が開示されている。

しかし、該発明は高電流溶接に係わるものであって、低
電流溶接に関しては未だ改善がなされていない。

更に、特公昭８０−１２１５１号公報では、溶接ワイヤ
中に０．０２〜０．３０％の希土類元素を添加し、アー
ク性状を改善し、不活性ガス雰囲気下で行う交流溶接方
法が開示されている。しかし該発明においても、低電流
溶接でのアーク安定性は改善されておらず、不活性ガス
下で溶接を行なう特殊な用途に限られている。

一方、ＣＯ３・ＭＩＧ溶接における溶滴の移行性を改善
する方法として、溶接ワイヤからも種々の改善がなされ
ており、例えば特開昭８２−１５８５９５号公報ではＣ
−Ｔｌ量を制限し、かつワイヤ表面層の粒界酸化層と結
晶粒との比を規定することにより溶接作業性を改善する
方法が開示されている。

又、特開昭８０−４０８８５号公報では、ワイヤ周表面
からワイヤ直径に対して２．５％までの深さ位置に亘る
表層部の酸素濃度を規定することにより、溶接作業性を
改善する方法が開示されている。

しかしながら、これら発明は直流逆極性で使用する限り
においてその効果を発揮するものであって、これらの溶
接ワイヤを交流溶接に使用するとアーク切れが発生し易
く、又スパッタが多発するなどの問題があり、そのため
交流溶接に使用できる溶接ワイヤの開発が強く求められ
ていた。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、上記諸問題を解決し、交流溶接に使用し小電
流溶接から大電流溶接において溶滴の移行性が良好で、
かつ優れたしん性を得るガスシールドアーク溶接用ワイ
ヤを提供するものである。

（課題を解決するための手段） 本発明の要旨は、交流溶接に使用するワイヤであって、
重量％で、ｃ　：　ｏ、ｏｔ〜０．１５％、Ｓｉ：ｏ、
ｔｏ　〜ｉ、ｏｏ％、Ｍｎ：０．３０〜２．５０％、Ｐ
　：０．０３０％以下、Ｓ　：０．０３０％以下、Ｎ　
：０．０１０％以下、Ｏ：０．００２〜０．０１５％、
Ｃａ：ｏ、００２〜０．０５０％、更に必要によりＡＮ
　：　０．０１〜０．０３０％、Ｔ　１：０．０１〜ｏ
、ａｏ％、Ｚｒ：０．０１〜０．３０％、Ｂ　：０．０
０１〜０．０１０％のうち１種または２種以上を含有し
、残部が実質的に鉄よりなることを特徴とするガスシー
ルドアーク溶接用ワイヤにある。

（作　　用） 本発明者らは、上記問題について種々検討した結果、交
流溶接においては、電極ワイヤの極性が周期的に替わり
、この極性が変化する時点においてアークが消滅する。

従って、交流溶接における問題点として、（イ）溶接ワ
イヤの極性が変化する際に、アークが再点弧されないた
めアーク切れが起こる。口）又、溶接ワイヤがマイナス
極となる場合、即ち正極性となる場合における溶滴離脱
がスムースに行なわれず、アークが不安定となる。！９
更には、小電流溶接においては短絡時に溶滴が移行する
ため、この短絡後のアーク再点弧が速やかに行なわれな
い、アーク切れが発生し、アークの安定性が保持できず
、溶接欠陥が発生することに着目した。

本発明者らは、交流溶接における上記諸問題を解決する
方法として、（ａ）アークの再点弧性を高めること、（
ｂ）溶滴を離脱し易くすることが必要であるとして、ワ
イヤ化学成分に着目して種々検討を行なった。

その結果、Ｃａを特定範囲添加することにより、アーク
の再点弧性を著しく改善され直流逆極性と同等遜色ない
溶接が可能であることを見いだした。

更には、０量を特定範囲に限定することにより、逆極性
時及び小電流溶接における短絡時の溶滴離脱を促進させ
ることができることを見いだした。

これらにより、小電流から大電流溶接におけるアークの
安定性を著しく改善できる。

即ち、本発明は、Ｃａによるアーク再点弧性を改善する
こと、及び０量を調整することにより溶滴の表面張力を
高め、交流溶接におけるアーク再点弧性及び溶滴離脱を
改善したことにより、安定なアーク溶接が可能となり、
そのため交流溶接の効果が最大限に活かされ、溶は込み
形状が改善された結果、従来ガスシールドアーク溶接の
最大の欠点とされていた欠陥発生を少くしたところにあ
る。又、Ｃａは強力な脱酸剤であり、溶接金属の酸素量
を低下させ、じん性を改善する上でも効果がある。

以下に、本発明における成分組成限定理由について述べ
る。

Ｃは強度を調整するため適量添加されるが、０．０１％
未満では十分な強度を得ることができず、又０，１５％
を超えると耐割れ性が著しく低下するので０．Ｏ１〜０
．１５％とした。

