JPH0716788A - ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、成分偏析や充填率のバラツキがな
く、高電流条件での水平すみ肉溶接や立向溶接において
も、ビード外観の良好な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】 鋼製外皮にフラックスを充填後、伸線加工し
てなるフラックス入りワイヤにおいて、粒度が２０μm
以下の原料を２〜１５％含み、水を加えて造粒したフラ
ックスを充填する。また、前記充填フラックス原料は、
水酸化物の１種または２種以上を２〜５％含むか、また
は／さらに前記充填フラックス原料１００部に対して糊
料０．１〜０．５部を含むことを特徴とするガスシール
ドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種溶接構造物の溶接
施工に用いるガスシールドアーク溶接用フラックス入り
ワイヤ（以下、フラックス入りワイヤという。）に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】フラックス入りワイヤの製造方法として
は、鋼パイプの端口からフラックスを供給し振動搬送
方式によって充填して製造する方法、または金属帯板
をＵ断面からＯ断面に連続的に成形して管状体とし、こ
の成形工程においてフラックスを管状体の開口部から管
状体内部へ供給したのち、管状体の対向するエッジ面を
突合せ溶接して製造する方法が知られている。

【０００３】これらの方法により製造されたフラックス
入りワイヤは、他の方法すなわち帯鋼を折り曲げ、その
内部にフラックスを充填して製造したフラックス入りワ
イヤに比し、完全に閉塞された表面を有する。よって内
部のフラックス吸湿がない、銅メッキ等の表面処理が可
能で溶接時にワイヤ送給性、給電性などが良好であるな
どの優れた特徴を持っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一般にフラックス入り
ワイヤに充填するフラックスは、ルチール、珪砂等のス
ラグ生成剤、フェロシリコン、フェロマンガン等の脱酸
剤、アーク安定剤および合金剤等の成分を有し、特開昭
５８−２３５９５５号公報のように、フラックス成分の
偏析を防止するためそれぞれの原料を混合したのち、水
ガラスなどの固着剤を加えて造粒したものを用いる。

【０００５】しかしながら、水ガラスを用いて造粒した
場合、水ガラスの主成分であるＳｉＯ₂ 、Ｎａ₂ Ｏおよ
びＫ₂ Ｏが他の原料とともにフラックス入りワイヤに充
填されることになり、これらが溶接時のスラグ融点や粘
性を下げて、特に高能率化を目的とした高電流条件での
水平すみ肉溶接や立向溶接においてスラグが流れやすく
ビード外観を劣化させる原因となっている。このために
フラックス入りワイヤに充填するフラックスの成分設計
において大きな障害となっている。

【０００６】水ガラスを用いないで、混合した原料をそ
のまま非造粒で充填すると、前記の振動搬送による充
填では、充填速度が遅く、また各種原料の粒度、かさ密
度差により管長手方向に原料が偏析するとともに、充填
途中で閉塞を起こしてしまう等の問題が生じる。また
の帯板を管状体に成形し、開口部からフラックスを充填
する方法では、フラックス充填後、管状体の対向するエ
ッジ面を溶接し、管を冷間圧延により縮径していくが、
この縮径過程においてフラックスの粒子間に残留するエ
アーが、管の縮径圧延の進行に伴って次第に集合しエア
ー溜まりを生じる。このエアー溜まりは後続する焼鈍工
程での急速加熱により膨張してさらに増長する。フラッ
クス中に生じたエアー溜まりは管長手方向に充填率のバ
ラツキとなって、溶接時に作業性を不良とする。

【０００７】そこで、本発明は成分偏析や充填率のバラ
ツキがなく、高電流条件での水平すみ肉溶接や立向溶接
においても、ビード外観の良好な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
ろは下記のとおりである。 （１）鋼製外皮にフラックスを充填後、伸線加工してな
るフラックス入りワイヤにおいて、粒度が２０μｍ以下
の原料を２〜１５％含み、水を加えて造粒したフラック
スを充填したことを特徴とするガスシールドアーク溶接
用フラックス入りワイヤ。

