JPS6313695A - ステンレス鋼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］ 本発明はステンレス鋼の溶接に用いられるガスシールド
アーク溶接用フラックス入りワイヤに関し、詳細には、
特に８０〜１５０Ａの小電流での溶接に際し、すぐれた
溶接作業性を示すと共に良好なビード外観を得ることか
できるステンレス鋼溶接用フラックス入すワイヤに関す
るものである。

［従来の技術］ ステンレス鋼溶接用のフラックス入りワイヤは、ＣＯ７
或はＡｒ−Ｃｏ２混合ガスシールドアーク溶接に適用す
ることによって極めて能率よく溶接作業をすることかで
きる。しかも溶接条件の許容範囲が広いので使用するの
に便利であり、さらにはソリッドワイヤのＭＩＧ？９接
の場合に問題とされるブローホールや融合不良などが発
生し難く良好なビード外観が得られる。このため充填す
るフラックスの成分を調整することにより下向や水平す
み肉は言うに及ばず最近では横向或は立向に至るまで汎
用され（特開昭５９−２１２１９２　）　、ステンレス
鋼溶接の半自動化にも貢献している。

［発明か解決しようとする問題点］ しかしながらステンレス鋼の分野では、いわゆる厚板の
溶接は極めて少なく、薄板溶接の占める割合が大きい。

また被溶接物の形状や犬ぎさも多岐にわたり、その結果
全姿勢溶接作業が必要となる場合が多い。

ステンレス鋼の溶接で通常使用されるワイヤは１．６　
ｍｍφや１．２　ｍｍφサイズであり、溶接電流は１５
０〜３００Ａである。しかし溶接作業性の点からは８０
〜１５０Ａ程度の小電流域での溶接をすることが好まし
い。このような小電流域での溶接において従来のワイヤ
をそのまま使用すると、アーク状態特に溶滴の移行状態
が不安定となるため溶接が困難となり、しかもスパッタ
が増加しビート外観も不良となり好ましくなかった。ま
た１５０Ａ以下の電流で溶接するとぎは細径のワイヤを
用いるのが好ましいが、本発明者等が検討したところに
よると例えば０．８■φワイヤであっても汎用組成のフ
ラックスを使用したと幹はアークの不安定、スパッタの
全生成はビード外観の不良等の問題を生じることがわか
った。このため細径ワイヤに適したフラックス組成を検
討する必要があった。

本発明の目的は例えば１５０Ａ以下の小電流域で行なわ
れるステンレス鋼の溶接はどの様な溶接であっても、１
５０Ａ以上の大電流域で行なわれる従来のステンレス鋼
溶接で得られているすぐれた溶接作業性及びビード外観
を維持することができる様なフラックス組成を有するガ
スシール１；アーク溶接用フラックス入りワイヤを提供
するものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明のフラックス入りワイヤは、 ＴｉＯ２：１〜５．５％（ワイヤ全重量に対する％の意
味１以下同し） Ｚ　ｒ　Ｏ２：　０．２〜２．５％（但しＴｉＯ２＋Ｚ
ｒＯ２：３〜６％） ＳｉＯ２：１〜４％ 金属弗化物二Ｆ換算値で０．０２〜０．１％Ｎａ及びに
：Ｎａ２Ｏ及びに２ｏ換算値の総量で０．２〜０．６％
（但しＮａ２Ｏ／ Ｋ２Ｏ：０．６以上） を含むフラックスをステンレス鋼外皮に充填してなるこ
とを要旨とするものである。

［作用］ 本発明は上記の様に構成されるが、要するに、基本的な
スラグ形成剤であるＴｉＯ２、ＺｒＯ２及びＳｉｎ、を
フラックスの重要成分とすることによってスラグの被包
性を良くし、更に金属弗化物を添加することによって耐
気孔性を改善し、さらにはＮａ２Ｏ及びＫ２Ｏを添加す
ることによって溶接作業性を改善し、良好な溶接金属を
得るものである。

以下に各添加成分の作用と数値限定理由について説明す
る。

ＴｉＯ２：１〜５．５％ スラグの流動性を改善することによってアークの安定性
とスラグの剥離性を良好にし、その結果としてすぐれた
ビード形状及びビード外観を与える。このような効果は
添加量が１％未満の場合は殆んど得られず、一方添加量
が５．５％を超えるとスラグの粘性が高まって凝集しや
すくなり被包性が損われ且つ融合不良が発生するおそれ
が犬になる。

Ｚ　ｒ　Ｏ２：　０．２〜２．５％未満スラグの粘性を
大キ＜シ、それによって立向姿勢溶接におけるビード形
状を改善すると共にビード止端部の揃いを良好にし美し
いビード外観を与える。このような効果は添加量が０．
２％未満では殆んど得られず、一方添加量が２．５％を
超えると、ＺｒＯ２の融点が高いため充填フラックスの
均一溶融が妨げられ溶接作業性が劣化する。

ＴｉＯ２及びＺｒＯ２：総量で３〜６％ＴｉＯ２とＺｒ
Ｏ２はそれぞれ前記範囲で添加されるが、上記のように
いずれもスラグの粘性（流動性）を調整するための成分
であるから、両成分の和も自ずと制限されることとなる
。両成分を適量に設定すると、横向、立向溶接にあって
は溶は落ちが起こりにくく、且つ１５０Ａ以下の小電流
域における溶接においてアークの安定性を改善する効果
がある。これらの効果はＴｉＯ２とＺ　ｒ　Ｏ２の添加
量の和が３％未満の場合は殆んど得られず、一方添加量
の和が６％を超えるとスラグ量が増加するため溶接作業
性が劣化すると共にスラグが緻密で固いものとなる結果
、剥離性が損われるおそれがある。

ＳｉＯ，：１〜４％ スパッタの発生を抑制すると共にスラグを溶接金属全体
に均一に被包させ良好なビード外観を与える。これらの
効果はその添加量が１％未満では殆んど得られず、一方
４％を超えると焼っぎを生じる傾向があってスラグの剥
離性を劣化させるおそれがある。

尚、上記のＴｉ０−　、ＺｒＯ２及び５ｉｎ２はいずれ
もＴｉ、Ｚｒ、Ｓｔの単体若しくは複合化合物等の種々
の原料形態で添加すすることができるのであって原料の
種類による効果の差はなく、如何なる態様で添加されて
もよい。添加量はＴ　ｉ　０２　、　Ｚ　ｒ　０２及び
５ｉｎ２換算値で制限範囲内とすればよい。

金属弗化物二Ｆ換算値で０．０２〜０．１％ビットやブ
ローホールの発生を抑制し耐気孔性を改善するための必
須成分である。但し、ステンレス鋼溶接においてはヒユ
ームの発生を促進する成分でもあるのでこの観点からは
添加量が制限される。添加量が０．０２％未満の場合は
、耐気孔性改善の効果が殆んど得られず、一方添加量が
０．１％を超えるとヒユームの発生が顕著になり、また
特に１５０Ａ以下の小電流域における溶接ではスパッタ
の発生量が増大する。

Ｎａ及びに：Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏ換算値の総量で０．２
〜０．６％ Ｎａ及びＫはいずれもアークの安定性を良くすると共に
、溶滴を小さくして移行状態を改善する効果があるため
全姿勢の溶接、特に立向や上向姿勢での溶接作業性にす
ぐれ１５０Ａ以下の小電流域であっても不都合なく使用
できる。但しＮａ。

Ｋのいずれもアーク温度下における蒸気圧が高いのでア
ーク中に気化してヒユームを生じやすく且つスパッタの
発生量が増大する傾向がある。従ってこの見地からは添
加量が制限される。ＮａとＫの作用は上記の通りである
が、これらはいずれも単体として添加されることを意味
するのではく、例えばＮａＦとＮａ２Ｏ等の形で添加さ
れている場合、これらの含有Ｎａ量をＮａ２Ｏ値に換算
するという意味である。このことはＫについても全く同
様である。上記したＮａ及びＫの添加による溶接作業性
の改善という観点からその効果を得るには、Ｎａ２Ｏと
に２ｏの総量で０．２％以上の添加が必要である。一方
ヒューム及びスパッタの抑制という観点からは、Ｎａ２
０とに２ｏの総量を０．６％以下に制限する必要がある
。このようにＮａもＫも同じ様な効果をもたらすもので
あるが、本発明者等が研究・検討を重ねた結果、Ｎａに
対してにが過剰に添加されるとスパッタの発生量が増加
する傾向が詔められた。しかしその添加限界量はＮａの
添加量に影響されることがわかった。即ち、Ｎａの添加
量が多くなるとＫの添加限界量も増大しＮａ２０／Ｋ２
Ｏが０．６以上となることが必要であることが判明した
。

尚、上記成分以外の添加成分としては、スラグの剥離性
を改善するためにＢｉ２Ｏ３，耐気孔性を改善しＸ線性
能を良くするためにＡＩ、Ｔｉ。

Ｍｇ、Ｓｔ、Ｚｒ等の脱酸剤、さらに溶接金属の成分を
調整するためにＮｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｍｎ。

Ｎｂ、Ｃ，Ｎ或はＦｅ等を適宜添加することができる。

尚、金属外皮はステンレス鋼であるが、特にその成分が
規定されるものではなく溶接目的に応じてオーステナイ
ト系、フェライト系或はまたオーステナイト・フェライ
ト系等がそれぞれ適宜使用される。

さらにワイヤ断面形状も特に定めるものではなく、単純
な突合せ形状から複雑に内部に折り込んだもの、或はま
たいわゆるシームレスワイヤに至るまで適用することか
可能である。

