JPH06210451A - Gas shield arc welding method of low hume amount - Google Patents
Gas shield arc welding method of low hume amountInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】ＣＯ2 アーク溶接法はガスシール
ドアーク溶接法の中で最も広く実施される方法である
が、ヒュームの発生量が多く、溶接作業環境を悪化させ
るという欠点がある。本発明はＣＯ2 アーク溶接におけ
るヒューム量低減を意図したものである。BACKGROUND OF THE INVENTION The CO 2 arc welding method is the most widely used method among the gas shielded arc welding methods, but it has the drawback of producing a large amount of fumes and deteriorating the welding work environment. The present invention is intended to reduce fume amount in CO 2 arc welding.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ＣＯ2 アーク溶接の実施に伴うヒューム
の害を防止する手段としては、換気設備や集塵機の設
置、並びに防塵マスクの着用等が作業標準化している。
しかしながらこれらは、すべてヒューム多発を受容して
なされているものであり、溶接用ワイヤやシールドガス
の観点から、ヒューム発生量そのものを抑制しようとす
る研究は立ち遅れている。 2. Description of the Related Art As means for preventing fume damage associated with the execution of CO 2 arc welding, the installation of ventilation equipment and dust collectors, and the wearing of dust masks have been standardized.
However, all of these have been carried out by accepting a large amount of fumes, and research from the viewpoint of welding wires and shielding gas to suppress the fume generation itself has been delayed.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の様な事
情に着目してなされたものであって、溶接用ワイヤおよ
びシールドガスの両観点からヒューム発生量そのものを
減少させることのできる様な方法を提供しようとするも
のである。The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to reduce the fume generation amount itself from both viewpoints of the welding wire and the shielding gas. It is intended to provide a method.
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成すること
のできた本発明の溶接方法とは、鉄粉：７０〜９４重量
％，脱酸剤：５〜２５重量％およびアーク安定剤：０．
３〜１０重量％を夫々含有し、且つ嵩密度が２．５〜
４．０ｇ／ cm3であるフラックスを、フラックス充填率
が１５〜３０重量％となる様に鋼製外皮中に充填してな
り、全ワイヤ中のＣが０．０５重量％以下、Ｍｎ／Ｓｉ
（重量比）が２．０〜４．０となる様に形成されたフラ
ックス入りワイヤを用い、純Ａｒ若しくは粗Ａｒに３０
〜６０容量％の比率となる様にＣＯ2 ガスを混合して調
整されるシールドガス中で溶接する点に要旨を有するも
のである。The welding method of the present invention which has been able to achieve the above objects is: iron powder: 70 to 94% by weight, deoxidizer: 5 to 25% by weight, and arc stabilizer: 0.
3 to 10% by weight, respectively, and a bulk density of 2.5 to
A flux of 4.0 g / cm 3 was filled in the steel shell so that the flux filling rate was 15 to 30 wt%, and C in all wires was 0.05 wt% or less, Mn / Si.
Using a flux-cored wire formed to have a (weight ratio) of 2.0 to 4.0, pure Ar or coarse Ar is
The point is that welding is performed in a shield gas prepared by mixing CO 2 gas so that the ratio is up to 60% by volume.
【０００５】[0005]
【作用】ヒュームは、主としてアーク中の金属等の蒸気
が大気へ放出されることによって発生すると思われる。
従って、アーク中の蒸気量や蒸気圧を低減すると共に、
アークおよび溶接移行の安定化を図れば、大気へ放出さ
れる蒸気量を低減してヒュームの発生が抑制されること
が期待される。本発明者らは、こうした観点から様々検
討した。その結果、溶接用ワイヤおよびシールドガスの
両面から以下の様な手段を講じることがヒュームの発生
を低減するのに有効であることを見出した。FUNCTION Fume is considered to be generated mainly by the vapor of metal or the like in the arc being released to the atmosphere.
Therefore, while reducing the amount of steam and steam pressure in the arc,
If the arc and welding transfer are stabilized, it is expected that the amount of steam released to the atmosphere will be reduced and fume generation will be suppressed. The present inventors have made various studies from such a viewpoint. As a result, they have found that taking the following measures from both sides of the welding wire and the shielding gas is effective in reducing the generation of fumes.
