JPH0255696A - ガスシールドアーク溶接フラックス入りワイヤ - 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、ガスシールドアーク溶接フラックス入りワイ
ヤに係り、特に低電流においてスパッタ発生量が少ない
ことを特長とし、軟鋼及び高張力鋼等の溶接、特に薄板
等の溶接に好適なガスシールドアーク溶接フラックス入
りワイヤに関するものである。 （従来の技術及び解決しようとする課題）ガスシールド
アーク溶接フラックス入りワイヤは、溶接作業性（スパ
ッタ、アーク安定性等）及び溶接能率が良好であること
に加え、優れたビード外観を有する等の利点を有してい
るため、その使用量はますます増加する傾向にある。 しかし乍ら１通常のフラックス入りワイヤは溶接電流範
囲が必ずしも広くなく、特に低電流域では良好なスプレ
ーアークを得ることが難しかった。 そのため、薄板溶接などの低電流（１００〜２００Ａ位
）での溶接施工においてはスパッタの発生量が多く、溶
接作業性は良好とは云えなかった。 本発明は、かＳる事情のもとでなされたものであって、
特に広い電流範囲にわたって安定したスプレーアークが
可能で溶接作業性が良好なガスシールドアーク溶接フラ
ックス入りワイヤを提供することを目的とするものであ
る。 （課題を解決するための手段） 前記目的を達成するため、本発明者等は、内包フラック
スの組成に重点を置いて様々な方面から研究を進めた結
果、殊に特定組成のフラックスを充填し、且つ直流正極
性で用いることにより可能であることを見い出すに至っ
たものである。 すなわち、本発明は、外皮金属で囲まれた腔部に、フラ
ックス全重量当たり、ＢａＦ、：３〜１０％、Ａｎ：３
〜３０％１Ｍｇ：１〜１０％、Ｆｅ：４０〜８０％、Ｍ
ｎ：５〜１５％及びＳｉ：２〜１５％からなる組成のフ
ラックスをフラックス充填率１０〜３０％にて充填して
なることを特徴とする直流正極性用ガスシールドアーク
溶接フラックス入りワイヤ、を要旨とするものである。 本発明のガスシールドアーク溶接フラックス入りワイヤ
は上記構成を有するが、その特長は、直流正極性用ガス
シールドワイヤとして、充填フラックスとしてＢａＦ、
、Ａｌ、Ｍｇ等を限定することにより、低スパツタ等の
特性を発揮するところにある。すなわち、「特に低電流
での溶接においても安定したスプレーアークが可能でス
パッタの発生が少ない」という特性を発揮させるには、
次の■〜■によるところが最も重要である。 ■溶接に当たり直流正極性を適用すること。 ■フラックス中に主成分としてＢａＦ２、Ａｆｌ、Ｍｇ
を同時に添加したこと。 以下に本発明を更に詳細に説明する。 まず、本発明におけるフラックス成分の限定理由につい
て説明する。なお、各成分の量はフラックス全重量に対
する割合である。 本発明者等は、ガスシールドアーク溶接フラックス入り
ワイヤのフラックス組成について種々検討の結果、まず
フッ化物について着目し、フラックス中のフッ化物とス
パッタ発生量及び溶接作業性との関係を調べた。なお、
実験における供試ワイヤ及び溶接条件は以下の■、■の
とおりとし、スパッタの捕集は、第１図に示すように、
溶接トーチ２の移動を妨げない個所のみを開放した銅製
中空の捕集器１で試験板４を覆い、この捕集器１内で溶
接した後のスパッタを捕集する方法によった。 Ω−供湛ｊ畳仁竺 外皮金属：軟鋼 フラックス及びフラックス率＝（後述実施例のＮａ　１
２をベースにフッ化物量及び種類を変え、フッ化物量に
応じてＦｅＪｌを増減させた。他の成分はＮα１２と同
じ） ワイヤ断面形状：第７図中の（Ａ） ワイヤ径：１．４ｎ＋ｓ＋φ 蛮」劃え４庄 溶接電流：１５０Ａ、 ＤＣＥＮ（直流正極性） アーク電圧　：１８ｖ 溶接速度＝４０ｃ謙／■ｉｎ シールトガＸ：　１００％Ｃ０２ （流量２０　Ｑ　／ａ＋ｉｎ） ワイヤ突出し長さ：２Ｑｍ＋ｗ 被溶接材料　：５Ｍ５０Ａ（寸法２０■ｔＸ１　０　０
