JPS58392A - 低水素系被覆ア−ク溶接棒 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は低水素系被覆アークＷｉ接棒に関し、特に先端
塗布剤の成分組成を工夫し、アークス／　−ト性やＳｓ
性等を改曽した低水素系被覆溶接ク廖接棒に関する亀の
である。

低水素系被覆アーク溶接棒の先端に＃ｉ、電撃防止器を
備えた溶Ｗ！機に適用し丸場合で４アー？スＪ−）が円
滑に行なわれる様に、導電性及び発火性を有する先端塗
布剤が麹られている。しかしながら従来の先端塗布剤に
よゐと、導電性の優れたものは初アークの安定性が悪く
、！九発火性（アークスタート性）の良いものは＄ｌｌ
１ｍ１に割れが発生し易い１等の間頴が指摘されていえ
。

ところで電撃防止器を備えた一般の港書機は無負荷電圧
が！６ｖ程度以下と低ｖｈが、これは溶接作業員を電撃
事故から守ゐ為であって、アークボ発生してい１に％／
−ｈときは電撃防止器の電磁接触器が作動して＊＊＊の
１次回路を切９．補助愛圧器によって２６ｖ程度以下υ
電圧な＊＊棒中ルダ一部へ与える。一方溶接棒の先端が
母材に触れふと電撃防止器がそこに流れる電流を感知し
、電磁接触器が作動して補助愛圧器の回路を切ると共に
母材を１次偶の電源ｆｉｌ続してアークを発生させる。

この様に電撃防止器は電流を感知して始動するが、一般
に始動感知は、溶接棒が接触したときに始動する抵抗の
上限値で表わされる。そして始動感度によって低感度型
（２Ω）や高感度型（５００Ω）等があるが、何れＫし
て４電撃防止器を始動させる為には始動感度以下の抵抗
でなければならないから、先端塗布剤の電電抵抗は極力
小さいことが望すれる。

他方先端塗布剤は主に導電性物質１発火性物質及び固曹
剤からな）、夫々次の様な作用を有している。

導電性物質Ｉ電撃防止器を始動させるに足ゐ導電性を先
端塗布剤に与える。

発火性物質：ｗｉ接機の無負荷電圧が印加されたときの
アーク放電の開始を容易に する。

固曹剤　　：先端塗布剤の溶接棒に対する接着力を高め
、塗布剤の剥離を防止す 机 電気抵抗を極力小さくするという前述の要請を中心に捉
えるのであれば導電性物質を多量配合すればよいと考え
られるが、９１！際には下記の様な弊害が発生する為に
目的を達成することはできない。

即ち導電性物質として汎用されている鉄粉を多量配合す
ると、アーク発生時点でアーク熱が鉄粉の溶融に消費さ
れるのでアーク雰囲禦のｍ度が降下し、初アークを不安
定にする為＃Ｃ溶接始端部にブローホーに等の欠陥が発
生し易くなり、！た黒船を多量配合すると溶接始端部の
脚素量が増大し。

溶接金属が硬質化して耐割れ性が低下する。尚軟鋼用被
覆アークｆｇ警棒でＦ！脚素量が多少増加した場合でも
溶着金属に与える悪影響は比較的少ないが、低水素系被
覆アーク溶接棒でＦｉ炭素の影響が著しく１脚素量の増
大Ｆｉｉ接金属の致命的な欠陥となる。

この様に従来の先端塗布剤殊に低水素系被覆アーク溶接
棒用先端塗布剤では、アークスタート性及び溶接部の健
全性を同時に満足するものはなかった。

本発明者−等は上記の様な事情［９目し、特に先端塗布
剤に注目してアークスタート性及び溶接性の双方を満足
し得る様な低水素系被覆アータＳ接棒の開発を期して研
究を進めてきた。その結果。

先端―重刑の数分組成を特定すゐと共に、この中に導電
愉物質として配合される鉄粉の粒度ｌｌｔ威を特定範囲
に般定すれば、＠述の様な１Ｉ１１１欠陥を未然に防止
すゐことができ、アークスタート性とＩｗ接性を一時に
満足しｓ、ｉことをつきとめ丸。

