JPH09168890A - Gas shielded arc welding steel wire - Google Patents
Gas shielded arc welding steel wireInfo
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- JPH09168890A JPH09168890A JP34856195A JP34856195A JPH09168890A JP H09168890 A JPH09168890 A JP H09168890A JP 34856195 A JP34856195 A JP 34856195A JP 34856195 A JP34856195 A JP 34856195A JP H09168890 A JPH09168890 A JP H09168890A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、鋼の全自動および
半自動溶接に使用するアーク安定性、耐スパッタ性に優
れたガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a steel wire for gas shielded arc welding, which has excellent arc stability and spatter resistance and is used for full-automatic and semi-automatic welding of steel.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年の傾向としては溶接ロボットや自動
溶接機等を導入して溶接の高速自動化が進められてお
り、それに伴って溶接用ワイヤの性能や溶接作業性など
に、より高度な要求がされている。一般にCO2ガスシ
−ルドア−ク溶接、MIG溶接等には0.8〜2.4m
mφの銅めっきした溶接用鋼ワイヤが使用されている。
これらの溶接用ワイヤは通常スプールやボビンに巻装さ
れた状態で、あるいはペイルパックに装填された状態で
溶接に供せられる。これらのワイヤが使用されるとき
は、溶接機の付属装置である送給機に設置され、送給ロ
ーラを通り3〜20mにおよぶフレキシブルコンジット
ケーブル、溶接トーチ、コンタクトチップを通して溶接
が行われる。ガスシールドアーク溶接法は、他の溶接法
に比較し高能率、高品質かつ低コストである特長を活か
し、その適用範囲を広げる傾向が強まっている。しかし
ガスシールドアーク溶接法は高能率、高品質という特長
を有しているが、溶接時にスパッタが多発する等の問題
がある。そこでガスシールドアーク溶接法においてスパ
ッタ発生量を低減する対策や研究は数多くなされてい
る。まず溶接電源特性の改善、シールドガスをCO2か
らAr系ガスへの転換、ワイヤ表層部の酸素濃度を高め
る方法が知られているが、溶接電源特性の改善やCO2
からAr系ガスへの転換等は、効果は期待できるものの
経済的にはコスト高くなり好ましくない。一方、溶接ワ
イヤ面からは酸素濃度を高める技術が多く検討されてい
る。これらの技術はワイヤ酸素が溶融金属の表面張力を
低下させる等の作用によりアーク安定性、スパッタの低
減を意図するものである。即ち、酸素は溶融金属の表面
張力を低下させ、放電現象を変化させ、ワイヤ先端に懸
垂する溶滴がわずかなピンチ力でも溶滴を細粒化させ
る。そして微細な溶滴はクレータへ規則的に移行してい
きアーク安定性が向上するものと考えられている。ワイ
ヤ酸素を高める技術として、例えば特開昭60−406
85号公報、特公平3−16237号公報等にはワイヤ
表層部の酸素濃度を高める方法が開示されている。その
ワイヤ表層部の酸素濃度を高める手段としては、ワイヤ
を酸化ガス分圧を変化させた雰囲気中で焼鈍して表面に
酸化物皮膜を生成させた後、酸洗条件をコントロールす
ることにより適量の酸化物皮膜を残存させる方法である
が、表面酸素濃度を高めようとした場合、700℃で4
時間以上の焼鈍が必要になり経済的でない。また製造段
階での複雑な熱処理や酸洗コントロールを必要とするた
め溶接中にめっきが剥離してチップに詰まり、ワイヤ送
給性を阻害するためアークが不安定になってスパッタが
多発する等の問題が生じてくる。また、特開平7−51
182号公報にはめっき層内に酸化物を一定量含有し、
耐スパッタ性改善を目的とした技術が開示されている
が、この技術は酸化物と同時にめっき液を取り込むた
め、ワイヤの耐錆性が問題となる。またさらにワイヤ表
面に機械的に凸凹を設けて酸化鉄を塗布する方法あるい
は特開平5−69181号公報には酸化鉄粉を混合した
潤滑油を用いて伸線し、めっき層の凹部に酸化鉄粉を取
込む方法が開示されている。これらは、いずれも酸化鉄
を酸素源としているところが共通しているが、酸化鉄を
用いることにより溶接時チップとワイヤ間でアークが発
生しアーク不安定となり、さらには酸化鉄粉がチップ内
に詰まり溶接を阻害するため好ましくない方法である。2. Description of the Related Art In recent years, welding robots, automatic welding machines, etc. have been introduced to promote high-speed automation of welding. Along with this, higher requirements have been placed on the performance of welding wires and welding workability. Has been done. In general, 0.8 to 2.4 m for CO 2 gas shield arc welding, MIG welding, etc.
mφ copper-plated welding steel wire is used.
