KR900001676B1 - 셀프-시일드 아아크용접용 플럭스충전 용접봉 - Google Patents

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Description

셀프-시일드 아아크용접용 플럭스충전 용접봉

제1도는 LiF, Li₂SiO₃, LiBaF₃에 의한 수분흡수의 시간에 따른 변화에 대한 그래프.

제2도는 적정 아아크전압 범위에 대한 LiBaF₃의 영향에 대한 그래프.

제3도는 용접부의 노치 인성(靭性)에 대한 Zr의 영향에 대한 그래프.

제4도는 용접실험에 사용된 홈의 예시도.

본 발명은 셀프-시일드(self-shielded) 아아크용접용 플럭스 충전 용접봉(flux cored wire electrode)에 관한 것이다.

좀더 상세히는, 인성이 큰 용접금속을 제공할 수 있고 어떠한 용접자세에서 용접할지라도 피트와 불완전한 융합과 같은 용접결함이 없는 플럭스충전 용접봉에 관한 것이다.

플럭스충전 용접봉은 플럭스로 충전된 금속외피로 이루어진다. 상기 용접봉에 일반적으로 사용된 플럭스의 주요성분은 슬랙형성제와 시일드제로 작용하는 CaF₂, 탈산제와 탈질소제로 작용하는 Al, 그리고 탈산제와 시일드제로 작용하는 Mg이다.

이러한 플럭스충전 용접봉을 사용하면 시일드가스와 플럭스를 따로 공급할 필요가 없게되어 용접효율이 개선되므로 유익하다.

더욱이, 이러한 용접봉은 내후성이 탁월하며 여러 가지 또다른 잇점들도 있다.

그러나 현재 상기 와이어 용접봉은 토목공사와 건설현장등의 옥외용접의 특정한 경우에만 사용되고 있다. 그렇기 때문에 그 잇점들이 충분히 항유되고 있다고 말하기는 어렵다. 이러한 제한된 용도와 다른 분야에 광범위하게 사용되는 것이 지연되는 이유로 다음의 단점을 들 수 있다.

(1) 예컨대 탈산제와 탈질소제로서 첨가되는 Al과 탈산제와 시일드제로서 첨가되는 Mg로부터 각각 유도될 뿐만 아니라 고융점을 갖고 있는 Al₂O₃와 MgO가 슬랙의 주성분을 구성하기 때문에, 슬랙혼입이 쉽게, 특히 다층용접에서 일어날 수 있다.

(2) 용착금속에 다량의 Al이 보유되는 데다가 결정입자가 산소의 비상한 감소(약 50-100ppm)의 결과로 더 조대화하는 경향이 있어서 만족할만한 노치인성이 얻어질 수가 없다.

(3) 얻어진 슬랙과 용융금속은 과도하게 높은 표면장력을 나타내어 수직상향자세 또는 위보기 자세에 있어서 비이드 적하가 일어나기 쉽다.

(4) 적정 아아크 전압범위가 좁아서 피트와 블로우호울의 제거를 위해 전압 및/또는 용접와이어 돌출길이의 엄격한 조절이 요구된다.

(5) 높은 증기압을 갖는 Mg와 CaF₂가 플럭스 성분으로서 많은 양으로 사용되기 때문에, 다량의 퓨움이 발생되어 작업환경을 상당한 정도로 오염시킨다.

따라서 상기한 바와같은 결점들이 없는 플럭스층전용접봉을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.

또다른 목적은 그의 특징점인 내후성을 최대로 할 수 있는 플럭스충전용접봉을 제공하는 것이다.

