JPH01150494A - ガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤ - Google Patents

ガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤ

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JPH01150494A
JPH01150494A JP30909087A JP30909087A JPH01150494A JP H01150494 A JPH01150494 A JP H01150494A JP 30909087 A JP30909087 A JP 30909087A JP 30909087 A JP30909087 A JP 30909087A JP H01150494 A JPH01150494 A JP H01150494A
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Kozo Yamashita
山下 礦三
Kazushi Suda
須田 一師
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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〕 本発明はシールドガスを用いてアーク溶接を行なう場合
に用いるアーク溶接用ソリッドワイヤに関し、特に溶接
中に優れた溶接作業性を要求される場合に使用するガス
シールドアーク溶接用ソリッドワイヤに関するものであ
る。
〔従来の技術〕
アーク溶接用ソリッドワイヤは、シールドガスを用いて
溶接するとワイヤ先端に比較的大径の溶滴が形成され、
これが粒又は短絡により母材へ移行する。これは溶滴が
移行する際に高温化に伴なうワイヤ内からのガス放出や
アーク力等の影響によって大粒のスパッタが発生したり
、アーク状態としてアーク長、アーク集中性、溶滴移行
状態等が変化し、アーク安定性の劣化として見られる現
象である。
このスパッタ発生とアーク状態には密接な関係があり、
溶滴が大きくなると大粒のスパッタが発生し易くなり、
また溶滴が大きくなる場合にはアークの反発力により溶
滴がワイヤ先端で激しく揺れ動き、アーク不安定として
溶接者から嫌われる。
また、ガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤは他の
フラックスを用いる溶接材料に比ベアークが硬いとの苦
情もある。
しかしながら、ガスシールドアーク溶接用ソリッドワイ
ヤは被覆アーク溶接棒やフランクス入すワイヤによる溶
接と言ったフラックスを用いるアーク溶接に比べ、フラ
ックスを用いることがなく、溶接の形態が単純でワイヤ
が低コストであり、かつ長時間連続溶接が可能であるな
どの理由から多用されているのが現状である。
従って、ガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤに於
いては冒頭に述べたいわゆる溶接作業性が現状技術によ
るものより優れていれば溶接者に一層好まれることにな
る。
これらの解決策の1つとして、例えば特開昭61−24
2785号公報に記載のワイヤがある。これはワイヤ表
面の潤滑油の付着具合を改善することにより溶接中のワ
イヤの送給性を良好にするよう高め、均一なアーク状態
を得るべく溶接作業性を改善しようとしている例である
。しかし係る発明では、潤滑油は溶接金属の拡散性水素
量を高め、耐割れ性の劣化が危惧されることから、かな
らずしも好ましいワイヤであるとは言えない。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明は、ガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤの
上記の如き従来の欠点を解決し、溶接中安定なアークを
維持し溶滴の移行状態を円滑にして溶接作業性を良好と
する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〕
本発明の要旨は、C: 0.01〜0.15%、  S
t  :0.50〜1.60%、 Mn : 1.00
〜2.40%、P : 0.030%以下、 S : 
0,004〜0.030%、Ti:0.05〜0.35
%。
N: 0.010%以下、 O: 0.030%以下、
あるいはこの他にAl1:0.30%以下で、残部が鉄
及びその他年可避不純物よりなり、ワイヤ表面に銅めっ
きを施し、銅めっきを除いたワイヤ表面からワイヤ中心
方向15μの範囲の円周内側部分におけるSi。
