JPH03281090A - 鋳鉄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、鋳鉄用のフラックス入りワイヤに関し、特に
アーク安定性、ビードの広がりが良く、ブローホール、
ビットなどの溶接欠陥が発生しない鋳鉄用フラックス入
りワイヤに関するものである。

（従来の技術） 従来、鋳鉄の溶接では、母材への溶は込みを極力少なく
し、熱影響部の硬化層（白銑化）の発生域を小さくする
ことで、割れ発生の低減に努めて来た。その結果、溶接
電流、アーク電圧を低くでき、溶接入熱を他の溶接法に
くらべ低く制御できる被覆アーク溶接棒の改良が行われ
、鋳鉄の溶接には被覆アーク溶接棒が一般的に使用され
ている。

しかし最近、鋳鉄の溶接にも自動化および商品質化のニ
ーズが広まり、例えば特開昭５６−４７２９２号公報「
鋳鉄用溶接心線」では、４０〜７０％Ｎ１の中実ワイヤ
にＳｌ、Ｍｎ、およびＮｂを限定添加することで溶接金
属の耐割れ性を改良したものが提案されている。

また特開昭５９−１７８１９５号公報「球状黒鉛鋳鉄の
溶接に使用する０動溶接ワイヤ」では、４０〜６０％Ｎ
１の中実ワイヤに希土類金属およびＮｂ、ＡＮを限定添
加することで溶接金属の高靭化を図り、高温割れを低減
した発明などがある。

しかし、これらの発明は、いずれもワイヤの形状は中実
心線（ソリッドタイプ）であることから、炭酸塩、金属
フッ化物などのアーク安定剤などを添加できないことか
ら溶接作業性の調整が十分できない。また中実ワイヤは
、フラッグス入すワイヤに比べ母材への溶は込みが大き
くなることが一般的によく知られており、熱影響部の硬
化層が大きくなるなどの鋳鉄溶接の問題点が十分に解決
されるいるとは言えない。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、鋳鉄用フラックス入りワイヤを用いた溶接に
おいて、溶接作業性、特にビード形状が良く、スラグ巻
き込み、ブローホールなどが発生せず、また熱影響部の
硬化層発生域が少なく、健全な鋳鉄の肉盛溶接および継
ぎ手溶接性能が得られる鋳鉄用フラックス入りワイヤを
提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明の要旨とするところは
、 重量比で、黒鉛：０．２〜３．０％、Ｍｎ：０．２〜１
．５％、炭酸塩：０．２〜５．０％、金属フッ化物：０
．２〜３．５０％、更にＡ１１．Ｔ１．ＭｇのＩｆ！！
または２種以上を０．０４〜２．０％、かさ比重が３．
００〜４．２０のＮｉ粉末：９０％以下を含有し、かつ
フラ・ノクス全体のかさ比重を２．００〜３，００とし
た充填フラックスをワイヤ全重量に対して２０〜６０％
充填して′なることを特徴とする鋳鉄用フラッグス入す
ワイヤにある。

（作　　用） 以下本発明の詳細な説明する。

まず充填フラックスを限定した理由について述べる。

黒鉛は鋳鉄用溶接材料の場合は、アーク電圧を低くし、
母材への溶は込みを少なくする効果がある。また本発明
のようにフラックス入りワイヤでは、黒鉛を適量添加す
ることにより伸線中にワイヤ内部に充填されたフラック
スの滑りがよくなり伸線性が向上する。しかし、重量比
で０．２％未満ではその効果は十分でない。また３、０
％を超えると、アーク電圧が低くなり過ぎアークが不安
定となるなど溶接作業性の面で好ましくないので黒鉛を
０．２〜３，０％の範囲に規定した。

次にＭｎは、脱酸剤としてブローホールの発生防止やア
ーク安定性の向上に効果があるが、重量比で０，２％未
満では、ブローホールが発生し、アークの安定性改善に
効果がない。また１、５％を超えると、過脱酸となりブ
ローホールが発生するなど好ましくないのでＭｎｍを０
．２〜１．５％の範囲に規定した。

