JPS62151293A - ガスシ−ルドア−ク溶接用フラツクス入りワイヤ - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、チタニア系フラックスの特長を生かしつつそ
の欠点即ち溶着部の耐割れ性が劣るという点を改善する
ことに成功した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。

［従来の技術］ チタニア系フラックス入りワイヤは、溶接作業性が良好
であるという特長を有している為、広範な分野の溶接に
汎用されている。

ところが他方では、耐割れ性等が必ずしも十分でないと
いう問題点が残されている。これはＴｉＯ２分の増加に
よって塩基性が低下し精錬効果が低くなって溶着部の耐
割れ性がしばしば要求値以下となるからであると考えら
れる。

ところでチタニア系フラックス入りワイヤを片面溶接に
用いるときには、上記耐割れ性等の問題を解決すべく開
先角度、ギャップ、溶接電流等の溶接条件に繊細な配慮
を払いつつ溶接作業を実行する必要があるが、こうした
溶接条件は近年における溶接の合理化（溶接コストの低
減や溶接スピードの向上等）と共に益々シビアになりつ
つある。即ち近年においては、開先角度を小さくしギャ
ップを少なくするという狭開先化の方向で溶着量を減少
させ、これによって溶接の合理化が図られている。しか
しこの様な合理化を達成する為には上記溶接条件をより
一層シビアなものとする必要がある。

この様なシビアな条件の下で溶接を行なうと、例えば開
先角度の小さい溶接条件下で片面溶接作業を実施すると
、初層ビードの断面形状がｒなし」形を形成しやすく、
この為必らずしも満足のいく様な冶金学的結合が溶着部
に形成されるとは限らず、こうした弊害が前記耐割れ性
低下として現われてくるのは、言わば必然の結果である
。結局シビア条件下で溶接作業を実施すると、折角溶接
の合理化が果せたとしても耐割れ性等の性質が犠牲にな
る等の不利をまぬがれることはできない。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明はこうした事情を考慮してなされたものであって
、狭開先等のシビアな条件下においても作業性が良好で
あり、しかも耐割れ性を向上させることのできるガスシ
ールドアーク溶接用フラックス入りワイヤを提供しよう
とするものである。

［問題点を解決する為の手段］ 本発明に係るガスシールドアーク溶接用フラックス入り
ワイヤ（以下単にワイヤという）とは、ＴｉＯ２：１〜
４．５％（対ワイヤ全重量百分率、以下同じ）、ＭｇＯ
及びＣａＯよりなる群から選択される１種以上：総計で
０．０５〜２％、Ｃ：　０．０１〜０．１５％、Ｍｎ：
０．５〜３％、Ｓ　ｉ　：　０．３〜１．５％を含有す
るところにその要旨が存在するものである。

［作用］ 本発明は、前述の如くチタニア系フラックスの特長即ち
作業性が良好である点を生かしつつその欠点即ち溶着部
の耐割れ性に劣る点を改善し得たところに最大の特徴が
存在するものである。ここに当該ワイヤに充填されたフ
ラックス（以下単にフラックスという）の組成的特徴と
しては、■塩基度を高める目的でチタニアの配合量が低
めとなる様に調整されている、■チタニアの配合量を低
めにしたことに基づく不利益を他の配合成分によって補
充している、等を挙げることができる。

以下本発明に係るフラックスの成分組成根拠を踏まえつ
つフラックス形成剤［下記（１）及び（２）］合金脱酸
性成分［下記（３）］の順に本発明を説明していく。

（１）Ｔｉ０２：１〜４．５％（対ワイヤ全重量百分率
、以下同じ） 本発明者等はチタニア源としてルチールを用いたワイヤ
を作成し、該ワイヤを用い下記溶接条件のもとて溶接を
行ない、ルチール配合率と割れ率の関係を調査し、第１
図に示す結果を得た。

試験板：２５ｔＸ　３００”　Ｘ　８００ｊ　　（５Ｍ
５０Ａ）開先角度：４０゜ ギャップ：３ｍ１Ｉｌ 裏当材：　５ｉｎ２・Ａｌ２Ｏ３系耐火材電流×電圧：
　　２５０Ａ　ｘ　２８〜３０Ｖシールドガス：ＣＯ□
　２５１／分 尚ルチールには不可避的に酸性不純物等が存在するが、
該酸性不純物等は溶着部の耐割れ性低下を招くことが知
られている。本発明者等は酸性不純物のこうした影響を
も考慮しつつ第１図に基づき種々検討した結果、チタニ
ア含有量の上限値が４．５％であることを知った。一方
下限を定めるに当フても本発明者等は上記と同様の溶接
条件の下で溶接実験を行なフた。その結果、１％未満で
あるとスパッタの発生が多くなったりスラグの剥離が不
良になるといった弊害が生じることを知フな。

（２）ＭｇＯ＆びＣａＯよりなる群から選択される１種
以上；総計でＱ、０５〜２％： ＭｇＯ又はＣａＯは、チタニアの配合率を低めにしたこ
とに伴なう不利益を除去することを目的として加えられ
るものであるが、上記総計が０．０５％未満であると水
平隅肉でのビード形状が不良になり、一方２％を超える
とアーク力が強くスパッタの発生が多くなり作業性を劣
化させる。

ＭｇＯ（又はＣａｂ）は、その化学式で示す通りの酸化
物の形で加えられることが多いが、複合酸化物や炭酸塩
の形で加えても良い。但し炭酸塩の場合にはスパッタ発
生の危険性を除去する為ワイヤ重量比で０．８％以下に
とどめることが望まれる。

ところで本発明者等は、ＴｉＯ２とＭｇＯ（又はＣａｂ
）の相対比が耐割れ性等に影響を与えることに着目し、
ＭｇＯ／Ｔｉ０ｚと割れ率の関係を調査したところ、第
２図に示す結果が得られた。第２図から明らかな様にＭ
ｇＯ／ＴｉＯ２が０．０５未満であるときは割れ率が著
じるしく大きいことが分かった。従ってＭ　ｇ　Ｏ／　
Ｔ　Ｉ　Ｏ２が０６０５以上であることが好ましい。一
方Ｃａｂ／Ｔｉｏ２についてもＭ　ｇ　Ｏ／　Ｔ　ｔ　
Ｏ２と同様であることが確認された。

（３）　Ｃ：　０．０１〜０．１５％、　Ｍｎ　：０．
５〜３％。

Ｓ　ｉ　：　０．３〜１．５％（いずれも対ワイヤ全重
量百分率で外皮中の Ｃ・ＳＬ、Ｍｎを含ん だ量である） 本発明においては、溶着部に良好な機械的性質を与える
為上記範囲のＣ，Ｍｎ、Ｓｔが必要であった。

（ａ）　　Ｃ：　Ｏ，０１〜０．１５％Ｃは、溶着金属
の抗張力、靭性、耐割れ性、溶接時に発生するスパッタ
量、ヒユーム量等に大きな影響を与える元素であるが、
下限未満では、結晶粒が粗大化する傾向がみられ、この
為抗張力及び靭性が共に低く、その上割れ感受性も高か
った。一方上限を超えると抗張力が過大となり、靭性及
び耐割れ性が損なわれ且つヒユーム量及びスパッタ発生
量が増加することが分かった。従って溶接作業性につい
ても好ましくなかった。

（ｂ）　Ｍ　ｎ　：　Ｑ、５〜３％ Ｍｎは、脱酸、抗張力、靭性の改善に有効な作用を発揮
する元素である。下限未満では上記作用を発揮し得す、
一方上限を超えると抗張力が過大になり、靭性および耐
割れ性が損なわれることが分かった。

（Ｃ）　　Ｓ　ｉ　：　０．３〜１．５％Ｓｔは、著じ
るしい脱酸効果を発揮し、且つビードの広がりを良好な
ものとする作用を有する元素である。下限未満では上記
作用を発揮し得す、一方上限を超えると靭性及び耐割れ
性を劣悪にすることが分かった。

これらの元素は夫々単体で加えられるべきであるが、こ
の様にすることは繊細な配慮が必要であるから原料とし
てＦｅ−Ｍｎ、Ｆｅ−５ｔ等の合金粉末を使用すること
が推奨される。Ｍｎの単体粉末は比較的安定であるが、
Ｓｉのそれは活性度が高く不安定なのでその使用に当た
って注意を要するからである。Ｃについては車体で使用
することにさほどの困難性を伴なわないが、添加量が少
ないことがら偏析の危険があり、この為Ｆｅ−Ｍｎ−Ｃ
合金粉末の形で使用するのが好ましい。

尚本発明におけるＣ、Ｍｎ、Ｓｉは外皮中のＣ，Ｍｎ、
ＳＬを含めて数値限定したものであるから、外皮のＣ含
有量は、０，０５％以下にするのが理想的であることが
分かった（実施例Ｎｏ、１７との関係）。

本発明は上記（１）〜（３）を必須要件とするものであ
るが、必要に応じて下記の如き物質を添加することもで
きる。

（Ａ）　フラックス形成剤 アルカリ金属の酸化物二０．３％以下 弗化物　　　　　　　：０．５％以下 ５ｉ０２　　　　　　　：１．Ｏ％以下ＡｆＬ２０３　
　　　　　　：０．８％以下その他　　　　　　　：１
．０％以下 アルカリ金属はアークを安定させスパッタの発生を減ら
させる効果がある。上限を超えるとアーク力が弱くなり
融合不良などの溶接欠陥が発生し易い。使用原料として
は、アルカリ金属チタン酸塩やアルカリ金属珪酸塩等が
挙げられる。

弗化物はスラグの流動性を増し、ビード形状を良好にす
る目的で添加されるが、上限を超えるとスパッタの発生
が多くなり、また作業性が不良になるので上記範囲に止
めることが好ましい。使用原料としてはアルカリ金属又
はアルカリ土類金属の弗化物が挙げられる。

５ｉ０２はスラグの流れを良好にしビード形状を改善す
る為に添加されるが、上限を超えると耐割れ性が損なわ
れるので上記範囲内にとどめることが好ましい。

Ａｘ２　ｏ３はスラグの流れを改善し、ビード形状を改
善する為に添加されるがＳ　ｉ　０２と同様に上限を超
えると耐割れ性を損なうので、上記範囲内に止めること
が好ましい。使用原料としては、複合化合物を使用する
のが一般的である。尚その他成分については１．０％以
内に止めることが好ましく、０．５％とすることがより
好ましい。またフラックス中の水分は、溶着金属の水素
を高め溶接欠陥の原因となるのでできるだけ水分の低い
原料を選択し、配合フラックス中に存在する水分の量を
水素換算で５００　ｐｐｍ以内に調整するのが望ましい
。更にスラグ形成剤の総量は、多すぎると開先底部にお
けるスラグ層が厚くなり、除去が困難となるので７％以
下に止めるのが好ましい。

（Ｂ）合金脱酸性成分 脱酸性元素として上述のＳｔ、Ｍｎ、以外にＡｆｔ、Ｔ
ｉ、Ｚｒ、Ｍｇのを１種又は２種以上を必要に応じて複
合添加できるが、スラグの剥離性やアーク安定性を損な
うので、ワイヤ全重量に対し１％以下にとどめることが
望ましい。

尚鉄粉は、溶着効率を向上させる元素であるから、上記
ＡＩやＴｉと共に加えることができる。

しかし該鉄粉中の酸素が溶接作業性特にスパッタ発生量
に重大な影響を与えるので酸素含有量については特に注
視する必要があり、この為に０．７％以下にしてやるこ
とが好ましい。更にワイヤにＮｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｎ
ｂなとの合金元素を単体もしくは複合添加させ特別な性
能を付加することも可能であり、こうした場合において
も本発明の本来効果を発揮する上で特に障害となること
はない。

ところで本発明に係るフラックス入りワイヤとしては、
第３図に示す断面形状のものが例示される。断面形状（
Ａ）　、　　（Ｂ）　、　　（Ｃ）のワイヤ１は該ワイ
ヤの長手方向に合わせ目２を有するものであり、（Ｄ）
のワイヤ３はワイヤ長手方向の合せ目が融着されてフラ
ックス４が外気から密封されたものである。そして（Ａ
）　、　（Ｂ）　、　（Ｃ）ワイヤ１を製造するに当た
っては、帯鋼をＵ型に成形しつつフラックス５を充填し
、その後所定のダイススケジュールで伸線する。一方（
Ｄ）については、予め長手方向の合せ目が融着されたバ
イブにフラックス４を充填するか、又はフラックス４の
充填に次いで長手方向の合せ目を融着後、所定のダイス
スケジュールで伸線する。

尚フラックス充填率は、製造上の制約から７〜２０％が
望ましい、２０％を超えると伸線時に断線トラブルが頌
緊に発生し能率が悪くなる。一方７％未満の場合は、ア
ークの安定性を損なうので避けるのが望ましい。

