JPS5944158B2 - ア−ク溶接用フラツクス入りワイヤ - Google Patents

ア−ク溶接用フラツクス入りワイヤ

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JPS5944158B2
JPS5944158B2 JP56087214A JP8721481A JPS5944158B2 JP S5944158 B2 JPS5944158 B2 JP S5944158B2 JP 56087214 A JP56087214 A JP 56087214A JP 8721481 A JP8721481 A JP 8721481A JP S5944158 B2 JPS5944158 B2 JP S5944158B2
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mild steel
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JP56087214A
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JPS57202997A (en
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実 小林
芳也 酒井
保広 永井
次男 大江
和夫 池本
勝三 新井
哲男 菅
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B23K35/0255Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in welding
    • B23K35/0261Rods, electrodes, wires
    • B23K35/0266Rods, electrodes, wires flux-cored

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Nonmetallic Welding Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、溶接ヒユームの発生量をソリツドワ 。
イヤと同レベルにまで減少した軟鋼、高張力鋼の溶接に
使用するアーク溶接用フラックス入力ワイヤに関するも
のである。アーク溶接用フラックス入りワイヤは溶接作
業性及び溶接能率が良好であり、殊にアーク安定性が良
好でスパッタが少なく優れたビード外観を与える等の利
点を有しているから、その使用量はますます増加してい
る。
しかしながらその最大の難点は溶接ヒユームの発生量が
多いことであり、ソリッドワイヤを使用した場合の1.
5〜2.0倍にも達することが指摘されている。ヒユー
ム発生量が多いと、溶接作業員の労働衛生面で問題を生
じる他、換気の悪い屋内で溶接する場合にはヒユームの
為に溶接線の確認が困難にな力、溶接の正確性が低下す
るという問題も発生する。この様なヒユームの影響を防
止する方法として、1換気によるヒユーム濃度の低下、
2溶接部近傍に設けたダクト等によるヒユームの吸引除
去、3防塵マスクの着用、4溶接材料及び溶接方法の改
善による低ヒユーム化、等の対応策が考えられる。
このうち1〜3については種々の方法及び装置が提案さ
れているが、これらはあくまで事後対策であつて本質的
なものとは言えず、むしろ4に示したヒユーム発生量を
低減することこそ最も重視すべきヒユーム対策と考える
べきである。しかしながらこの点に関しては、例えば特
公昭53−1216号(ノンガス溶接用複合ワイヤの低
ヒユーム化)等若干の提案がある程度で十分な研究はな
されていない。本発明者等は上記の様な事情に着目し、
構成材料の面からアーク溶接用フラックス入わワイヤの
低ヒユーム化を可能にすべく研究を進めてきた。
その結果、鞘材を構成する外皮軟鋼中のC量及びフラッ
クス入力ワイヤの成形(特に伸線)工程で付着した残存
潤滑剤のC量の大小によつてヒユーム発生量は著しく変
動し、このC量を極力少なくしてやればヒユーム発生量