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共に、スラグの一部となる。またア
ーク安定性の改善にも効果は大きい。しかし、炭酸塩が
０．２％未満ではその効果は十分でない。また５、０％
を超えると、ＣＯ２ガスの発生が過多になり、スラグ量
も多くなるなど安定した溶接ビードが得られないことか
ら、炭酸塩を０．２〜５．０％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
などを言う。

金属フッ化物は、スラグの流動性を調整し、金属の清浄
性を高める効果があるのでビード形状の改善に効果は大
きい。しかし、０．２％未満では、その効果は十分でな
い。また３、５％を超えると、スラグ量が過多になり、
スラグ流動性が低くなり過ぎることからアークが不安定
になるなど好ましくないので、金属フッ化物を０．２〜
３．５％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。

Ａｉｌ、ＴＩおよびＭｇは、Ｍｎとおなし脱酸剤として
の効果があるが、Ｍｎよりアーク安定性の改善に著しい
効果がある。尚これらの添加の形態は、鉄合金のＡｇ、
ＴＩ、金属Ａｌｌ、ＴＩおよびＭｇ、Ａｌ−Ｍｇで添加
できる。しかし、ＡＮ。

ＴＩおよびＭｇの１種または２種以上が、０．０４％未
満では、その効果は十分でない。また２、０％を超える
と、脱酸過多となりアークが不安定となり安定したビー
ドが得られないことから、Ａｌ。

ＴＩおよびＭｇのＩＦｆｉまたは２種以上を０．０４〜
２．０％の範囲に規定した。

次にＮｉ粉末のかさ比重および添加量を限定した理由に
ついて述べる。

鋳鉄用溶接材料では、純Ｎｉおよび５０９６ＮＩ−５０
％Ｆｅからなる成分系が一般的に用いられている。被覆
アーク溶接棒を例にとると、純Ｎｉ心線の外周に黒鉛を
主成分とする被覆剤を塗布し溶接棒を製造する方法、ま
たは５０％Ｎ１心線の外周に黒鉛を主成分とする被覆剤
を塗布し製造する方法などがある。

フラックス入りワイヤの場合は、純Ｎｉ外皮の内部にフ
ラックスを充填し、製造することは可能であり、品質的
にも安定した成分が得られるが純Ｎ１外皮は、伸線性が
通常の軟鋼外皮に比べ悪く、またコストも高いものにな
る。一方、５０％Ｎ１−５０％Ｆｅ系フラックス入りワ
イヤの場合は、軟鋼外皮にＮ１を主成分とするフラック
スを充填することで、伸線性が良くかつ低コストのワイ
ヤの製造が可能となる。しかし、この場合は、目標とす
゛るＮ１ｆｆ１を得るために、Ｎｉ粉末を充填フラック
スとしてワイヤ内部に４０〜６０％程度充填する必要が
あり、通常のフラックス入りワイヤに比べ高充填率ワイ
ヤとなる。これらの理由により伸線性が著しく劣化する
ことにより、生産性に問題がある。

その結果充填率を低く抑さえることになり、目標とする
Ｎｉ量が得られない。

また、溶接作業性改善のためのスラグ剤を添加できない
などの理由により、鋳鉄用フラックス入りワイヤが、一
般的に実用化されない大きな理由となっていた。

本発明者らは、Ｎｉ粉末のかさ比重に８［−、ＩＬ、か
さ比重の違う数種のＮ１粉末を実験に供試し、本発明を
為しえたものである。即ちＮ１粉末のかさ比重（ここで
言うかさ比重とは、ＪＩＳ　’Ｚ−２５０４による測定
値による。）が３．００未満では、Ｎｉ粉末が軽いため
目標とするＮｉ　ａｈ量を得るためには、ワイヤ内部に
多量のＮｉ粉末を充填する必要があり伸線性に劣る。ま
た伸線性を優先すると、ワイヤ内部に充填するＮｉ添加
量を下げる必要があり、目標とするＮｔＱを確保するこ
とができない。

