JPH0240435B2

JPH0240435B2 - Gasushiirudoaakuyosetsuyofuratsukusuiriwaiya

Info

Publication number: JPH0240435B2
Application number: JP16737386A
Authority: JP
Inventors: Yosha Sakai; Isao Aida; Tetsuo Suga; Katsuzo Arai; Toshihiko Nakano
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1986-07-15
Filing date: 1986-07-15
Publication date: 1990-09-11
Anticipated expiration: 2006-07-15
Also published as: JPS63183795A

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］本発明は浅溶込み条件下においても優れたアー
ク安定性を示すガスシールドアーク溶液用フラツ
クス入りワイヤに関し、殊に極薄板の溶接やパイ
プの裏波溶接等に適したガスシールドアーク溶接
用フラツクス入りワイヤに関するものである。［従来の技術］ガスシールドアーク溶接は、溶接作業を高能率
に実施できると共に溶接部の機械的性質が低水素
系被覆アーク溶接棒と同程度に優秀であり、且つ
全姿勢溶接が可能である等の理由から広範囲の用
途に使用されている。しかも元々溶込みの深い溶
接金属を形成することができるという特徴をも備
えていることから、大厚板や中厚板の溶接に適し
た溶接法とされているが、最近では溶込み性を改
良して車輌等の分野における薄板の溶接にも適用
される様になつている。例えば薄板のガスシール
ドアーク溶接の分野では、既にJIS Ｚ 3312
YGW12タイプのソリツドワイヤの様に短絡移行
性が優れ溶込みの浅いワイヤが開発され使用され
ている。この様にガスシールドアーク溶接の適用範囲は
益々拡大される傾向にあり、従来はTIG溶接に頼
つてきた0.6〜0.8mm程度の極薄板の溶接やパイプ
の裏波溶接にも、低コスト且つ高能率なガスシー
ルドアーク溶接の適用が検討され始めている。［発明が解決しようとする問題点］しかるに現在提案されている薄板溶接用のソリ
ツドワイヤでは、溶込み量が極めて少量に制限さ
れる薄板溶接（例えば厚さ0.8mmのＩ型突合せ溶
接）用としてはアーク安定性が悪く必ずしも満足
し得る溶接結果を得ることができない。即ち薄板
溶接の様な浅溶込み溶接では溶接電流値を下げな
ければならないが、そうするとアークの安定性が
悪くなり、継続的なアークによつて局部的に深溶
込みとなり溶落ちが発生する。又アークの安定性
が溶接ビードの外観を直接的に支配する様なパイ
プの裏波溶接にあつては、やや不満足な結果を招
き易く、時によつては溶接の実施が困難であつ
た。本発明はこうした事情に着目してなされたもの
であつて、極薄板の溶接やパイプの裏波溶接に適
用することができる様な、アーク安定性の優れた
ガスシールドアーク溶接用ワイヤを提供すること
を目的とするものである。［問題点を解決するための手段］しかして上記目的を達成した本発明のガスシー
ルドアーク溶接用フラツクス入りワイヤとは、
Ｃ：0.08％（重量％の意味、以下同じ）以下の鋼
製外皮中に、下記成分並びにスラグ形成剤を含有
するフラツクスを８〜20％の割合で充填してなる
点に要旨を有するものである。アルカリ金属：0.1〜５％（Na／Ｋ）比：１〜50 Ｃ：0.3〜2.5％金属粉：80％以上［作用］従来のガスシールドアーク溶接用ワイヤは一般
にソリツドワイヤであり、前述の様な諸問題を抱
えていたので、本発明においては、安価な交流溶
接機が利用でき、又スラグの生成によつてビード
外観が良好になるという理由からフラツクス入り
ワイヤを採用することとした。そしてフラツクス
入りワイヤにおける外皮金属及び充填フラツクス
の構成を夫々工夫することにより、アーク安定性
の向上並びに溶込み深さの抑制という課題に答え
ている。以下本発明の構成を順を追つて説明する。 (A) 鋼製外皮金属 (1) 鋼製外皮中のＣ量：0.08％以下鋼製外皮中のＣ量が増加するとアークの方
向性が不安定となり裏波溶接においては裏波
ビードの外観が悪化すると共にスパツチが増
加する。従つて鋼製外皮中のＣ量は少ない方
が望ましく、0.08％以下とする必要がある。
特に鋼製外皮中のＣ量を0.05％以下にすると
アークの方向性が一層均一となつてアーク安
定性が良好となり薄板で且つルート間隙の広
い開先についても容易に溶接することがで
き、スパツタ量も減少する。尚鋼製外皮とし
ては一般に軟鋼が使用されるが、Ｃ以外の成
分については格別の制限はない。又合金成分
は一般にフラツクス中に含ませておくが、必
要により鋼製外皮中に含ませることも可能で
ある。 (B) 充填フラツクス (1) アルカリ金属：0.1〜５％アルカリ金属はアーク安定剤として溶接材
料によく用いられているが、本発明において
はアークの安定化によつて薄板溶接での耐溶
落性を向上させると共に、パイプの裏波溶接
における裏波ビード外観を改善する効果を発
