JPH0331555B2 - - Google Patents

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JPH0331555B2
JPH0331555B2 JP58022919A JP2291983A JPH0331555B2 JP H0331555 B2 JPH0331555 B2 JP H0331555B2 JP 58022919 A JP58022919 A JP 58022919A JP 2291983 A JP2291983 A JP 2291983A JP H0331555 B2 JPH0331555 B2 JP H0331555B2
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JP
Japan
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wire
welding
amount
carbon
oxygen
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP58022919A
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English (en)
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JPS59150695A (ja
Inventor
Yoshio Kanbe
Yoshinori Takemoto
Shigeru Kurihara
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
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Publication of JPH0331555B2 publication Critical patent/JPH0331555B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550°C
    • B23K35/3053Fe as the principal constituent

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Nonmetallic Welding Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は溶接能率を高めるべく、ワイヤの溶融
速度を高め、且つ溶接時のスパツタ損失をも低減
できるアーク溶接用複合ワイヤに関するほのであ
る。 アーク溶接用複合ワイヤは内包するフラツクス
の種類によりその特徴が左右されるが一般にシー
ルドガスを使用する場合も使用しない場合におい
てもソリツドワイヤに比べアークが安定でスパツ
タも少なく溶接作業性もすぐれている。更に適度
な粘性と融点を有するスラグを生成し、これが溶
融金属を被包するため、ビード外観もすぐれてい
るなど多くの利点がある。このため近年その使用
量は急激に増加している。また、溶接能率におい
ても同一ワイヤ径の比較ではフラツクスを内包し
ている複合ワイヤの電流密度はソリツドワイヤの
それより大となるため、溶着速度は高くなる傾向
にあることも使用量が増加している原因の一つと
なつている。しかし、産業界は更に溶接工程の能
率アツプを図りたいという要望が強い。 かかる産業界の要望に対し、本発明者らは溶着
速度の速い複合ワイヤを開発すべく、フラツクス
処方、フラツクス充填率、外皮金属の材質等につ
き詳細な検討を加えた結果、従来いわれている様
にフラツクス中のアーク安定剤の減少、フラツク
ス充填率の向上によつても複合ワイヤの溶着速度
は向上するが、ワイヤ外皮の酸素量を高め、炭素
量を減じることによりさらに向上させ得るという
知見を得て本発明を完成した。 即ち、本発明は鋼外皮で囲まれる空胴部にフラ
ツクスを充填してなる複合ワイヤにおいて酸素量
が重量比で0.01〜0.08%、炭素量が0.05%以下、
Si量が0.25%以下、かつMn量が1%以下、残部
Fe及び不可避不純物からなる鋼外皮を使用した
ことを特徴とするアーク溶接用複合ワイヤであ
る。 以下に本発明になる複合ワイヤにつき詳細に説
明する。 本発明においてワイヤ外皮の酸素量を0.01〜
0.08とする理由は外皮金属中の酸素量の増加とと
もにワイヤ先端で溶融した金属の表面張力が低下