また４、２０を超えると、目標とするＮ１添加二を得る
ことは、Ｎｉ粉末が重いことで容易であり、伸線性も良
く生産性には問題ない。しかし、スラグ剤および黒鉛な
ど他のフラックスとのかさ比重の差が大きく充填中にフ
ラックス同士が分離、偏析をおこすことが認められ品質
上、問題があった。

これらの理由により、Ｎ１粉末のかさ比重を３、ＯＯ〜
４．２０の範囲に規定した。

次にＮ１粉末の添加量を規定した理由を述べる。

ワイヤ外皮に純Ｎｉ、軟鋼などの帯鋼およびバイブを用
いて溶接金属の成分が５０％Ｎｆ−５０％Ｆｅになるよ
うに調整した結果、純Ｎ１系の外皮を用いるワイヤにつ
いては、Ｎｉ粉末をフラックスに添加する必要がない。

しかし、軟鋼外皮を用いる場合は、目標とするＮ１成分
を１与るためには、フラックス充填率との関係もあるが
、Ｎｉ粉末を９０％以下添加すれば十分目標とするＮ１
成分が得られ、溶接作業性改善のためのスラグ剤添加も
できることから、Ｎ１粉末を９０％以下の範囲に規定ま
た、充填フラックス全体のかさ比重は、上記Ｎ１粉末を
規定した理由とおなし思想により規定した。即ち充填フ
ラックス全体のかさ比重が２，０未満では、目標とする
Ｎ１成分および溶接作業性を改跨するために添加される
スラグ剤の調整が十分にできない。また３、００を超え
ると、充填フラックスのかさ比重が大きくワイヤ内部に
７ラツクスを充填する工程で充填率の嚢動幅がより大き
くなる。その結果、溶接金属の成分変動の１皇因ともな
り、品質上問題があるのでフラックス全体のかさ比重を
２，００〜３，００の範囲に規定した。

次に充填フラックスの充填率を規定した理由として、２
０％未満では、ｆＪ標とするＮｉ成分が得られないこと
と、溶接作業性を改善するスラグ剤の添加ができない。

また８０％を超えると、充填した後の伸線性が劣ること
からフラックス充填率を２０〜６０％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フラックス入り
ワイヤは、アークが安定し、ビードの広義イハ６（白／
−ｆｍ＝４−Ｎ、−Ｆニドｆｃｋ’、、、ＬｆｒＪ−；
／７’ｌ−＃倉仁欠陥が発生しないフラックス入りワイ
ヤであり、鋳鉄の溶接における信頼性、品質の向上と相
まって自動化へのニーズにもマツチしたものである。

以下実施例により本発明を更に具体的に説明する。

（実　施　例） 第１表に使用した金属外皮を示す。記号Ａは５ＰＣＣ材
の帯鋼、Ｂは５ｐｃｃ材のバイブ、Ｃは純Ｎ＋の帯鋼、
Ｄは純Ｎｉのバイブを用いた。

第２表にＮ１粉末の粒度とかさ比重を示す。

第３表に製造したフラックス入りワイヤを示す。

ワイヤ径は、全て１．２關とした。

第４表に試験結果を示す。溶接作業性は、鋳鉄母材（Ｆ
　ＣＤ　−３６）にビードオンプレートによるアーク安
定性ブローホール、ビットの発生およびビード形状を目
視で観察し判定した。実用可能なものにはＯ印、実用上
問題のあるものにはｘ印とした。溶接作業性を観察した
時の溶接条件を第５表に示す。

第 表 第 表 第 ４ 表 第 表 本発明で示したワイヤ記号ＣＦ−１〜ＣＦ　−１０のワ
イヤは、いずれも充填性が安定し、かつ伸線性も良好で
あり、生産性には問題はなかった。また溶接作業性にお
いても、アークが安定し、ビード形状も良く、鋳鉄用フ
ラックス入りワイヤとしては、十分実用しうるちのであ
り、鋳鉄溶接の自動化による品質の安定化および省力化
が可能となった。