【０００６】（溶接用ワイヤ） 主成分が金属粉（鉄粉および脱酸剤）であるメタル系
フラックスを充填したフラックス入りワイヤを用いる。 高嵩密度のフラックスを用いる。 高フラックス率とする。 ワイヤ全体のＣ量を低減する。 ワイヤ全体のＭｎ／Ｓｉ（重量比）を高める。 （シールドガス） Ａｒ若しくは粗アルゴンにＣＯ2 を所定量混合する。(Welding Wire) A flux-cored wire filled with a metal-based flux whose main component is metal powder (iron powder and deoxidizer) is used. Use a high bulk density flux. High flux rate. The C content of the entire wire is reduced. Increase the Mn / Si (weight ratio) of the entire wire. (Shield gas) Ar or crude argon is mixed with a predetermined amount of CO 2 .
【０００７】本発明者らは、上記着想のもとでその具体
的な構成について更に検討を加えたところ、既述した様
な構成が低ヒュームに極めて有効であることを見出すに
至り、本発明を完成した。本発明の各構成に沿って、本
発明の作用を更に詳細に説明する。The inventors of the present invention have further studied the specific structure based on the above idea, and have found that the structure as described above is extremely effective for low fume. Was completed. The operation of the present invention will be described in more detail along with each configuration of the present invention.
【０００８】まず本発明で用いる溶接用ワイヤは、メタ
ル系フラックス入りワイヤとしている。即ち、フラック
ス中のアーク安定剤，および鋼製外皮での高電流密度等
の効果によって、ソリッドワイヤよりもアークおよび溶
滴移行の安定性に優れるフラックス入りワイヤを用いて
いる。またフラックスは、蒸気圧が金属よりも高い酸化
物からなるスラグ形成剤を含んでいないメタル系フラッ
クスとする。これらの手段により、アーク中の蒸気圧が
減少し、且つ大気への蒸気の放出も抑制されるため、ヒ
ューム発生量が低減する。尚本発明で用いるフラックス
入りワイヤは、アークおよび溶滴移行が安定しており、
且つフラックスにスラグ形成剤が含まれないことから、
スパッタおよびスラグの発生も抑制される。本発明で用
いるフラックス入りワイヤの各要件を限定した理由は下
記の通りである。First, the welding wire used in the present invention is a metal flux-cored wire. That is, a flux-cored wire, which is more stable than the solid wire in arc and droplet transfer due to the effects of the arc stabilizer in the flux and the high current density in the steel shell, is used. In addition, the flux is a metal-based flux that does not include a slag forming agent composed of an oxide having a vapor pressure higher than that of a metal. By these means, the vapor pressure in the arc is reduced and the emission of vapor to the atmosphere is suppressed, so that the amount of fumes generated is reduced. The flux-cored wire used in the present invention has stable arc and droplet transfer,
And since the flux does not contain a slag forming agent,
Generation of spatter and slag is also suppressed. The reasons for limiting the requirements for the flux-cored wire used in the present invention are as follows.
【０００９】鉄粉：フラックス中で７０〜９４重量％ アークおよび溶滴移行を安定させ、且つアーク中の蒸気
圧を減少させるため、フラックス中に７０〜９４重量％
の鉄粉を含有させる。鉄粉の含有量が７０重量％未満で
は、脱酸剤やアーク安定剤の含有量が過多となる。脱酸
剤が過多の場合は、ワイヤ先端に形成される溶滴中の活
性な酸素量が減少し、表面張力が増加して溶滴の直径が
大きくなるため、アーク力の影響を大きく受けて溶融地
への移行が不安定となる。一方、アーク安定剤が過多の
場合は、それ自体の蒸気圧が高いためにアーク中の蒸気
量も高くなる。これらの影響により、大気へ放出される
アーク中の蒸気量すなわちヒューム発生量が増加する。
また鉄粉の含有量が過剰になって９４重量％を超える
と、脱酸剤あるいはアーク安定剤の添加量が不足する。
脱酸剤が不足する場合は、ワイヤ先端に形成される溶滴
中の活性な酸素量が増加し、表面張力が減少して溶滴が
変形しやすくなるため、アーク力の影響を大きく受けて
溶融地への移行が不安定となる。一方、アーク安定剤が
不足する場合は、当然のことながらアークが不安定とな
る。これらの影響により、大気へ放出されるアーク中の
蒸気量すなわちヒューム発生量が増加する。したがっ
て、鉄粉の含有量はフラックス中で７０〜９４重量％と
した。Iron powder: 70-94% by weight in the flux 70-94% by weight in the flux in order to stabilize the arc and droplet transfer and to reduce the vapor pressure in the arc.
