JPH03221297A - アーク溶接用金属粉系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ｆ！Ｊ　ｈＷ　ａ物の溶接に用いるガスシール
ドアーク溶接用金属粉系フラックス入りワイヤに関する
。

（従来の技術） 最近、ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
（以下フラックス入りワイヤと記す）は、軟鋼や、５０
キロ高張力鋼をはじめとする各種鋼種を用いる鋼構造物
の製作溶接に広く使用されるようになった。

フラックス入りワイヤが普及してきた理由として、フラ
ックス入りワイヤは、その内部に充填しているフラック
スの作用と効果により溶接の作業性がよく、良好なビー
ド形状、外観が容易に得られると共に、ワイヤの溶着速
度が速く、溶接能率に優れていること等が挙げられる。

しかし昨今の溶接の自動化、ロボット化の動向下におい
ては、さらに高性能、高能率なフラックス入りワイヤの
開発が待望されている。

一般にフラックス入りワイヤは、その直径が１．０〜２
，４ｎであって、軟鋼の外皮部と外皮内部に充填するフ
ラックスで構成されている。内部に充填するフラックス
を、大別すると次の二系統がある。

（１）　　チタニア系、ライム系およびライムチタニア
系のスラグ剤とＳｌ、Ｍｎなどの脱酸剤および合金剤か
らなるものと、 （２）鉄粉、Ｓｌ、Ｍｎなどの金属粉で主として構成さ
れるものとがある。

後者の（２〉は金属粉系フラックス入りワイヤと呼ばれ
る。

本発明は、この金属粉系フラックス入りワイヤに関する
ものである。

さて金属粉系フラックス入りワイヤは、次の品持長を持
っているものの、後述の欠点もあり大川化の障害になっ
ている。

（ａ）　　同一の溶接電流でソリッドワイヤと同等以上
の溶着量を得ることができて高能率である。

この場合フラックス充填率か高い程この効果が暮しい。

（ｂ）　　スラグの土成量か少なく溶着効率か高い。

この特長は厚板の多層溶接の際などスラグの除犬が少な
くなり、連続溶接か可能で高能率である。

（Ｃ）　　金属、合金類をフラックスに添加できるので
溶接金属組成を調整する自由度が広い。

（ｄ）　　鋼に添加が困難な金属、合金類および少量の
酸化物、弗化物、炭酸塩なども充填フラックスに添加で
きるなどの特長を有している。

しかるに欠点として、金属粉系フラックス入りワイヤは
製造過程で加工性に劣り、断線が発生し易く、生産性に
劣り、コスト高になっている問題点がある。金属粉系フ
ラックス入りワイヤの製造上の問題が、この数々の特長
を持つ金属粉系フラックス人りワイヤの普及の障害とな
っている。

（発明が解決しようとする課題） このような金属粉系フラックス入りワイヤを含むフラッ
クス人りワイヤの製造上の問題を解決しようとして、従
来はフラックス充填率を下げる対策を実施していた。こ
の場合、ソリッドワイヤよりも高能率であるという金属
粉系フラックス人りワイヤの特長が発揮できなくなる。

また従来技術として特開昭５６−１５４３００号公報、
特開昭６０２５７９９３号公報、特公昭６２−５０２４
０号公報記載の技術などが知られている。これらの技術
を整理すると （イ）充填フラックス原材料の粒径の選択と組合せによ
る方法 （ロ）充填フラックスの金属粉原材料の特定物性の選定
による方法 等となる。この従来技術について追試してみたが、金属
粉系フラックス入りワイヤの製造中の断線問題がＭ決で
きなかった。

本発明は、上述した現状の金属粉系フラックス入りワイ
ヤの製造中の断線問題を解決し、良好な溶接性能を発揮
する金属粉系フラックス人すワイヤの提供を目的とする
。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは、前述の金属粉系フラックス入りワイヤ製
造における断線発生の問題点を克服するために、多くの
実験と検討を行ってきた。

断線発生防止のために、充填フラックスの原材料の品持
性、諸原材料の組合せ、フラックス充填率、使用する外
皮の化学成分およびワイヤの横這特性、即ちワイヤの開
口部のを無などについても着目し、断線発生の挙動を研
究した。

この結果、金属粉系フラックス入りワイヤにおいては、
ワイヤ外径が一定でも、ワイヤの外皮肉厚は、厚さの変
動があること、即ち、ワイヤを長手方向に見た、ワイヤ
外皮の縦断面の肉厚変動が、断線発生の主要因であると
の知見を得て、本発明をなしたものである。