Ｓｌは、通常主脱酸剤として使用され、ブローホールの
発生を防止し健全な溶接部を得る為に使用する。又、Ｓ
にが１．００％を超えると、溶接金属は過脱酸となりビ
ットやブローホールを発生し易くするので上限を１．０
０％とした。

Ｍｎは脱酸を補助し溶融金属の流動性を改善する上で効
果があり、又強度・じん性を改善する上でも効果がある
。しかし、０．３０％未満では脱酸不足となり溶接欠陥
が発生し易く、又２．５０％を超えると溶接金属が脱酸
過剰となりピットやブローホールが発生し易くなるので
０．３０〜２．５０％とした。

Ｐは、フェライト中に固溶しマトリックスのじん性を損
ない、又耐割れ性を低下させるのでｏ、ｏａｏ％以下と
した。

Ｓは、Ｐと同様にｏ、ｏａｏ％を超えると耐割れ性を著
しく損なうので０．０３０％以下とした。

Ｎは、０．０１５％以下であれば溶接部の健全性を損な
うことはないが、０．０１０％を超えると著しくじん性
を低下させるので０．０１０％を上限とした。

０は、過剰に含有すると溶滴の表面張力を低め、ワイヤ
先端の溶滴が離脱するのを妨げる。そのため°、溶滴の
移行性を改善するには極力０量を低くして溶滴の表面張
力を高める必要がある。特に、０．０１５％を超えると
表面張力が著しく低下し、溶滴が粗大化しかつ短絡時の
溶滴離脱が悪くなる結果、アークの安定性を損なうので
０．０１５％を上限とした。しかし、０．００２％未満
では酸化物が不足し、特にワイヤがマイナスとなる正極
性時にアークの集中性がなくなりアーク不安定となるの
で０．００２％を下限とした。

ここで、０はワイヤ中の非金属介在物、ワイヤ表面のミ
ルスケール及びワイヤ表面に付着した油脂・酸化物の全
てを含むものである。

交流溶接では、極性が周期的に変化し、この時アークが
消滅する。Ｃａは、このアーク消滅後に速やかにアーク
を再点弧させ、アークの安定性を改善する上で最も効果
がある。更には、Ｃａは強力な脱酸剤であり、溶接金属
中の酸素量を低下させ、じん性を改善する上で効果があ
る。

しかし、０．００２％未満ではアークの安定性を改善す
るには不十分である。又０．０５０％を超えるとワイヤ
がプラスとなる逆極性時に溶滴が粗大化し、ワイヤ先端
で不規則な回転をするため、アークの集中性が悪くなり
、更には大粒のスパッタを多発するので上限を０．０５
０％とした。

このＣａによるアークの安定性改善効果は、Ｃａ’がア
ークの仕事関数を低下させる結果、アークの発生を容易
にするためであると考えられる。

本発明は以上の成分と残部は実質的に鉄からなるワイヤ
であるが、更にこれに下記のようにＡｇ８Ｔｉ、Ｚｒ、
Ｂの１種又は２種を含有した本発明ワイヤは更にじん性
の向上が期待できる。

Ａｌは強脱酸剤であり、溶若金属の酸化を妨げ、かつミ
クロ組織を微細化しじん性を改善する上で効果がある。

しかし、０．０１％未満ではじん住改善効果は得られず
、又０，０３％を超えるとＡ、Ｑ酸化物が急激に増加し
て、じん性を低下させるので、Ａ、Ｑ量は０．０１〜０
．０３％とした。

Ｔ１は強脱酸剤であり溶着金属の酸化を妨げ、かつＴｉ
酸化物の生成により溶接金属のミクロ組織を微細化し、
じん住改善に効果がある。しかし、０．０１％未満では
ミクロ組織微細化によるじん住改善効果が得られず、又
０．３０％を超えると炭化物を形成し著しくじん性を損
なうので０．Ｏ１〜０．３０％とした。

Ｚ「は強脱酸剤であり溶着金属の酸化を妨げ、かつ溶接
金属のミクロ組織を微細化し、じん住改善に効果がある
。しかし、０．０１％未満ではミクロ組織微細化による
しん住改善効果が得られず、又０．３０％を超えると炭
化物を形成し著しくじん性を損なうので０．０１〜０．
３０％とした。

Ｂは溶接金属のミクロ組織を微細化し、じん住改善に効
果がある。しかし、０．００１％未満ではミクロ組織微
細化によるしん住改善効果が得られず、又０．０１０％
を超えると炭化物を形成し著しくしん性を損なうので０
．００１〜０．０１０％とした。

