JPH0362518B2 - - Google Patents
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- JPH0362518B2 JPH0362518B2 JP62246939A JP24693987A JPH0362518B2 JP H0362518 B2 JPH0362518 B2 JP H0362518B2 JP 62246939 A JP62246939 A JP 62246939A JP 24693987 A JP24693987 A JP 24693987A JP H0362518 B2 JPH0362518 B2 JP H0362518B2
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Description
（産業上の利用分野）
本発明はセルフシールドアーク溶接用フラツク
ス入りワイヤに係り、より詳細には、低弗化物、
低珪酸塩のLi系セルフシールドアーク溶接用フラ
ツ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問題点） セルフシールドアーク溶接用フラツクス入りワ
イヤとしては、古くから多くの技術が提案されて
おり、フラツクスタイプの主なものとしては弗化
物系とLi酸化物系の２種類がある。 前者の弗化物系ワイヤのガス発生剤は、主とし
てCaF2、BaF2が使用され、他に少量の炭酸塩が
使用されている。このタイプは弗化物を多量に含
むことから、一般にスラグ剥離性及びビード外観
は良好であるが、アークが不安定であるため、ス
パツタの発生が極めて多い。またヒユーム発生量
も極端に多く、溶接作業が困難であることが欠点
になつている。 一方、後者のLi酸化物系ワイヤは、ガス発生剤
としてLi酸化物を使用するので、弗化物は多くは
必要としない。したがつて、スパツタ及びヒユー
ムの発生量は上記弗化物系ワイヤに比べて若干改
善されている。 このLi酸化物系ワイヤの代表的な技術として、
特公昭62−25479号公報（アーク溶接用電極、リ
ンカーン社）が提案されている。これには、弗化
物はCaF2、BaF2、NaFが使用され、好適量とし
て6.3％（電極重量当りのこれらの弗化物の合計
量）が示されている。 一般に弗化物の添加量を少なくすることによつ
てスパツタ及びヒユームの発生量を抑制すること
は可能であるが、前者の弗化物系ワイヤではピツ
ト及びブローホールの発生原因になるので、弗化
物を極端に低くすることは技術上困難である。一
方、後者のLi酸化物系ワイヤでは弗化物添加量を
少なくした場合、ピツト及びブローホールの発生
はないが、逆にスラグの流動性が不良になり、融
合不良やスラグインクルージヨンが生じやすく、
健全な溶接を行うことができなくなる。また、ス
ラグがビート表面に焼き付き、除去が困難である
等、溶接作業が困難である。 更には、一般にセルフシールドアーク溶接用フ
ラツクス入りワイヤは、電源特性の問題として、
ガスシールドアーク溶接に比べ、特に細径ワイヤ
の場合に安定した溶接が困難であるという問題が
ある。 すなわち、従来の前記弗化物系ワイヤは一般に
垂下特性の交流又は直流電源で溶接されており、
最近では、CO2ガス溶接の普及によつて直流定電
圧特性の電源が使用されるようになり、セルフシ
ールドタイプのワイヤの溶接にも適用されるよう
になつてきた。しかし、通常のガスシールドアー
ク溶接では、溶込みが深く、作業性がよいことか
ら、一般に直流逆極性で溶接が行われていること
に鑑みて、セルフシールド溶接の場合において
も、逆極性の適用が望ましいが、スパツタが多
く、作業性が不良であるため、アーク特性上から
やむを得ず正極性で溶接が行われていることが多
い。しかも、正極性はアークが不安定になりやす
いので、特に1.6mmφ以下の細径ワイヤを適用し
た場合、アークの不安定が顕著になり、安定した
溶接を行うことができない。一方、細径ワイヤは
溶接作業が行いやすいことから望まれているにも
拘わらず、上記のような問題があるため、殆ど用
いられていない。 本発明は、セルフシールドアーク溶接用フラツ
クス入りワイヤ、特にLi酸化物系ワイヤに関する
上記問題を解決するためになされたものであつ
て、低スパツタで、かつ、スラグの流動性並びに
スラグの剥離性に優れ、作業性が良く、健全な溶
接部が得られ、しかも、直流逆極性又は正極性の
いずれでもワイヤサイズに関係なく安定して溶接
できるLi系セルフシールドアーク溶接用フラツク
ス入りワイヤを提供することを目的とするもので
ある。 （問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明者は、前述の
