JPH10249583A - ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ - Google Patents
ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤInfo
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- JPH10249583A JPH10249583A JP9050691A JP5069197A JPH10249583A JP H10249583 A JPH10249583 A JP H10249583A JP 9050691 A JP9050691 A JP 9050691A JP 5069197 A JP5069197 A JP 5069197A JP H10249583 A JPH10249583 A JP H10249583A
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- B23K35/3601—Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest with inorganic compounds as principal constituents
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- Y10T428/12063—Nonparticulate metal component
- Y10T428/12097—Nonparticulate component encloses particles
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 Ａｒ−ＣＯ2 系混合ガスを用いたガスシール
ドアーク溶接において、高精度なアークの安定性、良好
なビード形状、高靭性を備えたフラックス入りワイヤを
提供する。 【解決手段】 溶接によってシームされた鋼製外皮から
なるワイヤに、以下の条件を満足するフラックス、すな
わち、ワイヤ全重量に対して重量％を特定した TiO2 、
SiO2 、 Zr02 、Al2 O3、NA2 O+ K2 O、金属弗化物よ
りなるスラグ剤およびアーク安定剤と、C、Si、Mn、Mg
よりなる合金剤および金属脱酸剤と、Fe:2％以上とを充
填し、さらに下式（１）で規定される四分法によるワイ
ヤ横断面における鉄の偏析率が１０％以下であることを
特徴とする。 鉄の偏析率：ＰFe（％）＝Max.ＡFe−Min.ＡFe ………
…（１）。ここで、 Max.ＡFe：４等分割したワイヤ断面中に占める鉄の面積
率の最大値 Min.ＡFe：４等分割したワイヤ断面中に占める鉄の面積
率の最小値
ドアーク溶接において、高精度なアークの安定性、良好
なビード形状、高靭性を備えたフラックス入りワイヤを
提供する。 【解決手段】 溶接によってシームされた鋼製外皮から
なるワイヤに、以下の条件を満足するフラックス、すな
わち、ワイヤ全重量に対して重量％を特定した TiO2 、
SiO2 、 Zr02 、Al2 O3、NA2 O+ K2 O、金属弗化物よ
りなるスラグ剤およびアーク安定剤と、C、Si、Mn、Mg
よりなる合金剤および金属脱酸剤と、Fe:2％以上とを充
填し、さらに下式（１）で規定される四分法によるワイ
ヤ横断面における鉄の偏析率が１０％以下であることを
特徴とする。 鉄の偏析率：ＰFe（％）＝Max.ＡFe−Min.ＡFe ………
…（１）。ここで、 Max.ＡFe：４等分割したワイヤ断面中に占める鉄の面積
率の最大値 Min.ＡFe：４等分割したワイヤ断面中に占める鉄の面積
率の最小値
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、Ａｒ−ＣＯ2 系混
合ガスを用いたガスシールドア−ク溶接において、特に
立向および上向き姿勢等による半自動溶接において、ア
ークの安定性と作業性を高めることにより、優れた溶接
ビード形状が得られるフラックス入りワイヤに関する。
合ガスを用いたガスシールドア−ク溶接において、特に
立向および上向き姿勢等による半自動溶接において、ア
ークの安定性と作業性を高めることにより、優れた溶接
ビード形状が得られるフラックス入りワイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】Ａｒ−ＣＯ2 系混合ガスを用いたガスシ
ールドアーク溶接は、ＣＯ2 ガス単味でのガスシールド
アーク溶接に比べ、溶接金属中の酸素レベルが低いため
に溶接金属の低温靭性が優れている。さらに、溶接時に
おけるスパッタの発生が少い、高電流域まで使用できる
ため高能率である、高品質のビード形状・外観が得られ
る等の特徴がある。近年ではＡｒに２０％程度のＣＯ2
と数％のＯ2 を含んだシールドガスが多く使用されてい
る。
ールドアーク溶接は、ＣＯ2 ガス単味でのガスシールド
アーク溶接に比べ、溶接金属中の酸素レベルが低いため
に溶接金属の低温靭性が優れている。さらに、溶接時に
おけるスパッタの発生が少い、高電流域まで使用できる
ため高能率である、高品質のビード形状・外観が得られ
る等の特徴がある。近年ではＡｒに２０％程度のＣＯ2
と数％のＯ2 を含んだシールドガスが多く使用されてい
る。
【０００３】また、ＴｉＯ2 を主成分としたスラグ剤を
鋼製外皮よりなるワイヤに充填したフラックス入りワイ
ヤは、立向や上向きといった姿勢溶接が可能であり、Ａ
ｒ−ＣＯ2 系混合ガスとの組み合わせにより、良好な特
性を持つ溶接金属の形成と共に良好な溶接作業性を有す
る溶接方法として、海洋構造物や船舶等の複雑な形状を
した鋼構造物の溶接施工への適用が増大している。
鋼製外皮よりなるワイヤに充填したフラックス入りワイ
ヤは、立向や上向きといった姿勢溶接が可能であり、Ａ
ｒ−ＣＯ2 系混合ガスとの組み合わせにより、良好な特
性を持つ溶接金属の形成と共に良好な溶接作業性を有す
る溶接方法として、海洋構造物や船舶等の複雑な形状を
した鋼構造物の溶接施工への適用が増大している。
【０００４】フラックス入りワイヤを使用する溶接にお
いては、ワイヤ組成やワイヤの断面形態の影響がアーク
安定性や溶接作業性に大きく影響する。フラックス入り
ワイヤはワイヤ中心部にスラグ剤を主成分としたフラッ
クスが存在するため、ソリッドワイヤに比べアークが拡
がり易い傾向にある。このアークの拡がりが大きいと言
うことは、下向溶接や水平すみ肉溶接では凸ビードにな
り難いと言う効果を示すが、その一方で、立向や上向等
の姿勢溶接ではアークの集中性が劣り、溶接ビード形状
が乱れる原因にもなる。
いては、ワイヤ組成やワイヤの断面形態の影響がアーク
安定性や溶接作業性に大きく影響する。フラックス入り
ワイヤはワイヤ中心部にスラグ剤を主成分としたフラッ
クスが存在するため、ソリッドワイヤに比べアークが拡
がり易い傾向にある。このアークの拡がりが大きいと言
うことは、下向溶接や水平すみ肉溶接では凸ビードにな
り難いと言う効果を示すが、その一方で、立向や上向等
の姿勢溶接ではアークの集中性が劣り、溶接ビード形状
が乱れる原因にもなる。
【０００５】特に、フラックス成分が偏析して均一性に
劣るフラックス入りワイヤを用い、２５０Ａ以上の高電
流で立向姿勢溶接を行った場合には、アーク状態やビー
ド形状が不安定になったり、スラグ巻込み等の溶接欠陥
が発生し易く、そのため半自動溶接では溶接者の運棒操
作や溶接アーク長の保持に高度の技量が必要であった。
劣るフラックス入りワイヤを用い、２５０Ａ以上の高電
流で立向姿勢溶接を行った場合には、アーク状態やビー