すなわち、本発明の要旨とするところは、ガスシールド
アーク溶接ワイヤにおいて、金属粉を８５重量％以上、
潤滑性物質を１〜１０重量％含有してなるフラックスを
、鋼製外皮中にワイヤ全重量に対して１０〜３０重量％
充填してなり、かつ次式に示す数値比Ｐが１．０≦Ｐ≦
２．０であることを特徴とするアーク溶接用金属粉系フ
ラックス入りワイヤにある。

Ｐ　＝　ｔ　＋　／　ｔ２ ここてｔ、：縦断面方向のワイヤ外皮の最大厚さｔ２；
縦断面方向のワイヤ外皮の最小厚さ以下本発明について
詳細に説明する。

（作　　用） 本発明において、充填フラックス中の金属粉を８５重量
％以上と限定したのは、本発明のフラックス入りワイヤ
は、余分なスラグを溶接中に生成させず、溶着効率を高
め、溶接の能率を高めるためである。充填フラックス中
の金属粉の比率が８５重量％、４（満ては、溶る効率に
おいて、対象の溶接材料であるソリッドワイヤよりも低
くなる。さらに、スラグが多く生成すると、１バス毎に
スラグ除土を要するようになり溶接能率か代下する。こ
のような理由で、充填フラックスの８５重量％以上は金
属粉でなければならない。なおここで言う金属粉とは、
鉄粉の他、Ｓｉ　、Ｍｎ、Ｔｉ　、Ｂ、ＡＮ。

Ｍｇ、Ｃａ等の脱酸性元素と、Ｎｌ　、Ｃｕ、ＣｒＭｏ
等の合金元素を意味している。これらの金属元素の形態
として各々単体で添加しても、またこれらから選択され
る二種以上の金属の合金として添加しても良い。

次に、潤滑性物質を１〜ｌＯ重量％に限定した理由を述
べる。潤滑性物質が１重量％未満の場合、フラックス入
りワイヤを製造する過程で前述した数値比Ｐが２を越え
ると断線が発生し易くなる。

また、潤滑性物質が１０重量％を越えると、数値比Ｐは
２以下となるものの、潤滑性物質が過剰となり、過剰ス
ラグの生成、溶接部の材質劣化等が生じるので潤滑性物
質の添加上限を１０重量％以下とした。

ここで言う潤滑性物質とは、無機化合物、有機化合物を
問わず潤滑性を有する物質を意味する。

無機化合物にはグラファイト（Ｃ）、二硫化モリブデン
、弗化炭素、雲母などの層状の粘晶横逍のものである。

また有機化合物とはナトリウムステアレート、カルシウ
ムステアレート等の金属石鹸類、テフロン、ポリイミド
等のポリマー類である。

これらの潤滑性物質は各々ｌｌｉ体でぶ加しても、また
これらから選択される二種以上を組合わせて添加しても
良い。

さてフラックス入りワイヤの長手方向の外皮肉厚の変化
と断線発生の関係について速べる。

まずフラックス入りワイヤの長手方向の外皮肉厚の変動
は、ワイヤの中心線を長手方向に切断し観察、Ｗｌ定す
ることができる。その状況を第１図に示している。第１
図は、２種類の金属粉系フラックス入りワイヤの縦断面
を観察したスケ・ンチ図であって、ワイヤ外皮の肉厚は
、ワイヤの長手方向に変化している。金属粉系フラック
ス入りワイヤの断線発生挙動は、このワイヤ外皮の肉厚
変動に関係する事大を知った。即ち金属粉系フラ・ソク
ス入りワイヤを棚上する過程で外皮肉厚の薄い部分が弱
点となり断線するのである。

そこでワイヤ外皮の肉厚変化を第１図に示すように／ｉ
ｌｌ定して、下式に示す数値比Ｐで規定した。

Ｐ　＝　ｔ　＋　／　ｔ　２ ここでｔｌ、縦断面方向のワイヤ外皮の最大厚さｔ２：
縦断面方向のワイヤ外皮の最小厚さ金属粉系フラックス
入りワイヤについて、パラメーターＰのＭ［定方法を述
べる。多数のワイヤについて、多数の縦断面を観察しＰ
を測定し、それらのＰの挙動について検討した。その結
果、対象とするワイヤの任意の部分から約１ｍを選び、
それからワイヤ長さ約１ｃｍのサンプルを３個採取して
、それぞれについてＰを測定し、３個の中の最大のもの
をそのワイヤのＰとすれば良いと判った。