如くLi酸化物系で弗化物添加量を少なくするとス
パツタ発生量を減少できるものの、スラグの流動
性や剥離性等の作業性が劣ることから、弗化物の
低減化に伴う問題を防止し得る補填手段を見い出
すべく鋭意研究を重ねた結果、フラツクス中の
SiO2量をリチウム組成物量との関連で規制する
ことにより、弗化物減少に伴う作業性の劣化を防
止できることを見出すに至り、この知見に基づき
更に詳細にワイヤ構成を研究し、ここに本発明を
なしたものである。 すなわち、本発明は、totalNを100ppm以下、
Siを１％以下に規制した鋼製外皮内に、フラツク
ス全重量当り、totalSiO2：0.5〜６％を含有する
と共にtotalFを３％以下に抑制し、かつ、 リチウムフエライトと、リチウムアルミネー
ト、リチウムシリケート、リチウムチタネート
及びリチウムマンガネートのうちの１種以上と
からなるリチウム組成物をLi2Oとして10〜25
％（但し、Li2O／SiO2≧2.5）、 Al：15〜25％、 Mg：５〜10％、 Mn：0.5〜５％、 Zr：0.5〜５％、 Ti：0.5〜５％ を含有し、必要に応じて、 Li金属をAl−Li及びMg−Liの形で少なくと
も１種を1.5％以下、 を含有するフラツクスを、フラツクス率が12〜30
％となるように充填してなることを特徴とする低
Si、低Ｆ型セルフシールドアーク溶接用フラツク
ス入りワイヤ、を要旨とするものである。 以下に本発明を更に詳細に説明する。 まず、フラツクス組成の成分限定理由を説明す
る。なお、各成分ともフラツクス全重量当りの量
である。 リチウム組成物（Li2O）： 本発明におけるリチウム組成物は、Li2Oと他
の酸化物（鉄酸化物、Al酸化物、Si酸化物及び
Mn酸化物の１種以上）とを結合させたものであ
り、Li2Oとして10〜25％の範囲で含有させる。 Li2Oは溶接時に分解してシールド剤として作
用するもので、ピツトやブローホール等の溶接欠
陥防止に効果があり、かつ、スラグ剥離性にも効
果があり、そのためには、少なくとも10％以上に
なるように添加する必要がある。しかし、30％を
超えると、ヒユーム量が多くなつて好ましくな
い。 Li2Oと結合している他の酸化物は、アークの
安定性、スラグの流動性及びスラグの剥離性に影
響を与えるので、適当な配合比が必要である。 すなわち、リチウムフエライトはアークの安定
性を損わずに比較的流動性のあるスラグを生成す
るので、Li2Oの補給源の主原料として必須であ
り、30〜60％程度の添加が望ましい。 リチウムアルミネートはアークの安定性は損わ
ないが、スラグの粘性を高め、スラグ巻き込みの
原因となるので、８％以下で添加するのが良い。 リチウムシリケートはビードの“濡れ”角度を
小さくし、良い作用を及ぼすが、多すぎるとスラ
グの剥離性を著しく不良にするので、８％以下の
添加が望ましい。 リチウムチタネートはスラグの剥離性及びスラ
グの流動性を不良にするので、10％以下で添加す
るのが良い。 リチウムマンガネートはスラグの流動性及びス
ラグの剥離性に良い結果を与えるが、過大になる
とアーク安定性を損ね、スパツタ発生量が増加す
るので、10％以下の添加が良い。 なお、上述のリチウム組成物中のLi2Oは、通
常、第１表に示すものが使用される。
ス入りワイヤに係り、より詳細には、低弗化物、
低珪酸塩のLi系セルフシールドアーク溶接用フラ
ツ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問題点） セルフシールドアーク溶接用フラツクス入りワ
イヤとしては、古くから多くの技術が提案されて
おり、フラツクスタイプの主なものとしては弗化
物系とLi酸化物系の２種類がある。 前者の弗化物系ワイヤのガス発生剤は、主とし
てCaF2、BaF2が使用され、他に少量の炭酸塩が
使用されている。このタイプは弗化物を多量に含
むことから、一般にスラグ剥離性及びビード外観
は良好であるが、アークが不安定であるため、ス
パツタの発生が極めて多い。またヒユーム発生量
も極端に多く、溶接作業が困難であることが欠点
になつている。 一方、後者のLi酸化物系ワイヤは、ガス発生剤
としてLi酸化物を使用するので、弗化物は多くは
必要としない。したがつて、スパツタ及びヒユー
ムの発生量は上記弗化物系ワイヤに比べて若干改
善されている。 このLi酸化物系ワイヤの代表的な技術として、
特公昭62−25479号公報（アーク溶接用電極、リ
ンカーン社）が提案されている。これには、弗化
物はCaF2、BaF2、NaFが使用され、好適量とし
て6.3％（電極重量当りのこれらの弗化物の合計
量）が示されている。 一般に弗化物の添加量を少なくすることによつ
てスパツタ及びヒユームの発生量を抑制すること