These welding wires are usually used for welding in a state of being wound on a spool or a bobbin or loaded in a pail pack. When these wires are used, they are installed in a feeder, which is an auxiliary device of the welding machine, and welding is performed through a flexible conduit cable, a welding torch, and a contact tip extending 3 to 20 m through a feeding roller. The gas shielded arc welding method has a tendency to expand its application range by taking advantage of its characteristics of high efficiency, high quality and low cost as compared with other welding methods. However, although the gas shielded arc welding method has the characteristics of high efficiency and high quality, there are problems such as frequent occurrence of spatter during welding. Therefore, many measures and studies have been made to reduce the amount of spatter generated in the gas shield arc welding method. Improvement of first welding power supply characteristics, conversion of the shielding gas from the CO 2 to Ar-based gas, a method of increasing the oxygen concentration in the wire surface layer portion are known, improved welding power supply characteristics and CO 2
Although it is possible to expect an effect such as conversion from Ar to Ar gas, it is economically expensive and not preferable. On the other hand, many techniques for increasing the oxygen concentration have been studied from the viewpoint of the welding wire. These techniques are intended to reduce arc stability and spatter by the action that wire oxygen lowers the surface tension of molten metal. That is, oxygen lowers the surface tension of the molten metal, changes the electric discharge phenomenon, and the droplets suspended at the tip of the wire atomize the droplets even with a slight pinch force. It is considered that the fine droplets regularly move to the crater and the arc stability is improved. As a technique for increasing the wire oxygen, for example, JP-A-60-406
Japanese Patent Publication No. 85, Japanese Patent Publication No. 3-16237, etc. disclose methods for increasing the oxygen concentration in the wire surface layer portion. As a means for increasing the oxygen concentration in the surface layer of the wire, the wire is annealed in an atmosphere in which the partial pressure of the oxidizing gas is changed to form an oxide film on the surface, and then the pickling condition is controlled to obtain an appropriate amount. This is a method of leaving an oxide film, but if it is tried to increase the surface oxygen concentration, it will be 4
It is not economical because it requires annealing for more than an hour. In addition, since complicated heat treatment and pickling control are required in the manufacturing stage, the plating peels off during welding and clogs the chip, which hinders wire feedability and makes the arc unstable and frequent spattering. Problems arise. In addition, JP-A-7-51
No. 182 contains a certain amount of oxide in the plating layer,
A technique aimed at improving spatter resistance has been disclosed, but since this technique takes in a plating solution together with an oxide, the rust resistance of the wire becomes a problem. Further, a method of mechanically providing irregularities on the wire surface to apply iron oxide or Japanese Patent Laid-Open No. 5-69181 discloses wire drawing using a lubricating oil mixed with iron oxide powder to form iron oxide in the concave portions of the plating layer. A method of incorporating flour is disclosed. All of these have in common that iron oxide is used as the oxygen source, but when iron oxide is used, an arc is generated between the tip and the wire during welding and arc becomes unstable, and further iron oxide powder is contained in the tip. This is an unfavorable method because it obstructs clogging welding.
【0003】このように、ワイヤ表層部酸素濃度を高め
る手段は種々制約があり、必ずしも実用的でない。この
解決手段としてワイヤ中心部酸素濃度を高めるワイヤ、
手段が検討開示されている。特公平4−48558号公
報では、加熱した帯鋼の両端面縁を鍛接して内面に酸化
物層を有する鋼管を伸線加工するソリッドワイヤの製造
方法が開示されている。この製造方法は鍛接を前提とし
ているため加熱温度が1100℃〜1400℃程度と高
く、従ってワイヤ内面の酸化物層の量調整が難しいと言
う問題点がある。また特開平1−170598号公報に
は酸素濃度の高いワイヤ中央部と酸素濃度の低い外層部
の2層構造としたワイヤにおいて、中央部断面積比率、
中央部酸素濃度、中央部と外層部の酸素濃度比、ワイヤ
の全酸素濃度を規定することによりスパッタ発生量を低
減するソリッドワイヤ技術が開示されている。この技術
は、鋼ワイヤを酸素濃度の異なる2層構造とし、さらに
中央部の断面積比率が10〜60%と大きいために、特
殊な製造方法を必要としている。As described above, the means for increasing the oxygen concentration in the surface layer of the wire has various restrictions and is not always practical. As a solution to this, a wire that increases the oxygen concentration in the center of the wire,
Means have been disclosed for consideration. Japanese Examined Patent Publication No. 48558/1992 discloses a method for producing a solid wire by forging both edges of a heated steel strip and drawing a steel pipe having an oxide layer on the inner surface. Since this manufacturing method is premised on forge welding, there is a problem that the heating temperature is as high as about 1100 ° C. to 1400 ° C., and therefore it is difficult to adjust the amount of the oxide layer on the inner surface of the wire. Further, in JP-A-1-170598, in a wire having a two-layer structure of a wire central part having a high oxygen concentration and an outer layer part having a low oxygen concentration, the cross-sectional area ratio of the central part,
A solid wire technique is disclosed in which the spatter generation amount is reduced by defining the central part oxygen concentration, the central part and outer layer part oxygen concentration ratio, and the total oxygen concentration of the wire. This technique requires a special manufacturing method because the steel wire has a two-layer structure with different oxygen concentrations and the central area has a large cross-sectional area ratio of 10 to 60%.