Mn、S:T’ iの少なくとも1元素と0の含有量が
ワイヤのそれぞれの元素の平均的な含有量より多いこと
を特徴とするガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤ
である。すなわち、本発明のガスシールドアーク溶接用
ソリッドワイヤはその組成を適正に選択限定し、かつ、
その組成の一部をワイヤ表面に濃縮させたものである。
〔作 用〕
次に本発明ワイヤの各成分の限定理由について述べる。
まずCは、cl増加によってアーク長が短かくなり、短
絡回数も増加し、溶接作業性を向上させる傾向がある。
しかし多量のC含有はスパッタの多発や靭性の低下など
耐割れ性の劣化を生じさせるため上限を0.15%とし
た。C含有を低く抑えると短絡移行性はやや低下傾向を
示すものの、スパッタ発生量は減少し、溶接後のスパッ
タ除去作業も容易になる。またアーク状態のソフト化、
短絡による急激なアーク変動の減少等の効果が有り、そ
の効果は0.01%以上で顕著に認められる。そのため
下限を0.01%とした。
Stは主要な脱酸性元素として溶接金属の清浄度、靭性
を確保するために必須であり、0.50%以上含有する
ことによりアークが安定し、健全な溶接金属が得られる
。しかし多量に含有しても短絡回数の増加によるスパッ
タ量の増加や靭性の劣化等があり、上限を1.60%と
した。
Mnは脱酸剤として寄与するとともに溶接金属の強度を
増加させる元素であり、1.00%以上の含有によりそ
の効果が得られる。しかし、多量に含有させるとスパッ
タ量が増加するだけであり、上限を2.40%とした。
Pは不純物であり、Pの増加により靭性の低下をまねく
ため少ないほど望ましく、0.030%を超えてはなら
ない。
Sはスラグ量の減少、スパッタ量の低減に有効なばかり
でなく、ビード形状をも良好にする作用があり、その効
果は0.004%以上で認められる。
0.030%超ではビード形状改善の点からは効果が少
な(、高温われ感受性が高くなるため上限を0.030
%とした。
Tiは靭性を向上させるとともにスパッタ量の低減に有
効な元素である。Ti含有量0.05%まではスパッタ
量の象、激な減少傾向を示すもののその後は飽和状態と
なる。そのため下限を0.05%とした。また、アーク
状態も同様にTi含有量の増加にともない溶滴が微細化
され急激に向上するが、あまり多量に含有しても飽和傾
向を示すため上限を0.35%とした。
Nは低めの方がスパッタ量の減少、アーク状態の維持、
向上に効果があり、含有量が多い場合にはブローホール
発生の原因となるばかりでなく、アーク状態劣化の傾向
が認められるため上限を0.010%とした。
0は溶滴移行性を向上させスパッタ発生量の減少やビー
ド波目の均−性等に効果が有るが、多量のO含有は溶接
金属の靭性を著しく低下させるため上限を0.030%
とした。
さらにAlは脱酸効果を狙いとし、溶接ビードの気孔発
生を防止するとともに結晶粒度を微細化させるために添
加することが出来るが、0.30%を超えるとメタルが
過脱酸状態となり、溶接金属が著しく硬化するため、上
限を0.30%とした。
以上本発明ワイヤの成分限定理由を詳細に述べた。そこ
で[C:0.07%、  S i : 0.77%、M
n:1.65%、  P :  0.015%、  S
 :  0.014%、Ti:0.25%、 N : 
0.0068%、 O: 0.0080%]を基本成分
として、St、Mn 、S、Tiの少なくとも1元素と
0をワイヤ表面から種々の幅に濃縮させたワイヤを試作
した。なおワイヤ試作に際しては溶解、鍛造後、線径5
 、5 n++nφに熱間圧延された原線を冷間で1.
2φまで伸線し、製造した。伸線の途中は約700°C
超の温度で焼鈍を行い、かつ防錆等のため、従来のガス
シールドアーク溶接用ソリッドワイヤと同様に銅めっき
を施し、試験に供した。
種々の濃縮幅をもった試作ワイヤでスパッタ量及びアー
ク状態等の溶接作業性を観察した結果、第1図〜第5図
に示す如く、銅めっきを除いたワイヤ表面からワイヤ中
心方向15μの範囲の円周内側部分にわたり、Si、M
n+  S 、Ti、及び0がワイヤのそれぞれの元素
の平均的な含有量より多く濃縮されたワイヤが非常に優
れた溶接作業性を示した。
このようにワイヤ組成の一部をワイヤ表面に濃縮させた
本発明ワイヤによれば、溶接アークは従来の硬い状態か
らソフトな状態になり、またワイヤ先端に生じる溶滴の
大きさを小さくさせ、この溶滴の母材への移行が円滑と
なって溶接作業性が格段と向上する。
〔実施例〕
以下、実施例によって本発明の効果をさらに具体的に説
明する。
実施■−上 ワイヤの化学成分がC: 0.07%、  S i :
 0.77%。
