JPH0471633B2

JPH0471633B2 -

Info

Publication number: JPH0471633B2
Application number: JP63103235A
Authority: JP
Inventors: Isao Aida; Kazuo Ikemoto; Hidehiko Kanehira; Masakazu Sasaji
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1988-04-25
Filing date: 1988-04-25
Publication date: 1992-11-16
Also published as: JPH01273675A

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野）本発明は、上向片面ガスシールドアーク溶接方
法に係り、より詳しくは、フラツクス入りワイヤ
並びに裏当材を使用して、特に炭素鋼、低合金鋼
等に適当して健全な上向溶接部を得ることができ
る方法に関するものである。（従来の技術及び解決しようとする課題）上向片面溶接は、造船における船底や橋梁にお
ける箱桁の溶接等に採用されているが、上向姿勢
の溶接であるため、溶接金属の溶け落ちが発生す
ると溶接を中断しなければならないことが多い。この問題を解決するために従来より種々の改善
策が提案されているが、本出願人は策に特開昭63
−13671号で開先変動が大きくしても安定した溶
接を可能にする上向ガスシールドアーク溶接方法
を提案した。しかし、この提案を含めて従来の溶接用ワイヤ
及び方法では良好な結果が得られる条件範囲が狭
く、また、特に多層盛の上向片面溶接の際に不適
切な条件であるとスラグ巻込みや融合不良を生じ
るなど、実用上問題があつた。本発明は上述のような事情に鑑みてなされたも
のであつて、特に多層盛の際に溶接部のスラグ巻
込みや融合不良を防止し得る上向片面ガスシール
ドアーク溶接方法を提供することを目的とするも
のである。（課題を解決するための手段）前記目的を達成するため、本発明者は、上向片
面溶接において健全な多層盛の溶接継手が得られ
る溶接用フラツクス入りワイヤ及び溶接条件並び
に裏当材について種々検討したところ、殊に該ワ
イヤのフラツクス成分及びフラツクス充填率と溶
接条件並びに裏当材の成分を併せて規制すること
によつて可能であることを見い出したのである。すなわち、本発明に係る上向片面ガスシールド
アーク溶接方法は、フラツクス成分がワイヤ全重
量比で、アーク安定剤：0.1〜３％、スラグ形成
剤：３〜18％、並びにMn／Si比が２〜８で且つ
Mn及びSiを含む脱酸剤：1.5〜10.5％を含有し、
フラツクス充填率を10〜30重量％とする溶接用フ
ラツクス入りワイヤと、SiO₂、Al₂O₃及びMgO
のうち少なくとも一部をコージエライトとして含
む耐火性裏当材を用い、シールドガスとしてAr
−CO₂ガスを使用し、以下の溶接条件、１層目の溶接電流100〜180A、２層目以降の溶接電流150〜300A にて上向片面溶接を行うことを特徴とするもので
ある。以下に本発明を更に詳細に説明する。（作用） (1) まず、溶接用フラツクス入りワイヤ中のフラ
ツクス成分について、その限定理由を説明す
る。なお、各成分の含有量（％）はワイヤ全重
量に対する比である。アーク安定剤アーク安定剤は0.1〜３％の範囲とする。0.1
％未満ではアーク不安定を生じ、スパツタの発
生が著しくなるのみならず、スラグ巻込み、シ
ールド乱れによるブローホール等の欠陥が発生
し、また３％を超えると、アークの強さ及び集
中性が過剰となり、却つてスパツタの発生が多
くなると共に溶融金属が垂れたり、ヒユームが
増加し、作業性が悪化するので好ましくない。アーク安定剤としては、Na、Ｋ、Li等の酸
化物及び弗化物、更にグラフアイト、炭化物等
がある。スラグ形成剤スラグ形成剤は３〜18％の範囲とする。３％
未満ではスラグ量が不足し、良好なビード外観
形状が得られず、また18％を超えるとスラグ量
が過剰となり、アーク不安定に加えてスラグ巻
込み等の欠陥を生じる。スラグ形成剤としては、生成スラグの被包性
及び剥離性が良好なTiO₂が好ましく、その他
にも、ZrO₂、SiO₂、Al₂O₃、MgO、Fe₃O₄、
FeO等があるが、これらも必要に応じて添加で
きる。なお、酸化物、弗化物からなる前記アー
ク安定剤のうちスラグ形成作用のあるものは、
スラグ形成剤として添加することができる。脱酸剤脱酸剤としてはMn、Si等々の単体又は合金
などがあるが、本発明においてはMn及びSi源
を必須とし、且つその比（Mn／Si）が所定の
範囲となるように適量を添加する。すなわち、
Mn／Si比が２未満では、ビード形状は良好で
あるが、スラグ巻込みや介在物が生じ易く、ま
た８を超えるとビード形状、特に開先面とビー
ドのなじみが悪化し、スラグ巻込みや融合不良
が生じやすくなる。したがつて、Mn／Si比は
２〜８の範囲とする。更に、Mn及びSiを含む脱酸剤が1.5％未満で
は脱酸不足となり、ブローホール等の欠陥が発
生し、また強度不足となり、HT50以上の鋼材
に使用できない。一方、10.5％を超えると、必
要以上に強度が増加し、曲げ性能、耐割れ性及
び衝撃性能が低下する。したがつて、Mn及び
Siを含む脱酸剤の量は1.5〜10.5％の範囲とす
る。 Mn源としては、Fe−Mn、Fe−Si−Mn、金