【0004】以上のように、ワイヤ酸素を高めることに
よりアーク安定性、スパッタ発生量を抑制する従来技術
は数多く開示されているものの、スパッタ抑制および経
済的な観点で問題点が多かった。As described above, although many conventional techniques for suppressing arc stability and spatter generation amount by increasing wire oxygen have been disclosed, there are many problems from the viewpoint of spatter suppression and economics.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
のような従来ワイヤの製造方法の問題点やアーク安定性
及びスパッタ低減を解消するためになされたものであっ
て、溶接作業性が改善される全自動および半自動溶接用
鋼ワイヤを提供するものである。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the conventional wire manufacturing method, arc stability and reduction of spatter. An improved fully automatic and semi-automatic welding steel wire is provided.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明者等は、前記した
諸問題の解決をめざして基礎研究を重ねた結果次のよう
な知見を得た。表面酸素濃度を高めるための、長時間の
焼鈍や、製造段階での複雑な熱処理や酸洗コントロール
を必要とすることなく、あるいはチップ詰まりの原因と
なるワイヤ表面に酸化鉄を付着させない方法として中空
鋼管を加熱して内面に酸化物層を形成せしめた後、伸線
加工してガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤとすること
を考えた。中空管内面により酸化物層を生成しやすい成
分およびスパッタ量抑制効果の高い成分を特定し、その
酸化物層を特定することにより、経済的かつ効果的なソ
リッドワイヤを提供するものである。Means for Solving the Problems The present inventors have obtained the following findings as a result of repeated basic research aiming at solving the above-mentioned various problems. A hollow method that does not require long-time annealing to increase surface oxygen concentration, complicated heat treatment or pickling control in the manufacturing stage, or prevents iron oxide from adhering to the wire surface that causes chip clogging. After heating the steel pipe to form an oxide layer on the inner surface, it was considered to perform wire drawing to obtain a steel wire for gas shield arc welding. An economical and effective solid wire is provided by identifying a component that easily forms an oxide layer and a component having a high sputtering amount suppressing effect on the inner surface of the hollow tube and then identifying the oxide layer.
【0007】即ち、 (1)C:0.02〜0.15%[重量%,以下同
じ],Si:0.3〜2.0%,Mn:1.0〜3.0
%,P:≦0.03%,S:≦0.03%,Cu:0.
1〜0.50%,Al:0.01〜0.25%,O:1
00〜800ppmを含有し、残部Feからなり、且つ
鋼ワイヤの素材が鋼管であり、該鋼管の内面から外周方
向に50μmの範囲の中心部によりO濃度が高められて
いることを特徴とするガスシールドアーク溶接用鋼ワイ
ヤ (2)Ti:0.01〜0.3%を含有する(1)記載
のガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤ (3)Ni:0.5〜2%,Cr:0.05〜2%,M
o:0.05〜1%の1種又は2種以上を含有する
(1)または(2)記載のガスシールドアーク溶接用鋼
ワイヤ (4)鋼管の内面から外周方向に深さ50μmの範囲内
が鉄酸化物からなる(1)、(2)または(3)記載の
ガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤにある。That is, (1) C: 0.02 to 0.15% [wt%, the same applies hereinafter], Si: 0.3 to 2.0%, Mn: 1.0 to 3.0
%, P: ≤ 0.03%, S: ≤ 0.03%, Cu: 0.
1 to 0.50%, Al: 0.01 to 0.25%, O: 1
A gas containing 0 to 800 ppm, the balance being Fe, and the material of the steel wire being a steel pipe, wherein the O concentration is increased by the central portion in the range of 50 μm from the inner surface to the outer peripheral direction of the steel pipe. Steel wire for shield arc welding (2) Steel wire for gas shield arc welding according to (1), containing Ti: 0.01 to 0.3% (3) Ni: 0.5 to 2%, Cr: 0. 05-2%, M
o: Steel wire for gas shield arc welding according to (1) or (2), containing one or more of 0.05 to 1% (4) A depth of 50 μm in the outer peripheral direction from the inner surface of the steel pipe. Is a steel wire for gas shielded arc welding according to (1), (2) or (3), which comprises iron oxide.
【0008】本願発明はワイヤ成分の限定とワイヤ酸素
量を100〜800ppmに限定し、かつ該酸素をワイ
ヤ中心部に集中して形成せしめた酸化物により、効果的
に溶滴を細粒化してアーク安定性を向上すると共に、ス
パッタ発生量を抑制することが可能となる。酸素の存在
位置のアーク安定性への効果を確認するため、ほぼ同一
の平均酸素濃度のワイヤにおいて、(a)ワイヤ表層部
に酸化層を形成して酸素を高めた場合と、(b)ワイヤ
中心部に酸化層を形成せしめたワイヤとを比較検討した
ところ、ワイヤ中心部に酸素が存在する(b)の場合の
方がアーク安定性に優れていることが判った。即ち、溶
接中のアークは溶滴と溶融金属との最短距離を選択的に
移動している。溶滴がある一定の大きさに成長して移行
した後は、アークはワイヤ先端と溶融金属の最短部に移
行する。この際、ワイヤ酸素源がワイヤ中央部にある場
合と周辺部の場合とでは、中央部に酸素源がある場合が
アーク移行が滑らかに移行する為と考えられる。特に、
Arを主ガスとするMAG溶接に比べてアーク長さの短
い炭酸ガス溶接の場合にはこの効果がアーク安定性向上
に有効に寄与する。しかし、ワイヤ中央部の酸素量が多
すぎる場合には、溶滴移行後のワイヤ溶融先端部を覆う
酸化物が多すぎて、前述のワイヤ先端部へのアーク移行
が円滑にならない。ワイヤ形成される酸化物には、外部
酸化層と内部酸化層とに大別されるが、内部酸化層を形
成させるには、加熱雰囲気の酸素濃度を低く制御・調整
する必要があるため、長時間の加熱が必要となる。しか
し、外部酸化層の場合には大気で短時間の加熱により有
効に酸素濃度を高めることができる。これら酸化層は電
気的に不良導体であるため、ワイヤ表面に酸化層を付与
する場合には、溶接時の通電性が劣化することから自ず
からその生成量には限界がある。一方、ワイヤ中央部に
酸化物を形成させることにより、このような通電性等へ
の悪影響は起こらず、十分な酸化層形成が可能となる。
酸化層をワイヤ中心部に集中させるには、図1に示すよ
うに中空パイプ内面に酸化層2を形成せしめた後に、伸
線加工を行い図2に示すワイヤ(1.2mmφ)を得る
ことができる。パイプ中心部に形成せしめた50μm程
度の酸化層は、その後の伸線加工により伸長して、1.
