JPS63115696A - 硬化肉盛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） 本発明は硬化肉盛り用の自動、半自動用ガスシールドフ
ラックス入りワイヤに関する。更に詳述すると、本発明
は、土木、建設機械部品、製鉄機械部品、鉱山機械部品
、その他土砂摩耗あるい（よ金属間摩耗腐蝕等にざらさ
れる部品の肉盛溶接用に使用するガスシールドアーク溶
接用フラックス入りワイ（−・に関するものである。

（従来の技術） 摩耗をうける機械部品の補修手段として、硬化肉盛溶接
法かめる。この肉盛りは、従前は被覆７−り溶接法によ
り施工されていたが、溶接の高能率化、省人化、高性能
化の観点より、次第にＣ０２ガスシールドによる自動溶
接または半自動溶接法が広まってきている。

半自動溶接法としては、その溶接材料にソリッドワイヤ
を用いるもの及びフラックス入りワイヤを用いるものが
ある。

ソリッドワイヤによる方法ではワイヤ成分そのものを高
硬度の金属にする必要があるため、その製造において伸
縮性などに極めて困難を伴い、細径のワイヤ状にするに
は大きな問題がある。

一方、フラックス入りワイヤを用いるものは、例えば軟
ｗ４製の外皮の内部に各種合金を粉本状にして内包すれ
ば、伸線性は良好となり経詩的にワイヤを製造すること
が可能となる。また内包するフラックスに各種スラグ発
１剤、脱酸剤、アーク安定剤等を配合することにＪ、す
、作文ｊｌｌ而乙面竺でき、溶接施工上極めて使いヤ）
すい溶接ＬＪ　；ｌ”ｌ　−Ｅ−ｆ’！−ることが可能
となる。

このような例として、従来は、例えば特公昭５９−１，
５１７号にチタン系スラグ発生剤を主体とした硬化内需
用フラックス入りワイヤが示されている。

（＊発明が解決しようとする問題点） 特公昭５９−１．５１７号に開示されたフラックス入り
ワイヤを用いれば、ソリッドワイヤと同等の能率性をも
ち、作業性面にもある程度良好な結果が得られる。しか
しながら、硬化肉＠溶接において、いまひとつ重視され
るべきポイントである肉区部の耐割れ性については、ま
だ＠足できるものではない。つまり、本来硬化肉＠溶接
金属は耐摩耗性を付与すべく、一般に高硬度て自硬性が
高く、極めて割れやすい性質をもっており、上記のフラ
ックス入りワイヤにおいては耐割れ性の改善については
何ら対策が講じられていない。

溶接部の割れにはその原因、形態から種々のものがある
が、一般に１よ溶ｊｘ浚数０．１闇へ数口段にに生する
低温割れと溶接金属の凝固時に発生する高温割れとに大
別されている。そして、肉盛部に発生する割れは、その
部品が稼動中にうける応力により進展し、ついには硬化
内需金属の剥離などに至り、耐摩耗性を著しく低下させ
ることから改善が望まれる。

本発明は上述の要望に応えるもので、硬化肉盛溶接材料
としての耐摩耗性を損うことなく、また溶接作業性が良
好でかつその耐割れ性を向上させた溶接材料を供給する
ことを目的とする。

（問題点を解決するための手Ｆｉ） 現在、軟ｗ４〜５０キロ級鋼、ざらに６０〜８０キロ＠
鋼、また低温用鋼、低合金、耐熱鋼等の各種の鋼材接合
用にそれぞれ適用される箔材が開発、市販されており、
それら箔材については上記の低温割れ、高温割れに関す
るさまざまな研究が行なわれている。例えばＷＥＳ−３
００２には溶接割れ感受性指数ｐｃと予熱温度の関係を
調査した厖大なデータが見られる。Ｐｃは溶接割れ感受
性組成ＰＣＭと箔材のもつ拡散性水Ｍ酎および接合部の
拘束度に関係するパラメータとしてとらえられている。

