JPH04300091A

JPH04300091A - 水平すみ肉溶接用フラックス入りワイヤ

Info

Publication number: JPH04300091A
Application number: JP8753691A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Ikemoto; 池本和夫; Tetsuo Suga; 哲男菅; Shigeo Nagaoka; 長岡茂雄
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1991-03-27
Filing date: 1991-03-27
Publication date: 1992-10-23
Anticipated expiration: 2010-11-15
Also published as: JPH07106471B2

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水平すみ肉溶接用フラ
ックス入りワイヤに係り、より詳細には、炭素鋼及び低
合金鋼の溶接に適し、特に大脚長の水平すみ肉溶接にお
いて、優れたビード形状、ビード外観を有するチタニヤ
系ガスシールドアーク溶接フラックス入りワイヤに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】チタニ
ヤ系のガスシールドアーク溶接フラックス入りワイヤは
、溶接作業性が良好であるという特徴を有しているため
、従来より造船、鉄骨、橋梁等のすみ肉溶接に多用され
、その使用量は増大している。

【０００３】水平すみ肉溶接継手の脚長は、６ｍｍが主
体であるが、８〜１０ｍｍの大脚長部もかなり存在して
いる。これら８〜１０ｍｍの大脚長を必要とする水平す
み肉溶接継手においては、従来、１パス施工ではビード
止端部にオーバーラップが形成され易くため、疲労強度
に対する配慮から２〜３パス施工で対処していた。しか
しながら、２〜３パス施工の場合、ビードの止端部の形
状は改善されるものの、各パスの重なり部に段（凹凸）
が生じ易く、また溶接の能率性が低いなどの問題点を有
していた。

【０００４】本発明は、上記従来技術の問題点を解決す
るためになされたものであって、特に８〜１０ｍｍの大
脚長を１パスで水平すみ肉溶接する場合において、ビー
ド形状、ビード外観の良好な溶接部を与えることができ
るフラックス入りワイヤを提供することを目的とするも
のである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】ビード形状に大きな影響
を与えるのは、スラグの粘性であり、粘性が高過ぎると
ビード止端部にオーバラップが形成され易くなる。一方
、スラグの粘性が低すぎると凸型ビードになり易い。そこで、本発明者は、この２つの相反する現象のどちら
をも解消し得る適切な粘度のフラックス組成を得るべく
種々検討し、基本的な成分系として、ＴｉＯ２−ＭｇＯ
−ＺｒＯ２−ＳｉＯ２−鉄酸化物を主要スラグ形成剤と
するラックス入りワイヤを試作した。

【０００６】すなわち、スラグの粘度を高める成分とし
てＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＭｇＯの３成分を必須成分とし
て含有させ、一方、スラグの粘度を低下させる成分とし
て、ＳｉＯ２、鉄酸化物の２成分を必須成分として含有
させたものである。

【０００７】しかし、このようにスラグの粘性を上げる
成分と下げる成分について特定のものを選定し、それら
を共存させることによってビード形状、ビード外観の改
善を図ることができたものの、必ずしも十分ではなかっ
た。そこで更に検討を加えた結果、フラックス中のスラ
グ成分の中で量も多量に含有させるＴｉＯ２とスラグの
粘度を上げるＭｇＯとの比、並びにＴｉＯ２とスラグの
粘度を下げる鉄酸化物との比をそれぞれ特定範囲に規制
することにより、前記課題を解決できることを知見し、
ここに本発明を完成したものである。

【０００８】すなわち、本発明は、フラックス入りワイ
ヤのフラックス成分として、ＴｉＯ２：５〜８％、Ｍｇ
Ｏ：１〜３％、ＺｒＯ２：０．２〜２．５％、ＳｉＯ２
：０．２〜２．０％、鉄酸化物：０．１〜１．０％、Ｍ
ｎ：０．５〜５％及びＳｉ：０．２〜３％をそれぞれ含
有すると共に、ＴｉＯ２／鉄酸化物比：８．５〜５０、
ＴｉＯ２／ＭｇＯ比：２〜７を満足していることを特徴
とする水平すみ肉溶接用フラックス入りワイヤを要旨と
するものである。

【０００９】以下に本発明を更に詳述する。

【００１０】

【作用】

【００１１】フラックス成分の限定理由は以下のとおり
である。なお、各成分の含有量はワイヤ重量に対する重
量％である。

【００１２】ＴｉＯ２：ＴｉＯ２はスラグ形成剤の基本
成分である。しかし、５％未満ではスラグの被包性が不
十分であり、ビード外観、形状が不良となり、一方、８
％を超えるとスラグ量が過剰になり、スラグ巻等の溶接
欠陥が生じ易くなる。したがって、ＴｉＯ２量は５〜８
％の範囲とする。なお、ＴｉＯ２原料としては、ルチー
ル、チタンスラグ、イルミナイト等が挙げられる。