본 발명은 필수성분으로서 다음의 성분, 즉

BaF₂: 25-70 중량퍼센트

알칼리금속 플루오르화물 : 1-30 중량퍼센트

Ca, Sr, Ba로 구성되는 군으로부터 선택된 알칼리토금속의 산화물과 Fe, Mn, Ni, Co, Ti, Al, Zr으로 구성되는 군으로부터 선택된 금속의 산화물로 구성된 복합산화물 :

1-30 중량퍼센트

Al : 3-12 중량퍼센트

Mg : 2-10 중량퍼센트

Mn : 0.5-10 중량퍼센트

를 함유하는 분립상 플럭스로 충전된 강외피로 이루어진 플럭스 충전용접봉을 제공한다. 본 발명에 따른 분립상 플럭스의 성분이 한정된 근거를 이하에 설명한다.

첫째, BaF₂를 25-70%의 양으로 주요슬랙형성 성분으로서 사용한다. 종래의 슬랙형성 물질인 CaF₂와 SrF₂와 비교했을 때 BaF₂는 용적이행과 시일드 능력에 있어서 우월하다.

더욱이, BaF₂는 수직상향자세에 있어서 용융금속이 적하되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

상기한 특징들은 정극성(용접봉 음극) 직류아아크용접의 경우에 특히 유의적이다.

25%보다 낮은 BaF₂수준에서는 BaF₂의 사용이 상기한 점에 있어서 그렇게 효과적이지가 않으며 30% 이상의 BaF₂가 사용될 때 시일딩이 효과적으로 달성된다.

역으로, 70%를 넘는 수준에서는 슬랙형성이 과도하여 슬랙혼입과 같은 용접결함이 쉽게 형성되고 용접성능이 감소된다.

슬랙형성물질로서 평가할 때, BaF₂는 다소의 단점이 있다. 따라서 BaF₂는 종래의 CaF₂, SrF₂등과 비교할 때 용접용입을 더 얕게 만드는 특성이 있다.

또한, 이하에 설명된 바와 같이 Al과 Mg로부터의 반응생성물인 Al₂O₃와 MgO와 함께 탈산제와 탈질소제로서 가해진, BaF₂는 고융점슬랙을 형성하므로 슬랙혼입과 불완전융합과 같은 용접결합도 쉽게 나타난다.

더욱이, 비이드의 광택과 외관은 항상 양호하지 않다. BaF₂의 이들 부정적인 특징들에 대처하기 위하여 본 발명에 따르면 (1)알칼리금속 플루오르화물과, (2)아래에 설명한 알칼리토금속 산화물과 금속산화물로 구성된 복합산화물을 복합적으로 사용한다.

알칼리금속(Li, K, Na, Rb등)의 플루오르화물은 얻어지는 슬랙의 융점과 점성을 조절하고 아아크를 강화, 안정화하고, 이로써 용입을 더 깊게하고 슬랙혼입과 불완전 융합과 같은 결합이 일어나는 것을 억제하는 기능을 수행한다.

이들 기능의 확보에는 1% 이상의 양이 요구된다.

그러나, 30%를 넘는 첨가수준에서는 슬랙의 유동성이 과도하게 되므로 슬랙의 비이드외관이 더욱 나빠지고 수직 또는 위보기 용접자세에서 용융금속의 저하가 현저해진다. 플럭스내의 수분은 용접금속내에서 기공 형성의 원인이 되기 때문에, 흡습성이 전혀없는 Na₂ZrF₆, K₂SiF₆, Na₂SiF₆, Na₃AlF₆, Rb₂SiF₆, K₂TiF₆, K₂ZrF₆, LiF, LiBaF₃등이 알칼리금속 플루오르화물로서 사용하기에 적합하다.

이것들은 단독으로 또는 복합하여 사용된다.

그 가운데서 복합 알칼리금속 플루오르화물은 LiBaF₃는 만족할만한 슬랙형성, 시일딩, 용입향상, 아아크안정화 효과들을 갖는 한 플럭스 성분이고 더욱이 고유의 수분함량이 적고 습기를 잘 흡수하지 않는 것이 특징이다.

LiBaF₃가 주요성분인 플럭스를 사용함으로써 핏트와 블로우호울과 같은 수분(환언하면 수소)으로부터 유래하는 기공성 및 기타 결함을 가능한 최대한도로 방지할 수 있다.

