JPH11320178A

JPH11320178A - ガスシールドアーク溶接用ワイヤ

Info

Publication number: JPH11320178A
Application number: JP10129263A
Authority: JP
Inventors: Reiichi Suzuki; 励一鈴木; Toshihiko Nakano; 利彦中野
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1998-05-12
Filing date: 1998-05-12
Publication date: 1999-11-24
Anticipated expiration: 2018-05-12
Also published as: JP3549393B2

Abstract

(57)【要約】【課題】シールドガスとしてＣＯ₂ガスを使用した場
合に好適であり、溶接作業性及び溶接金属の機械的性能
を低下させることなく、溶接スラグの発生量を低減する
ことができると共に、スラグ剥離性を向上させることが
できるガスシールドアーク溶接用ワイヤを提供する。【解決手段】ガスシールドアーク溶接用ワイヤは、
Ｃ：０．０３乃至０．１０重量％、Ｓｉ：０．６０乃至
１．２０重量％、Ｍｎ：１．２０乃至１．６０重量％、
Ｓ：０．０１０乃至０．０２５重量％、Ｔｉ：０．０８
乃至０．２０重量％及びＣｒ：０．０２０乃至０．１０
０重量％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物から
なるものである。また、ワイヤ中のＳｉの含有量を重量
％で［Ｓｉ］、ワイヤ中のＭｎの含有量を重量％で［Ｍ
ｎ］としたとき、数式Ａ＝［Ｓｉ］／［Ｍｎ］によって
算出されるＡが０．４０乃至０．９０である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は軟鋼又は４９０（Ｎ
／ｍｍ²）級の高張力鋼を炭酸ガスをシールドガスとし
て使用してアーク溶接する際に好適であるガスシールド
アーク溶接用ワイヤに関し、特に、溶接不良の発生を低
減することができるガスシールドアーク溶接用ワイヤに
関する。

【０００２】

【従来の技術】ガスシールドアーク溶接法は、被覆アー
ク溶接法と比較して溶接能率が高いと共に、溶接ロボッ
トと組み合わせて溶接することができることから、急速
に普及が進んでおり、現在、最も使用量が多い溶接方法
となっている。その中でも、鉄骨の仕口部及び橋梁のフ
ランジの突合せ部等のような多層溶接部については、深
い溶け込み及び優れた耐気孔欠陥性を得ることができる
点、スラグ発生量が比較的少なくスラグ除去のための手
間数を減少することができる点、及び低コストである点
等から、シールドガスとして炭酸ガスを使用したソリッ
ドワイヤによるガスシールドアーク溶接方法が一般的に
利用されている。

【０００３】炭酸ガスシールド溶接用ワイヤとして、例
えば、スラグの剥離性及び融点等のスラグ性状を良好に
するために、ワイヤ中のＭｎ及びＳｉ含有量並びにこれ
らの含有量比が調整されたガスシールドアーク溶接用ワ
イヤが提案されている（特公昭５１−４５５４３号公
報）。また、ワイヤ中のＣ、Ｓｉ及びＭｎの含有量を規
定すると共に、Ｂｉ及びＳとＳｅ又はＴｅとをワイヤ中
に添加することによりスラグ量を増加させて、スラグ剥
離性の向上を図ったガスシールドアーク溶接用ワイヤも
公知である（特開平３−３９７５９６号公報）。

【０００４】更に、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｂｉ及びＢ含有量
を規制することにより、スラグ剥離性の向上を図ったガ
スシールドアーク溶接用ワイヤが提案されている（特開
平６−１８２５８５号公報）。更にまた、Ｃ、Ｓｉ、Ｍ
ｎ及びＴｉ含有量を規定すると共に、ＺｒとＶとの含有
量を調整することにより、スラグ剥離性を向上させたガ
スシールドアーク溶接用ワイヤも提案されている（特開
昭５５−６４９９２号公報）。なお、特開昭５５−６４
９９２号公報においては、ワイヤ中にＴｉが多量に含有
されていると、スラグ発生量が増加すると共に、スラグ
剥離性が低下するということが記載されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
いずれのワイヤを使用しても、スラグ剥離性を良好にす
ることはできるが、溶接時のスラグ発生量を十分に低減
することはできない。また、スラグ発生量を低減するた
めに、ワイヤ中のＴｉ含有量を低減すると、高電流溶接
時のスパッタ発生量が著しく増加するという問題点があ
る。