し、溶滴の離脱が早くなるという知見を得たこと
による。溶滴の離脱を早めることはワイヤ先端に
滞溜する時間を短かくすることでありジユール
熱、アーク輻射熱による溶滴の温度上昇が抑えら
れ、結果としてワイヤ溶融現象の熱効率が改善さ
れる。このため溶接中の同一発熱即ち同一電流・
電圧条件で比較すると溶滴の離脱を早くすること
はワイヤの溶融速度を高めることになる。この事
実は第1図の実験結果より明らかである。即ち、
酸素量が0.003〜0.1%の範囲の鋼外皮にTiO230
%、SiO25%、Al2O34%、Fe−Si(45%Si)15%、
Fe−Mn(75%Mn)25%残部は鉄粉からなるフラ
ツクスを15%内包した1.2φの複合ワイヤを試作
し、300A、30V、チツプ母材間距離20mm、CO2
量20/分の条件で下向溶接にて1分間当りのワ
イヤ溶接速度を求めた。 第1図の実験結果より明らかな様にワイヤ外皮
酸素量が少ない場合はワイヤの溶融速度は95g/
分程度であるが、酸素量が0.005%近傍より向上
し始め0.01%以上では殆んど変化なく高い溶着速
度が得られる。従つて、複合ワイヤに用いるワイ
ヤ外皮の酸素量を0.005%以上にすることにより
ワイヤの溶融速度を高めることが可能となる。し
かし、酸素量が0.08%を越えると溶融金属の粘性
が低下しすぎ、下向姿勢溶接においても溶融金属
は流れ易く、融合不良を生じ易くなる。立向溶接
などの姿勢溶接において特に良好な作業性を確保
するためには0.04%を酸素量の上限とすることが
望ましいことも判明した。 更に本発明ワイヤではワイヤ外皮の炭素量を
0.05%以下とするが、これは溶接時のスパツタ損
失を低減するためである。即ち本発明ワイヤは上
述した様にワイヤの溶融速度を高めるべく、酸素
量の多い軟鋼皮金属を用いるが、酸素量の多いワ
イヤ外皮はワイヤ外皮の炭素量によつてスパツタ
の発生傾向が著るしく影響されることが明らかと
なつた。第1図の実験に用いたと同じフラツクス
をワイヤ外皮酸素量が0.03%前後でワイヤ外皮の
炭素量を0.01〜0.10%の範囲の鋼外皮に第1図と
同様15%当て充填し、スパツタの発生量を調査し
た。その結果第2図に示す様に炭素量が少ない程
スパツタの減少が図られることが判明した。特に
炭素量が0.05%以下でスパツタの発生は非常に少
なくなる。この現象はワイヤ外皮の酸素及び炭素
が多いと溶接中にC+O→CO反応が激しく起こ
り、スパツタの発生が著るしいが、炭素量を規制
することによりC+O→CO反応を抑え、スパツ
タ損失の減少が可能となつた。この様に高酸素、
高炭素成分のワイヤ外皮を用いた複合ワイヤでス
パツタ損失が増加するのはワイヤ外皮中にSi、
Mnといつた脱酸性元素が不足していることにも
よる。ワイヤ外皮にSi、Mnを多量添加すればSi
+O2→SiO2、Mn+O→MnO2反応が選択的に起
こり、C+O→CO反応が抑えられるが、Si、Mn
を多量添加することはワイヤの成形性、伸線性が
損なわれるのでSiは0.25%以下、Mnは1%以下
に抑える。従つてワイヤの成形性と伸線性を考慮
して低Si、Mn系としたワイヤ外皮を使用する場
合にワイヤの溶融速度を高めかつスパツタ損失を
低減するためには本発明の如くワイヤ外皮の酸素
量を0.01〜0.08%、炭素量を0.05%以下とするこ
とは特に有効である。 なお、ワイヤ外皮の炭素量は酸素量が多い場合
には既に説明した様にスパツタが増加する要因と
なるが、フラツクス中の炭素は添加方法によつて
は殆んど影響のない場合のあることが判明した。
例えば、CaCO3、LiCO3の様な炭酸塩で添加する
とアーク熱で急激にCO2を発生してスパツタが増
加する要因となつている。しかし鉄−マンガン合
金など炭素より酸素との親和力が強い、いわゆる
脱酸性金属又は合金に添加した場合にはスパツタ
の増加にはつながらないことが判明した。これは
脱酸性元素によつて、急激なC+O→CO反応が
抑止させられるためと考えられる。従つて、スパ
ツタ損失を避ける目的で低炭素ワイヤ外皮を用い
た結果、溶接金属の炭素量が不足し、強度が十分
確保されない様な場合にはシリコン、マンガン等
を添加して強度を確保することも可能である。し
かし、この方法はコスト高となる欠点があるので
脱酸性金属に炭素を付加して溶接金属に歩留らせ
るのが最も廉価で現実的な解決法ということがで
きる。 なお、ワイヤ表面に溶接時のワイヤ送給性を改
善する目的で塗布するグラフアイトあるいは潤滑
油成分の炭素の多くはワイヤに流れる電流に起因