は可能であるが、前者の弗化物系ワイヤではピツ
ト及びブローホールの発生原因になるので、弗化
物を極端に低くすることは技術上困難である。一
方、後者のLi酸化物系ワイヤでは弗化物添加量を
少なくした場合、ピツト及びブローホールの発生
はないが、逆にスラグの流動性が不良になり、融
合不良やスラグインクルージヨンが生じやすく、
健全な溶接を行うことができなくなる。また、ス
ラグがビート表面に焼き付き、除去が困難である
等、溶接作業が困難である。 更には、一般にセルフシールドアーク溶接用フ
ラツクス入りワイヤは、電源特性の問題として、
ガスシールドアーク溶接に比べ、特に細径ワイヤ
の場合に安定した溶接が困難であるという問題が
ある。 すなわち、従来の前記弗化物系ワイヤは一般に
垂下特性の交流又は直流電源で溶接されており、
最近では、CO2ガス溶接の普及によつて直流定電
圧特性の電源が使用されるようになり、セルフシ
ールドタイプのワイヤの溶接にも適用されるよう
になつてきた。しかし、通常のガスシールドアー
ク溶接では、溶込みが深く、作業性がよいことか
ら、一般に直流逆極性で溶接が行われていること
に鑑みて、セルフシールド溶接の場合において
も、逆極性の適用が望ましいが、スパツタが多
く、作業性が不良であるため、アーク特性上から
やむを得ず正極性で溶接が行われていることが多
い。しかも、正極性はアークが不安定になりやす
いので、特に1.6mmφ以下の細径ワイヤを適用し
た場合、アークの不安定が顕著になり、安定した
溶接を行うことができない。一方、細径ワイヤは
溶接作業が行いやすいことから望まれているにも
拘わらず、上記のような問題があるため、殆ど用
いられていない。 本発明は、セルフシールドアーク溶接用フラツ
クス入りワイヤ、特にLi酸化物系ワイヤに関する
上記問題を解決するためになされたものであつ
て、低スパツタで、かつ、スラグの流動性並びに
スラグの剥離性に優れ、作業性が良く、健全な溶
接部が得られ、しかも、直流逆極性又は正極性の
いずれでもワイヤサイズに関係なく安定して溶接
できるLi系セルフシールドアーク溶接用フラツク
ス入りワイヤを提供することを目的とするもので
ある。 （問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明者は、前述の
如くLi酸化物系で弗化物添加量を少なくするとス
パツタ発生量を減少できるものの、スラグの流動
性や剥離性等の作業性が劣ることから、弗化物の
低減化に伴う問題を防止し得る補填手段を見い出
すべく鋭意研究を重ねた結果、フラツクス中の
SiO2量をリチウム組成物量との関連で規制する
ことにより、弗化物減少に伴う作業性の劣化を防
止できることを見出すに至り、この知見に基づき
更に詳細にワイヤ構成を研究し、ここに本発明を
なしたものである。 すなわち、本発明は、totalNを100ppm以下、
Siを１％以下に規制した鋼製外皮内に、フラツク
ス全重量当り、totalSiO2：0.5〜６％を含有する
と共にtotalFを３％以下に抑制し、かつ、 リチウムフエライトと、リチウムアルミネー
ト、リチウムシリケート、リチウムチタネート
及びリチウムマンガネートのうちの１種以上と
からなるリチウム組成物をLi2Oとして10〜25
％（但し、Li2O／SiO2≧2.5）、 Al：15〜25％、 Mg：５〜10％、 Mn：0.5〜５％、 Zr：0.5〜５％、 Ti：0.5〜５％ を含有し、必要に応じて、 Li金属をAl−Li及びMg−Liの形で少なくと
も１種を1.5％以下、 を含有するフラツクスを、フラツクス率が12〜30
％となるように充填してなることを特徴とする低
Si、低Ｆ型セルフシールドアーク溶接用フラツク
ス入りワイヤ、を要旨とするものである。 以下に本発明を更に詳細に説明する。 まず、フラツクス組成の成分限定理由を説明す
る。なお、各成分ともフラツクス全重量当りの量
である。 リチウム組成物（Li2O）： 本発明におけるリチウム組成物は、Li2Oと他
の酸化物（鉄酸化物、Al酸化物、Si酸化物及び
Mn酸化物の１種以上）とを結合させたものであ
り、Li2Oとして10〜25％の範囲で含有させる。 Li2Oは溶接時に分解してシールド剤として作
用するもので、ピツトやブローホール等の溶接欠
陥防止に効果があり、かつ、スラグ剥離性にも効
果があり、そのためには、少なくとも10％以上に
なるように添加する必要がある。しかし、30％を
超えると、ヒユーム量が多くなつて好ましくな
い。 Li2Oと結合している他の酸化物は、アークの
安定性、スラグの流動性及びスラグの剥離性に影
響を与えるので、適当な配合比が必要である。 すなわち、リチウムフエライトはアークの安定
性を損わずに比較的流動性のあるスラグを生成す
