JPH044993A - ガスシールドアーク溶接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】 Ｕ産業上の利用分野ｊ 本発明は造船や鉄骨をはじめとする各所溶接構造物の施
工に使用して、特にアークか安定し、溶接作業性が良好
なガス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］ カスシーツ、レトアーク溶接用フラックス入すワイヤ（
以下フラックス入りワイヤという）は、軟鋼または低合
金鋼の外皮材てスラグ形成剤、脱酸剤、合金剤、アーク
安定剤などの各種原料からなるフラックスか被包されて
なるもので、ソリッドワイヤに比較してアークか安定し
スパッタ発生量か少く、また下向き、水平、立向きなと
の各種溶接姿勢において良好なビードが得られ溶接しや
すいこと、さらにワイヤ溶融速度および溶着速度につい
てもフラックス入りワイヤの方が高いことなどの特長を
もっているために、近年の溶接の高能率化の要求を背景
にして使用量が急激に増大している。特に、フラックス
組成としてＴｉＯ２，５ｉ０２、などのスラグ形成剤を
ワイヤ全重量に対し４％以上含有するフラックス入りワ
イヤは上記各種溶接姿勢における溶接作業性が良好であ
り、使用比率が高い。

ところで、従来−数的なフラックス入りワイヤの製造方
法は概ね２通りに大別でき、その断面構造が第１図（ａ
）、　（ｂ）に示すように異なる。（ａ）は比較的小サ
イズの外皮材となる帯鋼を管状体に成形しながらその溝
部にフラックスを供給し、さらに成形により両縁部を突
き合わせた後、所定のサイズまで減径して製造されるも
のであり、ワイヤ断面に合わせ目か残存し微小な開口部
を有する。

（ｂ）は外皮材となる予め用意されて鋼管を使用して、
例えば鋼管に振動を与えながら鋼管の縁日から順次フラ
ックスを供給しフラックス充填管とした後、所定のサイ
ズまで減径して製造されるものであり、ワイヤ断面に開
口部を有しない。しかるに、前者の製造方法によるフラ
ックス入りワイヤはワイヤ断面に微小な開口部を有する
ために、ワイヤぐせが大きくロボット溶接に適用した場
合のターゲット性（ワイヤ先端部の狙い位置の安定性）
が劣ることや内部のフラックスが大気中の水分を吸湿し
やすく拡散性水素量が高くなること、また表面の清浄化
および通電性向上のためのＣｕめっきなどの湿式処理を
施せないという欠点がある。一方、後者の製造方法によ
るフラックス入りワイヤは、上記のような欠点がなく、
溶接性能面では優れているが、鋼管の端口からフラック
スを供給する方式なのて、フラックスの充填にとうして
も長時間を要し生産性の面で問題かあった。

こむに対し、最近、特開昭６０〜２３４７９４号公報お
よび特開昭６０−２３４７９５号公報などにおいて開示
されているようなフラックス入すワイヤの新しい製造方
法が注目されている。すなわち、比較的大きいサイズの
帯鋼を連続的に送給し、管状体に成形する段階てフラッ
クスを供給した後、管状体の旧縁部を突き合わせて溶接
し、引き続いての減径によりフラックス充填管の形成ま
で一連の装置で連続的に行う製造方法である。この場合
上記管状体の上縁部の溶接方法としては各種あるか、高
周波抵抗溶接或いは高周波誘導溶接が一般的である。

第２図にこのような製造装置の概略を示す。２はフラッ
クス、３はフラックス供給装置、４は帯鋼、５は帯鋼送
給装置、６は成形装置、７は成形されつつある管状体、
８は高周波誘導コイル、９はスクイズロール、１０は減
径装置、１１はフラ、ンクス充填管の巻取り装置である
。

しかるに、このようなフラックスが供給された状態で管
状体の上縁部を溶接してその溶接管を外皮材とするフラ
ックス入りワイヤの溶接性能については、これまであま
り検討されていない。本発明者らの検討結果では特に管
状体の上縁部を突き合わせて造管溶接する際に発生する
スパッタ粒か問題となる。このスパッタ粒の発生は送給
する帯鋼のサイズや造管溶接速度に合致した適正な造管
溶接条件を選択することにより発生をほとんとなくすこ
とができるか、連続操業中に帯鋼のサイズの微量の変化
、あるいは供給するフラックスにかなり大きな粒度変化
（微粉部分の増加）が生じた場合、スパッタ粒の発生か
多くなり、また個々の粒径も大きくなる傾向を示し、そ
の一部は不可避的に管状体内のフラックス中に落下、混
入し、フラックス入りワイヤの溶接性能として重要なア
ーク安定性を損ない溶接作業を劣化させる原因となる。

