JPH0825061B2

JPH0825061B2 - ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ

Info

Publication number: JPH0825061B2
Application number: JP63205919A
Authority: JP
Inventors: 勲藍田; 哲男菅; 勝士西村; 宏一細井
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1988-08-19
Filing date: 1988-08-19
Publication date: 1996-03-13
Anticipated expiration: 2011-03-13
Also published as: JPH0255697A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、ガスシールドアーク溶接用フラックス入り
ワイヤに係り、特に耐割れ性が通常のソリッドワイヤの
レベル以上に良好な溶着金属を得ることができ、軟鋼及
び高張力鋼の溶接に適したフラックス入りワイヤに関す
るものである。

（従来の技術及び解決しようとする課題）ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、
溶接作業性及び溶接能率が良好であることに加え、優れ
たビード外観を与える等の利点を有しているため、その
使用料はますます増加する傾向にある。

しかし乍ら、一般のチタニヤ系フラックス入りワイヤ
は、耐割れ性が必ずしもよくないことから、従来、圧力
容器、反応槽等の溶接用としてはソリッドワイヤや被覆
棒に限られることが多かった。

本発明は、かゝる事情のもとでなされたものであっ
て、特に優れた耐割れ性を有す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ことを目的とする
ものである。

（課題を解決するための手段）前記目的を達成するため、本発明者等は、内包フラッ
クスの組成に重点を置いて様々な方面から研究を進めた
結果、殊に特定組成のフラックスを充填すると共にワイ
ヤのＣ量と水分量を規制することにより、可能であるこ
とを見い出すに至ったものである。

すなわち、本発明に係るガスシールドアーク溶接用フ
ラックス入りワイヤは、ワイヤ全重量に対して、ワイヤ
のＣ量が0.05％以下、水分量が350ppm以下であり、外皮
金属で囲まれる腔部内に、フラックス全重量に対して、
アルカリ土類金属のフッ化物であってCaF₂を主成分とす
るものが１〜15％、アーク安定剤が0.1〜５％、Mn源（M
n又はその鉄合金）及びSi（Si又はその鉄合金）を必須
成分とする脱酸剤が５〜40％、Fe40〜80％を含有する組
成のフラックスを、フラックス充填率10〜30％で充填し
てなることを特徴とするものである。

以下に本発明を更に詳細に説明する。

まず、本発明におけるフラックス成分の限定理由につ
いて説明する。なお、各成分の量はフラックス全重量に
対する割合である。

（１）フッ化物本発明者等は、フラックス中のフッ化物量と割れ発生
率（高温割れ）及び溶接作業性との関係を調べた。実験
における供試ワイヤ及び溶接条件は以下、のとおり
とした。

供試ワイヤ外皮金属：軟鋼フラックス：ライム系フラックス入りワイヤのフラックス（後述の実施例No.21）フラックス率:15％（ワイヤ全重量に対し）ワイヤ断面形状：第３図中の（Ａ）ワイヤ径:1.2mmφ 溶接条件溶接電流:280A、DCEP アーク電圧:32V 溶接速度:30cm/min シールドガス:Ar−20％CO₂ （流量20l/min）ワイヤ突出し長さ:20mm 母材：厚さ（ｔ）が19mmの軟鋼材Ｙ開先（t/2）、ルートギャップ2.5mm なお、耐高温割れ性はJISKZ3155のＣ形ジグ拘束突合
わせ溶接割れ試験法により評価した。

以上の試験の結果を第１図に示す。

第１図から明らかな如く、割れ発生率（高温割れ）
は、フラックス中にCaF₂を必須成分とするフッ化物を１
％以上添加することにより著しく低下する傾向にあるこ
とがわかる。しかし、その量が15％を超えると溶接作業
性が悪くなる。

したがって、フラックス中のフッ化物の量は１〜15％
の範囲に止める必要があることが判明した。なお、フッ
化物の種類を変えて検討したところ、耐割れ性、溶接作
業性等の面を考慮すると、アルカリ土類金属のフッ化物
である必要があり、中でもCaF₂が耐割れ性が最も良好で
あったため、添加するフッ化物としては、CaF₂を主成分
とするアルカリ土類金属のフッ化物（例、CaF₂、BaF₂）
とする。

（２）アーク安定剤アーク安定剤としては、アーク中で電離し易い物質、
例えば、Ｋ、Li、Na、Rb、Cs、Ca、Sr、Ba等の酸化物、
フッ化物（但し、アルカリ土類のフッ化物を除く）、炭
酸塩、硝酸塩等が挙げられる。

このアーク安定剤の量は、0.1％未満ではアークが不
安定でスパッタ多発等の溶接作業性上の問題が生じる。
また５％を超えるとヒューム発生量の増大やワイヤの吸
湿等の問題が生じる。したがって、アーク安定剤の量は
0.1〜５％の範囲とする。