제1도는 비교적 알칼리금속화합물들 가운데 고유수분과 흡습성이 비교적 낮은 것으로 알려진 LiF, Li₂SiO₃, LiBaF₃에 대한 수분함량의 경시변화를 나타낸다. 여기서 사용된 용어 ＂고유수분＂은 제조직후의 수분함량(결정수, 흡착수등을 포함한다)을 의미한다.

수분함량의 증가는 각 시료를 일정한 기간동안 방치하고 (30℃상대습도 80%에서), 1000℃에서 가열하여 방출된 수분을 측정함으로써 측정하였다.

제1도에서 명백한 바와 같이, LiBaF₃는 LiF, Li₂SiO₃와 비교할 때 고유수분과 흡습성이 매우 낮다. 그러므로 플럭스이 성분으로서 LiBaF₃를 사용하면 플럭스내의 전체 수소함량이 낮은 수준으로 감소되며, 이로써 피트와 블로우 호울과 같은 수소로 인한 기공성 결함의 형성이 가능한 최대한도로 방지될 수 있으며 따라서 만족할만한 용접부를 생성하기에 적당한 아아크 전압범위가 확장될 수 있다.

제2도는 BaF₂: 40%, Al : 7% : Mg : 8%, Mn : 3.5%, CaO : 0.5% 그리고 잔부가 Fe로 구성되는 기본조성에 LiBaF₃: 0-32%를 부가하여 제조된 분립상 플럭스로 연강외피를 충전하고(플럭스의 양은 전체 용접봉중량의 20%) 이어서 플럭스와 함께 외피를 신선 가공함으로써 2mm의 직경을 갖는 플럭스충전용접봉을 제조하여서 내피트형성성에 대한 LiBaF₃의 효과(적정 아아크 전압범위)를 조사하기 위하여 시험용접에 사용한 실험의 결과를 도시한 그래프이다.

그 용접조건과 시험방법은 다음과 같다.

용접전류 : 250A : 용접속도 : 20cm/분 : 전류와 극성 : DC, 와이어(-) : 와이어의 돌출길이 : 25 mm : 토오치각도 : 0°, 평강판(JIS G 3106, SM-50, 두께 25mm×길이 500mm)을 상기 조건하에서 아래보기 자세로 1패스로 함께 용접하여 용접부를 X선투과시험(JIS Z 3104)하였다.

방사선 사진으로부터 판단된 결함이 1종 1급으로 분류될 수 있는 전압범위를 적정전압범위로 간주하였다. 와이어 용접봉이 스탁아웃될때의 전압을 상기 범위의 하한으로 간주하였다.

제2도에서 명백한 바와 같이, 적정 아아크전압범위는 LiBaF₃의 첨가수준의 증가에 따라 확대된다.

5% 이상의 양으로 LiBaF₃를 배합했을 때 적정 아아크전압범위가 급격히 확장된다.

10% 이상의 양으로 첨가하면 내피트성이 매우 양호해진다.

Ca, Sr, Ba로 구성되는 군으로부터 선택된 알칼리 토금속의 산화물과 Fe, Mn, Ni, Co, Ti, Al, Zr으로 구성되는 군으로부터 선택된 금속의 산화물로 구성된 복합산화물은 비이드의 외관과 광택을 개선하고 슬랙시일드 효과를 증대시킬 뿐만 아니라 Al과 Mg과 같은 강한 탈산제에 의하여 과도하게 탈산된 용착금속에 산소를 공급함으로써 노치인성을 개선하는 효과를 갖는다.

더욱이, 그 가운데 Sr로 구성된 복합산화물은 아아크안정성을 개선하는 효과가 있다.

이들 기능이 효과적으로 수행되기 위하여 플럭스는 1% 이상의 양으로 상기 복합산화물을 함유해야 한다.