揮する。しかし単にアルカリ金属を添加する
だけでは不十分であり、アルカリ金属を0.1
〜５％添加すると共に前・後記の要件を更に
満足する必要がある。尚0.1％未満では上記
効果が得られず、一方５％を超えて添加して
もアークの安定性をそれ以上に改善すること
ができないばかりでなく、スラグの融点が低
下して下向突合せ溶接におけるスラグの被包
状態が悪化し、且つビード外観が損なわれ
る。 (2) アルカリ金属中の（Na／Ｋ）比：１〜50 第１図ａ〜ｄはＣ量レベルが夫々0.1％、
0.3％、1.0％、2.5％である４種類のフラツク
スを充填したフラツクス入りワイヤを使用し
てガスシールドアーク溶接を行なつたときの
（Na／Ｋ）比と短絡回数の関係を表わしたグ
ラフである。尚測定条件は下記の通りであ
る。（測定条件）厚さ６mm×幅200mm×長さ500mm SM50材ビードオンプレート外皮金属（フープ）厚さ0.8mm×幅11mm（外
径12mmφ、肉厚２mmのパイプでも結果は同
様であつた。）成分組成Ｃ：0.03％、Mn：0.2％、Ｓ：
0.01％、Ｐ：0.012％、Ｓ：0.008％ワイヤ径1.2mmφ フラツクス率13％フラツクス成分アルカリ金属：ソーダ長石、カリ長石、葉
長石、フツ化ソーダ、フツカリ、フツ化
リチウムを添加（珪酸ソーダ、珪酸カ
リ、珪酸リチウムを添加してもよい。こ
の場合にはビードの光沢が良くなる。）脱酸剤：Fe−Mn、Fe−Si 合金剤：添加せずスラグ生成剤：添加せず第１図においてａ〜ｃでは（Na／Ｋ）比
が１以上になると短絡回数が増加し、50を超
えると却つて減少することが分かる。但しア
ルカリ金属量が0.05％（0.1％未満）の場合
には殆んど変化がみられない。又フラツクス
中のＣ量レベルが0.1％（0.3％未満）の場合
には、アルカリ金属を添加すると共に
（Na／Ｋ）比を１〜50としても短絡回数の増
加はみられなかつた。即ち他の要件を満足し、且つ（Na／Ｋ）
比が１〜50となる様にアルカリ金属を添加す
ると短絡回数が著しく増加することが分かつ
た。単位時間当たりの短絡回数が多いという
ことは溶滴の移行回数が多いということであ
り、溶滴粒が小さくなりアークが安定して耐
溶落性が改善される。又パイプの裏波溶接に
おいてはアークの安定により溶接作業性が改
善され良好な裏波ビードが得られる。 (3) フラツクス中のＣ量：0.3〜2.5％フラツクス中のＣはシールドガス中の酸化
成分に由来する酸素と反応してCOガスを発
生し、ワイヤ外皮筒から溶融プール方向へ吹
付けられるから、この力によつてアークの集
中性が向上せしめられ良好な裏波ビードが形
成される。かかる効果を得る為には0.3％以
上のＣが必要であるが、2.5％を超えて添加
するとアークの集中性が良くなりすぎて拡が
りがなくなり、母材とのなじみが悪化する為
裏波ビード形状が悪化する。 (4) 金属粉：80％以上フラツクス中にはアルカリ金属等のアーク
安定剤、Fe−Mn、Fe−Si、Al、Fe−Ti、
Fe−Zr、金属Mg、金属Mn等の脱酸剤、
Mo、Cr、Ni等の合金剤、鉄粉、TiO₂、
ZrO₂、SiO₂、Al₂O₃、CaO、MgO等のスラ
グ生成剤等が含まれるが、スラグ生成量が増
加すると生成スラグによつて溶融プールが被
包され、アーク安定性が損なわれることがあ
る。そこで脱酸剤、合金剤及び鉄粉からなる
金属粉を80％以上配合してアーク安定性を向
上させる必要がある。即ち金属粉配合量が80
％未満であると、鉄粉を除くスラグ生成剤の
占める割合が相対的に大きくなりスラグ量が
増加してアーク安定性が悪化することにな
る。尚金属粉配合量が95％以上になるとアー
クの安定性は更に向上し薄板溶接における耐
溶落性および裏波溶接における裏波ビード外
観が極めて良好となる。 (5) フラツクス率：８〜20％フラツクス率はアークの方向性に大きな影
響があり、フラツクス率が高すぎるとワイヤ
外皮金属が薄くなり外皮金属の溶落が先行し
てアークが不安定となり、且つワイヤ溶融速
度が低下する。一方フラツクス率が低すぎる
とアークの集中性が良くなりすぎてアークの
拡がりが悪くなり母材とのなじみが悪化する
結果、裏波ビードの外観を損なうと共に薄板
溶接における耐溶落性が悪化する。かかる理
由からフラツクス率は８〜20％とすべきであ
る。［実施例］フラツクス組成［アルカリ金属量、（Na／Ｋ）
比、金属粉量、Ｃ量］、フラツクス率、外皮金属
中のＣ量が夫々第１表に示される通りであるガス
シールドアーク溶接用フラツクス入りワイヤを用
いて薄板溶接及びパイプの裏波溶接を行ない、耐
溶落性及び裏波ビード外観を官能評価した。薄板溶接では、厚さ0.8mm、幅75mm、長さ300mm
の薄板を下向突き合せ溶接して評価した。このと
きの溶接条件は、溶接電流：80A、溶接電圧：
17V、シールドガス：CO₂（20／分）とした。また裏波溶接では、直径200mmφ、肉厚12mm、
開先角度60゜のパイプを水平に配置し全姿勢溶接
を行なつて評価した。このときの溶接条件は溶接
電流：100A、溶接電圧：18V、シールドガス：
CO₂（20％）＋Ar（80％）の混合ガス（20／分）
とした。尚使用フラツクス入りワイヤのフープ組成（Ｃ
を除く）、ワイヤサイズ等は前述の短絡回数測定
実験と同じとした。

【表】

【表】第１表において、No.１はアルカリ金属を添加し
なかつた為アークが不安定で耐溶落性及び裏波ビ
ード外観がいずれも不良であつた。No.２、３は
NaとＫを夫々単独で添加した為アークが不安定
で裏波ビード外観も不良であつた。一方No.10は
Na及びＫ即ちアルカリ金属の配合量が過多であ
り、薄板の下向突合せ溶接においてスラグの被包
状態が悪くなつてビード外観が悪化した。No.11は
（Na／Ｋ）比が高すぎる為アークが不安定で耐溶
落性及び裏波ビード外観が共に不良であつた。こ
れらに対しNo.４〜９はアルカリ金属配合量及び
（Na／Ｋ）比が本発明を満足しており耐溶落性並
びに裏波溶接性は良好であつた。 No.12はフラツクス中の金属粉添加量が少ない
（換言すると鉄粉を除くスラグ生成剤量が多い）
のでスラグ量が増加しアーク安定性が悪くなつて
パイプの裏波溶接において裏波ビード外観が不良
となつた。これに対しNo.13〜17は金属粉添加量が
本発明を満足し良好な耐溶落性及び裏波溶接状態
が得られた。特に金属粉を95％以上添加したNo.
14、15、17ではアーク安定性が更に改善されて一
層優れた溶接結果が得られた。 No.18はフラツクス中のＣ量が0.2％と少なすぎ
る為アークの集中力が弱くパイプの裏波溶接にお
いてビード外観不良が発生した。一方No.22はフラ
ツクス中のＣ量が３％と高すぎる為にアークの集
中性が良くなりすぎてプールの拡がりが小さくな
り、母材とのなじみが悪化して薄板溶接の耐溶落
性並びに裏波溶接におけるビード外観がいずれも
不良となつた。これらに対しNo.19〜21及びNo.23〜
25はフラツクス中のＣ量が本発明を満足し良好な
溶接結果が得られた。特にNo.23〜25は金属粉含有
量が95％以上と高い為にNo.14、15、17と同様に一
層優れた溶接結果が得られた。 No.28は外皮のＣ量が0.09％と高すぎる為アーク
の方向が一定せずパイプ裏波溶接のビード外観が
不良となつた。これに対し外皮中のＣ量が本発明
を満足するNo.26、27では良好な溶接結果が得られ
た。又No.30はフラツクス率が７％と低すぎる為に
プールの拡がりが小さくなり、母材のなじみ不良
が発生して耐溶落性及び裏波溶接ビード外観が不
良となつた。一方No.32はフラツクス率が21％と高
すぎる為アークの方向が一定しなくなりパイプ裏
波溶接におけるビード外観が不良となつた。これ
に対しNo.29、31、33、34はフラツクス率が本発明
を満足し良好な溶接結果が得られた。［発明の効果］本発明は以上の様に構成されており、外皮金属
中のＣ量及び充填フラツクス組成並びにフラツク
ス率を夫々前記の如く規定したのでかかる構成の
フラツクス入りワイヤを用いてガスシールドアー
ク溶接するに際しアーク安定性が増し裏波溶接に
おけるビード外観も良好となつた。又薄板溶接に
おいては耐溶落性を改善することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ〜ｄはNa／Ｋ比と短絡回数の関係を
示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】１Ｃ：0.08％（重量％の意味、以下同じ）以下
の鋼製外皮中に、下記成分並びにスラグ形成剤を
含有するフラツクスを８〜20％の割合で充填して
なることを特徴とするガスシールドアーク溶接用
フラツクス入りワイヤ。アルカリ金属：0.1〜５％（Na／Ｋ）比：１〜50 Ｃ：0.3〜2.5％金属粉：80％以上