JPS5854916B2 - タイキユウシツニジユウヒフクア−クヨウセツボウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は心線の１わりに内、外二重の被覆を施した、
耐吸湿二重被覆アーク溶接棒に関するものである。

一般に被覆アーク溶接棒は、鋼心線の１わりに溶接フラ
ックスとしての機能をもつ各種鉱石粉や金属または合金
粉などの各種被覆剤を、ケイ酸ソーダやケイ酸カリなど
の固着剤を用いて塗装したのち、低水素系溶接棒では約
３５０℃に、その他の溶接棒では１００〜３５０℃程度
に加熱するという工程により製造されている。

このようにして製造された溶接棒は、耐吸湿性の点で十
分でなく、吸湿によって溶接金属中の水素量が多くなる
ために耐われ性むよびその他の機械的性質を劣化させた
り、また溶接時のアーク電圧の上昇、アークの不安定化
を来しあるいは溶込みが過大になったりして作業性を阻
害し、その結果ブローホールの発生を助長するなどの現
象が起る。

そこで現在市販されている被覆アーク溶接棒のほとんど
は、使用前にあらためて所定の条件（７０〜３５０℃、
３０〜６０分）で再乾燥を施したのち、できるだけ早急
に使用することが健全な溶接金属を得るために必須の条
件となっている。

発明者らはすでに上述したような諸欠点を排除して被覆
剤の耐吸湿の向上を図り溶接金属中の水素量を低減する
方法につき、特開昭４８−６５１３３号公報記載の発明
に開示したように固着剤としてのケイ酸ソーダやケイ酸
カリの一部あるいは全部をケイ酸リチウムに置換するこ
との有利性を究明した。

この発明はその後さらに進んだ研究により二重被覆構造
を有する被覆アーク溶接棒につき、その外層被覆の全被
覆に対する断面積比率を２０〜７０φとし、かつ外層被
覆のみその被覆用固着剤量の少くとも１／３を占めるケ
イ酸リチウムの配合による耐吸湿性強化処理を施すこと
により、とくにすぐれた耐吸湿性と溶接作業性を共に満
足しつつ、かつ、より低廉に溶接棒を生産、製造し得る
事を見出したものである。

この発明の目的は二重被覆アーク溶接棒の外層被覆剤の
みに上記耐吸湿性強化処理を施すことによって、アーク
現象にもつとも強く影響する心線近傍の内層被覆剤につ
いては従来通りの長所を堅持したフラックスの機能をそ
の１１活かすことができ、したがって被覆の耐吸湿化に
伴ってややもすれば起りがちなアーク電圧の上昇、アー
クの不安定化などの溶接作業性の欠陥を生ずるおそれな
く耐吸湿性の向上を有利に実現することができ、同時に
高価なケイ酸リチウムの使用が外層被覆剤のみへの耐吸
湿性強化成分としての添加で十分なので、その分だけ被
覆全体としてのケイ酸リチウムの添加量が軽減でき、溶
接棒コストに対する影響も僅少にとどめることができる
ことに基いて技術的、経済的にすぐれた溶接棒を提供す
ることにある。

＊さて第１
図にこの発明に従う二重被覆アーク溶接棒の断面を示し
、１は心線、２は内層被覆、３は外層被覆である。

また第２図は、内外層被覆剤を合計した被覆剤組成を第
１表のとお−りとした、４．０ｒｒａｎ低水素系被覆溶
接棒について、内層被覆２訟よび外層被覆３との被覆断
面積比率５０：５０の２重被覆構造とし、３０℃−８０
係（Ｒ，Ｈ）の雰囲気下に放置して経時的に被覆剤中の
含水量の変化を重量法により測定した結果を示したグラ
フである。

図中Ａはこの発明の溶接棒の成績であり、外層被覆３の
固着剤としてケイ酸リチウム溶液を外層被覆剤ｉｏｏ重
量部に対し１５重量部添加し、一方内層被覆２の固着剤
にはケイ酸ソーダ溶液を内層被覆剤１００重量部に対し
１５重量部添加して溶接棒としたものの結果である。

なおここで用いたケイ酸リチウム溶液とはＬｉ２Ｏ３優
、５ｉ０２２２％、モル比３．７であり、またケイ酸ソ
ーダ溶液はＮａ２０１１％、Ｓ ｉ ０２２３多、モル
比２．２であった。

これに対しＡ′はＡと全く逆に内層被覆２の方の固着剤
としてケイ酸リチウム溶液、外層被覆３の固着剤にはケ
イ酸ソーダ溶液を用いた二重被覆溶接棒、またＢは固着
剤にケイ酸ソーダを用いた一般市販の低水素系一重被覆
アーク溶接棒、Ａ“は同じくケイ酸リチウム溶液を用い
た一重被覆アーク溶接棒の吸湿量をそれぞれ比較したも
ので、これらの場合の固着剤の添加量は被覆剤１００重
量部に対して何れも１５重量部とした。