るので、Li2Oの補給源の主原料として必須であ
り、30〜60％程度の添加が望ましい。 リチウムアルミネートはアークの安定性は損わ
ないが、スラグの粘性を高め、スラグ巻き込みの
原因となるので、８％以下で添加するのが良い。 リチウムシリケートはビードの“濡れ”角度を
小さくし、良い作用を及ぼすが、多すぎるとスラ
グの剥離性を著しく不良にするので、８％以下の
添加が望ましい。 リチウムチタネートはスラグの剥離性及びスラ
グの流動性を不良にするので、10％以下で添加す
るのが良い。 リチウムマンガネートはスラグの流動性及びス
ラグの剥離性に良い結果を与えるが、過大になる
とアーク安定性を損ね、スパツタ発生量が増加す
るので、10％以下の添加が良い。 なお、上述のリチウム組成物中のLi2Oは、通
常、第１表に示すものが使用される。
【表】
なお、上記リチウム組成物以外のリチウム源と
しては、必要に応じて、Li2CO3及びAl−Li、Mg
−Liの金属粉（金属リチウム源）が使用でき、金
属リチウム源を使用するのが望ましい。 すなわち、Li2CO3は溶接時に分解し、酸化物
としてLi2Oのみを生成するので、スラグの流動
性やスラグの剥離性を改善できる。しかし、多す
ぎるとスパツタの発生を多くするので、添加する
場合には20％以下にとどめるべきである。 Al−Li及びMg−Liはシールド効果が大きく、
リチウム組成物中の換算Liに体して２〜３倍のシ
ールド効果が得られる。また作業性の改善に対し
ても有効で、以下の作用が得られる。 (1) アークの安定性を増し、スパツタ発生量を減
少できる。 (2) スラグの流動性及びスラグの剥離性の改善に
も有効である。 これらのAl−Li及びMg−Liは化合物単独でシ
ールド剤として使用できるもので、上記リチウム
組成物と併用することもできる。添加する場合に
は、それらの少なくとも１種をLi量で1.5％以下
にとどめるべきである。 totalSiO2： SiO2はスラグの粘性を調整し、濡れ角度の小
さい良好なビード形状を得るのに必要である。し
かし、0.5％未満ではビード形状が凸形となり、
また立向姿勢ではスラグが流れやすく、一方、６
％を超えるとビード形状は良好であるものの、ス
ラグの焼き付きが発生し、スラグの除去が困難で
ある。なお、SiO2源としては、珪酸リチウムや
通常の珪酸塩の他、Si合金をSiO2に換算して使
用できる。 したがつて、totalSiO2は0.5〜６％の範囲とす
る。 なお、SiO2とLi2Oはスラグの流動性やスラグ
の剥離性に密切な関係があり、本発明者は種々検
討した結果、Li2O／SiO2を2.5以上とした時に良
好な結果が得られた。この比は望ましくは3.6〜
15とする。 Ｆ： 弗化物はスパツタ発生量を増し、作業性に好ま
しくない影響を与えるので、弗化物中のＦガスで
３％以下に調整するのが望まれる。なお、弗化物
としては、アルカリ金属やアルカリ土類金属の弗
化物が適当であるが、他の弗化物を排除するもの
ではない。 Al： Alは脱酸、脱窒剤として作用するもので、15
％以下ではピツト及びブローホール等の溶接欠陥
が発生し、好ましくない。また25％を超えて添加
した場合、溶着金属中のAl量を増加させ、衝撃
値の低下を招き、好ましくない。したがつて、
Alは15〜25％の範囲とする。Al源としてはMe.
Al、Fe−Al、Al−Mg等を使用できる。 Mg： Mgは溶接時に金属蒸気を発生して、アーク柱
や溶融プールをシールドし、アークを安定にする
効果がある。しかし、５％未満ではそのような効
果がなく、また10％を超えるとヒユーム発生量が
過大になり、作業性を不良にする。したがつて、
Mgは５〜10％の範囲とする。Mg原料としては
Me.Mg、Al−Mg、Fe−Mg、Ni−Mg等を使用
できる。 Zr： Zrは脱酸、脱窒剤であり、ピツト及びブロー
ホールを防止できる。しかし、0.5％未満では効
果がなく、また５％を超えるとスラグ生成物がス
ラグの剥離性を阻害し、好ましくない。したがつ
て、Zrは0.5〜５％の範囲とする。Zr源としては
Fe−Zrが最適であるが、他の合金粉末でも差し
支えない。 Ti： Tiは脱酸、脱窒剤であり、ピツト及びブロー
ホールを防止できる。しかし、0.5％未満では効
果が十分でなく、また５％を超えるとスラグ生成
物がスラグの流動性を阻害し、好ましくない。し
たがつて、Tiは0.5〜５％の範囲とする。 Mn： MnはSiと共に脱酸剤として作用し、溶着金属
の清浄度を高め、また必要な引張強さと衝撃性能
を与えるのに有効な元素である。しかし、0.5％
未満では充分な効果が得られず、また５％を超え
ると引張強度が高くなりすぎて、衝撃性能も低く
なり、好ましくない。したがつて、Mnは0.5〜５