2mm程度に仕上げたワイヤでは、50倍の拡大でも周
囲と区別出来ない様になる。酸素量の調整は図3に示す
ようにスケール厚さと比例的関係にあるから、加熱温
度、加熱時間を調整して容易に実施できる。このように
して、ワイヤ酸素量を変化したワイヤのスパッタ量は、
図4に示すように酸素量が100〜800ppmの範囲
で低減することができる。図5は、後述する本願発明実
施例No6(酸素量:223ppm)ワイヤについて該
ワイヤ断面をEPMA線分析による酸素分析結果を示し
ている。この第5図から明らかなように酸素はワイヤ中
央部の狭い範囲に多量に集中しており、この集中した酸
素が前述のように、アーク安定性の向上とスパッタ低減
に有効に作用するものである。The present invention limits the wire component and the wire oxygen amount to 100 to 800 ppm, and the oxide formed by concentrating the oxygen in the central portion of the wire effectively atomizes the droplets. It is possible to improve the arc stability and suppress the amount of spatter generation. In order to confirm the effect of the existence position of oxygen on the arc stability, in a wire having almost the same average oxygen concentration, (a) a case where an oxide layer is formed on the surface layer of the wire to increase oxygen, and (b) the wire When the wire having an oxide layer formed at the center was compared and examined, it was found that the case (b) in which oxygen was present at the wire center was superior in arc stability. That is, the arc during welding selectively moves the shortest distance between the droplet and the molten metal. After the droplet grows to a certain size and migrates, the arc migrates to the tip of the wire and the shortest part of the molten metal. At this time, it is considered that, when the wire oxygen source is in the central portion of the wire and in the peripheral portion, the arc transition is smooth when the oxygen source is in the central portion. Especially,
In the case of carbon dioxide welding, which has a shorter arc length than MAG welding using Ar as the main gas, this effect effectively contributes to the improvement of arc stability. However, if the amount of oxygen in the central portion of the wire is too large, the amount of oxide covering the molten tip of the wire after the droplet transfer is too large, and the above-mentioned arc transfer to the distal end of the wire does not become smooth. The oxides to be formed into wires are roughly classified into an outer oxide layer and an inner oxide layer.However, in order to form the inner oxide layer, it is necessary to control and adjust the oxygen concentration of the heating atmosphere to a low level. Requires heating for hours. However, in the case of the outer oxide layer, the oxygen concentration can be effectively increased by heating in the atmosphere for a short time. Since these oxide layers are electrically poor conductors, when an oxide layer is applied to the wire surface, the amount of formation is naturally limited because the electrical conductivity during welding deteriorates. On the other hand, by forming an oxide in the central portion of the wire, such an adverse effect on the electrical conductivity does not occur and a sufficient oxide layer can be formed.
In order to concentrate the oxide layer on the central part of the wire, it is necessary to form the oxide layer 2 on the inner surface of the hollow pipe as shown in FIG. 1 and then perform wire drawing to obtain the wire (1.2 mmφ) shown in FIG. it can. The oxide layer of about 50 μm formed in the central portion of the pipe was elongated by the subsequent wire drawing, and
With a wire finished to about 2 mm, it becomes indistinguishable from the surroundings even when magnified 50 times. Since the adjustment of the oxygen amount is proportional to the scale thickness as shown in FIG. 3, it can be easily performed by adjusting the heating temperature and the heating time. In this way, the sputter amount of the wire with the changed wire oxygen amount is
As shown in FIG. 4, the amount of oxygen can be reduced in the range of 100 to 800 ppm. FIG. 5 shows an oxygen analysis result by EPMA line analysis of the wire cross section of a wire of Example No. 6 of the present invention (oxygen amount: 223 ppm) described later. As is clear from FIG. 5, a large amount of oxygen is concentrated in a narrow area in the center of the wire, and this concentrated oxygen effectively acts on improving arc stability and reducing spatter as described above. is there.
【0009】以下に本願発明の限定理由について説明す
る。 (C:0.02〜0.15%)Cは溶接金属の強度を得
る上で必要不可欠の成分であるが、溶滴移行性を向上さ
せる作用があり、0.02%未満では軟鋼・高張力鋼の
溶接金属としては強度が不足するとともに、溶滴が粗大
化し大粒スパッタが発生する、また0.15%を超える
と溶接金属の耐割れ性が著しく劣化する。 (Si:0.3〜2.0%)Siは脱酸元素として不可
欠であり、溶接金属の降伏強度を高める上で効果があ
る。本願発明では、酸化物形成を効率的にして有効に酸
素を増加する効果がある。しかし0.3%未満では脱酸
不足であり、また2.0%を超えると溶接金属の靭性が
低下するため好ましくない。 (Mn:1.0〜3.0%)MnはSiと共に脱酸剤と
して添加し、酸化物生成にも有効であるが、1.0%未
満ではピットやブローホールの発生の原因となる。3.