ド形状が不安定になったり、スラグ巻込み等の溶接欠陥
が発生し易く、そのため半自動溶接では溶接者の運棒操
作や溶接アーク長の保持に高度の技量が必要であった。
【０００６】その上、溶接の自動化が進むにつれ、溶接
構造物中に半自動溶接施工部と自動溶接施工部とが混在
することが多くなってきている現状で、ソリッドワイヤ
による自動溶接ビードと、フラックス入りワイヤによる
半自動溶接ビードの形状・外観を比較した場合に、従来
のフラックス入りワイヤではビード形状、特に趾端の揃
いが劣る傾向にあり、自動溶接施工部にできるだけ近い
ビード形状・趾端の揃いが要望されていた。
構造物中に半自動溶接施工部と自動溶接施工部とが混在
することが多くなってきている現状で、ソリッドワイヤ
による自動溶接ビードと、フラックス入りワイヤによる
半自動溶接ビードの形状・外観を比較した場合に、従来
のフラックス入りワイヤではビード形状、特に趾端の揃
いが劣る傾向にあり、自動溶接施工部にできるだけ近い
ビード形状・趾端の揃いが要望されていた。
【０００７】フラックス入りワイヤのアークの安定性改
善の方法として、例えば特開平３−１９３２９３号公報
に開示された発明ではワイヤ断面に着目し、ワイヤ横断
面中のフラックス部分の面積に対する金属粉の面積が１
０％〜９０％であるフラックスワイヤを提案している。
また、特開平７−８０６８３号公報ではワイヤ断面の中
心部に鉄粉を配置したワイヤが提案されている。これら
は、何れも未溶融フラックスの突き出しを少なくするこ
とによってスパッタを防止し、アークを安定化する技術
であるが、良好なビード形状を得るためには、さらに、
より高いアーク安定性が必要とされている。
善の方法として、例えば特開平３−１９３２９３号公報
に開示された発明ではワイヤ断面に着目し、ワイヤ横断
面中のフラックス部分の面積に対する金属粉の面積が１
０％〜９０％であるフラックスワイヤを提案している。
また、特開平７−８０６８３号公報ではワイヤ断面の中
心部に鉄粉を配置したワイヤが提案されている。これら
は、何れも未溶融フラックスの突き出しを少なくするこ
とによってスパッタを防止し、アークを安定化する技術
であるが、良好なビード形状を得るためには、さらに、
より高いアーク安定性が必要とされている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題はＡｒ−
ＣＯ2 系混合ガスを用いたフラックス入りワイヤの半自
動溶接施工部に良好で、かつ安定したビード形状を形成
しようとするものであり、そのために、高いアーク安定
性が得られるガスシールドアーク溶接用フラックスワイ
ヤを提供することにある。
ＣＯ2 系混合ガスを用いたフラックス入りワイヤの半自
動溶接施工部に良好で、かつ安定したビード形状を形成
しようとするものであり、そのために、高いアーク安定
性が得られるガスシールドアーク溶接用フラックスワイ
ヤを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、フラック
ス入りワイヤのアーク安定性が、ワイヤ断面における導
電性物質であるＦｅ、およびアーク安定剤であるＮａや
Ｋの偏析に関係していることを見いだした。そして、ワ
イヤ成分を適正に調整した上で、これらの偏析をできる
だけ小さくすることにより、良好なアーク安定性が得ら
れるフラックス入りワイヤが得られることを見いだし
た。
ス入りワイヤのアーク安定性が、ワイヤ断面における導
電性物質であるＦｅ、およびアーク安定剤であるＮａや
Ｋの偏析に関係していることを見いだした。そして、ワ
イヤ成分を適正に調整した上で、これらの偏析をできる
だけ小さくすることにより、良好なアーク安定性が得ら
れるフラックス入りワイヤが得られることを見いだし
た。
【００１０】本発明のフラックス入りワイヤは、かかる
知見に基づくものであって、以下の構成を要旨とする。 (1) Ａｒ−ＣＯ2 系混合ガスを用いるガスシールドア
ーク溶接用フッラクス入りワイヤにおいて、溶接によっ
てシームされた鋼製外皮からなるワイヤに、以下の条件
を満足するフラックス、すなわちワイヤ全重量に対して
重量％で、ＴｉＯ2 ：４．０〜６．０％、 Ｓｉ
Ｏ2 ：０．２〜０．８％、ＺｒＯ2 ：０．４〜０．８
％、 Ａｌ2 Ｏ3 ：０．２〜０．８％、Ｎａ2 Ｏ＋Ｋ
2 Ｏ：０．０６〜０．２５％、金属弗化物：０．１〜
０．４％からなるスラグ剤およびアーク安定剤と、Ｃ
：０．０３〜０．０６％、 Ｓｉ：０．２０〜０．
８０％、Ｍｎ：１．５０〜２．２０％、 Ｍｇ：０．
３０〜０．６０％からなる合金剤および金属脱酸剤と、 Ｆｅ：２％以上 とを充填し、さらに下式（１）で規定される四分法によ
るワイヤ横断面における鉄の偏析率が１０％以下である
ことを特徴とする。 鉄の偏析率：ＰFe（％）＝Max.ＡFe−Min.ＡFe …………（１） ここで Max.ＡFe：４等分割したワイヤ断面中に占める鉄の面積
率の最大値 Min.ＡFe：４等分割したワイヤ断面中に占める鉄の面積
率の最小値
知見に基づくものであって、以下の構成を要旨とする。 (1) Ａｒ−ＣＯ2 系混合ガスを用いるガスシールドア
ーク溶接用フッラクス入りワイヤにおいて、溶接によっ
てシームされた鋼製外皮からなるワイヤに、以下の条件
を満足するフラックス、すなわちワイヤ全重量に対して
重量％で、ＴｉＯ2 ：４．０〜６．０％、 Ｓｉ
Ｏ2 ：０．２〜０．８％、ＺｒＯ2 ：０．４〜０．８
％、 Ａｌ2 Ｏ3 ：０．２〜０．８％、Ｎａ2 Ｏ＋Ｋ
2 Ｏ：０．０６〜０．２５％、金属弗化物：０．１〜
０．４％からなるスラグ剤およびアーク安定剤と、Ｃ
：０．０３〜０．０６％、 Ｓｉ：０．２０〜０．
８０％、Ｍｎ：１．５０〜２．２０％、 Ｍｇ：０．
３０〜０．６０％からなる合金剤および金属脱酸剤と、 Ｆｅ：２％以上 とを充填し、さらに下式（１）で規定される四分法によ
るワイヤ横断面における鉄の偏析率が１０％以下である
ことを特徴とする。 鉄の偏析率：ＰFe（％）＝Max.ＡFe−Min.ＡFe …………（１） ここで Max.ＡFe：４等分割したワイヤ断面中に占める鉄の面積
率の最大値 Min.ＡFe：４等分割したワイヤ断面中に占める鉄の面積
率の最小値
【００１１】(2) 前記フラックス入りワイヤが、さら
に下式（２）で規定される四分法によるワイヤ横断面に
おけるＮａ＋Ｋの偏析率が０．１５％以下であることを
特徴とする前項(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。 Ｎａ＋Ｋの偏析率：Ｐ(Na+K)（％）＝Max.Ａ(Na+K)−Min.Ａ(Na+K)…（２） ここで Max.Ａ(Na+K)：４等分割したワイヤ断面中に占めるＮａ
＋Ｋの面積率の最大値 Min.Ａ(Na+K)：４等分割したワイヤ断面中に占めるＮａ
＋Ｋの面積率の最小値
に下式（２）で規定される四分法によるワイヤ横断面に
おけるＮａ＋Ｋの偏析率が０．１５％以下であることを
特徴とする前項(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。 Ｎａ＋Ｋの偏析率：Ｐ(Na+K)（％）＝Max.Ａ(Na+K)−Min.Ａ(Na+K)…（２） ここで Max.Ａ(Na+K)：４等分割したワイヤ断面中に占めるＮａ
＋Ｋの面積率の最大値 Min.Ａ(Na+K)：４等分割したワイヤ断面中に占めるＮａ
＋Ｋの面積率の最小値
【００１２】(3) 前記各項記載のフラックス入りワイ
ヤにおいて、合金成分として、さらにワイヤ全重量に対
して重量％で、Ｎｉ：０．２０〜１．５０％を含有させ
たことを特徴とする。また、 (4) 前各項記載のフラックス入りワイヤ表面にＣｕめ