しかるにこの場合の溶接割れ感受性組成ＰＣＭの各成分
の通用範囲は一例をあげればＣ：０．０７〜０．２２、
Ｃｒ：Ｏ〜１．２０と低く、硬化肉蓬用箔材の範噴ぞは
ない。すなわら、硬化肉僅用箔材に関しては、従来耐割
れ性を基礎的、包括的に研究した例はほとんど皆無と言
っても良い。

本発明者らは、上記の未開発の分野について検討を加え
た結果、従来考えられていなかった硬化肉＠箔材の高硬
度の溶着金属において、箔材の拡散性水素量をある数値
以下に抑えることは、その耐割れ性を向上させるのに著
しい効果をもたらすことを知見するに至った。即ち本発
明のフラックス入りワイヤは、ワイヤのもつポテンシャ
ル水素量を５０ｐｐｍ以下にし、耐割れ性を著しく向上
させたものである。

ここで、ワイヤ仝重＠あたりの水素量は、５０ｐｐＩＩ
ｌ以下に調整すれば第１図の試験結果より明らかなよう
に耐割れ性はＺしく向上するが、５０ｐｐｍを超えると
急激に劣化する。したがって、ソーｒヤ仝重量あたりの
水素量は、５０ｐｐｍ以下に調整することとした。

軟鋼外皮中のＣは、０．００１重樅％より下げるのは外
皮製造上の経済性で問題となるし、また０、２重量％を
超えると成形伸線性が困難となる。

そこで、軟鋼外皮中のＣ量は０．００１〜０．２重量％
の範囲とする。

ワイヤ中のＣは溶着金属の硬さを上昇させるに不可欠な
成分であり、０．０５重量％未満ではその効果が得られ
ず、１重量％を超えると耐割れ性が劣悪になる。そこで
、ワイヤ全重量あたりのＣ量は０．０５〜１％の範囲と
する。

Ｃｒは溶着金属の硬さの安定化および耐酸化性を付与す
るのに効果があり、０．５重量％未満ではその効果が不
十分で１７重依％を超えるとその効果は飽和する。そこ
で、ワイヤ全重量あたりのＣｒ重重量とじては０．５〜
１７重量％の範囲とする。

ＭｏはＣｒと同様に硬さの安定化および焼もどし軟化抵
抗性を与える成分であり、０．１重層％未満ではその効
果が不十分で、４重Ｍ％を超えるとその効果も飽和し不
経済である。そこで、ワイヤ全重量あたりのＭｏ量は、
０．１〜４重坦％の範囲とする。

Ｔ　ｉ　０２　ｃＢよびＴｉはアークの安定性、スラグ
の被包性に大きく関係し、ワイヤの基本成分でおる。ま
たスパッタの細粒化、ビード形状の滑らかさにも影響す
る。０．１重量％未満では上記の効果が不十分であり、
１０重量％を追えるとスラブ量の過大、スラグの焼付を
生じる。そこで、ＴｉＯ２およびＴｉ０ｚに換算したＴ
ｉ重量％は０．１〜１０％の範囲とする。

内包するフラックスの主要成分であるルチールの水素含
有量はワイヤ全体の水素含有量に大きく影響する。７０
　ｐｐｍを超えるルチールを原料にするとワイヤ全体の
水素含有量が増し、耐割れ性が著しく劣化する。そこで
、ルチールの水素含有量としては７０ｐｐｍ以下とする
。尚、Ｔｉ　０２源としてルチール以外にも例えば還元
イルミナイト、Ａ＝　’−１″！シンなどのブタン酸化
合物も７ｏｐｐｍ以下の水木序であれ【、【ルチールの
かわりに使用できることは言うまでもない。

鉄酸化物はアークの安定性、スラグの剥離性に影響が大
であり、０．１％未満ではその効果がなくスラグ剥離性
が極めて悪くなるし、２重量％を超えるとスラグの流動
性が贈し、その被包性が不安定となってビード形状が乱
れる。そこで、ワイヤ全重量に対する鉄酸化物（Ｆｅｏ
ＰＡ算）は０．１〜２％の範囲とする。

