JPH0669634B2 - Self-shielded arc welding flux-cored wire for thin plates - Google Patents

Self-shielded arc welding flux-cored wire for thin plates

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JPH0669634B2
JPH0669634B2 JP11652690A JP11652690A JPH0669634B2 JP H0669634 B2 JPH0669634 B2 JP H0669634B2 JP 11652690 A JP11652690 A JP 11652690A JP 11652690 A JP11652690 A JP 11652690A JP H0669634 B2 JPH0669634 B2 JP H0669634B2
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flux
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は外部からシールドガラスやフラックスを供給す
ることなく溶接を行うことのできるセルフシールドアー
ク溶接フラックス入りワイヤに係り、特に低電流域(20
0A以下)でスパッタ発生量が少なく、優れたビード外観
(形状)を有することを特長とし、薄板の溶接に適した
セルフシールドアーク溶接フラックス入りワイヤに関す
るものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a self-shielded arc welding flux-cored wire that can be welded without supplying shield glass or flux from the outside, and particularly to a low current region (20).
The present invention relates to a self-shielded arc welding flux-cored wire suitable for thin sheet welding, characterized by having a bead appearance (shape) with less spatter generation at 0 A or less).

(従来の技術) 近年、薄板(板厚0.6〜3.2mm程度が中心)の需要は自動
車、住宅、農機具等を始めとして急激に伸びてきてお
り、鋼材需要の約40%弱を占めるに至っている。また耐
食性や外観など製品の品質向上を目的とし、亜鉛メッキ
鋼板を中心とした表面処理鋼板の採用も進んでいる。
(Prior art) In recent years, the demand for thin plates (thicknesses around 0.6 to 3.2 mm) has been rapidly increasing, starting with automobiles, housing, agricultural equipment, etc., and has reached about 40% of steel material demand. . In addition, for the purpose of improving product quality such as corrosion resistance and appearance, the adoption of surface-treated steel sheets centering on galvanized steel sheets is also in progress.

現在、この分野で使用されている溶接材料は、溶接施工
の能率向上の観点より、主としてワイヤ径0.6mmφ〜1.2
mmφの細径ソリッドワイヤであり、これを使用したガス
シールドアーク溶接法が採用されている。
Currently, the welding materials used in this field are mainly wire diameters from 0.6 mmφ to 1.2 mm from the viewpoint of improving the efficiency of welding work.
It is a small diameter solid wire of mmφ, and the gas shield arc welding method using this is adopted.

しかし乍ら、このようなソリッドワイヤによるガスシー
ルドアーク溶接は、 (1)スパッタの発生が多く、ビード外観(形状)が悪
い、 (2)表面処理鋼板において、欠陥(ピット、ブローホー
ル)が発生する、 (3)風による影響を受け易く、屋外での作業が困難であ
る(特に建築の現場溶接、農機具の補修溶接等)、 (4)高価なシールドガス(Ar、CO2)を使用しなければ
ならない場合もある、 等の難点があり、このため、スパッタ除去、欠陥の手直
し及び防風対策などに労力を費さねばならず、問題とな
っている。
However, gas shielded arc welding with such a solid wire has the following problems: (1) Spatters are often generated and the bead appearance (shape) is poor; (2) Defects (pits, blow holes) are generated in the surface-treated steel sheet. (3) It is easily affected by wind and it is difficult to work outdoors (especially on-site welding of construction, repair welding of agricultural machinery, etc.), (4) Using expensive shielding gas (Ar, CO 2 ). In some cases, it is necessary to make efforts to remove spatter, repair defects, and prevent wind damage, which is a problem.

(発明が解決しようとする課題) このような問題を解決する対策として、特開昭61−1691
96号が提案されている。しかし、この提案に係るセルフ
シールドアーク溶接フラックス入りワイヤは上記問題点
(1)〜(4)をほぼ解決してはいるものの、特に低電流域
(200A以下)における溶接作業性が不充分なため、適用
板厚が限定されるという欠点があり、未だ実用化には至
っていない。特に板厚0.6〜2.0mmt程度の薄板の溶接、
すなわち、低電流域の溶接において、(i)スパッタ発生
量が非常に多い、(ii)ビード外観形状が悪い、と言う2
点の問題点があり、この範囲においてはソリッドワイヤ
より作業能率が低下することが指摘されている。
(Problems to be Solved by the Invention) As a measure for solving such a problem, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-1691
No. 96 is proposed. However, the self-shielded arc welding flux-cored wire according to this proposal has the above-mentioned problems.
Although (1) to (4) have been almost solved, there is a drawback that the applicable plate thickness is limited due to insufficient welding workability especially in the low current region (200 A or less), and it is still in practical use. Has not arrived. Welding thin plates with a plate thickness of 0.6 to 2.0 mmt,
That is, in welding in the low current region, (i) the amount of spatter generated is very large, and (ii) the bead appearance shape is poor.
It is pointed out that the work efficiency is lower than that of the solid wire in this range.

本発明は、上記セルフシールドアーク溶接フラックス入
りワイヤの低電流域(200A以下)での問題を解決するた
めになされたものであって、低電流域でスパッタ発生量
が少なく、優れたビード外観(形状)を有し、特に薄板
の溶接に適したセルフシールドアーク溶接フラックス入
りワイヤを提供することを目的とするものである。
The present invention was made in order to solve the problem in the low current region (200 A or less) of the self-shielded arc welding flux-cored wire, in which the spatter generation amount is small in the low current region, and an excellent bead appearance ( It is an object of the present invention to provide a self-shielded arc welding flux-cored wire which has a shape and is particularly suitable for welding thin plates.

(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、低電流域でのス
パッタ発生機構を検討すると共に、ビード外観形状に関
して外皮金属組成、フラックス率、フラックス組成等々
について種々検討した結果、(外皮断面積)/(ワイヤ
断面積)比のワイヤ長手方向のバラツキとワイヤ水分
量、Ca含有量、金属弗化物の量を特定することが効果的
であるとの知見を得た。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above-mentioned object, the present inventor has investigated a spatter generation mechanism in a low current region, and variously relates to a bead appearance shape with respect to outer metal composition, flux rate, flux composition and the like. As a result of the study, it was found that it is effective to specify the variation in the (outer skin cross-sectional area) / (wire cross-sectional area) ratio in the wire longitudinal direction and the wire moisture content, Ca content, and metal fluoride content. It was

そこで、この知見に基づいてセルフシールドアーク溶接
フラックス入りワイヤの一般的要件についても更に詳細
に検討した結果、ここに本発明をなしたものである。
Therefore, based on this knowledge, the general requirements for the self-shielded arc welding flux-cored wire have been studied in more detail, and as a result, the present invention has been made.

すなわち、本発明は、ワイヤ水分量が300〜1000ppmで、
鋼製外皮に対ワイヤ全重量比で以下の成分、 金属弗化物(弗素換算):0.1〜1.0% Ca:0.1〜1.5% Al:2.0〜4.0% Mg:0.3〜1.5% Mn:0.3〜1.8% C:0.2〜0.5% を必須成分として含むフラックスをフラックス率が6〜
20重量となるように充填し、且つ(外皮断面積)/(ワ
イヤ断面積)比のワイヤ長手方向のバラツキが0.05以下
であることを特徴とする薄板用セルフシールドアーク溶
接フラックス入りワイヤを要旨とするものである。
That is, the present invention, the wire moisture content is 300 ~ 1000ppm,
Steel shell with the following components in the total weight ratio to the wire, metal fluoride (converted to fluorine): 0.1 to 1.0% Ca: 0.1 to 1.5% Al: 2.0 to 4.0% Mg: 0.3 to 1.5% Mn: 0.3 to 1.8% C: 0.2-0.5% flux containing 6% as an essential component
A gist of a self-shielded arc welding flux cored wire for thin plates, which is filled so as to have a weight of 20 and has a variation of (cover cross-sectional area) / (wire cross-sectional area) ratio in the wire longitudinal direction of 0.05 or less. To do.

以下に本発明を更に詳細に説明する。The present invention will be described in more detail below.

前述の如く、従来技術の問題点を解決するため、本発明
者は種々の基礎実験を行った。
As described above, the present inventor has conducted various basic experiments in order to solve the problems of the prior art.

ワイヤ水分、(外皮断面積)/(ワイヤ断面積)比のワ
イヤ長手方向のバラツキ: まず、セルフシールドアーク溶接フラックス入りワイヤ
の低電流域(200A以下)でのスパッタ発生機構について
アーク現象の高速度カメラ観察を含め、種々検討した結
果、アーク不安定に起因するスパッタが殆どであり、以
下に示す如く、低スパッタ化の支配因子としては、 (外皮断面積)/(ワイヤ断面積)比のワイヤ長手方
向のバラツキ ワイヤ水分 が重要であることが認められた。
Variation of wire moisture and (outer skin cross-sectional area) / (wire cross-sectional area) ratio in the longitudinal direction of the wire: First, self-shield arc welding flux spatter generation mechanism in low current range (200A or less) High arc rate As a result of various studies including camera observation, most of the spatter is caused by arc instability, and as shown below, the factor controlling the low spatter is that the wire has a (skin cross-sectional area) / (wire cross-sectional area) ratio. Longitudinal variation It was recognized that wire moisture is important.

なお、実験条件(供試ワイヤ、溶接条件、スパッタ量の
測定方法)は以下のとおりとした。
The experimental conditions (test wire, welding conditions, measuring method of spatter amount) were as follows.

〔供試ワイヤ〕[Test wire]

ワイヤ径:1.0mmφ 使用フープ:軟鋼 断面形状:第4図(A) フラックス:後述実施例中のNo.1の配合 フラックス率:13% 〔溶接条件〕 溶接電流:80A、極性:DCEN アーク電圧:アーク長約1mmとなる電圧 溶接速度:15cm/min チップ・母材間距離:15mm 母材:SS41(12mmt) 溶接法:ビードオンフレート法 〔スパッタ量の測定方法〕 後述の実施例の場合と同じ方法。 Wire diameter: 1.0mmφ Hoop used: Mild steel Cross-sectional shape: Fig. 4 (A) Flux: No. 1 compound in the examples described below Flux rate: 13% [Welding condition] Welding current: 80A, Polarity: DCEN Arc voltage: Voltage for arc length of about 1 mm Welding speed: 15 cm / min Distance between tip and base metal: 15 mm Base metal: SS41 (12 mmt) Welding method: Bead-on-flate method [Method for measuring spatter amount] Method.

第1図は(外皮断面積)/(ワイヤ断面積)比のワイヤ
長手方向のバラツキ(以下、ΔSという)とスパッタ発
生量の関係を示したものである。ここで、(外皮断面
積)/(ワイヤ断面積)比の測定は、ワイヤ断面におけ
る外皮面積、ワイヤ面積を画像処理(面積分析)により
求め、その比を計算して測定し、この比のバラツキは、
ワイヤ長手方向10cm間隔でn=30測定し、その比の最大
値と最小値を計算して求めた。その際、ワイヤ断面のサ
ンプリングについては、スプール巻きの場合は1スプー
ルの中央部よりサンプリングし、またパック入りワイヤ
の場合は収納中央部よりサンプリングした。
FIG. 1 shows the relationship between the variation in the (outer skin cross-sectional area) / (wire cross-sectional area) ratio in the wire longitudinal direction (hereinafter referred to as ΔS) and the amount of spatter generation. Here, the (outer skin cross-sectional area) / (wire cross-sectional area) ratio is measured by obtaining the outer skin area and the wire area in the wire cross section by image processing (area analysis), calculating the ratio, and measuring the variation of this ratio. Is
N = 30 was measured at 10 cm intervals in the longitudinal direction of the wire, and the maximum and minimum values of the ratio were calculated. At that time, regarding the sampling of the wire cross section, in the case of spool winding, the sampling was performed from the center of one spool, and in the case of the packed wire, the sampling was performed from the center of the storage.

第1図より、ΔSの低減が低スパッタ化に有効であるこ
とが認められる。ΔSが大きいと局部的に電流密度が変
化するため、アーク長が変動し、スパッタが発生する。
すなわち、ΔSが0.05を超えると、アーク長の変動が大
きくなり、スパッタが急増する。なお、従来のセルフシ
ールドアーク溶接フラックス入りワイヤのΔSは0.07〜
0.08であった。
From FIG. 1, it is recognized that the reduction of ΔS is effective for reducing the spatter. If ΔS is large, the current density locally changes, so the arc length fluctuates and spatter occurs.
That is, when ΔS exceeds 0.05, the variation of the arc length becomes large and the spatter increases sharply. The conventional self-shielded arc welding flux-cored wire has a ΔS of 0.07-
It was 0.08.

これより、スパッタの低減には、ΔSは0.05以下に管理
することが重要であるこことが判明した。
From this, it was found that it is important to control ΔS to be 0.05 or less in order to reduce spatter.

なお、ΔSの調整は、成型、伸線時の速度、ダイススケ
ジュールなどの生産技術面及びフラックス粒度などのワ
イヤ組成面の調整により行うことができる。
The ΔS can be adjusted by adjusting the production technology such as molding and wire drawing speed, the die schedule, and the wire composition such as the flux particle size.

また、第2図はワイヤ水分とスパッタ発生量の関係を示
したものである。ここでいう水分量とは酸素雰囲気中75
0℃でワイヤより抽出した水分をカールフィッシャー法
で定量した値である。
FIG. 2 shows the relationship between the wire moisture and the amount of spatter generated. The water content here is 75 in an oxygen atmosphere.
It is the value obtained by quantifying the water extracted from the wire at 0 ° C by the Karl Fischer method.

第2図に示す如く、ワイヤ水分の増加はスパッタ低減に
効果のあることがわかる。その量は300ppm以上で有効で
ある。水分はアークの吹き付け力、集中性を増す特性が
あり、特に低電流域でのアークの安定性に効果がある。
しかし、1000ppmを超えると耐気孔性が劣化するので、
ワイヤ水分の適正範囲は300〜1000ppmの範囲とすべきで
あることが判明した。
As shown in FIG. 2, it can be seen that increasing the water content of the wire is effective in reducing spatter. The amount is effective at 300 ppm or more. Moisture has the property of increasing the spraying power and concentration of the arc, and is particularly effective for the stability of the arc in the low current region.
However, since the porosity resistance deteriorates when it exceeds 1000 ppm,
It was found that the proper range of wire moisture should be in the range of 300-1000 ppm.

以上説明したように、本発明は、従来技術に比較して、
(1)ΔSの安定化を図ること、(2)ワイヤ水分を高目に
調整することに特徴があり、これにより、特に低電流域
でのスパッタ発生量を顕著に減少させ得たものである。
As described above, the present invention, compared to the prior art,
It is characterized by (1) stabilizing ΔS and (2) adjusting the wire moisture to a higher value, which can significantly reduce the spatter generation amount, especially in the low current region. .

Ca含有量、金属弗化物の量: 次に、本発明者は、第2の課題であるビード外観形状
(不均一なスラグ被包性、スラグ焼付き等に起因した外
観の悪化、凸ビード)について、外皮金属組成、フラッ
クス率、フラックス組成等を種々検討した結果、Ca含有
量、金属弗化物の量を特定することにより、低電流域
(200A以下)の溶接においても良好なビード外観形状が
得られることを見い出した。
Ca Content, Amount of Metal Fluoride: Next, the inventor of the present invention has the second problem of bead appearance shape (uneven slag encapsulation, deterioration of appearance due to slag seizure, convex bead). As a result of various studies on the outer metal composition, flux rate, flux composition, etc., by specifying the Ca content and the amount of metal fluoride, a good bead appearance shape can be obtained even in welding in the low current region (200 A or less). I found that I could get it.

なお、実験条件(供試ワイヤ、溶接条件、ビード形状評
価方法)は以下のとおりとした。
The experimental conditions (test wire, welding conditions, bead shape evaluation method) were as follows.

〔供試ワイヤ〕[Test wire]

前述の基礎実験と同一のワイヤ 〔溶接条件〕 溶接電流:80A、極性:DCEN アーク電圧:アーク長約1mmとなる電圧 溶接速度:15cm/min チップ・母材間距離:15mm 母材:SS41(1.2t×50w×500) 溶接姿勢:T型水平すみ肉 〔ビード外観形状の評価方法〕 後述の実施例の場合と同一で、ビードの光沢、波目の揃
い、等脚性、フランク角θ等により総合的に評価した。
The same wire as the above basic experiment [Welding conditions] Welding current: 80 A, Polarity: DCEN Arc voltage: Voltage that makes the arc length about 1 mm Welding speed: 15 cm / min Tip-base metal distance: 15 mm Base metal: SS41 (1.2 Welding position: T-shaped horizontal fillet [Evaluation method of bead appearance shape] Same as in the example described later, depending on bead gloss, corrugation, equipodality, flank angle θ, etc. Evaluated comprehensively.

金属弗化物は、シールド剤であると共に主要なスラグ形
成作用あるが、弗素換算で0.1%未満ではシールド不十
分になり、ピット、ブローホール等の欠陥が生じ、また
ビード形状も劣化する。一方、1.0%を超えるとスラグ
の融点が下がりすぎるため、ビード形状が劣化し、また
ヒユームも増大する。したがって、金属弗化物の量は弗
素換算で0.1〜1.0%の範囲に規制する。
Metal fluoride is a shielding agent and has a major slag forming action, but if it is less than 0.1% in terms of fluorine, the shield will be insufficient, and defects such as pits and blow holes will occur, and the bead shape will also deteriorate. On the other hand, if it exceeds 1.0%, the melting point of the slag is too low, so that the bead shape is deteriorated and the fume is increased. Therefore, the amount of metal fluoride is regulated within the range of 0.1 to 1.0% in terms of fluorine.

但し、この金属弗化物は、SrF2を40%以上含む弗化物と
することが好ましい。前述の如く、金属弗化物は主要な
スラグ剤であり、その種類によりスラグの物性が違って
くるため、ビード形状に及ぼす影響も異なってくる。す
なわち、第3図に示す如くより、良好なビード形状を得
るには40%以上のSrF2が好ましい。なお、残部の金属弗
化物としてはCaF2、BaF2、LiF2、NaF、Na2SiF6等のいず
れの金属弗化物を使用してもよい。
However, this metal fluoride is preferably a fluoride containing 40% or more of SrF 2 . As described above, the metal fluoride is the main slag agent, and the physical properties of the slag differ depending on the type, so the effect on the bead shape also differs. That is, as shown in FIG. 3, 40% or more of SrF 2 is preferable to obtain a good bead shape. As the remaining metal fluoride, any metal fluoride such as CaF 2 , BaF 2 , LiF 2 , NaF, and Na 2 SiF 6 may be used.

次にCaに関しては、Caは一般的に脱酸、脱窒剤としての
作用を目的として使用されるが、本発明では、CaOがス
ラグ剤として添加されるのと同様、Caをスラグ剤として
の効果を目的として添加するものである。しかし、Ca量
が0.1%未満ではそのような効果がなく、また1.5%を超
えるとヒューム、スパッタが増大るので好ましくない。
Ca源としては、Ca−Al、Ca−Si、Ca−Mg、Ca−Al−Mg等
の金属間化合物を使用するが、作業性面(特にスパッ
タ、ヒューム)よりCa−Alの使用が望ましい。なお、参
考までに、CaOはスラグの被包性を均一化し、剥離性を
向上させ、また、ビード外観、特にビードの光沢、波目
の揃いの改善に有効である。
Next, with respect to Ca, Ca is generally used for the purpose of acting as a deoxidizing and denitrifying agent, but in the present invention, as in the case where CaO is added as a slag agent, Ca is used as a slag agent. It is added for the purpose of effect. However, if the amount of Ca is less than 0.1%, such an effect does not occur, and if it exceeds 1.5%, fume and spatter increase, which is not preferable.
As the Ca source, an intermetallic compound such as Ca-Al, Ca-Si, Ca-Mg, and Ca-Al-Mg is used, but it is preferable to use Ca-Al from the viewpoint of workability (particularly sputtering and fume). Incidentally, for reference, CaO is effective in making the slag encapsulating property uniform, improving the peeling property, and improving the bead appearance, particularly the bead gloss and the evenness of corrugations.

以上の基礎実験に基づき、本発明に係るセルフシールド
アーク溶接フラックス入りワイヤの主な構成は、従来技
術に比較して、特に、(1)ΔSの安定性を図ったこと、
(2)金属弗化物の量を低目に設定すること、(3)Ca源の
添加、等を特徴とし、これにより、低電流域(200A以
下)でのスパッタの発生及びビード外観形状を大幅に改
善したものであり、板厚2.3mm以上の溶接は勿論のこ
と、板厚2.3mm未満の薄板の溶接を可能にしたのであ
る。
Based on the above basic experiment, the main configuration of the self-shielded arc welding flux-cored wire according to the present invention is (1) that the stability of ΔS is particularly improved as compared with the conventional technique,
(2) The amount of metal fluoride is set to a low level, (3) Ca source is added, etc., which causes spatter generation and bead appearance shape in the low current range (200 A or less). In addition to welding with a plate thickness of 2.3 mm or more, it is possible to weld a thin plate with a plate thickness of less than 2.3 mm.

本発明の目的を十分達成するためには、更にセルフシー
ルドアーク溶接フラックス入りワイヤの一般的要件も併
せて具備する必要があり、以下に説明するようにフラッ
クス成分、フラックス率を規制する。
In order to sufficiently achieve the object of the present invention, it is necessary to further satisfy the general requirements for the self-shielded arc welding flux-cored wire, and the flux component and the flux rate are regulated as described below.

Al: Alは脱酸、脱窒剤として作用するものであるが、2.0%
未満ではピット及びブローホール等の溶接欠陥が発生す
る。また、4.0%を超えると溶着金属中に残存するAlが
増加するため、著しく延性を損なうので好ましくない。
またヒューム量も増大する。したがって、Alは2.0〜4.0
%の範囲とする。
Al: Al acts as a deoxidizing and denitrifying agent, but 2.0%
If it is less than the above, welding defects such as pits and blow holes occur. On the other hand, if it exceeds 4.0%, the amount of Al remaining in the deposited metal increases, and ductility is significantly impaired, which is not preferable.
Also, the amount of fumes increases. Therefore, Al is 2.0-4.0
The range is%.

なお、Al源としてはMe−Alのほか、Fe−Al、Al−Li、Al
−Mg等の合金を使用できる。
As the Al source, in addition to Me-Al, Fe-Al, Al-Li, Al
-Mg and other alloys can be used.

Mg: Mgは脱酸剤として作用し、且つ溶接時金属蒸気を発生し
てアーク柱や溶融プールをシールドし、アークを安定に
する効果がある。しかし、0.3%未満では効果が十分で
なく、ピット、ブローホール等の溶接欠陥が発生する。
またアークが不安定になり易い。また、1.5%を超える
とアークの吹き付け力が強くなりすぎるため、ヒューム
が増大する。したがって、Mgは0.3〜1.5%の範囲とす
る。
Mg: Mg acts as a deoxidizer, and also has the effect of generating metal vapor during welding to shield the arc column and molten pool and stabilize the arc. However, if it is less than 0.3%, the effect is not sufficient and welding defects such as pits and blow holes occur.
Also, the arc tends to be unstable. On the other hand, if it exceeds 1.5%, the blowing force of the arc becomes too strong, and the fume increases. Therefore, Mg is in the range of 0.3 to 1.5%.

なお、Mg源としてはMe−Mgのほか、Al−Mg、Ni−Mg、Si
−Mg等の合金を使用することができる。
As the Mg source, in addition to Me-Mg, Al-Mg, Ni-Mg, Si
Alloys such as Mg can be used.

Mn: Mnは脱酸剤として作用し、溶接金属中の強度を保持する
ためのものであるが、0.3%未満では強度不足となり、
1.8%を超えると強度が過剰となり、曲げ延性を損なう
ので、0.3〜1.8%の範囲とする。
Mn: Mn acts as a deoxidizer and is for maintaining the strength in the weld metal, but if it is less than 0.3%, the strength will be insufficient,
If it exceeds 1.8%, the strength becomes excessive and the bending ductility is impaired, so the content is made 0.3 to 1.8%.

なお、Mn源としてはFe−Mn、Fe−Si−Mn等を使用するこ
とができる。
Note that Fe-Mn, Fe-Si-Mn, or the like can be used as the Mn source.

C: Cは溶接金属の硬度強化用元素であると共にアークの吹
き付け力を増す作用があり、0.2〜0.4%の範囲で添加す
る必要がある。0.2%未満では効果がなく、アーク吹き
付け力が弱く、特に低電流域でアーク不安定となり易
い。また0.4%を超えると硬度過大となり、衝撃性能が
劣化する。更に、アーク吹き付け力が強くなりすぎてヒ
ュームが増大する。
C: C is an element for strengthening the hardness of the weld metal and has the effect of increasing the spraying force of the arc, and it is necessary to add C in the range of 0.2 to 0.4%. If it is less than 0.2%, there is no effect, the arc blowing force is weak, and the arc tends to become unstable especially in the low current region. Further, if it exceeds 0.4%, the hardness becomes excessive and the impact performance deteriorates. Further, the arc blowing force becomes too strong and the fumes increase.

なお、C源としてはグラファイトや、Cを含有する合金
等が使用できる。
As the C source, graphite, an alloy containing C, or the like can be used.

Li、Srの複合酸化物: Li、Srの複合酸化物Fスラグ形成剤して作用するもの
で、ビード外観(光沢)及びスラグの剥離性の向上に効
果があるので、必要に応じて、1.0%以下で添加するこ
とができる。1.0%を超えるとヒュームが増大するので
望ましくない。なお、これら複合酸化物としてはLi2SiO
3、LiFeO2、Li2MnO3、Li2TiO3、Li2ZrO3、SrFe2O4等を
使用することができる。
Li, Sr composite oxide: Li, Sr composite oxide F It acts as a slag-forming agent, and is effective in improving the bead appearance (gloss) and slag releasability. % Or less can be added. If it exceeds 1.0%, fumes increase, which is not desirable. Incidentally, as these composite oxides, Li 2 SiO
3 , LiFeO 2 , Li 2 MnO 3 , Li 2 TiO 3 , Li 2 ZrO 3 , SrFe 2 O 4 and the like can be used.

希土類元素: 希土類元素(Ce、La、Sm、Y、Pr、Nd等)は溶融金属及
びスラグの粘性を低下させるため、亜鉛メッキ鋼板等の
表面処理鋼板の耐気孔性改善に効果があるので、必要に
応じて0.2%以下の範囲で添加することができる。0.2%
を超えるとビード形状が劣化するので好ましくない。
Rare Earth Elements: Rare earth elements (Ce, La, Sm, Y, Pr, Nd, etc.) reduce the viscosity of molten metal and slag, and are effective in improving the porosity resistance of surface-treated steel sheets such as galvanized steel sheets. If necessary, it can be added within the range of 0.2% or less. 0.2%
If it exceeds, the bead shape is deteriorated, which is not preferable.

その他: 本発明で使用する外皮金属(帯鋼フープ)としては、成
形性の観点から深絞り性の良好な冷間圧延鋼や熱間圧延
鋼が使用されるが、特に制限されるものではない。しか
し、C量は極力少ないものを使用する法が有利である。
また金属中のMnやSi等は脱酸剤として作用し、溶滴移行
中のCO及びCO2の発生量を抑制する効果があるから、あ
る程度含有させる方が有利である。しかし、これらの含
有量が多すぎると加工性が低下するので外皮金属中のMn
量は2.0%以下、Si量は1.0%以下に抑えるのがよい。
Others: As the skin metal (band steel hoop) used in the present invention, cold-rolled steel or hot-rolled steel having good deep drawability is used from the viewpoint of formability, but is not particularly limited. . However, it is advantageous to use a method in which the amount of C is as small as possible.
Further, since Mn, Si, etc. in the metal act as a deoxidizing agent and have an effect of suppressing the generation amounts of CO and CO 2 during the transfer of droplets, it is advantageous to contain them to some extent. However, if the content of these elements is too high, the workability will decrease.
The amount should be 2.0% or less, and the amount of Si should be 1.0% or less.

更に、本発明ではあらゆる断面形状のワイヤとすること
ができる。例えば、第4図(A)〜(D)にワイヤの断
面形状を4種類例示したが、これらのいずれの形状であ
ってもよい。
Further, the present invention can be a wire having any cross-sectional shape. For example, although four types of cross-sectional shapes of the wire are illustrated in FIGS. 4A to 4D, any of these shapes may be used.

そして、ワイヤ径は、用途に応じて0.9mmφ、1.0mmφ、
1.2mmφ、1.4mmφ、1.6mmφ、2.0mmφ、2.4mmφ、3.2mm
φ等の中から任意に決めることができる。
And the wire diameter is 0.9mmφ, 1.0mmφ,
1.2mmφ, 1.4mmφ, 1.6mmφ, 2.0mmφ, 2.4mmφ, 3.2mm
It can be arbitrarily selected from φ and the like.

また、本発明は種々の鋼種に適用でき、主として軟鋼、
高張力鋼であるが、用途により低合金鋼、高合金鋼など
に拡大しても差し支えない。
Further, the present invention is applicable to various steel types, mainly mild steel,
Although it is a high-strength steel, it can be expanded to low-alloy steel and high-alloy steel depending on the application.

次に本発明の実施例を示す。Next, examples of the present invention will be described.

(実施例) 第1表に示す条件のフラックス入りワイヤを常法により
作成した。ワイヤ径は1.2mmφ、ワイヤ断面形状は第4
図の(B)のものとした。また該ワイヤの外皮金属とし
ては軟鋼を使用し、その含有成分はC:0.04%、Mn:0.35
%、Si:0.01%、P:0.014%、S:0.01%である。
(Example) A flux-cored wire having the conditions shown in Table 1 was prepared by an ordinary method. Wire diameter is 1.2mmφ, wire cross section is 4th
The one shown in FIG. Also, mild steel is used as the outer metal of the wire, and its content components are C: 0.04%, Mn: 0.35
%, Si: 0.01%, P: 0.014%, S: 0.01%.

次いで、これらのフラックス入りワイヤを使用し、次の
溶接条件にて溶接試験を行った。
Then, using these flux-cored wires, a welding test was conducted under the following welding conditions.

溶接条件 溶接電流:120A、極性:DCEN アーク電圧:アーク長約1mmとなる電圧 溶接速度:25cm/min チップ・母材間距離:15mm 母材:SS41(12mmt) 溶接法:下向きビードオンプレート法 溶接試験結果(スパッタ発生量、ビード形状、耐気孔
性、溶接作業性、送給性等)を第2表に示す。
Welding conditions Welding current: 120 A, Polarity: DCEN Arc voltage: Arc length approx. 1 mm Welding speed: 25 cm / min Chip-base metal distance: 15 mm Base metal: SS41 (12 mmt) Welding method: Downward bead-on-plate method Welding Table 2 shows the test results (spatter generation amount, bead shape, porosity resistance, welding workability, feedability, etc.).

なお、スパッタ発生量の測定には、下向きビードオンプ
レート法により溶接し、第5図に示す装置(3はスパッ
タ捕集板、4はワイヤ送給装置、5はトーチ、6は母
材、7は台車を示す)を使用した。すなわち、スパッタ
発生量は、第5図に示す捕集板を用いてアーク点のまわ
りに飛散するスパッタを捕集し、重量を測定することに
より求めた。測定時間は1分間とし、単位時間当たりの
値(g/min)を算出した。
For the measurement of the amount of spatter generated, welding is performed by the downward bead-on-plate method, and the device shown in FIG. 5 (3 is a spatter collecting plate, 4 is a wire feeding device, 5 is a torch, 6 is a base metal, 7 Indicates a trolley). That is, the amount of spatter generated was obtained by collecting spatter scattered around the arc point using the collecting plate shown in FIG. 5 and measuring the weight. The measurement time was 1 minute, and the value per unit time (g / min) was calculated.

また、ビード外観形状の評価方法としては、T型水平す
み肉溶接を行い、ビードの光沢、波目の揃い、等脚性、
フランク角θにより総合的に評価した。
As a method for evaluating the bead appearance shape, T-type horizontal fillet welding is performed to obtain the bead gloss, the uniform waviness, the isosceles property,
It was evaluated comprehensively by the flank angle θ.

具体的には、ビードの光沢及び波目は、官能評価した。
等脚性及びフランク角θは、断面マクロ採取し(n=
3)、撮影機により溶接部を拡大して測定した。すなわ
ち、等脚性は、第6図に示すように上脚(a)と下脚
(b)との差が1mm未満の場合を合格とし、フランク角
θは、第7図(10は溶着金属、11はボンド部、12は熱影
響部である)に示すように、水平すみ肉溶接部止端部の
フランク角θを測定し、ビード形状が悪くなる(凸ビー
ド)ほどフランク角θは大きくなるので、θが55°未満
の場合を合格とした。そして、ビードの光沢、波目の
揃い、等脚性、フランク角θのすべてを満足する場
合のみ、総合評価を○(良)とした。
Specifically, the gloss and corrugation of the beads were sensory evaluated.
Isopodity and flank angle θ were taken by macro sampling of the cross section (n =
3), the welded portion was enlarged and measured with a camera. That is, as shown in FIG. 6, the isosceles property is passed when the difference between the upper leg (a) and the lower leg (b) is less than 1 mm, and the flank angle θ is shown in FIG. 7 (10 is weld metal, (11 is the bond part, 12 is the heat-affected zone), the flank angle θ of the horizontal fillet weld toe is measured, and the flank angle becomes larger as the bead shape becomes worse (convex bead). Therefore, the case where θ was less than 55 ° was regarded as acceptable. Then, only when all of the bead gloss, the evenness of the corrugations, the isoscelesity, and the flank angle θ were satisfied, the comprehensive evaluation was ◯ (good).

また、耐気孔性は下向ビードオン溶接部のX線透過結果
により評価した。
The porosity resistance was evaluated by the X-ray transmission result of the downward bead-on welded portion.

第2表より、以下の如く考察される。From Table 2, the following is considered.

No.1〜No.6は本発明例であり、低電流域においてスパッ
タの発生が極めて少なく、ビード形状も優れている。勿
論、ピット、ブローホール等の欠陥が発生せず、溶接作
業性、送給性等も良好である。
No. 1 to No. 6 are examples of the present invention, in which the generation of spatter is extremely small in the low current region and the bead shape is excellent. Of course, defects such as pits and blow holes do not occur, and welding workability and feedability are good.

No.7〜No.8はワイヤ水分の量が本発明範囲外にある比較
例であり、ワイヤ水分量が少なすぎるとスパッタが増大
し、多すぎるとピット、ブローホール等の溶接欠陥が発
生し耐気孔性が劣る。
No. 7 to No. 8 are comparative examples in which the amount of wire moisture is out of the range of the present invention.If the amount of wire moisture is too small, spatter increases, and if it is too large, welding defects such as pits and blow holes occur. Poor porosity resistance.

No.9は(外皮断面積)/(ワイヤ断面積)比のワイヤ長
手方向のバラツキΔSが大きすぎる比較例であり、アー
クの変動が起こり、そのためスパッタが増加している。
No. 9 is a comparative example in which the variation ΔS of the (outer skin cross-sectional area) / (wire cross-sectional area) ratio in the wire longitudinal direction is too large, and the arc fluctuates, so that the spatter increases.

No.10〜No.11はフラックス充填率が本発明範囲外にある
比較例であり、フラックス充填率が少なすぎるとアーク
の安定性が劣り、スパッタもやや増加する。大きすぎる
とワイヤが軟弱になり、送給トラブル(断線等)が発生
する。
No. 10 to No. 11 are comparative examples in which the flux filling rate is out of the range of the present invention. If the flux filling rate is too small, the arc stability is poor and the spatter is slightly increased. If it is too large, the wire becomes soft and feeding problems (breakage, etc.) occur.

No.12〜No.13は金属弗化物の量が本発明範囲外にある比
較例であり、少なすぎるとシールド不足となり、溶接欠
陥(ピット、ブローホール)が発生する。多すぎるとビ
ード形状が劣化し、凸ビードとなる。
No. 12 to No. 13 are comparative examples in which the amount of metal fluoride is out of the range of the present invention. If it is too small, the shield becomes insufficient and welding defects (pits, blow holes) occur. If the amount is too large, the bead shape deteriorates, resulting in convex beads.

No.14〜No.15はフラックス中のAlの量が本発明範囲外に
ある比較例であり、少なすぎるとピット、ブローホール
が発生する。多すぎると延性、靱性が劣化すると共にヒ
ュームも増大する。
Nos. 14 to 15 are comparative examples in which the amount of Al in the flux is out of the range of the present invention, and if it is too small, pits and blow holes are generated. If it is too large, the ductility and toughness deteriorate and the fume also increases.

No.16〜No.17はフラックス中のMgの量が本発明範囲外に
ある比較例であり、少なすぎると脱酸不足となり、ピッ
ト、ブローホールが発生する。更にアークもやや不安定
となる。一方、多すぎるとヒュームが増大する。
No. 16 to No. 17 are comparative examples in which the amount of Mg in the flux is out of the range of the present invention, and when it is too small, deoxidation becomes insufficient and pits and blowholes occur. Furthermore, the arc is also somewhat unstable. On the other hand, if too much, fumes increase.

No.18〜No.19はフラックス中のMnの量が本発明範囲外に
ある比較例であり、少なすぎると強度不足となり、多す
ぎると曲げ延性が劣化する。
No. 18 to No. 19 are comparative examples in which the amount of Mn in the flux is out of the range of the present invention. If it is too small, the strength becomes insufficient, and if it is too large, the bending ductility deteriorates.

No.20〜No.21はCaの量が本発明範囲外にある比較例であ
り、少なすぎるとスラグの剥離性が悪く、ビードの光
沢、波目の揃いが劣化し、多すぎるとヒューム、スパッ
タが増加する。
No. 20 to No. 21 are comparative examples in which the amount of Ca is out of the range of the present invention, and if the amount is too small, the slag has poor releasability, the bead gloss and the uniformity of the corrugation deteriorate, and if the amount is too large, fume, Spatter increases.

No.22〜No.23はフラックス中のCの量が本発明範囲外に
ある比較例であり、少なすぎるとアークが不安定とな
り、多すぎるとヒュームが増大すると共に靱性が劣化す
る。
No. 22 to No. 23 are comparative examples in which the amount of C in the flux is out of the range of the present invention. If it is too small, the arc becomes unstable, and if it is too large, fumes increase and toughness deteriorates.

(発明の効果) 以上詳述したように、本発明によれば、要するに、(外
皮断面積)/(ワイヤ断面積)比のワイヤ長手方向のバ
ラツキΔSの安定比を図ること、ワイヤ水分を高目に調
整すること、金属弗化物の量を低目に設定すること、Ca
源を含有させること等により、従来のセルフシールドア
ーク溶接フラックス入りワイヤの問題点である低電流域
(200A以下)でのスパッタの発生及びビード外観形状を
大幅に改善することが可能となり、セルフシールドアー
ク溶接フラックス入りワイヤの用途拡大に大きく寄与す
るものである。
(Effects of the Invention) As described in detail above, according to the present invention, in short, it is possible to obtain a stable ratio of the variation ΔS in the wire longitudinal direction of the (outer skin cross-sectional area) / (wire cross-sectional area) ratio and to increase the wire moisture content. Adjusting to the eyes, setting the amount of metal fluoride to a low level, Ca
By including a source, it is possible to significantly improve the generation of spatter and the bead appearance shape in the low current range (200 A or less), which is a problem of conventional self-shielded arc welding flux-cored wire. This greatly contributes to expanding the applications of arc welding flux-cored wires.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は(外皮断面積)/(ワイヤ断面積)比のワイヤ
長手方向のバラツキΔSとスパッタ発生量の関係を示す
図、 第2図はワイヤ水分とスパッタ発生量の関係を示す図、 第3図は金属弗化物の量及びSrF2の割合とビード形状の
関係を示す図、 第4図(A)〜(D)はワイヤ断面形状の一例を示す概
略断面図、 第5図はスパッタ捕集装置を示す図で、(a)は側面
図、(b)は平面図であり、 第6図はビードの上脚と下脚を説明する図、 第7図はヒード形状評価方法におけるフランク角を説明
する図である。 1…外皮金属、2…フラックス、3…スパッタ捕集板、
4…ワイヤ送給装置、5…トーチ、6…母材、7…台
車、8…台車駆動装置、9…溶着金属、10…ボンド部、
11…熱影響部。
FIG. 1 is a diagram showing the relationship between the variation ΔS in the wire longitudinal direction of the (outer skin cross-sectional area) / (wire cross-sectional area) ratio and the amount of spatter generation, and FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the wire moisture and the amount of spatter generation. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the amount of metal fluoride and the proportion of SrF 2 and the bead shape. FIGS. 4 (A) to 4 (D) are schematic cross-sectional views showing an example of the wire cross-sectional shape, and FIG. It is a figure which shows a collecting device, (a) is a side view, (b) is a top view, FIG. 6 is a figure explaining the upper leg and lower leg of a bead, FIG. 7 shows the flank angle in a heed shape evaluation method. It is a figure explaining. 1 ... Skin metal, 2 ... Flux, 3 ... Sputter collection plate,
4 ... Wire feeding device, 5 ... Torch, 6 ... Base material, 7 ... Truck, 8 ... Truck driving device, 9 ... Weld metal, 10 ... Bond part,
11 ... Heat affected zone.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ワイヤ水分量が300〜1000ppmで、鋼製外皮
内に対ワイヤ全重量比で下記成分を必須成分として含む
フラックスをフラックス率が6〜20重量となるように充
填し、且つ(外皮断面積)/(ワイヤ断面積)比のワイ
ヤ長手方向のバラツキが0.05以下であることを特徴とす
る薄板用セルフシールドアーク溶接フラックス入りワイ
ヤ。 記 金属弗化物(弗素換算):0.1〜1.0% Ca:0.1〜1.5% Al:2.0〜4.0% Mg:0.3〜1.5% Mn:0.3〜1.8% C:0.2〜0.5%
1. A wire moisture content of 300 to 1000 ppm, and a flux containing 6 to 20 weight of flux containing the following components as essential components in the total weight ratio of the wire to the steel shell, and ( A self-shielded arc welding flux-cored wire for thin plates, which has a variation in the longitudinal direction of the wire of the ratio of the cross-sectional area of the sheath / the cross-sectional area of the wire of 0.05 or less. Metal fluoride (calculated as fluorine): 0.1 to 1.0% Ca: 0.1 to 1.5% Al: 2.0 to 4.0% Mg: 0.3 to 1.5% Mn: 0.3 to 1.8% C: 0.2 to 0.5%
【請求項2】前記フラックスにおいて、Ca源としてCa−
Alを使用する請求項1に記載の薄板用セルフシールドア
ーク溶接フラックス入りワイヤ。
2. In the flux, Ca-as a Ca source
The self-shielding arc welding flux-cored wire for thin plates according to claim 1, wherein Al is used.
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