っきを施したことを特徴とする。
ヤにおいて、合金成分として、さらにワイヤ全重量に対
して重量％で、Ｎｉ：０．２０〜１．５０％を含有させ
たことを特徴とする。また、 (4) 前各項記載のフラックス入りワイヤ表面にＣｕめ
っきを施したことを特徴とする。
【００１３】上記本発明において四分法とは図１に例示
するように、ワイヤ断面を中心を通る２本の直線Ａ−
Ａ′，Ｂ−Ｂ′により４等分（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）の面積
となるように分割する方法であり、分割されたそれぞれ
の外皮１及びフラックス２の全断面におけるＦｅ面積率
（ＡFe）はＥＰＭＡ（電子線マイクロアナライザ）によ
る面分析を行うことにより測定される値であり、その最
大値（Max.ＡFe）と最小値（Min.ＡFe）の差を偏析率
（ＰFe）とする。
するように、ワイヤ断面を中心を通る２本の直線Ａ−
Ａ′，Ｂ−Ｂ′により４等分（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）の面積
となるように分割する方法であり、分割されたそれぞれ
の外皮１及びフラックス２の全断面におけるＦｅ面積率
（ＡFe）はＥＰＭＡ（電子線マイクロアナライザ）によ
る面分析を行うことにより測定される値であり、その最
大値（Max.ＡFe）と最小値（Min.ＡFe）の差を偏析率
（ＰFe）とする。
【００１４】本発明ではワイヤ任意の位置から長さ１ｍ
毎に５個の資料を切断採取し、横断面を電算機制御Ｘ線
マイクロアナライザ−によって分析スポット径４×４μ
m の条件で鉄元素分析を行い、それぞれの断面について
式（１）により偏析率を算出し、５個の断面の平均値を
用いた。またＮａ＋Ｋの偏析率（Ｐ(Na+K)）についても
鉄の場合と同一の方法を用い（２）式によりより算出し
た偏析率の５個の断面の平均値を用いた。
毎に５個の資料を切断採取し、横断面を電算機制御Ｘ線
マイクロアナライザ−によって分析スポット径４×４μ
m の条件で鉄元素分析を行い、それぞれの断面について
式（１）により偏析率を算出し、５個の断面の平均値を
用いた。またＮａ＋Ｋの偏析率（Ｐ(Na+K)）についても
鉄の場合と同一の方法を用い（２）式によりより算出し
た偏析率の５個の断面の平均値を用いた。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態につい
て詳細に説明する。本発明のフラックス入りワイヤは偏
析をコントロールし、鉄やＮａ、Ｋをワイヤ断面におけ
る円周方向に均一分散させることにより、従来のワイヤ
に比べて格段のアーク安定性が得られることが最も大き
な特徴である。偏析をコントロールする方法としては、
例えばフラックス原料粉を造粒する際に粒度を適正かつ
均一に調整し、原料粉の混合を適正な方法にて適正時間
行う、さらには鋼帯又はワイヤ外皮への充填を均一に
し、かつ伸線加工をカセット型ローラーダイス等を用い
て強加工を避ける等の工夫を行うことによって達成でき
る。
て詳細に説明する。本発明のフラックス入りワイヤは偏
析をコントロールし、鉄やＮａ、Ｋをワイヤ断面におけ
る円周方向に均一分散させることにより、従来のワイヤ
に比べて格段のアーク安定性が得られることが最も大き
な特徴である。偏析をコントロールする方法としては、
例えばフラックス原料粉を造粒する際に粒度を適正かつ
均一に調整し、原料粉の混合を適正な方法にて適正時間
行う、さらには鋼帯又はワイヤ外皮への充填を均一に
し、かつ伸線加工をカセット型ローラーダイス等を用い
て強加工を避ける等の工夫を行うことによって達成でき
る。
【００１６】上記のような特性を有するワイヤは、外皮
となる鋼帯の幅方向を真円状に湾曲し、その合わせ部を
シーム溶接して中空パイプを成形する。この中空パイプ
の成形過程で、或は成形後に適宜の手段で中空部にフラ
ックス成分を均一に充填する。例えば、フラックスの供
給に際し、供給粉の流れができるだけ一定量となるよう
に超音波振動モーターなどを用いることが効果的であ
る。
となる鋼帯の幅方向を真円状に湾曲し、その合わせ部を
シーム溶接して中空パイプを成形する。この中空パイプ
の成形過程で、或は成形後に適宜の手段で中空部にフラ
ックス成分を均一に充填する。例えば、フラックスの供
給に際し、供給粉の流れができるだけ一定量となるよう
に超音波振動モーターなどを用いることが効果的であ
る。
【００１７】ワイヤの形態を溶接によってシームしたも
のに限定した理由は、鋼帯をパイプ状に成形したままで
溶接による接合を施していないワイヤでは、表面をＣｕ
めっきすることが困難であると共に、鋼帯の合わせ目か
ら水分が侵入し易いこと、および溶接しない合わせ目が
あることからワイヤにうねりが生じ、溶接トーチから出
た時の溶接目標位置からずれると言うターゲット性に問
題があり、また、溶接時の通電性に劣り、高電流域での
溶適移行に関し、合わせ目部で溶滴移行が不均一になり
易いことからアーク安定効果を発揮することができない
からである。
のに限定した理由は、鋼帯をパイプ状に成形したままで
溶接による接合を施していないワイヤでは、表面をＣｕ
めっきすることが困難であると共に、鋼帯の合わせ目か
ら水分が侵入し易いこと、および溶接しない合わせ目が
あることからワイヤにうねりが生じ、溶接トーチから出
た時の溶接目標位置からずれると言うターゲット性に問
題があり、また、溶接時の通電性に劣り、高電流域での
溶適移行に関し、合わせ目部で溶滴移行が不均一になり
易いことからアーク安定効果を発揮することができない
からである。
【００１８】本発明ワイヤはガスシールドアーク溶接に
適用されるのであるが、シールドガスとして、ＣＯ2 を
高濃度に含んだシールドガスでは溶滴移行性が不安定と
なり、本発明の効果を発揮することはできない。また９
５％超の高濃度Ａｒガスの場合は、アークのシールド性
や集中性が劣り実用的ではない。したがって、本発明ワ
イヤに使用されるべきガスは５〜３０％のＣＯ2 とＡｒ
との混合ガスが好ましい。また、このガスには５％まで
の範囲でＯ2 を含んでも本発明ワイヤの効果には影響し
ない。
適用されるのであるが、シールドガスとして、ＣＯ2 を
高濃度に含んだシールドガスでは溶滴移行性が不安定と
なり、本発明の効果を発揮することはできない。また９
５％超の高濃度Ａｒガスの場合は、アークのシールド性
や集中性が劣り実用的ではない。したがって、本発明ワ
イヤに使用されるべきガスは５〜３０％のＣＯ2 とＡｒ
との混合ガスが好ましい。また、このガスには５％まで
の範囲でＯ2 を含んでも本発明ワイヤの効果には影響し
ない。
【００１９】つぎに、本発明ワイヤを構成する成分を限
定した理由について説明する。本発明においては、溶接
アークの高い安定性および良好な溶接金属を確保するた
めに、以下に詳述する成分およびその含有量の限定が必
要である。まず、鋼製外皮に充填するフラックスに含ま
れるスラグ生成剤及びアーク安定剤について説明する。
定した理由について説明する。本発明においては、溶接
アークの高い安定性および良好な溶接金属を確保するた
めに、以下に詳述する成分およびその含有量の限定が必
要である。まず、鋼製外皮に充填するフラックスに含ま
れるスラグ生成剤及びアーク安定剤について説明する。
【００２０】ＴｉＯ2 は、アーク安定剤であると共にス
ラグ剤の主成分を構成する。溶接時に溶接金属を被包し
て大気から遮断すると共に、適度な粘性により溶接ビー
ド形状に影響し、特に姿勢溶接（立向溶接、上向溶接
等）では、他の成分とのバランスにより溶接部溶融金属
の垂れ性に大きく影響する。一方、溶融型または非溶融
型の非金属介在物成分を生成させる原因にもなり、強度