ルチールはアークの安定性に効果が大きい。しかし、０
．１重量％未満ではアーク不安定でスパッタが増大する
し、１０重量％を超えると合金元等の歩留低下をまねき
不経済となるし、またスラグ量が過大になる。そこで、
ワイヤ全重量に対するルチールの債は０．１〜１０重量
％の範囲とする。

金属弗化物はアークの安定性、アークの広がり、スラグ
の剥離性などを改善する。しかし、０．０１重量％未満
ではその効果がなく、１重量％を超えるとヒユームが贈
加し、スパッタも増える。ぞこで、金属弗化物１よＦ換
算でｏ、　ｏｉ〜１重都％の範囲とする。

ルチールと鉄液化物の比はスラグの剥離性および流動性
に与える影響が大きい。しかし、この比が１未満、１０
を超える場合は共にスラグの焼付現象が生じ、剥離性が
劣る。また１０を題える場合はざらに流動性が増し、ビ
ード形状の乱れを生じる。そこで、ルチールの比は１〜
１０の範囲とする。

ＭｑＯはスラグの粘性および剥離性の調整効果をもつ。

しかし、０．５重置％未満では粘性が低下してスラグ被
包性が不安定になるし、３重量％を超えるとスラグの焼
付現象を生じる。そこで、ワイヤ全重量に対するＭＱＯ
の量は０．５〜３重量％の範囲である。

ＺｒＯ２はスラグの剥離性に大きな効果をもつ。

しかし、０．５重量％未満では剥離性が不十分であり、
３重量％を超えると流動性が増してスラグ被包性が不安
定となる。そこで、ワイヤ全重量に対するＺｒＯ２の；
は０．５・〜３重重量の範囲どケる。

（実施例） 表１（よ実験に使用したフラックス成分を種々変えたフ
ラックス入りワイ−ｔ＋’　＜フラックス充＠率１８重
岨％〜３０重辺％、ワイＡ７径］、２履φの５ＰＣＣ材
）を示す。表２は表１のワイヤを用°いてガスシールド
アーク溶接を行なった結果を示す。

尚、外皮成分はＣ：０．０７重量％、Ｓｉ：０゜１０重
量％、Ｍｎ：０．３５重量％、Ｐ：０．０１０重置％、
Ｓ：０．０１０重量％で必る。

第１図はワイヤ全重量あたりの水素量を変えた各硬度の
得られるフラックス入りワイヤを用いて、第２図の試験
板の溝内に３層肉蓬した場合の耐割れ性比較結果を示す
。

割れ観察は溶接後１週間の後、ビード表面およびビード
断面（５等分）の状態を観察した。第１図よりワイヤ仝
重はあたりの水素量が５０ｐｐｎ′１を境として耐割れ
性の変化がみられた。

（実施例〉 試験片Ｎｏ、２．４．６〜１６ ワイＡ７仝重Ｍあたりの水素量を５０１）ｌ）ＩＩＩ以
下とし、耐＾１］れ性能は充分優れている。

ただし、試験片Ｎ００７〜１７のワイヤ番よりイヤ仝重
量あたりの水素量は満足しているが、次の点で作業性が
劣り、特許請求の範囲第２項〜第７項を満足すればざら
に良好な硬化肉盛用のフラックス入りワイヤが得られる
。

試験片Ｎｏ、７ ＴｉＯ２換算（直が１０重量％を超えており、スラグの
剥離性、ビード形状が若干劣る。

試験片Ｎｏ、９ ＦｅＯ換算値が２重量％を超えており、スラグの流動性
が大きすぎ、被包状態の不安定のためビード形状が若干
劣る。

試験片ＮＯ，１１ ＦｅＯ換痺値が０．１重量％未溝のためスラグの剥離性
が若干劣る。

試験片ＮＯ，１３ Ｃ盆ＴＴ口が１重量％を超えているため、溶着金属の硬
度が高くなりすぎ耐’９Ｉれ性が若干劣る。

（比較し１） 試験片ＮＯ，１，３，５ ワイヤ全Ｖ型あたりの水素Ｍが５０ｔ）Ｉ）１１を超え
ており、耐割れ性が劣る。スラグ剥離性、ビード形状等
は良好なものが得られるが、耐割れ性の点で劣悪である
。