＋ａｍＷＸ　　６　０　０ｍ＋ｎＱ）姿　　勢　：下向
゛（前進角、後退角＝Ｏ°）以上の試験の結果を第２図
及び第３図に示す。 なお、第２図は添加すべきフッ化物の種類について種々
検討した結果を示しており、第３図は第２図の結果によ
り必須成分として選択したＢａＦ、の適正添加量を調査
するためにその添加量を増減させた場合の試験結果を示
している６ まず、フッ化物の種類を変えて検討したところ、第２図
に示すように、アルカリ金属或いはアルカリ土類金属の
フッ化物が良好な結果を示し、中でもＢａＦ、がスパッ
タ等の面から最も良好であったため、添加するフッ化物
としてはＢａＦ、を必須とした。 また、第３図から明らかな如く、スパッタ発生量はフラ
ックス中にＢａＦ、を３〜１０％添加することにより著
しく低下する傾向にあり、またその範囲では溶接作業性
も非常に良好であるが、３％未満ではスパッタ発生量が
多く作業性が良くなく、１０％を超えるとビード外観が
良好でなかった。 したがって、フラックス中のＢａＦ、の量は３〜１０％
の範囲に止める必要があることが判明した。 （２）へ１五ｐ四罰 Ａｌ及びＭｇは、脱酸作用によって溶接金属の物性を高
めるのに有効な成分であることは従来より知られている
が５本発明においては、安定したアーク溶接を行うため
にはどちらも欠くべからざるフラックス原料である。 更に、本発明者等は、種々検討の結果、Ａｌ、Ｍｇを添
加することによってスパッタを低減できるとの知見を得
た。 そこでＡｌ、Ｍｇの適正添加量を見出すためにフラック
スワイヤ中のＡｌ量及びＭｇ量とスパッタ発生量等の関
係を調べた。なお、供試ワイヤ及び溶接条件は前述の条
件■、■及び第１図に準じた。 その結果、まず、第４図に示すように、ワイヤ中のＡｌ
量が全フラックスに対して３％未満ではアークが不安定
でスパッタの発生量も非常に多い。 しかし、３０％を超えると脱酸過剰となることや、溶接
金属中のＡｌ量が増し、靭性が低下すること及びビード
外観が好ましくなくなる等の問題が生ずる。したがって
、フラックス中のアルミニウム量は３〜３０％の範囲と
する。 また、第５図に示すように、ワイヤ中のマグネシウム量
が全フラックスに対して１％未満ではアークが不安定で
スパッタの発生量も多い。しかし、１０％を超えるとア
ークの吹付けが強くなりすぎ、薄板溶接に不向きとなる
ことや、脱酸過剰による溶接金属性能の低下、ビード外
観の悪化等を惹き起こす。したがって、マグネシウム量
は１〜１０％の範囲とする。 なお、Ａｌ、Ｍｇの代表的な添加形態としては純Ａｌ、
Ｆｅ−Ａｌ、純Ｍｇ、　Ｆｅ−Ｍｇ、　Ａ　Ｑ　−Ｍｇ
等の粉末が挙げられる。 （３）　　Ｆｅ Ｆｅは溶着金属量を増大して溶接能率を高める作用があ
るため、溶接金属に対するスラグ発生量を相対的に低く
する効果がある。そのためには４０％以上を添加する必
要がある。しかし、Ｆｅｉが８０％を超えると、他の成
分である脱酸剤、フッ化物、Ａｌ１．Ｍｇ等の量が相対
的に減少し、作業性（特に、スパッタ）、性能等の面の
悪化を来たす。したがって、Ｆｅｆｆ１は４０〜８０％
の範囲とする。なお、Ｆｅは主として鉄粉として添加す
るが、Ｆｅ−Ｍｎ、Ｆｅ−８Ｌ、Ｆｅ−ｋＱ、Ｆｅ−Ｍ
ｇ等の合金の形で添加する場合も含まれることは勿論で
ある。 （４）　Ｍｎ Ｍｎは脱酸反応とともに溶接金属中に歩留って靭性を付
与し、衝撃性能を良好にする。その作用のためには少な
くともフラックス全量に対して５％以上の添加が必要で
ある。しかし、１５％を超える量の添加は溶接金属の強
度の異常上昇を招いたり、Ａｌとの共存状態で脱酸過剰
を生じたりして好ましくない。したがって、Ｍｎの量は
５〜１５％の範囲とする。なお、Ｍｎは金属Ｍｎの形態
で添加するだけでなく、Ｆｅ−Ｍｎ等合金の形態で添加
しても良いのは勿論である。 （５）　５ｉ ＳＬはＭｎと同様に性能面の確保のために必要である他