【００１３】ＭｇＯ：ＭｇＯはスラグの凝固点を高め、
粘性を高めることにより、特に大脚長溶接におけるビー
ド形状を改善する効果がある。しかし、１％未満ではビ
ード形状の改善効果がなく、一方、３％を超えるとスラ
グの粘性が過剰となり、スラグ被包性が不均一となり、
ビード外観が悪化する。したがって、ＭｇＯ量は１〜３
％の範囲とする。なお、ＭｇＯ原料としては、マグネシ
ヤクリンカー、オリビンサンド、電融マグネシヤ、タル
ク等が挙げられる。

【００１４】ＺｒＯ２：ＺｒＯ２は、ＭｇＯと同様に、
スラグの凝固点を高め、粘性を高めることにより、特に
大脚長溶接におけるビード形状を改善する効果がある。しかし、０．２％未満ではビード形状改善効果がなく、
一方、２．５％を超えるとスラグの粘性が過剰となり、
スラグ巻等の溶接欠陥が生じ易くなる。したがって、Ｚ
ｒＯ２量は０．２〜２．５％の範囲とする。なお、Ｚｒ
Ｏ２原料としては、ジルコニヤ、ジルコン等が挙げられ
る。

【００１５】ＳｉＯ２：ＳｉＯ２はスラグの凝固点を下
げ、粘性を小さくすることにより、ビード形状を調整す
る効果がある。しかし、０．２％未満ではビード形状の
改善効果がなく、逆に２．０％を超えるとスラグの流動
性が過剰となり、ビード形状が悪化する。したがって、
ＳｉＯ２量は０．２〜２．０％の範囲とする。なお、Ｓ
ｉＯ２原料としては珪砂、長石、ジルコン、オリビンサ
ンド、珪灰石、ガラス等が挙げられる。

【００１６】鉄酸化物：鉄酸化物は、ＳｉＯ２と同様に
、スラグの凝固点を下げ、粘性を小さくすることにより
、ビード形状を改善する効果がある。しかし、０．１％
未満ではビード形状の改善効果がなく、逆に１．０％を
超えるとスラグの流動性が過剰となり、ビード形状が悪
化する。したがって、鉄酸化物量は０．１〜１．０％の
範囲とする。なお、鉄酸化物原料としてスケール、チタ
ンスラグ等が挙げられる。

【００１７】Ｍｎ：Ｍｎは脱酸剤及び溶接金属の強度を
調整する成分であるが、０．５％未満では脱酸不足によ
る気孔が発生し、また５．０％を超えると溶接金属の強
度が高くなり過ぎて、耐割れ性の面で好ましくない。し
たがって、Ｍｎ量は０．５〜５．０％の範囲とする。な
お、Ｍｎ原料としては電解Ｍｎ、Ｆｅ−Ｍｎ、Ｆｅ−Ｓ
ｉ−Ｍｎ等が挙げられる。

【００１８】Ｓｉ：ＳｉはＭｎと同様の機能を有する他
、溶融金属の流動性を調整する作用がある。しかし、０
．２％未満ではビードが凸ビードになり易く、また、脱
酸不足による気孔が多発してくる。逆に３．０％を超え
ると溶接金属の強度が過大となると共に靭性が低下する
。したがって、Ｓｉ量は０．２〜３．０％の範囲とする。なお、Ｓｉ原料としては、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｍ
ｎ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ、Ｓｉ−Ｍｇ等が挙げられる。

【００１９】但し、上記フラックス成分のうち、ＴｉＯ
２、鉄酸化物及びＭｇＯについては、以下に説明するよ
うに、ＴｉＯ２と鉄酸化物の重量比（ＴｉＯ２／鉄酸化
物）、並びにＴｉＯ２とＭｇＯの重量比（ＴｉＯ２／Ｍ
ｇＯ）をそれぞれ特定の範囲に規制する必要がある。

【００２０】ＴｉＯ２／鉄酸化物：本発明者は、ビード
形状、特に大脚長水平すみ肉におけるビードの揃い（特
に表面の凹凸、止端部の揃い）を改善するために各種の
試験、研究を行った結果、ＴｉＯ２／鉄酸化物の重量比
を８．５〜５０の範囲にすることが極めて有効であるこ
とが判明した。しかし、ＴｉＯ２／鉄酸化物の重量比が
８．５未満では上記効果が得られず、一方、５０を超え
るとスラグの粘性が過剰となり、ビード止端部がオーバ
ーラップ気味となり、ビード形状が悪化するので好まし
くない。

【００２１】ＴｉＯ２／ＭｇＯ：本発明者は、ビード形
状、特に大脚長水平すみ肉のビード止端部の形状を改善
するために各種の試験、研究を行った結果、ＴｉＯ２／
ＭｇＯの重量比を２〜７の範囲にすることが極めて有効
であることが判明した。しかし、ＴｉＯ２／ＭｇＯの重
量比が２未満では水平すみ肉のビード止端部の形状の改
善効果が得られず、一方、７を超えるとビードが凸気味
となり、形状が悪化するので好ましくない。