（実施例） 試験片Ｎｏ、１０ Ｆが１．１２重量％と多いためヒユーム、スパッタの発
生がやや多くなった。

試験片ＮＯ，１２ ルチール／鉄酸化物の比が１０＠超えており、スラグの
剥離性、ビード形状がやや劣る。

試験片Ｎｏ、１フ ルチール／鉄酸化物の比が１．０未満のためスラグの剥
離性がやや劣る。

試験片Ｎｏ、６．１３〜１６ Ｍ　Ｑ　Ｏ，Ｚ　ｒ　０２添加によりスラグ剥離性が特
に良好であった。

（発明の効果） 本発明のフラックス入りワイヤを用いれば、今まで肉盛
部の溶接〃］れにより適用の、ＩＩＪ限されていた機械
部品にも適用可能となり、また割れ発生を許啓して使っ
ていた部品に対しても健全な耐摩耗金属を溶着すること
が可能となり、割れ部の２択的摩耗による庁命低下、割
れにょる肉盛部の脱落に起因する野命低Ｆを防止できる
。

表２ 寧：ヒユーム、スパッタやや多い。

■　溶接条件　　ワイヤ径：　１．２ｍｍφ電流：２８
０Ａｍｐ　　ＤＣＲＰ 速度：３０ｃｐｍ 母材：５Ｓ４１　１９ｍｍｔ 累層法：３層　１５パス ０　硬さ測定条件　測定個所：３層目の最上部表面ビッ
カース硬度計により荷重３０ｋｇ

【図面の簡単な説明】

第１図は硬化肉盛溶接金属の耐割れ性におよぼすワイヤ
全重量あたりの水素量と溶着金属の硬さとの関係を示す
グラフ、第２図（Ａ＞、（Ｂ）は耐割れ性試験に用いる
試験片を示す正面図及び右側面図である。 溶議信４〃硯だ（Ｈ９〕

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）ワイヤ全重量あたりの水素量を５０ｐｐｍ以下に
   調整してなる硬化肉盛用フラックス入りワイヤ。
2. （２）Ｃ含有量が０．００１〜０．２重量％の軟鋼外皮
   中に、ワイヤ全重量あたり Ｃ：０．０５〜１重量％ Ｃｒ：０．５〜１７重量％ Ｍｏ：０．１〜４重量％ を含有するフラックスを充填してなる特許請求の範囲第
   １項に記載のフラックス入りワイヤ。
3. （３）Ｔｉ及び／またはＴｉＯ＿２をＴｉＯ＿２に換算
   してワイヤ重量あたり０．１〜１０重量％充填してなる
   特許請求の範囲第２項に記載のフラックス入りワイヤ。
4. （４）ＴｉＯ＿２源として水素含有量が７０ｐｐｍ以下
   のルチールを添加してなる特許請求の範囲第３項に記載
   のフラックス入りワイヤ。
5. （５）ワイヤ全重量に対し、鉄酸化物をＦｅＯ換算で０
   ．１〜２重量％ルチール０．１〜１０重量％金属弗化物
   をＦ換算で０．０１〜１重量％充填してなる特許請求の
   範囲第３項または第４項のいずれかに記載のフラックス
   入りワイヤ。
6. （６）ルチール／鉄酸化物の比が１〜１０である特許請
   求の範囲第５項に記載のフラックス入りワイヤ。
7. （７）ワイヤ全重量に対しＭｇＯ　０．５〜３重量％、
   ＺｒＯ＿２　０．５〜３重量％充填してなる特許請求の
   範囲第５項または第６項のいずれかに記載のフラックス
   入りワイヤ。