JPH03114694A - 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

セルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ

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JPH03114694A
JPH03114694A JP25181889A JP25181889A JPH03114694A JP H03114694 A JPH03114694 A JP H03114694A JP 25181889 A JP25181889 A JP 25181889A JP 25181889 A JP25181889 A JP 25181889A JP H03114694 A JPH03114694 A JP H03114694A
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JP
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wire
welding
flux
self
blowholes
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JP25181889A
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Inventor
Tomoyuki Suzuki
友幸 鈴木
Masao Kamata
政男 鎌田
Mikio Makita
槙田 三宜男
Takeo Adachi
足立 武夫
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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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、特に薄い鋼板の溶接に適用して、溶接作業性
が良好で、かつピット、ブローホールなどの欠陥が発生
しにくい健全な溶接金属が得られるセルフシールドアー
ク溶接用フラックス入すワイヤに関する。
〔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、外部からシール
ドガスや散布フラックスの供給を必要としないで溶接を
行える簡便な自動および半自動溶接材料であり、そのセ
ルフ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、鋼管杭の溶接のよ
うな屋外現場施工に好んで採用されてきた。さらに、最
近では一般家庭でも使用できるような小型セルフシール
ドアーク溶接機が市販されるようになり、農機具、門扉
、玩具、工芸美術品などの鉄製品の製作、補修溶接にも
セルフシールドワイヤの適用分野が拡大してきている。
この場合、主に対象となる鋼板の板厚は4胴以下(1,
6+nn+程度であり、このような薄い鋼板(以下、薄
板という)を溶は落ちることなく溶接できるためには、
小電流溶接条件で使用できるワイヤ径が1 、2 mn
+φ以下の極細径ワイヤが必要となる。例えば板厚3.
2mmの薄板の場合はワイヤ径0.9〜1.2 mmφ
のものを使用し80〜120A、板IJ−0,8mmの
薄板の場合はワイヤ径0.6〜0.9mmφのものを使
用し30〜40Aであれば溶は落ちることなく溶接が行
える。また、極細径のセルフシールドワイヤの溶接性能
として問題になる点は、小電流溶接条件における各種の
溶接作業性、即ちアーク安定性、スパック発生量が少な
いこと、ビードがなめらかな形状を呈し外観もきれいな
こと、スラグの剥離(除去)が容易なことなどであり、
同時に、薄板の場合、通常1バスで溶接されるので溶接
部の材質面においてもピット、ブローホールなどの欠陥
が発生しに(く健全な溶接金属が得られること(以下、
X線性能という)が挙げられる。これに対し、従来の鋼
管杭溶接用のセルフシールドワイヤは、溶接能率アップ
のためにワイヤ径も概ね2.4〜3.2 mmφと大径
で、溶接電流も300〜450Aで使用できるようにワ
イヤ設計されているので、そのワイヤ組成のまま1.2
mmφ以下の極細径にして小電流溶接条件で使用した場
合、上記溶接作業性とX線性能の双方を両立して満足す
ることができない。やや細径化されたものとし7、よ、
例えば、特ヵ昭。□−16!3宙ツカ報、特ヵ昭61−
180697号公報で開示されたセルフシールドワイヤ
は2.0mmφ(溶接部’lk 230〜25 OAで
使用)であり、特開昭61−176496号公報では1
 、8 +n+nφ(溶接電流25OAで使用)である
が、いずれも高電流溶接条件で使用し溶接性能を得てい
るものである。
(発明が解決しようとする課題〕 そごで、本発明は小電流溶接条件で行う薄板の溶接に適
用して、各種溶接作業性が良好で、かつビン1〜、ブロ
ーホールなどの欠陥がなくX線性能にも優れた溶接金属
が得られるワイヤ径が1.2mmφ以下の極細径のセル
フシールドワイヤの提供を目的とする。
〔課題を解決するだめの手段] 本発明は、鋼製外皮中にフラックスを充填してなるワイ
ヤ径が1 、2 mm以下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
て重量%で、フラックス中にBaF2、SrF2、Ca
Fzの1種以上をF置換算値の合計で0.5〜1.5%
、金属炭酸塩をCO□量換算値で0.05〜0.5%、
Mgを0.5〜2.0%、さらに鋼製外皮およびフラッ
クス中の総和でCを0.05〜0.30%、Mnを0.