（実施例１） 第１表に示す溶接ワイヤについて、第２表に示す溶接条
件によりＭＩＧ溶接を行い、溶接作業性を比較した結果
を第３表に示す。

Ｎ０１１〜５が本発明ワイヤであり、Ｎｏ、　６〜１０
が比較ワイヤである。本発明の範囲内に限定したＮｏ。

１〜５のワイヤは、アーク切れも発生せず、良好な作業
性を得ることが明らかである。

一方、Ｃａ量が本発明の範囲未満である比較ワイヤＮｏ
、　６は溶滴は粗大化し、アークの集中性がなくなり大
粒のスパッタが多発し、又アーク切れが発生し易くなる
ため、溶接ビードはハンピングビードとなる。又、Ｓｉ
　　−ＣａＥｔが本発明の範囲未満であるＮｏ、７はＳ
ｌ量が不足するため脱酸不足によるブローホールが発生
し、又Ｃａｎが無添加で、不足するためアークの安定性
が改善されず、アーク切れが発生し易くビードはハンピ
ングビードとなる。又、Ｎα８は０量が本発明範囲未満
であり、アークの集中性が不足し、アークの安定性が悪
くなるため、アーク切れが発生し易く、ビード形状が不
揃いとなる。

Ｍｎ量が本発明の範囲以下であるＮα９は、Ｃａ　・０
量が適正であるためアークは安定であるが、Ｍｎｆ；ｋ
が不足し溶接金属が脱酸不足となりビットやブローホー
ルが発生する。

更に、Ｓｌ　・０量が本発明の範囲を超えるＮｏ、　１
０では、ＳｉＲが過多であるため脱酸過剰によるビット
が発生し、又Ｏｍが過多であるため溶滴が粗大化しスパ
ッタが多発するため、アークが不安定となる。

このように、交流溶接においては本発明の範囲内に限定
したワイヤにより初めて細粒の溶滴移行が達成され、ア
ークの安定性が確保でき、ビットやブローホールの無い
健全な溶接部を得ることができる。

（実施例２） 第４表に示す溶接ワイヤについて、第５表・第１図に示
す溶接条件・開先形状により小電流のＣＯ２溶接により
溶接継手を作製し、作業性・継手性能を比較した結果を
第６表に示す。

Ｎα■１〜１５が本発明ワイヤであり、Ｎｃｕ６〜２０
が比較ワイヤである。

又、溶接継手作製後、Ｘ線透過試験を行い溶接部の健全
性を調べ、更にシャルピー衝撃試験を行いじん性を調べ
た。溶接金属のじん性は、−１０’ｃの吸収エネルギー
が４．８ｋｇ　ｆ　−ｍ以上であれば良好とした。

本発明ワイヤＮｏ、　１．１〜１５はアーク安定で、Ｘ
線性能も良好であり、又溶接部のしん性も優れている。

しかるに、Ｃａを含まないＮｏ、１Ｂはアーク切れが多
発し、アークが不安定となるため欠陥が発生する。

ＡＤ　拳Ｏｍが本発明の範囲を超えるＮｏ、１７では、
ＯＨｋが過多であるため溶滴が粗大化しアークが不安定
となり溶接欠陥が発生し、かつＡｊｌｌｆｆｉが過多で
あるためじん性が不足する。Ｔｉ−Ｂ−Ｎが本発明の範
囲を超える比較ワイヤＮＧ、１８は、Ｔｉ−Ｂ量が過多
となり溶接金属が著しく硬化するためしん性が低く、か
つＮｆｆ１が過多となるため溶接金属にブローホールが
発生している。

又、Ｚ「・Ｃａｆｆ１が本発明の範囲を超える比較ワイ
ヤＮα１９では、Ｃａｆｆ１が過多となるためアークが
不安定となり溶接欠陥が発生し、かっＺｒｆｆ１が過多
となるため溶接金属が過度に硬化し、じん性が不足する
。

更に、Ｃ−Ｍｎｌ１ｋが本発明の範囲を超える比較ワイ
ヤＮＯ，２０は、溶接金属が過度に硬化するためじん性
が低下する。

このように、本発明ワイヤにより始めて、アークの安定
性が確保でき、その結果欠陥の無い健全な溶接部を得、
かつ良好なじん性を得ることが明らかである。

（発明の効果） 以上に示したように、本発明ワイヤにより初めて小電流
から大電流を用いる交流溶接において溶滴の移行性が良
好となりアークの安定性が保たれ、欠陥の無い健全な溶
接部が得られ、かつ優れたじん性を確保できる。

従って、溶接加工において溶接部の品質向上、溶接能率
の改善が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例で用いた開先形状を示す正断面
図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、交流溶接に使用するワイヤであって、 重量％で、Ｃ：０．０１〜０．１５％、 Ｓｉ：０．１０〜１．００％、 Ｍｎ：０．３０〜２．５０％、 Ｐ：０．０３０％以下、 Ｓ：０．０３０％以下、 Ｎ：０．０１０％以下、 Ｏ：０．００２〜０．０１５％、 Ｃａ：０．００２〜０．０５０％ 残部が実質的に鉄よりなることを特徴とするガスシール
   ドアーク溶接用ワイヤ。 ２、交流溶接に使用するワイヤであって、 重量％で、Ａｌ：０．０１〜０．０３０％、Ｔｉ：０．
   ０１〜０．３０％、 Ｚｒ：０．０１〜０．３０％、 Ｂ：０．００１〜０．０１０％ のうち１種または２種以上を更に含有し、残部が実質的
   に鉄よりなることを特徴とする請求項１記載のガスシー
   ルドアーク溶接用ワイヤ。