JPH11179590A

JPH11179590A - 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: JPH11179590A
Application number: JP34973097A
Authority: JP
Inventors: Masao Kamata; 政男鎌田; Ryuichi Shimura; 竜一志村
Original assignee: Nippon Steel Welding and Engineering Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Welding and Engineering Co Ltd
Priority date: 1997-12-18
Filing date: 1997-12-18
Publication date: 1999-07-06

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、フラックス中に含有させるＳｉ、
Ｍｎ、Ｎｉの原料粉について見直し、成分の偏析や外皮
部肉厚の不均一が極力なく、さらには帯鋼の合わせ目の
シーム溶接を行う高能率な連続的製造方法によって優れ
た溶接性能が得られるフラックス入りワイヤを提供する
こと。【解決手段】重量で、Ｃ：０．３０〜１．２０％、Ｓ
ｉ：５〜１２％、Ｍｎ：１９〜４２％、Ｎｉ：３０％以
下、残部Ｆｅとからなり、かつ、Ｓｉ≧１１．８９−
２．９２Ｃ−０．０７７Ｍｎ−０．０６２Ｎｉ及びＳｉ
≦８．３Ｃ＋０．１４（Ｍｎ＋Ｎｉ）を満たし、粒径が
２１２μｍ以下の鉄系Ｓｉ−Ｍｎ−Ｎｉ合金粉をフラッ
クス中に１〜１０％含み、比透磁率（μ）≦１．１０の
原料粉からなるフラックスを鋼製外皮内に充填してなる
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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼構造物の製造に
使用するガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイ
ヤに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、造船、橋梁、圧力容器等を初めと
する溶接鋼構造物の製造分野においては、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。）の使用量が増加している。図５に
市販フラックス入りワイヤの代表的な断面構造例を示し
たが、外皮部に隙間がないシームレスタイプ（図５
（ａ）、（ｂ））と外皮部１に隙間３がある巻き締めタ
イプ（図５（ｃ）、（ｄ））とに大別できる。特にシー
ムレスタイプのものは、製造過程で高温度で行う脱水素
処理が出来、また使用中にも吸湿しないのでワイヤの持
つ水素量が低く、耐割れ性や耐気孔性に優れている。外
皮素材は伸線加工性が良好な軟鋼が一般的であり、内部
のフラックスはその使用目的、用途に応じてスラグ形成
剤、脱酸剤、合金剤、鉄粉及びその他アーク安定剤等種
々の原料粉からなる。ワイヤ径は溶接能率及び溶接作業
性の観点から細径（ワイヤ径：２．０ｍｍ以下）のもの
が使用されている。

【０００３】フラックス入りワイヤに含有される原料粉
としては、全姿勢で良好な溶接作業性を得るためにＴｉ
Ｏ₂やＳｉＯ₂に代表されるスラグ剤や、脱酸剤及び溶
接金属の機械的性能を確保するために、Ｓｉ、Ｍｎ等が
主として含有されているが、−２０℃以下での低温靱性
が要求される場合にはＮｉの添加が必要となる。また、
ワイヤ中に充填される原料粉の特性はワイヤ製造工程に
おける伸線加工性にも影響し、後記するように原料粉の
影響で外皮部肉厚の均一性が損なわれた場合に断線発生
の原因となる他、溶接アークが不安定になりスパッタが
多発するなど溶接作業性が劣化する。すなわち、本来均
一であるべき外皮部肉厚の変動が大きくなったり、フラ
ックス原料が外皮部に噛み込んでいると、ワイヤの溶融
状態（溶滴移行性）が乱れ、アーク不安定やスパッタ発
生量増加の原因となる。

【０００４】シームレスタイプのフラックス入りワイヤ
の製造方法としては、管状の鋼製外皮にフラックスを充
填する方法と、特公平４−７２６４０号公報、特公平４
−６２８３８号公報及び特開平５−３１５９４号公報等
に見られるように、帯鋼を管状体に成形する段階でフラ
ックスを充填した後、帯鋼の合わせ目のシーム溶接を行
い連続的に能率よく製造する方法とがあるが、後者はフ
ラックス中に磁性を持つ原料粉があるとシーム溶接部に
融合不良を発生し、伸線時の断線の原因となることから
強磁性体である鉄粉やＮｉ粉の添加は困難であった。