30〜1.50%、A!を1.0〜3.0%、Nb、V
(7)1種または2種の合計を0.03〜0.80%含
有することを特徴とするセルフシールドアーク溶接用フ
ラックス入りワイヤである。
〔作 用〕
以下に、本発明のセルフシールドワイヤについて詳細に
説明する。
本発明者らは種々の試作ワイヤについて詳細に検耐した
結果、本発明が目的とする極細径のセルフシールドワイ
ヤにおいては、従来の比較的大径のワイヤに比べて小電
流溶接条件で溶接するので、そのワイヤ組成が溶接作業
性およびX線性能の双方に非常に敏感に影響することが
わかった。そして、特に溶接作業性を劣化さセないでX
線性能を向上させること、即ちピット、ブローホールの
発生防止対策が重要な技術的問題となったが、ごれに対
しセルフシールド性のために主要な成分として含有させ
る金属弗化物を限定するとともに脱窒性元素として従来
より使用されていた八!と併用してNb  Vを少量含
有させることによる効果を見出した。
まず、第1図は、第1表に示すワイヤ組成でワイー)・
径が0 、9 mmφの試作ワイヤを使用して、板厚2
.6mmの軟鋼を第2図(A)に示すような形状の水平
重ねずみ肉溶接(溶接電流:80A、DCワイヤe、ワ
イヤ突出し長さ(EXT)10mm、  自動溶接)を
行った場合の金属弗化物の含有1t(F置換算値)と安
定したアーク状態が持続して溶接可能な溶接電圧範囲の
下限値(以下、Vminという)、およびこのときのピ
ッ1〜、フローホールの発生傾向を調査したものである
。金属弗化物の含有量の増加にともなってV minが
上昇し、ブローホール、ついでピントが発生しやすくな
っていることがわかる。つまり、極細径ワイヤにおいて
は、セルフシールド性を高めようとして金属弗化物をあ
まり多量に含有させた場合、アーク状態が安定であって
も大気中の窒素、酸素が溶融金属中に浸入しやすくなり
、ピット、ブローホールの発生傾向が増す。
逆に、金属弗化物の含有量が少なすぎた場合のピット、
ブローホールの発生はシールド不足によるものである。
従って、シールド不足とならないで、一方、Vminが
できるだけ低くなるように金属弗化物の含有量範囲は制
限されなければならない。
さらに、第1図においてピント、フローホールが発生し
ない溶接電圧範囲が非常に狭いことがわかる。この種の
セルフシールドワイヤは簡便な溶接方法として半自動溶
接で使用されることが多いので、手振れが生じやすく、
あるいは形状が複雑なものや凹凸のある箇所を溶接する
場合、ワイヤ突出し2長さに微妙な変化が住しる。この
ワイヤ突出し長さの変化は溶接電圧の変化となって表わ
れるものであり、従ってビット、ブローホールが発生し
ないで溶接できるワイヤ自体の適正溶接電圧範囲をワイ
ヤ組成面から拡くしておく必要がある。
第3図は、同様に板W 2.6m+nの軟鋼の水平重ね
すみ肉溶接を第2表に示す組成の試作ワイヤ(ワイヤ径
0.9胴φ)を使用して行った場合で、Anと併用して
Nbおよび■を少量含有させることにより、ピット、ブ
ローホールが発生しない溶接電圧範囲を拡大できること
を示したものである。これは、Nb、Vが窒化物生成元
素であり、溶融金属中に浸入した窒素を窒化物として固
定し、気泡の生成を妨げる効果をもつことによる。従来
のセルフシールドワイヤにおいてはこの役割を八でか担
っていたが、Anを過剰に含有させると脱酸生成物であ
るAl2O3がスラグ中に増加し、極細径ワイヤにおい
てはビード形状、スラグ剥離性などの溶接作業性に明ら
かな悪影響が見られる。また、溶接金属中へのANの歩
留りの増加は、結晶粒を粗大化させ、延性を劣化させる
。なお、溶接金属の延性は、溶接後の曲げ加「性を確保
するために必要である。これに対し、Nb、VはAlの
ようにスラグ組成を変化させず、また結晶粒を粗大化さ
せないで窒素を固定し、ピ・2ト、ブローホールの発生
を抑止できる元素である。
■ 以上、本発明の極細径のセルフシールドワイヤにおいて
、特に溶接作業性を劣化させないでピット、ブローホー
ルの発生を防止するという点に留意し、その対策として
見出した知見について述べたが、その他含有させる金属
炭酸塩、 Mg 、  C。
