JPH0255697A - ガス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】

（産業上の利用分野） 本発明は、ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワ
イヤに係り、特に酎割れ性が通常のソリッドワイヤのレ
ベル以上に良好な溶着金属を得ることができ、軟鋼及び
高張力鋼の溶接に適したフラックス入りワイヤに関する
ものである。 （従来の技術及び解決しようとする課Ｍ）ガスシールド
アーク溶接用フラックス入すワイヤは、溶接作業性及び
溶接能率が良好であることに加え、優れたビード外観を
与える等の利点を有しているため、その使用量はますま
す増加する傾向にある。 しかし乍ら、一般のチタニャ系フラックス入りワイヤは
、耐割れ性が必ずしもよくないことから、従来、圧力容
器、反応槽等の溶接用としてはソリッドワイヤや被覆棒
に限られることが多かった。 本発明は、かする事情のもとでなされたものであって、
特に優れた耐割れ性を有するガスシールドアーク溶接用
フラックス入りワイヤを提供することを目的とするもの
である。 （課題を解決するための手段） 前記目的を達成するため、本発明者等は、内包フラック
スの組成に重点を置いて様々な方面から研究を進めた結
果、殊に特定組成のフラックスを充填すると共にワイヤ
のＣ量と水分量を規制することにより、可能であること
を見い出すに至ったものである。 すなわち、本発明に係るガスシールドアーク溶接用フラ
ックス入りワイヤは、ワイヤ全重量に対して、ワイヤの
Ｃ量が０．０５％以下、水分量が３５０ｐｐｍ以下であ
り、外皮金属で囲まれる腔部内に、フラックス全重量に
対して、アルカリ土類金属のフッ化物であってＣａＦ、
を主成分とするものが１〜１５％、アーク安定剤が０．
１〜５％、Ｍｎ源（Ｍ　ｎ又はその鉄合金）及び５Ｌ（
Ｓｉ又はその鉄合金）を必須成分とする脱酸剤が５〜４
０％。 Ｆｅ４０〜８０％を含有する組成のフラックスを、フラ
ックス充填率１０〜３０％で充填してなることを特徴と
するものである。 以下に本発明を更に詳細に説明する。 まず１本発明におけるフラックス成分の限定理由につい
て説明する。なお、各成分の量はフラックス全重量に対
する割合である。 （１）λＬ良宜 本発明者等は、フラックス中のフッ化物量と割れ発生率
（高温割れ）及び溶接作業性との関係を調べた。実験に
おける供試ワイヤ及び溶接条件は以下■、■のとおりと
した。 ■仮にユ不ヱ 外皮金属：軟鋼 フラックス：ライム系フラックス入すワイヤのフラック
ス（後述の実施例Ｎα２１）フラックス率＝１５％（ワ
イヤ全重量に対し）ワイヤ断面形状：第３図中の（Ａ） ワイヤ径：１．２ｍｍφ ■１慶粂止 溶接電流：　２８０Ａ、ＤＣＥＰ アーク電圧：３２ｖ 溶接速度：　３０ｃｍ／ｗｉｎ シールドガス：Ａｒ−２０％Ｃ○２ （流量２０　Ｑ　／　ｗｉｎ） ワイヤ突出し長さ：２０１１Ｉ１１ 母材：厚さ（１）が１９ａ＋ｍの軟鋼材Ｙ開先（ｔ／２
）、ルートギャップ２．５ｍｍなお、耐高温割れ性はＪ
ＩＳ　　Ｚ３１５５のＣ形ジグ拘束突合わせ溶接割れ試
験法により評価した。 以上の試験の結果を第１図に示す。 第１図から明らかな如く１割れ発生率（高温割れ）は、
フラックス中にＣａＦ２を必須成分とするフッ化物を１
％以上添加することにより著しく低下する傾向にあるこ