また、このスパッタ粒の悪影響については、上記の鋼管
の端口からフラックスを供給する従来の製造方法でも、
溶接管を使用し管内にスパッタ粒が存在した場合は同様
に問題となる。

［発明か解決しようとする課題］ そこで、本発明はフラックス入りワイヤの製造段階でフ
ラックス中に不可避的に混入するスパッタ粒を調整する
ことによって、アーク安定性を高め、溶接作業性か良好
なフラックス入りワイヤの提供を目的とする。

［Ｂ題を解決するための手段］ すなわち、本発明の要旨は、溶接管からなる外皮材でワ
イヤ全重量に対しスラグ形成剤を４％以上含有するフラ
ックスか被包されてなるカスシールドアーク溶接用フラ
ックス入りワイヤにおいて、フラックス中に混入してい
るスパッタ粒の最大粒径が０．２　ｍｍ以下であること
を特徴とするガスシールドアーク溶接用フラックス入り
ワイヤにある。

［作用］ 以下に本発明の詳細な説明する。

まず本発明者らは、第１表に示すサイズおよび化学成分
の帯鋼、およびＴｉＯ２を主成分とする原料組成のフラ
ックスを使用してフランクス入リワイャを製造し管状体
の上縁部を溶接する際のスパッタ粒の発生状況の観察と
ともにフラックス中に混入するスパッタ粒の調整方法に
ついて検討した。

その結果、造管溶接時に発生するスパッタ粒はフラック
スを全く供給しないで行った場合にも微量発生し、溶接
管内あるいは内壁を付着し存在しているのか認められた
。また、フラックスを供給して造管溶接を行った場合、
そのフラックスの粒度分布において、微粉部分か増加す
るとスパッタ粒の発生か多くなる傾向か認められた。さ
らに、この時発生したスパッタ粒の中には金属帯板の成
分に含有されていないＴｉやＴｉ０２を内部に検出でき
るものも詔められた。Ｔｉ源はフラックス成分であるル
チール（Ｔｉ０２）粉に起因することは明らかであり、
このことは管状体上縁部か突き合わされる以前に既に管
状体上縁部にフラックスか付着していたことを意味する
。本発明者らは、管状体上縁部へのフラックスの付着は
、フラックス供給装置から管状体内にフラックスを供給
する際の微粉部分の舞い上がり現象、および溶接点近傍
においては高周波誘導コイルによる管状体の加熱にとも
なし１管状体内のフラックス温度も上昇するのてフラッ
クス粒子間の結合力か弱くなり、これに管状体の成形、
移送により発生している微振動とかあいまって起る微粉
部分の舞い上がり現象の両者によるものであり、これら
を防止することによってスパッタの発生を抑制てきるも
のと考えて、その対策について種々検討した。

前記特開昭６０−２３４７９５号公報はかかる管状体上
縁部に付着した微粉の除去について、溶接点前方（フラ
ックス供給側）の管状体外部から吸引することを提案し
ているが、本発明者らの実験によれば吸引力を大きくす
ることによって、上記前者のフラックスの供給にともな
い舞い上がり管状体上縁部に付着した微粉はほぼ除去で
きるけれど、スパッタ発生量はむしろ増加する傾向を示
した。これは帯鋼のサイズに相応してその上縁部に付着
した微粉を除去するに足る吸引力を与えたことにより管
状体内の方にも強い気流が生じたために上記後者の溶接
点近傍でのフラックスの微粉部分の舞い上かつか助長さ
れたこと、さらには溶接点直近ては上縁部か半溶融状態
になっているので強目の気流の影響で溶融鉄の酸化か促
進されたことも加わり、いわゆる高周波溶接におけるＶ
型状エラジ部に過剰な酸化物か介在したのと同じ状態に
なり安定した造管溶接ができなくなったためと考えられ
る。