一方比較例で示したワイヤＣＦ　−１１は、炭酸塩が添
加されていないこと、またＮ１粉末は比重の高い本発明
外のＮ１粉末を使用したこと、およびＭｎ量が本発明外
であり、充填時に充填フラックスの偏析が認められた。

また、溶接作業性では、アーク安定性、ビード形状が悪
く、ブローホールなどの発生が認められた。

ワイヤＣＦ　−１２は、Ｎ１粉末のかさ比重が小さい本
発明外のＮｉ粉末を使用したため、充填フラックス全体
の比重が小さく、目標とするＮｉ添加量を得るために、
ワイヤ内部に充填フラックスを多量に充填することにな
り、また黒鉛が添加されておらずフラックスの滑りが悪
いことと相まって、伸線途中に断線が多発した。

ワイヤＣＦ−１３は、金属フッ化物が本発明外であり、
溶接スラグの流動性が低くなりすぎアーク安定性および
ビード形状に問題があった。また伸線性などの生産性に
ついては問題なかった。

ワイヤＣＦ−１４は、炭酸塩、または金属フッ化物およ
び脱酸剤が本発明外であり、溶接作業性特に、アーク安
定性、ビード形状に問題があった。

またＡＩ、ＴＩなどの脱酸剤が多く添加されていること
により、脱酸過多によるブローホールおよびピットが発
生した。

ワイヤＣＦ　−１５は、使用したＮ１粉末の比重が大き
く、充填フラックス全体のかさ比重が本発明外であり、
充填時にフラックスの偏析が認められ充填の安定性に問
題があった。

ワイヤＣＦ−１６は、フラックス充填率、黒鉛およびＡ
ｌｌ、Ｔｉ　、Ｍｇなどの脱酸剤の添加量が本発明外で
あり、充填フラックス全体のかさ比重は、本発明の範囲
内であるが、比重の小さい黒鉛が多量に添加されている
ことから充填フラックスの偏析が認められ、フラックス
充填率が高いことから伸線途中に断線が多発した。また
脱酸剤のＡｇ。

Ｔ１およびＭｇが多量に添加されていたことにより、脱
酸過多によるブローホールおよびピットの発生が認めら
れた。

ワイヤＣＦ　−１７は、使用したＮｉ粉末の比重が軽く
、フラックス全体のかさ比重が本発明外であり、また金
属Ｍｎ量が高く、脱酸剤が添加されていない。その結果
、前述したＣＦ−１２ワイヤ同様に伸線途中に断線が多
発し、生産性に問題があった。しかも、Ｍｎ（ｉｔおよ
び脱酸剤の添加量が少なく脱酸不足により、アーク安定
性、ビード形状に問題があり、ブローホール、ピットな
どの発生が認められた。

（発明の効果） 以上述べたように本発明による鋳鉄用フラックス入りワ
イヤは、高充填率にかかわらず生産性が良好で、かつ、
溶接作業性がよく、鋳鉄の溶接における信頼性と性能が
大幅に改浮されると同時に、自動化による溶接を可能と
したことから、その工 業的価値は高い。

出 願 人 新 日本製ｆｌ！株式会社 復代理人

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 重量比で、黒鉛：０．２〜３．０％、Ｍｎ：０．２〜１
   ．５％、炭酸塩：０．２〜５．０％、金属フッ化物：０
   ．２〜３．５０％、更にＡｌ、Ｔｉ、Ｍｇの１種または
   ２種以上を０．０４〜２．０％、かさ比重が３．００〜
   ４．２０のＮｉ粉末：９０％以下を含有し、かつフラッ
   クス全体のかさ比重を２．００〜３．００とした充填フ
   ラックスをワイヤ全重量に対して２０〜６０％充填して
   なることを特徴とする鋳鉄用フラックス入りワイヤ。