JPH0299277A

JPH0299277A - ガスシールドアークすみ肉溶接方法

Info

Publication number: JPH0299277A
Application number: JP24723088A
Authority: JP
Inventors: Isao Aida; 藍田　勲; Hiroo Suga; 菅　啓男; Shigeo Nagaoka; 長岡　茂雄; Koichi Hosoi; 宏一細井
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1988-09-30
Filing date: 1988-09-30
Publication date: 1990-04-11

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すみ肉溶接方法に係り、主
に０．６〜６ｍｍｔ程度の薄板鋼板の溶接施工に適用さ
れる小脚長すみ肉溶接において、４゜０ｍｍ以下の小脚
長ビードを極めて安定して得ることができるガスシール
ドアークすみ肉溶接方法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題）船舶などの溶
接構造物のすみ肉溶接の場合、指定脚長が５ｍ＋ａ以上
の時は比較的高能率に施工されていると云える。この場
合の溶接方法としては、例えば、 ■被覆アーク溶接のグラビテイ溶接方法■サブマージア
ーク溶接のタンデム溶接方法■フラックス入りワイヤを
用いたガスシールドアーク自動溶接方法などの溶接方法がある。

一方、これらの溶接方法で４ｍｍ以下の小脚長ビードを
得ようとすると、溶接条件として、溶接速度を大にした
り、或いは溶接電流を小にするなどして、溶着金属量を
小脚長溶接に調整する必要がある。しかし、その場合に
は幾つかの弊害を生ずる。

すなわち、高い溶接電流を使用する高速溶接の場合には
ビード形状が凸型になり、ビードの不揃いが生じ易く、
またアンダーカット等の欠陥も発生し易い。特に板厚が
薄いとこの傾向が顕著になる。

また、溶接電流を小にすると、溶滴移行が劣化してスパ
ッタ発生量が増大し、且つビードのなじみ性も悪化して
くる。このため、一般に低電流を使用する場合は、低電
流域でアークを安定させるべく使用溶材の細径化を図る
ことにより対応することが多い。

例えば、被覆アーク溶接棒では２．６〜３．２■φのも
のを使用することによりほぼ４ｍｍ程度の小脚長を得る
ことは可能である。しかし、細径棒であるために棒長も
３００〜４ｏＯＩＩＩＩｕＱと短尺に限定され、アーク
発生率（作業時間に対して実際に溶接する時間、すなわ
ち、アークを出している時間の割合）が極めて低く、非
能率的である。

また、各種業界で使用量が増大しているガスシールドア
ーク溶接フラックス入りワイヤなどを用いた溶接の場合
にはＱ、９ｍｍφ、１．０ｍｍφにすることにより低電
流域での作業性をや＼安定化させている。しかし、細径
化により溶接電流密度が上がり、溶着金属量が増加し、
逆に脚長が大きくなる。このため、必然的に溶接速度を
上げる必要が生じてくる。なお、自動溶接の場合は溶接
速度を上げても比較的安定したビードを得ることが可能
であるが、溶接者の技輌によって溶接の出来栄えがある
程度決まる半自動溶接では、技輌がある溶接者でも運棒
速度（溶接速度）は５０〜６０ｃｍ程度が限界であり、
ましてや不安定アークになり易い低電流域で且つ溶接速
度の高いところでは安定な運棒をするのは極めて困難で
ある。特に溶接経験年数の少ない者はなおさらである。

このように、現状の溶接方法、特に半自動溶接では４膳
層以下の小脚長を安定して得ようとするのは非常に困難
である。

このような事情からして、現在のところ、４゜０ｍｍ以
下の小脚長溶接に関してはあまり優れた溶接方法がある
とは云えない。特に半自動溶接では然りであり、したが
って、小脚長すみ肉溶接が安定して施工できるガスシー
ルドアーク溶接方法の開発が望まれているのが実情であ
る。

本発明は、かぎる要請に応えるべくなされたものであっ
て、４　、０　ｍｍ以下の小脚長溶接でも極めて良好な
作業性を有し、且つビード形状、ビードの揃いが良く欠
陥のない安定した小脚長のビードが得られるガスシール
ドアークすみ肉溶接方法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、本発明者は、ガスシールドア
ークすみ肉溶接に際して、溶接者の技輌により溶接の出
来栄えが変り易い半自動溶接方法においても初心者から
熟練者まで均一でビード形状・外観の良好な４ｍｍ以下
の小脚長ビードが安定して得られる溶接条件を見い出す
べく鋭意研究を重ねた。

その結果、充填フラックスの組成を調整したフラックス
入りワイヤを使用すると共に、そのワイヤ径と電源特性
及び溶接電流密度を規制し、或いは更にシールドガス流
量を規制することにより可能であることを見い出し、こ
こに本発明をなしたものである。