や低温靭性などの溶接金属性能にも影響する。
ラグ剤の主成分を構成する。溶接時に溶接金属を被包し
て大気から遮断すると共に、適度な粘性により溶接ビー
ド形状に影響し、特に姿勢溶接（立向溶接、上向溶接
等）では、他の成分とのバランスにより溶接部溶融金属
の垂れ性に大きく影響する。一方、溶融型または非溶融
型の非金属介在物成分を生成させる原因にもなり、強度
や低温靭性などの溶接金属性能にも影響する。
【００２１】ＴｉＯ2 が４．０％未満では、スラグによ
る溶融金属の被包が不充分で姿勢溶接が困難であると共
にアーク安定性も劣化させ、本発明のアーク安定効果を
発揮できない。また、６．０％を超える場合には、スラ
グ量が過剰となり、姿勢溶接で溶接金属を保持し難くす
ると共に非溶融型の非金属介在物介在物が形成され、溶
接金属の靭性が劣化する。
る溶融金属の被包が不充分で姿勢溶接が困難であると共
にアーク安定性も劣化させ、本発明のアーク安定効果を
発揮できない。また、６．０％を超える場合には、スラ
グ量が過剰となり、姿勢溶接で溶接金属を保持し難くす
ると共に非溶融型の非金属介在物介在物が形成され、溶
接金属の靭性が劣化する。
【００２２】ＳｉＯ2 はＴｉＯ2 と共にスラグ剤を構成
し、スラグによる溶接金属の被包性や粘性を調整する。
ＳｉＯ2 が０．２％未満では、スラグの粘性が低くなり
すぎ、姿勢溶接におけるスラグの保持が困難となり、ス
ラグ垂れによるアーク不安定現象を引き起こしビード形
状も不安定となる。またＳｉＯ2 が０．８％を超える場
合には逆にスラグの粘性が過大となってビード形状が凸
型になり、溶接ビード趾端のなじみ（揃い）を劣化させ
る。
し、スラグによる溶接金属の被包性や粘性を調整する。
ＳｉＯ2 が０．２％未満では、スラグの粘性が低くなり
すぎ、姿勢溶接におけるスラグの保持が困難となり、ス
ラグ垂れによるアーク不安定現象を引き起こしビード形
状も不安定となる。またＳｉＯ2 が０．８％を超える場
合には逆にスラグの粘性が過大となってビード形状が凸
型になり、溶接ビード趾端のなじみ（揃い）を劣化させ
る。
【００２３】ＺｒＯ2 もＳｉＯ2 と同様にスラグの粘性
調整成分であると共に、ズラグの剥離性を向上させるた
めに有効な成分である。ＺｒＯ2 が０．４％未満では、
スラグの粘性が低くなりすぎ姿勢溶接におけるスラグの
保持が困難になると共に、スラグ剥離が劣化し、スラグ
が溶接ビードに残留することによる後パスでのスラグ巻
き込みが発生し易くなる。またＺｒＯ2 が０．８％を超
える場合には、逆にスラグの粘性が過大となり、溶接ビ
ード趾端のなじみを劣化させる。
調整成分であると共に、ズラグの剥離性を向上させるた
めに有効な成分である。ＺｒＯ2 が０．４％未満では、
スラグの粘性が低くなりすぎ姿勢溶接におけるスラグの
保持が困難になると共に、スラグ剥離が劣化し、スラグ
が溶接ビードに残留することによる後パスでのスラグ巻
き込みが発生し易くなる。またＺｒＯ2 が０．８％を超
える場合には、逆にスラグの粘性が過大となり、溶接ビ
ード趾端のなじみを劣化させる。
【００２４】Ａｌ2 Ｏ3 は、スラグ剤成分としてスラグ
の被包性や粘性を調整すると共にアーク安定剤として作
用する。Ａｌ2 Ｏ3 が０．２％未満では、アーク安定効
果が得られない上に、スラグの粘性不足により溶接部溶
融金属が垂れ易くなりビード形状も不安定となる。逆に
Ａｌ2 Ｏ3 が０．８％を超える場合にはスラグの粘性が
過大となり、溶接ビード趾端のなじみを劣化させる。
の被包性や粘性を調整すると共にアーク安定剤として作
用する。Ａｌ2 Ｏ3 が０．２％未満では、アーク安定効
果が得られない上に、スラグの粘性不足により溶接部溶
融金属が垂れ易くなりビード形状も不安定となる。逆に
Ａｌ2 Ｏ3 が０．８％を超える場合にはスラグの粘性が
過大となり、溶接ビード趾端のなじみを劣化させる。
【００２５】Ｎａ2 ＯおよびＫ2 Ｏは、アーク熱により
Ｎａ及びＫを解離する。解離したＮａおよびＫは強力な
アーク安定剤としてワイヤのアーク安定性に大きく影響
する。すなわち、Ｎａ2 Ｏ＋Ｋ2 Ｏが０．０６％未満で
はアークの安定性が劣化し、また本発明のＮａ＋Ｋを均
一に分散させる効果も発揮できない。また０．２５％超
ではアーク長が過大となり、シールドガスによるシール
ド性を損なうことにより、溶接金属性能を劣化させる。
Ｎａ及びＫを解離する。解離したＮａおよびＫは強力な
アーク安定剤としてワイヤのアーク安定性に大きく影響
する。すなわち、Ｎａ2 Ｏ＋Ｋ2 Ｏが０．０６％未満で
はアークの安定性が劣化し、また本発明のＮａ＋Ｋを均
一に分散させる効果も発揮できない。また０．２５％超
ではアーク長が過大となり、シールドガスによるシール
ド性を損なうことにより、溶接金属性能を劣化させる。
【００２６】金属弗化物は、例えばＣａＦ2 、ＮａＦ、
ＭｇＦ2 、ＢａＦ2 、Ｋ2 ＺｒＦ6等があり、これらの
一種又はに種以上が用いられる。金属弗化物は溶接アー
クによって分解生成する弗素ガスの作用により、溶接金
属の脱酸に効果があると共に、金属弗化物自体がスラグ
の成分としてスラグの粘性に影響する。金属弗化物が
０．１％未満では、溶接金属の脱酸が不充分となり、溶
接金属の靭性が劣化する。また０．４％を超える場合に
は、スラグの粘性が不足となる上に、アークが不安定と
なり姿勢溶接性が劣化する。
ＭｇＦ2 、ＢａＦ2 、Ｋ2 ＺｒＦ6等があり、これらの
一種又はに種以上が用いられる。金属弗化物は溶接アー
クによって分解生成する弗素ガスの作用により、溶接金
属の脱酸に効果があると共に、金属弗化物自体がスラグ
の成分としてスラグの粘性に影響する。金属弗化物が
０．１％未満では、溶接金属の脱酸が不充分となり、溶
接金属の靭性が劣化する。また０．４％を超える場合に
は、スラグの粘性が不足となる上に、アークが不安定と
なり姿勢溶接性が劣化する。
【００２７】次に、本発明のワイヤに充填されるフラッ
クスに含まれる合金剤および金属脱酸剤とその含有量を
限定した理由を説明する。Ｃは、溶接金属を固溶強化す
ると共に、適正な添加量によってアーク安定性や溶接金
属の靭性に影響する。ワイヤ中のＣ量が０．０３％以下
の場合には溶接金属の強度が確保できない。また、０．
０６％を超えた場合には、低温靭性が劣化すると共に、
本発明が目的とする高精度なアーク安定性が得られな
い。
クスに含まれる合金剤および金属脱酸剤とその含有量を
限定した理由を説明する。Ｃは、溶接金属を固溶強化す
ると共に、適正な添加量によってアーク安定性や溶接金
属の靭性に影響する。ワイヤ中のＣ量が０．０３％以下
の場合には溶接金属の強度が確保できない。また、０．
０６％を超えた場合には、低温靭性が劣化すると共に、
本発明が目的とする高精度なアーク安定性が得られな
い。
【００２８】Ｓｉは溶接金属の脱酸および固溶強化を行
う成分である。Ｓｉが０．２％未満では溶接金属の強度
が確保できない上に脱酸不足によりアークが安定性が劣
る。さらに、脱酸生成物として生成されるＳｉＯ2 量が
不足し、スラグ粘性のバランスが崩れ良好な溶接作業性
が得られない。また、０．８％を超えた場合には、アー
ク安定性が劣化する。
う成分である。Ｓｉが０．２％未満では溶接金属の強度
が確保できない上に脱酸不足によりアークが安定性が劣
る。さらに、脱酸生成物として生成されるＳｉＯ2 量が
不足し、スラグ粘性のバランスが崩れ良好な溶接作業性
が得られない。また、０．８％を超えた場合には、アー
ク安定性が劣化する。
【００２９】ＭｎもＳｉと同様に溶接金属の脱酸および
固溶強化剤として作用する。１．５％未満では、脱酸不
足によりアークが不安定となりアーク安定性が劣化す
る。逆に、２．２％を超える場合には、溶接金属の強度