Mn : 1.65%、 P : 0.015%、  
S : 0.014%、 Ti。
: 0.25%、 N : 0.0068%、  O:
 0.0080%で、銅めっきを除いたワイヤ表面から
ワイヤ中心方向15μの範囲の円周内側部分にわたり、
St、Mn。
S、Ti及び0がワイヤのそれぞれの元素の平均的な含
有量より多く濃縮された本発明ワイヤと、ワイヤ表面部
近傍にこれらの元素が濃縮していない比較材とを用いて
、第1表に示す溶接条件で5M−50B鋼に対し下向ビ
ード置き溶接を行い、溶接中の両者のアーク状態の比較
を行った。
本発明ワイヤのアーク状態は、第6図に示すようにワイ
ヤ1先端にできる溶滴2が小さく、かつ、この溶滴2が
ワイヤ1先端で激しく揺れ動くことがなく、ワイヤ1先
端から母材3へ円滑に移行し、スパッタ発生も少なかっ
た。これに対し、比較材では第7図に示すようにワイヤ
1先端にできる溶滴2が大きく、かつ、この溶滴2はア
ーク5の反発力を受けて、ワイヤ1先端で激しく揺れ動
き、溶融プール4も大きく波うち、溶滴2が母材3へ移
行する際、大粒のスパッタ6の発生する現象が見られた
。また本発明ワイヤは比較材に比ベアーク音にバリバリ
といった濁音が少なくなり、アークがソフトになった。
実力側1 2 C: 0.05%、  S i:0.80%、 Mn:
1.80%、P:0.009%、  S :  0.0
11%、 Ti : 0.13%、/l:0.17%、
 N : 0.0080%、  O: 0.0124%
のワイヤを用い、第1表に示す溶接条件でSB−50M
鋼を下向き姿勢のビードオンプレート溶接を行い、溶接
作業性の比較を行った。本発明ワイヤはアークも安定で
スパッターも少なく、良好な溶接作業性を示したものの
、ワイヤ表面近傍にSi 、 Mn 。
T1及びOが濃縮していない比較材では大粒のスパッタ
が発生し、アークも不安定で、溶滴の移行もスムーズで
なかった。
第1表  溶接条件 〔発明の効果〕 以上の如く、本発明のガスシールドアーク溶接用ソリッ
ドワイヤはアークがソフトでワイヤ先端にできる溶滴が
小粒になり、かつ溶滴のワイヤ先端から母材への移行が
円滑に行なわれるようになる。さらに、溶接者が半自動
溶接を行う上で使い易く、溶接中の疲労感を軽減させる
のに役立ち、極めて利用価値が高い。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第5図は本発明ワイヤの銅めっき除去後のワイ
ヤ表面から中心方向にかけて測定したEPMA線分析結
果を示す図、第6図及び第7図は本発明ワイヤ及び比較
材のアーク状態及び溶滴移行状況を示す図である。 1・・・ワイヤ、2・・・溶滴、3・・・母材、4・・
・溶融プール、5・・・アーク、6・・・スパッタ。 代理人 弁理士 秋 沢 政 光 他1名 第1図 71′2図 ワイヤ表面力・らの距離(p7rL) 芹3図 ワイヤ表面力・らの距離gtrn> 汁乙図 ヮ付表面からの距翻葉μm) 7i′5図 ワイヤ表面からの詔錐Cpm) オフ厘

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)C:0.01〜0.15%(重量%、以下同じ)
    、Si:0.50〜1.60%、 Mn:1.00〜2.40%、 P:0.030%以下、 S:0.004〜0.030%、 Ti:0.05〜0.35%、 N:0.010%以下、 O:0.030%以下 で、残部が鉄及びその他不可避不純物よりなり、ワイヤ
    表面に銅めっきを施し、銅めっきを除いたワイヤ表面か
    らワイヤ中心方向15μの範囲の円周内側部分における
    Si、Mn、S、Tiの少なくとも1元素とOの含有量
    がワイヤのそれぞれの元素の平均的な含有量より多いこ
    とを特徴とするガスシールドアーク溶接用ソリッドワイ
    ヤ。
  2. (2)C:0.01〜0.15%(重量%、以下同じ)
    、Si:0.50〜1.60%、 Mn:1.00〜2.40%、 P:0.030%以下、 S:0.004〜0.030%、 Ti:0.05〜0.35%、 N:0.010%以下、 O:0.030%以下、 さらにAl:0.30%以下 で、残部が鉄及びその他不可避不純物よりなり、ワイヤ
    表面に銅めっきを施し、銅めっきを除いたワイヤ表面か
    らワイヤ中心方向15μの範囲の円周内側部分における
    Si、Mn、S、Tiの少なくとも1元素とOの含有量
    がワイヤのそれぞれの元素の平均的な含有量より多いこ
    とを特徴とするガスシールドアーク溶接用ソリッドワイ
    ヤ。
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