［実施例］ 本発明の実施例におけるステンレス鋼外皮の化学成分（
％）を第１表に示す。

尚、外皮のサイズは０．７　ｍｍｔＸ　１２ｍｍｗであ
った。

同フラックス入りワイヤの構成を第２表に示す。尚フラ
ックス組成値はワイヤ全重量に対する％を示す。また金
属弗化物の値はいずれもＦ換算値である。

溶接条件を第３表に示す。

溶接試験は第１図に示す下向Ｉ開先の突合せ溶接、第２
図に示す水平すみ肉溶接、第３図に示す突合せ溶接及び
第４図に示すすみ肉溶接を行なった。１は溶接材、２は
裏当材、３はビードであり、ギャップＧは３ｎ＋ｍであ
った。第３図の諸元は、開先角度θ：６０°、ギャップ
Ｇ　：　３　ｍｍ。

ルート高さＲ：１ｍｍであった。尚、立向溶接では板厚
の如何によって溶は落ちの様子が異なった。

厚板では溶は落ちの発生は少なかったが、板厚が薄くな
るにしたがって溶は落ち易くなり溶接作業が困難である
。このため作業がかなり困難な板厚である６［１ｌｌｎ
ｔの試験板で試験を行なった。試験板はいずれもＪＩＳ
　　Ｇ４３０４又はＧ４３０５に規定されるステンレス
鋼板でワイヤと同成分系のものを使用した。

試験結果を第４表に示す。尚、同表においての評価は ◎・・・きわめて良好　　○・・・良好△・・・やや不
良　　　　×・・・不良を意味する。

ワイヤＮｏ、１はＴｉＯ２が１％未満であり、アーク状
態やスラグ剥離性が劣っている。

Ｎｏ、２は、ＴｉＯ２が所定の範囲内にあるもののＴｉ
Ｏ２とＺｒＯ，の和が３％未満であるため立向溶接でビ
ードの垂れ落ちが生じビード形状。

ビード外観が悪くなっている。

Ｎ００３はＴｉＯ２が５．５％を超え、またＴｉＯ２と
ＺｒＯ，の和も６％を超えた例であり、スラグに邪魔さ
れアークが不安定になっている。

Ｎｏ、４はＺｒＯ２が２．５％を超えた例であり、Ｚｒ
Ｏ２の融点が高いためワイヤからフラックスの未溶融部
が長く突出て溶融池にあたり、アーク状態が劣化し作業
性が悪くなっている。

Ｎｏ、５は５ｉ０２が１％未満であり、スパッタの発生
が多くなっている。

Ｎｏ、６は５ｉｎ２が４％を超えた例であり、とくにス
ラグ剥離性の劣化が著しい。

Ｎｏ、７はＮａとＫの含有量が少ない例であり、溶滴が
大きくなり移行状態が悪くなっている。

Ｎｏ、８はＮａとＫが多（Ｎａ２０とに、Ｏの和が０．
６％を超える場合で、スパッタが増加するとともに第３
表には示さないがヒユーム発生量が増加している。

Ｎｏ、９〜Ｎｏ、１１はＮａとＫの相対比、すなわちＮ
ａ２Ｏ／Ｋ２Ｏが０．６に達しないもので他は全て規定
範囲を満足する例であるが、いずれもスパッタの発生が
多くなっている。

Ｎｏ、１２〜２０は本発明例であり、下向及び水平姿勢
溶接および立向姿勢溶接など小電流範囲で極めてすぐれ
た溶接作業性、ビード外観が得られている。

さらに、Ｎｏ、１２〜２０に示すワイヤは高電流範囲［
１，２ｍｍφ−（１５０〜２５０）ＡＩＩｌｐ］でもす
ぐれた作業性、ビード外観を示し、またＪＩＳＺ３３２
３に規定されている諸性能を満足した。

［発明の効果］ 本発明は上記の様に構成されているので８０〜１５０Ａ
の小電流域で行なわれるステンレス鋼の溶接はどの根な
姿勢の溶接であっても、１５０Ａ以上の大電流域で行な
われる従来のステンレス鋼溶接において得られているす
ぐれた溶接作業性とすぐれたビード外観をいずれも同じ
様に発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

図面はいずれも本発明の実施例におけるステンレス溶接
の方式を示す図であり、第１図は薄板の下向突合せ溶接
、第２図は薄板の水平すみ肉溶接、第３図は立向姿勢に
よる突合せ溶接、第４図は立向姿勢によるすみ肉溶接を
説明するものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＴｉＯ＿２：１〜５．５％（ワイヤ全重量に対する％の
   意味、以下同じ） ＺｒＯ＿２：０．２〜２．５％（但しＴｉＯ＿２＋Ｚｒ
   Ｏ＿２：３〜６％） ＳｉＯ＿２：１〜４％ 金属弗化物：Ｆ換算値で０．０２〜０．１％Ｎａ及びＫ
   ：Ｎａ＿２Ｏ及びＫ＿２Ｏ換算値の総量で０．２〜０．
   ６％（但しＮａ＿２Ｏ／ Ｋ＿２Ｏ：０．６以上） を含むフラックスをステンレス鋼外皮に充填してなるこ
   とを特徴とするステンレス鋼溶接用フラックス入りワイ
   ヤ。