％の範囲とする。Mn原料としてはMe.Mn、Fe
−Mn、MnO又はMnOを含む化合物或いは組成
物をMnに換算して使用できる。 なお、上記成分を含有するフラツクス組成によ
り良好な結果が得られるが、必要に応じて、以下
の成分を添加することが許容される。 Ｃ： Ｃはアーク安定性を増し、スパツタ発生量の減
少に役立つと共に、スラグの被包性を善くするこ
とができる。しかし、１％を超える添加は引張強
さを必要以上に高めるので、Ｃは１％以下とす
る。Ｃ源としては黒鉛が最適であるが、合金粉末
においても同様の効果が得られる。 鉄粉： 鉄粉は溶着量を増加させたり、フラツクスの流
動性を変えたい時に添加するのが効果的である。
しかし、鉄粉の比率が多くなると必要な元素比率
が低くなり、所定の性能が得られなくなるので、
過大な鉄粉量は避けるべきであり、鉄粉は30％以
下で添加する。 MgO： MgOの添加はスラグの流動性及びスラグの剥
離性を好ましいものにする傾向がある。しかし、
５％を超えるとスパツタの発生を助長するので、
MgOは５％以下とする。MgO原料としてはMgO
単独若しくはMgOを含む珪酸塩が望ましい。 CaO： CaOの添加はスラグの流動性及びスラグの剥離
性を好ましいものにする傾向がある。しかし、３
％を超えるとスパツタの発生を助長するので、
CaOは３％以下とする。CaOの原料としては、
CaCO3、Ca−Si、Re.Ca−Siなどが好ましく、
CaOに換算して使用できる。 本発明のワイヤは、上記フラツクスを鋼製外皮
内に充填したものであるが、この外皮成分は本発
明ワイヤの性能の達成する上で重要な要素を占め
る成分である。本発明者の実験研究によれば、Si
を１％以下、totalNを100ppm以下に規制した組
成の鋼製外皮にする必要があることが判明した。
これらの成分はアーク特性に影響を与え、スパツ
タ発生量を増加させる傾向にあり、特にtotalN
はピツトやブローホールの原因となるので、上記
のように許容最大値を定めたものである。 また、ワイヤ構成中のフラツクス率は12〜25％
の範囲にする必要がある。フラツクス率が12％未
満では、必要なスラグ量を確保できなくなり、作
業性を劣化させる。また25％を超えると伸線中の
断線が発生し、能率的な生産が行えなくなるので
避けるべきである。 なお、本発明のワイヤの製造方法は、通常のフ
ラツクス入りワイヤの製造方法と特に変わるとこ
ろはなく、同様の要領で製造することができる。
また、ワイヤの断面形状においても、特に制限を
受けるものではない。 更に、本発明のセルフシールドアーク溶接用フ
ラツクス入りワイヤは、上記構成であるので、直
流逆極性又は正極性のいずれでも使用でき、特に
細径のワイヤサイズであつても安定して溶接する
ことができる。 次に本発明の実施例を示す。 （実施例） 第２表に示す配合割合で第３表に示す成分配合
のフラツクスを、Ｃ：0.07％、Si：0.30％、
Mn：0.40％、Ｐ：0.023％、Ｓ：0.08％、Ｎ：
0.005％、Al：0.04％、Ti：0.01％の化学成分の
鋼製外皮中にフラツクス率19％で充填して1.2mm
φのフラツクス入りワイヤを作成し、第１図及び
第２図に示す装置により、溶接電流280A、電圧
25V、速度30cpmの条件で直流逆極性で溶接試験
を行つた。 溶接試験中、スラグ剥離性及びスラグ流動性を
調べると共に、溶接試験後にスパツタ発生量を測
定し、溶接欠陥、ビート形状を調べた。それらの
結果を第３表に併記する。 なお、スラグ流動性及びスラグ剥離性は積層中
に観察して評価した。スパツタ発生量は全量を補
修して秤量し、スパツタ補修後、ビード形状を観
察により評価した。溶接欠陥の評価については、
Ｘ線透過試験を関先角度50゜、ギヤツプ５mmのＶ
開発を４層７パス（19mmｔ）で仕上げたものにつ
いて行い、評価した。 第３表において、No.１〜No.３は比較例であり、
弗化物を減少させるとスパツタ抑制に効果がある
が、スラグの剥離性を損う結果となつている。ま
たスラグの粘性が大であるためにスラングインク
ルージヨンが生じやすいことがわかる。 比較例No.４は硅酸リチウム及びLi2CO3が過剰
であるため、スラグ焼付及びスパツタ発生量が多
い。 比較例No.５はLi2Oが少なく、かつ、Li2O／
SiO2の比が小さいため、ピツト、ブローホール
の発生が多く、かつ、スラグの剥離性が不良であ
る。 比較例No.８はSiO2量が少ないため、ビード形
状が凸形になり、融合不良が生じやすい。 比較例No.12はMgが少ないため、アークの集中
性が劣り、スパツタ発生量が多い。 比較例No.13〜No.15はAl、Ti、Zrが少ないため、
ピツトが発生した。 一方、本発明例のNo.６、No.７、No.９〜No.11、No.