に、母材と溶接金属のなじみを良くし、またスラグの粘
度を調整してフラットで良好なビードを実現するために
添加する。そのためには少なくとも２％は必要である。 しかし、１５％を超える量の添加は、溶接金属の靭性を
阻害して衝撃性能を悪化させる。したがって、Ｓｉの量
は２〜１５％の範囲とする。なお、Ｓｉは金属Ｓｉの形
態だけでなく、Ｆｅ−５ｉ、Ｃｕ−５Ｌ等の合金の形態
で添加して良いのは勿論である。 （６）ユ二り孟久充埋農 外皮金属に対するフラックスの充填率は、１０〜３０％
の範囲が好ましい。１０％未満では十分な量の金属粉や
スラブ形成剤等を充填することができず、本来の性能を
発揮できない。一方、３０％を超えると外皮金属を薄肉
にしなければならず、ワイヤが柔らかくなり、送給性が
低下するほか。 通電性及びアーク安定性も悪化してアンダーカット等が
発生し易くなる。したがって、フラックス充填率は１０
〜３０％の範囲とする。 （７）その他の条件（フラックス成分、金属外皮）上記
のように、本発明においては、ＢａＦ、、Ａ　Ｑ　、　
Ｍｇ、　Ｆｅ、　Ｍｎ及びＳｉを必須のフラックス成分
とするが、これら必須成分以外に必要に応じてアーク安
定剤、スラグ生成剤、合金成分等を添加できるのは勿論
である。 例えば、フッ化物については、ＢａＦ、以外に他のフッ
化物を添加しても良いのは勿論であるが、添加する場合
には、本発明の目的から考えた場合、アルカリ金属或い
はアルカリ土類金属のフッ化物とすることが望ましく、
また添加量についても全フッ化物中のＢａＦ２が５０％
以上となるように他のフッ化物を添加することが推奨さ
れる。 更に、ワイヤ中のＣ量についても、多すぎるとヒユーム
、スパッタの発生量に影響を与える。その影響はＢａＦ
、、Ａｌ２１Ｍｇよりは度合いが小さいが、ワイヤ全重
量当たり０．０８％以下に抑えることが推奨される。 （８）糧」Ｊ斂１と１− 本発明においては、溶接において直流正極性を用いるこ
とが必須である。 極性については交流と直流があり、直流の場合には、直
流逆極性（ＤＣＥＰ）と直流正極性（ＤＣＥＮ）の２種
類があり、一般的には直流逆極性が用いられている。し
かし、本発明のワイヤにおいては、溶接に際しての極性
として、溶接作業性（アーク安定性、スパッタ等）の面
から、直流正極性でなければならず、交流及び直流逆極
性では実用上溶接施工ができない。 すなわち、極性の効果の一例を第６図（前述の試験の場
合の溶接条件■に準じて行なった結果である）に示すよ
うに、本発明系のワイヤでは、直流正極性でのみ良好な
作業性（スパッタ発生量等）を示すことがわかる。この
ことは本発明の大きな特長の１つである。これは以下の
ように考察される。 一般に、溶接ワイヤをＤＣ（−）で使用する（直流正極
性）と、ワ゛イヤ先端に陽イオンによる＊１２力が溶滴
に加わるため、溶滴の離脱が妨げられ。 その結果、溶接作業性（スパッタ、アーク安定性等）が
悪い。しかし、本発明によるフッ化バリウム系のフラッ
クス入りワイヤの場合、正極性特有の陽イオンによる衝
撃力に加えて、高蒸気圧のＢａＦ、等の蒸発による大き
な反作用力が溶滴に働くため、ワイヤ先端の溶滴がこれ
らの合力により衝撃を受け、小さな溶滴粒に変化して母
材へとスムーズな移行を行う、したがって、ＤＣ（−）
において良好な作業性（スパッタ、アーク安定性等）を
示すのである。 なお、ワイヤの断面形状は何ら制限されず、例えば第７
図（Ａ）〜（Ｄ）に示す種々の形状のものが使用できる
。（Ｄ）の形状（継目無）の場合にはワイヤ表面にＡΩ
、Ｃｕ等のメツキ処理を施してもよく、メツキ量（ワイ
ヤ全重量に対する重量％）は０００５〜０．２０％が望
ましい、０．０５％以下では耐錆性、送給性、通電性等
の面での効果が少なく、０．２０％以上になると生産性
の低下、溶接金属の靭性低下を来たすので望ましくない