【０００５】充填フラックスとして非磁性原料を使用す
ることにより、上記課題を検討したものとしては、特公
平４−６２８３８号公報があり、非透磁率が１．１０以
下の原材料からなる実質的に非磁性のフラックスを使用
する方法が提案され、これにより溶接欠陥がなく安定し
たシーム溶接部を得ることが可能であるが、原料粉の検
討により伸線加工性の改善については不十分であった。
すなわち、従来のフラックス入りワイヤにおいては、非
磁性で、かつワイヤ中の合金元素の偏析を防止できる、
Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎｉの原料粉に着目し、溶接性能の一層の
向上を図った検討が十分になされていないのが現状であ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、フ
ラックス入りワイヤ製造時に帯鋼の合わせ目をシーム溶
接する連続的製造方法において、溶接欠陥を発生するこ
となく安定した溶接部が得られると共に、成分の偏析や
外皮部肉厚の不均一が極力なく、かつ全姿勢溶接及びす
み肉溶接でのビード形状の良好なフラックス入りワイヤ
を提供することを目的とする。

【０００７】

【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、重量％で、Ｃ：０．３０〜１．２０％、Ｓｉ：５
〜１２％、Ｍｎ：１９〜４２％、Ｎｉ：３０％以下、残
部Ｆｅからなり、かつ、Ｓｉ≧１１．８９−２．９２Ｃ
−０．０７７Ｍｎ−０．０６２Ｎｉ及び、Ｓｉ≦８．３
Ｃ＋０．１４（Ｍｎ＋Ｎｉ）を満たし、粒径が２１２μ
ｍ以下の鉄系Ｓｉ−Ｍｎ−Ｎｉ合金粉をフラックス中に
１〜１０％含み、比透磁率（μ）≦１．１０の原料粉か
らなるフラックスを鋼製外皮内に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
ヤにある。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明は、上記限定した組成及び
粒径の鉄系Ｓｉ−Ｍｎ−Ｎｉ合金粉をフラックス原料と
して用いることを基本とする。フラックス入りワイヤに
含有させるＳｉ、Ｍｎ、Ｎｉの原料としては、従来より
ＪＩＳ規格に規定されたＳｉ粉、Ｍｎ粉、フェロシリコ
ン、フェロマンガン、シリコマンガン、フェロニッケル
などの合金粉が主に用いられている。フラックス入りワ
イヤの製造時、入手した各原料の成分、粒度構成は厳密
に管理されるが、原料種類毎、また原料の製造ロット単
位毎にその成分範囲及び粒度構成には差異が生じてい
る。

【０００９】従って、上記数種類のＳｉ、Ｍｎ、Ｎｉの
原料粉を組み合わせて配合するよりも、目標成分と同じ
又は近い成分を持った単一の鉄系Ｓｉ−Ｍｎ−Ｎｉ合金
粉を予め用意し、これを他のスラグ剤等と配合する方が
ワイヤ中のフラックス成分及びフラックス充填率が安定
し、フラックス中及び溶接金属のＳｉ、ＭｎおよびＮｉ
の関係にばらつきがなくなることから、溶接金属の機械
的性質をより安定化することができる。また、非磁性化
の面から限定した組成のものを用いることにより、従来
困難であった、帯鋼の合わせ目のシーム溶接を行う高能
率な連続的製造方法により製造するフラックス入りワイ
ヤにＮｉを含有させることが可能となる。

【００１０】以上の手段により、ワイヤ長手方向のＳ
ｉ、Ｍｎ、Ｎｉの分布が非常に均一になったことは溶着
金属試験（ＪＩＳＺ３３１３）及び溶接作業性試験
により充分に確認出来た。また、ワイヤ中に少量のＮｉ
を含有させることにより、すみ肉溶接時のビード形状を
平滑にする効果があり、特に止端のなじみ性を著しく改
善できる。さらに、鉄系Ｓｉ−Ｍｎ−Ｎｉ合金粉のＦｅ
成分を高くしたことは、溶接金属の機械的性質面から同
一のＳｉ、Ｍｎ、Ｎｉ含有量のワイヤを設計する場合、
そのＦｅ成分の割合だけフラックス充填率を高くするこ
とが出来るようになり、溶着速度やアーク安定性の向上
という効果をもたらした。この高充填率化による効果
は、特に非磁性のフラックス原料が必要な帯鋼の合わせ
目のシーム溶接を行う高能率な連続的製造方法によるフ
ラックス入りワイヤにおいて発揮された。