【０００６】従来のガスシールドアーク溶接用ワイヤの
うち、例えば、ＪＩＳＺ３３１２ＹＧＷ１１適合ワイ
ヤを使用してガスシールドアーク溶接を実施した場合に
は、スラグを除去することなく良好に溶接することがで
きる連続パス数は５乃至６パスであり、被溶接材の板厚
は約２５ｍｍ以下である。そこで、従来のガスシールド
アーク溶接方法と比較して、より一層スラグ除去工程を
減少させるか又は２５ｍｍを超える板厚の被溶接材を溶
接ロボットによる無人操業を実施することができるガス
シールドアーク溶接用ワイヤが要求されている。そし
て、このためには、更に一層、溶接時におけるスラグ発
生量を低減することが要求されている。

【０００７】ガスシールドアーク溶接において、スラグ
発生量を低減する方法としては、シールドガスとして、
８０％体積のＡｒガスと２０体積％のＣＯ₂ガスとの混
合ガスを使用する方法、９７体積％のＡｒガスと３体積
％のＯ₂ガスとの混合ガスを使用する方法、又はＡｒガ
ス、ＣＯ₂ガス及びＯ₂ガスの混合ガスを使用する方法が
ある。これらの方法は、酸化性を低くすることにより、
酸化物であるスラグ発生量の低減を図ったものである。

【０００８】しかし、シールドガスとして、混合ガスを
使用すると、コストが上昇すると共に、耐気孔欠陥性が
低下するという問題点が発生する。

【０００９】このように、ＣＯ₂ガスからなるシールド
ガスと、従来のワイヤとの組み合わせでは、スパッタ発
生量等の溶接作業性及び溶接金属の機械的性能を従来の
ワイヤを使用した溶接時と同等又はそれ以上とした状態
で、スラグ発生量を十分に低減することができると共
に、良好なスラグ剥離性を得ることはできない。

【００１０】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、シールドガスとしてＣＯ₂ガスを使用した
場合に好適であり、溶接作業性及び溶接金属の機械的性
能を低下させることなく、溶接スラグの発生量を低減す
ることができると共に、スラグ剥離性を向上させること
ができるガスシールドアーク溶接用ワイヤを提供するこ
とを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係るガスシール
ドアーク溶接用ワイヤは、Ｃ：０．０３乃至０．１０重
量％、Ｓｉ：０．６０乃至１．２０重量％、Ｍｎ：１．
２０乃至１．６０重量％、Ｓ：０．０１０乃至０．０２
５重量％、Ｔｉ：０．０８乃至０．２０重量％及びＣ
ｒ：０．０２０乃至０．１００重量％を含有し、残部が
Ｆｅ及び不可避的不純物からなり、前記Ｓｉの含有量を
重量％で［Ｓｉ］、前記Ｍｎの含有量を重量％で［Ｍ
ｎ］としたとき、数式Ａ＝［Ｓｉ］／［Ｍｎ］によって
算出されるＡが０．４０乃至０．９０であることを特徴
とする。

【００１２】本発明に係るガスシールドアーク溶接用ワ
イヤは、更に、０．００８０重量％以上のＯを含有し、
ワイヤ表面から０．０１ｍｍの深さまでの領域を除くワ
イヤ中心部のＯは、ワイヤ全重量あたり０．００６５重
量％以下に規制されていることが好ましい。

【００１３】また、前記Ｓｉは０．７０乃至１．２０重
量％であることが好ましく、前記Ｍｎは１．２０乃至
１．５０重量％であることが望ましい。更に、前記Ｔｉ
は０．０８乃至０．１４重量％であることが好ましく、
前記数式により算出されるＡが０．５０乃至０．８０で
あると、より一層好ましい。

【００１４】

【発明の実施の形態】本願発明者等が、従来のワイヤと
比較してスラグ発生量を低減することができると共に、
スラグ剥離性を向上させることができるワイヤを得るた
めに、種々実験研究を重ねた。その結果、スラグを生成
させる元素であるＳｉとＭｎとの含有量の比を適切に調
整することにより、スラグの発生量を低減することがで
きることを見い出した。Ｓｉ含有量及びＭｎ含有量の調
整によりスラグ発生量を低減することができる理由につ
いては明確ではないが、Ｓｉ及びＭｎの含有量が所定の
範囲内であると、各元素の酸化物が錯体を形成しないの
で、スラグとして溶融金属中に浮上しない。従って、各
酸化物が溶接金属中に留まるので、スラグ発生量が低減
すると推定される。

【００１５】また、Ｓｉ及びＭｎ含有量を適切に規定す
ると、このワイヤを使用して生成されたスラグの表面張
力が高くなるので、溶融金属上においてスラグが島状に
点在し、ビードの鉄地露出を増加させる効果を得ること
ができる。

【００１６】更に、Ｓｉ及びＭｎ含有量を調整するのみ
でなく、ワイヤ中に適正量のＣｒを添加することによっ
ても、スラグ量を低減することができる。これは、Ｃｒ
の酸化物はスラグとして浮上せず、この酸化物が溶接金
属の結晶粒内又は結晶粒界に残存するからであると推定
される。