とがわかる。しかし、その量が１５％を超えると溶接作
業性が悪くなる。 したがって、フラックス中のフッ化物の量は１〜１５％
の範囲に止める必要があることが判明した。なお、フッ
化物の種類を変えて検討したところ、耐割れ性、溶接作
業性等の面を考慮すると、アルカリ土類金属のフッ化物
である必要があり、中でもＣａＦ、が耐割れ性が最も良
好であったため、添加するフッ化物としては、Ｃａ　Ｆ
　２を主成分とするアルカリ土類金属のフッ化物（例、
ＣａＦ２゜ＢａＦ、）とする。 （２）・ヱニＬ支定息 アーク安定剤としては、アーク中で電離し易い物質、例
えば、Ｋ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｒｂ、Ｃｓ−Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ
等の酸化物、フッ化物（但し、アルカリ土類のフッ化物
を除く）、炭酸塩、硝酸塩等が挙げられる。 このアーク安定剤の量は、０．１％未満ではアークが不
安定でスパッタ多発等の溶接作業性上の問題が生じる。 また５％を超えるとヒユーム発生量の増大やワイヤの吸
湿等の問題が生じる。したがって、アーク安定剤の量は
０．１〜５％の範囲とする。 （３）ｌａＪＬ 脱酸剤は、その名の示すとおり、脱酸作用によって溶接
金属中の非金属介在物を減少し、溶接金属の物性を高め
るのに有効な成分であり、代表的なものとしてはＭｎ、
　Ｓｉ、　Ａ　Ｑ　、　Ｍｇ、　Ｔｉ、　Ｚｒ等の金属
或いはこれらの鉄合金が挙げられる。 脱酸剤が５％未満では脱酸不足となってＸ線性能が劣悪
となるので、５％以上の添加が必要である。しかし、４
０％を超えると脱酸過剰となって溶接金属の靭性及び耐
割れ性が低下し、ビート外観も劣悪となる。したがって
、脱酸剤の量は５〜４０％の範囲とする。 但し、脱酸剤としては、特に、Ｍｎは耐割れ性の向上に
有効であり、Ｓｉはビード形状、なじみ性等の向上に有
効であるので、Ｍｎ源（Ｍｎ又はその鉄合金）とＳｉ源
（Ｓｉ又はその鉄合金）を必須成分とする。 （４）　Ｆｅ Ｆａは溶着金属量を増大して溶接能率を高める作用があ
り、そのためには４０％以上を添加する必要がある。し
かし、Ｆｅ量が８０％を超えるとビード形状が悪くなる
ほか、溶着量が増加することにより、シールド不足が生
じ、ピットやブローホール等の溶接欠陥が発生し易くな
るので、８０％以下に抑えることが好ましい。したがっ
て、Ｆｅ量は４０〜８０％の範囲とする。 なお、前述の脱酸剤等の金属を例えばＦｅ−３ｉ、Ｆｅ
−Ｍｎ等の形で添加した場合のＦｅも、ここで云うＦｅ
量の算出に含まれる。 （５）ｌう１３野鷺１ｉ監 外皮金属に対するフラックスの充填率は、１０〜３０％
の範囲が好ましい。１０％未満では十分量の金属粉やス
ラグ形成剤等を充填することができず、本来の性能が発
揮できない。一方、３０％を超えると外皮金属を薄肉に
しなければならず。 ワイヤが柔らかくなり、送給性が低下す゛るほか、通電
性及びアーク安定性も悪化してアンダーカット等が発生
し易くなり、更には大入熱溶接が困難になる。またワイ
ヤ製造時にその伸線工程において断線が発性し易くなる
。外皮金属として軟鋼等を用いる。 （６）　’フイｊ」野υ；盈 ワイヤ中のＣ量については、その量が多くなると溶着金
属の［Ｃ］量も高くなり、その結果、溶着金属の高温延