【００１１】次に、図６に模式的に拡大して示したワイ
ヤ長手方向断面の観察で見られる外皮部１の肉厚減少部
分５やフラックス原料粉６が外皮部に噛み込んだ部分７
は、フラックス部が伸線加工の進行に伴ない外皮部から
連続的な押し圧力を受け、順次圧縮され堅く締まった状
態となり、フラックス原料の個々の粒子の自由な移動が
妨げられ、外皮部の延びに対するフラックス部の追従性
を保持出来なくなったことによって生じる。このような
外皮部肉厚の変化は、シームレスタイプでフラックス充
填率が高くなったり、金属粉の含有量の多いメタル系ワ
イヤにおいて特に生じやすい。

【００１２】これに対し、本発明で用いる鉄系Ｓｉ−Ｍ
ｎ−Ｎｉ合金粉には、フラックス部の追従性を良好に
し、これにより外皮部肉厚の均一性を高めるため鋭意研
究した結果、Ｓｉ、Ｍｎ、ＮｉおよびＣの下限設定とと
もに、特にＳｉの下限をＣ、Ｍｎ、Ｎｉとの関係で規制
した組成に限定することにより、非常に脆い鉄合金とな
り、しかも、原料製造中の通常の機械的粉砕の衝撃によ
り個々の粒子に微小な亀裂（ひび割れ）が生じるように
なり、伸線加工中の破砕性が容易になることを見いだし
た。すなわち、上記手段を用いることにより、伸線後の
外皮部肉厚の均一性が著しく改善される。

【００１３】図１に本発明によるフラックス入りワイヤ
を伸線加工の中間段階で採取して観察したワイヤ長手方
向断面のフラックス充填状態を模式的に示した。外皮部
肉厚の均一性は良好で、フラックス原料の噛み込みは見
られない。フラックス部２に分布する鉄系Ｓｉ−Ｍｎ−
Ｎｉ合金粉８（拡大図）に注目すると、その大部分の粒
子が細かく破砕された状態、或いは粒子に亀裂が見ら
れ、この破砕性が外皮部１の伸びに対するフラックス部
２の追従性を良好にするように作用する。

【００１４】すなわち、フラックス充填後、一般にダイ
ス群あるいはロール群により伸線加工されるが、ワイヤ
が縮径される毎にフラックス部は押し圧力を受け、この
とき非常に脆い鉄合金粉であればその粒子は押し圧力に
抗しきれず破砕される。また、粒子に元々亀裂が入って
いる原料粉であることは、さらに破砕性に効果的であ
る。伸線加工中、縮径毎にこの破砕挙動が繰り返される
結果、鉄合金粉自身及び周囲近傍のフラックス粒子を移
動しやすくし、細径段階まで外皮部１の延びに対するフ
ラックス部２の追従性が良好となり、外皮部肉厚の均一
性が保たれる。

【００１５】さらに、本発明では実質的に非磁性の鉄系
Ｓｉ−Ｍｎ−Ｎｉ合金粉を用いることにより、前記各公
報の提案に記載された帯鋼の合わせ目のシーム溶接に係
わる問題点を解決した。伸線加工中の破砕性に対して
は、上記鉄合金粉のＳｉ、Ｍｎ、Ｎｉを増加させるこ
と、特にＳｉの増加が有効であったが、Ｓｉの増加は非
磁性化には相反する作用を持つために、破砕性と非磁性
という両特性を備えた組成範囲に限定した。