【００１７】更にまた、本願発明者等は、シールドガス
以外の酸素の供給源であるワイヤ自身の酸素量について
も着目した。その結果、ワイヤ中の酸素量を増加させる
と、スラグ発生量が増加することから、ワイヤ中の酸素
量はできるだけ低減することが好ましいことを見い出し
た。しかし、単に、ワイヤ中の酸素量を低減したのみで
は、アーク安定性が低下して、スパッタ発生量が増加し
てしまう。

【００１８】そこで、本願発明者等が更に実験研究を重
ねた結果、ワイヤの表層部に含有される酸素量は、スラ
グ発生量の増加に寄与しないことを見い出した。ワイヤ
の表層部における酸素量がスラグの発生量に寄与しない
理由を以下に示す。即ち、アークにより溶融したワイヤ
が酸素と反応する箇所としては、溶滴形成から溶滴移行
の間と、溶融プール形成時の表面とに分けることができ
る。このうち、スラグ発生量に対する寄与が大きいの
は、溶融金属の体積と比較して表面積が大きい方、即
ち、溶滴形成から溶滴移行の間である。

【００１９】図１（ａ）は移行中の溶滴を示す平面図、
図１（ｂ）はその側面図であり、図１（ｃ）は縦軸に酸
素濃度をとり、横軸に図１（ａ）及び図１（ｂ）に示す
Ｘ−Ｘ線に沿う位置をとって、酸素濃度と位置との関係
を示すグラフ図である。図１（ａ）乃至（ｃ）に示すよ
うに、溶滴１１におけるＸ−Ｘ線に沿う位置において
は、溶滴１１の表面から０．０１ｍｍまでの領域で、酸
素濃度が極めて高いものとなっている。これにより、速
度論的には、酸素の供給速度は、シールドガスの沖（Ｂ
ｕｌｋ）から溶滴表面への酸素の物質移動速度、溶滴表
面での酸素と溶滴中の元素との化学反応速度、及び酸化
物の溶滴中心部へ（溶滴中心部から表面への脱酸元素）
の物質移動速度の３種の速度に依存するが、このうち、
酸化物の溶滴中心部への物質移動が律速であることが示
される。

【００２０】従って、ワイヤ中心部の酸素含有量が多い
と、溶滴内部での酸化反応が迅速に進行して、スラグの
発生量を増加させる。一方、スラグの発生量を低減する
ためには、ワイヤ中心部の酸素含有量をできるだけ低減
することが好ましい。

【００２１】しかし、ワイヤの表面付近に分布する酸素
は、溶滴になっても溶滴表面上にそのまま分布し、対流
等の物質移動により徐々に溶滴内部に拡散していく。こ
の物質移動が律速であり、溶滴表面の酸化反応は平衡状
態となっているので、ワイヤ表面付近においては、酸素
濃度が高い場合であっても、酸化物の生成速度に影響を
及ぼすことは殆どない。

【００２２】一方、ワイヤ表面を含む全酸素量が多いほ
ど、溶滴の粘性を低下させて、溶滴移行の安定性の向上
及びスパッタ発生量の低減等の溶接作業性を向上させる
ことができる。

【００２３】これらのことから、本願発明者等は、ワイ
ヤ表層部の酸素濃度を高くすると共に、ワイヤ中心部の
酸素濃度を低くすることにより、アーク安定性及び低ス
パッタ性を低下させることなく、スラグ発生量を低減す
ることができることを見い出した。これにより、スラグ
発生量を低減するために有効とされていたＴｉ低減（無
添加）等の方法を使用することなく、従来のワイヤと比
較してスラグの発生量を著しく低減することができ、優
れた溶接作業性を有するワイヤを得ることができる。

【００２４】以下、本発明に係るガスシールドアーク溶
接用ワイヤに含有される化学成分及びその組成限定理由
について、更に説明する。

【００２５】Ｃ：０．０３乃至０．１０重量％Ｃは溶接金属の強度を確保する元素であると共に、脱酸
元素の１つでもある。特に、Ｓｉ及びＭｎ等の他の元素
と異なり、Ｃの酸化物はＣＯ又はＣＯ₂のようにガスと
して大気中に放出されるので、スラグを形成しない性質
を有している。ワイヤ中のＣ含有量が０．０３重量％未
満であると、４９０Ｎ／ｍｍ²級鋼用としての溶接金属
の強度を確保することができない。また、Ｃ含有量が
０．０３重量％未満であると、脱酸効果を十分に得るこ
とができない。一方、ワイヤ中のＣ含有量が０．１０重
量％を超えると、ＣＯ爆発が過剰になって、スパッタの
発生量が増加すると共に、溶接作業性が低下する。従っ
て、ワイヤ中のＣ含有量は、０．０３乃至０．１０重量
％とする。