ワイヤ外皮の肉厚の変動を示すパラメーターＰを１．０
≦Ｐ５２．０に限定した理由について述べる。

直径１３ｍｍの軟鋼鋼管を用意し、フラックス入りワイ
ヤを製造する特公昭４５−３０９３７号公報記載の技術
でもって、前述の金属粉を８５重量％以上、潤滑性物質
を１〜ＩＯ重量％含有して金属粉を含むフラックスを充
填し、フラックス充填率が１０〜３０重量％の直径１．
６開の金属粉系フラックス入りワイヤを作製した。即ち
製品サイズ直径１．６ｍｍに至る加工度を同じとした時
、数値比Ｐ、フラックス充填率、潤滑性物質の添加量と
製造過程の断線発生を調べた結果が第２図である。

この結果をみると、数値比Ｐが１，０から２．０までの
間は、断線発生はないが、数値比Ｐが２．０を越えると
断線が急増しているのが判る。Ｐ−１，０とは外皮の肉
厚の変動がない場合であり、Ｐ−２，０とは最大肉厚が
最小肉厚の２倍となることである。

Ｐが２．０を越えることは棚上中の金属粉の如上中流動
性が劣る結果であり、に對滑性物質の添加は、金属わ）
の加工中流動性を著しく改善するものと考えられる。こ
のような理由からパラメーターＰの範囲をｌ、０≦Ｐ≦
２，０とした。

本発明の金属粉系フラックス入りワイヤは、フラックス
の充填率が１０〜３０重量％の範囲にある必要がある。

フラックスの充填率が５虫量％未満の場合には、フラッ
クス入りワイヤの溶融速度が対象溶接材料であるソリッ
ドワイヤよりも遅くなり特徴がなくなる。またフラック
スの充填率が３０重量％を越えると、潤滑性物質を添加
する本発明であっても相対的に平均外皮肉厚が薄くなり
フラックス入りワイヤの製造が困難となる。

ワイヤ径については、ワイヤ溶Ｆｊ！相速度は相対的に
電流密度を高め、かつ、ワイヤの突出し部分のジュール
発熱効果を積極的に利用できるワイヤ径１．０〜２．４
ｍｍが望ましい。また、ワイヤの断面構造ては、ワイヤ
断面に開口部のあるワイヤ、および開口部のないシーム
レスタイプのワイヤのいずれの場合にも適用可能である
。

また、本発明のフラックス入りワイヤはシールドガスの
組成としては、炭酸ガス以外に炭酸ガスに酸素ガスある
いはアルゴンガスを混合する場合も適用可能である。ア
ルゴンとの混合ガスを使用する場合、アルゴンガスのア
ーク安定作用が重畳されるので、さらにスパッタを減少
させることができる。

（実　施　例） 第１表に示す金属粉８５重量％以上、潤滑性物質１〜ｌ
Ｏ重量％を含むフラックスを用いて、ワイヤの作製はフ
ラックス入すワイヤを作製する定性に従い、充填率２０
％のフラックス入りワイヤ、ワイヤ直径１．６ｍｍを作
製した。

それらのフラックス入りワイヤおよび比較ワイヤの断線
発生および溶接性能を調べた結果を第２表に示すが、パ
ラメーターＰがｌ、０以上から２．０以下の時、断線の
発生がなく、しかも溶接性能に極めて優れている粘果が
得られている。

（発明の効果） 本発明の効果として、ガスシールドアーク溶接用金属粉
系フラックス穴りワイヤの製造上の問題を解決し、しか
も溶接性能に優れた本発明は、この種のワイヤの実用性
を飛に的に高めることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｂ）は数値比Ｐの７１１１定方法を説
明するワイヤの縦断曲間、第２図は数値比Ｐ、潤滑性物
質添加量、フラックス充填率と断線の発生の関係を示す
図である。 〕　ワイヤの鋼製外皮　　２：フラックス曳代理人　弁
理±　［■ｌ　村弘明 （Ａ） ！ （Ｂ） −ｔｓ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 金属粉を８５重量％以上、潤滑性物質を１〜１０重量％
   含有してなるフラックスを、鋼製外皮中にワイヤ全重量
   に対して１０〜３０重量％充填してなり、かつ次式に示
   す数値比Ｐが１．０≦Ｐ≦２．０であることを特徴とす
   るアーク溶接用金属粉系フラックス入りワイヤ。 ｐ＝ｔ＿１／ｔ＿２ ここでｔ＿１：縦断面方向のワイヤ外皮の最大厚さｔ＿
   ２：縦断面方向のワイヤ外皮の最小厚さ