【００２２】なお、本発明においてフラックス率（ワイ
ヤ全重量に対するフラックスの重量％）は特に限定され
ないが、１５〜２５％が適当である。

【００２３】また、フラックス成分としては、必要に応
じて、その他の酸化物、弗化物、金属及び合金などを適
量にて添加することができる。例えば、スラグ量を調整
するためにスラグ形成剤として、ＣａＯ、ＭｎＯ、Ａｌ
２Ｏ３等の酸化物を添加できる。脱水素剤として、Ｃａ
Ｆ２、ＳｒＦ２、ＭｇＦ２、Ｋ２ＳｉＦ６等の弗化物を
添加できる。また、脱酸剤としてＡｌ、Ｚｒ、Ｍｇ等を、溶接金属の
靭性改善のためにＢ、Ｎｉ等を適宜添加できる。溶接金
属の強度を調整するためにＭｏ、Ｃｒ、Ｃａ、Ｖ等を添
加できる。更にスラグの剥離性改善のために酸化ビスマ
スを添加してもよい。この場合の添加量はワイヤ全重量
当り０．００２〜０．１０％が適当である。特に弗素量
／酸化ビスマスの重量比が０．６〜８０の範囲となるよ
うに金属弗化物を添加すると、アークの拡がりも良好と
なり、より美麗なビード外観を得ることができる。

【００２４】また、フラックス入りワイヤの断面形状は
適宜の形状のものにすることができ、更にケーシング材
質、ワイヤ径、シールドガス組成等々も特に制限されな
い。

【００２５】次に本発明の実施例を示す。

【００２６】

【実施例】

【表１】及び

【表２】に示す成分組成のフラックスを軟鋼製ケーシング内にフ
ラックス率１７〜１８となるように充填して１．２ｍｍ
φのフラックス入りワイヤを製造し、以下の条件で溶接
実験を行った。

【００２７】溶接条件は以下のとおりである。（１）供試鋼板及び継手形状…１２ｍｍｔ×８５ｍｍｗ
×１０００ｍｍｌの鋼板を用いてＴ型すみ肉継手を形成
した。（２）溶接姿勢…水平すみ肉溶接（３）シールドガス…１００％ＣＯ２、流量２５ｌ／分
（４）ワイヤ突出し長さ…２５ｍｍ（５）溶接電流…２８０Ａ（６）アーク電圧…３０Ｖ（７）電源極性…ＤＣワイヤ（＋）（８）溶接速度…３０ｃｍ／分（９）トーチ角度…水平より５０゜（１０）前進又は後退角…なし（１１）トーチ固定し、台車走行の自動溶接。

【００２８】溶接試験の結果を

【表３】に示す。表３から明らかなように、本発明例（Ｎｏ．１
１〜Ｎｏ．１９）は非常に良好な溶接作業性及びビード
外観、形状が得られている。

【００２９】一方、比較例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１０）で
は、本発明で規定する要件の何れかを欠くため、次のよ
うな問題がある。すなわち、Ｎｏ．１はＴｉＯ２量が下
限値を外れ、ＺｒＯ２量が下限値を外れるためにビード
形状、ビード外観が悪い。Ｎｏ．２はＴｉＯ２量が上限
値を外れ、ＭｇＯ量が下限値を外れるためにビード形状
が悪く、スラグ巻が発生した。Ｎｏ．３はＭｇＯ量が上
限値を外れ、ＳｉＯ２量が下限値を外れるためにビード
外観が悪くなっている。Ｎｏ．４はＺｒＯ２量が上限値
を外れ、鉄酸化物量が下限値を外れるためにスラグ巻が
発生し、ビード形状が悪い。Ｎｏ．５はＳｉＯ２量が上
限値を外れるためにビード形状が悪化した。Ｎｏ．６は
鉄酸化物量が上限値を外れるためにビード形状が悪化し
た。Ｎｏ．７はＴｉＯ２／鉄酸化物の比が上限値を外れ
るためにビード形状が悪化した。Ｎｏ．８はＴｉＯ２／
鉄酸化物の比が下限値を外れるためにビード外観が不良
であった。Ｎｏ．９はＴｉＯ２／ＭｇＯの比が上限値を
外れるためにビード外観が不良であった。Ｎｏ．１０は
ＴｉＯ２／ＭｇＯの比が下限値を外れるためにビード形
状が不良であった。

【００３０】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
水平すみ肉溶接、特に８〜１０ｍｍの大脚長を１パスで
水平すみ肉溶接する場合において、ビード形状、ビード
外観の良好な溶接部を与えることができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　フラックス入りワイヤのフラックス成
分として（ワイヤ全重量に対する重量％、以下、同じ）
、ＴｉＯ２：５〜８％、ＭｇＯ：１〜３％、ＺｒＯ２：
０．２〜２．５％、ＳｉＯ２：０．２〜２．０％、鉄酸
化物：０．１〜１．０％、Ｍｎ：０．５〜５％及びＳｉ
：０．２〜３％をそれぞれ含有すると共に、ＴｉＯ２／
鉄酸化物比：８．５〜５０、ＴｉＯ２／ＭｇＯ比：２〜
７を満足していることを特徴とする水平すみ肉溶接用フ
ラックス入りワイヤ。