［実施例］ 極軟鋼の帯鋼に下記第１表に示すフラックスを充填して
１．２　ｍｍ＋のワイヤを製作し、第２表および第３表
に示す様な溶接条件下における片面溶接での初層ビード
の割れ試験並びに全溶着金属の機械試験を行ない第４表
の如き結果を得た。尚開先形状は第４図及び第５図に示
した。いずれの開先も狭開先であるということができる
。

Ｎ０９１〜９は本発明に係る最も好ましい実施例を示し
たものであり、耐割れ性２作業性９機械的とも良好であ
った。

Ｎｏ、　　１０〜１３．　Ｎｏ、　　１５〜１７は最も
好ましい組成範囲からやや外れるもので耐割れ性１作業
性のいずれかがやや劣る結果になっているが、実用上の
問題はない。

Ｎｏ、１４及びＮｏ、１８〜２３は比較例を示すもので
、耐割れ性１作業性のいずれかが極めて劣る例である。

Ｎｏ、１０は、耐割れ性および機械的性質は良好である
がＭ　ｇ　Ｏ／　Ｔ　ｉ　Ｏ２の比が上限をこえ且っ造
滓剤が過大量含まれているため、作業性が不良な結果と
なっている。

Ｎｏ、１１は、５ｉ０２の含有量が過大であるため割れ
率がやや高くなっている。

Ｎｏ、１２は、ＡＩＬ２　ｏ３含有量が過大であるため
耐割れ性がやや劣る。

Ｎｏ、１３は、（Ｍ　ｇ　Ｏ＋　Ｃａ　Ｏ）　／　Ｔ　
ｉ　Ｏ２の比が低いため溶接割れがやや多くなっている
。

Ｎ０１１４は、ＣおよびＭｎ含有量が高いため衝撃性能
が箸じるしく低い結果となっている。

Ｎｏ、１５は、Ｓｔ、Ｍｎ以外の脱酸剤が過大であるた
め溶接作業性がやや不良である。

Ｎｏ、１６は、酸素含有量０．８％の鉄粉を使用したも
のである。耐割れ性及び機械的性質は良好であるが、ス
パッタヒユームの発生がやや多（、作業性がやや劣る。

Ｎｏ、１７は、Ｃ含有量が０．０７％の帯鋼を使用した
ものである。耐割れ性及び機械的性質は良好であるが、
スパッタおよびヒユームの発生がやや多く、作業性がや
や劣る。

Ｎｏ、１８は、ＴｉＯ２含有量が少ないためスパッタの
発生が著じるしく、かつスラグの剥離性も劣り作業性が
劣悪である。

Ｎｏ、１９は、ＴｉＯ２含有量が上限をこえたものであ
り、又Ｎｏ、２０はＭｇＯ含有量が少ないものである。

いずれも作業性は良好であるが耐割れ性が劣り実用的で
ない。

Ｎｏ、２１は、ＭｇＯが過多であるため、スパッタの発
生が多く又スラグの剥離も不良で作業性が劣悪である。

Ｎｏ、２２は、ＭｇＯが少ないもので作業性は良好であ
るが耐割れ性が不良である。

Ｎｏ、２３は、ＭｇＯが過多であるため、スパッタの発
生が多くかつスラグの剥離が不良であり作業性が劣悪で
実用的でない。

［発明の効果］ 本発明は上述の如く構成されているので、狭開先等のシ
ビアな条件下においても作業性が良好であると共に耐割
れ性等の機械的性質を向上させることのできるガスシー
ルドアーク溶接用フラックス入りワイヤを提供すること
ができた。

【図面の簡単な説明】

第１図はＴｉＯ２含有量と割れ率の関係を示すグラフ、
第２図はＭ　ｇ　Ｏ／　Ｔ　ｉ　Ｏ２と割れ率の関係を
示すグラフ、第３図は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の断面形状を示すグラフ、第４
図及び第５図は開先形状を示す説明図である。 ＴｉＯ３含有量 Ｍ　ｇ　Ｏ、／　Ｔ　ｉ　Ｏ３ 図 Ｃ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ＴｉＯ＿２：１〜４．５％（対ワイヤ全重量百分率、以
   下同じ）、ＭｇＯ及びＣａＯよりなる群から選択される
   １種以上：総計で０．０５〜２％、Ｃ：０．０１〜０．
   １５％、Ｍｎ：０．５〜３％、Ｓｉ：０．３〜１．５％
   を含有す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。