0%を超えるとスパッタ量が増加するとともに耐割れ性
が劣化し溶接割れが発生しやすくなる。 (P:≦0.03% S:≦0.03%)Pは割れ発生
防止の点から0.03%未満にすることが必要である。
またSは高温割れのの発生原因となるため0.03%未
満にすることが必要である。 (Cu:0.10〜0.50%)Cuが0.10%未満
では、めっき下地(Fe地)の露出を完全に皮膜するこ
とは困難であるそのためワイヤ表面の錆の原因となる。
0.50%を超えると溶接時に送給ローラ部やコンジッ
トライナー内部でめっき剥離し送給性を悪化させること
となる。 (Al:0.001〜0.10%)Alは、酸化物層を
生成するに不可欠の元素であり、また溶滴粘度を上げる
効果がある。その効果は0.001%未満では不足であ
り、0.10%を超えると溶接金属の靭性が低下するた
め好ましくない。 (O:100〜800ppm)Oは前述のように、溶滴
を細粒化して溶接作業性を向上させ、スパッタ発生量を
低減する上で重要である。本願発明の構成では100p
pm以上でその効果が発揮される。しかし、800pp
mを超えるとOの溶滴移行性への効果が少なくなるばか
りでなく、溶滴移行時にCOガス発生が著しくなり、溶
滴先端部が沸騰状現象が発生し、アーク安定性が劣化す
る。また溶接金属の酸素への影響が無視できなくなり、
溶接金属酸素量を増加させ、その衝撃靭性を劣化させる
ため上限を800ppmとした。アーク安定性、溶滴移
行性が最も良好な酸素量は、400〜650ppm程度
であり、好ましい範囲となる。尚、酸素の存在位置はワ
イヤ表層部に集中する場合より、ワイヤ中心部に集中す
ることが望ましい。これは、前述のように多量の酸素を
ワイヤ表層部に集中させると、ワイヤ送給性やメッキ剥
離等を起こしやすい等の問題が生じるためで、ワイヤ中
央部に集中させることでこれらの問題は解決される。The reasons for limitation of the present invention will be described below. (C: 0.02 to 0.15%) C is an essential component for obtaining the strength of the weld metal, but it has the effect of improving droplet transferability, and if it is less than 0.02%, mild steel / high As the weld metal of the tensile steel, the strength is insufficient, the droplets become coarse and large spatters are generated, and if it exceeds 0.15%, the crack resistance of the weld metal is significantly deteriorated. (Si: 0.3 to 2.0%) Si is indispensable as a deoxidizing element and is effective in increasing the yield strength of the weld metal. The present invention has the effect of efficiently forming oxides and effectively increasing oxygen. However, if it is less than 0.3%, deoxidation is insufficient, and if it exceeds 2.0%, the toughness of the weld metal decreases, which is not preferable. (Mn: 1.0 to 3.0%) Mn is added as a deoxidizer together with Si and is effective for oxide formation, but if it is less than 1.0%, it causes pits and blow holes. 3.
If it exceeds 0%, the amount of spatter increases and the crack resistance deteriorates, and weld cracking is likely to occur. (P: ≤ 0.03% S: ≤ 0.03%) P is required to be less than 0.03% from the viewpoint of preventing cracking.
Further, S causes the occurrence of hot cracking, so it is necessary to make S less than 0.03%. (Cu: 0.10 to 0.50%) When Cu is less than 0.10%, it is difficult to completely expose the plating base (Fe base), which causes rust on the wire surface.
If it exceeds 0.50%, the plating is peeled off inside the feeding roller portion or inside the conduit liner during welding, which deteriorates the feeding performance. (Al: 0.001 to 0.10%) Al is an essential element for forming an oxide layer, and has an effect of increasing droplet viscosity. If the content is less than 0.001%, the effect is insufficient, and if it exceeds 0.10%, the toughness of the weld metal decreases, which is not preferable. (O: 100 to 800 ppm) As described above, O is important in atomizing the droplets to improve welding workability and reduce the amount of spatter generation. 100p in the configuration of the present invention
The effect is exhibited at pm or more. However, 800pp
If it exceeds m, not only the effect of O on the droplet transferability decreases, but also CO gas is significantly generated during the droplet transfer, a boiling phenomenon occurs at the tip of the droplet, and the arc stability deteriorates. Also, the effect of weld metal on oxygen cannot be ignored,
The upper limit was set to 800 ppm in order to increase the oxygen content of the weld metal and deteriorate its impact toughness. The amount of oxygen that has the best arc stability and droplet transferability is about 400 to 650 ppm, which is a preferable range. It should be noted that it is preferable that the existing positions of oxygen are concentrated in the center of the wire rather than in the surface of the wire. This is because if a large amount of oxygen is concentrated on the wire surface layer portion as described above, problems such as wire feedability and plating peeling are likely to occur. Will be resolved.
