JPH06262347A - アークスタート材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エレクトロスラグ溶接の起動アーク発生を容
易にし、スラグ浴形成を早期に達成できるための優れた
アークスタート用助材を提供する。 【構成】 鋼カットワイヤ表面にグラファイト及びグラ
ファイトと３５０ミクロン未満の鉄粉の混合物またはグ
ラファイト薄膜をコーティングしたことを特徴とする、
エレクトロスラグ溶接用アークスタート材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エレクトロスラグ溶接
の溶接スタート時に、開先内に散布する溶接起動用アー
クスタート材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】建築鉄骨構造の極厚鋼化にともない、鉄
骨ボックス柱のダイアフラム取付溶接等にエレクトロス
ラグ溶接が多用されている。

【０００３】通常、エレクトロスラグ溶接を開始するに
は、スラグ剤となるフラックスを散布しておき、溶接ワ
イヤと鋼又は銅製スタートタブとのアーク熱によりスラ
グ浴を生成させるが、アークを安定させ適正なスラグ浴
高さを形成させるためには、フラックスの供給や溶接条
件調整等溶接作業者の高度な技量が必要となる。さら
に、この溶接では、四辺が数１０ｍｍ程度の狭開先で溶
接長が１ｍ以上もの深さがあり、開先開口部から溶接ス
タート部を直接監視することが困難であるため、溶接ワ
イヤ先端とスタートタブとの接触圧力が過大な場合に
は、溶接ワイヤと母材が短絡してアークが中断し、融合
不良等の溶接欠陥を生じる。

【０００４】このため、従来のアークスタート方法で
は、例えば、図２に示す消耗ノズル式エレクトスラグ溶
接方法では、溶接ワイヤ８とスタートタブ５の間にアー
クスタート材（鉄粉やスチールウール、又は鋼線を切断
したカットワイヤ）１１を散布して溶接時のアークの安
定化を図るとともにスタートタブの深さを大きく取るこ
とによって溶接後、溶接スタート部を削除する対策が取
られていた。

【０００５】また、アーク発生時にできるだけ早期に安
定したスラグ浴を形成させる方法としては、適正な量の
フラックスを均一に供給する必要があるが、前述のよう
に目視で確認不可能な開先開口部からフラックスを適正
供給することは非常に困難であった。

【０００６】これらの課題を解決する方法として、特開
昭６１−２１６８８１号公報にフラックス入りカットワ
イヤを起動用助材として散布するエレクトロスラグ溶接
のスタート方法が開示されているが、この方法に使用さ
れるフラックス入りカットワイヤの製造が非常に複雑で
あるとともに、低価格で容易に供給することが困難であ
る上、中身材のカットワイヤ同様表面部が通電性の高い
金属であるため、起動時の溶接条件によっては溶接ワイ
ヤが短絡して完全なアークスタートができない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、エレクトロ
スラグ溶接のアークスタートを容易にすることによって
短絡時の溶接スタートの失敗を無くし、スタートタブの
溶接削除部を可及的に減少させ、溶接能率の向上と溶接
施工コスト低減を図ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、以下の
通りである。

【０００９】（１）鋼カットワイヤ表面に、グラファイ
トと３５０ミクロン未満の微細な金属鉄粉を混合しコー
ティングしたことを特徴とするアークスタート材。 （２）鋼カットワイヤ表面にグラファイト薄膜をコーテ
ィングしたことを特徴とするアークスタート材。

【００１０】

【作用】以下に、本発明を詳細に説明する。

【００１１】まず、本発明のカットワイヤ自体の作用で
あるが、エレクトロスラグ溶接の開先内に散布されたカ
ットワイヤは溶接ワイヤとのアーク発生対極となり、直
接スタートタブにアークが発生した場合に起こるアーク
熱及びアーク力によるスタートタブの損傷を防止する効
果がある。同時に、アーク熱によりカットワイヤ自体も
溶融して溶融プールを形成して溶接スタート時の初期ア
ークを安定に保ち、エレクトロスラグ溶接状態に迅速に
移行できるようにする。また、カットワイヤであること
によりアークスタート材の見かけ比重を大きくすること
ができ、単に鉄粉等を散布した場合のようにアーク力に
よって吹き飛ばされて効果を発揮できないという欠点も
ない。

【００１２】次に、グラファイト及び鉄粉をコーティン
グすることの作用について説明する。従来のアークスタ
ート材、すなわち鋼カットワイヤ表面になにもコーティ
ングしていない無処理アークスタート材は、溶接ワイヤ
とスタートタブの間に挿入することにより、溶接ワイヤ
とカットワイヤとが短絡してもカットワイヤ同士の接触
通電面積が小さいことによりカットワイヤとカットワイ
ヤ間でアークが発生し、短絡を防止することを狙ったも
のであるが、カットワイヤ同士の接触の仕方によっては
接触面積が大きくなり短絡することがあり、短絡防止効
果が十分に発揮できない場合がある。これは、フラック
ス入り型のカットワイヤを用いた場合でも同様な結果と
なる。

【００１３】しかし、図１（ａ），（ｂ）に示すよう
に、本発明のアークスタート材１１，１１’の場合は、
耐短絡性の高いグラファイト３，３’と耐短絡性の低い
微細な金属鉄粉２，２’を適量混合し、適度の耐短絡性
を得るようにこれを鋼カットワイヤ１，１’の表面にコ
ーティングしているので、通電点はグラファイト中に分
散している金属鉄粉対金属鉄粉の部分となるため、アー
クスタート材同士の接触通電面積が小さくなり短絡が生
じず、確実かつ安定なアークスタートができる。