すなわち、本発明に係るガスシールドアークすみ肉溶接
方法は、ガスシールドアーク溶接フラックス入りワイヤ
を使用して鋼板を小脚長すみ肉溶接するに当たり、ワイ
ヤとして、ワイヤ全重量当たり、金属粉：１０％＋１％
以上と、Ａｌ、Ｍｇ、Ａｌ−Ｍｇ及び弗化物のうちの１
種又は２種以上：１゜５〜４　、５　ｗｔ％を含有する
フラックスを充填したワイヤ径１．２〜４．８ｍｍφの
フラックス入りワイヤを使用し、電源極性として直流正
極性又は直流正極成分が５０％以上の交流を使用し、更
に溶接電流密度（電流／ワイヤ全断面積）を１５０　Ａ
　／　ｍｕ”以下とすることを特徴とするものである。

また、上記溶接条件の他、更にシールドガス流量を１５
　Ｑ　／ｗｉｎ未満とすることを特徴とする特のである
。

以下に本発明を更に詳細に説明する。

ＣＢ＞ｂヱ一般に我が国におけるガスシールドアーク溶接フラック
ス入りワイヤはチタニャを主成分としたチタニャ系のフ
ラックス入りワイヤが多く、このワイヤは比較的高電流
側において溶滴移行が安定し、スパッタ発生量も少ない
。しかし、チタニャ系フラックス入りワイヤは第１図に
示すようにソリッドワイヤに比べて溶着速度が高い。こ
のため、チタニャ系フラックス入りワイヤにより４ｎ＋
ｕ＋以下の小脚長を施工しようとすると、例えば１．２
ｍｍφのワイヤで２００〜２２０Ａの条件の場合は１０
０ｃｍ／ｗｉｎ程度の高速な運棒が必要である。更に、
このような高速度になるとアンダーカットが生じ易く、
ビードも不揃いとなる。ましてや半自動溶接では運棒が
不可能である。逆に２００Ａ以下の低電流の場合はアー
クが不安定となり、スパッタが増大し、ビードのなじみ
も劣化する。

この点、本発明の溶接方法で使用するガスシールドフラ
ックス入りワイヤは、チタニア系タイプとは異なり、低
電流域でアークが極めて安定する特性を有するフランク
ス入りワイヤである。すなわち、本発明に用いるガスシ
ールドフラックス入りワイヤは、充填するフラックスが
、ワイヤ全重量当たり、１０ｗｔ％以上の金属粉と、Ａ
ｌ、Ｍｇ、ＡＭ−Ｍｇ及び弗化物のうちの１種又は２種
以上を１．５〜４　、５　ｗｔ％含有する組成のもので
あり、そのワイヤ径が１．２〜４．８Ｉφのフラックス
入りワイヤである。

ここで、金属粉としては溶着金属の量などを調整する鉄
粉や、溶着金属の性質を高めたり或いは脱酸剤として効
果を発揮するＭｎ、Ｓｉ等を主体とするのが好ましい。

勿論、他の金属粉でも可能である。金属粉の含有量は、
１０ｗｔ％未満では脱酸不足によるピット・ブローホー
ル等の気孔欠陥が生じるので、１０ｗｔ％以上が必要で
ある。なお、金属粉にはＡｌ、Ｍｇ、Ａｌ２−Ｍｇの量
は含まない。

また、Ａｌ、Ｍｇ、Ａｆｌ−Ｍｇ及び弗化物の１種又は
２種以上を１．５〜４．５ｗｔ％含有させる。これによ
り、低電流域においてアークを安定せしめ。

スパッタ発生量を減少させる効果がある。しかし、１．
５ｗｔ％以下ではその効果がなく、一方、４．５ｉｉｔ
％超えになると逆にアーク不安定となり、スパッタが増
加する傾向になるので好ましくない。なお、Ａｌ２−Ｍ
ｇをＦｅ　　Ａｌ、Ｆｅ−Ｍｇの形で添加しても良く、
この時のＦｅ量は上記金属粉の量として計算される。

なお、充填フラックスには必要に応じ他の成分（例、金
属酸化物等）を含有させてもよい。また、フラックス充
填率は１０〜３０％が望ましい。

以上のように１本発明に用いるフラックス入りワイヤは
低電流域で施行する小脚長すみ肉溶接にその特性がマツ
チングしているワイヤである。

また、上記フラックス入りワイヤのワイヤ径は１．２〜
４．８＋ｎｌｌ１φの範囲のものであり、いずれのワイ
ヤサイズも、一般のワイヤに比べ、低電流域でアークの
安定性が極めて安定している。ワイヤ径が１．２ｍｍφ
未満或いは４．８ｍｍφ超では低電流域でのアーク安定
となる傾向がみられ、好ましくない。