16〜No.21はいずれも良好な結果が得られた。
しては、必要に応じて、Li2CO3及びAl−Li、Mg
−Liの金属粉（金属リチウム源）が使用でき、金
属リチウム源を使用するのが望ましい。 すなわち、Li2CO3は溶接時に分解し、酸化物
としてLi2Oのみを生成するので、スラグの流動
性やスラグの剥離性を改善できる。しかし、多す
ぎるとスパツタの発生を多くするので、添加する
場合には20％以下にとどめるべきである。 Al−Li及びMg−Liはシールド効果が大きく、
リチウム組成物中の換算Liに体して２〜３倍のシ
ールド効果が得られる。また作業性の改善に対し
ても有効で、以下の作用が得られる。 (1) アークの安定性を増し、スパツタ発生量を減
少できる。 (2) スラグの流動性及びスラグの剥離性の改善に
も有効である。 これらのAl−Li及びMg−Liは化合物単独でシ
ールド剤として使用できるもので、上記リチウム
組成物と併用することもできる。添加する場合に
は、それらの少なくとも１種をLi量で1.5％以下
にとどめるべきである。 totalSiO2： SiO2はスラグの粘性を調整し、濡れ角度の小
さい良好なビード形状を得るのに必要である。し
かし、0.5％未満ではビード形状が凸形となり、
また立向姿勢ではスラグが流れやすく、一方、６
％を超えるとビード形状は良好であるものの、ス
ラグの焼き付きが発生し、スラグの除去が困難で
ある。なお、SiO2源としては、珪酸リチウムや
通常の珪酸塩の他、Si合金をSiO2に換算して使
用できる。 したがつて、totalSiO2は0.5〜６％の範囲とす
る。 なお、SiO2とLi2Oはスラグの流動性やスラグ
の剥離性に密切な関係があり、本発明者は種々検
討した結果、Li2O／SiO2を2.5以上とした時に良
好な結果が得られた。この比は望ましくは3.6〜
15とする。 Ｆ： 弗化物はスパツタ発生量を増し、作業性に好ま
しくない影響を与えるので、弗化物中のＦガスで
３％以下に調整するのが望まれる。なお、弗化物
としては、アルカリ金属やアルカリ土類金属の弗
化物が適当であるが、他の弗化物を排除するもの
ではない。 Al： Alは脱酸、脱窒剤として作用するもので、15
％以下ではピツト及びブローホール等の溶接欠陥
が発生し、好ましくない。また25％を超えて添加
した場合、溶着金属中のAl量を増加させ、衝撃
値の低下を招き、好ましくない。したがつて、
Alは15〜25％の範囲とする。Al源としてはMe.
Al、Fe−Al、Al−Mg等を使用できる。 Mg： Mgは溶接時に金属蒸気を発生して、アーク柱
や溶融プールをシールドし、アークを安定にする
効果がある。しかし、５％未満ではそのような効
果がなく、また10％を超えるとヒユーム発生量が
過大になり、作業性を不良にする。したがつて、
Mgは５〜10％の範囲とする。Mg原料としては
Me.Mg、Al−Mg、Fe−Mg、Ni−Mg等を使用
できる。 Zr： Zrは脱酸、脱窒剤であり、ピツト及びブロー
ホールを防止できる。しかし、0.5％未満では効
果がなく、また５％を超えるとスラグ生成物がス
ラグの剥離性を阻害し、好ましくない。したがつ
て、Zrは0.5〜５％の範囲とする。Zr源としては
Fe−Zrが最適であるが、他の合金粉末でも差し
支えない。 Ti： Tiは脱酸、脱窒剤であり、ピツト及びブロー
ホールを防止できる。しかし、0.5％未満では効
果が十分でなく、また５％を超えるとスラグ生成
物がスラグの流動性を阻害し、好ましくない。し
たがつて、Tiは0.5〜５％の範囲とする。 Mn： MnはSiと共に脱酸剤として作用し、溶着金属
の清浄度を高め、また必要な引張強さと衝撃性能
を与えるのに有効な元素である。しかし、0.5％
未満では充分な効果が得られず、また５％を超え
ると引張強度が高くなりすぎて、衝撃性能も低く
なり、好ましくない。したがつて、Mnは0.5〜５
％の範囲とする。Mn原料としてはMe.Mn、Fe
−Mn、MnO又はMnOを含む化合物或いは組成
物をMnに換算して使用できる。 なお、上記成分を含有するフラツクス組成によ
り良好な結果が得られるが、必要に応じて、以下
の成分を添加することが許容される。 Ｃ： Ｃはアーク安定性を増し、スパツタ発生量の減
少に役立つと共に、スラグの被包性を善くするこ
とができる。しかし、１％を超える添加は引張強
