JPH05305476A - ガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤ - Google Patents

ガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤ

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JPH05305476A
JPH05305476A JP11199392A JP11199392A JPH05305476A JP H05305476 A JPH05305476 A JP H05305476A JP 11199392 A JP11199392 A JP 11199392A JP 11199392 A JP11199392 A JP 11199392A JP H05305476 A JPH05305476 A JP H05305476A
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JP
Japan
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welding
wire
speed
solid wire
arc
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JP11199392A
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Inventor
Yoshikazu Tanaka
義和 田中
Yasuhiko Hatada
康彦 端田
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Nippon Steel Welding and Engineering Co Ltd
Original Assignee
Nippon Steel Welding and Engineering Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 板厚6mm以下の薄板を1分間当り1m以上
の高速で溶接しても、溶接作業性および溶接品質に優れ
たガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤを提供する
ことを目的とする。 【構成】 重量%でC:0.02〜0.10%、Si:
0.8〜1.2%、Mn:1.0〜1.8%、P:0.
020%以下、S:0.020〜0.100%、Al:
0.005%以下、O:0.0070%以下、N:0.
0070%以下とし、かつMn/Si比が1.2〜1.
8であって、残部はFeおよび不可避的不純物からなる
ガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高速溶接性に優れた薄板
専用ガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤ(以下ソ
リッドワイヤと言う)に関するものである。
【0002】
【従来の技術】最近溶接の自動化、省力化および無人化
が推進され、その全自動および半自動溶接の技術革新と
進歩は著しく、これに使用するソリッドワイヤの需要は
年々増加する一途にあるとともに、その適用ワイヤ径も
0.6〜2.0mmφと幅広く要求されているのが実情
である。
【0003】このような情況下において、さらなる技術
課題として溶接能率の向上のための高速溶接化とこれに
適合したソリッドワイヤの提供を強く求められていた。
一般に厚板の溶接を行う場合は太径ワイヤを用い、その
溶接条件を調整することにより溶接能率を高めることが
できる。ところが板厚6mm以下の薄板を溶接する場合
溶接速度とその溶接条件を十分に選定しても、安定性に
欠け、溶け落ち、融合不良、歪現象などの多々の溶接欠
陥が発生する。また溶接速度が1m/minを超える高
速溶接では、溶接入熱が小さくなり、冷却速度が速くな
るため溶接金属の凝固が早く、良好な溶接ビードが得ら
れなくなるとともにスパッタの増加、アーク状態の劣化
など溶接作業性の面においても好ましくなく問題であっ
た。
【0004】この解決策として、ワイヤ径、溶接電
流と電圧、溶接速度、ガスの種類と流量の諸溶接条
件と板厚との適正要件を種々検討したが、問題点を解決
するまでには至らなかった。また、特開昭61−165
294号公報では脱酸剤や不純物成分を特定することに
より溶接速度が2m/min以上での使用に適する技術
が、特開平3−5096号公報では含有されているMn
/Si比を規制し、細径ワイヤによる大電流高速溶接の
適用技術が提案されている。
【0005】さらに特開昭57−97890号公報に
は、ワイヤ中の酸不溶性Al量の制限と非金属介在物の
サイズおよび個数を制限することによって、ワイヤのア
ーク安定性の向上を意図した技術がある。炭酸ガス溶接
のスパッタ量に関しては特開昭58−3797号公報、
特開昭57−58994号公報にその低減対策技術が示
されている。
【0006】このように種々の技術が提案されている
が、薄板を高速で溶接する場合、いずれの技術提案にお
いても満足するものではなかった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような実
状に鑑みて、従来技術では解決し得なかった薄板の高速
溶接性をソリッドワイヤの特定成分と特性を種々追求す
ることにより飛躍的に向上させたものである。即ち、本
発明はワイヤ中に含まれる特定成分とその範囲を制限す
ることにより、板厚6mm以下の薄板を1分間当り1m
以上の高速で溶接してもアークの安定性、溶滴の移行
性、ビード形状と波形など溶接作業性と溶接品質に優れ
たソリッドワイヤを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは、重量%で、C:0.02〜0.10%、Si:
0.8〜1.2%、Mn:1.0〜1.8%、P:0.
020%以下、S:0.020〜0.100%、Al:
0.005%以下、O:0.0070%以下、N:0.
0070%以下とし、かつMn/Si比が1.2〜1.
