JPH0667560B2 - 硬化肉盛用フラツクス入り帯状電極 - Google Patents

硬化肉盛用フラツクス入り帯状電極

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JPH0667560B2
JPH0667560B2 JP61227829A JP22782986A JPH0667560B2 JP H0667560 B2 JPH0667560 B2 JP H0667560B2 JP 61227829 A JP61227829 A JP 61227829A JP 22782986 A JP22782986 A JP 22782986A JP H0667560 B2 JPH0667560 B2 JP H0667560B2
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康俊 中田
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
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    • B23K35/0261Rods, electrodes, wires
    • B23K35/0277Rods, electrodes, wires of non-circular cross-section

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は硬化肉盛用フラックス入り帯状電極に関し、更
に詳しくは潜弧溶接法による硬化肉盛溶接を高能率に実
施可能で特に母材稀釈を低く抑え、高合金含有溶着金属
を用意に得ることのできるフラックス入り帯状電極に関
するものである。
〔従来の技術〕
従来より帯状電極は肉盛溶接の分野に数多く利用されて
いるが、実用化されているのは、いわゆる板材を0.4mm
程度に圧延、所定の幅(25,37.5,50,75mm等)に切断
し、コイル状に巻いたソリッドタイプのものである。こ
のソリッドタイプの帯状電極は、圧延により扁平に加工
するためこの加工性が問題となる。そのため加工性の良
いオーステナイト系ステンレス鋼、フェライト系ステン
レス鋼を得るための用途には相当多く利用されている
が、硬化肉盛の分野では、一般に高炭素含有溶着金属を
必要とするため、このような合金成分、特に硬化能の大
きいC,Crを含有したソリッドタイプの帯状電極を製造す
ることは困難であった。
そのため硬化肉盛溶接の分野では、帯状電極としては加
工性の良好な軟鋼を使用し合金成分はボンドフラックス
から添加する方法が採られており、せいぜい5%Cr程度
の溶着金属を得るのが溶接作業性、成分偏析などの性能
面で限界であった。
又、高炭素高合金含有溶着金属を得るためには、従来よ
りフラックス入りワイヤによる潜弧溶接が利用されてい
るが、フラックス入りワイヤによる潜弧溶接は帯状電極
による潜弧肉盛溶接にくらべ、極端に溶け込み率が大き
いため目的とする溶着金属を得るためには3〜4層積層
しないとならず1〜2層盛で目的とする溶着金属が得ら
れる帯状電極に比べ能率コストを犠牲にせざるを得な
い。
フラックス帯状電極としては、いくつかの先行技術があ
り、例えば特開昭52−115754号公報記載の「フラックス
入り帯状電極」があるが、その目的として「狭開先を設
けた立向溶接に有利に適用される複合型帯状電極」であ
り、いわゆる継手溶接のためのものであり本発明の目的
とする硬化肉盛の分野とはほど遠いものである。又本発
明が圧延により帯状電極を製造するのに比べ特開昭52−
115754号公報記載の電極は従来からあった複合ワイヤの
製造方法よりヒントを得てワイヤ断面形状を変更したも
のであり、らかに発明思想が異なるものである。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明は、稀釈率を低く抑えると同時に合金歩留の向上
が図れ、従来得られなかった高炭素高合金含有溶着金属
を1層目から得ることができ、しかも高能率潜弧溶接が
可能なフラックス入り帯状電極を提供することを目的と
するものである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の要旨は、充填フラックスを軟鋼製パイプに充填
した後、圧延により扁平に成形してなるフラックス入り
帯状電極であって、帯状電極の厚さが0.5〜2.0mmの範囲
にあり、充填フラックスはフラックス入り帯状電極全重