Of iron powder. If the content of the iron powder is less than 70% by weight, the content of the deoxidizer and the arc stabilizer becomes excessive. If the amount of deoxidizer is excessive, the amount of active oxygen in the droplets formed on the wire tip will decrease, the surface tension will increase and the droplet diameter will increase, so it will be greatly affected by the arc force. The transition to the melting area becomes unstable. On the other hand, when the amount of the arc stabilizer is excessive, the vapor pressure of the arc itself is high, so that the amount of vapor in the arc is also high. Due to these influences, the amount of vapor in the arc discharged to the atmosphere, that is, the amount of fumes generated increases.
On the other hand, if the content of iron powder becomes excessive and exceeds 94% by weight, the amount of deoxidizer or arc stabilizer added becomes insufficient.
If the deoxidizer is insufficient, the amount of active oxygen in the droplet formed on the wire tip increases, the surface tension decreases, and the droplet is easily deformed. The transition to the melting area becomes unstable. On the other hand, when the arc stabilizer is insufficient, the arc is naturally unstable. Due to these influences, the amount of vapor in the arc discharged to the atmosphere, that is, the amount of fumes generated increases. Therefore, the content of iron powder is set to 70 to 94% by weight in the flux.
【００１０】脱酸剤：フラックス中で５〜２５重量％ 脱酸剤は、溶接金属の機械的性能を適正化するととも
に、ワイヤ先端に形成される溶滴中の活性な酸素量を調
整し、その表面張力をも適正化することによって溶融池
への移行を安定させる目的で添加される。この様な脱酸
剤としては、主としてＳｉ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｚｒ，Ａｌ等
が用いられる。脱酸剤の含有量が５重量％未満では溶滴
中の活性な酸素量が増加し、表面張力が減少して溶滴が
変形しやすくなるため、アーク力の影響を大きく受けて
溶融池への移行が不安定となる。この影響によってヒュ
ーム発生量が増加する。また脱酸剤が極端に少なくなる
と、脱酸不足によって溶接金属中に気孔が発生したり、
溶接金属の機械的性能が劣化する。一方脱酸剤の含有量
が過剰になって２５重量％を超えると、溶滴中の活性な
酸素量が減少し、表面張力が増加して溶滴が大きくなる
ため、アーク力の影響を大きく受けて溶融池への移行が
不安定となる。この影響によってヒューム発生量が増加
する。また脱酸剤が極端に多くなると、溶接金属の引張
強度の上昇あるいは衝撃吸収エネルギーの低下など、機
械的性能が劣化する。したがって、脱酸剤の含有量はフ
ラックス中で５〜２５重量％とした。Deoxidizing agent: 5 to 25% by weight in the flux Deoxidizing agent optimizes the mechanical performance of the weld metal and adjusts the amount of active oxygen in the droplets formed at the wire tip, It is added for the purpose of stabilizing the transfer to the molten pool by optimizing the surface tension. As such a deoxidizing agent, Si, Mn, Ti, Zr, Al or the like is mainly used. If the content of the deoxidizer is less than 5% by weight, the amount of active oxygen in the droplets increases, the surface tension decreases, and the droplets are easily deformed, so that the arc force greatly affects the molten pool. Becomes unstable. This effect increases the amount of fume generated. Also, when the deoxidizer becomes extremely small, porosity occurs in the weld metal due to insufficient deoxidation,
The mechanical performance of the weld metal deteriorates. On the other hand, if the content of the deoxidizer exceeds 25% by weight, the amount of active oxygen in the droplets decreases, the surface tension increases, and the droplets become large. As a result, the transition to the molten pool becomes unstable. This effect increases the amount of fume generated. Further, when the deoxidizer is extremely large, the mechanical performance is deteriorated such that the tensile strength of the weld metal is increased or the impact absorption energy is decreased. Therefore, the content of the deoxidizer is set to 5 to 25% by weight in the flux.