【００２６】Ｓｉ：０．６０乃至１．２０重量％、好ま
しくは０．７０乃至１．２０重量％Ｓｉは主要な脱酸元素であると共に、溶接金属の強度を
向上させる効果を有する元素である。ワイヤ中のＳｉ含
有量が０．６０重量％未満であると、脱酸不足となって
ブローホールが発生する。また、ワイヤ中のＳｉ含有量
が０．６０重量％未満であると、ビードのなじみが悪く
なって、ビードの外観が悪化する。一方、ワイヤ中のＳ
ｉ含有量が１．２０重量％を超えると、強度が過剰にな
るか、又はじん性が低下すると共に、スラグの発生量が
増加する。従って、ワイヤ中のＳｉ含有量は０．６０乃
至１．２０重量％とする。なお、好ましくは、ワイヤ中
のＳｉ含有量は０．７０乃至１．２０重量％である。

【００２７】Ｍｎ：１．２０乃至１．６０重量％、好ま
しくは１．２０乃至１．５０重量％Ｍｎもまた、Ｓｉと同様に、主要な脱酸効果を有してい
ると共に、溶接金属の強度を向上させる効果を有する元
素である。ワイヤ中のＭｎ含有量が１．２０重量％未満
であると、脱酸不足になると共にブローホールが発生す
る。また、ワイヤ中のＭｎ含有量が１．２０重量％未満
であると、所望の強度及びじん性を有する溶接金属を得
ることができない。一方、ワイヤ中のＭｎ含有量が１．
６０重量％を超えると、スラグの発生量が増加すると共
に、スラグ剥離性が劣化する。従って、ワイヤ中のＭｎ
含有量は１．２０乃至１．６０重量％とする。なお、好
ましくは、ワイヤ中のＭｎ含有量は１．２０乃至１．５
０重量％であり、これにより、スラグ発生量を更に一層
低減することができる。

【００２８】数式Ａ＝［Ｓｉ］／［Ｍｎ］によって算出
されるＡ：０．４０乃至０．９０、好ましくは０．５０
乃至０．８０ワイヤ中のＳｉ含有量と、Ｍｎ含有量との比率は、スラ
グ発生量及びスラグ剥離性に著しい影響を及ぼす。ワイ
ヤ中のＳｉ含有量を重量％で［Ｓｉ］、ワイヤ中のＭｎ
含有量を重量％で［Ｍｎ］としたとき、数式Ａ＝［Ｓ
ｉ］／［Ｍｎ］によって算出されるＡが０．４０未満で
あると、スラグ発生量が増加すると共に、Ｍｎ酸化物の
組成比率が高くなるので、多孔質で厚い形状のスラグが
形成される。また、Ａが０．４０未満であると、スラグ
と鉄の間の界面エネルギーが小さくなり、スラグ剥離性
が低下すると共に、スラグがビード表面の全体を覆い、
鉄地露出が減少する。一方、Ａが０．９０を超えると、
スラグ発生量が増加すると共に、Ｓｉ酸化物の組成比率
が高くなるので、融点が高いガラス状のスラグとなる。
その結果、次のパスの溶接アークにおいてスラグが溶け
にくくなり、スラグ巻き欠陥を起こしやすくなる。ま
た、ガラス状のスラグが形成されると、スラグ剥離後の
ビードの外観が劣化する。従って、上記数式により算出
されるＡは０．４０乃至０．９０であり、この範囲にお
いては、スラグの発生量が少なく、生成したスラグ剥離
性も良好となる。なお、好ましくは、Ａは０．５０乃至
０．８０である。

【００２９】Ｓ：０．０１０乃至０．０２５重量％Ｓは溶融金属の表面張力を低下させて、ビード止端部の
なじみ性を向上させる効果を有する元素である。また、
ワイヤ中のＳはスラグ量に影響を与えることはないが、
スラグ中のＳ含有量が多いほど、スラグを凝集させる効
果を得ることができ、ビード表面の鉄地を露出させるこ
とができる。ビード表面の鉄地が露出するほど、アーク
が発生しやすくなり、スラグの剥離性も向上する。ワイ
ヤ中のＳ含有量が０．０１０重量％未満であると、これ
らの効果を十分に得ることができない。一方、ワイヤ中
のＳ含有量が０．０２５重量％を超えると、溶接金属の
耐高温割れ性が低下する。従って、ワイヤ中のＳ含有量
は０．０１０乃至０．０２５重量％とする。