が大幅に減少することをつきとめた。本発明はこの様な
知見を基に完成されたものであつて、その構成は、軟鋼
製のワイヤ外皮にフラツクスを充填してなるアーク溶接
用フラツクス入bワイヤにおいて、外皮軟鋼のC量及び
該外皮軟鋼に付着している残留伸線潤滑剤のC量の総和
を、外皮総重量に対して0.045重量%以下にしたと
ころに要旨が存在する。本発明者等はまず第5図A,B
.C.Dに示す管状もしくは略管状の外皮を有するワイ
ヤ(以下特記しない限bアーク溶接用フラツクス入勺ワ
イヤを意味する)を用いた場合のヒユーム発生状況を確
認する為、アーク発生部を高速度カメラで観察したので
、その結果を第1,2図(概略図:図中1は母材、2は
外皮軟鋼、3はフラツクス、4はア一久 5は溶滴、6
はヒユームを夫々示す)に示す。
即ち溶接中にアーク熱で外皮軟鋼2が溶融して溶滴5と
1士り(第1図)、これが順次母材1に移行することに
よつて溶接が進行するが、ワイヤ先端に懸垂した溶滴5
が爆発しアーク4が乱されたとき(第2図)に多量のヒ
ユーム6が発生することが確認された。これはヒユーム
源となるアーク雰囲気中の金属蒸気等が、アークの乱れ
によつてアーク雰囲気外に放出される為と考えられる。
従つて溶滴5の爆発を防止しアークの乱れを抑制してや
れば、ピユーム発生量を減少し得ると考えられる。そこ
で溶滴5が爆発を起こす主原因を追求したところ、ワイ
ヤ中に含まれるCがアーク雰囲気中で酸素と反応してC
O又はCO2のガスを発生するときに前記爆発を起こす
ことが判明した。また以下の実験でも明らかにする如く
、溶滴の爆発に影響を与えるのは主として外皮軟鋼中の
C及び該外皮軟鋼に付着している残留仲線潤滑剤のCで
あり1フラツクス中のCは殆んど影響を及ぼしていない
ことが確認された。
即ち第3図は、下記のワイヤ及び溶接条件を採用し、外
皮軟鋼中のC量、外皮軟鋼に付着している潤滑剤成分中
のC量及びフラツクス中のC量と夫々のヒユーム発生量
の関係を示したものである。
尚ヒユームの捕集法としては、一・イポリユームエアサ
ンプラ一を用いた全量捕集法(JIS393O)を採用
した。また図中の符号Aは、C量が0.009%の外皮
軟鋼を使用し、潤滑剤及びフラツクス中のC量を根跡程
度に抑えたワイヤを使用した場合のデータである。〔ワ
イヤ〕 第3図からも明らかな様に、フラツクス中のC量とヒユ
ーム発生量の相関々係は殆んど無視し得る程度であるが
、外皮軟鋼及び潤滑剤中のCはほぼ同レベルでヒユーム
発生に著しく影響しており1外皮軟鋼及び潤滑剤中のC
量の多いものを使用すると、溶滴の爆発及びヒユームの
発生は特に著しくなつた。
尚第3図中A(C:0.009(:f))、B(C:0
.034%)及びC(C:0.068%)のワイヤを使
用した場合の高速度撮影写真をそれぞれ参考写真1,2
,.3に示す。尚フラツクス中のC量も少ない方が好ま
しいことは勿論であるが、管状もしくは略管状の外皮を
用いたために第1.2図にも示した様にアーク発生部に
おいてフラツクス柱と溶滴は分離しやすく、フラツクス
からCO又はCO2のガスが発生しても溶滴の爆発の原
因となることが少ないので、ヒユームの発生にはあまD
影響しないものと考えられる。そこで外皮軟鋼及び潤滑
剤に含まれるC量の総和とヒユーム発生量の関係を更に
詳細に調査した。
即ち以下に示す如く、C量の異なる軟鋼及び潤滑剤を用
いて外皮総重量に対するC量の異なるワイヤを作製し、
第3図の実験と同様の条件で溶接試験を行なつたときの
ヒユーム発生量を調べた。に対する前記C量とヒユーム
発生量との間には明らから相関々係がみられる。一般に
、実際の溶接でヒユーム量が低減したことを感覚的に承
知できるのは、通常のヒユーム発生量よりも約30#)
以上低減したときであり1この様な観点からすれば、本
発明の目的を達成する為には外皮軟鋼及び潤滑剤のC量
の総和を0.045%以下にすればよいことが理解され
る。また該C量を0.02%以下にした場合のヒユーム
発生量はソリツビワイヤを用いた場合のそれに匹敵して
おり1ヒユーム発生量に関する限幻フラツクス入Dワイ
ヤの欠点を解消することができる。このことはヒユーム
の発生原因である溶滴の爆発が防止されアークが安定化