これに対し、本発明者らはフラックスの微粉部分を吸引
することは、フラックス中りワイヤの組成を変化させ設
計された通りの溶接性能か得られなくなるので、微粉部
分の舞い上がり自体を抑えることか必要であるとの観点
から、フラックスの水分含有量を調整し、微粉部分を舞
い上かりにくくすることに着目した。すなわち、供給す
るフラックスに予め吸湿あるいは水分添加によりある値
以上の水分含有量をもたせた場合、フラックス供給装置
から管状体への供給に際しての微粉の舞い上がり、およ
び溶接点近傍てのフラックスの温度上昇にともなう微粉
の舞い上がりの両者ともほとんど認められなくなり、ス
パッタ粒の発生をフラックスを供給しないで溶接した場
合と同レベルまで少なくてきることがわかった。特に、
溶接点近傍における微粉の舞い上かり防止は前記吸引に
よっては困難なものであり、この効果は極めて大きい。

この時のフラックス中の水分は以下のように作用すると
考えられる。高周波誘導コイルによって管状体の側面お
よび底部は約３００〜５００℃の高温に加熱されるか、
こわに接しである管状体内のフラックス温度も上昇し、
その内内壁に接した方に位置するフラックスに含有され
る水分は瞬間的に蒸気化し、内部のフラックス粒子間に
水蒸気か充満した状態となり、フラックス粒子間の結合
力が強まり微粉部分を舞い上がりにくくするように働く
。従って、フラックス中に含有される水分量はこのため
に必要な微量でよい。あまり、多すぎた場合はフラック
スの安定供給への支障とともに、フラックス充填バイブ
の溶接部に欠陥が発生しやすくなる。なお、残留したフ
ラックス中の水分は引き続いての減径の初期段階までに
乾燥逸散し、さらにフラックス充填管の減径過程で行う
中間焼鈍時にも除去されるのでフラックス入りワイヤと
しての溶接性能を損なうことはない。

次に、フラックスの水分含有量を変化させて造管溶接し
た場合にそれぞれ発生し、フラックス中に混入したスパ
ッタ粒がワイヤの溶接性能におよぼす影響について調査
した。造管溶接条件はスパッタ粒の発生を最も少くでき
る適正条件とし、フラックス充填率は１３．５重量％と
じた。なお、スパッタの粒径の測定は前記製造装置によ
り形成したフラックス充填管を伸線し、最終仕上りサイ
ズ（１、２ｍｍφ）のワイヤ長手方向または直交する断
面の観察あるいはフラックスを取り出して採取したスパ
ッタ粒について直接行った。

本発明が問題とするスパッタ粒と他のフラックス原料粉
との判別は、スパッタ粒は溶滴が急冷凝固して生成した
ものであり硬く鉄粉のように伸線時の圧縮によっても展
延しないのでほとんど発生時の形状を残しほぼ球状を呈
していることから外観的にも容易に可能である。また、
硬さ試験や組成を分析することによっても他の原材料と
見分けることかできる。第３図に供給したフラックスの
水分含有量（２００℃加熱保持による重量法ての測定値
）と最終仕上りワイヤ径１．２　ｍｍφの断面に観察さ
れたスパッタ粒の最大粒径、およびそれらフラックス入
りワイヤのアーク安定性の調査結果を示す。第３図にお
いて明らかなように供給するフラックスの水分含有量を
０．１５〜１．０重量％程度にすることによりスパッタ
粒の最大粒径を０．２　ｍｍ以下にすることかでき、こ
の時アーク安定性も良好となる。なお、フラックスの水
分含有量が１．０　重量％を超えた場合は、スパッタ粒
の最大粒径か０．２　ｍｍ以下であるにもかかわらずア
ークが不安定になった理由は水分含有量か多すぎてフラ
ックスの供給がスムーズでなくなりワイヤ長手方向のフ
ラックス充填率のバラツキが犬きくなったためである。

本発明において、フラックス中に混入しているスパッタ
粒の最大粒径を０．２１１ｏＩ１１以下に限定した理由
は、上記第３図に示したようにフラックス入りワイヤの
溶接性能として重要なアーク安定性を良好に保つためで
ある。スパッタ粒の最大粒径か０．２　ｍｍを超えると
溶接時のワイヤ先端の溶滴移行が乱れアークが不安定に
なり溶接スパッタの多発やビード形状か劣化する。なお
、このようなフラックス中に混入しているスパッタ粒の
悪影響は、溶接管を使用して端口からフラックスを供給
しフラックス充填管とする従来の方法で製造したフラッ
クス入りワイヤについても同様にあられれるので、適正
な造管溶接条件の選択あるいは使用前に溶接管内のスパ
ッタ粒除去のための清浄化処理を行うべきである。また
、本発明のスラックス入りワイヤの組成について、スラ
グ形成剤をワイヤ全重量に対し４％以上に限定している
のは各種溶接姿勢における溶接作業性を良好に保つため
で、４％未満ではスラグ量が不足し、特に立向姿勢での
ビート形状か不良となる。