그러나, 30%를 넘는 수준에서는 용적이 과도히 크게되어 다수의 스패터가 빈번히 발생되고 슬랙의 박리성이 악화된다.

상기한 알칼리토금속 산화물은 쉽게 공기중의 수분과 CO₂를 흡수하고 고융점을 갖는다.

그러므로, 그것을 단독으로 사용하면 기공과 슬랙혼입과 같은 용접결함과 빈번하고 많은 스패터링현상이 초래된다.

그럼에도 불구하고, 상기의 두 금속산화물류간의 복합산화물의 형성은 안정하고 난흡습성인 화합물을 제공한다.

더욱이, Fe와 Mn의 산화물로 이루어지는 복합산화물은 알칼리토금속 산화물 단독과 비교하면 더 낮은 융점을 갖는다.

본 발명에 따라 사용된 복합산화물은 일반식 X_xN_yO_z로 나타낼 수 있는데, 여기서 M은 Ca, Sr 또는 Ba이고 N은 Fe, Mn, Ni, Co, Ti, Al 또는 Zr이며 그리고 x, y, z는 각각 양수이다.

M이 Ca인 복합산화물의 전형적인 예들은 CaFe₂O₄, Ca₂FeO₅, Ca₂MnO₄, CaMn₂O₄, CaMn₃O₁₀이며, M이 Sr인 복합산화물의 전형적인 예들은 Sr₂FeO₄, Sr₇Fe₁₀O₂₂, SrFeD_2.5, Sr₂Fe₂O₅, Sr₃SiO₅, SrSiO₃, SrMnO₃, Sr₂MnO₄, Sr₃Mn₂O₇, SrNiO₃, SrTiO₃, Sr₃Al₂O₆, Sr₂ZrO₄이고 M이 Ba인 복합산화물의 전형적인 예들은 BaFe₂O₄, Ba(MnO₄)₂, Ba₃NiO₄, BaSiO₄, BaSiO₃, Ba₃SiO₄이다.

그러나, Si를 함유하는 이들 복합산화물은 강한 탈산제인 Al과 Mg에 의하여 환원되어 Si를 제공하고, 그것은 용착금속내에 잔류하여 조대한 페라이트 결정조직을 형성시키므로 인성이 저하된다. 이것이 Si가 본 발명에 따라 사용된 필수원소들 가운데서 발전되지 않는 이유이다.

Al은 강한 탈산제와 탈질소제로서 그리고 질소고정제로서 불가결한 원소이다. 그것은 대기로부터 침입하는 산소와 질소를 포착하고 이로써 기공 또는 피티형성을 방지한다. 이러한 효과를 일으키기 위하여, Al은 3%이상의 양으로 플럭스에 존재해야 한다. 그러나 Al이 과도하게 높은 수준으로 첨가하면 과량의 Al이 용착금속내에 남게되어 결정입자가 보다 조대하고 취약하게 된다.

따라서, Al은 12%를 초과하지 않는 양으로 사용해야한다.

Al원(源)으로서 금속 Al뿐 아니라 Fe-Al, Al-Mg, Al-Li와 같은 Al합금도 사용될 수 있다.

Mg은 강한 탈산기능을 발휘한다.

또한, 그것은 아아크의 열에 노출될 때 쉽게 금속증기를 제공하여 탁월한 시일드 효과를 낸다.

2% 미만의 Mg수준에서는 이러한 효과가 만족할정도로 발휘될 수 없고, 게다가 복합적으로 사용된 Al의 수율이 감소하고 이로써 Al의 탈질소효과와 질소 고정효과가 만족할정도로 발휘되지 않는다.

역으로, 과도한 양의 Mg은 퓨움발생량을 증대시키고 이로써 용융지의 관찰이 곤란하게 되고 동시에 작업 환경이 오염된다. 더욱이, 슬랙의 점성의 증대로 인하여 스패터의 양이 증가하고 피포성이 감소한다.

