JPH0377795A - 高速ガスシールドアークすみ肉溶接用複合ワイヤ - 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） 本発明は比較的薄板使用で防錆鋼構造物の溶接に用いる
ガスシールドアーク溶接用複合ワイヤに係るものであり
、更に詳しくはＺｎめっき鋼板のすみ肉溶接でビットや
ブローホールなどの溶接欠陥の少ない高品質な溶接金属
を得る高速ガスシールドアークすみ肉溶接用複合ワイヤ
に関する。

（従来の技術） 近年ガ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キロ級高張力鋼をはじめ
とする各種＃１種を用いる鋼構造物の溶接に広く用いら
れている。この理由として複合ワイヤは、その内部に充
填されるフラックスの作用効果によって、溶接作業性が
良く良好なビード外観・形状が得られると共に、ワイヤ
溶着速度が早く溶接能率が向上することなどが挙げられ
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待望さ
れている現状にある。

この複合ワイヤは、外皮部が鋼であって内部に１０〜３
０％のフラックスを充填して構成されているが、その構
造は第２図に示す如く種々断面形状のものがある。内部
に充填するフラックスを大別すると （１）　　チタニャ系などのスラグ剤と、８４．Ｋｎな
どの脱散剤・合金剤からなるもの、 （２）鉄粉＋　　Ｓ　Ｌ　１Ｍｎ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系複合ワイヤに関する
。

従来の金属粉系複合ワイヤは、 （１）　　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。

（２）スラグの生成が少ない。

（３）金属、合金類および少量の酸化物などを充填フラ
ックスに添加できるので溶接金属組成調整の自由度が広
い。

などのように金属粉系複合ワイヤは優れた特徴を有して
いるものの、特に炭酸ガ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
とスパッタ発生が目立ち、Ｚｎめっき鋼板などのすみ肉
溶接では、ビードにピットやブローホールが多発し、実
用化ができていないのが現状である。

このような問題点を解決する手段として、例えば特開昭
８２−２４８５９３号公報、特開昭８４−３１５９６号
公報記載の技術などが知られている。前者はフラックス
入りワイヤ全重量に対する化学成分の規定により、後者
は同じく炭素量および酸素量の規定により上述の問題点
を解決しようとする技術であるが、高速溶接においては
必ずしも満足できるものではない。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は上記従来ワイヤの問題点を解決するためになさ
れたものであって、Ｚｎめっき鋼板のすみ肉溶接におい
てもピット、ブローホール発生が少なく、かつ高速度の
溶接が可能な金属粉系複合ワイヤを提供するものである
。

（課題を解決するための手段） 本発明は、Ｚｎめっき鋼板の高速ガスシールドアークす
み肉溶接用複合ワイヤであって、Ｃ含有量が０．０８％
以下の極軟鋼外皮に、金属粉を９０％以上含有するフラ
ックスを充填してなる複合ワイヤにおいて、フラックス
および外皮を含めたワイヤ全体としてのＣｆｆ１が０．
５０−１．５０％であることを特徴とするものである。

（作　　用） まず、本発明において、フ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。

フラッ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小さくなることと、生成
スラグが多くなって、スラグ除去を必要とすることにな
り溶接効率が低下する。従って、フラックスの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、鉄粉のほかＣ１Ｓｉ、　　Ｍｎ、　　Ｔｉ、　
　Ｚｒ、　　Ａｌ１　、　　Ｂ、　　Ｎｂ、　　Ｍｇ。

Ｃａ等の脱酸剤元素と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。

金属粉の添加量を上記範囲にすることにより、金属粉系
複合ワイヤの特徴である溶接能率の向上は達成できるが
、しかし、従来の最大の問題点であったピット、ブロー
ホールの低減は図ることができない。そこで本発明者ら
はピット、ブローホール低減を目的に実験を重ねた結果
、フラックスおよび外皮を含めたワイヤ全体としてのＣ
ＪＩがピット、ブローホール発生に大きく寄与している
ことを見い出した。

（実　施　例） 以下実施例によって本発明を説明する。

すなわち、第１表に示すＣ量と鉄粉量のみを調整した各
フラックスを、極軟鋼外皮（Ｃ−０，０４５％、５ｉ−
０，０１％、Ｍｎ−０，３１％）にフラックス充填率１
５％で充填し、第２表に示すように、ワイヤ全体として
のＣを０．１０〜１．７０％の範囲で変化させた金属粉
系ワイヤを作製し、溶接に供した。ワイヤは直径１．２
市で断面形状は第２図（Ｃ）である。

ワイヤ製造条件は一定であり、ワイヤの化学成分はＣ以
外は一定にしている。

第 ２ 表 重量％ 第１図は、これらワイヤを用いて、Ｚｎめつき鋼板を水
平重ねすみ肉溶接した時の、ビード部のピット発生個数
とブローホール発生率を示す実験例である。