したことも意味する力ζ事実本発明のワイヤを使用する
とアークが著しく安定化し、溶接作業性が向上すると共
にビードの外観及び形状も良好になることが確認された
。ところで外皮軟鋼及び潤滑剤中のC量を減少すると、
1溶滴の粗大化によるアーク安定性の低下及び2溶着金
属中のC量の減少による引張D強さの低下、が懸念され
る八前記1の問題に関しては前述の如く溶滴の爆発防止
によつてアーク安定性はかえつて向上する。
また前記2の問題に関しては、例えばフラツクス中のF
e−SiやFe一Mn量の増加等によつて容易に対処で
きる。本発明で使用する外皮軟鋼としては、成形件の観
点から深絞b性の良好な冷間圧延鋼や熱間圧延鋼が使用
されるが、前記の趣旨からも明らかな様にC量は極力少
ないものを使用する方が有利である。またMnやSi等
は脱酸剤として作用し、溶滴移行中のCO及びCO2−
の発生量を抑制する効果があるから、ある程度含有させ
た方が有利である。しかしながらこれらの含有量が多す
ぎると加工性が低下するので、外皮軟鋼中のMn量は2
.0%以下、Si量は1.0%以下に抑えるのがよい。
次に潤滑剤とは、フラツクス入Dワイヤを製造する際に
使用する伸線用潤滑剤を言い、高級脂肪酸エステル系(
Na.K,Ca.Mg,Ba等の高級脂肪酸塩)、MO
S2系、テフロン系、グラフアイト系等、従来から知ら
れたすべての潤滑剤を使用することができるが、これら
潤滑剤の中には相当量のCが含まれている。従つて伸線
加工時の使用量を少なくしてワイヤ表面への付着量を減
少するか、或いは伸線後のワイヤをペーキング、プラツ
シング、溶剤洗浄等によつて除去し、最終的に外皮全体
のC量が規定量以下になる様にすべきである。但しワイ
ヤ表面の潤滑剤付着量が少なすぎると溶接時の送給性が
低下するので、C量の少ない(好ましくは50%以下)
潤滑剤を使用するのが有利であり,この様な観点からす
ればMOS2系潤滑剤が最も好ましい。充填フラツクス
としては、スラグ形成斉曵アーク安定剤、脱酸剤、合金
成分、鉄粉等を含むもの)が知られており、スラグ形成
剤の種類や有無、スラグ塩蒸度等によつてチタニヤ系、
ライムチタニヤ系、ライム系、金属粉系等に分類される
力(本発明では何れのタイブのフラツクスであつても支
障なく用いることができる。
尚第3図でも説明し・た様に、フラツクス中のCとヒユ
ーム量との関係は少ないが、C量が少ないにこしたこと
はなく、第3図からすればフラツクス全重量に対するC
量を0。2%以下〔第3図でヒユーム量が増加し始める
C量(対ワイヤ全重量)は約0.03%であるのlで、
フラツクス率15%を加昧して計算するとこの値が得ら
れる〕にすべきことが分かる。
またヒユーム発生源となるアーク中の高温蒸気量を増加
させる成分はできるだけ少ない方がよく、逆の作用を有
する成分の比率を高めることが望ま・しい。
アーク中の高温蒸気発生量に関する研究は未だ十分にな
されていない力ζ現象的に見た場合ではTiO2、ソー
ダ水ガラス、CacO3等を増加し、ふつ化物(NaF
.CaF2等)や金属Mg等の配合率を低めることによ
つて、ヒユーム発生量を″更に減少し得ることが確認さ
れた。次に外皮軟鋼に対するフラツクスの充填率は5〜
40(f)(重量)が好ましく、5?未満では十分量の
金属粉やスラグ形成剤を含ませることができず、一方4
0%を越えると外皮軟鋼を薄肉にしなければならない為
にワイヤが柔かくなb1送給性が低下するほか通電性及
びアーク安定性が悪化してアンダーカツト等が発生し易
くなb1更には大入熱溶接が困難になる。
またワイヤO削面形状は何ら制限がなく、例えば第5図
A,B,C,D等に示す種々の形状のものが使用でき、
ワイヤ径も用途に応じて1.2韮φ.1.6mmφ,2
.0mnφ,2.4nmφ.3.2mmφ等の中から任
意に決めることができる。本発明は概略以上の様に構成
されており,外皮軟鋼及び残留伸線潤滑剤中の総C量を
極力少なくすることによつて、ヒユームの発生量自体を
大幅に減少し得るから、CO2やAr等のシールドガス
を使用するガスシールド溶接及びノンガス溶接に幅広く
適用することができ、溶接作業雰囲気の改善、ヒユーム
