JPH05293687A - ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ワイヤの送給性等の使用特性に優れるととも
に、未溶融フラックスの突き出しがなく、アーク安定性
に優れ、かつピット、ブローホール等の溶接欠陥発生の
少ない高品質な溶接金属の得られるガスシールドアーク
溶接用フラックス入りワイヤを提供する。 【構成】 鋼帯を管状に成形された外管に、複雑断面の
フラックス入りワイヤからなる内管を挿入し、外管のシ
ームを溶接したのち伸線してなるシームレスフラックス
入りワイヤにおいて、内管ワイヤに充填するフラックス
の粒度構成が、粒径１４９μｍ以上の粒子が１０％以下
であり、かつ外管部の肉厚ｔ₁ と内管部の肉厚ｔ₂ との
比（ｔ₁ ／ｔ₂ ）が４≦ｔ₁ ／ｔ₂ ≦１２である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋼構造物の溶接に用い
るガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤに係
わり、更に詳しくはアーク安定性が良好で高品質な溶接
金属の得られるシームレスフラックス入りワイヤに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】最近、鋼構造物の建造において溶接の高
能率化・省力化が進むなかで、フラックス入りワイヤが
その良好な溶接作業性、高能率溶接性等から、急激にそ
の使用量が増加している。

【０００３】フラックス入りワイヤには図３に示すよう
な種々の断面構造のものがあるが、それぞれ以下のよう
な問題点がある。即ち、図３ａ，ｂに示す複雑断面のフ
ラックス入りワイヤは、ワイヤを構成する鋼の部分即ち
折込部１からもアークが発生するので未溶融フラックス
の突き出しもなく良好なアーク特性を示すが、ワイヤに
ねじれや方向性があるためワイヤ送給性が悪いこと、ま
た合わせ目部が開口しているため充填フラックスの吸湿
によるピット、ブローホール等の溶接欠陥が発生しやす
いこと、また１．２mmφのような細径までの伸線加工が
困難なこと等の問題があった。これらの問題解決のため
図３ｄの如き単純断面のシームレスタイプの細径フラッ
クス入りワイヤ（例えば特公昭５１−４５５４４号公報
等）及び図３ｅの如き２重管構造の単純断面のシームレ
スタイプの細径フラックス入りワイヤ（例えば特開平１
−１５４８９５号公報）等が提案されている。これらは
鋼外皮の合わせ目部の開口がないため充填フラックスが
密閉されて吸湿の心配がなく、また銅めっきができてワ
イヤ送給性、耐錆性にも優れている。しかしながら、こ
れら単純断面のフラックス入りワイヤは、溶接時に外皮
のみからアークが発生するため、外皮が早く溶融して充
填フラックスの溶融が遅れるいわゆる未溶融フラックス
の突き出しが出る結果、アークの安定性やスパッタ発生
量など特に溶接作業性の面で十分に満足するものではな
い。さらにこれらのワイヤはフラックス充填率にバラツ
キが生じ易く、溶接金属の高品質化が要求される高級鋼
への適用が難しいという問題があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題を
解決するためになされたものであって、ワイヤの送給性
等の使用特性に優れるとともに、未溶融フラックスの突
き出しがなく、アーク安定性に優れ、かつピット、ブロ
ーホール等の溶接欠陥発生の少ない高品質な溶接金属の
得られるシームレスフラックス入りワイヤを提供するも
のである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係わるガスシー
ルドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、下記の構成
にすることを要旨とするものである。

【０００６】鋼帯を管状に成形された外管に、複雑断面
のフラックス入りワイヤからなる内管を挿入し、外管の
シームを溶接したのち伸線してなるシームレスフラック
ス入りワイヤにおいて、内管ワイヤに充填するフラック
スの粒度構成が、粒径１４９μｍ以上の粒子が１０％以
下であり、かつ外管部の肉厚ｔ₁ と内管部の肉厚ｔ₂と
の比（ｔ₁ ／ｔ₂ ）が４≦ｔ₁ ／ｔ₂ ≦１２であること
を特徴とするシームレスフラックス入りワイヤ。

【０００７】

【作用】以下に本発明になるシームレスフラックス入り
ワイヤを図面に基づいて説明する。図２は本発明のフラ
ックス入りワイヤ製造工程の１例を示したものである。
まず図２（イ）に示す鋼帯２を（ロ）の如きＵ字形に成
形して（ハ）の工程でフラックス３を充填した後、
（ニ），（ホ）に示すようにエッジ部を折込みながら成
形して、（ヘ）に示すような内管となる複雑断面のフラ
ックス入りワイヤ４を得る。この内管ワイヤ４の断面形
状は図３のａ，ｂの如き内部に１つまたは複数の折込部
１のある複雑断面とする。一方、図２（ａ）の鋼帯５も
内管ワイヤの成型と平行して（ｂ）のようなＵ字形に成
形し、ついでこのＵ字形の内部に（ｃ）の如く内管ワイ
ヤ４を挿入して（ｄ）の工程でＯ形に成形した後、鋼帯
の合わせ目部６をシーム溶接することにより合わせ目部
を溶接ビード７で密閉し、内管ワイヤ４を包含した外管
を得る。その後、外管は成形ロールまたはダイスにより
縮径され、（ｆ）のように内管が外管内に空隙なく充満
される過程を経て、その後の圧延もしくは伸線加工によ
り所定のサイズに仕上げ、外管部及び複雑断面の内管部
よりなる図１ａ，ｂ，ｃの如き断面のシームレスフラッ
クス入りワイヤ８を得るものである。なお、伸線性の向
上と脱水素を目的に（ｆ）→（ｇ）の工程で１回以上の
焼鈍工程を入れることができる。