（ｂ）亙」ｕ（塩一般にフラックス入りワイヤ等を適用するガスシールド
アーク溶接では、溶接電源として直流逆極性が使用され
、ワイヤの特性が発揮される。しかし、本発明において
使用されるフラックス入りワイヤは直流正極性及び直流
正極成分を５０％以上の交流で使用することにより、第
２図及び第３図に示すように、低電流域（２００Ａ以下
）で更に溶滴の移行が安定し、スパッタが減少すること
が判明した。しかし、一般のフラックス入りワイヤ（チ
タニャ系）では低電流域でそのような効果は認められず
、むしろ直流逆極性より更にアークが不安定となった。

このように、上記フラックス入りワイヤの場合、直流正
極性又は直流正極成分を５０％以上の交流を用いること
により、低電流域の溶接作業性を更に安定化させること
が可能となる。

（ｃ）且慶ヱＡ邂庭一般に溶接電流密度の大小は溶着金属量に関係し、ワイ
ヤ径が同一ならば電流密度が大になるほど溶着金属量は
増加する。４．０ｍｎ＋以下の小脚長の場合、溶接電流
密度を小にして施工する方が溶着金属の量からして適切
である。しかし、一般のガスシールドアーク溶接方法で
は溶接電流密度が小になると溶接作業性が劣化する傾向
にある。

第４図は本溶接方法における溶接電流密度と脚長の関係
を示したものである。同図より、４．０ｍｍ以下の小脚
長を得ようとすると１５０　Ａ／＋ｎ＋ｏ２以下の電流
密度での施工となることがわかる。このような低電流密
度の場合、一般のガスシールドアーク溶接方法ではアー
クの安定性が得られず、スパッタ増大など作業性が劣化
するが、本溶接方法では安定した溶接作業性が得られる
。しかし、電流密度が１５０　Ａ　７ｍｍ”超になると
必然的に６０ｃｍ／ｎ＋ｉｎ以上の溶接速度が必要とな
り、好ましくない。もっとも、電流密度が低すぎると溶
接自体ができなくなるので、実用上は５０Ａ／ｌｌｌｌ
１１２程度以上とするのが望ましい。なお、ここで云う
溶接電流密度とは溶接電流をワイヤ全断面積で割った値
（電流／ワイヤ全断面積）を示す。因みに、ワイヤ径１
．２ｍｍφの場合は（１／４）π（１，２）”で計算さ
れる。

以上の説明のように、これらの条件を組合せた本発明の
ガスシールドアーク溶接方法により、溶接経験の浅い初
心者でも半自動溶接などにおいて４ｍｍ以下の極めて安
定した小脚長溶接が可能である。

また、本発明では、場合により、上記条件に加えて、第
５図に示すようにシールドガス流量を１゜５Ｑ／ｗｉｎ
未満に限定すれば、電流密度１５０Ａ／ｍ１１２以下で
更にスパッタが減少し、且つシールド不足も生じない、
このことは、本発明の溶接方法の条件範囲が拡くなった
と云える。

なお、本溶接方法は主に軟鋼、ＨＴ５０材を対象として
おり、使用されるシールドガスとしては主に１００％Ｃ
Ｏ２が用いられるが、８０％Ａｒ−２０％ｃｏ２等の混
合ガスの適用も可能である。

勿論、他の鋼種も対象となることは云うまでもない。

また、使用されるワイヤの断面形状としてはシーム有り
、シーム無しのいずれも可能であり、良好な結果が得ら
れる。またワイヤの表面状態については、Ｃｕメツキ、
Ａｌメツキ等を施した方が電気抵抗が下がり、溶着量が
減少するため、小脚長溶接に適している。

次に本発明の実施例を示す。

（実施例）第１表及び第２表に示す供試ワイヤを作成し、これらワ
イヤを使用して同表に示す溶接条件でガスシールドアー
ク溶接を実施した。なお、他の条件は以下■〜■のとお
りである。

■ワイヤ径は１．６ｎ＋ＩＩＩφで、フラックス率を１
５％とした。

■供試鋼板は５Ｓ−４１材の０．６〜６．０ｍｍｔを使
用した。

■シールドガスは１００％ＣＯ２を使用した。

これらの試験結果を第１表及び第２表に併記する。これ
より、以下の如く考察される。

実験Ｎα１〜Ｎα１１は本発明例であり、Ｎα１２〜Ｎ
α２２は比較例である。

本発明例Ｎα１〜Ｎα２は正極性溶接において電流密度
を本発明の上限値に設定し、供試ワイヤの充填フラック
スにおけるＡｌ及びＭｇの単独含有とＡｌ−Ｍｇ合金の
単独含有との差異をみた例であり５いずれも結果は良好
である。