【００１６】以下に、本発明のフラックス入りワイヤに
含有させる鉄系Ｓｉ−Ｍｎ−Ｎｉ合金粉の限定理由につ
いて説明する。Ｃは鉄合金粉の伸線加工中の破砕性を良
好にし、また非磁性化にも有効に作用する成分である。
鉄系Ｓｉ−Ｍｎ−Ｎｉ合金粉のＣが０．４０％未満では
伸線加工中に破砕しにくく外皮部肉厚が不均一になりや
すく溶接作業性が劣化する。一方、Ｃが１．２０％を超
えても鉄合金粉の破砕性及び非磁性化に対する効果はほ
とんど変わらず、むしろフラックス入りワイヤのＣ含有
量が過剰になり、スパッタ発生や溶接金属の強度過大な
どの悪影響が出るので上限を１．２０％に限定した。な
お、鉄系Ｓｉ−Ｍｎ−Ｎｉ合金粉においては、Ｎｉによ
り破砕性及び非磁性化が促進されるので、Ｃの下限を
０．３０％にまで拡大することが出来る。

【００１７】Ｓｉは脱酸剤及び合金剤としての役割以外
に、鉄系Ｓｉ−Ｍｎ−Ｎｉ合金粉の伸線加工中の破砕性
を良好にするために不可欠で、５％以上必要である。Ｓ
ｉが５％未満では破砕効果が充分に発揮されず外皮部肉
厚が不均一になる。一方、Ｓｉが１２％を超えても破砕
性に対する効果はほとんど変わらないことと、フラック
ス入りワイヤのＳｉ含有量が過剰になり、溶接金属の強
度過大や靱性低下の原因となるので上限を１２％に限定
した。なお、Ｓｉは破砕性及び非磁性化の面からＣ、Ｍ
ｎ及びＮｉの含有量との関係において規制される。

【００１８】すなわち、鉄系Ｓｉ−Ｍｎ−Ｎｉ合金粉の
場合、Ｓｉ≧１１．８９−２．９２Ｃ−０．０７７Ｍｎ
−０．０６２Ｎｉ（式）を満たす組成であれば、その
溶解製造過程における粉砕工程の衝撃により大部分が粒
子状に粉砕され、かつ、各粒子に亀裂（ひび割れ）が生
じることになり、伸線加工中の破砕性が良好で、外皮部
肉厚が不均一にならず、アークが安定しスパッタ発生量
も低減する。

【００１９】他方、鉄系Ｓｉ−Ｍｎ−Ｎｉ合金粉が非磁
性であるためには、Ｓｉ≦８．３Ｃ＋０．１４（Ｍｎ＋
Ｎｉ）（式）により規制される。つまり、Ｃ、Ｍｎ、
Ｎｉの増加は鉄合金粉のオーステナイト化傾向を高める
が、Ｓｉはフェライト形成能が高い成分であり磁性化の
方に働く。この式を満たすＳｉの範囲においては、フ
ェライト量がほとんど消失し、振動試料型磁力計により
測定した非透磁率（μ）が１．１０以下となった。比透
磁率（μ）が１．１０以下という値は磁性を僅かに帯び
る性質を有する限界値であって実質的に非磁性と言え
る。前記帯鋼の合わせ目のシーム溶接をともなうフラッ
クス入りワイヤの製造に用いてもシーム溶接部に溶接欠
陥が全く発生しないで、良好な溶接結果が得られる。す
なわち、本発明によるフラックス入りワイヤに用いる鉄
系Ｓｉ−Ｍｎ−Ｎｉ合金粉が伸線加工中の破砕性が良好
で、かつ非磁性という特性を持つためには、Ｃ、Ｍｎ及
びＮｉの含有量によって適正なＳｉの範囲のものを選択
しなければならない。

【００２０】図２に鉄系Ｓｉ−Ｍｎ−Ｎｉ合金粉を用い
て試作した低温アルミキルド鋼用の全姿勢用フラックス
入りワイヤに含有させた鉄系Ｓｉ−Ｍｎ−Ｎｉ合金粉の
Ｓｉ含有量が外皮部肉厚の均一性に及ぼす影響について
調査結果を示した。フラックス中に含有させた鉄系Ｓｉ
−Ｍｎ合金粉の割合は９．０％で、その組成はＣ：０．
５０〜０．６０％、Ｍｎ：３１．５〜３２．５％で、Ｓ
ｉは３．２〜１３．０％、Ｎｉ：１８．０〜２０．０％
の範囲で変化させた。フラックスは充填率１５％、ワイ
ヤ径は１．２ｍｍである。ワイヤの試作方法、外皮部肉
厚の均一性の測定方法は、後記実施例の場合に同じで、
ワイヤ断面構造はシームレスタイプである。