【００１４】ここで、本発明のアークスタート材に使用
する金属鉄粉の粒度を３５０ミクロン未満と限定した理
由は、グラファイト中に金属鉄粉を均一分散させること
により、通電面積を小さくすることにより溶接ワイヤ間
で短絡が発生せず、確実なアークスタートを得るためで
あり、これは必須要素である。

【００１５】さらに、本発明のアークスタート材のよう
に鋼カットワイヤにグラファイトと金属鉄粉を混合し、
コーティングした形態は、フラックス入りカットワイヤ
形態の場合に比べ製造が容易であり、グラファイトのコ
ーティング量も容易に変化させることが可能であり、ア
ークが安定し易く、アーク溶接からエレクトロスラグ溶
接への移行も早期に達成できる。また、本発明のアーク
スタート材にはカットワイヤのサイズを変化させること
で、種々の溶接条件に対応したアークスタート材の製造
も容易である。グラファイト溶接中に優先酸化してガス
化し、また金属鉄粉は溶融して溶接金属となるので、溶
接金属への悪影響はない。

【００１６】なお、本発明のアークスタート材のカット
ワイヤ、金属鉄粉及びグラファイトの組成及びコーティ
ング量等については、溶接条件、母材、ワイヤ成分、コ
ーティング量等によって適範囲は異なってくるが、通
常、溶接電流４５０Ａ程度の溶接の場合には、カットワ
イヤは中身で直径１ｍｍ程度、コーティングするグラフ
ァイトはカットワイヤ重量に対し１〜５重量％で、金属
鉄粉はグラファイトと混合して用いる場合は均一分散
し、適度の耐短絡性を得るという観点から、２〜１０ｗ
ｔ％程度にすることが望しい。なおグラファイトを単独
で用いる場合は、適度の耐短絡性を得る必要があるため
更に薄膜化する必要がある。

【００１７】

【実施例】本発明の効果を確認するために、カットワイ
ヤとフラックス、フラックス入りカットワイヤおよび図
１に模式図で示す形態の本発明アークスタート材１１を
用い、図２に示す消耗ノズル式エレクトロスラグ溶接の
起動試験を図３に示す開先形状の試験板を用い、表１に
示す溶接条件で溶接を行った。

【００１８】試験結果の評価は、溶接電流及びアーク電
圧波形を高速サンプリングし、アークスタート直後３０
秒間の短絡回数と再点弧電圧の高さにより耐短絡性を、
波形の乱れ状況によりアークの安定性を、さらに電流−
電圧波形からエレクトロスラグ溶接（ＥＳＷ）への移行
性を比較し、総合的に判定した。

【００１９】ここで、本発明のアークスタート材１１に
使用する、カットワイヤにはＪＩＳＺ ３３５１ ＹＳ
−Ｍ４に相当する組成で直径及び切断長１．０ｍｍのワ
イヤを用い、グラファイトと３５０ミクロン未満の粒径
の金属鉄粉をｗｔ％で１：２で配合しバインダーを用い
て混練しカットワイヤ重量に対し、これをワイヤ全表面
に１０ｗｔ％コーティングした。また同様のワイヤを用
い、これにグラファイトをバインダーと共に混練し、こ
れをワイヤ全表面に１ｗｔ％程度コーティングした。コ
ーティングは、カットワイヤを攪拌機中にて攪拌させな
がら予め混合したコーティング剤をバインダーと交互に
少量づつ添加する方法で行った。比較用のカットワイヤ
直径及び切断長は１．４ｍｍで本発明アークスタート材
と同一成分のもので、フラックスはＪＩＳ Ｚ ３３５
２ ＦＳ−ＦＧ３相当のものを、フラックス入りカット
ワイヤは、軟鋼外皮に本発明のアークスタート材のコー
ティング剤と同様の組成のものを１０ｗｔ％充填し、直
径及び切断長１．４ｍｍとしたものを使用した。

【００２０】溶接試験結果を表２に示すが、従来のカッ
トワイヤ及びフラックス入りカットワイヤに比べ、本発
明のアークスタート材がエレクトロスラグ溶接起動時の
耐短絡性、アーク安定性及びエレクトロスラグ溶接（Ｅ
ＳＷ）への移行性ともすべてに優れている。

【００２１】

【表１】

【００２２】

【表２】

【００２３】

【発明の効果】本発明エレクトロスラグ用アークスター
ト材を使用することによって、エレクトロスラグ溶接の
アーク起動が容易になり、溶接作業者の高度な技量に頼
らなくともアークスタート時の短絡防止が可能となると
ともにアークが早期に安定しエレクトロスラグ溶接への
移行も迅速に行われるため、溶接能率の向上を図ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明アークスタート材の形態を示す模式図で
ある。

【図２】本発明実施例に用いたエレクトロスラグ溶接方
法を説明する模式図である。

【図３】本発明実施例に用いたエレクトロスラグ溶接試
験体の開先形状を説明する平面図である。

【符号の説明】

１，１’ カットワイヤ ２，２’ 鉄粉 ３，３’ グラファイト ４，４’ 母材 ５ スタートタブ ６ エンドタブ ７ 消耗ノズル ８ 溶接ワイヤ ９ 消耗ノズル通電クランプ １０ 溶接ワイヤ送給ローラ １１，１１ アークスタート材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼カットワイヤ表面に、グラファイトと
   ３５０ミクロン未満の微細な金属鉄粉を混合しコーティ
   ングしたことを特徴とするアークスタート材。
2. 【請求項２】 鋼カットワイヤ表面にグラファイトをコ
   ーティングしたことを特徴とするアークスタート材。