JPS63215395A

JPS63215395A - ガスシ−ルドア−ク溶接用複合ワイヤ

Info

Publication number: JPS63215395A
Application number: JP5048087A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Suzuki; 友幸鈴木; Shigemi Maki; 真木　成美; Harutoshi Kubota; 窪田　晴敏
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1987-03-05
Filing date: 1987-03-05
Publication date: 1988-09-07
Anticipated expiration: 2011-03-06
Also published as: JPH0822474B2

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）本発明は鋼構造物の溶接に用いるがスシールドアーク溶
接用複合ワイヤに関するものであり、更に詳しくはスパ
ッタ発生量の少ない高能率な金属粉系複合ワイヤに関す
るものである。

（従来の技術）最近、〃スシールドアーク溶接用複合ワイヤ（以下複合
ワイヤと記す）は軟鋼、５０キロＬ高張力鋼をはじめと
する各種鋼種を用いるａｖ＃造物の溶接に広く用いられ
るようになった。この理由として、複合ワイヤはその内
部に充填される７ラツクスの作用効果によって溶接の作
業性が良く、良好なビード外観、形状が得られると共に
ワイヤｆ＃着速度が商く、溶接能率が向上することが挙
げられる。しかし、最近の溶接の自動化、ロボット化の
動向下において更に高性能、高能率な複合ワイヤの開発
が得望されている現状にある。

この複合ワイヤはワイヤの外皮部が鋼であって、内部に
１０〜３０％の７ラツクスを光」眞して構成されている
。

内部に充填する７？ツクスを大別すると、チタニャ系な
どのスラグ剤とＳｉ、Ｍｎなどの脱酸剤、合金剤からな
るものと、鉄粉、ＳｉＳＭｎなどの金属粉で構成される
ものとがあるが、本発明は後者の金属粉Ｍ複合ワイヤに
関する。

従来の金属粉系複合ワイヤは次の特長を有するものの後
述の欠点があり、実用化できていなかった。

■　ソリッドワイヤと同等以上の溶着量を得ることがで
きて高能率である。

■　スラグの生成が少なく溶着効率が商いため、厚板の
多層溶接時などのスラグ除去が要らず、連続溶接が可能
である。

■　金属、合金類を充填アフプクスに添加で外るので溶
接金属組成、１１整の自由度が広い。

■　鋼に添加が困難な金属、合金類および少量の酸化物
なども添加が可能である。

以上の様に金属粉系複合ワイヤは多くの特長を有してい
るものの、特に炭酸がスをシールドガスとするアーク溶
接時において前記チタニャ系複合ワイヤに比較するとス
パッタ発生量が多いという問題があり、金属粉系複合ワ
イヤを広く実用化できていないのが現状である。

この様なスパッタの発生を押えるために例えば特開昭６
０−２５７９９３号公報、特開昭６１−１８０６９６号
公報記載の技術などが知られている。萌者はフラックス
の流動度により、後者はフラックス率や炭素あるいはア
ーク安定剤の添加量により７−りの安定化を図り、スパ
ッタの低減を狙ったものである。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、上記の技術にしても満足しうる溶接作業
性、すなわちアークの安定化によるスパッタの低減を得
るものではない。そのため、金属粉系複合ワイヤの適用
範囲を拡大してい（うえで大きな障害となっているのが
現状である。

本発明はこうした事情に着目し、炭酸〃スシールド〃ス
をシールドガスとする溶接においてもアークが安定し、
スパッタ発生量が少なく、かつ高能率な溶接が可能な金
属粉系複合ワイヤを提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段）本発明の〃スシールドアーク溶接用複合ワイヤは、金属
粉を９０％以上含有する７ラツクスを充填してなるフラ
ックス入りワイヤにおいて、ワイヤ重量比でアルカリ金
属が０．０１〜０．３５％、金属弗化物が弗素換算で０
．００７〜０．２１％であり、かつ弗素／アルカリ金属
（重量比）が０．２〜１．５であることをｖ？檄とする
。

以下、本発明について詳細に説明する。

（作用）まず、本発明においてブラックス中の金属粉を９０％以
上と限定したのは、余分なスラグを溶接中に生成させず
溶着効率を高めるためである。７ラツクス中の金属粉の
比率が９０％未満では溶着効率においてソリッドワイヤ
よりも低くなることと、生成人フグが多くなり過ぎ１パ
ス毎にスラグ除去を要するようになり、溶接能率が低下
する。