なお被覆剤を心線に塗装するに際しては被覆剤への固着
剤添加量に制約があるときは、必要に応じて適量の水を
添加してもあるいはさらに固着剤のモル比が多少異なっ
ても成績に殆どかわりがない。

第２図よりこの発明に従い外層被覆３の固着剤にケイ酸
リチウムを使用した場合Ａの吸湿量は、２５時間の放置
で、一重被覆のケイ酸ソーダ固着剤Ｂの場合の吸湿量が
１９斜であるのと比べて約１／３の０．６ ％に減少す
ることがわかり、これによって一重被覆すなわち全被覆
の固着剤をケイ酸リチウムにした場合Ａ“とほぼ同等の
すぐれた耐吸湿効果を示すことが明らかである。

これに反しＡ′のごとく被覆剤の内層被覆２のみ固着剤
にケイ酸リチウムを用いた場合Ａ′の吸湿量は１．８％
（２５時間放置）になりＢとほぼ同等の吸湿量を示し、
何ら耐吸湿効果は現われないことが知れる。

次に第２表は第２図に示したＡ、Ａ’ 、Ａ“およびＢ
の各溶接棒について３０℃−８０％（Ｒ。

Ｈ）の恒温恒湿室に２５時間放置した場合における吸湿
量とＪＩＳｚ ３２１２−１９６７に準じて行なった
溶接金属１００グ中の拡散性水素量との関係を示し、こ
こに拡散性水素量は吸湿量と明らかな相関関係があり、
この発明により二重被覆の外層被覆剤にケイ酸リチウム
溶液を固着剤に用いて耐吸湿化したＡは、一重被覆につ
いて耐吸湿化されたＡ“とほぼ同等の効果を示すことが
第２表の結果からも確認される。

第３表は二重被覆の内、外層被覆２ち・よび３の固着剤
についてケイ酸ソーダむよびケイ酸カリ溶液をケイ酸リ
チウム溶液に種々置換し、かつ内外両層の被覆断面積比
を変化させた場合における吸湿時間と吸湿量との関係に
ついて示したものである。

ここに用いたケイ酸リチウム、ケイ酸ソーダ溶液は前例
と同じり、またケイ酸カリウム溶液は、Ｋ２Ｏ１３，７
優、５ｉｎ２２６．８俤、モル比３．１であった。

同表からも明らかなごとく、外層被覆３の固着剤にケイ
酸リチウムを使用した溶接棒の外層被覆の断面比率と吸
湿量とは明らかな相関関係を有する。

すなわちＡ１〜Ａ７のように外層被覆の全被覆断面に対
する面積比率（以下外層被覆率という）が増加するにつ
れて吸湿量は次等に減少する。

外層被覆率で１０φではＡ１ に示されるごとく吸湿量
がなむ多くて一重被覆につき耐吸湿処理を施さなかった
場合のＢｔ Ｂ１ 、Ｂ２の吸湿量とあ１りちがわない
。

これは外層被覆率が１０φ以下では耐吸湿強化処理を施
さない内層被覆２を十分覆うだけの外層被覆３を形成す
るにはなむ不十分で、内層被覆２の部分突出あるいは外
層被覆３の微小クラックあるいはボイドなどによって、
耐吸湿強化処理を施さない内層被覆２での吸湿現象が外
面に現われてくるものと理解される。

従って耐吸湿性を満足させる為の外層被覆３の外面被覆
率は２０％以上でなければならない。

筐た第３表により外層被覆３の固着剤にケイ酸リチウム
溶液とケイ酸ソーダ溶液の混合あるいはケイ酸カリ溶液
との混合を用いた場合Ａ８〜Ａ１３の比較についても同
時に示したように、ケイ酸リチウム１容に対してケイ酸
ソーダまたはケイ酸カリの２容以下の範囲で混ぜて使用
しても、十分満足できる耐吸湿効果が得られることが明
らかである。

しかしこれに反しケイ酸リチウム１容に対して３容のケ
イ酸ソーダ捷たはケイ酸カリを混用したＣ１．Ｃ２では
ケイ酸リチウムの濃度が薄いため、耐吸湿効果は明らか
に劣化している。

一方溶接作業性に注目した場合には、外層被覆３の外層
被覆率がかなり小さいとき、それが７０係１での間では
外層被覆３の固着剤としてのケイ酸ソーダあるいはケイ
酸カリに対する、ケイ酸リチウムによる置換に由来する
ような溶接作業性への影響、とくにアークの安定性むよ
びスパッターの発生などに対する影響は、はとんど問題
とならないが、外層被覆３の外層被覆率が７０優をこえ
る、Ａ６．Ａ７の被覆を有する溶接棒にあっては外層被
覆３の固着剤成分の溶接アークに与える影響が強く現わ
れる結果、外層被覆３に使用したリチウムの電離電圧が
６．４ボルトで、カリウム（４，３ボルト）、ナトリウ
ム（５，１ボルト）に比し高いことに起因してアーク不
安定となり、その結果スパッターの発生の増加、アーク
の中断など溶接性を著しく劣化させるに至ることが判明
した。