【０００９】（２）前記充填するフラックスの原料に水
酸化物の１種または２種以上を２〜５％含む前項１記載
のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。 （３）前記充填するフラックスの原料１００部に対して
糊料を０．１〜０．５部添加する前項１または２記載の
ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。

【００１０】以下、本発明を詳細に説明する。

【００１１】

【作用】本発明の粒径２０μｍ以下の原料を適量含む配
合原料に、水を加えて造粒した充填フラックスを鋼製外
皮に充填し、伸線加工したフラックス入りワイヤによれ
ば、各種原料成分をそのまま充填フラックスとすること
ができるので、溶接時のスラグ融点や粘性の調整が容易
で、高電流条件での水平すみ肉溶接や立向溶接において
良好なビード外観が得られる。

【００１２】通常使用されている原料の粒度は４４〜３
００μｍの粒径であり、これに水を加えても造粒できな
い。部分的に造粒されても固着力が弱いので搬送あるい
は管に充填する過程で粉化して、のフラックスを振動
搬送充填する製造方法では、成分の偏析や管途中での閉
塞を起こしてしまう。また、の帯鋼を成形して管の開
口部からフラックスを供給充填し管の対向するエッジ面
を溶接したのち、縮径および焼鈍して製造する場合は、
エアー溜まりが生じて充填率がばらつく。

【００１３】粒度４４〜３００μｍの通常の原料に２０
μｍ以下の原料を適量含有させ、水を加えて造粒すると
粒度の粗い原料が核となって、２０μｍ以下の微粒の原
料が他の原料とともに結合して造粒される。粒径２０μ
ｍ以下の原料含有量は２〜１５％の範囲である必要があ
る。２％未満であると、他の原料粒子との結合が困難で
固着力が弱い。１５％を超えると、配合原料全体の表面
積が大となって水の添加量が多くなり、乾燥しても水分
が抜けきらず、管に充填してフラックス入りワイヤとし
ても拡散性水素量が多くなって溶接時にピットやブロホ
ールが生じる。

【００１４】しかし、粒径２０μｍ以下の原料を適量含
んだフラックスを水で造粒した充填フラックスでは、
の帯鋼を管状体に成形し、充填フラックスを供給後溶接
して製造する方法では良好なフラックス入りワイヤが得
られるが、のフラックスを振動搬送充填してフラック
ス入りワイヤを製造する方法では、フラックスの固着力
が弱くフラックス搬送充填時に粉化してフラックス充填
率のバラツキがやや大きくなる。

【００１５】そこで、２０μｍ以下の原料を含む配合原
料に、水酸化物の１種または２種以上を２〜５％含む
か、または糊料を他原料１００部に対して０．１〜０．
５部を含み、さらに２０μｍ以下の原料と水酸化物の１
種または２種以上を２〜５％含む配合原料１００部に対
して糊料を０．２〜０．５部添加した配合原料に、水を
加えて造粒することにより、粒子間の結合力が大きくな
って、乾燥・整粒したのちの充填フラックスにおいても
固着力が強く、の製造方法である振動搬送充填して製
造しても造粒されたフラックスが粉化することなく、成
分偏析や充填率のバラツキがない。したがって、目標性
能の得られるフラックス入りワイヤの設計が容易とな
る。

【００１６】充填フラックスに含有させる水酸化物の１
種または２種以上は２〜５％である必要があるが、２％
未満であると、造粒フラックスの固着力強化の効果が表
れない。５％を超えると、充填フラックス製造時の乾燥
でＯＨ基が完全に分解せず、鋼製外皮に充填されたのち
の焼鈍時にこれが分解し、その圧力で管外皮に亀裂が生
じる場合がある。

【００１７】なお、水酸化物としては、水酸化アルミニ
ウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、水酸化マン
ガンおよびベントナイト等があるが、いずれを用いても
同様の効果が得られる。次に、糊料は、充填するフラッ
クスの原料１００部に対して０．１〜０．５部添加する
ことにより、さらに固着力が大きくなるが、０．１部未
満であると、その効果が表れず、０．５部を超えると、
糊料に含まれる炭素がワイヤ全体の炭素量を多くして、
溶接時にスパッタ発生量が多くなる。

【００１８】糊料は天然の海藻、豆科植物等から精製さ
れたものおよびパルプ等を化学処理して合成するものを
いい、例えばアルギン酸ソーダ、グアガム、ＣＭＣなど
がある。これらは、いずれを用いても同様の効果が得ら
れる。なお、およびの製造方法に適した造粒後のフ
ラックス固着力は種々検討した結果、粉化強度Ｃ値とし
て求めることができる。つまり、充填フラックスの２１
０μｍより小さい粒径の構成割合（重量％）がＡである
フラックス５０ｇを、直径８ｍｍの鉄球９個と共に、内
径４０ｍｍ、長さ３００ｍｍの円筒型容器に入れ、容器
の両端部中心から軸線方向１５０ｍｍの点を中心とし
て、その点を通り、円筒軸に直交する線の周りに、３０
回／分の回転数で６０分間回転させた後、２１０μｍよ
り小さい粒径の構成割合Ｂを決定し、次式によって求め
た値Ｃをフラックスの粉化強度とする。

【００１９】Ｃ＝Ｂ−Ａ Ｃ値が大きくなるほど、造粒フラックスの固着力が弱く
なることを示す指標である。前記Ｃ値が３０未満の場合
はのフラックスを振動搬送充填する方法、の帯鋼を
管状体に成形してフラックスを供給後溶接する方法共に
円滑にフラックス充填でき、充填率が均一なフラックス
入りワイヤの製造が可能である。しかし、Ｃ値が３０〜
５０まではの製造方法ではフラックスの粉化が少ない
ので製造可能であるが、の製造方法では振動搬送充填
中にフラックスが粉化して充填率が不均一となって溶接
作業性が悪くなる。また、Ｃ値が５０を超えるとおよ
びの製造方法共に不可となる。

【００２０】

【実施例】まず、表１、表２（表１のつづき）に示す１
７種の充填フラックスを試作した。固着剤は水ガラスを
用いて造粒したフラックスＦ８以外は、水を配合フラッ
クス１００ｇに対して２０ｇの割合で加えて攪拌混合し
て造粒した。造粒後２５０℃で２０分乾燥した後に造粒
性を調べた。造粒性の良好であったフラックスにつき、
粉化強度Ｃ値を求めた。それらの結果を表２に示す。

【００２１】

【表１】

【００２２】

【表２】

【００２３】表中フラックスＦ９、Ｆ１３、Ｆ１６およ
びＦ１７は粒径２０μｍ以下の含有合計が２％未満で、
造粒性が悪かったので鋼製外皮には充填しなかった。前
記フラックス以外はいずれも造粒性が良かったので、粉
化強度に応じての外径１３ｍｍの鋼パイプに振動搬送
充填するか、あるいはの帯鋼を管状体に成形し、フラ
ックスを供給後溶接して（外径２０ｍｍ）それぞれ目標
充填率１４％±０．５％で製造した。フラックス充填後
の縮径過程の外径４ｍｍのところで７００℃×１０分の
焼鈍を行った。酸洗・メッキの後、全て１．２ｍｍ径の
製品径まで仕上伸線してスプール巻ワイヤとした。

【００２４】ワイヤ製造途中の生産性を調べ、問題のな
かったものにつきフラックス充填率の測定、ＪＩＳ Ｚ
３１１８に準じた拡散性水素量の測定、さらに鋼種ＳＭ
４９０Ｂ 厚板１２．７ｍｍに水平すみ肉溶接してビー
ド外観その他を調べた。溶接条件は、電流３１０Ａ、電
圧３１Ｖ、速度２５ｃｍ／ｍｉｎ、ワイヤ突き出し長さ
２０ｍｍ、ガス流量２５ｌ／ｍｉｎである。

【００２５】それらの結果を表３にまとめて示す。

【００２６】

【表３】

【００２７】表中試験例１〜９が本発明の実施例であ
り、試験例３〜７はフラックスＦ３〜Ｆ７の粉化強度Ｃ
値が３０未満であったのでの振動搬送充填で製造し、
試験例１、２、８および９はフラックスＦ１、Ｆ２、Ｆ
１１およびＦ１４の粉化強度Ｃ値が３０〜５０の範囲で
あったのでの帯鋼を成形してフラックスを供給後溶接
して製造した。これらの試験例はいずれもワイヤ生産性
が良好で、拡散性水素量も低く、溶接作業性も非常に良
好であり極めて満足な結果であった。

【００２８】これに対して、試験例１０〜１５は比較例
であって、試験例１０、１３および１５はフラックスＦ
８、Ｆ１２およびＦ１５の粉化強度Ｃ値が３０未満であ
ったので、の振動搬送充填で製造した。なお、試験例
１２および１４はフラックスＦ１１およびＦ１４の粉化
強度Ｃ値が３０〜５０の範囲であったがの振動搬送充
填で製造した。試験例１１はフラックスＦ１０の粉化強
度Ｃ値が３０．６であるのでの帯鋼を成形してフラッ
クスを供給後溶接して製造した。

【００２９】まず、試験例１０は、ワイヤ生産性、フラ
ックス充填率および拡散性水素量はいずれも問題なく良
好であったが、フラックスＦ８の造粒に水ガラスを使用
しているので溶接時スラグの融点および粘性が低く、ビ
ード下脚の方向にスラグが流れて２段ビードとなりビー
ド外観が不良であった。試験例１１はフラックスＦ１０
の配合フラックス中の粒径２０μｍ以下の量が多すぎる
ため、造粒後の乾燥やフラックス充填後の焼鈍において
も水分が抜けきらず、拡散性水素量が高くなり、溶接時
にピットが発生した。

【００３０】試験例１２はフラックスＦ１１の水酸化物
が少なく、また試験例１４はフラックスＦ１４の水酸化
物および糊量が少ないので、粉化強度Ｃ値が４１．９お
よび３６．５との振動搬送充填で製造するには低いの
で、フラックス粒子が粉化してフラックス充填率のバラ
ツキが大きくなり、溶接時アークがやや不安定となっ
た。

【００３１】試験例１３はフラックスＦ１２の水酸化物
添加量が多く、フラックス充填後の焼鈍時に外皮割れが
生じたので、後の実験は中止した。試験例１５はフラッ
クスＦ１５の糊量添加量が多いのでワイヤ中のＣ量が多
くなって、溶接時のスパッタ発生量が多くなった。

【００３２】

【発明の効果】本発明のガスシールドアーク溶接用フラ
ックス入りワイヤによれば、充填フラックスの造粒に水
ガラスを使用しないので、溶接時のスラグ融点や粘性の
調整が容易となり、かつ成分偏析や充填率のバラツキが
ない。その結果、特に高電流条件でのビード外観が良好
なガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤが提
供できるとともに、溶接の高能率化に寄与できる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼製外皮にフラックスを充填後、伸線加
   工してなるフラックス入りワイヤにおいて、粒度が２０
   μｍ以下の原料を２〜１５％含み、水を加えて造粒した
   フラックスを充填したことを特徴とするガスシールドア
   ーク溶接用フラックス入りワイヤ。
2. 【請求項２】 前記充填するフラックスの原料に水酸化
   物の１種または２種以上を２〜５％含む請求項１記載の
   ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
3. 【請求項３】 前記充填するフラックスの原料１００部
   に対して糊料を０．１〜０．５部添加する請求項１また
   は請求項２記載のガスシールドアーク溶接用フラックス
   入りワイヤ。