【００１１】 アーク安定剤：フラックス中で０．３〜１０重量％ アーク安定剤は、アークの安定性を向上させ、ヒューム
源である蒸気がアーク外へ放出されるのを抑制するため
に添加される。この様なアーク安定剤としては、主とし
てＮａ、Ｋ等のアルカリ金属若しくはそれらの化合物、
必要により微量のＴｉＯ2 等が用いられる。アーク安定
剤の含有量が０．３重量％未満では、アークが安定しな
いため、アーク中の蒸気が大気へ放出されやすくなって
ヒューム発生量が増加する。一方、アーク安定剤の含有
量が過剰になって１０重量％を超えると、アーク安定剤
自体の蒸気圧が高いためにアーク中の蒸気圧も高くな
る。これにより、大気へ放出される蒸気量すなわちヒュ
ーム発生量が増加する。したがって、アーク安定剤の含
有量はフラックス中で０．３〜１０重量％とした。尚ア
ーク安定剤としては、Ｎａ、Ｋ等のアルカリ金属若しく
はこれらの化合物、必要により微量のＴｉＯ2 等が用い
られることは上述した通りであるが、アーク安定在中に
Ｃｓを単体若しくは化合物の形態で含有させることも有
効である。即ち、Ｃｓの添加はアークの安定性を向上し
てヒュームの発生量を低減するのに特に効果的である。
この様な効果を発揮させる為には、フラックス中におけ
るＣｓ含有量は０．０３重量％以上としなければならな
いが、３重量％を超えて過剰に添加されると、Ｃｓ自体
の蒸気圧が高い為にアーク中の蒸気圧も高くなり、これ
により、大気へ放出される蒸気量すなわちヒューム発生
量が増加する。Arc stabilizer: 0.3 to 10% by weight in the flux The arc stabilizer is added to improve the stability of the arc and suppress the emission of fumes as vapor outside the arc. It Such arc stabilizers are mainly alkali metals such as Na and K or their compounds,
A small amount of TiO 2 or the like is used if necessary. When the content of the arc stabilizer is less than 0.3% by weight, the arc is not stable, so that the vapor in the arc is easily released to the atmosphere and the fume generation amount increases. On the other hand, if the content of the arc stabilizer becomes excessive and exceeds 10% by weight, the vapor pressure of the arc stabilizer itself becomes high, and the vapor pressure in the arc also becomes high. This increases the amount of steam released to the atmosphere, that is, the amount of fumes generated. Therefore, the content of the arc stabilizer is set to 0.3 to 10% by weight in the flux. As described above, as the arc stabilizer, an alkali metal such as Na or K or a compound thereof, and if necessary a trace amount of TiO 2 or the like is used, Cs is a simple substance or a compound in the arc stable state. It is also effective to include in. That is, the addition of Cs is particularly effective in improving the stability of the arc and reducing the amount of fumes generated.
In order to exert such effects, the Cs content in the flux must be 0.03% by weight or more, but if it is added in excess of 3% by weight, the vapor pressure of Cs itself will be high. Therefore, the vapor pressure in the arc also increases, which increases the amount of vapor released to the atmosphere, that is, the amount of fumes generated.
【００１２】 フラックスの嵩密度：２．５〜４．０ｇ／ cm3 フラックス充填率が下記のごとく１５〜３０重量％のワ
イヤを、鋼製外皮での電流密度を高めるべくその厚さを
できるかぎり薄くし、且つ断線などが発生せず工業的に
生産できるようにするため、フラックス嵩密度は２．５
〜４．０ｇ／cm3 とする必要がある。フラックスの嵩密
度が２．５ｇ／ cm3未満では、フラックスの体積が過大
となるため、所定重量をワイヤ中に充填できなくなる。
一方、フラックスの嵩密度が４．０ｇ／ cm3を超える
と、フラックスの体積が過小となるため、鋼製外皮が厚
く電流密度が低くなり、溶滴移行が不安定となってヒュ
ーム発生量が増加する。したがって、フラックス嵩密度
は２．５〜４．０ｇ／cm3 とした。Bulk density of flux: 2.5 to 4.0 g / cm 3 A wire having a flux filling rate of 15 to 30% by weight as shown below is used as much as possible in order to increase the current density in the steel sheath. The flux bulk density is 2.5 in order to make it thinner and to allow industrial production without causing wire breakage.