그러므로, Mg은 10% 이하의 양으로 사용되어야 한다.

금속 Mg이 또한 Mg원으로 사용될 수 있다.

그러나 금속 Mg은 아아크의 열에 노출될 때 폭발적으로 기화되고, 이로써 다발하는 스패터를 형성하는 원인이 되기 때문에, Mg을 Al-Mg, Mg-Si, Mg-Si-Ca, Ni-Mg 또는 Li-Mg와 같은 Mg합금의 형태로 첨가하는 것이 바람직하다.

Mn은 용착금속의 강도를 증가시킨다. 그것은 또한 용융금속의 표면장력을 감소시키는 원인이 되고 이로써 비이드의 형상을 조정한다. Mn은 적어도 0.5% 이상의 양으로 첨가해야 한다.

그러나 10%를 넘는 Mn수준에서는 용착금속의 강도가 과도히 높게되어, 용착금속은 연성과 내균열성이 열화된다.

Mn원으로서 금속 Mn과 Fe-Mn, Fe-Si-Mn과 같은 Mn합금이 사용될 수 있다.

또한, Li₂MnO₃, SrMnO₃, Ba(Mno₄)₂등의 복합산화물들뿐만 아니라, MnO, MnO₂등의 산화물들이 또한 Mn원으로서 사용될 수 있다.

그 이유는 본 발명에 따라서 사용된 플럭스가 Mn보다 산소에 더 큰 친화력을 갖는 다량의 이들 원소들(Al, Mg)을 함유하고 이 원소들이 Mn산화물을 탈산하여 그것을 금속 Mn으로 변화시키기 때문이다.

본 발명의 실행에 사용되는 플럭스의 필수성분은 상기에 언급된 바와 같다. 그러나 해양구조물분야의 같은 저온에서의(일반적으로 -10℃내지 -60℃) 노치인성이 요구되는 분야에서 사용하기 위해서, Ni : 0.5-20%, Zr : 0.1-4%, Ti : 0.01-0.5% 및 B : 0.01-0.2%중 하나 또는 그 이상을 더 배합하는 것이 효과적이다.

아아크의 안정성을 증가시키기 위해서는 희토류원소 Ce 및/또는 La을 총량으로 0.01-05%만큼 첨가하는 것도 또한 효과적이다.

0.01% 이상의 양으로 사용되었을 때 희토류원소는 아아크의 안정성을 향상시키는데 효과적이다.

0.01% 미만 수준의 첨가에서는 이것은 상기면에서 유의적으로 효과적이 아니지만 0.5%를 초과하는 수준에서는 역효과가 발생된다.

따라서, 예를 들면 슬랙의 커버링이 감소되거나 두드러진 스패터링이 일어난다. 상기 희토류원소를 함유하는 화합물로서, (Ce, La)-Fe-Si과 (Ce, La)-Ca-Si등의 혼합된 금속 및 합금등과 CeO₂, Ce₂O₃, La₂O₃와 같은 산화물을 들 수 있다. 이하에서 이와같은 이차적인 첨가물에 관한 간단한 설명을 한다.

니켈은 오스테나이트 생성원소이며 다량의 Al을 보유하는 것으로부터 초래되는 페라이트 결정입자들이 조대화되는 것을 억제함으로써 용착금속의 노치인성을 증대시키는 효과를 갖고 있다. 그러나 효과는 0.5% 이상의 첨가수준에서 효과적으로 발휘된다.

그러나, 20%를 초과하는 첨가수준에서 강도는 과도하게 되어 내균열성이 불량하게 된다.

니켈원으로서, Fe-Ni-Cr과 Ni-Mg과 같은 니켈합금뿐만 아니라 금속니켈, NiO와 Ba₂NiO₄와 같은 니켈의 산화물 및 복합산화물을 들 수 있다.

Zr은 결정입자를 미세하게 만들고 침투된 질소를 고정함으로써 용착금속의 노치인성을 향상시키는 효과를 갖고 있다.