性が低下し、高温割れが発生し易くなることが知られて
いる。そのため、ワイヤ中のＣ量には自ずと限度がある
。 そこで、本発明者等は、フラックス入りワイヤ中のＣ量
と割れ発生率との関係を調べた。なお、供試ワイヤ及び
溶接条件は前述の条件の、■に準じた。 その結果、第２図に示すように、ワイヤ中のＣ量がワイ
ヤ全重量に対して０．０５％以上になると高温割れ発生
率が急激に増加する傾向があることが判明した。したが
って、フラックス入りワイヤ中のＣ量はワイヤ全重量に
対して０．０５％以下とする。 （７）ユイづツυ廓１１ 更に、耐割れ性の面からは低温割れを考慮する必要があ
る。この点、前述のフッ化物は溶着金属中の拡散性水素
量を低減し、またワイヤ中のＣ量の制限は溶着金属の硬
化を妨げるという理由から、低温割れに対しても有効で
はあるが、不充分である。そのため、溶着金属中の拡散
性水素量を更に低く抑えるには、ワイヤの水分量を３５
０ｐｐｍ以下に抑える必要がある。 なお、ワイヤの断面形状は何ら制限されず、例えば、第
３図（Ａ）〜（Ｄ）に示す種々の形状のものが使用でき
る。（Ｄ）の形状の場合にはワイヤ表面にＡＱ、Ｃｕ等
のメツキ処理を施してもよく、メツキ量（ワイヤ全重量
に対する重量％）は０．０５〜０．２０％が望ましい。 ０．０５％以下では耐錆性、送給性、通電性等の面での
効果が少なく、０゜２０％以上になると生産性の低下、
溶接金属の靭性低下を来たすので望ましくない。また、
ワイヤ径も何ら制限されず、用途に応じて１．２ｉ＋ｍ
、１゜４ｍｎ＋、１．６ｍｍ、２．０ｍｍ、　２．４ｍ
ｍ、３．２ｍｍφ等の中から適宜法めることができる。 更に、シールドガスとしては、ＣＯ２、Ａｒ及びＡｒ−
Ｇｏ２混合ガス等のいずれも使用可能であるが、溶接作
業性（スパッタ等）の面からすると、その組成が７０〜
９０％Ａｒ−１０〜３０％ＣＯ２の混合ガスが望ましい
。 また、極性としては、特に制限されないが、溶接作業性
（スパッタ、アーク等の安定性）の面から、ＤＣＥＮ（
ワイヤｅ）よりもＤＣＥＰ（ワイヤ■）の方が良好であ
る。 次に本発明の実施例を示す。 （実施例） 第１表に示す各種のフラックス組成、Ｃ量、水分量のフ
ラックス入すワイヤ（１，２ｍａ＋φ、軟鋼外皮、第３
図（Ａ）のワイヤ断面）を作製し、以下の溶接条件にて
軟鋼母材にガスシールドアーク溶接を行った。 １度条狂 溶接電流：２８０Ａ 溶接速度：　３０ｃｍ／ｍｉｎ シールドガス：Ａｒ−２０％Ｃ０２ （流量２０　Ｑ　／ｗｉｎ） ワイヤ突出し長さ：２０ｍｍ なお、第１表中、脱酸剤の欄において、Ｍｎ源でフェロ
マンガンはＦｅ−５０％Ｍｎを使用し、Ｓｉ源でフェロ
シリコンはＦｅ−４５％Ｓｉを使用し、その他はＦｅ−
Ａ　Ｑ　、　Ｆｅ−Ｍｇを使用した。 例えば、Ｎα２１において「フェロマンガン１８％」と
なっているのはＦｅ−５０％Ｍｎのフェロマンガン３６
％を添加したが、Ｍｎ量が１８％であることを示してい
る。また、Ｆｅ４１１は、鉄粉の量と脱酸剤をＦｅ−Ｍ
ｎ、Ｆｅ−５ｉ等の形で添加した場合のＦｅ量も含んで
いる。 耐割れ性及び溶接作業性（スパッタ、アーク安定性など
）を評価した結果を第２表に示す。なお、耐割れ性はＪ
ＩＳＺ３１５５のＣ形ジグ拘束突合せ溶接割れ試験によ
り評価した。 第２表に示すように、本発明例はいずれも耐割れ性並び
に溶接作業性が優れており、能率よく健全な溶着金属が
得られた。またワイヤ製造時にも問題がなかった。 一方、フッ化物量が適切でない比較例Ｎａ　２〜Ｎα３
は耐割れ性と溶接作業性のいずれかが劣っている。フッ
化物としてＣａＦ２を含まない比較例は耐割れ性と溶接
作業性のいずれも劣っている。 脱酸剤量が適切でない比較例Ｎｏ　４〜Ｎａ　５は耐割
れ性と溶接作業性のいずれも劣っており、少ないとＸ線
性能も良くない。 アーク安定剤量が少ない比較例Ｈａ　６は溶接作業性が
劣り、多い比較例Ｎα７は耐割れ性が劣ると共に溶接作
業性が低下し、ヒユーム発生が多い。 Ｆｅ量が少ない比較例Ｎα８は能率が劣り、多い比較例
Ｎｃ１９は溶接作業性が劣ると共に溶接欠陥が発生した
。 フラックス率が小さい比較例＆１０は耐割れ性。 溶接作業性ともに劣り、目標とする溶着金属性能が得ら
れない。大きい比較例ＮＱｉｌは溶接作業性か低下する
と共に伸線性、送給性が劣っている。 ワイヤ中のＣ量が適切でない比較例Ｎａ　１２〜ＮＱ１
３は耐割れ性、溶接作業性ともに劣っている。 ワイヤ中の水分量が適切でない比較例Ｎα１４〜Ｎα１
５はいずれもＹスリット試験で割れが発生し。 特に水分量が多い比較例ｋ１５は溶接作業性が劣化して
いる。

【以下余白】

（注２） 備考欄はその他の性能についての試験結果である。 （発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、特定組成のフラ
ックスを所定のブラックス率で充填し、且つワイヤのＣ
量及び水分量を規制したので、通常のチタニャ系フラッ
クス入りワイヤよりも耐割れ性が遥かに優れ、且つ溶接
作業性が通常のソリッドワイヤよりも良好であり、健全
な溶着金属を能率よく低コストで得ることができる。軟
鋼、高張力鋼等の溶接に適している。

【図面の簡単な説明】

第１図はフラックス入りワイヤのフラックス中の（：　
ａ　Ｆ　２を主成分とするフッ化物量と割れ発生率の関
係を示す図。 第２図はフラックス入りワイヤ中のＣ量と割れ発生率の
関係を示す図、 第３図（Ａ）〜（Ｄ）はそれぞれフラックス入りワイヤ
の断面形状の一例を示す図である。 Ｆ・・・フラックス、Ｍ・・・外皮金属。 第 図 ７ツ化物量（ｗｔ％） 第 図 ワイヤ中のＣ１ （ｖｄ％） 第 図 （Ａ） （Ｂ） （Ｃ） （Ｄ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ワイヤ全重量に対して、ワイヤのＣ量が０．０５
   ％以下、水分量が３５０ｐｐｍ以下であり、外皮金属で
   囲まれる腔部内に、フラックス全重量に対して、アルカ
   リ土類金属のフッ化物であってＣａＦ＿２を主成分とす
   るものが１〜１５％、アーク安定剤が０．１〜５％、Ｍ
   ｎ源（Ｍｎ又はその鉄合金）及びＳｉ源（Ｓｉ又はその
   鉄合金）を必須成分とする脱酸剤が５〜４０％、Ｆｅ４
   ０〜８０％を含有する組成のフラックスを、フラックス
   充填率１０〜３０％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ックス入りワイヤ。
2. （２）溶接時に用いるシールドガスはその組成が７０〜
   ９０％Ａｒ−１０〜３０％Ｃｏ＿２のものであり、且つ
   使用する極性は直流逆極性である請求項１記載のガスシ
   ールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。