本発明＃ｉかかる知見を基に完成されたものであって、
その構成は、ｍ重刑中に鉄粉二８０〜γ０優（重量１！
：以下同じ）２黒鉛二８〜１３憾、二酸化マンガン７２
６〜６０チ、粘結剤：０．２〜４優を含有し、且つ前記
成分の全量に対して水ガラスをｆＩ！Ｉｌ形分換真で８
〜２０畳含有する鎗重刑を溶接棒先端に塗布し九低水素
系被覆アーク溶接棒であって、前記鉄粉として、鉄粉全
重量に対して７４μｍ１４下の粒子を７０重量参以上含
有する粒度構成のものを配合したところに要旨が存在す
る。

以下本発明において先端塗布剤の成分組成尋を定めた理
由を説明する。

鉄粉二８０〜７０Ｉｓ 前述の様に先端塗布剤の導電性を高めアークスタート性
を高めるのに不可欠の導電性物質であシ。

その特徴を有効に発揮させる為に＃ｉ塗塗布剤量量中８
◎−以上含有させなければならない、しかしながら７０
憾を越えると、後述する如くその粒度構成を適正ＫＩｌ
整した場合でも初アークが不安定になシ、ブローホール
等の溶接欠陥が現われゐ。

また鉄粉の粒度構成についてはとれｔで格別の研究Ｆｉ
なされておらず、初アーク安定性との相関性につｈての
報告はない。ところが本発明音部が実験によシ確認した
結果、鉄粉の粒度構成と初アーク安定性の間には密接な
相関々係があ〕、後記実験例でも明らかにすゐ如（７４
μｍｌ！下の粒径のものを７０憾以上含有する鉄粉を使
用すれば。

初アーク安定性を書することなく先端塗布剤の導電性を
高めゐことができ、低水素系被覆アーク溶接棒のアーク
スタート性と廖＊ｍの健全性を同時に満足し得ることが
分かった。これは１粒径の大きい鉄粉は熱容量が大きい
から、前述の釦〈アーケスタート時の廖ｊｌＩＩＷｆ熱
によってアーク雰囲気温度が降下し易（、これに伴なっ
て初アークが不安定になるが１粒径の小さい鉄粉はすげ
や＜＊融する為にアークの算囲電ｍ度がそれほど下がら
ず。

初アーク安宇性を阻害しない為と考えられる。

尚鉄粉の種類は特に制限されず、還元鉄粉、アトマイズ
鉄粉、電解鉄粉及びミルスケール醇がすべて使用できる
が、中でも還元鉄粉は粒子形杖が不規則であ〕後述する
水ガラスとの接触面積が大きく、多量配合した場合でも
固着力が低下しないので好ましい。

黒鉛；８〜１５優 発火性と導電性を兼備しており、特に本発明では発火性
物質としての作用が重要である。即ち黒鉛量が不足する
と発火時の発熱量が小さい為に発火直後の塗布剤温度が
十分に上がらず、アークが連続しない。従って少な（と
も８１以上配合しな社ればならないが、１５嚢を越える
と溶接始端部の脚素量が増大し、耐割れ性が低下する。

黒鉛は天然鱗片状、天然土杖１人命のいずれで４よいが
、鱗片状黒鉛は他の２者より導電性に優れてお）、これ
を選択的に使用することによって塗布剤の導電性を更に
高めることができる。但し鱗片状のものは脆弱であｐ２
この配合率が黒鉛全量の８０憾を越えると、塗布剤全体
−ｂＸ脆くなり剥離し易くなるので注意しなければなら
ない、また１０％朱満では鱗片状黒鉛の導電性向上効果
が有効に発揮されない。

二酸化マンガン＝２０〜６０嗟 アーク熱で分解し、＃接金風中和吸蔵された酸素原子は
炭素と結合してその歩留９を低下させ。

耐割れ性の低下を防止する。この様な作用を有効に発揮
させる為には少なくとも２０憾以上配合しなければなら
ない。しかし多すぎると導電性物質の割合が相対的に減
少しアークスタート性が低下するので、６０俤以下に抑
えなければならない。