量比でC:0.1〜5.0%、Cr:0.5〜40.0%、更に炭酸塩の1
種以上が0.15〜3.0%、残部合金剤、鉄粉からなるフラ
ックスを含有することを特徴とするフラックス入り帯状
電極にある。
〔作 用〕
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の軟鋼製パイプにフラックスを充填した後、圧延
によりフラックス入り帯状電極を製造する理由を述べ
る。帯状電極溶接法は、ガスシールド溶接法と異なり相
当の高電流で使用されるため、送給装置が強固に作られ
ているとともに送給モータも馬力の強いものが使用され
ている。そのため従来のフラックス入りワイヤに用いら
れている薄肉の軟鋼パイプにフラックスを巻き込んだ形
状の丸断面から矩形の帯状電極とした場合、腰が弱く送
給時に電極が座屈あるいは充填フラックスが緻密に充填
されていないためフラックスが溶接途中にフラックスが
抜け落ちる等の問題が発生し溶接は不可能となる。又、
軟鋼フープにフラックスを巻き込み単に矩形の帯状電極
にした場合充填フラックスの間にまだ相当の空隙が残っ
ており大電流を流した場合、電極が真赤になりフラック
スが抜け落ちたり電極の供給が間に合わなくなったりし
て健全な溶接が出来ない。一方、パイプを圧延して成形
した本発明におけるフラックス入り帯状電極は剛性が強
く、内蔵フラックスも充分緻密に締めつけられており、
上記の如き電極の座屈、充填フラックスの脱落、電極の
異常の溶け落ち、あるいは送給が間に合わないと言う問
題は全く生ずることなく安定した溶接ができ、又得られ
た溶着金属も健全である。
又、軟鋼製パイプを用いる理由は主に圧延性の面からで
ある。パイプ自体C,Crのような硬化元素を含むパイプを
使用すれば溶着金属の硬さの向上に寄与できるが圧延性
が劣化し、目的とする厚さの帯状電極を得ることは困難
である。
更に充填フラックス中のCについて述べる。Cは硬化肉
盛溶接においては、溶着金属の硬さを高め耐摩耗性を向
上させるためには必須の成分である。しかしCがフラッ
クス入り帯状電極全量に対して0.1%未満ではその効果
が十分発揮されず、一方5.0%超では溶融金属が極端に
脆くなり実用に耐え得ないのでフラックス入り帯状電極
全重量比でC:0.1〜5.0%と規定した。
又、CrはC同様に硬化肉盛溶接においては、溶着金属の
硬さを高め、耐摩耗性を向上させるために必須の成分で
ある。Crはフラックス入り帯状電極重量に対して0.5%
未満ではその効果は十分に発揮されない。一方40%超え
のCrの添加はそれほど顕著な硬さの上昇、耐摩耗性の向
上が認められない。又、他の元素で添加した場合フラッ
クス充填率が多くなり、フラックス入り帯状電極を製造
する上での圧延性の劣化につながるのでフラックス入り
帯状電極全重量に対してCr:0.5〜40%と規定した。尚、
フラックス充填率は(1)式に示す計算式を用いた。
Fp:パイプ重量 Ff:充填フラックス重量 又、C,Cr以外のSi,Mn,Mo,V,Wなどの目標とする溶着金属
成分に合わせて任意に添加することが出来る。ただし帯
状電極の圧延性を考慮してフラックス充填率を50%以内
に抑えることが望ましい。
次に炭酸塩を規定した理由について述べる。炭酸塩は、
溶接作業性、特にアーク安定性、スラグ剥離性又、スラ
グの粘性改善などに著しい効果があり、溶接材料の原材
料として重要なものである。本発明においても炭酸塩の
1種以上を適量帯状電極の充填フラックスに添加するこ
とによりアークの安定性は改善され、溶着速度の向上お
よび合金歩留においても著しい改善が図れた。第1図は
1.0mmt×17.5mmwの帯状電極(フラックス充填率:20%)
を製造し溶接電流400,500,600A、溶接電圧はいずれも30
V、溶接速度30cm/minで軟鋼SM41B25mmtの上に溶接した
時の溶着速度を測定した例である。又、使用したフラッ
クスは高酸化マンガン系メルトフラックスである。第1
図を見てわかるとおり、従来のフラックス入りワイヤと
比較しても溶着速度が数段改善されたことがわかる。又
炭酸塩添加0のフラックス入り帯状電極と比較しても炭
酸塩を添加することにより5〜8%の溶着速度の増加が
認められた。
又第2図,第3図は帯状電極中のC,Cr量と溶着金属のC,
Cr量の関係を示す。使用したフラックスは高酸化マンガ
ン系メルトフラックスで溶接電流550A、溶接電圧30V、
溶接速度30cm/minで軟鋼SM41B25mmtの上に2層盛した
時の合金歩留を測定した結果である。尚、帯状電極は1.