（３）脱酸剤脱酸剤は、その名の示すとおり、脱酸作用によって溶
接金属中の非金属介在物を減少し、溶接金属の物性を高
めるのに有効な成分であり、代表的なものとしてはMn、
Si、Al、Mg、Ti、Zr等の金属或いはこれらの鉄合金が挙
げられる。

脱酸剤が５％未満では脱酸不足となってＸ線性能が劣
悪となるので、５％以上の添加が必要である。しかし、
40％を超えると脱酸過剰となって溶接金属の靱性及び耐
割れ性が低下し、ビート外観も劣悪となる。したがっ
て、脱酸剤の量は５〜40％の範囲とする。

但し、脱酸剤としては、特に、Mnは耐割れ性の向上に
有効であり、Siはビード形状、なじみ性等の向上に有効
であるので、Mn源（Mn又はその鉄合金）とSi源（Si又は
その鉄合金）を必須成分とする。

（４）Fe Feは溶着金属量を増大して溶接能率を高める作用があ
り、そのためには40％以上を添加する必要がある。しか
し、Fe量が80％を超えるとビード形状が悪くなるほか、
溶着量が増加することにより、シールド不足が生じ、ピ
ットやブローホール等の溶接欠陥が発生し易くなるの
で、80％以下に抑えることが好ましい。したがって、Fe
量は40〜80％の範囲とする。

なお、前述の脱酸剤等の金属を例えばFe−Si、Fe−Mn
等の形で添加した場合のFeも、ここで云うFe量の算出に
含まれる。

（５）フラックス充填率外皮金属に対するフラックスの充填率は、10〜30％の
範囲が好ましい。10％未満では十分量の金属粉やスラグ
形成剤等を充填することができず、本来の性能が発揮で
きない。一方、30％を超えると外皮金属を薄肉にしなけ
ればならず、ワイヤが柔らかくなり、送給性が低下する
ほか、通電性及びアーク安定性も悪化してアンダーカッ
ト等が発生し易くなり、更には大入熱溶接が困難にな
る。またワイヤ製造時にその伸線工程において断線が発
性し易くなる。外皮金属として軟鋼等を用いる。

（６）ワイヤ中のＣ量ワイヤ中のＣ量については、その量が多くなると溶着
金属の［Ｃ］量も高くなり、その結果、溶着金属の高温
延性が低下し、高温割れが発生し易くなることが知られ
ている。そのため、ワイヤ中のＣ量には自ずと限度があ
る。

そこで、本発明者等は、フラックス入りワイヤ中のＣ
量と割れ発生率との関係を調べた。なお、供試ワイヤ及
び溶接条件は前述の条件、に準じた。

その結果、第２図に示すように、ワイヤ中のＣ量がワ
イヤ全重量に対して0.05％以上になると高温割れ発生率
が急激に増加する傾向があることが判明した。したがっ
て、フラックス入りワイヤ中のＣ量はワイヤ全重量に対
して0.05％以下とする。

（７）ワイヤの水分量更に、耐割れ性の面からは低温割れを考慮する必要が
ある。この点、前述のフッ化物は溶着金属中の拡散性水
素量を低減し、またワイヤ中のＣ量の制限は溶着金属の
硬化を妨げるという理由から、低温割れに対しても有効
ではあるが、不充分である。そのため、溶着金属中の拡
散性水素量を更に低く抑えるには、ワイヤの水分量を35
0ppm以下に抑える必要がある。

なお、ワイヤの断面形状は何ら制限されず、例えば、
第３図（Ａ）〜（Ｄ）に示す種々の形状のものが使用で
きる。（Ｄ）の形状の場合にはワイヤ表面にAl、Cu等の
メッキ処理を施してもよく、メッキ量（ワイヤ全重量に
対する重量％）は0.05〜0.20％が望ましい。0.05％以下
では耐錆性、送給性、通電性等の面での効果が少なく、
0.20％以上になると生産性の低下、溶接金属の靱性低下
を来たすので望ましくない。また、ワイヤ径も何ら制限
されず、用途に応じて1.2mm、1.4mm、1.6mm、2.0mm、2.
4mm、3.2mmφ等の中から適宜決めることができる。

更に、シールドガスとしては、CO₂、Ar及びAr−CO₂混
合ガス等のいずれも使用可能であるが、溶接作業性（ス
パッタ等）の面からすると、その組成が70〜90％Ar−10
〜30％CO₂の混合ガスが望ましい。