【0010】上記成分のほか、Tiを適量添加すること
によりより効果的にスパッタ発生量抑制ができる。ま
た、必要に応じて、Ni、Cr、Moの1種または2種
以上を適量にて添加することができる。 (Ti:0.05〜0.3%)Tiは脱酸元素として添
加され、酸化物の生成により溶接金属のミクロ組織を微
細化し、靭性を改善する効果と溶滴を微細化し、スパッ
タ発生量を抑制する効果がある。0.05%未満ではス
パッタ抑制効果が得られず、また0.3%を超えるとワ
イヤ製造が困難となる。 (Ni:0.5〜2.0%)Tiは溶接金属の延性およ
び靭性を高めるに効果があり0.5%未満では効果がな
く2.0%を超えると延性が悪化する。 (Cr:0.05〜1.0%)Crは溶接金属の延性お
よび耐割れ性を良好にする効果があり0.05%未満で
は効果がなく1.0%を超えると延性が劣化し割れの原
因となる。 (Mo:0.05〜1.0%)Moは溶接金属の強度お
よび延性を高めるに効果があり0.05%未満では効果
がなく1.0%を超えると延性が劣化し割れの原因とな
る。 (中空鋼管の内面から外周方向に深さ50μmの範囲内
が鉄酸化物スケールからなる)酸素をワイヤ中央部に集
中させる手段として、中空パイプの内面に酸化層を形成
せしめたのち、伸線・加工してワイヤを得る方法が、経
済的、実用的に推奨される。この場合、所定の酸素濃度
を確保するには、該酸化層深さは50μm程度を必要と
する。また生成させる酸化物層としては、酸素量が確保
できる酸化物であれば制限はないが、ワイヤ成分構成元
素の酸化物としては、SiO2、MnO、Al2O3、T
iO2、Cr2O3等が考えられるが、大気など加熱雰囲
気の組成を限定しない場合にも有効かつ容易に生成する
鉄酸化物スケールが最も経済的であり、推奨される。尚
鉄酸化物スケールであれば、FeO、Fe2O3、Fe3
O4およびその混合酸化物でも何等問題は無い。これら
鉄酸化物スケール層を形成せしめる加熱条件としては6
00℃で1時間程度の加熱を行えばよく、通常は伸線加
工による硬化を軟化させる焼鈍工程として行えばよい。In addition to the above-mentioned components, the amount of spatter generation can be suppressed more effectively by adding an appropriate amount of Ti. If necessary, one or more of Ni, Cr, and Mo can be added in an appropriate amount. (Ti: 0.05 to 0.3%) Ti is added as a deoxidizing element, and has the effect of refining the microstructure of the weld metal by the formation of oxides, improving the toughness, and refining the droplets, and the amount of spatter generation. Has the effect of suppressing If it is less than 0.05%, the effect of suppressing spatter cannot be obtained, and if it exceeds 0.3%, it becomes difficult to manufacture the wire. (Ni: 0.5 to 2.0%) Ti is effective in increasing the ductility and toughness of the weld metal, and if less than 0.5%, it has no effect, and if it exceeds 2.0%, the ductility deteriorates. (Cr: 0.05 to 1.0%) Cr has the effect of improving the ductility and cracking resistance of the weld metal. If it is less than 0.05%, it has no effect, and if it exceeds 1.0%, the ductility deteriorates and cracking occurs. Cause of. (Mo: 0.05 to 1.0%) Mo is effective in increasing the strength and ductility of the weld metal, and is less than 0.05%, and if it exceeds 1.0%, ductility deteriorates and causes cracking. Become. As a means for concentrating oxygen in the central portion of the wire (with a depth of 50 μm from the inner surface of the hollow steel pipe to the outer peripheral direction), an oxide layer is formed on the inner surface of the hollow pipe, and then wire drawing / The method of working to obtain a wire is economically and practically recommended. In this case, in order to secure a predetermined oxygen concentration, the depth of the oxide layer needs to be about 50 μm. The oxide layer to be generated is not limited as long as it is an oxide that can secure the amount of oxygen, but the oxides of the constituent elements of the wire components are SiO 2 , MnO, Al 2 O 3 , and T.
Although iO 2 , Cr 2 O 3 and the like can be considered, an iron oxide scale that is effective and easily produced even when the composition of the heating atmosphere such as the air is not limited is most economical and recommended. For iron oxide scale, FeO, Fe 2 O 3 , Fe 3
There is no problem with O 4 and its mixed oxide. The heating conditions for forming these iron oxide scale layers are 6
The heating may be carried out at 00 ° C. for about 1 hour, and usually it may be carried out as an annealing step for softening the hardening by drawing.