【０００８】このようにして得られるシームレスフラッ
クス入りワイヤは、断面形状が複雑であるため、未溶融
フラックスの突き出しもなく良好なアーク特性を示すと
ともに、外皮に合わせ目部がないため充填フラックスの
吸湿が全くなく、かつ銅めっきができるので、送給性や
直進性さらに耐錆性も良好である。

【０００９】ところで、本発明者らはこのようなシーム
レスフラックス入りワイヤを製造するにあたり、種々実
験を重ねた結果、ワイヤ断面における外管部の肉厚ｔ₁
と内管部の肉厚ｔ₂ との比（ｔ₁ ／ｔ₂ ）を特定しかつ
充填フラックスの粒度構成を規制する必要があることを
見いだしたものである。

【００１０】すなわち、良好な溶接作業性や溶着金属性
能を得るためには、ワイヤ全重量に対し所定量のフラッ
クスを充填する必要があるが（通常７〜２５％）、外管
部の肉厚ｔ₁ と内管部の肉厚ｔ₂ の比ｔ₁ ／ｔ₂ が小さ
い場合、換言するとｔ₁ に対しｔ₂ が相対的に厚くなる
と、フラックスの占める面積比が小さくなり所定のフラ
ックス充填率が得られないため、溶接性能が劣化する。
これは内管ワイヤの断面が折込式の複雑断面であるた
め、内管のフラックス率を維持するには単純管状断面の
場合より相対的に薄くする必要があることによる。さら
にｔ₁ ／ｔ₂ が小さいと、鋼帯５をＯ形に成形する段階
において、外管肉厚を厚くする必要があり成形性やシー
ム溶接性が劣化し、伸線過程で溶接部が開口する問題が
生じる。これら問題を防止するには外管部の肉厚ｔ₁ と
内管部の肉厚ｔ₂ の比ｔ₁ ／ｔ₂ は４以上とする必要が
ある。一方、ｔ₁ ／ｔ₂ が大きすぎると内管部の肉厚が
薄くなりすぎ、伸線過程で部分的に内管が破断しワイヤ
長手方向に均一にフラックスが分布しないことになって
アークが不安定になる。従って後述するフラックスの粒
度構成を規制したとしてもワイヤ外管部の肉厚ｔ₁ と内
管部の肉厚ｔ₂ の比ｔ₁ ／ｔ₂ は１２以下に制御する必
要がある。

【００１１】複雑断面の内管ワイヤに充填するフラック
スの粒度構成を粒径１４９μｍ以上の粒子が１０％以下
と規定したのは次の理由による。すなわち、本発明にな
るフラックス入りワイヤにおいては、内管ワイヤが折込
式の複雑断面であるため比較的薄肉の鋼帯を使用する
が、充填フラックスの粒度構成が大きくなると伸線加工
過程で内管ワイヤの外皮に粒子の荒いフラックスがくい
込みその部分の外皮肉厚が局部的に薄くなって内管ワイ
ヤが破断しやすくなる。その結果ワイヤ長手方向に均一
にフラックスが分布せずアークが不安定になる。これを
防止するには、充填フラックスの粒度を細粒化する必要
がある。実験の結果、充填するフラックスの粒度構成と
して、１４９μｍ以上の粒子が１０％以下であれば、
１．２mmφ等の細径ワイヤの製造においても上記問題を
防止でき、高品質のシームレスフラックス入りワイヤが
得られることが分かった。１４９μｍ以上の粒子が１０
％を超えると、特に細径サイズのワイヤ製造において内
管ワイヤが部分的に破断し高品質のワイヤを得ることが
できない。従って、内管ワイヤに充填するフラックスの
粒度構成を粒径１４９μｍ以上の粒子が１０％以下と規
定した。