従って７ラツクスの９０％以上は金属粉でなければなら
ない。なおここでいう金属粉とは、鉄粉の他、ＳｉｌＭ
ｎ、Ｔｉ、Ｂ、ＡＩ、Ｍｇ、Ｃａ等の脱酸性元素とＮｉ
、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕ等の合金元素を意味している。これ
ら元素の添加方法としては、各々単体で添加しても、ま
たこれらの元素の合金として添加してもよい。

次に金属粉含有ブラックス中のアルカリ金属含有量をワ
イヤ重量比で０．０１〜０．３５％とし、＊ｉ弗化物を
弗素換算で０．００７〜０．２１％、かつ弗素／アルカ
リ金属（重量比）を０．２〜１．５に限定したのは以Ｆ
の理由からである。すなわち、金属粉を９０％以上添加
添加ことにより、金属粉系複合ワイヤの特長である溶着
速度が商く、溶接能率の向上効果は十分に得られる。し
かしながら、溶接作業性の面で重要視され、従来から最
大の間ｍ点であるスパッタ発生量については何ら減少効
果は得られない。そこで本発明者らはスパッタの減少を
目的に多くの実験を３７１　ｈ、試行錯誤をくり返した
結果、アークの安定性にはアルカリ金属と弗素が大いに
関係しており、スパッタ発生量の減少に有効であること
を発見した。

すなわち、ｔＩＳ１表に示す基本の７ラツクスにアルカ
リ金属と弗素の量を種々変化させた７う・ンクスを用い
て金属粉系ワイヤを試作し実験を行った。

この場合アルカリ金属をワイヤ重量比でｏ、ｏｏｓ〜０
．４７％、弗素をｏ、　ｏｏｅ〜０．３８％の範囲で種
々変動させ、軟鋼製外皮に２１％充填した１、６＋＋＋
ｍφの金属粉系ワイヤを作製した。

第１表ｆ：ｔＳ１図はこれ等ワイヤの下向溶接姿勢におけるス
パッタ発生量の測定結果を示す、溶接条件は電流４００
　Ａ、電圧３４Ｖ、溶接速度４０ｃｍ／分、ＣＯ２ガス
流量２５１／分、チップ母材間距離２５ｍｍとし、−ド
向溶按を打ってスパッタ発生量を比較検討した。なおス
パッタの捕集は銅製のスパッタ捕集箱を用いて行った。

この図から、金属粉系７フアクス中のアルカリ金属が０
．０１％未満ではアルカリ金属によるアークの安定効果
はみいだせず、アークが不安定となり、スパッタ発生量
が増加する。一方０．３５％超ではアーク艮が極端に艮
くなり、溶滴の移行性をさまたげるため、溶滴は次第に
大粒化してスムースに母材側に移行しない、そのため、
スパッタとして周囲に多量飛散する現象が発生する。し
た“がって、アーク安定剤であるアルカリ金属の含有量
は０．０１〜０．３５％とした１次に弗素であるが、０
．００７％未満では弗素によるアークＩｌｌ！整効果は
得られず、他力０．２１％超添加するとスラグの粘性が
過剰となり、スパッタやヒユームが増加するため、弗素
の含有量は０．ＯＯフ〜０．２１％とする。なお、アル
カリ源としてはＫＳＬｉ、Ｎａ、Ｒｂ％Ｃｓなどの化合
物、また弗素源としてはＭｇＦ’２、ＡＩＦ、、ＣａＦ
２などの弗化物や更にはアルカリと弗素を共有するＫＦ
、Ｎ　ａＦ　、　Ｋ　ｔＳｉＦ　＠、Ｎａ２５ｉＦａな
どの弗化物などの非金属物質を単体もしくは化合物の形
態で添加できる。

更に、実際の溶接においては溶接条件の変動、つまり溶
接速度やトーチ角度あるいはワイヤの狙い位置が変化し
た争、母材がプライマ塗布鋼板等の場合もある。これ等
溶接条件の変化においてアーク安定性の劣化をまねき六
バッタ増加をきたすことが十分考えられるため、この様
な悪条件下でもスパッタ発生量を最少限におさえる条件
に一ついて種々検討した結果、アーク性状がスパッタに
及ぼす影響を明らかにすることができた。すなわちアー
ク艮が良い場合あるいは逆に短か過ぎる場合１こアーク
安定性は劣化しスパッタは多発するが、アーク艮を常に
一定に保持［！できれば上述のごとき悪条件ドにおいて
もアーク安定性は保たれ、スパッタ量も最少限におさえ
られる。つまりアルカリ金属で７−ク民を得ながら弗素
によりこれを［整することが不可欠であることが判った
。そこで、アルカリ金属や弗素を前述の範囲内で添加す
るという条件だけでなく、これらの添加量を工夫すれば
スパッタ量を最少限度におさえることができるのではな
いかと考え、これ等の添加量を種々変動させた７ラツク
スを配合し、軟鋼製外皮に充填して試作ワイヤを作り実
験を行なった。その結果、弗素／アルカリ金１Ｉｌ（重
量比）が０．２未満であるとアルカリ金属の特性のみが
、逆に１．５超であると弗素の特性のみが生じ、アーク
安定性が得られずスパッタの減少効果は認められなかっ
た。