【0011】[0011]
(実施例)表1に示す化学組成の各種中空鋼管(外径1
2.7mmφ、肉厚2.5mm)を用い、中空鋼管→中
間伸線→焼鈍→酸洗→めっき→仕上伸線→製品の各製造
工程を経て、直径1.2mmφのワイヤを試作した。そ
れらのワイヤを用いて、軟鋼母材上で溶接を行い溶接作
業性およびX線透過試験により気孔および割れ等の有無
を評価した。なお、中空鋼管内部に酸化層形成は焼鈍工
程により行った。条件は大気で、温度は600℃で加熱
時間を変化して行った。得られたワイヤの評価は、アー
ク安定性としてアークの集中性、溶滴の移行性を調査対
象とした。スパッタ量は銅製の捕集箱内に捕捉されたス
パッタを秤量して表1の結果を得た。溶接は、CO2ガ
スシールドで行い、溶接条件は320A−32V−30
cm/minの下向ビードオンプレート溶接とし、チッ
プと母材間距離は20mm一定とした。なおスパッタ量
については市販ワイヤはこの溶接条件では通常2.0g
/min前後であるため、本発明では1.5g/min
以下を合格とした。(Example) Various hollow steel pipes having the chemical composition shown in Table 1 (outer diameter 1
(2.7 mmφ, wall thickness 2.5 mm), a hollow steel tube → intermediate wire drawing → annealing → pickling → plating → finish wiredrawing → product manufacturing process, and a wire having a diameter of 1.2 mmφ was manufactured as a prototype. Welding was performed on a mild steel base material using these wires, and the presence or absence of pores and cracks was evaluated by welding workability and X-ray transmission test. The oxide layer was formed inside the hollow steel pipe by an annealing process. The conditions were atmospheric air, the temperature was 600 ° C., and the heating time was changed. In the evaluation of the obtained wires, the arc stability and the droplet transferability were investigated as arc stability. As for the amount of spatter, the results shown in Table 1 were obtained by weighing the amount of spatter captured in the copper collection box. Welding is performed with a CO 2 gas shield under the welding conditions of 320A-32V-30.
Downward bead-on-plate welding was performed at cm / min, and the distance between the tip and the base metal was constant at 20 mm. Regarding the amount of spatter, commercially available wire is usually 2.0 g under these welding conditions.
Since it is around / min, 1.5 g / min in the present invention
The following were accepted.
【0012】[0012]
【表1】 本発明例のNo.1〜10はいずれも良好な溶接作業性を
示し、スパッタ量も1.5g/min以下であった。[Table 1] All of Nos. 1 to 10 of the invention examples showed good welding workability, and the amount of spatter was 1.5 g / min or less.
【0013】比較例のNo.11は、ワイヤ中のC量が少
ないためスパッタ粒が大きくなり、アークは安定してい
るもののスパッタ量が増加した。In Comparative Example No. 11, since the amount of C in the wire was small, the sputtered grains were large and the arc was stable, but the sputtered amount was increased.
【0014】比較例のNo.12は、ワイヤ中の酸素量は
適量だったが、ワイヤ中のMn量が少なく、そのため溶
接ビードにピットやブロホールが発生した。In Comparative Example No. 12, the amount of oxygen in the wire was proper, but the amount of Mn in the wire was small, so that pits and blowholes were generated in the weld bead.
【0015】比較例のNo.13は、スケール厚さが厚
く、酸素量が上限を超えて、アークも不安定でスパッタ
が多発する。In Comparative Example No. 13, the scale thickness is large, the oxygen amount exceeds the upper limit, the arc is unstable, and spatter frequently occurs.
【0016】比較例No.14はワイヤ中Si量が多す
ぎ、アーク不安定となり大粒のスパッタが多発した。In Comparative Example No. 14, the amount of Si in the wire was too large, the arc became unstable, and large-sized spatters frequently occurred.
【0017】比較例のNo.15は、ワイヤ中の酸素量は
適量だったが、ワイヤ中のC量が多くスパッタが多く発
生すると同時に溶接割れも発生した。In No. 15 of the comparative example, the amount of oxygen in the wire was appropriate, but the amount of C in the wire was large and a large amount of spatter occurred, and at the same time weld cracking occurred.
【0018】比較例No.16は、ワイヤ中の酸素量が不
足して、アーク安定性に欠け、大量のスパッタ発生が見
られた。In Comparative Example No. 16, the amount of oxygen in the wire was insufficient, the arc stability was lacking, and a large amount of spatter was observed.
【0019】比較例No.17は、ワイヤAl量が多す
ぎ、酸素量が増加してスパッタ量が増加する。In Comparative Example No. 17, the amount of wire Al is too large, the amount of oxygen increases, and the amount of sputtering increases.
【0020】比較例No.18は、Si、酸素量不足によ
りアーク安定性、スパッタ量共に不良であった。Comparative Example No. 18 was poor in arc stability and sputtering amount due to insufficient amounts of Si and oxygen.
【0021】比較例No.19は、酸素量も適量であり、
アーク安定性、スパッタ量とも良好であるが、Mo量が
多いため溶接金属に割れが発生した。Comparative Example No. 19 has a proper amount of oxygen,
The arc stability and the amount of spatter are good, but cracks occurred in the weld metal due to the large amount of Mo.
【0022】比較例No.19は、酸素量も適量であり、
アーク安定性、スパッタ量とも良好であるが、S量が規
定値を超えるため溶接金属に割れが発生した。Comparative Example No. 19 has an appropriate amount of oxygen,
The arc stability and spatter amount were good, but cracks occurred in the weld metal because the S amount exceeded the specified value.