さを必要以上に高めるので、Ｃは１％以下とす
る。Ｃ源としては黒鉛が最適であるが、合金粉末
においても同様の効果が得られる。 鉄粉： 鉄粉は溶着量を増加させたり、フラツクスの流
動性を変えたい時に添加するのが効果的である。
しかし、鉄粉の比率が多くなると必要な元素比率
が低くなり、所定の性能が得られなくなるので、
過大な鉄粉量は避けるべきであり、鉄粉は30％以
下で添加する。 MgO： MgOの添加はスラグの流動性及びスラグの剥
離性を好ましいものにする傾向がある。しかし、
５％を超えるとスパツタの発生を助長するので、
MgOは５％以下とする。MgO原料としてはMgO
単独若しくはMgOを含む珪酸塩が望ましい。 CaO： CaOの添加はスラグの流動性及びスラグの剥離
性を好ましいものにする傾向がある。しかし、３
％を超えるとスパツタの発生を助長するので、
CaOは３％以下とする。CaOの原料としては、
CaCO3、Ca−Si、Re.Ca−Siなどが好ましく、
CaOに換算して使用できる。 本発明のワイヤは、上記フラツクスを鋼製外皮
内に充填したものであるが、この外皮成分は本発
明ワイヤの性能の達成する上で重要な要素を占め
る成分である。本発明者の実験研究によれば、Si
を１％以下、totalNを100ppm以下に規制した組
成の鋼製外皮にする必要があることが判明した。
これらの成分はアーク特性に影響を与え、スパツ
タ発生量を増加させる傾向にあり、特にtotalN
はピツトやブローホールの原因となるので、上記
のように許容最大値を定めたものである。 また、ワイヤ構成中のフラツクス率は12〜25％
の範囲にする必要がある。フラツクス率が12％未
満では、必要なスラグ量を確保できなくなり、作
業性を劣化させる。また25％を超えると伸線中の
断線が発生し、能率的な生産が行えなくなるので
避けるべきである。 なお、本発明のワイヤの製造方法は、通常のフ
ラツクス入りワイヤの製造方法と特に変わるとこ
ろはなく、同様の要領で製造することができる。
また、ワイヤの断面形状においても、特に制限を
受けるものではない。 更に、本発明のセルフシールドアーク溶接用フ
ラツクス入りワイヤは、上記構成であるので、直
流逆極性又は正極性のいずれでも使用でき、特に
細径のワイヤサイズであつても安定して溶接する
ことができる。 次に本発明の実施例を示す。 （実施例） 第２表に示す配合割合で第３表に示す成分配合
のフラツクスを、Ｃ：0.07％、Si：0.30％、
Mn：0.40％、Ｐ：0.023％、Ｓ：0.08％、Ｎ：
0.005％、Al：0.04％、Ti：0.01％の化学成分の
鋼製外皮中にフラツクス率19％で充填して1.2mm
φのフラツクス入りワイヤを作成し、第１図及び
第２図に示す装置により、溶接電流280A、電圧
25V、速度30cpmの条件で直流逆極性で溶接試験
を行つた。 溶接試験中、スラグ剥離性及びスラグ流動性を
調べると共に、溶接試験後にスパツタ発生量を測
定し、溶接欠陥、ビート形状を調べた。それらの
結果を第３表に併記する。 なお、スラグ流動性及びスラグ剥離性は積層中
に観察して評価した。スパツタ発生量は全量を補
修して秤量し、スパツタ補修後、ビード形状を観
察により評価した。溶接欠陥の評価については、
Ｘ線透過試験を関先角度50゜、ギヤツプ５mmのＶ
開発を４層７パス（19mmｔ）で仕上げたものにつ
いて行い、評価した。 第３表において、No.１〜No.３は比較例であり、
弗化物を減少させるとスパツタ抑制に効果がある
が、スラグの剥離性を損う結果となつている。ま
たスラグの粘性が大であるためにスラングインク
ルージヨンが生じやすいことがわかる。 比較例No.４は硅酸リチウム及びLi2CO3が過剰
であるため、スラグ焼付及びスパツタ発生量が多
い。 比較例No.５はLi2Oが少なく、かつ、Li2O／
SiO2の比が小さいため、ピツト、ブローホール
の発生が多く、かつ、スラグの剥離性が不良であ
る。 比較例No.８はSiO2量が少ないため、ビード形
状が凸形になり、融合不良が生じやすい。 比較例No.12はMgが少ないため、アークの集中
性が劣り、スパツタ発生量が多い。 比較例No.13〜No.15はAl、Ti、Zrが少ないため、
ピツトが発生した。 一方、本発明例のNo.６、No.７、No.９〜No.11、No.