が高くなりすぎて低温靭性が劣化する。
固溶強化剤として作用する。１．５％未満では、脱酸不
足によりアークが不安定となりアーク安定性が劣化す
る。逆に、２．２％を超える場合には、溶接金属の強度
が高くなりすぎて低温靭性が劣化する。
【００３０】Ｍｇは、少量で強力な脱酸作用があるが、
ＳｉやＭｎのように溶接金属を固溶強化しない。そのた
めＴｉＯ2 系で塩基度の低いフラックス入りワイヤで
は、Ｍｇのような強脱酸剤を併用し溶接金属の酸素を低
下することにより低温靭性が確保できる。本発明ワイヤ
においても少量の添加が必要であるが、０．３％未満で
はその効果が得られない。また、０．６０％を超えると
脱酸反応が激しくなりすぎアークが不安定になる。
ＳｉやＭｎのように溶接金属を固溶強化しない。そのた
めＴｉＯ2 系で塩基度の低いフラックス入りワイヤで
は、Ｍｇのような強脱酸剤を併用し溶接金属の酸素を低
下することにより低温靭性が確保できる。本発明ワイヤ
においても少量の添加が必要であるが、０．３％未満で
はその効果が得られない。また、０．６０％を超えると
脱酸反応が激しくなりすぎアークが不安定になる。
【００３１】Ｎｉは、固溶強化により溶接金属の強度を
向上させると共に、耐食性、低温靭性を著しく向上させ
る元素であり、本発明では必要に応じて添加する。溶接
金属の靭性確保のためには０．２％以上添加することが
望ましい。しかし、１．５％を超えて添加すると溶接金
属の強度が高くなりすぎると共に、アーク安定性も劣化
する。
向上させると共に、耐食性、低温靭性を著しく向上させ
る元素であり、本発明では必要に応じて添加する。溶接
金属の靭性確保のためには０．２％以上添加することが
望ましい。しかし、１．５％を超えて添加すると溶接金
属の強度が高くなりすぎると共に、アーク安定性も劣化
する。
【００３２】さらに本発明においては、Ｆｅを鋼製外皮
の鉄成分とは別に、フラックス中に含有させる。すなわ
ち全ワイヤ重量に対して少なくとも２重量％のＦｅが必
要であり、２％未満では未溶融フラックスの突き出し現
象等によりアークが不安定となる。
の鉄成分とは別に、フラックス中に含有させる。すなわ
ち全ワイヤ重量に対して少なくとも２重量％のＦｅが必
要であり、２％未満では未溶融フラックスの突き出し現
象等によりアークが不安定となる。
【００３３】続いて本発明の最大の特徴である、ワイヤ
断面における偏析の限定理由について詳述する。本発明
者らは、まず従来のフラックス入りワイヤの横断面を電
子顕微鏡により詳細に調査した。その結果、従来のフラ
ックス入りワイヤにおいては、図６に模式図で示すよう
に、フラックス原料の調整不足や伸線加工による外皮１
形状の不均一化によって、ワイヤ横断面における半径方
向の主要成分２の均一性が必ずしも確保されていないこ
とがわかった。そこで、ビード趾端形状の乱れはこのよ
うなワイヤ断面における成分の不均一性が影響している
との仮定により、ワイヤ断面の均一性が得られる方法を
検討した。
断面における偏析の限定理由について詳述する。本発明
者らは、まず従来のフラックス入りワイヤの横断面を電
子顕微鏡により詳細に調査した。その結果、従来のフラ
ックス入りワイヤにおいては、図６に模式図で示すよう
に、フラックス原料の調整不足や伸線加工による外皮１
形状の不均一化によって、ワイヤ横断面における半径方
向の主要成分２の均一性が必ずしも確保されていないこ
とがわかった。そこで、ビード趾端形状の乱れはこのよ
うなワイヤ断面における成分の不均一性が影響している
との仮定により、ワイヤ断面の均一性が得られる方法を
検討した。
【００３４】フラックスの偏析率の制御方法としては、
前述したようにフラックス原料の粒度構成、混合、充填
方法および伸線方法を適正に調整することによって、ワ
イヤの偏析が制御可能であることを見いだした。そし
て、偏析の度合いを変えた試作ワイヤによって、偏析と
アーク状態の関係を調査した。
前述したようにフラックス原料の粒度構成、混合、充填
方法および伸線方法を適正に調整することによって、ワ
イヤの偏析が制御可能であることを見いだした。そし
て、偏析の度合いを変えた試作ワイヤによって、偏析と
アーク状態の関係を調査した。
【００３５】その結果、ワイヤ横断面における半径方向
の主要成分の均一性、特に鉄元素およびＮａ＋Ｋの偏析
率とアーク安定性に関係があり、この偏析率を制御した
フラックス入りワイヤを適用することによって、高精度
なアークの安定性およびビード趾端の揃いが良好な溶接
ビードの形成が可能となった。
の主要成分の均一性、特に鉄元素およびＮａ＋Ｋの偏析
率とアーク安定性に関係があり、この偏析率を制御した
フラックス入りワイヤを適用することによって、高精度
なアークの安定性およびビード趾端の揃いが良好な溶接
ビードの形成が可能となった。
【００３６】すなわち、前記した（１）式で定義される
ワイヤ横断面中の鉄の偏析率を１０％以下にした場合に
は、溶滴の大きさが均一になる共に、ワイヤから溶滴が
離脱する位置の偏りも少なくなり、安定した溶滴移行が
可能になる。ここで、ワイヤ横断面中の鉄は鋼製外皮お
よびフラックス中の鉄粉や合金鉄中の鉄元素である。
ワイヤ横断面中の鉄の偏析率を１０％以下にした場合に
は、溶滴の大きさが均一になる共に、ワイヤから溶滴が
離脱する位置の偏りも少なくなり、安定した溶滴移行が
可能になる。ここで、ワイヤ横断面中の鉄は鋼製外皮お
よびフラックス中の鉄粉や合金鉄中の鉄元素である。
【００３７】また、前記したようにＮａ＋Ｋについても
強力なアーク安定剤であり、フラックス断面への分散度
によってアークの均一性に影響する。前記した（２）式
で定義されるＮａ＋Ｋの偏析率についても３％以下にす
ることによりアークの均一性が向上する。
強力なアーク安定剤であり、フラックス断面への分散度
によってアークの均一性に影響する。前記した（２）式
で定義されるＮａ＋Ｋの偏析率についても３％以下にす
ることによりアークの均一性が向上する。
【００３８】さらに、ワイヤ表面にＣｕを電気めっきま
たは化学めっき等の方法でめっきすることにより、チッ
プからワイヤへの通電が均一におこなわれ、これによ
り、本発明のワイヤにおけるアーク均一性がより向上す
るため、ワイヤ表面にＣｕめっきを施すことが好まし
い。
たは化学めっき等の方法でめっきすることにより、チッ
プからワイヤへの通電が均一におこなわれ、これによ
り、本発明のワイヤにおけるアーク均一性がより向上す
るため、ワイヤ表面にＣｕめっきを施すことが好まし
い。
【００３９】
［実施例１］本発明者らは、まず、偏析の度合いを変え
た試作ワイヤによって、偏析とアーク状態の関係を調査
した。試作したワイヤは、ワイヤ全重量に対する重量％
で、ＴｉＯ2 ：５．５％、Ｓｉ０2 ：０．５％、 Ｚｒ
Ｏ2 ：０．５％、 Ａｌ2 ０3 ：０．５％、 Ｎａ2 Ｏ
＋Ｋ2 Ｏ：０．２４％、 金属弗化物としてＮａＦ：
０．１５％、 Ｃ：０．０５％、 Ｓｉ：０．６％、
Ｍｎ：１．８％、 Ｎｉ：０．４％、 Ｍｇ：０．４％
となるように成分を調整し、フラックス充填率１５％、
ワイヤ径１．２mmでワイヤ表面にはＣｕめっきを施し
た。
た試作ワイヤによって、偏析とアーク状態の関係を調査
した。試作したワイヤは、ワイヤ全重量に対する重量％
で、ＴｉＯ2 ：５．５％、Ｓｉ０2 ：０．５％、 Ｚｒ
Ｏ2 ：０．５％、 Ａｌ2 ０3 ：０．５％、 Ｎａ2 Ｏ
＋Ｋ2 Ｏ：０．２４％、 金属弗化物としてＮａＦ：
０．１５％、 Ｃ：０．０５％、 Ｓｉ：０．６％、
Ｍｎ：１．８％、 Ｎｉ：０．４％、 Ｍｇ：０．４％
となるように成分を調整し、フラックス充填率１５％、
ワイヤ径１．２mmでワイヤ表面にはＣｕめっきを施し
た。