【0023】[0023]
【発明の効果】本発明のガスシールドアーク溶接用鋼ワ
イヤによれば、ワイヤ中心部の酸素濃度を高める手段と
して、中空鋼管を伸線加工することにより、焼鈍工程を
大気雰囲気の600℃程度の温度とすることで、効率的
に酸素を増加させることが可能となり、従来の制御雰囲
気調整や、700℃以上の焼鈍温度や長時間の温度コン
トロールも不要となり容易にワイヤ中の酸素量を増加す
ることが可能となりアーク安定性を向上し、低スパッタ
化を図ることができる。According to the steel wire for gas shielded arc welding of the present invention, as a means for increasing the oxygen concentration in the central portion of the wire, the hollow steel pipe is drawn, so that the annealing process is carried out at a temperature of about 600 ° C. in an atmospheric atmosphere. By setting the temperature, it becomes possible to efficiently increase oxygen, and the conventional controlled atmosphere adjustment, annealing temperature of 700 ° C. or higher and long-term temperature control are not required, and the amount of oxygen in the wire can be easily increased. It is possible to improve the arc stability and reduce the spatter.
【図1】中空パイプを示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a hollow pipe.
【図2】中空パイプ内面に酸化層を形成せしめた後、伸
線加工して得られたワイヤの断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of a wire obtained by wire drawing after forming an oxide layer on the inner surface of a hollow pipe.
【図3】内面スケール厚さとワイヤ酸素量との関係を示
す図である。FIG. 3 is a diagram showing a relationship between an inner surface scale thickness and a wire oxygen amount.
【図4】ワイヤ酸素量とスパッタ量との関係を示す図で
ある。FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a wire oxygen amount and a sputtering amount.
【図5】実施例No.6のワイヤの断面のEPMAによる
酸素分布を示す図である。FIG. 5 is a view showing oxygen distribution by EPMA in the cross section of the wire of Example No. 6;
1 パイプ 2 酸化層 1 pipe 2 oxide layer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C22C 38/16 C22C 38/16 (72)発明者 平野 侃 東京都中央区築地三丁目5番4号 日鐵溶 接工業株式会社研究所内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical indication location C22C 38/16 C22C 38/16 (72) Inventor Tsuyoshi Hirano 3-5-4 Tsukiji, Chuo-ku, Tokyo No. Nippon Steel Welding Industry Co., Ltd.
Claims (4)
%,Si:0.3〜2.0%,Mn:1.0〜3.0
%,P:≦0.03%,S:≦0.03%,Cu:0.
1〜0.50%,Al:0.01〜0.25%,O:1
00〜800ppmを含有し、残部Feからなり、且つ
鋼ワイヤの素材が鋼管であり、該鋼管の内面から外周方
向に深さ50μmの範囲の中心部に形成した酸化層によ
りO濃度が高められていることを特徴とするガスシール
ドアーク溶接用鋼ワイヤ。1. C: 0.02 to 0.15 in% by weight
%, Si: 0.3 to 2.0%, Mn: 1.0 to 3.0
%, P: ≤ 0.03%, S: ≤ 0.03%, Cu: 0.
1 to 0.50%, Al: 0.01 to 0.25%, O: 1
The content of Fe is 0.00 to 800 ppm, the balance is Fe, and the material of the steel wire is a steel pipe, and the O concentration is increased by the oxide layer formed in the central portion of the steel pipe in the depth direction of 50 μm from the inner surface to the outer peripheral direction. Steel wire for gas shielded arc welding characterized by the fact that
る請求項1記載のガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤ。2. The steel wire for gas shielded arc welding according to claim 1, containing Ti: 0.01 to 0.3% by weight.
r:0.05〜2%,Mo:0.05〜1%の1種又は
2種以上を含有する請求項1または請求項2記載のガス
シールドアーク溶接用鋼ワイヤ。3. Ni: 0.5 to 2%, C in weight%
The steel wire for gas shield arc welding according to claim 1 or 2, which contains one or more of r: 0.05 to 2% and Mo: 0.05 to 1%.
2または請求項3記載のガスシールドアーク溶接用鋼ワ
イヤ。4. The oxide layer comprises an iron-based oxide.
The steel wire for gas shielded arc welding according to claim 2 or claim 3.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34856195A JPH09168890A (en) | 1995-12-20 | 1995-12-20 | Gas shielded arc welding steel wire |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34856195A JPH09168890A (en) | 1995-12-20 | 1995-12-20 | Gas shielded arc welding steel wire |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09168890A true JPH09168890A (en) | 1997-06-30 |
Family
ID=18397853
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP34856195A Pending JPH09168890A (en) | 1995-12-20 | 1995-12-20 | Gas shielded arc welding steel wire |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09168890A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11320178A (en) * | 1998-05-12 | 1999-11-24 | Kobe Steel Ltd | Wire for gas shielded arc welding |
JP2003290977A (en) * | 2002-03-28 | 2003-10-14 | Nippon Steel & Sumikin Welding Co Ltd | SOLID WIRE FOR Ar-CO2 MIXED GAS SHIELDED ARC WELDING |
JP2015100813A (en) * | 2013-11-26 | 2015-06-04 | 日鐵住金溶接工業株式会社 | Solid wire for gas shield arc weld for thin steel plate |
-
1995
- 1995-12-20 JP JP34856195A patent/JPH09168890A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11320178A (en) * | 1998-05-12 | 1999-11-24 | Kobe Steel Ltd | Wire for gas shielded arc welding |
JP2003290977A (en) * | 2002-03-28 | 2003-10-14 | Nippon Steel & Sumikin Welding Co Ltd | SOLID WIRE FOR Ar-CO2 MIXED GAS SHIELDED ARC WELDING |
JP2015100813A (en) * | 2013-11-26 | 2015-06-04 | 日鐵住金溶接工業株式会社 | Solid wire for gas shield arc weld for thin steel plate |
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