JPH03146298A - 鋳鉄用被覆アーク溶接棒 - 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、鋳鉄用の被覆アーク溶接棒に関し、特にアー
ク安定性、ビードの広がりが良く、スラグ巻込み、ブロ
ーホールなど溶接欠陥が発生しない鋳鉄用被覆アーク溶
接棒に関するものである。

「従来の技術」 従来より鋳鉄の溶接では、溶接金属組成が純ニツケル系
、および５０％ニッケル系からなる溶接棒が一般的に使
用される。その理由としてニッケルは、炭素の固溶度が
低く炭素が析出し易いことから、溶接の際に鋳鉄母材か
ら希釈を受けた溶接金属は、炭素による硬化も少なく、
又オーステナイト組織となることから延性に優れるなど
、他の溶接材料に比べ鋳鉄の溶接に適していること、５
０％ニッケル系組成では、他の合金組成と比較して線膨
張係数が鋳鉄母材に近く、耐割れ性の面からも優れた点
がある。

溶接作業性の面から見ると鋳鉄用被覆アーク溶接棒は、
母材希釈を低く抑える必要から溶接入熱を極力低く抑え
る溶接が一般的である。そこで他の溶接材料に見られる
被覆組成では、アーク電圧が高く母材への溶は込みが大
きくなり、熱影響部の白銑化が増長され割れの原因とな
るなど鋳鉄用溶接棒として適当でない。鋳鉄用溶接棒の
被覆剤としては、アーク電圧を低くすることが出来る黒
鉛を多量に含有した被覆剤を適用し、上記問題の解決を
図っている。この先行技術としては、例えば特公昭３８
−２６０７８号、特開昭５８−２３５９４号公報がある
が、黒鉛を多量に含有した被覆剤は、アークの安定性及
び集中性に劣り、スラグ巻込み、ブローホールなどの溶
接欠陥が発生し易く、安定した溶接が出来ないことから
十分な継手性能が得られないなど鋳鉄溶接の問題解決は
、十分とは言えない。

「発明が解決しようとする課題」 本発明は、鋳鉄用被覆アーク溶接棒を用いた溶接におい
てアークの安定性、集中性に優れ、スラグ巻込み、ブロ
ーホールなどの溶接欠陥が発生せず、健全な継手性能が
得られる鋳鉄用被覆アーク溶接棒を提供することにある
。

「課題を解決するための手段」 本発明の要旨は、重量比で４０％以上のＮ１を含有し、
残部が実質Ｆｅからなる心線の外周に炭酸塩；３０〜６
０％、金属フッ化物；　１〜１０％、硅酸塩；　１〜１
５％、有機物；　１〜１０％、粒度が１〜３２ミクロン
が８５％以上で、かつ１〜１２ミクロンが５０％以上か
ら構成される微粒黒鉛が８〜２０％からなる被覆剤を溶
接棒全量に対して１０〜３０％塗布した後、１００〜２
８０℃の温度で乾燥したことを特徴とした鋳鉄用被覆ア
ーク溶接棒にある。

「作 用」 以下本発明の詳細な説明する。

まず心線としては、純ＮｉおよびＮｉ−Ｆｅ合金を使用
するが、これは前述の鋳鉄用溶接棒として、Ｎｌの特徴
を確保するため４０％以上のＮｉを含有する心線を使用
する必要がある。心線としては、純Ｎｌおよび５５％ニ
ッケル残部Ｆｅからなる心線が一般的である。

次に被覆剤を限定した理由について述べる。

まず、炭酸塩は、溶接中にＣＯ２ガスを発生し、溶融プ
ールを大気から遮断する゛と同時に、スラグの一部とな
る。又アーク安定性の改善にも効果が大きい。しかし、
炭酸塩が３０％未満では、ＣＯ２ガス発生量が十分でな
く大気の遮断が十分行えないことから、スパッタの発生
、アークが不安定になるなどその効果は十分でない。

又６０％超では、ＣＯ，ガス発生量が過多になり、スパ
ッタが多くなると同時にスラグ発生量も過多となり、溶
接棒先端にスラグが回り込みアーク切れの原因となるこ
とから炭酸塩を３０〜６０％の範囲に規定した。尚、こ
こで言う炭酸塩とは、炭酸石灰、炭酸バリウム、炭酸マ
グネシウム、炭酸リチウムおよび炭酸ストロンチウムな
どを官い効果は変わらなかった。

金属フッ化物については、スラグの流動性を高め、ビー
ド形状の改善に効果は大きい。しかし１％未満では、そ
の効果が発揮されず１０％超えでは、スラグ量が過多と
なりアーク切れの原因となる。又、スラグ流動性が低く
なり過ぎることから、安定したビードが得られないなど
、金属フッ化物を１〜１０％の範囲に規定した。尚ここ
で言う金属フッ化物とは、フッ化カルシウム、フッ化ソ
ーダ、フッ化カリおよびフッ化マグネシウムなどを言う
。