【００４０】これらの試作ワイヤと７７％Ａｒ−２０％
ＣＯ2 ー３％Ｏ2 混合ガスとを組み合わせア−ク安定性
との関係を調査した。偏析率は、本実験では、ワイヤ任
意の位置から長さ１ｍ毎に５個の資料を切断採取し、横
断面を電算機制御Ｘ線マイクロアナライザ−によって分
析スポット径４×４μm の条件で鉄およびＮａ，Ｋ元素
の分析を行い、それぞれの断面について鉄については上
記（１）式、また、Ｎａ＋Ｋについては上記（２）式に
より算出した偏析率であり、５個の断面の平均値を用い
た。
ＣＯ2 ー３％Ｏ2 混合ガスとを組み合わせア−ク安定性
との関係を調査した。偏析率は、本実験では、ワイヤ任
意の位置から長さ１ｍ毎に５個の資料を切断採取し、横
断面を電算機制御Ｘ線マイクロアナライザ−によって分
析スポット径４×４μm の条件で鉄およびＮａ，Ｋ元素
の分析を行い、それぞれの断面について鉄については上
記（１）式、また、Ｎａ＋Ｋについては上記（２）式に
より算出した偏析率であり、５個の断面の平均値を用い
た。
【００４１】図１に模式図で示す断面例は、実施例Ｎ
ｏ．１の第１断面であり、四分法により分割した各領域
ａ，ｂ，ｃ，ｄの鉄の面積率は、それぞれ、ａ：８２．
０％、ｂ：８６．７％、ｃ：８０．４％、ｄ：８３．３
％であり、偏析率は６．３％である。
ｏ．１の第１断面であり、四分法により分割した各領域
ａ，ｂ，ｃ，ｄの鉄の面積率は、それぞれ、ａ：８２．
０％、ｂ：８６．７％、ｃ：８０．４％、ｄ：８３．３
％であり、偏析率は６．３％である。
【００４２】溶接は母材−チップ間距離が２０mm一定と
なるような自動溶接装置を用いた。母材にはＪＩＳ Ｇ
３１０６のＳＭ４９０鋼、板厚２５mmのものを用い、溶
接部を６０゜Ｖ溝開先として立向上進姿勢で溶接した。
溶接条件はＤＣＥＰの極性にて溶接電流２６０Ａ、アー
ク電圧２６Ｖ、溶接速度３０cm／min とした。溶接時の
ア−ク電圧の変化を高速デジタル計測により調査し、３
０秒間の電圧波形変化を電圧分布として統計処理し、そ
の標準偏差をアーク安定性の指標とした。
なるような自動溶接装置を用いた。母材にはＪＩＳ Ｇ
３１０６のＳＭ４９０鋼、板厚２５mmのものを用い、溶
接部を６０゜Ｖ溝開先として立向上進姿勢で溶接した。
溶接条件はＤＣＥＰの極性にて溶接電流２６０Ａ、アー
ク電圧２６Ｖ、溶接速度３０cm／min とした。溶接時の
ア−ク電圧の変化を高速デジタル計測により調査し、３
０秒間の電圧波形変化を電圧分布として統計処理し、そ
の標準偏差をアーク安定性の指標とした。
【００４３】図２に鉄の偏析率ＰFeとアーク電圧の標準
偏差σとの関係を示すが、図２からわかるように、鉄の
偏析率が増大するにつれてアーク電圧の標準偏差も大き
くなり、偏析率が１０％を超えたワイヤでは特に標準偏
差の値も大きくなっている。図３にＰFeが６．３％のワ
イヤ（表１・Ｎｏ．１１の試料）の電圧波形の一部を、
図４にＰFeが１１．２％のワイヤ（表１・Ｎｏ．３１の
試料）の電圧波形の一部を示す。それぞれの電圧波形に
おけるアーク電圧の変化はアークの安定性と溶滴移行現
象によるものであるが、偏析が小さいワイヤ（図３）に
比べ、偏析率が１０％を超えたワイヤ（図４）では電圧
の振れ幅が大きく、また瞬間短絡によると思われる不安
定な電圧変化が不均一にかつ多く発生することが確認さ
れた。同時に、ビード外観観察も行い、鉄の偏析率が１
０％を超える場合にはビード趾端の揃いも劣るものであ
った。
偏差σとの関係を示すが、図２からわかるように、鉄の
偏析率が増大するにつれてアーク電圧の標準偏差も大き
くなり、偏析率が１０％を超えたワイヤでは特に標準偏
差の値も大きくなっている。図３にＰFeが６．３％のワ
イヤ（表１・Ｎｏ．１１の試料）の電圧波形の一部を、
図４にＰFeが１１．２％のワイヤ（表１・Ｎｏ．３１の
試料）の電圧波形の一部を示す。それぞれの電圧波形に
おけるアーク電圧の変化はアークの安定性と溶滴移行現
象によるものであるが、偏析が小さいワイヤ（図３）に
比べ、偏析率が１０％を超えたワイヤ（図４）では電圧
の振れ幅が大きく、また瞬間短絡によると思われる不安
定な電圧変化が不均一にかつ多く発生することが確認さ
れた。同時に、ビード外観観察も行い、鉄の偏析率が１
０％を超える場合にはビード趾端の揃いも劣るものであ
った。
【００４４】また、Ｎａ＋Ｋについても同様に水ガラス
等の液体原料とＮａＦ、Ｋ2 ＳｉＦ6 等の粉体原料の組
み合わせにより偏析度を変えたワイヤを試作して、アー
ク電圧の標準偏差との関係を調査した結果を図５に示
す。図５からわかるようにＮａ＋Ｋの偏析率を０．１５
％以下に制御することで、良好なアークの安定性が得ら
れる。
等の液体原料とＮａＦ、Ｋ2 ＳｉＦ6 等の粉体原料の組
み合わせにより偏析度を変えたワイヤを試作して、アー
ク電圧の標準偏差との関係を調査した結果を図５に示
す。図５からわかるようにＮａ＋Ｋの偏析率を０．１５
％以下に制御することで、良好なアークの安定性が得ら
れる。
【００４５】［実施例２］ワイヤ成分を種々変えたワイ
ヤを試作し、アークの安定性および溶接金属性能との関
係を調査した。試作したワイヤの組成および偏析率を表
１（表１−１、表１−２）に示す。全てのワイヤは軟鋼
外皮を使用し、充填率１５％およびワイヤ径１．２mmと
した。また、ワイヤ表面には全てＣｕめっきを施した。
ヤを試作し、アークの安定性および溶接金属性能との関
係を調査した。試作したワイヤの組成および偏析率を表
１（表１−１、表１−２）に示す。全てのワイヤは軟鋼
外皮を使用し、充填率１５％およびワイヤ径１．２mmと
した。また、ワイヤ表面には全てＣｕめっきを施した。
【００４６】表１のワイヤを用いて、表２の条件で立向
自動溶接を行い、アーク電圧の標準偏差を測定すること
によってアークの安定性を、さらにはスパッタ発生状況
等のアーク状態やビード趾端の揃いの目視観察によって
溶接作業性を評価した。
自動溶接を行い、アーク電圧の標準偏差を測定すること
によってアークの安定性を、さらにはスパッタ発生状況
等のアーク状態やビード趾端の揃いの目視観察によって
溶接作業性を評価した。
【００４７】さらに、表３の条件で溶接を行い、板厚中
心部よりＪＩＳ Ｚ３１１１ Ａ１号引張り試験片およ
びＪＩＳ Ｚ３１１１ ４号試験片を採取し、常温引張
り試験および−２０℃における２mmＶノッチシャルピー
衝撃試験をおこなった。表４に試験結果を示す。ここ
で、衝撃試験結果は試験片３個の平均で示した。
心部よりＪＩＳ Ｚ３１１１ Ａ１号引張り試験片およ
びＪＩＳ Ｚ３１１１ ４号試験片を採取し、常温引張
り試験および−２０℃における２mmＶノッチシャルピー
衝撃試験をおこなった。表４に試験結果を示す。ここ
で、衝撃試験結果は試験片３個の平均で示した。
【００４８】表１および表４において、ワイヤＮｏ．１
〜１１は本発明例、Ｎｏ．１２〜３２は比較例である。
表４から明らかなように、Ｎｏ．１２はＴｉＯ2 が４％
未満であり、Ｎｏ．１７は逆にＴｉＯ2 が６％を超えて
いるため、スラグ量が不適正であり、何れもアークが不
安定で、スパッタの発生量も多く、アーク電圧のばらつ
き、すなわち標準偏差も大きく、満足するビード趾端の
揃いが得られなかった。
〜１１は本発明例、Ｎｏ．１２〜３２は比較例である。
表４から明らかなように、Ｎｏ．１２はＴｉＯ2 が４％
未満であり、Ｎｏ．１７は逆にＴｉＯ2 が６％を超えて
いるため、スラグ量が不適正であり、何れもアークが不
安定で、スパッタの発生量も多く、アーク電圧のばらつ
き、すなわち標準偏差も大きく、満足するビード趾端の
揃いが得られなかった。
【００４９】また、Ｎｏ．１８はＳｉＯ2 が０．２％未
満であり、Ｎｏ．１９はＺｒＯ2 が０．４％未満、およ
び、Ｎｏ．２０はＡｌ2 Ｏ3 が０．２％未満であるた