Mn、ANの各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。以下に、各成分の作用と含有量の限定
理由を述べる。
BaFz、 SrF2. CaFzの1種以上=F量換
算値の合計で0.5〜1.5% 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
素の浸入を妨げ、ピット、ブローホールなどの欠陥の発
生を防止するとともに、スラグ剤としても作用して溶融
金属を被包してビード形状、外観を良好にする。しかし
、第1図に示したように、金属弗化物をあまり多量に含
有させるとV minが上昇してピット、ブローホール
が発生しやすくなることのみならず、スパッタ発生量や
スラグ量が多くなりすぎてスラグ巻込み欠陥が発生しや
すくなるので、F置換算値の合計で1.5%以下含有さ
せる。一方、金属弗化物がF置換算値の合計で0.5%
未満では十分なシールド効果が得られず、ピット、ブロ
ーホールが発生し、またスラグ量が不足して溶融金属の
スラグ被包性が不十分となり、ビード形状、外観が不良
になる。
金属弗化物の仲類をBaFz、 SrF2. CaFz
に限定したのは、これらがスラグ剤としても有効に作用
することによる。また、その含有量をF置換算値で限定
したのは、第1図に示したようにV minの値とピッ
ト、ブローホールの発生傾向に対して金属弗化物の全重
量よりもF置換算値の方が実質的に影響していることに
よる。
金属炭酸塩:CO□量換算値で0.05〜0.5%金属
炭酸塩は、金属弗化物と同様にガス発生剤およびスラグ
剤として作用するものであるが、本発明では特にピット
、ブローホールの発生傾向とVminとの関係から金属
弗化物の含有量を少なく制限しているので、特にセルフ
シールド性の補強のために0.05〜0.50%含有さ
せる。金属炭酸塩がCO2量換算値で0.05%未満で
はシールド効果が十分でなく、一方0.50%を超えて
含有させた場合にはアークが不安定になり、スパッタ発
生量やヒユーム発生量が増加し、さらにスラグ巻込み欠
陥が発生しやすくなる。なお、金属炭酸塩としてはBa
CO3,5rC03,CaCO3,L1zCO3,Na
2CO3,MgC0:+などのアルカリ、アルカリ土類
金属の炭酸塩を含有させることができる。
Mg  :0.5〜2.0% Mgは強力な脱酸剤であり、金属弗化物、金属炭酸塩の
シールド効果にもかかわらず大気から熔融金属中に浸入
する酸素を脱酸し、溶接金属を清浄化させる。さらに、
Mgを含有させることにより溶滴の粒子を細かくし、ス
プレー状の溶滴移行にし、アーク状態を安定化させる。
Mgが0.5%未満ではこれらの効果が不十分であり、
一方2.0%を超えて多量に含有させた場合にはアーク
状態が不安定になり、スパッタ発生量の増加、ヒユーム
発生量の増加、さらにスラグ中に脱酸生成物であるMg
O成分が過剰になったことによると考えら4 れるビードの凸状化、および蛇行、スラグ巻込み欠陥の
発生などの悪影響がある。なお、Mgは単体で用いても
よいし、Al−Mg 、Ni −Mg等のMg合金の形
態で添加してもよい。
C:o、os〜0.30% Cは脱酸剤として溶接金属を清浄化させる以外に、八!
の歩留りに起因する溶接金属組織の粗大化を妨げ、脆化
を防止し、曲げ加工性を良好にする作用をもつ。また、
溶接時の溶滴を小さくし、アーク状態をシャープに安定
化させる。Cが0.05%未満では脱酸および結晶粒の
粗大化を妨げることが不十分で、溶滴移行もスムースさ
を欠く。
方、0.30%を超えて多量に含有させた場合には、ア
ークの吹きつけが強すぎてビード形状が乱れがちになる
とともに、ヒユームの発生量が著しく増加し、また溶接
金属の強度上昇により曲げ加工性が劣化する。なお、C
は鋼製外皮および充填フラックス中の総和とし、充填フ
ラックス中に含有させる場合はC粉あるいはFe−Mn
−Cのような合金の形態でもよい。
5 Mn  : 0.30〜1.50% Mnは脱酸剤として溶接金属を清浄化し、その脱酸生産
物であるMnOはスラグ剤としてビード形状を良好にす
る。また、溶接金属に必要十分な強度を与えるために0
.30%以上含有させる。しかし、Mnの含有量が1.