硅酸塩については、アークの安定性およびスラグ流動性
の改善に効果が大きい。しかし１％未満では、その効果
は十分に発揮されない。１５％超えでは、スラグの流動
性が悪くなり、ビードが凸になるなど鋳鉄用溶接棒の溶
接作業性としては適さない、又、スパッタの発生量が多
くなりスラグ剥離性も劣化することから、硅酸塩を１〜
１５％の範囲に規定した。尚硅酸塩を含む材料としてカ
リ長石、マイカ、けい砂および水ガラスから添加するこ
とが出来る。

有機物については、アーク力の強化および被覆固着性の
改善に効果が大きい、又鋳鉄用溶接棒特有の黒鉛を多量
に含む被覆系では、被覆の保護筒を強化する効果もある
。しかし１％未満では、その効果は発揮されない、又１
０％超えでは、被覆の保護筒が長くなりアーク安定性が
悪くなることから有機物を１〜１０％の範囲に規定した
。尚ここで言う有機物とは、小麦澱粉、デキストリン、
コーンスターチおよびセルロースなどを言う。

黒鉛については、通常鋳鉄用溶接棒に用いる黒鉛は、結
晶質の天然産、非晶質の人造黒鉛に大別される。その天
然産の黒鉛には、黒鉛粒子の形状が鱗片状を呈した鱗状
黒鉛、又塊状を呈した土状黒鉛とに区別される。これら
の黒鉛粒度は、いずれも４４〜２７０ミクロン程度の粒
度構成をもったものが一般的であり、これらの黒鉛を適
宜調合、配合され使用される。しかしこの黒鉛を使用す
ることにより、保護筒の劣化、溶融不均一によるアーク
切れ、又溶滴移行も粗くなるなど鋳鉄用溶接棒特有の溶
接作業性を呈し、ビード形状も凸ビードとなり、溶接欠
陥（スラグ巻込み）の発生原因となるなど根本的な解決
は難しい、その解決として鋳鉄用溶接棒には、必須の成
分である黒鉛の形状および粒度に着目し、本発明をなし
得たものである。即ち黒鉛粒度が１〜３２ミクロンが８
５％以上で、かつ１〜１２ミクロンが５０％以上からな
る粒度構成を有する黒鉛を使用することで、ソフトなア
ーク状態を示し、保護筒も強化され安定した溶接が可能
となった。その効果により母材希釈も低減されると同時
に、スラグ被包性、ビード形状も改善され、溶接欠陥（
スラグ巻込み）の発生も大幅に軽減された。しかし、微
粒黒鉛が８％未満では、十分の成分設計が出来ない。又
２０％超えでは、アークが極端に弱くなりビードの広が
りに欠は凸ビードになるなど問題解決にならないので、
黒鉛については、　１〜３２ミクロンが８５％以上で、
かつ１〜１２ミクロンが５０％以上から構成される微粒
黒鉛を被覆剤全量に対して８〜２０％の範囲と規定した
。

次に本発明の鋳鉄用溶接棒は、上記被覆剤組成を必須と
するが、この他必要に応じてＳｌ、Ｍｎ。

Ｎｉ、Ｆｅ、ＴＩ、Ａ４．ＭＨの合金、脱酸剤又、Ａｕ
ｚＯｓ、ＭｇＯ。

Ｋ２Ｏ，Ｎａ、Ｏ，ＴｉＯ２などの酸化物を少量添加す
ることが出来る。

被覆剤を１０〜３０％心線の外周に塗布する理由につい
て述べる。

被覆剤塗布量は、溶接棒を設計する上では、合金成分の
調整および溶接作業性特にスラグ量の調整を加味し決定
される。しかし１０零未満では、スラグ量が不足しビー
ド表面に均一に被包しないばかりかシールド不足による
ブローホールの発生が認められた。３０％超えでは、ス
ラグ量が過多になりアーク直下に溶接スラグが回り込み
アーク切れおよびスラグ巻込みが発生したので溶接棒全
重量に対して被覆剤塗布量は、１０〜３０％の範囲に規
定した。

溶接棒の乾燥温度を規定した理由は、１００℃未満の乾
燥では、保護筒が均一に溶融できずビードの乱れおよび
残留水分によるビットの発生が認められた。また２８０
℃超えでは、アーク力が弱くなり安定した溶接が出来な
いばかりか、ビードの広がりに欠はスラグ巻込みの発生
も認められたことから溶接棒の乾燥温度を１００〜２８
０℃の範囲に規定した。

以上、述べたように本発明による鋳鉄用溶接棒、母材へ
の希釈を低く抑えると共に、ビード形状特にビードの広
がりが良くスラグ巻込み、ブローホールなどの発生もな
く安定した溶接が可能となり、鋳鉄の溶接における信頼
性、品質向上が期待される。以下実施例により本発明の
効果を更に具体的に説明する。