属Mn等があり、またSi源としては、Fe−Si、
Fe−Si−Mn、Si−Mg等がある。その他の脱
酸剤として、Al、Zr、Mg、Ti又はそれらの合
金があるが、これらも必要に応じて１種又は２
種以上を添加できる。なお、上記フラツクスには、その他の成分と
して、衝撃性能を向上させるためにNi、Ｂ
（B₂O₃でも可）などを、また強度を調整するた
めにMo等の合金元素を添加しても良い。フラツクス充填率フラツクス充填率（ワイヤ全重量に対するフ
ラツクスの重量％）は10〜30％の範囲とする。
10％未満では、充分なフラツクス、すなわち、
アーク安定剤、スラグ形成剤及び脱酸剤を含有
させることができず、溶接作業性が悪化し、欠
陥の発生原因になる。一方、30％を超えるとワ
イヤの金属ケーシングとして用いる軟鋼板の厚
さを薄くして、内部の容積を拡張しなければな
らず、金属ケーシングが薄くなると、ワイヤが
柔らかくなり、通電性が悪くなり、アークが不
安定になつて、ビード形状の外観が悪くなる。なお、フラツクスを充填すべき金属鞘として
は炭素鋼、低合金鋼等のフープ及びパイプを使
用すればよい。 (2) 次に、本発明において使用する耐火性裏当材
について説明する。裏当材としては、少なくと
もコージエライトを含む耐火性裏当材を使用す
る。例えば、耐火性裏当材の構成成分として
は、SiO₂：45〜60％、Al₂O₃：25〜38％、
MgO：３〜15％、アルカリ金属酸化物の１種
以上：0.3〜3.2％及び水分：0.01〜0.25％を含
有し、SiO、Al₂O₃及びMgOのうち少なくとも
一部をコージエライトとして存在するものが最
も好ましく、適度の耐火性があり、優れた裏ビ
ード形状及び外観が得られる。これらの構成成
分以外のものは裏ビードの形状、外観が悪く、
ビード表面に欠陥が発生し易いので、好ましく
ない。なお、開先面の目違い部が大きい場合は、ガ
ラス繊維から成るテープを上記耐火性固形物と
併用して適用できる。 (3) 本発明に使用するシールドガスとしては、
Ar−CO₂の混合ガスを用いる。特にAr−CO₂
ガスのArの比率を50％以上で使用すると、ア
ーク安定性、スパツタ等、良好な溶接作業性が
得られる。なお、シールド方法は通常のシール
ドノズルの他に、内側Ar−CO₂、外側CO₂の二
重シールドであつても、上記と同様の良好な溶
接作業性が得られる。 (4) 溶接条件としては、特に１層目と２層目以降
についてそれぞれ特定の範囲の溶接電流を使用
する必要がある。その他の条件は適宜決めるこ
とができる。１層目の溶接電流１層目の溶接電流が100A未満では、アーク
の安定性が悪くなり、良好なビード形状、特に
裏波ビードの形状、外観が悪くなり、また
180Aを超えると、溶融金属が垂れてビード形
状が悪い。特に１層目は、開先が狭く、ビード
の形状が凸ビードとなり、２層目でスラグ巻込
みや融合不良などの欠陥が生じる。したがつ
て、１層目の溶接電流は100〜180Aの範囲とす
る。２層目以降の溶接電流２層目以降の溶接電流が150A未満では、溶
込みが不十分であり、スラグ巻込みや融合不良
を生じ、また300Aを超えると、溶落ちてビー
ド形状不良となる。したがつて、２層目以降の
溶接電流は150〜300Aの範囲とする。次に本発明の実施例を示す。（実施例）母材としてSM50A（板厚16mm）を用い、第１表
に示す組成のフラツクスを第３表に示す組成のフ
ープ材に充填したフラツクス入りワイヤ並びに第
２表に示す組成の裏当材を使用し、第１表に示す
溶接条件で上向片面溶接を行つた。その結果を第
１表に併記する。なお、他の溶接条件は次のとおりである。開先形状：ルーギヤツプ６mm、50゜V開先シールドガス：80％Ar−20％CO₂、流量25／
分ワイヤ径：1.2mmφ ウイービング回数：１層目…30〜40回／分２層目…40〜50回／分ワイヤ突出し長さ：１層目…10〜20mm ２層目…15〜30mm 第１表から明らかなように、本発明の要件を満
たす本発明例（No.４〜６）では非常に良好な結果
が得られているが、比較例（No.１〜No.３、No.７〜
No.14）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。比較例No.１〜No.３は、溶接条件を変更した例で
ある。１層目の溶接電流が低すぎる場合（No.１）
には裏ビード形状、外観が悪く、スラグ巻込みや
融合不良等の欠陥が発生している。また、２層目
以降の溶接電流が高すぎる場合（No.２）には、溶
落ちて、ビード形状不良となつている。１層目の
溶接電流が高すぎ、２層目以降の溶接電流が低す
ぎる場合（No.３）にも、ビード形状、外観不良に
なつている。比較例No.７〜No.12はフラツクス成分を変更した
例である。アーク安定剤が少なすぎる場合（No.
７）には溶接作業性が悪く、多すぎる場合（No.
８）にはスパツタ、ヒユームが増大している。ス
ラグ形成剤が少なすぎる場合（No.９）にはビード
形状、外観が悪く、多すぎる場合（No.10）にはア
ーク不安定になつている。Mn／Si比が低い場合
（No.11）にはスラグ巻込みが発生し、高い場合
（No.12）にはビード形状が悪くなつている。比較例No.13〜No.14はフラツクス充填率を変更し
た例である。フラツクス充填率が低すぎる場合
（No.13）には溶接作業性が悪く、高すぎる場合
（No.14）にはアーク不安定となり、ビード形状、
外観が悪くなつている。

【表】 (注) ◎：非常に良好 ○：良好 △：悪い ×：非
常に悪い

【表】

【表】（発明の効果）以上説明したように、本発明によれば、上向片
面ガスシールドアーク溶接に使用するフラツクス
入りワイヤのフラツクス成分及びフラツクス充填
率並びにシールドガスの種類を規制すると共に、
少なくともコージエライトを含む耐火性裏当材を
使用し、且つ１層目と２層目以降の溶接電流を規
制するので、多層盛の上向片面溶接に際して、ス
ラグ巻込みや融合不良などの欠陥がなく健全で且
つ優れた裏ビード形状及び外観の溶接継手を溶接
作業性、能率を落すことなく得ることができると
いう優れた効果がある。

【特許請求の範囲】

１アルミニウム薄板の端部同士を溶融溶接法に
よつて突合せ溶接する方法において、突合せ溶接すべき母材薄板の端部の幅方向両側
に、アルミニウム薄板からなるエンドタブを表面
が母材薄板と実質的に面一となるように配置する
過程と、エンドタブと母材薄板の端部側縁とを溶融溶接
によつて溶接ビードが母材薄板の幅方向に対し直
交する方向に沿つて連続するように仮付溶接する
過程と、仮付溶接後、その仮付溶接部の溶接始端もしく
は終端を含まない位置で仮付溶接ビードを横断す
るように、母材薄板の先端の所定幅の部分および
その延長上のエンドタブの部分を、母材薄板の幅
方向に沿つて直線状に切落して開先加工する過程
と、開先加工後、開先加工された部分を突合せて、
一方のエンドタブの突合せ部分から母材薄板の突
合せ部分を経て他方のエンドタブの突合せ部分に
至るまでの間にわたつて溶融溶接により本溶接す
る過程と、本溶接後、前記エンドタブを母材薄板から切断
除去する過程、とを有してなるアルミニウム薄板の突合せ溶接方