粘結剤：０．２〜４畳 デキストリン、アラビア糊、アＶギン酸ソーダ。

殿粉、ソルビトール、蔗糖等の水溶性或は半水溶性粘結
剤が代表例として挙げられ、これら＃′ｉ塗布剤重刑１
度の粘性を与え、＊重刑内部における鉄粉等の偏９を防
止すると共に、塗装作業性及び固着性も高める。これら
の効果を有効に発揮させる為には少な（とも０．２参以
上配合しなければならない、しかし４憾を越えると粘性
が高くなりすぎ。

塗装性が低下すると共に塗布面が凹凸を残したままで硬
化して鎗面の形杖不良が生じ、アークスタートが不安定
になる。

水がラス：固形分換算で８〜２０１１ 固着力を確保するのに不可欠の成分であシ、８参未満で
は固着力が不足し取り扱い時に剥落し易＜ｅる。しかし
２０慢を越えると塗布剤が硬質化し、乾燥割れを起こし
易くなる。水ガラスはソーダ水ガラス及びカリガラスの
何れでもよいが。

５ｉ０２／（Ｎａ２０及び／又けに２０）のモル比は１
．８〜８．５の範囲のものが好オしく、１．８未満の本
のでは塗布剤の吸湿性が高くなって溶接始端部にブロー
中−Ｖやピットが発生し易＜、８．ｌＳを總えるもので
は固着力が乏しくなって値かの衝撃で剥落する傾向が生
じる。

同先端塗布剤の厚さは、電撃防止器の始動感度よシ小さ
な抵抗になるように：　２　ｗｘ以下の厚−１１にしな
ければならない。塗布剤の厚さが２ｆｌを越えゐと電気
抵抗が大きく１にシすぎて電撃防止器が作動しないこと
があシ発火性が悪い。

本発明は概略以上の様（構成されるが、要は先端塗布剤
の成分組成を特定すゐと共に、その中に導電性物質とし
て配合される鉄粉の粒度構成を適性に調整することによ
って初アークの不安！化を解消し、アークス”タート性
及びＳ＊部の健全性を同時に満足する低水素系被覆アー
ク溶接棒を提供し得ることＫなった。

次に実験例を挙げて本発明の特徴を明確にする。

実験例１ 第１表に示す成分組成の塗布剤をｌｌ製し、これを直径
４．　Ｏｔｍの低水素系被覆アーク溶接棒の先端に塗布
した。この溶接棒を使用し電撃防止器を備えた溶接装置
によって溶接したときの発火性、溶接始端部の耐割れ性
等を調べたところ！１表に併記する結果が得られた。

淘発火性は、低感度型電撃防止器を備えた＃Ｉ接機を用
いて２０回のアークスタート試験を行ない。

電撃防止器が作動してアークが発生し九回数で判定した
。

０：２０回共アーク発生 Ｏ；２０回中１８〜１９回アーク発生 △：２０圓中１０〜１７回アーク発生 ×：２０回中１０回以上アークが発生せず第１表より次
の様に考察することができる。

実験Ａ）＋７４μｍ以下の鉄粉が７０１Ｊ１未満である
為アーク安定性が悪く、プロー ホーｋが発生し晶い。

実験／に２：鉄粉量が７０チを越える為初アークが不安
定であシ、且つ黒鉛量が不足 する為発火性が悪い。

賽験扁８：鉄粉量が不足する為導電性が悪く。

電撃防止器が作動しにぐい。

実験Ｉ６４：黒鉛量が多すぎる為溶接始端部の脚・・嵩
量が増加し、耐割れ性が低下する。

実験ｌ６ＩｌＳ：黒鉛量が不足する為、一旦発生したア
ークが不安定で連続しない。

賽験扁６，７及び８：本発明の要件をすべて満足する実
施例で１発火性及び溶接始 端部の耐割れ性等あらゆる性能に優 れている。特に’ｉｌｉ’＃Ａ７及び８は黒鉛とし′て
適量の鱗片状黒鉛を使用し たもので、極めて優れた発火性を示 す。