8であって、残部はFeおよび不可避的不純物からなる
ことを特徴とするガスシールドアーク溶接用ソリッドワ
イヤにある。
【0009】
【作用】本発明者らはソリッドワイヤの組成および特性
と高速溶接性およびその品質との関係について種々調査
検討したところ、ソリッドワイヤ中のC、Si、Mnお
よびS量を所定範囲に限定し、かつMn/Si比を所定
範囲内に制限すれば、1〜3m/minの溶接速度にお
いて、溶接中の溶け落ち、アーク切れ、融合不良、ビー
ド蛇行などの発生がなく、溶接性に優れ、またスパッタ
の発生も少なく、溶接後の清掃作業も容易で安定した品
質の確保と溶接工数を大幅に軽減できることが明らかと
なった。
【0010】即ち、高速溶接ではアークをできるだけ短
かくする必要があるとともに、小入熱溶接で溶滴移行性
がスムーズで、母材との融合性が良好で、ビード形成性
に優れた特定成分と特性値の選定が重要であった。以下
に本発明ワイヤ成分の限定理由とその作用について述べ
る。Cは溶滴を細粒化する作用に効果があり、0.02
%未満では高速溶接における溶滴の離脱が劣化するとと
もにアークの安定性を確保できない。一方、0.10を
超えるとスパッタの発生量が増加する。また、溶接金属
の硬化作用があり、小入熱での高速溶接ではその作用が
顕著になり、われ発生の危険性も生ずる。
【0011】Siは脱酸作用と溶接金属の機械的性能を
確保するために添加される。0.8%未満では高速溶接
において脱酸不足となり、溶接金属中に気泡が生ずる。
また、ビードが凸形状となりやすく好ましくない。一
方、1.2%を超えると溶接金属の靱性を劣化させると
ともに大粒のスパッタが増加し、それにともない母材へ
の付着量も多くなり、溶接後の除去作業に時間を要し、
好ましくない。
【0012】Mnは溶接金属の強度を確保し、靱性を向
上させる。1.0%未満では目標とする強度と靱性が確
保できない。一方、1.8%を超えると溶接ビードの硬
さが急激に増加するため好ましくない。また、アークの
安定性が劣化し、アーク切れが発生する。Pは溶接金属
の靱性の面より低いほど好ましいが、実用上0.020
%以下であれば問題がなく、上限値を0.020%とし
た。
【0013】Sは薄板の高速溶接を可能にする上で重要
な元素である。一般的にSは高温われを助長させる元素
で、その量を極力制限するのが通常であるが、一方スパ
ッタの低減効果、低融点化合物の生成効果、溶融金属の
界面張力の調整効果による母材との融合性とビード形成
性の改善、溶接スラグの剥離性改善に有効で、その特徴
と適正範囲を利用あるいは制限すれば溶接金属に支障が
なく、多大な特性を活用することが判明した。0.02
0%未満では、スパッタ発生量が増加し、溶接スラグの
剥離性が劣化し、かつ1m/min以上の高速溶接では
母材との融合性が悪くなり、ビード蛇行が発生するとと
もにビード形成性に問題が生じ、好ましくない。一方、
0.100%を超えると、溶接われの危険性と溶接金属
の靱性が低下するため上限値を0.100%とした。な
お、本発明範囲内の0.020〜0.100%であれ
ば、めっき密着性に優れ、ワイヤの物性、品質の面にお
いても効果が有ることが明らかとなった。
【0014】Alは強脱酸剤元素としての効果はある
が、低電流で小入熱の高速溶接に際して、溶滴の移行性
が著しく劣化するとともにアークが不安定となり、アー
ク切れの発生が顕著になり、また大粒のスパッタが発生
するため上限値を0.0050%とした。Oはワイヤ生
産時の伸線性と溶接作業性に与える影響が強く、0.0
070%を超えると伸線中断線の発生比率が多くなり、
経済的な伸線加工性に欠ける。またアーク力が強くなり
すぎ、特に3.2mm以下の板厚のものを溶接する場
合、溶け落ち現象が発生し易くなるため上限値を0.0
070%とした。
【0015】Nは製品ワイヤ線径に対する伸線性が低下
し、特に細線径側での伸線加工中の断線が顕著になると
ともにワイヤの引張り強さが高くなり、スプールへの整
列巻性およびパックへの装填性が著しく低下し、仕上製
品作業性に与える影響が強く、製品歩留りが低下し、経
済的に生産できないため、その上限値を0.0070%
とした。
【0016】Mn/Si比を1.2〜1.8としたの
は、常に安定した溶接ビードと溶接作業性を得るためで
あり、その比が1.2未満になるとスパッタ発生量が多
くなるとともにスパッタ粒径も大きくなり、母材への付
着量が多く、溶接後の除去作業に時間を要し、好ましく
ない。また、その損失分により溶着効率が低くなり、高
速溶接において安定なビードを得ることができない。さ
らに溶接金属の靱性が低下する。一方、1.8を超える
とアークの安定性が劣化し、アーク切れが発生するとと
もに融合不良などの溶接欠陥が発生し易くなる。また凸
ビードとなり易く、ビード形成性が劣化するためMn/
Si比は1.2〜1.8に定めた。
【0017】以下に実施例により本発明の効果を具体的
に説明する。
【0018】
【実施例】まず、比較例と本発明例のソリッドワイヤを
製作した成分組成を表1に示す。この比較例と本発明例
のソリッドワイヤを用い、高速溶接性、溶接作業性およ
び製品作業性を詳細に調査した。この調査に用いたソリ
ッドワイヤは、5.5mmφの熱延鋼線のスケールを除
去した後、酸洗、一次伸線、焼鈍、伸線、酸洗、水洗、
銅めっき、温洗、乾燥、仕上伸線、整列巻工程を経て得
られた線径1.2mmφのソリッドワイヤである。
【0019】1.2mmφに製作した表1に示す18種
類のワイヤを、表3に示す鋼板を用い、表4に示す溶接
条件にて高速溶接を行い、高速溶接性ではビード外観と
X線性能を、溶接作業性ではアーク状態とスパッタの多
少を、製品化作業性ではスプールへの整列巻性を詳細に
調査した。高速溶接性の評価基準として、ビード外観に
はビードの波形と形状、等脚性、アンダーカット、ビー
ド不揃を調査対象とし、そのいずれも優れている場合を
良好(○)とし、1項目でも劣る場合は悪い(×)と判
定した。X線性能においてはJISに準じて判定し、1
級の場合と外観目視でピットが発生していない場合を良
好(○)とした。
【0020】溶接作業性の評価基準として、アーク状態
についてはアークの安定性と集中性、溶滴の移行性を調
査対象とし、そのいずれも優れている場合を良好(○)
とした。スパッタの多少については、溶接中の発生量と
被溶接物への付着量を目視により判定し、そのいずれも
少ない場合を良好(○)とした。なお、スラグの流動性
と剥離性を加味するとともに溶接中の溶け落ちについて
も十分な評価項目としたことを付記する。
【0021】製品化作業性の判定基準としては、スプー
ルの整列巻において20kg巻で10スプールの試験個
数において全量乱巻の発生がない場合を良好(○)とし
た。以上の結果を表2にまとめて示す。表2において、
まずNo.1〜No.7は比較例であって、No.1は
C量が下限外でP量が上限外と本発明の要件を満たして
いないためビード外観とアーク状態を満足しない。
【0022】No.2はC量が上限外にありビード外観
とスパッタの発生を満足しない。No.3はMn量が下
限外で、S量とO量が上限外で、さらにMn/Si比が
下限外にあり、本発明の要件を満たしていないためビー
ド外観とアーク状態およびスパッタの発生において満足
しない。No.4はSi量とMn量が下限外にあり、ビ
ード外観とX線性能およびアーク状態において満足しな
い。
【0023】No.5はSi量とAl量が上限外にあ
り、ビード外観とアーク状態およびスパッタの発生にお
いて満足しない。No.6はN量が上限外に、さらにM
n/Si比も上限外にあるため、ビード外観とアーク状
態および製品化作業性で満足しない。No.7はMn量
が上限外にあり、ビード外観とアーク状態において満足
しない。
【0024】これに対し、No.8〜No.18は本発
明例であって、高速溶接を行ってもビード外観、X線性
能、アーク状態およびスパッタの発生機構において、そ
の高速溶接性と溶接作業性に優れ、かつ製品化作業性に
おいても問題がなく、生産歩留りが良好で経済的に生産
ができた。また他の溶接性においても良好な成績が得ら
れた。
【0025】なお、本発明例のNo.14とNo.15
は熱延線径5.5mmφから製品ワイヤ線径0.8mm
と1.0mmへと伸線加工し、前記全ての調査項目を満
足することを確認している。さらに溶着金属の確性試験
においても本発明例は優れた結果であった。
【0026】
【表1】
【0027】
【表2】
【0028】
【表3】
【0029】
【表4】
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のガスシー
ルドアーク溶接用ソリッドワイヤを用いれば、6mm以
下の薄板の高速溶接が可能になり、溶接能率が著しく向
上し、かつ経済的である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、C:0.02〜0.10%、
    Si:0.8〜1.2%、Mn:1.0〜1.8%、
    P:0.020%以下、S:0.020〜0.100
    %、Al:0.005%以下、O:0.0070%以
    下、N:0.0070%以下とし、かつMn/Si比が
    1.2〜1.8であって、残部はFeおよび不可避的不
    純物からなることを特徴とするガスシールドアーク溶接
    用ソリッドワイヤ。
JP11199392A 1992-04-30 1992-04-30 ガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤ Pending JPH05305476A (ja)

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