16〜No.21はいずれも良好な結果が得られた。
【表】
【表】
【表】
（発明の効果）
以上詳述したように、本発明のセルフシールド
アーク溶接用フラツクス入りワイヤは、Li系で低
弗化物、低珪酸塩型の特定構成のものであるの
で、スパツタ発生量が少なく、スラグの流動性や
スラグの剥離性に優れ、作業性良く健全な溶接部
を得ることができる。しかも、直流逆極性、正極
性のいずれでも使用でき、細径ワイヤでも安定し
て溶接できる。
アーク溶接用フラツクス入りワイヤは、Li系で低
弗化物、低珪酸塩型の特定構成のものであるの
で、スパツタ発生量が少なく、スラグの流動性や
スラグの剥離性に優れ、作業性良く健全な溶接部
を得ることができる。しかも、直流逆極性、正極
性のいずれでも使用でき、細径ワイヤでも安定し
て溶接できる。
第１図及び第２図は実施例に用いた溶接装置を
示す図で、第１図は側面図、第２図は平面図であ
る。 １…ワイヤ制御装置、２…トーチ、３…観察
窓、４…スパツタ補修装置、５…走行台車。
示す図で、第１図は側面図、第２図は平面図であ
る。 １…ワイヤ制御装置、２…トーチ、３…観察
窓、４…スパツタ補修装置、５…走行台車。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 重量割合で（以下、同じ）、totalNを
100ppm以下、Siを１％以下に規制した鋼製外皮
内に、フラツクス全重量当り、totalSiO2：0.5〜
６％を含有すると共にtotalFを３％以下に抑制
し、かつ、 リチウムフエライトと、リチウムアルミネー
ト、リチウムシリケート、リチウムチタネート
及びリチウムマンガネートのうちの１種以上と
からなるリチウム組成物をLi2Oとして10〜25
％（但し、Li2O／SiO2≧2.5）、 Al：15〜25％、 Mg：５〜10％、 Mn：0.5〜５％、 Zr：0.5〜５％及び Ti：0.5〜５％ を含有するフラツクスを、フラツクス率が12〜30
％となるように充填してなることを特徴とする低
Si、低Ｆ型セルフシールドアーク溶接用フラツク
ス入りワイヤ。 ２ totalNを100ppm以下、Siを１％以下に規制
した鋼製外皮内に、フラツクス全重量当り、
totalSiO2：0.5〜６％を含有すると共にtotalFを
３％以下に抑制し、かつ、 リチウムフエライトと、リチウムアルミネー
ト、リチウムシリケート、リチウムチタネート
及びリチウムマンガネートのうちの１種以上と
からなるリチウム組成物をLi2Oとして10〜25
％（但し、Li2O／SiO2≧2.5）、 Al：15〜25％、 Mg：５〜10％、 Mn：0.5〜５％、 Zr：0.5〜５％、 Ti：0.5〜５％、 Li金属をAl−Li及びMg−Liの形で少なくと
も１種を1.5％以下、 含有するフラツクスを、フラツクス率が12〜30％
となるように充填してなることを特徴とする低
Si、低Ｆ型セルフシールドアーク溶接用フラツク
ス入りワイヤ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24693987A JPS6487100A (en) | 1987-09-29 | 1987-09-29 | Flux cored wire for self-shielded arc welding |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24693987A JPS6487100A (en) | 1987-09-29 | 1987-09-29 | Flux cored wire for self-shielded arc welding |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6487100A JPS6487100A (en) | 1989-03-31 |
| JPH0362518B2 true JPH0362518B2 (ja) | 1991-09-26 |
Family
ID=17155992
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24693987A Granted JPS6487100A (en) | 1987-09-29 | 1987-09-29 | Flux cored wire for self-shielded arc welding |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6487100A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02192895A (ja) * | 1988-10-22 | 1990-07-30 | Nippon Steel Corp | セルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
| US20100102049A1 (en) * | 2008-10-24 | 2010-04-29 | Keegan James M | Electrodes having lithium aluminum alloy and methods |
| US8450649B2 (en) * | 2008-11-07 | 2013-05-28 | Lincoln Global, Inc. | Addition of lithium aluminate to improve the performance of self shielded electrodes |
| CN105499826B (zh) * | 2015-12-18 | 2017-12-29 | 江西恒大高新技术股份有限公司 | 高非晶纳米晶自保护管状焊丝 |
| CN116713632B (zh) * | 2023-06-08 | 2026-01-09 | 中国机械总院集团郑州机械研究所有限公司 | 一种管状药芯焊条及其制备方法与应用 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3767891A (en) * | 1971-05-07 | 1973-10-23 | Lincoln Electric Co | Electrode for arc welding in air |
| US4186293A (en) * | 1978-05-08 | 1980-01-29 | The Lincoln Electric Company | Cored type welding electrode |
| US4551610A (en) * | 1983-05-17 | 1985-11-05 | The Lincoln Electric Company | Tubular welding electrode |
-
1987
- 1987-09-29 JP JP24693987A patent/JPS6487100A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6487100A (en) | 1989-03-31 |
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |