JPH0631483A

JPH0631483A - ガスシールドアーク溶接用メタル系フラックス入りワイヤ

Info

Publication number: JPH0631483A
Application number: JP18842492A
Authority: JP
Inventors: Akihisa Yamaura; 晃央山浦; Kazukuni Hase; 和邦長谷; Nobuhisa Tabata; 綽久田畑; Toshiya Matsuyama; 隼也松山
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1992-07-15
Filing date: 1992-07-15
Publication date: 1994-02-08

Abstract

(57)【要約】【目的】高入熱溶接においても優れた強度と靱性を有
する溶接金属が得られるガスシールドアーク溶接用フラ
ックス入りワイヤを提供する。【構成】Ｃｒ：３％以下、Ｎｂ：０．３％以下、Ｖ：
０．３％以下のうち少なくとも１種以上を合計０．２〜
３％含む金属粉を７０％以上９５％未満含有し、Ｃ含有
量を0.3%以下としたフラックスを全ワイヤ重量比として
１０〜３０％包含させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋼構造物の溶接に用い
られるガスシールドアーク溶接用メタル系フラックス入
りワイヤに関するものであり、高溶接入熱で溶接した場
合でも安定した強度、靱性が得られる。

【０００２】

【従来の技術】省力化および生産効率向上の面からメタ
ル系フラック入りワイヤによるガスシールドアーク溶接
が増加しつつある。メタル系複合ワイヤは鉄粉を主体と
した金属粉を主成分として、アーク安定成分と少量のス
ラグ形成剤を添加したものであり、同一径のソリッドワ
イヤに比べ同一溶接電流では溶融速度が高く、かつスパ
ッタなどの発生が少ない。そのため高溶着速度を必要と
する建設機械、鉄骨加工などの分野で広く用いられてい
る。特開昭６３−１８３７９５号公報、特開昭６３−２
１５３９５号公報などに、金属粉を８０％程度以上含有
し溶着量が大きくスパッタの少ないメタル系フラックス
入りワイヤが開示されているが、溶接金属の機械的性質
に関しては、具体的な実施例がなくほとんど関心が払わ
れていないのが現状である。高溶着速度を得るために溶
接入熱を高くすると、溶接部の冷却速度が小さくなり焼
き入れ不足となり、強度の低下や靱性の劣化が見られる
場合があった。焼き入れ性向上のために、例えば外皮も
しくはフラックス中のＣを高めて溶接金属中のＣ量を上
げると、高温割れを生じたり、ＣＯ反応が激しくなりコ
アードワイヤの特徴である低スパッタ性が損なわれるな
どの問題があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
のガスシールドアーク溶接用メタル系フラックス入りワ
イヤにおいて、高溶着速度を得るために溶接入熱を高く
した場合にしばしば問題となった強度の低下や靱性の劣
化を改善するガスシールドアーク溶接用メタル系フラッ
クス入りワイヤを提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、Ｃ：０．０５
％（重量％）以下の軟鋼製外皮中に、フラックス組成と
して、Ｃｒ：３％以下、Ｎｂ：０．３％以下、Ｖ：０．
３％以下のうち少なくとも１種以上を添加しその合計が
０．２〜３％となるような金属粉を７０％以上かつ９５
％未満を含有するフラックスを全ワイヤ重量に対し１０
〜３０％包含することを特徴とするガスシールドアーク
溶接用メタル系フラックス入りワイヤであり、またＣ：
０．０５％（重量％）以下の軟鋼製外皮中に、フラック
ス組成として、Ｃｒ：３％以下、Ｎｂ：０．３％以下、
Ｖ：０．３％以下のうち少なくとも１種以上を添加しそ
の合計が０．２〜３％となるような金属粉を７０％以上
かつ９５％以下含有し、さらに望ましくはＣが０．３％
未満であるフラックスを全ワイヤ重量に対し１０〜３０
％包含することを特徴とするガスシールドアーク溶接用
メタル系フラックス入りワイヤである。

【０００５】

【作用】外皮はフラックスが充填されてから伸線される
ことにより加工硬化する。そのため低合金鋼外皮を用い
ると、ワイヤの強度レベルが高くなりすぎるために焼鈍
工程が必要となる。内包フラックスは、ワイヤの軟化焼
鈍熱処理により焼結したり、変質する恐れがあり、焼鈍
することは好ましくない。そこで焼鈍工程を必要としな
いように、Ｃが０．０５％以下の軟鋼製外皮を用いるこ
とが重要である。また、Ｃを０．０５％以下とすること
は後述するフラックスのＣ量とあいまってスパッタの低
減および高温割れの防止に効果がある。なお、外皮は図
１の（ａ）や（ｂ）に示すような軟鋼製フープを成形
し、合わせ目を成形のままにしたものや、（ｃ）に示す
ような合わせ目をフラックスを充填前もしくは充填後に
溶接して閉じたものを用いることができる。