It is necessary to set it to 4.0 g / cm 3 . If the bulk density of the flux is less than 2.5 g / cm 3 , the volume of the flux becomes too large to fill the wire with a predetermined weight.
On the other hand, if the bulk density of the flux exceeds 4.0 g / cm 3 , the volume of the flux becomes too small, the steel shell becomes thick and the current density becomes low, and the droplet transfer becomes unstable and the fume generation amount becomes small. To increase. Therefore, the flux bulk density is set to 2.5 to 4.0 g / cm 3 .
【００１３】フラックスの充填率：１５〜３０重量％ 鋼製外皮での電流密度を高めてアークおよび溶滴移行を
安定化させると共に、所定のフラックスを内包したワイ
ヤを工業的に生産するため、フラックス充填率は１５〜
３０重量％とする必要がある。フラックスの充填率が１
５重量％未満では、鋼製外皮が厚く電流密度が低くなる
ため、溶滴移行が不安定となってヒューム発生量が増加
する。一方、フラックスの充填率が過剰になって３０重
量％を超えると、鋼製外皮が薄くなってワイヤ製造中に
断線が多発するため、工業生産が不可能となる。したが
って、フラックス充填率は１５〜３０重量％とした。Flux filling rate: 15 to 30% by weight To increase the current density in the steel shell to stabilize the arc and droplet transfer, and to industrially produce a wire containing a predetermined flux, the flux is used. Filling rate is 15 ~
It should be 30% by weight. Flux filling rate is 1
If it is less than 5% by weight, the steel shell is thick and the current density is low, so that droplet transfer becomes unstable and the amount of fumes generated increases. On the other hand, when the filling rate of the flux becomes excessive and exceeds 30% by weight, the steel outer shell becomes thin and the wire breaks frequently during the wire manufacturing, which makes industrial production impossible. Therefore, the flux filling rate is set to 15 to 30% by weight.
【００１４】全ワイヤ中のＣ量：０．０５重量％以下 溶滴中に発生するＣＯガスの発生を抑制し、その爆発時
に多量の蒸気あるいは微小の溶融金属がアーク外に放出
されてヒューム発生量が増加することを防ぐため、ＣＯ
ガスの発生源であるＣ量を全ワイヤ中で０．０５重量％
以下とする。全ワイヤ中のＣ量が０．０５重量％を超え
ると、ＣＯガスによる溶滴の爆発が頻繁に発生し、ヒュ
ーム発生量が増加する。C amount in all wires: 0.05% by weight or less Suppresses the generation of CO gas generated in the droplets, and when it explodes, a large amount of vapor or minute molten metal is released outside the arc to generate fumes. CO to prevent an increase in the amount
The amount of C, which is a gas source, is 0.05% by weight in all wires.
Below. If the amount of C in all the wires exceeds 0.05% by weight, explosion of droplets due to CO gas frequently occurs and the amount of fumes generated increases.
【００１５】 全ワイヤ中のＭｎ／Ｓｉ（重量比）：２．０〜４．０ ワイヤ先端に形成される溶滴中の活性な酸素量を調整
し、その表面張力を適正化することによって溶融池への
移行を安定させるため、脱酸作用に大きな影響を及ぼす
Ｍｎ／Ｓｉの値をワイヤ中で２．０〜４．０とする。Ｍ
ｎ／Ｓｉが２．０未満では、脱酸作用が不十分なために
溶滴中の活性な酸素量が増加し、表面張力が減少して溶
滴は変形しやすくなる。このため、溶滴の移行はアーク
力の影響を大きく受けて不安定となり、ヒューム発生量
が増加する。一方、Ｍｎ／Ｓｉが４．０を超えると、逆
に溶滴中の活性な酸素量が減少し、表面張力が増加して
溶滴は大きくなる。この場合も溶滴の移行はアーク力の
影響を大きく受けて不安定となり、ヒューム発生量が増
加する。したがって、Ｍｎ／Ｓｉはワイヤ中で２．０〜
４．０とした。Mn / Si (weight ratio) in all wires: 2.0 to 4.0 Melting by adjusting the amount of active oxygen in droplets formed at the tip of the wire and optimizing its surface tension In order to stabilize the transfer to the pond, the value of Mn / Si having a great influence on the deoxidizing action is set to 2.0 to 4.0 in the wire. M
When n / Si is less than 2.0, the amount of active oxygen in the droplets increases due to insufficient deoxidation action, the surface tension decreases, and the droplets are easily deformed. Therefore, the transfer of the droplets is greatly affected by the arc force and becomes unstable, and the fume generation amount increases. On the other hand, when Mn / Si exceeds 4.0, the amount of active oxygen in the droplets decreases, the surface tension increases, and the droplets become large. Also in this case, the transfer of the droplets is greatly affected by the arc force and becomes unstable, and the fume generation amount increases. Therefore, Mn / Si is 2.0 to
It was set to 4.0.