【００３０】Ｔｉ：０．０８乃至０．２０重量％、好ま
しくは０．０８乃至０．１４重量％Ｔｉは高電流溶接において、溶滴のグロビュール移行を
安定化し、スパッタ発生量を著しく低減する効果を有す
る元素である。しかし、ワイヤ中にＴｉを添加すること
により、スラグ発生量が増加する。本発明においては、
Ｔｉ以外の他の成分の含有量を適切に規定することによ
り、スラグの発生量を低減しているので、ワイヤ中のＴ
ｉ含有量を十分に低減する必要はない。ワイヤ中のＴｉ
含有量が０．０８重量％未満であると、アーク安定性の
効果を得ることができない。一方、ワイヤ中のＴｉ含有
量が０．２０重量％を超えると、Ｔｉ以外の成分の含有
量を適切に調整してもスラグ量を増加させる作用を抑制
することができなくなると共に、スラグ剥離性も悪化す
る。従って、ワイヤ中のＴｉ含有量は０．０８乃至０．
２０重量％とする。なお、好ましくは、ワイヤ中のＴｉ
含有量は０．０８乃至０．１４重量％であり、これによ
り、更に一層スラグ発生量を低減することができる。

【００３１】Ｃｒ：０．０２０乃至０．１００重量％ＣｒはＳｉ及びＭｎと比較して、酸素との親和性は強く
ないが、酸化物を生成する元素である。Ｃｒ酸化物はス
ラグとはならず、溶接金属中に留まるので、微量のＣｒ
をワイヤに添加することにより、スラグの発生量を低減
する効果を得ることができる。ワイヤ中のＣｒ含有量が
０．０２０重量％未満であると、スラグ発生量の低減効
果を十分に得ることができない。一方、ワイヤ中にＣｒ
を０．１００重量％を超えて多量に含有させると、溶接
金属の強度が過剰になると共に、介在物が過剰になっ
て、溶接金属のじん性が低下する。従って、ワイヤ中の
Ｃｒ含有量は０．０２０乃至０．１００重量％とする。

【００３２】Ｏ：０．００８０重量％以上ワイヤ表面から０．０１ｍｍの深さまでの領域を除くワ
イヤ中心部のＯ：ワイヤ全重量あたり０．００６５重量
％以下ワイヤ中の酸素量が少ないほど、スラグ発生量を低減す
ることができる。一方、ワイヤ中の酸素量が多いほど、
アークの安定性が向上する。しかし、スラグ発生量に影
響を及ぼすものは、ワイヤ中心部における酸素量であ
り、ワイヤ表層部（ワイヤ表面から０．０１ｍｍの深さ
までの領域）に存在する酸素の量はスラグの発生に殆ど
影響しない。そこで、本発明においては、スラグ発生量
の低減と、アーク安定性の向上を共に満足する溶接用ワ
イヤを得るために、ワイヤ中の酸素含有量をワイヤ中心
部とワイヤ表層部とに分けて規定する。但し、ワイヤ表
層部の酸素量を重量％で測定することは困難であるの
で、本発明においては、ワイヤ全体のＯ（酸素）含有量
と、ワイヤ中心部（ワイヤ全体からワイヤ表層部を除去
した領域）におけるＯ含有量とを規定するものとする。

【００３３】ワイヤ中心部のＯ含有量がワイヤ全重量あ
たり０．００６５重量％を超えると、スラグ発生量を十
分に低減する効果を得ることができない。一方、ワイヤ
中の全酸素量が０．００８０重量％未満であると、良好
なアーク安定性を得ることができない。従って、ワイヤ
中のＯ含有量は０．００８０重量％以上とし、ワイヤ中
心部（ワイヤ表面から０．０１ｍｍの深さまでの領域を
除く領域）のＯ含有量は０．００６５重量％以下とす
る。なお、ワイヤ中心部及びワイヤ表層部の酸素濃度を
制御する方法としては、Ｏ含有量が中心部規定値より少
ない材料を選択してワイヤ素材を作製し、このワイヤ素
材の焼鈍時に、焼鈍雰囲気を調整してワイヤ素材の表面
を酸化して、ワイヤ全体のＯ含有量を０．００８０重量
％以上にする方法がある。

【００３４】本発明においては、上述の成分と鉄とを除
く成分については、ワイヤ中に故意に添加しないものと
するが、不純物レベルとして、Ｐが０．０２０重量％以
下、Ａｌ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｖ及びＺｒが、夫々０．０５重
量％以下、Ｂが０．００１０重量％以下であれば、特に
本発明のワイヤに影響を及ぼすものではないので、許容
することができる。また、ソリッドワイヤとしてのＣｕ
メッキの有無についても、本発明のワイヤに影響を及ぼ
すものではないので、特に規定しない。