【００２１】本発明のフラックス入りワイヤに用いる鉄
系Ｓｉ−Ｍｎ−Ｎｉ合金粉のＳｉ含有量は図中の斜線部
に限定される。式は伸線加工中の破砕性を良好にする
Ｓｉの下限を求めたものであり、これよりもＳｉの含有
量を多くすることにより外皮部肉厚が非常に均一にな
る。なお、式は非磁性にするためのＳｉの上限を求め
たものである。図３は後記実施例における本発明を含む
全姿勢用フラックス入りワイヤによる外皮部肉厚の均一
性とスパッタ発生量の関係を示した図である。外皮部肉
厚の均一性が損なわれる（測定したＴ２／Ｔ１の最小値
が小さくなること）とスパッタ発生量が多くなることが
わかる。

【００２２】Ｍｎは脱酸剤及び合金剤として含有させる
が、鉄系Ｓｉ−Ｍｎ−Ｎｉ合金粉の伸線加工中の破砕性
及び非磁性化のために１９％以上必要である。Ｍｎが４
２％を超えても破砕性及び非磁性化への効果が変わらな
いことと、鉄合金中の残部としてのＦｅ成分を多くして
高充填率のフラックス入りワイヤ設計が可能なように上
限を４２％に限定した。Ｎｉは特に溶接金属の強度及び
低温靱性向上に効果的な成分であるが、本発明では、特
にすみ肉溶接時のビード形状を平滑にする効果を得る目
的でワイヤ中に少量添加することを目的とする。また、
Ｎｉを３０％以下の範囲で含有させ、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎお
よびＮｉを限定した鉄系Ｓｉ−Ｍｎ−Ｎｉ合金粉は、伸
線加工中の破砕性が良好で、かつ、実質的な非磁性化も
確保出来る。これをフラックス入りワイヤに適用するこ
とにより、外皮部肉厚の均一性及び帯鋼の合わせ目のシ
ーム溶接性を改善することが可能となる。

【００２３】鉄系Ｓｉ−Ｍｎ−Ｎｉ合金粉の残部は実質
的にＦｅからなる。このＦｅ成分はフラックス中に鉄粉
を含有させた場合と同様に溶着速度やアーク安定性の向
上効果をもたらす。なお、鉄合金粉の伸線加工中の破砕
性に効果を示すＰ（溶接金属を脆化させる危険性がある
ので、０．４％以下が好ましい）、また、通常の溶接金
属の脱酸あるいは機械的性質の調整成分としてのＡｌ、
Ｔｉ、Ｂ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｖ及びＮｂなどを破砕性及び非
磁性化を損なわない範囲で含有させることが出来る。ま
た、ＳやＮについては溶接金属の耐割れ性あるいは靱性
面からは出来るだけ少ない方がよいが、硬化肉盛用フラ
ックス入りワイヤに用いる場合のＮ、あるいは水平すみ
肉溶接におけるスラグ剥離性やビード形状の改善に効果
的なＳの積極的な添加も可能である。

【００２４】鉄系Ｓｉ−Ｍｎ−Ｎｉ合金粉の粒径は２１
２μｍ以下に限定した。粒径が２１２μｍ以下の細粒で
あれば、フラックス中に粒子が充分均一に分布しフラッ
クス成分の偏析防止に効果的で、溶接時のＳｉ、Ｍｎ、
Ｎｉの作用及び溶接金属への歩留りが安定する。また、
このような細粒にすることによって合金粉の溶解製造時
の機械的粉砕による衝撃によって個々の粒子に十分な亀
裂（ひび割れ）を与えることが出来るようになり、伸線
加工時の破砕性が良好になる。一方、粒径が２１２μｍ
を超えて粗粒のものを用いた場合、フラックス中に粒子
を充分に均一に分布させることが出来ず偏析しやすくな
り、また伸線加工の縮径１回毎の破砕効果が小さくなり
フラックス部の追従性が不充分で外皮部肉厚の不均一が
生じやすくなる。なお、粒径２１２μｍ以下において、
仕上がりワイヤ径、充填フラックス中の含有量及びフラ
ックス充填率、フラックスの充填方式などを考慮して最
適な粒径のものを選択することが好ましい。