実験Ａ９＋二酸化マンガン量が多く且つ鉄粉量が不足す
る為、塗布剤の導電性が低 （電撃防止器がａ賽に作動しない。

実験Ａ１０　：二酸化マンガン量が不足す為為に溶接始
端１［多量の脚素が歩留シ、耐 割れ性が悪い。

実験ム１１；粘結剤が多すぎ、勿重刑の表面が凹凸伏の
ままで固化している為、凸部 が母材に接触したときの電電抵抗−Ａｘ高（電撃防止器
が作動しない。

実−Ａｌ！＋粘結剤を配合していない為塗布剤の粘性が
低く、ｍ重刑中の鉄粉１９に偏 〕例できる。その為＃警棒先端の接 触付着によっては、アークが不安定 であった）アークスタート性が悪く なり傾向がみられた。

実験ム１８；水ガッスの配合ｉｔが多すぎる為乾燥側れ
が発生する。

賽験ム１４：水がブスの配合量が不足する為固着力が乏
しく、塗布剤が剥離し易＾。

実験Ａ１５及び５Ｂ：＠重刑組成は賽施扁７と同一であ
るが、塗布厚が厚すぎる為 に電電抵抗が大きく電撃防止器が作 動しに（〈発火性がＭい。

実験例２ 上記実験例１のＡ７を基本配合とし、鉄粉の粒径を棲々
焚更した場合について、初アーク安定性及び溶接始端部
の耐ブローホール性を比較した。

結果を第２表に一括して示す。

陶初アーク安定性及び耐ブローホール性は下記の方法で
測定し丸。

〔初アーク安定性〕

各被覆アーク溶接棒を使用し、　＊＊長６０１のビード
をバックステップ法を用いないで夫々２０木ずクビード
オンプレート法で形成するに当り、アークスタートから
アークが安定化するまでの時間を測定し、平均時間４Ｘ
０．５秒以内のものを○、０．５〜１．０秒のものを△
、１．０秒を越えるものを×とする。

〔耐ブローホール性〕

上記と同様にして形成した各２０本のビードの溶接始端
部を、ＪＩＳ　　Ｚ　　８１０４（ｉｌｌ接部の清浄度
試験）Ｋ準じて等級を判定し、ＪＩＳ１級を１１丸さな
いものの数が１個以下のものを０．２以上のものを×と
する。

第２表において実験扁Ａ−Ｄけ夫々の粒度の本のを皐独
で使用したものであシ、Ａ−Ｃは粒度が大きすぎる為に
アークが強（不安定で溶接始端部にプ四−ホーｌＬ／−
Ｍ発生するが、７４μｍ以下の粒度の鉄粉を使用した１
のｒＤ）では初アークの安安定性が良好であ〕、ブロー
ホールは殆んどみられない。また実験扁Ｅ〜ｏＦｉ異な
る粒度の−のを混合使用し先例であゐが、７４゛μｍ以
下の粒度のものが７０参未満の場合（＄１１１篇Ｆ〜１
及び０）は何れも初アーク安定性及び耐ブローホール性
が悪いのに対し、７０１１以上の場合（実験ＡＨ，に〜
Ｎ）＃ｉ、初アークが安定で耐プローホール性も良好で
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １１）塗布剤中に鹸粉：ｓＯ〜７０重量榔、黒鉛；８〜
   １６重量ｇ６．二酸化マンガン：ｔｔｏ−ａｎｎ重量部
   び粘結剤；０．２〜４重量憾含有し、　１−）１１７記
   成分の全量に対して水ガラスを固形分換算で８〜２０重
   量優重量子含有布剤を＊＊棒先端に２．０■以下の厚１
   に塗布した低水素系被覆アークｆＩＩＩ接棒であって、
   前記鉄粉は、７４μｍ以下の粒子を鉄腸会重量に対して
   ７０重量参以上含有するものてあ為ことを特徴とすゐ低
   水素系被覆アーク溶接棒。 ＋！１４１許請求の範囲＄１！１項において、黒鉛は、
   鱗片状の黒鉛を黒鉛全重量に対して１０〜８０重量饅含
   有するものである低水素系被覆アータ港警棒。