50%を超えた場合にはビード表面にスラグ焼付きが発
生し、外観が汚なくなることや強度ト昇により曲げ加工
性が劣化することなどの悪影響がある。なお、Mnは鋼
製外皮および充填フラックス中の総和とし、充填フラ・
ンクス中に含有させる場合はMnの単体あるいは鉄合金
でもよい。
Aff:1.0〜3.0% A/は強力な脱酸、脱窒剤としてピット、ブローポール
の発生を防止するのでセルフシールドワイヤには不可欠
な成分であり、鋼製外皮および充填フラックス中の総和
で1.0〜3.0%含有させる。
Affiの含有量が1.0%未満ではビット、ブローホ
ールが発生しやすくなり、一方、3.0%を超えて含有
させた場合にはスラグ中に脱酸生成物である^1□03
が多くなり、ビード形状が凸気味になり、スラグ剥離性
が不良となる他、溶接金属中へのAlの歩留りが増加し
、結晶粒の粗大化促進により脆化するとともに強度上y
7により曲げ加工性が劣化する。なお、充填フラックス
中に含有させるApは単体あるいはFe −Ap、、 
A、ff −Mg 。
Zr−Affi等の合金形態でもよい。
Nb  Vの1種または2種の合計: 0.03〜0.
80% Nb、Vは酸素との親和力の小さい脱窒性元素なので、
スラグ組成に影響を与えることなく前記のように溶融金
属中に浸入した窒素を固定し、第3図に示すようにピッ
ト、ブローホールが発生しないワイヤ自体の適正溶接電
圧範囲を拡大させる。
このためNb、Vの1種または2種の合計で0.03%
以」二含有させる。しかし、0.80%を超えて含有さ
せても適正電圧範囲の拡大はあまり認められず、むしろ
溶接金属が硬化して延性を11う。なお、Nb  Vの
含有量は鋼製外皮および充填フラックス中の総和とし、
充填フラックス中に含有させる場合は単体あるいは鉄合
金でよい。
以」二が本発明の必須構成要件であるが、さらにアーク
の安定化や小量のスラグ物性調整によるビード形成良好
化を図るために、NazO,KzO,LizOTiOz
、 5io2+ MnO,/11203. Fed、 
FezO3,MgOなどの酸化物、■、iz ・Fed
、 Srz HFeOなどの複合酸化物を本発明ワイヤ
の性能を損わない範囲(1,0%以下が好ましい)で含
有させることができる。
鉄粉は溶着速度を向上させ、ワイヤ製造時のフラックス
の流動性を良好にし、充填率をワイヤ長手方向に均一に
し、さらに充填率の調整剤として使用できるが、ワイヤ
中に10%を超えて含有させるとスパッタの発生量が増
加するので好ましくない。ワイヤ中の水分量については
、アーク安定性、スパッタ発生量およびビット、ブロー
ホールに悪影響を及ぼずので極力少なくすることが好ま
しい。
また、本発明はフラックス充填率については特に限定し
ないが、上述のワイヤ組成を満足する限り20%以下の
範囲で選択できる。鉄粉を多量に含有させるなとしてフ
ラックス充填率が20%を超え8 ると、ワイヤ製造段階において軟鋼外皮を用いた場合で
も1.2Mφ以下のワイヤ径にする過程の伸線性が問題
となる。
ワイヤの断面形状についても特に限定しないが、第4図
(八)に示すような複雑断面形状では1.2mmφ以下
のワイヤ径にする伸線が困難であり、同9図(B)また
は(C)のような単純断面形状の方が伸線加工性および
ワイヤ送給性の点で好ましい。
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3表に示すサイズおよび化学成分の鋼製外皮(Sl−
S3)を使用し、第4表に示す原料配合比の充填フラッ
クス(Fl〜F26)を充填し、第4図(B)に示す断
面形状で第5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(Wl〜W28)を試作製造した。こ
れら試作ワイヤを使用し、板厚0.8〜3.2mmの軟
鋼に第2図(A)に示すような水平重ねすみ肉溶接を行
ない、溶接作業性およびX線性能を調査した。また、第
2図(B)9 に示すような突合せ継手溶接を行ない、余盛を除去後、
曲げ加工性を判定するために第5図に示す要領で縦ビー
ド曲げ試験(ローラ曲げ、  R=10mm。
S=(板厚X 2 +46) mm)を行なった。
溶接条件は、電流を板IIにより40〜100Δに変化
させ、溶接電圧はその電流におけるVminを調査後、
Vminでピット、ブローホールが発生しなかったもの
については半自動溶接で使用した場合の手振れなどによ
るワイヤ突出し長さの変化による電圧変化を考慮し、V
minよりも1.5〜2■高目で行った。第6表にこれ
らの溶接試験結果をまとめて示す。
第3表 鋼製外皮の化学成分(重量%)0 試HNo、 1〜14は本発明のセルフシールドワイヤ
(Wl〜W14)を使用した場合で、いずれも溶接作業
性、X線性能および曲げ加工性とも良好であった。これ
に対し、No、 15〜28は比較例である。
No、15 (W15)は金属弗化物が多ずぎるために