【００２５】本発明によるフラックス入りワイヤは、鉄
系Ｓｉ−Ｍｎ−Ｎｉ合金粉以外に、ＴｉＯ₂、Ｓｉ
Ｏ₂、ＺｒＯ₂及びＡｌ₂ Ｏ₃などのスラグ形成剤、Ｎ
ａやＫなどのアーク安定剤、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｇなどの脱
酸剤、あるいは合金剤などをフラックス入りワイヤの用
途に応じて含有する。フラックス充填率は１１〜２７％
の範囲が好ましい。フラックス充填率が１１％未満では
目的とする溶接性能や高溶着性が得られにくく、一方、
２７％を超えると外皮部の肉厚が薄くなり過ぎて細径化
が困難となる。

【００２６】また、鉄系Ｓｉ−Ｍｎ−Ｎｉ合金粉は充填
フラックス中に１％以上添加することにより、Ｎｉによ
るビード形状改善効果が得られるとともに、ワイヤ外皮
部肉厚均一化の恩恵が受けられ、１０％を超えるとワイ
ヤ外皮部肉厚の均一化はさらに改善されるが、ワイヤ中
のＮｉ量が過多となり平滑なビード形状が得られなくな
る。鋼製外皮は、フラックス充填後の伸線加工性の点か
らフラックス入りワイヤに一般的に用いられている軟鋼
が好ましいが、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎの調整やＡｌ、Ｔｉ、
Ｂ、Ｎｉ、Ｍｏなどを含む合金鋼を用いることも可能で
ある。以下に、実施例により本発明をさらに詳細に説明
する。

【００２７】

【実施例】表１に示した軟鋼製鋼管（Ｓ１、Ｓ２）を管
状体に成形する段階でフラックスを供給した後、管状体
の相対するエッジ面を高周波誘導加熱によりシーム溶接
して、引き続き連続的にロール群によりワイヤ径３．５
ｍｍまで縮径、銅めっき処理した。以後、孔ダイス群に
より伸線を行い、表４に示した組成のシームレスタイプ
のフラックス入りワイヤ（記号：Ｗ１〜Ｗ８、ワイヤ径
１．２ｍｍ）を試作した。シーム溶接は管状体の外径２
２．０ｍｍ、入熱量１６０ＫＶＡ、周波数５２０ｋＨ
ｚ、溶接速度２７ｍ／ｍｉｎ、また加工硬化緩和のため
の中間焼鈍はワイヤ径１０．７ｍｍと３．５ｍｍで実施
した。フラックスのＳｉ、Ｍｎ及びＮｉの原料粉は表２
及び表３に示した。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【表２】

【００３０】

【表３】

【００３１】

【表４】

【００３２】表５にシーム溶接時の管状体エッジ面への
フラックスの磁着状況、試作ワイヤの長手方向断面の外
皮部肉厚の均一性の調査結果及び溶接試験結果を示し
た。外皮部肉厚の均一性は、図６に示したようにワイヤ
長さ２０ｍｍ（任意の連続しない３箇所から採取）につ
いて連続的に５０倍で写真撮影し、この観察写真を用い
て平均的な肉厚Ｔ１に対する肉厚が最も薄くなっている
部分の肉厚Ｔ２の比率（Ｔ２／Ｔ１の最小値）によって
評価した。フラックス原料の噛み込みについても同様に
Ｔ１とＴ２を測定し、（Ｔ２／Ｔ１）が０．９０を超え
る場合をフラックス原料の噛み込み発生有りとした。

【００３３】

【表５】

【００３４】溶接試験は水平すみ肉溶接でアーク状態を
観察し、さらにスパッタ発生量およびビード形状評価と
して下脚止端部の曲率半径ρを測定した。溶接条件は溶
接電流２６０Ａ、アーク電圧３０Ｖ、溶接速度４０ｃｍ
／ｍｉｎ、チップ・母材間距離２５ｍｍ、シールドガス
ＣＯ₂ガス（流量２０Ｌ／ｍｉｎ）である。曲率半径ρ
の測定方法は、図４に示すように、止端部からビード曲
線側に５ｍｍ離れたＡ点及び母材側に５ｍｍ離れたＢ点
の範囲内に各種径の円ゲージをあて、最も適当に合致し
たと思われる円の半径を曲率半径とした。また、この曲
率半径ρが１．０ｍｍより大きいものを下脚のなじみ性
が良好とした。