【００３５】

【実施例】以下、本発明に係るガスシールドアーク溶接
用ワイヤの実施例についてその比較例と比較して具体的
に説明する。

【００３６】先ず、ワイヤ中のＳｉ含有量及びＭｎ含有
量並びにこれらの比率のみを変化させた種々のワイヤを
作製し、これらのワイヤを使用して下記表１に示す溶接
条件で母材を溶接して、スラグ発生量を測定した。図２
はスラグ発生量測定時における溶接母材の形状及び積層
方法を示す模式図である。図２に示すように、傾斜した
端面を有し、板厚が２８ｍｍである２枚の鋼板１２を、
その傾斜端面を対向させて配置し、裏面に裏当て材１３
を配置した。なお、ルート間隔は７ｍｍ、開先角度は３
５゜とした。そして、形成された開先に対してガスシー
ルドアーク溶接することにより溶接金属１４を形成した
後、発生したスラグを採取して、溶接方向の単位長さあ
たりのスラグ発生量を測定した。なお、図２において、
溶接金属中に示す数字は各パスにより積層された溶接金
属の積層順序を示す。

【００３７】

【表１】

【００３８】図３は縦軸にスラグ発生量をとり、横軸に
Ｓｉ含有量とＭｎ含有量との比（［Ｓｉ］／［Ｍｎ］）
をとって、スラグ発生量と、ＳｉとＭｎとの含有量比と
の関係を示すグラフ図である。図３に示すように、本発
明範囲Ｙ（［Ｓｉ］／［Ｍｎ］：０．４乃至０．９）に
おいては、スラグ発生量が０．３５ｇ／ｃｍ以下とな
り、スラグの発生量を低減することができた。また、本
発明の好ましい範囲Ｚ（［Ｓｉ］／［Ｍｎ］：０．５乃
至０．８）においては、スラグ発生量が０．２５ｇ／ｃ
ｍ以下となり、更に一層スラグ発生量を低減することが
できた。

【００３９】次に、種々のワイヤを使用して、上記表１
及び図２に示す溶接条件で母材を溶接し、スラグ発生量
を測定すると共に、Ｘ線透過撮影及び超音波探傷試験
（ＵＴ）による溶接金属の健全性、溶接金属の強度及び
シャルピー吸収エネルギーを測定した。また、スラグの
剥離性、ビード外観及びアークの安定性を官能により評
価した。更に、下記表２に示す溶接条件で溶接して、ス
パッタ発生量を測定した。

【００４０】

【表２】

【００４１】図４はスパッタ発生量の測定方法を示す斜
視図である。鋼板１５をその長手方向を水平にして配置
し、両側方にスパッタ捕集箱１６を設置した。スパッタ
捕集箱１６は鋼板１５に当接する面に開口部（図示せ
ず）を有している。そして、鋼板１５の上面を溶接しつ
つ、トーチ１７を溶接方向１９に移動させ、溶接により
発生したスパッタ１８を捕集箱１６の内部に捕集して、
捕集箱１６の重量増加分を測定することにより、スパッ
タ発生量を算出した。実施例及び比較例の各ワイヤの組
成を下記表３乃至６に示し、評価結果を下記表７乃至１
０に示す。なお、下記表３乃至６に示すワイヤ組成のう
ち、ワイヤ中心部のＯ含有量については、ワイヤの表面
から１００乃至１１０μｍの深さまでの表層部を研削し
て、残部のＯ含有量を測定することにより得た。

【００４２】また、下記表７乃至１０において、スラグ
発生量は、溶接後にスラグを全量採取してこれを計量
し、単位溶接長あたりに換算した値（全スラグ量／４０
ｃｍ）により評価し、０．２５ｇ／ｃｍ未満である場合
を極めて良好、０．２５ｇ／ｃｍ以上０．３５ｇ／ｃｍ
未満である場合を良好とし、０．３５ｇ／ｃｍ以上であ
る場合を不良とした。スラグ剥離性、アーク安定性及び
ビード外観については、良好なものから３段階で評価
し、極めて良好なものを◎、良好なものを○とし、不良
であったものを×とした。

【００４３】更に、引張強さについては、４９０Ｎ／ｍ
ｍ²級鋼用の溶接ワイヤとして適正とされる範囲であっ
て、４９０乃至６００Ｎ／ｍｍ²である場合を合格と
し、４９０Ｎ／ｍｍ²未満である場合又は６００Ｎ／ｍ
ｍ²を超える場合を不合格とした。吸収エネルギーにつ
いては、０℃において４７Ｊ以上である場合を合格と
し、４７Ｊ未満である場合を不合格とした。Ｘ線透過試
験及び超音波探傷試験による溶接金属の健全性について
は、割れ、融合不良、スラグ巻き込み及びブローホール
等の欠陥が発生しなかったものを合格とし、これらのう
ち１つでも確認されたものを不合格とした。スパッタ発
生量については、１．５０ｇ／分未満である場合を極め
て良好、１．５０ｇ／分以上であって２．００ｇ／分未
満である場合を良好とし、２．００ｇ／分以上である場
合を不良とした。