め、スラグの粘性が不足し安定した立向溶接は困難であ
った。逆にＮｏ．１３はＳｉＯ2 が０．８％を超え、Ｎ
ｏ．１４はＺｒＯ2 が０．８％を超え、および、Ｎｏ．
１５もＡｌ2 Ｏ3 が０．８％超であるために、スラグの
粘性が過大となることによりアーク電圧のばらつきが大
となり、ビード趾端の揃いが劣った。
満であり、Ｎｏ．１９はＺｒＯ2 が０．４％未満、およ
び、Ｎｏ．２０はＡｌ2 Ｏ3 が０．２％未満であるた
め、スラグの粘性が不足し安定した立向溶接は困難であ
った。逆にＮｏ．１３はＳｉＯ2 が０．８％を超え、Ｎ
ｏ．１４はＺｒＯ2 が０．８％を超え、および、Ｎｏ．
１５もＡｌ2 Ｏ3 が０．８％超であるために、スラグの
粘性が過大となることによりアーク電圧のばらつきが大
となり、ビード趾端の揃いが劣った。
【００５０】Ｎｏ．２１はＮａ2 Ｏ＋Ｋ2 Ｏが０．０６
％未満であるのでアーク安定が悪く、また短絡によるス
パッタ発生も多い。一方、Ｎｏ．２２はＮａ2 Ｏ＋Ｋ2
Ｏが０．２５％を超えており、逆にアーク長が長すぎア
ーク集中性が劣ると共に、溶接金属の−２０℃における
吸収エネルギーも低い値となった。金属弗化物が０．１
％未満のＮｏ．１６のワイヤでは、溶接金属の酸素が高
くなり低温靭性が劣化した。また金属弗化物量が過大で
あるＮｏ．２２ではアーク電圧のばらつきが大きく、ビ
ード趾端の揃いが劣る。
％未満であるのでアーク安定が悪く、また短絡によるス
パッタ発生も多い。一方、Ｎｏ．２２はＮａ2 Ｏ＋Ｋ2
Ｏが０．２５％を超えており、逆にアーク長が長すぎア
ーク集中性が劣ると共に、溶接金属の−２０℃における
吸収エネルギーも低い値となった。金属弗化物が０．１
％未満のＮｏ．１６のワイヤでは、溶接金属の酸素が高
くなり低温靭性が劣化した。また金属弗化物量が過大で
あるＮｏ．２２ではアーク電圧のばらつきが大きく、ビ
ード趾端の揃いが劣る。
【００５１】次に金属成分の影響であるが、Ｎｏ．２３
はＣが０．０３％未満のため溶着金属の強度が低く、逆
にＮｏ．２６ではＣが０．０６％を超えた場合であり、
強度過大となると共にスパッタが多く、アーク電圧のば
らつきも大きい。
はＣが０．０３％未満のため溶着金属の強度が低く、逆
にＮｏ．２６ではＣが０．０６％を超えた場合であり、
強度過大となると共にスパッタが多く、アーク電圧のば
らつきも大きい。
【００５２】Ｎｏ．２８はＳｉが０．２０％未満、Ｎ
ｏ．２４についてはＭｎが１．５０％未満であり、何れ
も脱酸不足によるアーク不安定現象によりアーク均一性
が損なわれると共に低温靭性も劣った。また、Ｎｏ．２
５ではＳｉが０．８０％を超えるためスパッタが多くな
りアーク均一性が劣った。またＮｏ．２５では同時にＭ
ｇが０．３０％未満であることにより、低温靭性も低化
した。そして、Ｍｎが２．２０％を超えるＮｏ．２７の
ワイヤは、Ｍｎ過大により溶接金属の強度が過大となっ
て低温靭性が劣化しており、またＮｉが０．２０％未満
であるＮｏ．２６のワイヤでは、アークの安定性に欠け
ると共に低温靭性が劣化した。
ｏ．２４についてはＭｎが１．５０％未満であり、何れ
も脱酸不足によるアーク不安定現象によりアーク均一性
が損なわれると共に低温靭性も劣った。また、Ｎｏ．２
５ではＳｉが０．８０％を超えるためスパッタが多くな
りアーク均一性が劣った。またＮｏ．２５では同時にＭ
ｇが０．３０％未満であることにより、低温靭性も低化
した。そして、Ｍｎが２．２０％を超えるＮｏ．２７の
ワイヤは、Ｍｎ過大により溶接金属の強度が過大となっ
て低温靭性が劣化しており、またＮｉが０．２０％未満
であるＮｏ．２６のワイヤでは、アークの安定性に欠け
ると共に低温靭性が劣化した。
【００５３】Ｎｏ．２９のワイヤはＮｉが１．５０％を
超え、かつＭｇが０．６０％を超えており、アーク均一
性が劣っている。また、フラックス中の鉄が２％未満で
あるあるＮｏ．３０のワイヤは、未溶融フラックスの突
き出しが大きくアークが不安定となった。Ｎｏ．３１の
ワイヤは鉄の偏析率が１０％を超え、またＮｏ．３２は
Ｎａ＋Ｋの偏析率が０．１５％を超えており、アーク電
圧のばらつきが大きくなった。
超え、かつＭｇが０．６０％を超えており、アーク均一
性が劣っている。また、フラックス中の鉄が２％未満で
あるあるＮｏ．３０のワイヤは、未溶融フラックスの突
き出しが大きくアークが不安定となった。Ｎｏ．３１の
ワイヤは鉄の偏析率が１０％を超え、またＮｏ．３２は
Ｎａ＋Ｋの偏析率が０．１５％を超えており、アーク電
圧のばらつきが大きくなった。
【００５４】以上の比較例に比べ、本発明例であるＮ
ｏ．１〜Ｎｏ．１１のワイヤは、ワイヤ成分が適正であ
りかつ鉄およびＮａ＋Ｋの偏析率が小さく、安定なアー
ク状態を高精度に維持することが可能であり、さらに溶
接金属性能も良好な値が得られている。
ｏ．１〜Ｎｏ．１１のワイヤは、ワイヤ成分が適正であ
りかつ鉄およびＮａ＋Ｋの偏析率が小さく、安定なアー
ク状態を高精度に維持することが可能であり、さらに溶
接金属性能も良好な値が得られている。
【００５５】
【表１】
【００５６】
【表２】
【００５７】
【表３】
【００５８】
【表４】
【００５９】
【表５】
【００６０】
【発明の効果】以上のように本発明のフラックス入りワ
イヤを用いることにより、Ａｒ−ＣＯ2 系混合ガスを用
いたガスシールドアーク溶接において高精度なアークの
安定性と良好なビード趾端の揃いが可能となり、また同
時に高靭性との両立も可能となる。
イヤを用いることにより、Ａｒ−ＣＯ2 系混合ガスを用
いたガスシールドアーク溶接において高精度なアークの
安定性と良好なビード趾端の揃いが可能となり、また同
時に高靭性との両立も可能となる。
【図１】本発明のワイヤ横断面の偏析率測定方法を示す
ワイヤ横断面の模式図。
ワイヤ横断面の模式図。
【図２】ワイヤ断面におけるの鉄の偏析率とアーク電圧
の標準偏差との関係を示すグラフ。
の標準偏差との関係を示すグラフ。
【図３】ＰFeが６．３％のワイヤ（表１のＮｏ．１１）
の溶接作業性試験におけるアーク電圧波形変化を示す
図。
の溶接作業性試験におけるアーク電圧波形変化を示す
図。
【図４】ＰFeが１１．２％のワイヤ（表１のＮｏ．３
１）の溶接作業性試験におけるアーク電圧波形変化を示
す図。
１）の溶接作業性試験におけるアーク電圧波形変化を示
す図。
【図５】ワイヤ断面におけるのＮａ＋Ｋの偏析率とアー
ク電圧の標準偏差との関係を示すグラフ。
ク電圧の標準偏差との関係を示すグラフ。
【図６】実施例において使用した、溶接作業性試験の開
先形状寸法を示す断面図。
先形状寸法を示す断面図。
【図７】実施例において使用した、溶着金属試験の開先
形状寸法を示す断面図。
形状寸法を示す断面図。
【図８】従来のワイヤの鉄の偏析状態を示すワイヤ横断
面の模式図。
面の模式図。
１：ワイヤ外皮 ２：フラックス
Claims (4)
- 【請求項１】 Ａｒ−ＣＯ2 系混合ガスを用いるガスシ
ールドアーク溶接用フッラクス入りワイヤにおいて、溶
接によってシームされた鋼製外皮からなるワイヤに、以
下の条件を満足するフラックス、すなわちワイヤ全重量
に対して重量％で、 ＴｉＯ2 ：４．０〜６．０％、 ＳｉＯ2 ：０．２〜０．８％、 ＺｒＯ2 ：０．４〜０．８％、 Ａｌ2 Ｏ3 ：０．２〜０．８％、 Ｎａ2 Ｏ＋Ｋ2 Ｏ：０．０６〜０．２５％、 金属弗化物：０．１〜０．４％ よりなるスラグ剤およびアーク安定剤と、 Ｃ ：０．０３〜０．０６％、 Ｓｉ：０．２０〜０．８０％、 Ｍｎ：１．５０〜２．２０％、 Ｍｇ：０．３０〜０．６０％ よりなる合金剤および金属脱酸剤と、 Ｆｅ：２％以上 とを充填し、さらに下式（１）で規定される四分法によ
るワイヤ横断面における鉄の偏析率が１０％以下である