【００３５】本発明ワイヤはＷ４〜Ｗ８は、いずれも外
皮部肉厚の変動が小さく、アークが安定でスパッタ発生
量も少ない。さらに、すみ肉止端部の曲率半径ρが１．
０ｍｍ以上で下脚のなじみ性が良好であった。これに対
し、Ｗ１は比較例で、用いた鉄系Ｓｉ−Ｍｎ−Ｎｉ合金
粉に磁性があるため管状体エッジ面へのフラックスの磁
着が多く、また伸線加工中の破砕性も悪い組成であるた
めに、仕上げ伸線中に断線が発生し、外皮部肉厚の均一
性、アークの安定性、スパッタ発生量とも本発明ワイヤ
に比較して劣る。

【００３６】また、Ｗ２は本発明が規定する鉄系Ｓｉ−
Ｍｎ−Ｎｉ合金粉を含有せず、さらに、鉄粉を多量に使
用しているため、Ｗ１と同様に管状体エッジ面へのフラ
ックスの磁着し、仕上げ伸線中に断線が発生した。比較
例Ｗ３は、使用した鉄系Ｓｉ−Ｍｎ−Ｎｉ合金粉は本発
明範囲であるが、ワイヤ中への含有量が過度に多いた
め、外皮部肉厚の均一性及びアークの安定性は良好であ
ったが、ワイヤ中に歩留るＮｉ量が多くなりすぎ、すみ
肉止端部のなじみ性が劣化した。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、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は、組成及び粒
径を限定した鉄系Ｓｉ−Ｍｎ−Ｎｉ合金粉を用いること
によって、ワイヤ中に充填されたフラックス成分の偏析
がなく、また、伸線加工中の破砕効果により外皮部肉厚
を極めて均一に出来るため、安定した溶接金属の機械的
性質と共に、アーク状態（溶滴移行性）が安定しスパッ
タ発生量の低減を含む溶接作業改善が出来る。さらに、
上記鉄合金粉のＦｅ成分の含有量を多くし、かつ非磁性
となる組成に限定することは、帯鋼の合わせ目のシーム
溶接を伴う高能率な連続的製造方法で製造するシームレ
スタイプのフラックス入りワイヤの品質を一層高めるこ
とができ、かつすみ肉溶接でのビード形状を改善でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のフラックス入りワイヤのワイヤの長手
方向の断面状態例を示す図である。

【図２】本発明を含むフラックス入りワイヤに用いた鉄
系Ｓｉ−Ｍｎ−Ｎｉ合金粉中のＳｉ量の効果を示す図で
ある。

【図３】本発明を含むフラックス入りワイヤにおける外
皮部肉厚とスパッタ発生量の関係を示す図である。

【図４】すに肉溶接止端部の曲率半径ρの計算方法を示
す図である。

【図５】フラックス入りワイヤの断面構造例を示す図で
ある。

【図６】フラックス入りワイヤの長手方向の断面状態例
を示す図である。

【符号の説明】

１外皮部２フラックス部３外皮部の隙間４シーム溶接部５外皮部肉厚の減少部分６フラックス原料７フラックス原料の噛み込み部分８鉄系Ｓｉ−Ｍｎ−Ｎｉ合金粉

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％で、Ｃ：０．３０〜１．２０％、Ｓｉ：５〜１２％、Ｍｎ：１９〜４２％、Ｎｉ：３０％以下、残部Ｆｅからなり、かつ、Ｓｉ≧１１．８９−２．９２Ｃ−０．０７７Ｍｎ−０．
０６２Ｎｉ及び、Ｓｉ≦８．３Ｃ＋０．１４（Ｍｎ＋Ｎｉ）を満たし、粒
径が２１２μｍ以下の鉄系Ｓｉ−Ｍｎ−Ｎｉ合金粉をフ
ラックス中に１〜１０％含み、比透磁率（μ）≦１．１
０の原料粉からなるフラックスを鋼製外皮内に充填して
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。