この水平重ねすみ肉の溶接条件は、ＣＯ２ガス流ｆｆ１
２５Ｎ　／ｍｌｎ、溶接電流２２０Ａ、アーク電圧２２
ｖ１溶接速度１００ａｎ／ｓｉｎ、チップ母材間距Ａｌ
１５ｍｍ、母材に対するトーチの角度６０″であり、板
厚２．０關の両面Ｚｎめっき鋼板（ＪＩＳ　Ｇ　３３０
２、片面のＺｎ目付ｊ１　：　４５　ｔｒ　／　ｒｒ？
）を第３図の如く２枚重ね、その重ね部を水平重ねすみ
肉溶接したものである。なお、第１図におけるブローホ
ール発生率は、各々のビードについて放射線透過試験を
行い、そのフィルムからビード長さ方向のブローホール
幅を測定し、ビード長さに対するブローホール幅の総和
を百分率で表したものである。

この図から、ワイヤ中のＣ量が０．５０％以上の領域で
、ピット、ブローホール発生量が極めて少ないことが分
かる。この領域でピット、ブローホールの少ない理由は
明らかでないが、次のように推察される。すなわち、金
属粉系ワイヤではＣが高いと、溶接中溶滴において激し
いＣ０反応が生ずると考えられ、この反応がピット、ブ
ローホールの発生を抑制しているものと考えられる。

ワイヤ先端から離脱した溶滴は、Ｃが高いためにアーク
雰囲気中の酸素によって溶滴表面のＣ０又はＣＯ２分圧
が高まり、この分圧が、鋼板にめっきされたＺｎがアー
ク熱で気化する時のＺｎの蒸気分圧より大きくなり、溶
滴内へＺｎが侵入しにくくなってピット、ブローホール
の発生が抑制されるものと考えられる。本実験では、ワ
イヤ中のＣｉｌが１．５０％超でもピット、ブローホー
ルを抑制するという点では有効であるが、ＣＭｌ、５０
％超ではすみ内部が過度に硬化し耐割れ性が危惧される
ことから、本発明ワイヤのＣ量は０．５０〜１．５０％
とした。

以上が本発明の主要構成であるが、アーク安定化や、少
量のスラグの物性調整によるビード形成良好化を図るた
めＮ２０．に、Ｏ，Ｌ　ｔ２０゜Ｓ　Ｉ　Ｏ２ｒ　Ｍ　
ｎ　Ｏ＋　Ａ　１１２０３　、Ｆ　ｅ　Ｏ＋　　Ｆ　Ｃ
２０３゜ＭｇＯなどの酸化物、ＮａＦ、ＫＦ、ＭｇＦ２
゜ＣａＦ２．に２　ＳｉＦ６などのぶつ化物などの非金
属物質を、単体もしくは化合物の形態で、その総量が１
０％を超えない範囲で添加することができる。

さらに、通常のワイヤにおいては、Ｓ［やＭｌが脱酸性
元素として添加されるが、本発明の如く高速すみ肉溶接
で用いる高Ｃのワイヤでは、Ｃが第１次の脱酸性元素と
して作用するので、ＳｌやＭｎの添加量は通常より少な
くてよく、ワイヤ中でＳｉは０．７０％以下、Ｍｎは０
．２０〜１．５０％が好ましい。

また、本発明ワイヤは、フラックス充填率が１０〜３０
％の範囲で、ワイヤ径は１．０〜１．２ｍｍφであるこ
とが望ましく、ワイヤの断面構造は、第２図の如き断面
で、開口部のあるワイヤ、および開口部のないいわゆる
シームレスワイヤのいずれにおいても適用可能であるが
、自動化・ロボット化を考慮すれば、第２図（Ｄ）のシ
ームレスワイヤが望ましい。さらに本発明ワイヤを用い
て溶接する場合に、使用するシールドガス組成としては
、炭酸ガスのほかに酸素ガ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。アルゴンガスとの混合ガ
スの場合、アーク安定作用が重畳されるのでスパッタの
少ない溶接が可能になる。

（発明の効果） 以上のように、本発明のワイヤによれば、Ｚｎめっき鋼
板など防錆処理を施した鋼材を溶接しても、ピット、ブ
ローホールともに非常に少ない健全な溶接金属が得られ
る為、溶接金属部の断面欠損にならず構造物の強度を劣
化させない。また、ピットの発生が非常に少ないため、
外観的にも好ましい溶接ビードが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はワイヤ中のＣ量とピット、ブローホールの発生
関係を示す説明図、第２図は複合ワイヤの断面形状を示
す図、第３図は試験板形状を示す斜視図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｃ含有量０．０８％以下の極軟鋼外皮に金属粉を９０％
   以上含有するフラックスを充填してなる複合ワイヤにお
   いて、フラックスおよび外皮を含めたワイヤ全体として
   のＣ量が０．５０〜１．５０％であることを特徴とする
   高速ガスシールドアークすみ肉溶接用複合ワイヤ。