するジユール熱又はアーク熱により飛散するため
C+O→CO反応によるスパツタの増加を招くこ
とは少ない。このため、ワイヤ送給性、耐錆性を
改善するために施こす各種表面処理は特に制限さ
れるものではない。 また、ワイヤ外皮に内包するフラツクスの種類
は特に制限するものではなく、TiO2を主成分と
するガスシールド溶接用複合ワイヤ、CaF2
BaF2等金属弗化物を主成分とするガスシールド
或いはセルフシールド溶接用複合ワイヤ、及びス
ラグ生成剤を減らし金属粉を主成分としたガスシ
ールド溶接用複合ワイヤ等が本発明のワイヤ外皮
を用いて製造することができる。ワイヤ外皮に内
包するフラツクスの重量割合は5〜45%程度が好
ましく、5%未満ではスラグ形成剤、合金剤、脱
酸剤の量が不足し、健全な溶接を行うことができ
ない。一方45%を超えてフラツクスを充填すると
ワイヤ外皮の肉厚が薄くなりすぎるため、折れ易
く、ワイヤ送給性が劣化する。このため、フラツ
クスのワイヤに対する重量割合は5〜45%が好ま
しい。またワイヤの断面形状についても特に規定
するものではなく第3図に示すいずれの断面であ
つても本発明の効果は発揮できるが、ワイヤ外皮
に開口した合せ目を有しないイの断面はフラツク
スの吸湿がなく、またワイヤに方向性がないため
溶接時のトラブル発生頻度が極めて少なくなる利
点がある。また、この断面ではワイヤ表面に各種
の処理が自由に施こすことができるので通電性の
改良、耐錆性の向上を図る目的で銅めつきを施こ
すことも可能である。 ワイヤ径については用途に応じて1.2mmφ程度
の細径から4mmφ程度の太径まで自由に選定する
ことができる。 次に実施例により本発明を更に具体的に説明す
る。 実施例 第1表に試作したワイヤの構成と試験結果を示
す。同表においてNo.1〜3が比較例、No.4〜8が
本発明になるワイヤの実施例である。 いずれのワイヤもワイヤ外皮に開口部を有しな
い第3図イの断面形状とし、表面には銅めつきを
施こし、1.2mmφに仕上げた。 溶接能率は下向の自動溶接機を用いて溶接電流
300A、アーク電圧30V、溶接速度30cm/分、チ
ツプ−母材間距離20mm、CO2流量20/分、アー
クタイム1分の条件で溶接を行ないワイヤの溶融
速度と溶着速度を実測した。スパツタ損失の多少
は溶接時の観察と溶着効率の大小により判断し
た。 No.1と2のワイヤは低酸素、高酸素のため、溶
接作業性は良好であるが、溶着速度は遅い。酸素
量を本発明の上限を超えて0.0860%と高めたNo.3
のワイヤは溶融速度は115g/分と速いが、溶融
メタルは流れ易く、炭素量も多いためスパツタ損
失も多い。
【表】
【表】 一方、本発明になるNo.4〜8のワイヤの溶融速
度は速く、スパツタ損失も少ない。また溶接作業
性も良好なことが確認された。 以上の実施例で明らかになつた様に、高酸素、
低炭素ワイヤ外皮を用いて製造した本発明になる
複合ワイヤはワイヤの溶融速度が速く、溶着効率
が高い上に溶接作業性にもすぐれているため、今
後溶接能率の向上に大いに貢献するものと期待さ
れている。
【図面の簡単な説明】
第1図はワイヤ外皮の酸素量と溶融速度の関係
を示す図、第2図はワイヤ外皮の炭素量とスパツ
タ発生量の関係を示す図、第3図はワイヤ断面形
状の例を示す図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 鋼外皮で囲まれる空胴部にフラツクスを充填
    してなる複合ワイヤにおいて、酸素量が重量比で
    0.01〜0.08%、炭素量が0.05%以下、Si量が0.25%
    以下でかつMn量が1%以下、残部Fe及び不可避
    不純物からなる鋼外皮を使用したことを特徴とす
    るアーク溶接用複合ワイヤ。
JP2291983A 1983-02-16 1983-02-16 ア−ク溶接用複合ワイヤ Granted JPS59150695A (ja)

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JP2291983A JPS59150695A (ja) 1983-02-16 1983-02-16 ア−ク溶接用複合ワイヤ

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JPS59150695A JPS59150695A (ja) 1984-08-28
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