本発明例Ｎα３は正極性溶接において電流密度を低目に
設定した例である。供試ワイヤの充填フラックスにはＡ
Ｉ２単独で下限値で含有させている。

結果は良好である。

本発明例Ｎα４〜庖７は供試ワイヤの充填フラックスに
Ａ　（Ａ　、Ｍｇ、　Ａ　Ｑ−Ｍｇ及び弗化物の各々を
上限値で含有させて、作業性を比較した例であり、いず
れも良好な結果を示した。

本発明例Ｈａ　８〜勲９は正極性溶接においてシールド
ガス流量を１５０　／ｗｉｎ未満に設定した例であり、
いずれもスパッタ発生が極めて減少した。

本発明例Ｎα１０〜翫１４は正極性成分が５０％、８０
％、６０％、９０％の交流を使用した場合の例であり、
いずれも溶接結果は良好である。

一方、比較例Ｎα１５〜Ｎα１７は電源極性として直流
逆極性の場合、直流正極性成分が４０％の交流の場合及
び交流の場合の例であり、溶接した結果は、いずれも溶
接作業性が極めて悪い。

比較例Ｎα１８は電流密度が本発明範囲の上限値超の例
であり、ビード形状が凸型でアンダーカットが発生した
。

比較例Ｎα１９は供試ワイヤの充填フラックスにＡ　Ｑ
　、　Ｍｇ、　Ａ　Ｑ　−Ｍｇを本発明範囲の上限値超
で含有させた例であり、シールドガス流量が５Ｑ／ｍｉ
ｎであるのにスパッタは極めて多い。

比較例Ｎα２０は供試ワイヤの充填フラックス中の金属
粉が本発明範囲の下限値より少ないため、溶着金属社が
減少し、ピットが一部生じた。

比較例Ｎα２１は供試ワイヤの充填フラックス中のＡ　
Ｑ　、　Ｍｇ、　Ａ　Ｑ　−Ｍｇ及び弗化物の含有量が
本発明範囲の下限値より少ないため、アークが不安定で
スパッタ量が多い。

以上の実験例かられかるように、本発明の溶接方法は４
　、０　＋＋＋ｎ＋以下の小脚長すみ肉溶接に最適であ
ることが確認された。

［以下余白］（発明の効果）以上詳述したように、本発明によれば、鋼板のガスシー
ルドアーク溶接に当たり、特定組成のフラックスを充填
したフラックス入りワイヤを使用し、そのワイヤ径並び
に電源極性と溶接電流密度の条件を規制するので、溶接
者の技輌により溶接の出来栄えが変り易い半自動溶接方
法においても、初心者から熟練者まで均一でビード形状
、外観の良好な４ｍｍ以下の小脚長ビードを安定して得
ることができる。また上記条件を満足する他、シールド
ガス流量を１５　Ｑ　／ｗｉｎ未満にすることにより、
シールド性が劣化することなく更にアークが安定して、
スパッタ発生量が著しく軽減される。特に０．６〜６　
ｎ＋ｍ　を程度の薄板鋼板の溶接施工に適用される小脚
長すみ肉溶接に適している。

【図面の簡単な説明】

第１図はチタニア系のフラックス入りワイヤとソリッド
ワイヤの溶着速度と溶接電流の関係を示した図。第２図はフラックス入りワイヤにおいて直流正極性の場
合と逆極性の場合のスパッタ発生量を示した図、第３図は交流に直流正極成分を取り入れた場合のその比
率とスパッタ発生量の関係を示した図。第４図は電流密度と脚長の関係を示した図、第５図はシ
ールドガス流量とスパッタ発生量の関係を示した図であ
る。特許出願人　　株式会社神戸製鋼所代理人弁理士　中　　村　　　尚第図 →　ｔ５糺ｉ、＆（へ／喘１）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ガスシールドアーク溶接フラックス入りワイヤを
使用して鋼板を小脚長すみ肉溶接するに当たり、ワイヤ
として、ワイヤ全重量当たり、金属粉：１０ｗｔ％以上
と、Ａｌ、Ｍｇ、Ａｌ−Ｍｇ及び弗化物のうちの１種又
は２種以上：１．５〜４．５ｗｔ％を含有するフラック
スを充填したワイヤ径１．２〜４．８ｍｍφのフラック
ス入りワイヤを使用し、電源極性として直流正極性又は
直流正極成分が５０％以上の交流を使用し、更に溶接電
流密度（電流／ワイヤ全断面積）を１５０Ａ／ｍｍ＾２
以下とすることを特徴とするガスシールドアークすみ肉
溶接方法。
（２）シールドガス流量が１５ｌ／ｍｉｎ未満である請
求項１に記載のガスシールドアークすみ肉溶接方法。