JPS63303694A - 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］ 本発明は溶接用フラックス入りワイヤに関する。

［従来技術］ 溶接用フラックス入りワイヤは、外皮により形成される
中空部にフラックスが内蔵されているワイヤであり、か
かるワイヤの中空部の横断面構造としては、第８図に示
す如く、多種多様のものが知られている。

これら従来公知の中空部の横断面構造は、外皮が中空部
に突出していない単純な断面構造をした単純管（第８図
イ、口）と、外皮が中空部に突出している複雑な断面構
造をした複雑管（第８図ハ、二）とに大別される。また
、単純管ではあるが、第８図口に示すものは、外皮両端
がラップしているのでラップタイプのワイヤとして知ら
れている。

そして、いずれのフラックス入りワイヤにおいてもその
中空部の横断面形状は、突出している部分、ラップして
いる部分を除いて考えると、はぼ真円に近い形状となっ
ている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、上記従来技術には次のような問題点がある。

■単純管の場合における溶接時のアーク現象を観ると、
内部のフラックス柱の突き出し長が比較的長いためにフ
ラックス柱が溶融池中に突っ込んでしまうことがあり、
フラックス柱が溶融池中に突っ込んでしまうと、溶融金
属中にスラグを巻き込んだり、極端な場合にはアークが
不安定となり安定した溶接が行ない得ない場合がある。

特に、フラックス中に合金成分あるいは高融点原料を多
く含有する場合にかかる突っ込みがあると、溶融池中で
のフラックス成分の攪拌作用が充分でなくなり、そのた
めに合金成分のミクロ偏析を生ずることがある。

■一方、複雑管の場合は、単純管に比べるとフラックス
の突出し長は短く、溶融金属中へのスラグの巻き込み、
あるいは合金成分のミクロ偏析は比較的少ないが、溶融
金属中へのスラグの巻き込み、あるいは合金成分のミク
ロ偏析がより一層少ないワイヤの出現が望まれている現
状にあっては、まだまだ、従来の複雑管では不十分であ
るといわざるを得ない。

本発明は、こうした１１９情に着目してなされたもので
あって、従来公知のフラックス入りワイヤにおいて生じ
ることのあった、スラグの巻き込み、溶接金属中の合金
成分の偏析を皆無にし得るフラックス入りワイヤを提供
しようとするものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明に係るフラックス入りワイヤとは、外皮により形
成される中空部にフラックスを内蔵してなる溶接用フラ
ックス入りワイヤにおいて、該ワイヤの横断面における
該中空部の断面形状が、該中空部の断面形状の周縁に内
接する最大径の内接円の半径をＲとし、該内接円の中心
から該断面形状の周縁までの最大距離をＬとた場合にお
いて、Ｌ／Ｒ≧１．１を満足する形状であることにその
要旨を有するものである。

ただし、外皮が中空部側に突出している場合における内
接円とは、外皮が突出していないものと仮定した断面形
状の周縁に内接する最大径の内接円とし、外皮が周縁に
沿ってラップしている場合における内接円とは、外皮が
ラップしていないものと仮定した断面形状に内接する最
大径の内接円とする。

（作用） 以下に本発明をなすに至った経緯と合わせて本発明の詳
細な説明する。

本発明者は、上記した問題点を解決するために、溶接時
のアーク現象を子薊に観察し、フラックス柱の突き出し
長が長くなる理由を探究した。

その結果、フラックス柱の突き出し長が長くなるのは、
アーク中においてフラックス柱が壊れ難いためであろう
との知見を得た。

そこで、アーク中においてフラックス柱が壊れ易くなる
ためにはどのようにすればよいかについて思考をめぐら
すとともに数々のテストを試みた。

まず、フラックスの形態について検討を行なった。その
結果、フラックス原料を乾式混合し、粘結剤（例えば水
ガラス）により湿式混合後、乾燥させたフラックスを用
いた場合にはフラックス柱はアーク中において壊れ易く
、それにともない溶接金属中のスラグの巻き込みがなく
なり、また、溶接金属中の合金成分のミクロ偏析も生じ
ていないことが分った。しかしながら、この場合、フラ
ックスのコストが高くなり、ひいてはワイヤのコストが
高くなってしまい、安価なフラックス入りワイヤを提供
できない。

そこで、本発明者は、フラックスの形態以外、たとえば
スラックスの充填率、ワイヤ外皮の材質、ワイヤの断面
構造等の影響についてもさらに検討を進めた結果、ワイ
ヤの横断面における中空部の断面形状がアーク中におけ
るフラックス柱の突き出し長さに関連していることをつ
きとめた。

そこで、具体的にいかなる形状の場合に、フラックス柱
の突き出し長が短くなり、また、スラックス柱の突き出
し長が長くなるかについてさらに調査を行ない、その結
果本発明をなすにいたった。

すなわち、中空部の断面形状が、中空部の断面形状の周
縁に内接する最大径の内接円の半径をＲとし、該内接円
の中心から該断面形状の周縁までの最大距離をＬとした
場合において、 Ｌ／Ｒ≧１．１を満足する形状の場合、フラックス柱の
突き出し長が短くなる。

かかる形状の場合にフラックス柱の突き出し長が短くな
る理由は次のように推測される。

すなわち、従来の真円に近い横断面形状（Ｌ／Ｒ＝　１
）のワイヤに比べて、Ｌ／Ｈの値が１．１より大きくな
るにつれ外皮の最大肉厚と最小肉厚との差が大きくなる
。そのために、断面垂直方向での電流密度の差が大きく
なり、厚肉部分では電流密度が低く、一方薄肉部分では
電流密度が高くなり、薄肉部分においてアークが集中的
となる。集中的になったアークはフラックス柱に対して
外圧となり、そのためフラックス柱が短かくなる。その
結果、溶接金属中のスラグの巻込み、あるいは、合金成
分のミクロ偏析が減じてくると推測される。

なお、外皮が中空部側に突出している場合（以下突出し
ている部分を突出部という）には、に記した電流密度の
差は大きくはならず、この突出部は外皮の肉厚の差とし
て作用しないことが判明した。

また、外皮が周縁に沿ってラップしている場合にも、上
記した電流密度の差は大きくはならず、このラップは外
皮の肉厚の差として作用しないことも判明した。

以下に本発明の詳細な説明する。

本発明は、外皮内面により形成される中空部に７ラツク
スを内蔵してなる溶接用フラックス入りワイヤを対象と
するものであり、継目ありワイヤ若しくは継目なしワイ
ヤのいずれのタイプのブラックス入りワイヤにも適用し
得るものである。

本発明は、該ワイヤの横断面における該中空部の断面形
状に次の特徴を有している。

本発明の基本概念を示す第１図に基づき本発明の詳細な
説明する。

まず、外皮ｌによって形成される中空部？内に、中空部
２の周縁３に内接する最大径の内接円４を描く、この内
接円４の半径をＲとする。

この内接円４の中心０から最も遠い周縁３上の点Ａまで
の距離（周縁までの最大距離）をＬとし、Ｌ／Ｒが１．
１以上であるように中空部２の断面形状を定める。

ただし、第２図に示すように、外皮ｌが中空部２側に突
出している場合には、断面形状は、外皮は突出していな
いものと仮定した断面形状とし、（すなわち、周縁の端
Ｂ、Ｃから点線７を外挿し、この点線７を周縁３の一部
とし）、点線７を含んだ周縁３に内接する最大径の内接
円４がここでいう内接円とする。

なお、突出部６の態様としては、第３図に示すように各
８！態様があるが、いずれの場合も突出部６がないと仮
定した断面形状（すなわち外挿された点線により形成さ
れる断面形状）に内接する最大径の内接円がここでいう
内接円とする。

ただ、突出部がないと仮定するのは、内接円を描くとき
だけであり、内接円の中心から周縁までの最大距離を考
えるときは突出部は存在するものとする。このことは次
に述べる外皮がラップしている場合も同様である。

また、第４図（ａ）、（ｂ）に示すように、外皮が周縁
３に沿ってラップしている場合の内接円は、ラップして
いる部分８がないものと仮定した断面形状に内接する最
大径の内接円がここでいう１、内接円とする。

本発明は、中空部の断面形状がＬ／Ｒ≧１．１を満足す
る形状であることを特徴とするＬ／Ｒ≧１．１とするこ
とによりフラックス柱の突出し長を短くすることができ
、スラグ巻き込みや成分のミクロ偏析の低減化を図るこ
とができる。

なお、実際に、ワイヤ中空部の断面形状を本発明に係る
形状とするには、製品サイズに至る中間の加工工程にお
いて所要形状のダイスを適用すればよい、又は、圧延ロ
ール方式におけるカリバー形状を所要の形状に成すこと
によって得ればよい。

［実施態様の説明］ 未発１貝は単純管、複雑管のいずれにも適用可億である
が、単純管に適用した場合には、従来の複雑管に比べて
も、スラグ巻き込みについてはほぼ同等の、偏析につい
てはそれ以上の品質が得られる。

一般に単純管は、ワイヤへの加工性、ワイヤ送給時の直
進性も良好であり、かつ、廉価であるという利点を有し
ており、本発明を適用した場合においてもかかる利点は
維持される。

従って、本発明を単純管に適用した場合においては、従
来の複雑管の品質と同等あるいはそれ以上の品質のワイ
ヤであって、ワイヤへの加工性、ワイヤ送給時の直進性
に優れ、かつ、廉価なワイヤが得られる。