除去設備の負担軽減等極めて実用に即した利益を得るこ
とができる。
次に実験例を示す。
第1表に示す成分組成の外皮軟鋼と第3表に示※*す成
分組成の充填用フラツクスを使用し、第2表の仲線用潤
滑剤を用いてフラツクス入Dワイヤを咋製した。
作製後における外皮軟鋼及び潤滑剤のC量(対ワイヤ外
皮総重量)は第3表に併記した。尚ワイヤ径は何れも1
,6m1Lφ、フラツクス充填率は15.01)とし、
ワイヤ断面形状はワイヤ扁1〜15について第5図A1
ワイヤ黒16,17については第5図Cとした。上記で
得た各フラツクス入bワイヤを使用し、下記の条件でビ
ードオンプレート溶接を行なつたときのヒユーム発生量
を調べた。
尚ヒユーム発生量の測定は、第6図の一部破断見取り図
に示した様な装置〔図中7は捕集箱、8はサンプラ−
9は観察窓、10は手差込み口、11は空気孔(40m
71Lφ)、12は溶接合、13は試験板を夫々示す]
を使用し、JIS393Oに準拠して溶接時に発生する
ヒユームを一・イポリユームエアサンプラ一で全量捕集
し、単位時間当力のヒユーム発生量(η/分)を求め、
3回繰D返し実験したときの平均値によつて測定した。
結果を第4表に示す。上記の結果からも明らから様に、
外皮軟鋼及び潤滑剤中の総C量が多いワイヤ(屋1.2
.7.10:何れも従来のフラツクス入bワイヤ)を使
用した場合のヒユーム発生量は極めて多い力(同C量を
低レベルに抑えたワイヤ(屋3〜6,8.9.11〜1
7)を使用したときのヒユーム発生量は極めて少ない。
またワイヤFl7と9を対比すれば明らかな様に、C量
の多いフラツクスを使用した場合でも、外皮軟鋼及び潤
滑剤中の総C量を少なくすることにより,ヒユーム発生
量を確実に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
第1.2図はヒユーム発生状況を示す概略断面説明図、
第3図はフラツクス、外皮軟鋼及び潤滑剤中に含まれる
各C量とヒユーム発生量の関係を示すグラフ、第4図は
外皮軟鋼及び潤滑剤中のC量の総和とヒユーム発生量の
関係を示すグラフ、第5図はワイヤの断面形状を例示す
る略図、第6図はヒユーム発生量の測定に用いた装置を
示す一部破断見取り図である。 1・・・・・・母材、2・・・・・・外皮軟鋼、3・・
・・・・フラツクス、4・・・・・・アーク、5・・・
・・・溶滴、6・・・・・・ヒユーム、7・・・・・・
捕集箱、8・・・・・・サンプラ一、9・・・・・・観
察窓、10・・・・・・手差込み口、11・・・・・・
空気化 12・・・・・・溶接合、13・・・・・・試
験板。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 軟鋼製のワイヤ外皮にフラックスを充填してなる軟
    鋼および高張力鋼に使用するアーク溶接用フラックス入
    りワイヤにおいて、外皮軟鋼のC量及び該外皮軟鋼に付
    着している残留伸線潤滑剤のC量の総和を、外皮総重量
    に対して0.045重量%以下にしたことを特徴とする
    軟鋼および高張力鋼に使用するアーク溶接用フラックス
    入りワイヤ。
JP56087214A 1981-06-06 1981-06-06 ア−ク溶接用フラツクス入りワイヤ Expired JPS5944158B2 (ja)

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JPS57202997A JPS57202997A (en) 1982-12-13
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS503256A (ja) * 1973-05-11 1975-01-14
JPS50146542A (ja) * 1974-05-17 1975-11-25
JPS54152640A (en) * 1978-05-24 1979-12-01 Nippon Steel Welding Prod Eng Production of flux wire

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