【００１６】本発明はシールドガスの組成も適切に調整
する必要があり、具体的にはＡｒに３０〜６０容量％の
比率となる様にＣＯ2 ガスを混合したものをシールドガ
スとして用いる。このシールドガスにおいて、ＣＯ2
は、溶込み形状に起因した気孔発生の抑制など、耐欠陥
性の向上を目的として混合される。ＣＯ2 ガスの混合比
率が３０容量％未満では、溶込み形状がいわゆるフィン
ガー状となるため、シールドガスの巻込みに起因したマ
グ溶接特有の気孔が発生する。一方、６０容量％を超え
ると、溶滴移行の形態がＣＯ2 溶接と同様になるため、
ヒューム発生量が増加する。In the present invention, it is necessary to appropriately adjust the composition of the shield gas, and specifically, a mixture of Ar and CO 2 gas in a proportion of 30 to 60% by volume is used as the shield gas. In this shielding gas, CO 2
Is mixed for the purpose of improving the defect resistance such as suppressing the generation of pores due to the penetration shape. When the mixing ratio of CO 2 gas is less than 30% by volume, the penetration shape becomes a so-called finger shape, so that pores peculiar to mag welding due to the entrainment of the shield gas are generated. On the other hand, if it exceeds 60% by volume, the form of droplet transfer becomes similar to that of CO 2 welding,
Fume generation increases.
【００１７】尚シールドガスとして用いるＡｒは純Ａｒ
が基本になるが、本溶接法に適用するワイヤは、アーク
および溶滴移行に優れたフラックス入りワイヤであるた
め、不純物としてＯ2 およびＮ2 を各々最高２容量％含
んでいる粗Ａｒを用いても、アークおよび溶滴移行の安
定性は阻害されない。また溶接継手の健全性も確保され
る。したがって、Ａｒ源としては溶接用Ａｒおよび粗Ａ
ｒを用いることができる。また上記シールドガスには、
必要に応じてＯ2 ガスを２〜２０容量％の範囲となる様
に混合してもよい（但し、粗Ａｒを用いる場合は、粗Ａ
ｒ中に含まれるＯ2 も考慮する）。即ちＯ2 ガスは、適
用ワイヤ中の脱酸元素の添加量あるいはＭｎ／Ｓｉの
値、すなわち溶滴中の活性なＯ2 量に応じてその表面張
力を調整するとともに、母材表面からの電子放出を容易
にしてアーク力を減少させ、溶滴移行をより安定化する
のに効果的である。しかし２容量％未満ではＯ2 ガスを
混合した効果が得られない。一方２０容量％を超える
と、溶滴中の活性な酸素量が過多となり、表面張力が減
少して溶滴が変形しやすくなり、アーク力の影響を大き
く受けて溶融池への移行が不安定となり、ヒューム発生
量が増加する。Ar used as the shield gas is pure Ar.
However, since the wire applied to this welding method is a flux-cored wire that excels in arc and droplet transfer, crude Ar containing up to 2% by volume of each of O 2 and N 2 as impurities is used. However, the stability of arc and droplet transfer is not impaired. Also, the soundness of the welded joint is secured. Therefore, as the Ar source, welding Ar and coarse A are used.
r can be used. In addition, the above shielding gas,
If necessary, O 2 gas may be mixed in a range of 2 to 20% by volume (however, if crude Ar is used, the crude A
O 2 contained in r is also considered). That is, the O 2 gas adjusts its surface tension according to the amount of the deoxidizing element added to the applied wire or the value of Mn / Si, that is, the amount of active O 2 in the droplets, and at the same time, the electrons from the surface of the base material are adjusted. It is effective in facilitating the discharge, reducing the arc force, and further stabilizing the droplet transfer. However, if it is less than 2% by volume, the effect of mixing O 2 gas cannot be obtained. On the other hand, if it exceeds 20% by volume, the amount of active oxygen in the droplet becomes excessive, the surface tension decreases and the droplet easily deforms, and the influence of the arc force greatly affects the transfer to the molten pool. And the amount of fume generated increases.