したがって９％素／アルカリ金属（重量比）を０．２〜
１．５とした。

以上が本発明ワイヤの主要構成であるが、少量のスラグ
物性調整によりビード形成良好化を図るために、５ｉｎ
２、Ｍ　ｎｏ　％Ａ　ＬＯ３、Ｆｅｄ。

ＦｅｚＯ３、ＭｇＯなどの酸化物を単体もしくは化合物
の形態でそのａ量が１０％を超えない範囲で添加するこ
とができる。

ワイヤ外皮としては通常軟鋼を用いるが、用途に応じて
低合金鋼および烏合金鋼を用いることができる。また、
本発明ワイヤは、ブラックス充填率は１０〜３０％の範
囲でワイヤ径は１．０〜２．４Ｍｌｌ１であることが望
ましい。また、ワイヤ断面構造は外皮円周部に合せ目を
有するオーブンシームワイヤの他、円周部に合せ目を持
たないクローズドシームワイヤのいずれでもよいが、自
動化、ロボット化を考慮すればシームレスワイヤが望ま
しい。

また、本発明を用いて溶接する場合に使用するシールド
ガス組成としては、炭１’１２ｔｆ大の他に炭酸ブスに
酸素〃スあるいはアルゴンガスを混合する場合も適用可
能である。アルゴンがスとの混合〃スの場合、アルゴン
のアーク安定化作用が重畳されるので、更にスパッタを
低減させることができる。

次に実施例を用いて本発明を更に具体的に説明する。

（実施例）２１２表に本発明複合ワイヤおよび比較のために試作し
た複合ワイヤのフラックス組成を、第３表にこれ等ワイ
ヤを用いて溶接したときの溶接試験結果を示す。

第２表において、Ｎｏ、１〜Ｎｏ、１１が本発明例、Ｎ
ｏ、１２〜Ｎｏ、１７が比較例である。いずれのワイヤ
も軟鋼外皮（Ｃ：０．０４９％、Ｓ　ｉ：０，０１％、
Ｍｎ：０．３４％）を用いてフラックスを充填し、断面
形状がシームレスワイヤの１．６ｍａ＋φワイヤにて炭
酸がスをシールドがスとして試験に供した６本発明例は
いずれもスパッタ発生量が少なく、かつ溶接能率および
溶着金属の機械的性質も良好であった。

これに対しＮｏ、１２ワイヤは金属粉量が少ないため溶
４１２ｎ率が満足されず、ＮＯ，１３ワイヤは弗素量お
よびアルカリ量とも過剰のためスパッタの多発を招いた
。Ｎｏ、１４．１６ワイヤはアルカリ量のわりに弗素量
が少ないため、逆にＮｏ、１５．１７ワイヤはアルカリ
量に比べ弗素量が多いためいずれもスパッタが多発し、
採用できない。

（発明の効果）以上のように、本発明のガスシールドアーク溶接用複合
ワイヤは主として炭酸ガスをシールドガスとして用いて
もスパッタ発生量が少なく、かつ高能率な溶接を可能に
したため、この種ワイヤの実用性を飛躍的に商めること
ができる８溶接の自動化、ロボット化および＾能率化に
答える本発明の価値は＾い。

【図面の簡単な説明】

第１図は金属粉中のアルカリ金属、弗素量とスパッタ発
生量の関係を示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）金属粉を９０％以上含有するフラックスを充填し
てなるフラックス入りワイヤにおいて、ワイヤ重量比で
アルカリ金属が０．０１〜０．３５％、金属弗化物が弗
素換算で０．００７〜０．２１％であり、かつ弗素／ア
ルカリ金属（重量比）が０．２〜１．５であることを特
徴とするガスシールドアーク溶接用複合ワイヤ。