이 효과는 0.1% 이상의 첨가수준에서 효과적으로 발휘된다. 첨가수준이 4%를 초과할 때 슬랙의 소부/부착이 현저하게 되어 박리성이 악화된다. 더욱이, 노치인성은 보다 저하된다.

제3도는 50%의 BaF₂, 3.5%의 LiF, 6%의 SrMnO₃, 9.2%의 Al, 7%의 Mg, 0.2%의 Mn, 5%의 Ni, 잔부 Fe로 이루어지는 기본조성에 Fe-Zr(Zr : 30%)의 형태로 0.1-5%의 Zr을 첨가함으로써 제조된 분립상 플럭스로 충전된 연강외피를 1.6mm의 직경으로 신선가공하여 제조한 플럭스충전 용접봉을 사용한 시험에서 플럭스내의 Zr함량과 노치인성 사이의 관계를 표시하는 그래프이다. 용접조건은 다음과 같다.

시험조건 :

모재 : SM-50A, 판두께 19mm

용접자세 : 아래보기 자세, 7층, 13패스

용접전류 : 250A, DC(-)

용접전압 : 21V

용접속도 : 15-22cm/분

와이어의 돌출길이 : 25mm

노치인성시험 : JIS Z 3112에 따른 2mmV노치샤르피시험.

제3도로부터 분명한 바와 같이, 플럭스 Zr을 0.1-4%첨가하면 노치인성이 향상되고 특히 0.5-3%의 Zr이 첨가되었을때의 향상은 현저하다.

Zr원으로서 Fe-Zr과 Zr-Si와 같은 합금, K₂ZrF₆와 Na₂ZrF₆와 같은 플루오르화물, ZrO₂, ZrSiO₄(지르콘사) 및 Li₂ZrO₃와 같은 산화물과 복합산화물들을 들 수 있다.

Ti은 매우적은 양으로써 노치인성을 증대시키는데 효과적이다. 이 효과는 0.01%이상의 첨가수준에서 효과적으로 발휘된다. 이 경우 Ti을 상기 언급된 첨가수준 범위에서의 Zr 및/또는 0.01-0.2%의 B와 병용하면 상기 효과를 더 유의적으로 할 수 있다.

그러나, Ti의 첨가수준이 0.5%를 초과할 때 연소된 슬랙의 부착이 계속되어 비이드의 외관과 용접능률이 악화된다. Ti원으로서, Fe-Ti와 같은 합금과 금속 Ti뿐만아니라 TiO₂와 Ti₂O₃와 같은 산화물과 Li₂TiO₃, CaTi₂O₄및 CaTiO₃와 같은 복합산화물이 사용될 수 있다.

단독으로 사용될 때, B는 노치인성을 향상시키는데 거의 비효과적이다. 그러나, 적절한 양의 Ti과 병용되면, B는 상기에 언급된 바와 같이 Ti의 효과를 더 강화한다.

그러한 효과는 0.01% 이상의 첨가수준에서 효과적으로 발휘될 수 있는 반면 0.2% 초과하여 B를 첨가하면 경화로 인하여 내균열성이 저하되며 노치인성도 감소된다.

B원으로서, Fe-B와 같은 합금, B₂O₃와 같은 산화물, Li₂B₄O₇과 Na₂B₄O₇과 같은 복합산화물을 들 수 있다.