【００１２】以上が本発明ワイヤの主要構成であるが、
本発明においては複雑断面の内管ワイヤに充填するフラ
ックスは特に限定されず、ＴｉＯ₂ を主成分とするルチ
ール系、ＣａＦ₂ やＢａＦ₂ 等の弗化物を主成分とする
塩基性系及び鉄粉や金属粉を主成分とするメタル系等い
ずれのフラックス成分系も適用できる。また、本発明ワ
イヤのフラックス充填率は７〜２５％の範囲で任意に選
択できるが、内管ワイヤ長手方向の充填率のばらつきが
外管との組合わせにより、ワイヤ全体としてのフラック
ス充填率のばらつきを軽減でき、従来のフラックス入り
ワイヤと比べて充填率のばらつきの少ない高品質のシー
ムレスフラックス入りワイヤが提供できる。またワイヤ
径も特に制限されないが、ガスシールドアーク溶接用と
しては使用特性面から２mm以下の細径が好ましい。外管
及び内管ワイヤに使用する鋼帯の成分も特に限定され
ず、用途に応じて適宜選択できる。

【００１３】次に、実施例に基づいて本発明になるシー
ムレスフラックス入りワイヤを具体的に説明する。

【００１４】

【実施例】外管及び内管ワイヤの外皮として、種々のサ
イズのＪＩＳ Ｚ３１４１のＳＰＣＣ材相当品の鋼帯を
用い、内管ワイヤの充填フラックスとして表１に示す組
成のフラックス原料を、使用原料の粒度を変化させるこ
とにより、表２の種々の粒度構成のフラックスを作製し
た。これらを用いて図２に示す製造工程に基づき、表３
の種々の断面構成の１．２mmφのシームレスフラックス
入りワイヤを試作した。いずれもワイヤ表面は銅めっき
している。また参考として図３に示す従来タイプのワイ
ヤも試作し調査した。これらワイヤについてフラックス
充填率のばらつきを調査するとともに、下向きビードオ
ンプレート溶接を行い、アーク安定性、スパッタ及びワ
イヤ送給性等の溶接性能を調査した。その結果を表３に
併記して示す。なおフラックス充填率のばらつきは、ワ
イヤ単重のばらつきと密接な相関関係があるので、ワイ
ヤ単重のばらつきで評価した。すなわち、ワイヤ１０ｍ
毎に１ｍ当りのワイヤ単重をｎ＝５０本測定してその標
準偏差を求めている。また溶接性能の評価基準は、非常
に良好を◎、良好を○、不良を×とした。

【００１５】

【表１】

【００１６】

【表２】

【００１７】

【表３】

【００１８】表３において、No．１〜No．６が本発明
例、No．７〜No．１５が比較例である。本発明の構成要
件を満足するNo．１〜No．６はいずれもアーク安定性、
スパッタ、ワイヤ送給性が良好でかつフラックスのばら
つきも小さかった。これに対しNo．７は肉厚比ｔ₁ ／ｔ
₂ が小さいため所定の充填率が得られずアーク安定性が
悪く、No．８は逆にｔ₁ ／ｔ₂ が本発明範囲を超えるた
め、内管ワイヤが伸線過程で破断しワイヤ長手方向のフ
ラックスのばらつきが大きくスパッタも多発した。No．
９〜No．１１は充填フラックスの粒度構成が本発明を満
たしていないため、これらも内管ワイヤが途中破断して
フラックスのばらつきが生じ、アーク安定性が悪い。N
o．１２は断面形状が単純断面の内管であるため、未溶
融フラックスの突き出しの影響でアーク安定性が本発明
より劣る。No．１３〜No．１５は従来タイプのフラック
ス入りワイヤで、いずれも本発明の範囲外であるため、
アーク安定性やワイヤ送給性に問題があるほか、フラッ
クス充填率のばらつきが本発明ワイヤに比べ大きいとい
う問題がある。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のガスシー
ルドアーク溶接用フラックス入りワイヤは従来単純断面
のシームレスフラックス入りワイヤの欠点を解消し、フ
ラックスの突き出しがなくアークが安定であるとともに
充填率のばらつきが少なく高品質な溶接部が得られるの
で、ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤの
適用分野の拡大と溶接の高能率化・高品質化に大きく寄
与するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になるシームレスフラックス入りワイヤ
の断面形状を示す断面図である。

【図２】本発明に係わるシームレスフラックス入りワイ
ヤの製造工程の１例を示す図である。

【図３】従来のフラックス入りワイヤの断面形状を示す
断面図である。

【符号の説明】

１ 折込部 ２ 内管用鋼帯 ３ フラックス ４ 内管ワイヤ ５ 外管用鋼帯 ６ 合わせ目部 ７ シーム溶接部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼帯を管状に成形された外管に、複雑断
   面のフラックス入りワイヤからなる内管を挿入し、外管
   のシームを溶接したのち伸線してなるシームレスフラッ
   クス入りワイヤにおいて、内管ワイヤに充填するフラッ
   クスの粒度構成が、粒径１４９μｍ以上の粒子が１０％
   以下であり、かつ外管部の肉厚ｔ₁ と内管部の肉厚ｔ₂
   との比（ｔ₁ ／ｔ₂ ）が４≦ｔ₁ ／ｔ₂ ≦１２であるこ
   とを特徴とするガスシールドアーク溶接用フラックス入
   りワイヤ。