以下に、本発明の効果を実施例により、さらに詳細に説
明する。

［実施例］ （実施例１） 第１表に示すサイズおよび化学成分の帯鋼、および第２
表に示す原料組成のフラックス（１００メツシユ以下の
微粉部分は約１５重量％）を使用して、第２図に概略を
示す製造装置によりフラックス充填管（外径１２　、０
ｒｎｒｎφ）を形成し、引き続き伸線加工により減径し
く中間焼鈍２回）最終仕上りサイズ１．２　ｍｍφのフ
ラックス入りワイヤを試作製造した。なお、帯鋼の送給
速度は２５．０　ｍ／ｍｉｎ、造管溶接条件は５２０バ
Ｉｌｚ、１３０ＫＶＡの一定とし、フラックスに水分含
有量を変化させて発生するスパッタ粒を調整した。得ら
れた試作ワイヤについて２７０Ａ　＝３０Ｖ、　ＣＯ２
ガス流量２０　ｆｌ／ｍｉｎの溶接条件で半自動溶接に
より溶接作業性を調査した。第３表に試作ワイヤおよび
溶接作業性試験結果を示す。第３表において、試験＆、
１，２．４　（Ｗｌ、２．４）はフラックス中に混入し
ているスパッタ粒の最大粒径か０．２　ｍｍ以下である
ために溶接作業性が良好であるのに対し、試験Ａ）、３
（Ｗ３）はスパッタ粒の最大粒径が０．２　ｍｍを超え
ているためにアークか不安定になった。

（実施例２） 第１表に示すサイズおよび化学成分の帯鋼を送給し、第
２図に概略を示す製造装置によりフラックスを供給しな
いで、溶接管（外径１２．５ｍｍφ、肉厚２．２　＋ａ
ｍ）を製造し、この溶接管を使用して第２表に示す原料
組成のフラックスを溶接管に振動を与えながら端口から
供給し、フラックス充填管とし、引き続き伸線加工によ
り減径しく中間焼鈍２回）最終仕上りサイズ１．２　ｍ
ｍφのフラックス入りワイヤを試作製造した。第４表に
試作ワイヤおよび溶接作業性試験結果を示す。試作ワイ
ヤの溶接条件は３００Ａ　　３１Ｖ、　ＣＯ□ガス流量
２０１７ｍ：ｎ、半自動溶接である。

第４表において、使用した溶接管の造管溶接条件を適正
にしフラックス中に混入しているスパッタ粒の最大粒径
が０．２　ｍｍ以下である試験ン５，６（Ｗ５．６）は
アーク安定性が良好であるのに対し、試験ん７（Ｗ７）
は造管溶接条件か不適正てスパッタ粒の最大粒径か０．
２　ｍｍを超えているためにアークか不安定になりた。

［発明の効果コ 以上、述べたように本発明は、ワイヤ表面に開口部を有
しないフラックス入りワイヤを溶接管を外皮材として使
用し・て製造する場合に、その製造段階て発生し、フラ
ックス中に混入しているスパッタ粒を調整することによ
り、アークの安定性を高め、各種の溶接姿勢において良
好な溶接作業性が得られるフラックス入りワイヤを提供
したものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は（ａ）、　（ｂ）はフラックス入りワイヤの断
面構造を示す図、第２図はフラックス入りワイヤの連続
的製造装置の概略を示す図、第３図は供給するフラック
スの水分含有量とフラックス中に混入しているスパッタ
粒の最大粒径およびアーク安定性の関係を示す図である
。 １・・・外皮材、２・・・フラックス、３・・・フラッ
クス供給装置、４・・・帯鋼、５・・・帯鋼送給装置、
６・・・成形装置、７・・・成形段階の管状体、８・・
・高周波話導コイル、９・・・スクイズロール、】０・
・・減径装置、】】・・・フラックス充填管の巻取り装
置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、溶接管からなる外皮材でワイヤ全重量に対しスラグ
   形成剤を４％以上含有するフラックスが被包されてなる
   ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤにおい
   て、フラックス中に混入しているスパッタ粒の最大粒径
   が０．２ｍｍ以下であることを特徴とするガスシールド
   アーク溶接用フラックス入りワイヤ。