。 また、ワイヤ径も何ら制限されず、用途に応じて　１．
２ｍｍ、　１．４ｍｍ、　　１．６ｍｓ＋、　２．０＋
ｍ、　　２．４ｍｍ、３．２ｍｍ等の中から適宜法める
ことができるが、薄板溶接の面やアーク安定性の面から
は１゜２〜１．６ｍ膳φが望ましい。 更に、シールドガスとしては、ＣＯ３及びＡｒ−ＣＯ２
混合ガス等のいずれも使用可能である。 また、適用鋼種としては、本発明では軟鋼及び高張力鋼
を対象とするのが好適であるが、他の鋼種に適用可能な
ことは勿論である。本発明は特に薄板の溶接に好適であ
る。また、全姿勢溶接が可能である。 次に本発明の実施例を示す。 （実施例） 第１表及び第２表に示す各種のフラックス組成を有する
フラックス入りワイヤ（ワイヤ径：１．４■φ、外皮：
軟鋼、ワイヤ断面形状：第７図（Ａ）の形状）を作製し
、以下の溶接条件にて軟鋼母材（板厚：６ｍｍ）にガス
シールドアーク溶接を行った。スパッタ発生量及びその
他の溶接作業性を評価した結果を第３表に示す。 ′　　条　　　−′ 溶接電流：１５０Ａ アーク電圧　：１９ｖ 溶接速度：約４０ｃｍ／１ｌｉｎ シールドガス：ＣＯ，（流量：　２０　Ｑ　／ｗｉｎ）
ワイヤ突出し長さ：２０ｎ＋ｍ 極　　　　性：　ＤＣＥＮＣ直流正極性）姿　　　　勢
：水平すみ肉 第３表に示すように５本発明例はいずれもスパッタ発生
量を主とした溶接作業性に優れており、ワイヤ製造時に
も問題がなかった。一方、本発明範囲外の条件による比
較例は、スパッタが多く。 或いはスパッタが少ない場合には作業性等（ビード外観
、溶接能率）が劣っている。

【以下余白】

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、特定組成のフラ
ックスを所定のフラックス率で充填したフラックス入す
ワイヤを直流正極性にて用いるので、通常のフラックス
入りワイヤ及びソリッドワイヤよりも溶接電流範囲が広
く、特に低電流域まで安定したスプレーアークで低スパ
ツタの溶接が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｃ）はスパッタの捕集器（銅製中空）
の概略（構造、寸法（、、＋ｎ、））を示す図で、（ａ
）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は正面図であり、
第２図は各種フシ化物をフラックス原料として用いた場
合（添加量５％）のスパッタ発生量を示す図、 第３図はフラックス全量に占めるＢ　ａ　Ｆ　ｚ　ＩＩ
とスパッタ発生量の関係を示す図、 第４図はフラックス全量に占めるＡｌ量とスパッタ発生
量の関係を示す図、 第５図はフラックス全量に占めるＭｇ量とスパッタ発生
量の関係を示す図、 第６図はワイヤ極性（直流逆極性、直流正極性。 交流）とスパッタ発生量の関係を示す図。 第７図（Ａ）〜（Ｄ）はそれぞれフラックス入りワイヤ
の断面形状の一例を示す図である。 １・・・スパッタ捕集器、２・・・溶接トーチ、３・・
・ワイヤ、４・・・試験板（被溶接材料）、Ｆ・・・フ
ラックス、Ｍ・・・外皮金属。 特許出顕人　　株式会社神戸製鋼所 代理人弁理士　中　　村　　　尚 第１図 第２図 第３図 各種フッ化甥 第４図 ＡＪＬｑ　　（ＷＴ−７ａノ フ・ｌ化靭ｔ（ｗｔ％） 第５図 第７図 （Ａ） （Ｂ） 第６図 手続補正帯 昭和６３年０９月１７日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 外皮金属で囲まれた腔部に、フラックス全重量当たり、
   ＢａＦ＿２：３〜１０％、Ａｌ：３〜３０％、Ｍｇ：１
   〜１０％、Ｆｅ：４０〜８０％、Ｍｎ：５〜１５％及び
   Ｓｉ：２〜１５％からなる組成のフラックスをフラック
   ス充填率１０〜３０％にて充填してなることを特徴とす
   る直流正極性用ガスシールドアーク溶接フラックス入り
   ワイヤ。