従って二重被覆における耐吸湿処理を施した外層被覆率
は２０〜７０％１での範囲にすることが必要である。

帝来 なお第３表中Ａｔ ＡＯｔ Ａ４の結果からも明らかな
ように内層被覆の固着剤についてはケイ酸ソーダ、ケイ
酸カリおよびそれらの混合物などその種類の如何に拘ら
ず殆んど耐吸湿効果に影響を受けない。

ところが汎用性の高いＤ４３０１．Ｄ４３０°３゜Ｄ４
３１３系溶接棒のごとき一般市販溶接棒の被覆剤組成は
第４表に示されるもので構成される。

七の被覆剤成分は先に述べた低水素系溶接棒の場合と同
様に、 石英、ケイ砂、長石、マイカ、カオリン、タルク、ルチ
ール、酸化チタン、イルミナイト、炭酸マンガン、二酸
化マンガン、ケイ酸マンガン、菱マンガン、石灰石、ケ
イ灰石、赤鉄鉱、磁鉄粉、マグネサイト、炭酸マグネシ
ウム、蛍石、ｔｏ−よび氷晶石などの鉱石類粉体、 脱酸剤あるいは合金成分としてのマンガン、シリコン、
アル□ニウム、チタン、モリブデン、ニッケル、クロム
、鋼、ボロンなどの金属あるいは鉄合金粉や鉄粉、 さらにコーンスターチ、セルローズ、ツルピッ、ト、デ
キストリン、木粉、綿屑などの有機物質を用い、ケイ酸
塩水ガラスを固着剤とする。

これらのうち、耐吸湿性に関係するものは有機物質の種
類と量、ち−よびケイ酸塩水ガラスの種類による影響が
、支配的であり鉱石粉や金属粉の影響をほとんど受けな
い。

これらの溶接棒のうち第５表に、内外層の被覆剤を合計
した被覆剤組成を示したＤ４３０１溶接棒（直径５．０
ｍｍ ）を主として、この発明の適用を試みた試験成
績を第６表に示し、同時にＤ４３０３ｔ、−よびＤ４３
１３の若干の結果についても併記した。

これらの結果は前述した低水素系溶接棒にち・ける場合
の耐吸湿効果と全く同様の傾向を示し、被覆系によって
耐被湿効果にかわりないことが確認された。

な釦以上のべたところのほか、この発明はＤ４３２６．
Ｄ４３２７．Ｄ４３４０あるいはＤ５０１６．Ｄ７０１
６．Ｄ８０１６などの被覆溶接棒にも適用することがで
き、さらには何れの場合も内外層各被覆剤が同一組成で
あると否とにかかわりなく渣た棒径が実用の範囲で異な
る場合であっても上に例示したと同様な成績が得られる
。

また上述試験に用いた固着剤成分はすでにのべたところ
のほか各様なモル比濃度で使用することができ、その添
加量は被覆剤の種類や粒度により、加減すべきであるが
、被覆剤１０１ｇ当り１０〜１ｓｔの範囲が適当である
。

以上詳述したように、この発明の二重被覆アーク溶接棒
はその外層被覆の全被覆断面に対する面積比率を特定す
るとともに外層被覆の固着剤として、ケイ酸カリまたは
ケイ酸ソーダなどの一部あるいは全部を、ケイ酸リチウ
ムと置換して、耐吸湿性のすぐれた被覆層を作ることに
より、耐吸湿強化処理を行なわない内層被覆層をも吸湿
から保護して被覆棒全体の耐吸湿性能を向上し、しかも
内層被覆剤の溶接アーク現象に与える特長をその１１活
かすことができる。

従って通常の保管条件下では使用前に再乾燥を行わなく
ても溶接アークに対する影響、あるいはブローホール発
生などの影響もなく使用でき、さらには溶接棒あるいは
外層被覆剤の種類の如何を問わず広範囲に適用できるも
ので、その工業的価値は非常に大である。

な釦この発明による溶接棒はアークが安定で、スパッタ
ーも少ｉくビード下割れの発生やＸ線検査による気孔等
の欠陥の発生もなく、従来の加熱、乾燥直後の被覆アー
ク溶接棒に比べても伺ら遜色がない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による二重被覆アーク溶接棒の断面図
、第２図は耐吸湿性の改善効果を市販溶接棒および比較
溶接棒と対比して示したグラフである。 １・・・心線、２・・・内層被覆、３・・・外層被覆。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 心線のまわりに二重被覆を有し、その外層被覆の全
   被覆断面に討する面積比率か２０〜７０％でありかつ、
   外層被覆のみ、その被覆用固着剤量の少くとも１／３を
   占めるケイ酸リチウムを含有することによりなる耐吸湿
   性二重被覆アーク溶接棒。