플럭스는 Al₂O₃, MgO, FeO, Fe₂O₃, Na₂O, K₂O, LiFeO₂, Li₂MnO₃, Li₂SiO₃및 SiO₂와 같은 산화물과, 알칼리금속플루오르화물외에 다른 CaF₂, SrF₂, MgF₂, BaSiF₆, AlF₃, MnF₂, CeF₃및 LaF₃와 같은 플루오르화물과, Li₂CO₃, Na₂CO₃, BaCO₃, CaCO₃, MgCO₃, SrCO₃및 MnCO₃와 같은 탄산염을, 단독 또는 복합하여 첨가되는 슬랙형성제로서 각각 슬랙의 혼입 또는 용접성능의 저하를 초래하지 않는 양, 바람직하게는 전체 용접봉의 중량의 기준으로 18% 미만의 총량(상기한 슬랙형성물질, 즉 BaF₂: 알칼리금속 플루오르화물과 : Ca, Sr, Ba 가운데서 선택된 알칼리 토금속의 산화물과 Fe, Mn, Ni, Co, Ti, Al 및 Zr가운데서 선택된 금속의 산화물로 구성된 복합산화물이 포함됨)으로 더 함유할 수 있다.

용착금속의 고온강도 및 내식성등의 기계적 성질을 향상하기 위해서, 또한 Cr, Mo, Cu, Nb, V, Co 및 P와 같은 원소가 첨가될 수 있다.

더욱이, 철 분말은 와이어 용접봉의 제조에서 강외피를 충전하는 단계에서 분립상 플럭스의 유동성을 개선하기 위하여 또는 용착속도를 증대시키기 위하여 또한 첨가될 수 있다.

앞서의 설명은 강외피를 충전하는 플럭스의 조성에 초점을 맞추었다.

각 성분의 효과를 효과적으로 발휘시킬 수 있는 또다른 매우 주요한 인자는 플럭스의 충전율이다.

충전율은 전 와이어 중량을 기준으로 15-30%범위내에서 선택되어야 한다. 만일 충전율이 15% 미만이면 상기에서 지정된 각 플럭스성분의 함량은 불충분하므로 만족스러운 효과를 얻을 수 없다.

반면에 30%를 초과한 충전율에서는 용착금속은 알루미늄과 다른 합금의 양이 과잉되고 따라서 의도하는 기계적 성질을 어떤 경우 얻을 수 없으며, 다른 경우 결과적으로 생성된 슬랙의 양이 과잉으로 되어 용접작업성의 저하 또는 슬랙의 혼입같은 문제점에 직면하게 된다.

외피의 가장 보편적인 재료는 연강이다.

의도하는 사용목적에 따라 저합금강 및 고합금강이 또한 사용될 수 있다. 외피의 단면구조는 와이어 직경이 2mm 또는 그 미만일 경우에 비교적 단순한 원통형이 사용되는 것이 일반적일지라도, 특별히 제한되지 않으며, 복잡한 방식으로 외피를 내부로 턱킹하여 제조된 구조는 약 2.4 내지 4mm인 큰 직경을 가진 와이어 용접봉을 제조하는데 사용되는 것이 일반적이다.

상기에서, 본 발명의 구성은 요약되었다.

강외피에 충전될 플럭스의 성분으로서 특정성분을 선택한 결과로서 피트와 불충분한 융합과 같은 용접결합이 없고 양호한 기계적 특성(특히 인성)을 어느 용접자세에서든지 제공할 수 있는 셀프-시일드 아아크 용접용 플럭스 충전 용접봉을 제공하는 것이 가능하다.

다음 실시예로써 본 발명의 효과를 설명한다.

[실시예]

화학조성이 표 1과 같은 강외피를 조성이 표 2(충전율 : 20%)와 같은 분립상 플럭스로 충전하여 인발함으로써 직경이 2mm인 플럭스 충전 용접봉을 얻었다.

이렇게해서 얻는 각 와이어 용접봉을 사용하여 시험용접을 아래 주어진 조건하에서 실행하였다.

그 결과를 표 3에서 나타내었다.