0mmt×17.5mmw(フラックス充填率:20%)を使用した。
第2図,第3図より明らかのように帯状電極中に適量の
炭酸塩を添加することによりC,Crの歩留が向上すること
がわかる。
従来帯状電極は一般的に他の溶接法と比較し大入熱であ
り帯鋼中の合金成分の酸化消耗が激しいために、合金成
分の添加が容易な焼成型フラックスの使用が一般的であ
り酸化消耗分をあらかじめフラックスよ添加する方法が
採られている。しかしながら、ボンドフラックスは原材
料に水ガラスを添加し、適当な粒度に調整し、乾燥、焼
成を行ない製造されることからフラックス粒の粉化が激
しく、肉盛溶接などではフラックスを繰り返し使用する
ことから、その粉化した微細なフラックスが溶接途中に
舞上り作業環境の悪化などの問題がある。一方、メルト
フラックスは合金を添加できないという欠点はあるが、
粉化などの問題もなく、又嵩比重がバンドフラックスに
比べ大きいためフラックスの飛散などの問題も発生しな
い。このように帯状電極溶接法においてメルトフラック
スを使用することは作業環境上においてもメリットが大
きい。
本発明における帯状電極は電極中に適量の炭酸塩を添加
することにより従来のフラックス入りワイヤでの溶接に
おける合金歩留が保持できることから、工業的利用価値
は大きい。しかしながら帯状電極中に0.15%未満ではこ
の効果は少なく又、3%超では効果も飽和してしまうと
同時に、炭酸塩は溶接後スラグとなり、溶着量を減じる
方向にあるので帯状電極中のスラグ生成剤はなるべく少
くする必要がある。又、多量な炭酸塩の添加は溶接時に
多量にヒュームを発生するなど作業環境の悪化を招くこ
とから炭酸塩1種以上で0.15〜3.0%の範囲とした。な
お、ここで言う炭素塩とは炭酸石灰、炭酸マグネシウ
ム、炭酸バリウムなどを言う。
次に帯状電極の厚さを規定した理由について述べる。
一般に帯状電極の厚さは、母材への稀釈率と密接な関係
があり、薄くなる程稀釈率は少さくなり、厚くなるにつ
れて稀釈率は大きくなることはよく知られている。フラ
ックス入り帯状電極においても同様な結果であるが、電
極の厚さが0.5mm未満では、圧延での生産性の低下、溶
接時の座屈など発生し、好ましくない。又、2.0mm超で
は、電極自身硬くなり安定した電極送給に問題があり、
又母材への稀釈率においても20%を超えることになり、
帯状電極溶接法の特徴である母材への稀釈率が少ないと
いうことにはならないので電極厚さを0.5〜2.0mmの範囲
に規定した。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を示す。
フラックス入り帯状電極を製造する際用いたパイプを第
1表に示す。このパイプを用いて作ったフラックス入り
帯状電極を第2表に示す。比較のため、本発明以外のフ
ラックス入り帯状電極についても検討を行った。使用し
た母材を第3表に示す。組合せフラックスは高酸化マン
ガン系メルトフラックスを使用した。溶接条件は第4表
に示す。フラックス入り帯状電極の寸法が異なるため溶
接電流は同一電流密度となるように設定した。試験結果
は第5表に一括して示す。尚、肉盛層数はすべて2層盛
とした。
比較例で示したFCS−13は、フラックス入り帯状電極中
の炭酸塩が本発明の範囲の下限をわっており、炭酸塩添
加の効果である歩留の向上、溶着速度の向上が見られな
い。
FCS−14はフラックス入り帯状電極中の炭酸塩が本発明
範囲の上限を超えており、歩留、溶着速度とも本発明例
と比較して遜色ない。しかし炭酸塩が多いために溶接途
中に発生するヒューム量が多く炭酸塩の効果も飽和して
いることから本発明の範囲外とした。
FCS−15,FCS−16は、フラックス入り帯状電極の厚さが
いずれも本発明の範囲外であり、FCS−15については電
極の厚さが薄いため溶接途中に送給ローラ部分で曲りが
発生し、給電チップ部分で座屈し良好な溶接性が保たれ
なかった。
又、逆にFCS−16は電極厚さが厚いため電極自身硬く送
給ローラでのスムーズな送給ができず溶接性不可とし
た。又稀釈率が20%を超えるので好ましくない。
FCS−17は、FCS−13と同様に炭酸塩の量が本発明範囲外
であり、歩留、溶着速度いずれも本発明例と比較し改善
されたと言い難い。
FCS−18は、電極中のCとCrが本発明範囲の上限を超え
ており、また圧延途中で電極に割れが発生し、目的であ
る寸法1.0mmt程度までの圧延が不可能であった。
FCS−19は、フラックス入り帯状電極中のC量が本発明
範囲の下限をわっており硬化肉盛材としてビッカース硬
さにおいてもHv163と低く耐摩耗性の面より実用に耐え
ない。
FCS−20は、FCS−19と同様にフラックス入り帯状電極中
のCr量が本発明範囲の下限をわっており、硬化肉盛材と
してビッカース硬さHv157と低く、これも耐摩耗性の面
より実用に耐えない。
これらと比較して本発明により得られたフラックス入り
帯状電極はいずれも良好な圧延性、溶接性を示し、合金
歩留もフラックス入りワイヤ並みでCについては30〜40
%、Crについては70〜76%とメルトフラックスを使用す
るフラックス入りワイヤ使用の潜弧溶接法と同等な合金
歩留を有している。又、作業能率、ここでいう溶着速
度、においても改善の効果が著しいことが判明した。
〔発明の効果〕 以上詳細に説明したように、本発明は圧延により板厚が
薄いにも拘らず剛性の強いフラックス入り帯状電極を得
ることにより、合金歩留の向上、溶着速度の向上が図れ
ると同時に硬化肉盛材料として高合金溶着金属が容易に
得られるなどその工業的価値は大きい。
【図面の簡単な説明】 第1図は、フラックス入り帯状電極による溶接電流と溶
着速度の関係を示すグラフである。 第2図は、フラックス入り帯状電極中のC量と溶着金属
中のC量の関係を示すグラフである。 第3図は、フラックス入り帯状電極中のCr量と溶着金属
中のCr量の関係を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 等 神奈川県相模原市淵野辺5−10−1 新日 本製鐵株式會社第2技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭51−65050(JP,A) 特開 昭61−216893(JP,A) 特公 昭46−4056(JP,B1)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】充填フラックスを軟鋼製パイプに充填した
    後、圧延により扁平に成形してなるフラックス入り帯状
    電極であって、この帯状電極の厚さが0.5〜2.0mmの範囲
    にあり、充填フラックスはフラックス入り帯状電極全重
    量比でC:0.1〜5.0%、Cr:0.5〜40.0%、更に炭酸塩の1
    種以上が0.15〜3.0%、残部合金剤、鉄粉からなるフラ
    ックスを含有することを特徴とする硬化肉盛用フラック
    ス入り帯状電極。
JP61227829A 1986-09-26 1986-09-26 硬化肉盛用フラツクス入り帯状電極 Expired - Lifetime JPH0667560B2 (ja)

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