【００４４】

【表３】

【００４５】

【表４】

【００４６】

【表５】

【００４７】

【表６】

【００４８】

【表７】

【００４９】

【表８】

【００５０】

【表９】

【００５１】

【表１０】

【００５２】上記表３乃至１０に示すように、実施例Ｎ
ｏ．１乃至１４は、ワイヤの組成及びＳｉ含有量とＭｎ
含有量との比が適切に調整されているので、スラグの発
生量が少ないと共に、スラグ剥離性及びビード外観が優
れたものとなった。また、気孔欠陥及び割れ等の溶接欠
陥も発生せず、健全な溶接金属を得ることができた。更
に、溶接金属の強度及びじん性についても良好であり、
アーク安定性が良好であると共に、スパッタ発生量が少
ないものとなった。特に、実施例Ｎｏ．４乃至１４は、
ワイヤ全体のＯ含有量及びワイヤ中心部のＯ含有量が適
切に調整されているので、アーク安定性をより一層向上
させることができると共に、スラグ発生量を更に一層低
減することができた。

【００５３】一方、比較例Ｎｏ．１５はワイヤ中のＣ含
有量が本発明範囲の上限を超えているので、ＣＯ爆発が
増加して、細かいスパッタの発生量が増加した。また、
ワイヤ中のＣｒ含有量が本発明範囲の上限を超えている
ので、溶接金属の強度が過剰になると共に、じん性が低
下した。比較例Ｎｏ．１６は一般的なＪＩＳＺ３３１
２ＹＧＷ１１に適合するワイヤの１種であるが、ワイ
ヤ中のＭｎ含有量が本発明範囲の上限を超えていると共
に、Ｃｒ含有量が本発明範囲の下限未満であるので、ス
ラグ発生量が増加し、スラグの剥離性も低下した。比較
例Ｎｏ．１７はワイヤ中のＣ及びＭｎの含有量が本発明
範囲の下限未満であるので、焼入れ性が小さくなり、溶
接金属の強度が４９０Ｎ／ｍｍ²以下と低くなると共
に、じん性が低下した。また、脱酸不足によりブローホ
ールが発生した。

【００５４】比較例Ｎｏ．１８はワイヤ中のＳｉ及びＳ
含有量が本発明範囲の上限を超えているので、溶接金属
の強度が過剰になると共に、じん性が不足した。また、
ワイヤ中のＳ含有量が本発明範囲の上限を超えたことに
より高温割れが発生した。更に、［Ｓｉ］／［Ｍｎ］か
ら算出されるＡが本発明範囲の上限を超えているので、
スラグ発生量が増加し、スラグがガラス質となってスラ
グ巻き込み欠陥が発生すると共に、ビードの外観が劣化
した。比較例Ｎｏ．１９はワイヤ中のＳｉ及びＳ含有量
が本発明範囲の下限未満であるので、ビードのなじみが
悪くなり、ビード外観が劣化した。また、ワイヤ中のＳ
ｉ含有量が本発明範囲の下限未満であるので、脱酸不足
となりブローホールが発生した。更に、［Ｓｉ］／［Ｍ
ｎ］から算出されるＡが本発明範囲の下限未満であるの
で、スラグ発生量が増加すると共に、スラグの剥離性が
悪化した。

【００５５】比較例Ｎｏ．２０は、Ｓｉ及びＭｎ含有量
は本発明の範囲内であるが、［Ｓｉ］／［Ｍｎ］から算
出されるＡが本発明範囲の上限を超えているので、スラ
グ発生量が増加した。また、スラグがガラス質となり、
スラグ巻き込み欠陥が発生すると共に、ビードの外観が
劣化した。比較例Ｎｏ．２１はワイヤ中のＳｉ及びＭｎ
含有量は本発明の範囲内であるが、［Ｓｉ］／［Ｍｎ］
から算出されるＡが本発明範囲の下限未満であると共
に、Ｔｉ含有量が本発明範囲の上限を超えているので、
スラグ発生量が増加すると共に、スラグ剥離性が低下し
た。

【００５６】比較例Ｎｏ．２２はワイヤ中のアーク安定
性を向上させる元素であるＴｉ含有量が本発明範囲の下
限未満であるので、スラグの発生量は低減されたが、ス
パッタ発生量が著しく増加した。また、ワイヤ中のＣｒ
含有量が本発明範囲の上限を超えているので、溶接金属
の強度が過剰になると共に、じん性が低下した。比較例
Ｎｏ．２３はワイヤ中のＭｎ含有量が本発明範囲の上限
を超えていると共に、［Ｓｉ］／［Ｍｎ］から算出され
るＡ及びＣｒ含有量が本発明範囲の下限未満であり、Ｃ
ｒによる脱酸効果を得ることができないので、スラグの
発生量が増加した。また、ワイヤ中のＳｉ含有量が本発
明範囲の下限未満であるので、脱酸不足によりブローホ
ールが発生した。更に、ワイヤ中のＳｉ及びＳ含有量が
本発明範囲の下限未満であるので、ビードのなじみが悪
くなり、ビード外観も劣化した。更に、スラグ中のＭｎ
酸化物の比率が高くなっているので、スラグの剥離性が
低下した。