용접조건 :

시험판 : JIS G 3106, SM-50A, 두께 45mm×길이 500mm

개선형상 : X개선(제4도)

용접전류 : 250(A), DC[와이어(-)]

용접전압 : 21-22(V)

용접속도 : 13-25(cm/분)

와이어의 돌출길이 : 20-25(mm)

누층법 : 각 표면과 이면에 대해 8층, 14패스

용접자세 : 아래보기 자세

뒷면고르기 : 아아크 에어 가우징을 한 후 그라인더로 밀(mill)스케일 제거

시험방법 :

인장시험 : JIS Z 3111

충격시험 : JIS Z 3112

옆굽힘시험 : JIS Z 3122

초음파탐상시험 : JIS Z 3060

[표1]

표 2와 표 3으로부터 명확한 바와 같이, 본 발명에 따른 요건을 충족시키는 와이어 용접봉(Nos.1-7)을 사용하여 순조로운 방법으로 얻은 용착금속은 블로우호울, 슬랙혼입 및 불충분한 융합등과 같은 결점이 없고 또한 기계적 특성도 양호하다.

특히, 플럭스에 배합된 적당한 양의 Ti와 Zr양을 지닌 와이어 용접봉(Nos.6과 7)과 플럭스에 배합된 적당한 양의 Ti과 B를 지닌 와이어 용접봉(No.3)을 사용하여 얻은 용착금속은 낮은 온도(-30℃)에서의 노치인성이 극히 우수하였다.

반면에, 본 발명에 따른 요건의 어느것도 충족시킬 수 없는 비교용 와이어 용접봉은 용접작업성, 초음파탐상시험결과 및 기계적 성질중 최소한 어느하나에서 뒤떨어지는 용착금속을 제공하였으며, 따라서 본 발명의 목적을 달성할 수 없었다.

[표2]

[표3]

Claims (8)

1. 강외피와 필수성분으로서 다음 성분 BaF₂: 25-70 중량%, 알칼리금속 플로오르화물 : 1-30 중량%, Ca, Sr, Ba로 이루어지는 군에서 선택된 알칼리토금속의 산화물과 Fe, Mn. Ni, Co, Ti, Al, Zr로 이루어지는 군에서 선택된 금속의 산화물로 구성된 복합산화물 :

   1-30중량%,

   Al : 3-12중량%

   Mg : 2-10중량%

   Mn : 0.5-10중량%,를 함유하는 분립상 플럭스로 구성되며, 상기 외피를 전 와이어 용접봉 중량을 기준으로 15 내지 30중량% 만큼 상기 플럭스로 충전한 것을 특징으로 하는 셀프 시일드 아아크용접용 플럭스충전 와이어 용접봉.
2. 제1항에 있어서, 알칼리금속 플라오르화물이 Na₂ZrF₆, K₂SiF₆, Na₂SiF₆, Na₃AlF₆, Rb₂SiF₆, K₂TiF₆, K₂ZrF|₆, LiF, LiBaF₃로 구성되는 군에서 선택된 하나이상의 구성요소로 이루어지는 것을 특징으로 하는 용접봉.
3. 제2항에 있어서, 알칼리금속 플루오르화물이 LiBaF₃인 것을 특징으로 하는 용접봉.
4. 제3항에 있어서, 플럭스에 5% 이상의 LiBaF₃가 함유된 것을 특징으로 하는 용접봉.
5. 제3항에 있어서, 플럭스에 10% 이상의 LiBaF₃가 함유된 것을 특징으로 하는 용접봉.
6. 제1항에 있어서, 플럭스에 0.5 내지 20%의 Ni, 0.1 내지 4%의 Zr, 0.01 내지 0.5%의 Ti, 0.01 내지 0.2%의 B로 구성되는 군으로부터 선택된 하나이상의 금속이 더 함유된 것을 특징으로 하는 용접봉.
7. 제1항에 있어서, 플럭스에 0.01-0.5%의 총량내에서 Ce, La으로 구성되는 군에서 선택된 하나이상의 희토류원소가 함유된 것을 특징으로 하는 용접봉.
8. 제6항에 있어서, 플럭스에 Zr이 0.5-3%의 양내에서 함유된 것을 특징으로 하는 용접봉.

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