【０００６】上記軟鋼製外皮に内包されるフラックス
は、金属粉（合金成分調整、脱酸剤）、アーク安定剤、
スラグ形成剤からなる。まず、金属粉としては、メタル
系フラックス入りワイヤの特徴である高溶着速度を達成
するためには、フラックス組成において７０％以上の金
属粉を含有することが必要である。また、高溶着速度を
得るための高い溶接入熱においても十分な焼き入れ性を
確保し強度、靱性を向上させる必要がある。そのために
添加合金元素および添加量を鋭意検討したところＣｒ、
Ｖ、Ｎｂの添加が焼き入れ性向上に著しい効果を有する
ことを見いだした。その全金属粉量にたいし、Ｃｒ：３
％以下、Ｎｂ：０．３％以下、Ｖ：０．３％以下のうち
の少なくとも１種以上を添加し、その合計が全金属粉量
の０．２〜３％が好適である。０．２％未満では、溶接
金属中の合金量が少なく焼入れ性向上の効果を期待でき
ない。一方全金属粉量にたいしＣｒ：３％越え、Ｎｂ：
０．３％越え、Ｖ：０．３％３％越え、およびそれらの
うち１種または２種以上の合計で３％を越えて添加する
と、溶接金属中の合金量が高くなり、強度の著しい上昇
と靱性劣化を招くため３％以下とした。なおＣｒ、Ｖ、
Ｎｂは、合金粉末として添加できるほか水アトマイズ法
により合金鉄粉の形で添加しても効果は同じである。

【０００７】全ワイヤ重量に対するフラックス量は１０
％未満では、外皮に電流が集中することによる溶着量の
向上が期待できず、かつアーク安定剤およびスラグ生成
剤量が十分でなくスパッタ発生量が多くなってしまう。
また３０％を越えて添加すると、伸線時に内包フラック
スが多いため断線の恐れがあり、また溶接時に外皮に電
流が集中しすぎて外皮が選択的に溶融し内包フラックス
が未溶融のまま溶融池に短絡し、スパッタ発生量が増加
する。

【０００８】金属粉として添加されるものは、溶着量の
観点から鉄粉を全金属粉量に対して好ましくは５０％以
上とするほか、Ｍｎ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉやそれらの合金
鉄に代表される脱酸剤と、Ｃｕ、Ｎｉなどの合金元素で
ある。また、Ｋ、Ｎａ、Ｆを最低１種以上含むアーク安
定剤を全金属粉量の０．５〜５％の範囲で添加すること
が好ましい。

【０００９】アーク安定剤は、スパッタの低減に寄与す
るが全金属粉量の０．５％未満ではその効果は十分でな
く、また５％を越えて添加するとアークが不安定になり
かえってスパッタ量が増える。アーク安定剤の例として
はチタン酸カリウム、珪酸チタンカリウム、珪弗化カリ
ウム、珪酸ソーダ、弗化リチウム、弗化ナトリウムなど
が上げられる。

【００１０】スラグ形成剤は、溶接ビードの保護、溶接
ビード形状保持のために重要な作用を有する。全金属粉
量に対する添加量としては、少なくとも１％以上の添加
が好ましいが、２０％を越えるとスラグ生成量が多くな
り、メタル系フラックス入りワイヤの特徴である高溶着
量の効果があまり期待できない。スラグ形成剤の例とし
ては、ＴｉＯ₂ 、ＳｉＯ₂ 、Ａｌ₂ Ｏ₃、ＭｎＯ、Ｍｇ
Ｏ、ＣａＯ、ＺｒＯ₂などがあげられる。金属粉量と
しては、フラックス量にたいして７０％以上であれば、
高溶着量を確保できるが、９５％未満に添加量を制限し
残部をアーク安定剤、スラグ形成剤とすることによりさ
らに、スパッタ発生量を低減することが可能である。

【００１１】本発明のガスシールドアーク溶接用メタル
系フラックス入りワイヤを用いて溶接を行う場合に使用
するガスとしてはガスのコスト面からはＣＯ₂ が好まし
いがよりスパッタの少ない溶接を必要とする場合には、
Ａｒ−ＣＯ₂ 、Ａｒ−Ｏ₂ などの使用も可能である。以
下具体的に実施例により、本発明の効果を明らかにす
る。

【００１２】

【実施例】鋼製外皮として表１に示す化学組成をもつフ
ープ（板厚０．８ｍｍ）と表２に示す組成のフラックス
と外皮を組合わせた直径１．２ｍｍのワイヤを用い、板
厚２０ｍｍのＳＭ４００鋼板を図２に示す開先形状と
し、溶接条件としては直流逆極性：３００Ａ−３５Ｖ−
３０ｃｍ／分、シールドガス：１００％ＣＯ₂ 、流量２
０ｌ／分、ワイヤ突き出し長さ：２０ｍｍで下向き多層
溶接を行った。その結果を表３に示す。

【００１３】試験項目としては単位時間当たりの溶着
量、スパッタ発生量、０℃におけるフルサイズ２ｍｍＶ
ノッチシャルピー衝撃試験、Ａ２号丸棒引張試験を行っ
た。溶着量は同一条件でのソリッドワイヤの溶着量を参
考にして、１２０ｇ／分以上を、またスパッタ量は３ｇ
／分以下を良好と判定した。機械的性質における判定は
ｖＥ≧１００Ｊ、引張強さ≧４９０ＭＰａを良好と判定
した。

【００１４】

【表１】

【００１５】

【表２】

【００１６】

【表３】

【００１７】Ｎｏ．１からＮｏ．５は、いずれも本発明
の範囲内のものであり十分な強度、靱性を有し、また溶
着量は多く、スパッタ発生量は少ない。また、フラック
ス中のＣが０．３％未満でフラックス中の全金属粉量が
９０％未満のＮｏ．１〜３ではＮｏ．４および５に比べ
さらにスパッタ発生量が少なくなっていることがわか
る。Ｎｏ．６は、外皮に０．０７２％Ｃのものを用いた
場合で伸線時に硬化し、断線が起こったため中間焼鈍を
６５０℃１時間の条件で行った。Ｃが高いためおよび熱
処理によりフラックスが変質しており溶接時にスパッタ
の発生が多く、作業性の劣化が見られた。

【００１８】Ｎｏ．７はＣｒ量が、Ｎｏ．８はＮｂ量、
Ｎｏ．９はＶ量がそしてＮｏ．１１はＣｒ、Ｎｂ、Ｖの
合計が上限を越えるもので、強度が著しく上昇し、靱性
が劣化した。Ｎｏ．１０はＣｒ、Ｎｂ、Ｖの添加量合計
が０．２％未満で焼入れ性が不足しており、強度、靱性
とも低い。Ｎｏ．１２はフラックス中の全金属粉量が７
０％未満のもので溶着金属量が少ない。Ｎｏ．１３はフ
ラックス中の全金属粉量が９５％を越えるものでスパッ
タ発生量が多い。Ｎｏ．１４は全ワイヤ重量にたいする
フラックス重量が１０％未満のものであり、スパッタ発
生量が多くまた溶着量が少ない。Ｎｏ．１５はフラック
ス重量が３０％を越えるものであり、スパッタ発生量が
多い。

【００１９】

【発明の効果】以上実施例により具体的に例示したごと
く本発明は、高入熱溶接時においても、十分な焼き入れ
性を有し、強度、靱性に優れ、かつソリッドワイヤに比
べ溶着量が多く、しかもスパッタ量の少ないガスシール
ドアーク溶接用メタル系フラックス入りワイヤを提供す
るものであり、構造物の高能率溶接にたいする信頼性を
著しく高めるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】種々のタイプのフラックス入りワイヤの断面形
状を示す説明図。

【図２】フラックス入りワイヤの溶接評価試験に用いた
試験片の開先形状の断面図。

【符号の説明】

１軟鋼製外皮２フラックス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田畑綽久千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究本部内 (72)発明者松山隼也千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究本部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｃ：０．０５％（重量％）以下の軟鋼製
外皮中に、フラックス組成として、Ｃｒ：３％以下、Ｎ
ｂ：０．３％以下、Ｖ：０．３％以下のうち少なくとも
１種以上を添加しその合計が０．２〜３％となるような
金属粉を７０％以上かつ９５％未満を含有するフラック
スを全ワイヤ重量に対し１０〜３０％包含することを特
徴とするガスシールドアーク溶接用メタル系フラックス
入りワイヤ。
【請求項２】Ｃ：０．０５％（重量％）以下の軟鋼製
外皮中に、フラックス組成として、Ｃｒ：３％以下、Ｎ
ｂ：０．３％以下、Ｖ：０．３％以下のうち少なくとも
１種以上を添加しその合計が０．２〜３％となるような
金属粉を７０％以上９５％以下含有し、さらにＣが０．
３％未満であるフラックスを全ワイヤ重量に対し１０〜
３０％包含することを特徴とするガスシールドアーク溶
接用メタル系フラックス入りワイヤ。