Vm4nが上昇し、ブローホールが発生した。No、1
6(W16)は金属弗化物が少なすぎるためにスラグ量
が不足し、溶融金属の被包性が不十分となり、ビード外
観が劣化するとともにビット、ブローホールが発生した
。No、I7 (WI7)は金属炭酸塩が多すぎるため
にアークが不安定になり、スパッタ発生量が増加した。
No、I8 (WI8)は金属炭酸塩が少なずぎるため
にビット、ブローポールが発生した。
No、19 (W19)はMgが多すぎるためにアーク
が不安定になり、スパッタ発生量、ヒユーム発生量が増
加し、ビード形状が凸状化し、さらにスラグ巻込みが発
生した。No、20 (W2O)はMgが少なすぎるた
めに脱酸不足によるブローボールが発生した。
No、21 (W21)はCが多すぎるためにスパッタ
およびヒユームの発生量が増加し、また溶接金属の強7 度上昇により曲げ加工性が不良となった。No、 22
(W22)はCが少なすぎるためにアークのシャープさ
が欠け、スパッタの粗粒化、脱酸不足によるブローホー
ルの発生、および結晶粒の粗大化抑制が不十分で曲げ加
工性が不良となった。No、23(W2B)はMnが多
ずぎるためにビード表面にスラグが焼付き、剥離性およ
びビード外観が劣化し、また強度上昇により曲げ加工性
が不良となった。 No。
24 (W24)はMnが少なすぎるためにビード形状
、外観が劣化し、ブローホールが発生し、曲げ加工性も
不良となった。No、25 (W25)はAnが多すぎ
るためにスラグ剥離性、ビード形状、外観が劣化し、結
晶粒の粗大化、強度」二昇により曲げ加工性が不良とな
った。No、26 (W26)はA!が少なすぎるため
にビット、ブローホールが発生した。No、27(W2
7)はNbが多すぎるために強度が上昇し、曲げ加工性
が不良となった。No、28 (W28)はNbが少な
ずぎるためにブローホールが発生した。
〔発明の効果〕
以−L述べた通り、本発明は薄板の溶接に適用し 9 て各種溶接作業性が良好で、かつピッI・、ブロホール
などの欠陥がなく、X線性能にも優れた極細径のセルフ
シールドワイヤを提供するものである。なお、本発明の
セルフシールドワイヤは、下向あるいは水平姿勢のみな
らず立向姿勢での上記溶接性能も満足できる。
【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LJる金属
弗化物の含有量と溶接電流100AにおけるVminの
関係を示す図、第2図は継手形状を示す模式図であり、
同図(A)は水平ずみ肉溶接、同図(B)は突合せ溶接
を示し、第3図はワイヤ中にNb、Vを含有させること
による適正電圧範囲拡大の効果を示す図、第4図(A)
〜(C)はワイヤ断面形状を示す模式図、第5図は縦ビ
ード曲げ試験の要領を示す模式図である。 1・・・鋼板、2・・・溶接金属、3・・・鋼製外皮、
4・・・充填フラックス、5・・・縦ビード曲げ試験片
、6・・・溶接金属、7・・・試験治具。 9

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)鋼製外皮中にフラックスを充填してなるワイヤ径
    が1.2mm以下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重量%
    で、フラックス中にBaF_2、SrF_2、CaF_
    2の1種以上をF量換算値の合計で0.5〜1.5%、
    金属炭酸塩をCO_2量換算値で0.05〜0.5%、
    Mgを0.5〜2.0%、さらに鋼製外皮およびフラッ
    クス中の総和でCを0.05〜0.30%、Mnを0.
    30〜1.50%、Alを1.0〜3.0%、Nb、V
    の1種または2種の合計を0.03〜0.80%含有す
    ることを特徴とするセルフシールドアーク溶接用フラッ
    クス入りワイヤ。
JP25181889A 1989-09-29 1989-09-29 セルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ Pending JPH03114694A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100371920B1 (ko) * 2000-07-10 2003-02-11 고려용접봉 주식회사 자체 용접 보호막을 형성하는 아크 용접용 플럭스 코어드와이어
KR20160139686A (ko) * 2015-05-28 2016-12-07 현대종합금속 주식회사 플럭스 코어드 와이어
CN107009053A (zh) * 2017-05-19 2017-08-04 哈焊所华通(常州)焊业股份有限公司 一种用于薄板的细直径的自保护药芯焊丝

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