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。 鉄の偏析率：ＰFe（％）＝Max.ＡFe−Min.ＡFe …………（１） ここで Max.ＡFe：４等分割したワイヤ断面中に占める鉄の面積
率の最大値 Min.ＡFe：４等分割したワイヤ断面中に占める鉄の面積
率の最小値 - 【請求項２】 前記フラックス入りワイヤにおいて、さ
らに下式（２）で規定される四分法によるワイヤ横断面
におけるＮａ＋Ｋの偏析率が０．１５％以下であること
を特徴とする請求項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。 Ｎａ＋Ｋの偏析率：Ｐ(Na+K)（％）＝Max.Ａ(Na+K)−Min.Ａ(Na+K)…（２） ここで Max.Ａ(Na+K)：４等分割したワイヤ断面中に占めるＮａ
＋Ｋの面積率の最大値 Min.Ａ(Na+K)：４等分割したワイヤ断面中に占めるＮａ
＋Ｋの面積率の最小値 - 【請求項３】 合金成分として、さらにワイヤ全重量に
対して重量％で、 Ｎｉ ：０．２０〜１．５０％ を含有させたことを特徴とする請求項１または２に記載
のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。 - 【請求項４】 請求項１、２または３に記載のフラック
ス入りワイヤ表面にＣｕめっきを施したことを特徴とし
たガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
Priority Applications (6)
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|---|---|---|---|
| JP9050691A JPH10249583A (ja) | 1997-03-05 | 1997-03-05 | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
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| EP97112945A EP0862966A1 (en) | 1997-03-05 | 1997-07-28 | Flux cored wires for gas shielded arc welding |
| NO973503A NO973503L (no) | 1997-03-05 | 1997-07-30 | Flusskjernewire for gassdekket buesveising |
| US08/903,096 US5903814A (en) | 1997-03-05 | 1997-07-30 | Flux cored wires for gas shielded arc welding |
| CA002212303A CA2212303A1 (en) | 1997-03-05 | 1997-07-31 | Flux cored wires for gas shielded arc welding |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9050691A JPH10249583A (ja) | 1997-03-05 | 1997-03-05 | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10249583A true JPH10249583A (ja) | 1998-09-22 |
Family
ID=12865959
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9050691A Pending JPH10249583A (ja) | 1997-03-05 | 1997-03-05 | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5903814A (ja) |
| EP (1) | EP0862966A1 (ja) |
| JP (1) | JPH10249583A (ja) |
| AU (1) | AU689745B1 (ja) |
| CA (1) | CA2212303A1 (ja) |
| NO (1) | NO973503L (ja) |
Cited By (6)
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| KR100502571B1 (ko) * | 2000-07-25 | 2005-07-22 | 현대종합금속 주식회사 | 탄산가스 아크 용접용 티타니아계 플럭스 충전와이어 |
| KR100505919B1 (ko) * | 2000-12-01 | 2005-08-04 | 현대종합금속 주식회사 | 가스실드 아크 용접용 플럭스 충전 와이어 |
| KR100578750B1 (ko) * | 2003-12-10 | 2006-05-12 | 고려용접봉 주식회사 | 용접성이 우수한 고장력강용 메탈계 플럭스 코어드 와이어 |
| JP2011062745A (ja) * | 2009-09-18 | 2011-03-31 | Kobe Steel Ltd | 溶接用フラックス入りワイヤ |
| JP2015080811A (ja) * | 2013-10-24 | 2015-04-27 | 日鐵住金溶接工業株式会社 | Ａｒ−ＣＯ２混合ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
| KR20170045352A (ko) * | 2014-10-15 | 2017-04-26 | 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 | 가스 실드 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어 |
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| KR100732242B1 (ko) * | 2001-09-21 | 2007-06-27 | 니뽄 스틸 웰딩 프로덕츠 앤드 엔지니어링 컴파니, 리미티드 | 가스 실드 아크 용접용 플럭스 충전 와이어 |
| KR100569252B1 (ko) * | 2002-01-10 | 2006-04-10 | 현대종합금속 주식회사 | 오스테나이트계 스테인레스강 용접용 플럭스 충전 와이어 |
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- 1997-03-05 JP JP9050691A patent/JPH10249583A/ja active Pending
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- 1997-07-30 US US08/903,096 patent/US5903814A/en not_active Expired - Fee Related
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- 1997-07-31 CA CA002212303A patent/CA2212303A1/en not_active Abandoned
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