「実　施　例」 以下本発明の実施例を示す。

′ｓ１表に使用した心線を示す、心線Ａは純Ｎｉ心線、
Ｂは純Ｎｌ心線の外周に軟鋼フープを巻き所定の寸法に
伸線したものを使用した。

第２表に製造した溶接棒を示す。溶接棒寸法は全て３．
２　ｘ　３５０ｍｍとした。また黒鉛については第３表
に示す、第４表に試験結果を示す、溶接作業性は、ビー
ドオンプレートによるアーク安定性、スラグ被包性、剥
離性およびビード形状を目視で観察した。実用上問題に
ならない物には０１実用上問題となるものは×印評価と
した。尚溶接電流は全て交流９０＾とした。

第 ４ 表 ○：良好　Δ：やや劣る　×：劣る 本発明で示した棒記号Ｃ−１−Ｃ−８の溶接棒は、いず
れもアークはソフトで安定し、鋳物溶接棒のいままでの
欠点であったスラグ流動性および保護筒の脆弱性などが
大幅に改善された。

、その結果ビード形状が安定し、スラグ巻き込みも発生
もない良好な溶接が可能となった。

一方比較例に示した溶接棒Ｃ−９およびＣ−１０は、溶
接棒乾燥温度がいずれも８０．８０℃と低く保護筒が均
一に溶融できずビード形状が不安定になったり、ビット
発生などの溶接欠陥が認められた。

溶接棒Ｃ−１１は、被覆率が８％と低いためスラグ量が
やや不足気味となりスラグが均一に被包せずシールド不
足となりブローホールが発生した。又、溶接棒の乾燥温
度が３００℃と高いのでアークの吹き付けが弱くなりビ
ードの広がりに欠はスラグ巻き込みなどの発生が認めら
れた。

溶接棒Ｃ−１２は、被覆率が３２％と高くスラグ量過多
となりアーク直下に回り込み安定したアークが得られず
ビード形状も好ましいものでなかった。又、有機物が多
く硅酸塩が少ないことから保護筒が弱く溶接中に被覆が
欠は落ち安定した溶接が出来なかった。

溶接棒Ｃ−１３は、炭酸塩が少ないことからアークが不
安定になりスパッタが多く発生した。

又、硅酸塩が多いため、スラグの流動性が悪くなりビー
ドが凸ビードになるなどスラグ巻き込みの恐れがあると
同時に黒鉛が本発明外の中粒、粗粒黒鉛を使用したため
アークは荒くスラグが球状となりビード表面に均一に被
包しないなど満足すべきものでなかった。

溶接棒Ｃ−１４は、炭酸塩が多いことがらスラグ量が過
多となりアーク直下にスラグが回り込みアークが不安定
となりスパッタの発生が多くなった。又、溶接棒乾燥温
度が高いことかアークの吹き付けが弱くなると同時に黒
鉛粒度も本発明外の中粒、粗粒の黒鉛を使用したためア
ークが荒くスラグも球状になり均一に被包しないなど、
スラグ量が多いことと相まって安定した溶接が出来なか
った。

溶接棒Ｃ−１５は、フッ化物が多くスラグ流動性が低く
なりすぎると同時に使用した黒鉛も本発明外の粗粒黒鉛
を使用したことによりアークが荒くスラグが球状になる
などスラグ被包性およびビード外観が悪くなった。

溶接棒Ｃ−１６は、フッ化物が少なくスラグ流動性が高
くなりすぎビード形状が凸になると同時に使用した黒鉛
粒度が本発明外のためアークが荒くスラグ被包性が悪く
なった。

溶接棒Ｃ−１７は、黒鉛がすくなく溶接作業性は満足す
るものであったが溶接金属中の炭素量が低く機械的性能
がやや悪く満足する性能が得られなかった。

溶接棒Ｃ−１８は、黒鉛が多くアークが弱くなりすぎて
ビードの広がりに欠は凸ビードとなった。又、溶接金属
中の炭素量が多くなり機械的性能、特に溶接金属の耐割
れ性にやや問題があった。

「発明の効果ｊ 以上述べたように本発明による溶接棒は、溶接作業性が
良好で溶接欠陥の発生しない溶接が可能となり鋳物溶接
における信頼性と性能が大幅に改善されその工業的価値
は高い。

他４名

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　重量比で４０％以上のＮｉを含有し、残部が実質Ｆ
   ｅからなる心線の外周に炭酸塩；３０〜６０％、金属フ
   ッ化物；１〜１０％、硅酸塩；１〜１５％、有機物１〜
   １０％、粒度が１〜３２ミクロンが８５％以上で、かつ
   １〜１２ミクロンが５０％以上から構成される微粒黒鉛
   を８〜２０％含有する被覆剤を溶接棒全重量に対して１
   ０〜３０％塗布した後、１００〜２８０℃の温度で乾燥
   したことを特徴とした鋳鉄用被覆アーク溶接棒。