【００５７】比較例Ｎｏ．２４は、ワイヤ中のＣ及びＳ
ｉ含有量が本発明範囲の上限を超えていると共に、ワイ
ヤ中のＭｎ含有量が本発明範囲の下限未満であるので、
溶接金属の強度が過剰になると共に、じん性が低下し
た。また、［Ｓｉ］／［Ｍｎ］から算出されるＡが本発
明範囲の上限を超えているので、スラグ発生量が増加
し、スラグがガラス質となって、スラグ巻き込み欠陥が
発生すると共に、ビードの外観が悪化した。比較例Ｎ
ｏ．２５はワイヤ中のＣ含有量が本発明範囲の上限を超
えているので、溶接金属の強度が過剰になった。また、
ワイヤ中のＴｉ含有量が本発明範囲の下限未満であるの
で、アークの安定性が低下して、スパッタ発生量が極め
て多くなった。

【００５８】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
ワイヤの組成を適切に規定していると共に、Ｓｉ含有量
とＭｎ含有量との比を適切に規定しているので、溶接金
属の機械的性能並びに耐欠陥性及びスパッタ発生等の溶
接作業性を低下させることなく、スラグの発生量を低減
することができると共に、スラグ剥離性を向上させるこ
とができる。また、ワイヤ中にＯを含有させた場合に、
そのＯ含有量及びワイヤ中心部のＯ含有量を厳密に規定
すると、スラグの発生量をより一層低減することができ
ると共に、アークの安定性を向上させることができるガ
スシールドアーク溶接用ワイヤを得ることができる。こ
れにより、連続溶接する場合において、スラグの除去が
必要となる最大板厚が大きくなると共に、スラグ除去の
工程数を減少させることができる。従って、溶接作業が
容易になり、溶接工程の能率を著しく向上させることが
できるので、多大な工業的価値を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は移行中の溶滴を示す平面図、（ｂ）は
その側面図であり、（ｃ）は縦軸に酸素濃度をとり、横
軸に図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すＸ−Ｘ線に沿う位
置をとって、酸素濃度と位置との関係を示すグラフ図で
ある。

【図２】スラグ発生量測定時における溶接母材の形状及
び積層方法を示す模式図である。

【図３】縦軸にスラグ発生量をとり、横軸にＳｉ含有量
とＭｎ含有量との比（［Ｓｉ］／［Ｍｎ］）をとって、
スラグ発生量と、ＳｉとＭｎとの含有量比との関係を示
すグラフ図である。

【図４】スパッタ発生量の測定方法を示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

１１；溶滴１２，１５；鋼板１３；裏当て材１４；溶接金属１６；スパッタ捕集箱１７；トーチ１８；スパッタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｃ：０．０３乃至０．１０重量％、Ｓ
ｉ：０．６０乃至１．２０重量％、Ｍｎ：１．２０乃至
１．６０重量％、Ｓ：０．０１０乃至０．０２５重量
％、Ｔｉ：０．０８乃至０．２０重量％及びＣｒ：０．
０２０乃至０．１００重量％を含有し、残部がＦｅ及び
不可避的不純物からなり、前記Ｓｉの含有量を重量％で
［Ｓｉ］、前記Ｍｎの含有量を重量％で［Ｍｎ］とした
とき、数式Ａ＝［Ｓｉ］／［Ｍｎ］によって算出される
Ａが０．４０乃至０．９０であることを特徴とするガス
シールドアーク溶接用ワイヤ。
【請求項２】更に、０．００８０重量％以上のＯを含
有し、ワイヤ表面から０．０１ｍｍの深さまでの領域を
除くワイヤ中心部のＯは、ワイヤ全重量あたり０．００
６５重量％以下に規制されていることを特徴とする請求
項１に記載のガスシールドアーク溶接用ワイヤ。
【請求項３】前記Ｓｉは０．７０乃至１．２０重量％
であることを特徴とする請求項１又は２に記載のガスシ
ールドアーク溶接用ワイヤ。
【請求項４】前記Ｍｎは１．２０乃至１．５０重量％
であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項
に記載のガスシールドアーク溶接用ワイヤ。
【請求項５】前記Ｔｉは０．０８乃至０．１４重量％
であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項
に記載のガスシールドアーク溶接用ワイヤ。
【請求項６】前記Ａは０．５０乃至０．８０であるこ
とを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の
ガスシールドアーク溶接用ワイヤ。