また、極性としては、特に制限されないが、溶接作業
性（スパッタ、アーク等の安定性）の面から、DCEN（ワ
イヤ）よりもDCEP（ワイヤ）の方が良好である。

次に本発明の実施例を示す。

（実施例）第１表に示す各種のフラックス組成、Ｃ量、水分量の
フラックス入りワイヤ（1.2mmφ、軟鋼外皮、第３図
（Ａ）のワイヤ断面）を作製し、以下の溶接条件にて軟
鋼母材にガスシールドアーク溶接を行った。

溶接条件溶接電流:280A 溶接速度:30cm/min シールドガス:Ar−20％CO₂ （流量20l/min）ワイヤ突出し長さ:20mm なお、第１表中、脱酸剤の欄において、Mn源でフェロ
マンガンはFe−50％Mnを使用し、Si源でフェロシリコン
はFe−45％Siを使用し、その他はFe−Al、Fe−Mgを使用
した。例えば、No.21において「フェロマンガン18％」
となっているのはFe−50％Mnのフェロマンガン36％を添
加したが、Mn量が18％であることを示している。また、
Fe欄は、鉄粉の量と脱酸剤をFe−Mn、Fe−Si等の形で添
加した場合のFe量も含んでいる。

耐割れ性及び溶接作業性（スパッタ、アーク安定性な
ど）を評価した結果を第２表に示す。なお、耐割れ性は
JISZ3155のＣ形ジグ拘束突合せ溶接割れ試験により評価
した。

第２表に示すように、本発明例はいずれも耐割れ性並
びに溶接作業性が優れており、能率よく健全な溶着金属
が得られた。またワイヤ製造時にも問題がなかった。

一方、フッ化物量が適切でない比較例No.2〜No.3は耐
割れ性と溶接作業性のいずれかが劣っている。フッ化物
としてCaF₂を含まない比較例は耐割れ性と溶接作業性の
いずれも劣っている。

脱酸剤量が適切でない比較例No.4〜No.5は耐割れ性と
溶接作業性のいずれも劣っており、少ないとＸ線性能も
良くない。

アーク安定剤量が少ない比較例No.6は溶接作業性が劣
り、多い比較例No.7は耐割れ性が劣ると共に溶接作業性
が低下し、ヒューム発生が多い。

Fe量が少ない比較例No.8は能率が劣り、多い比較例N
o.9は溶接作業性が劣ると共に溶接欠陥が発生した。

フラックス率が小さい比較例No.10は耐割れ性、溶接
作業性ともに劣り、目標とする溶着金属性能が得られな
い。大きい比較例No.11は溶接作業性か低下すると共に
伸線性、送給性が劣っている。

ワイヤ中のＣ量が適切でない比較例No.12〜No.13は耐
割れ性、溶接作業性ともに劣っている。

ワイヤ中の水分量が適切でない比較例No.14〜No.15は
いずれもＹスリット試験で割れが発生し、特に水分量が
多い比較例No.15は溶接作業性が劣化している。

（発明の効果）以上詳述したように、本発明によれば、特定組成のフ
ラックスを所定のフラックス率で充填し、且つワイヤの
Ｃ量及び水分量を規制したので、通常のチタニヤ系フラ
ックス入りワイヤよりも耐割れ性が遥かに優れ、且つ溶
接作業性が通常のソリッドワイヤよりも良好であり、健
全な溶着金属を能率よく低コストで得ることができる。
軟鋼、高張力鋼等の溶接に適している。

【図面の簡単な説明】

第１図はフラックス入りワイヤのフラックス中のCaF₂を
主成分とするフッ化物量と割れ発生率の関係を示す図、第２図はフラックス入りワイヤ中のＣ量と割れ発生率の
関係を示す図、第３図（Ａ）〜（Ｄ）はそれぞれフラックス入りワイヤ
の断面形状の一例を示す図である。Ｆ…フラックス、Ｍ…外皮金属。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭52−144341（ＪＰ，Ａ) 特公昭50−17349（ＪＰ，Ｂ２) 特公昭53−26219（ＪＰ，Ｂ２)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ワイヤ全重量に対して、ワイヤのＣ量が0.
05％以下、水分量が350ppm以下であり、外皮金属で囲ま
れる腔部内に、フラックス全重量に対して、アルカリ土
類金属のフッ化物であってCaF₂を主成分とするものが１
〜15％、アーク安定剤が0.1〜５％、Mn源（Mn又はその
鉄合金）及びSi源（Si又はその鉄合金）を必須成分とす
る脱酸剤が５〜40％、Fe40〜80％を含有する組成のフラ
ックスを、フラックス充填率10〜30％で充填してなるこ
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。
【請求項２】溶接時に用いるシールドガスはその組成が
70〜90％Ar−10〜30％CO₂のものであり、且つ使用する
極性は直流逆極性である請求項１記載のガスシールドア
ーク溶接用フラツクス入りワイヤ。