［発明−の実施例］ 以下実施例により本発明をより詳細に説明する。

（第１実施例） 外皮として５ＰＣＣ材を用い、第５図に示す中空部横断
面形状を有するワイヤを製造した。

第７図に製造工程のＪｌ！ｉ要を示す、なお、第５図に
示す形状への伸線（２）又は伸線（３）工程において、
例えば、中空部の断面形状が略三角形であるワイヤにつ
いては３方向ロールを適宜組み入れ、第６図に示すよう
に加工を進める。

なお、ワイヤの径は１．２ｍｍφとした。

このワイヤを使用して次の溶接条件にて溶接を行なった
。

溶接条件 電流舎電圧：　２８０ＡＸ３０Ｖ ガス：ＣＯ２２０立／分 継手形状：６０°開先　１０パス 下向き溶接 溶接中及び溶接後に、次の事項を調査した。

■ワイヤへの加工性、■溶接アーク中におけるフラック
ス柱の長さ、■溶接金属中のスラグの巻き込み及び成分
偏析の有無、■ワイヤの送給における直進性。

その結果を第１表に示す。

第１表 製品までの加工性；Ｏ：良好、×：あまり良好ではない
フラックス柱の長さ；短：３ｍｍ以下、長：３ｍｍを超
えるスラグ巻込みの有無；ｏ：全くなし、０：少しあり
、Δ：かなりあり成分偏析；Ｏ：全くなし、Ｏ：少しあ
り、Δ：かなりあり直進性；０：良好、×：あまり良好
ではない第１表において、溶接アーク中におけるフラッ
クス柱の長さが３ｍｍを越える場合は「長」で示し、３
ｍｍ以下の場合は「短」で示す、また、スラグ巻き込み
及び偏析については、全くない場合をＯ１少しある場合
をＯｌかなりある場合をΔで示した。さらに直進性につ
いては良好な場合を０、あまり良好でない場合をΔで示
した。

なお、第１表においてＮｏ、１−Ｎｏ、４及びＮＯ６８
はいずれもＬ／Ｒが１．１以上である本発明の実施例で
ある。そのうちＮｏ＋１−Ｎｏ。

４は単純管であり、Ｎ００８は中空部側に突出部を有す
る複雑管である。

一方、Ｎ００５〜Ｎ００７はＬ／Ｒが１．１未満である
従来例である。そのうち、Ｎｏ、６及びＮｏ、７は単純
管であり、Ｎｏ、５は中空部側に突出部を有する複雑管
である。

まず、単純管についてみると、本発明の実施例（Ｎｏ、
１〜Ｎ　ｏ　、　４）はいずれもフラックス柱が短く、
スラブ巻込みはほとんどなかった。特にＬ／Ｒが２．０
と大きなＮ００２についてはスラグ巻き込みは全くなか
った。

また、偏析は全く生じなかった。すなわち、一般・には
、単純管より偏析が少ない従来の複雑管（Ｎｏ、５）よ
りもＮｏ、２は偏析が少なかった。

次に、複雑管の場合を説明する。

従来の複雑管（Ｎ　ｏ　、　５）では、フラックス長は
短く、スラグの巻き込みはないが、偏析がわずかに生じ
ている。それに対し、本発明の実施例（Ｎｏ−８）では
、フラックスは短く、スラグの巻き込みがないとともに
偏析もまったく生じていない。

なお１表１のＮｏ、１〜Ｎｏ、８のワイヤの中空部の横
断面形状は第５図のＮ００１〜Ｎ００８の形状にほぼ相
当している。

［発明の効果］ 本発明は以上のように構成したので以下の効果が得られ
る。

従来のワイヤに比べ、フラックス柱の突き出し長が短く
なり、溶融金属中へのスラグの巻き込み及び溶融金属中
のミクロ偏析が低減される。

【図面の簡単な説明】

第１図から第４図までは本発明の基本概念を説明するた
めのワイヤの横断面図である。第５図は、ワイヤ中空部
の横断面形状を示す断面図である。第６図及び第７図は
本発明に係るワイヤの製造工程の例を示す工程図である
。第８図は従来例に係るワイヤの横断面図である。 ｌ・拳外皮、？・・中空部、３・・周縁、４・・内接円
、６拳骨突出部、７・・外挿した点線、８・φ・ラップ
。 第４区（ａ） −Ｃ％ＪｒＱ寸 区 ば） 派 ＬＯ＜Ｄ　　　　　ト　　　　　　の ｏ　　　　　ｏ　　　　　　ｏ　　　　　　　　。 第し 一

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、外皮により形成される中空部にフラックスを内蔵し
   てなる溶接用フラックス入りワイヤにおいて、該ワイヤ
   の横断面における該中空部の断面形状が、 該中空部の断面形状の周縁に内接する最大径の内接円の
   半径をＲとし、該内接円の中心から該断面形状の周縁ま
   での最大距離をＬとした場合において、Ｌ／Ｒ≧１．１
   を満足する形状であることを特徴とする溶接用フラック
   ス入りワイヤ。 ２、ワイヤは単純管ワイヤである特許請求の範囲第１項
   記載の溶接用フラックス入りワイヤ。