【００１８】ところで本発明を実施するに当たっては、
例えばサイリスタ制御式やインバータ制御式の溶接機を
用い、定常電流によって溶接を行う様にしても本発明の
目的が達成されるが、例えばトランジスタ制御式あるい
はインバータ制御式等のパルス溶接機を用い、電波波形
を適切に調整したパルス電流によって溶接を行なうこと
もヒューム低減に有効である。即ち、本発明者らがパル
ス溶接機を用いてヒューム量と電流波形との関係につい
ても検討したところ、ワイヤからの溶滴移行の周期に同
期する様に電流波形を適正化することによってヒューム
発生量の低減が達成されることがわかった。By the way, in carrying out the present invention,
For example, a thyristor control type or inverter control type welding machine is used, and the object of the present invention can be achieved even by performing welding with a steady current. For example, using a pulse welding machine such as a transistor control type or an inverter control type, It is also effective to reduce fume that welding is performed with a pulsed current whose radio wave waveform is appropriately adjusted. That is, the inventors of the present invention also examined the relationship between the fume amount and the current waveform by using a pulse welding machine. As a result, the current waveform was optimized so as to be synchronized with the cycle of droplet transfer from the wire. It has been found that a reduction in quantity is achieved.
【００１９】パルス電流による上記の効果を達成する為
には、 (a) ピーク電流：４００〜６００Ａ (b) ピーク期
間：５〜２０ｍｓ (c) ベース電流：３０〜７０Ａ (d) ベース期
間：５〜５０ｍｓ を夫々満足する様にパルス電流の電流波形を適正化する
必要がある。In order to achieve the above effect by the pulse current, (a) peak current: 400 to 600 A (b) peak period: 5 to 20 ms (c) base current: 30 to 70 A (d) base period: 5 It is necessary to optimize the current waveform of the pulse current so as to satisfy each .about.50 ms.
【００２０】即ち、ガスシールドアーク溶接で一般的に
使用されるワイヤ供給速度の範囲（５〜１５m/min ）に
おいて、本発明に適用する前記ワイヤの溶滴移行が１溶
滴／１パルスとなる様に溶接電流を上記のごとく制御す
れば、溶滴移行およびアークが安定するためヒューム発
生量が減少する。電流波形が上記の範囲を外れる場合
は、各ワイヤ供給速度における溶滴の形成および離脱の
周期と電流波形の周期が同期しないため、溶滴移行およ
びアークが不安定となってヒューム発生量が増加する。That is, in the wire feed rate range (5 to 15 m / min) generally used in gas shielded arc welding, the droplet transfer of the wire applied to the present invention is 1 droplet / 1 pulse. If the welding current is controlled as described above, the droplet transfer and the arc are stabilized and the amount of fumes generated is reduced. If the current waveform deviates from the above range, the cycle of droplet formation and separation at each wire supply speed and the cycle of the current waveform are not synchronized, so droplet transfer and arcing become unstable and the amount of fumes generated increases. To do.
【００２１】以下本発明を実施例によって更に詳細に説
明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもので
はなく、前・後記の趣旨に徴して設計変更することはい
ずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the following examples are not intended to limit the present invention, and any modification of the design of the present invention can be made without departing from the spirit of the preceding and following paragraphs. It is included in the technical scope.
【００２２】[0022]
実施例１ 表１に示す組成のフラックス入りワイヤを常法により作
製した。このときワイヤ径は１．２mmφとした。Example 1 A flux-cored wire having the composition shown in Table 1 was prepared by a conventional method. At this time, the wire diameter was 1.2 mmφ.
【００２３】[0023]
【表１】 [Table 1]
【００２４】上記で作成した各ワイヤについて下記の条
件でビードオンプレート溶接を行い、その際のヒューム
発生量を調べたところ表２に示す結果が得られた。尚表
２には、ヒューム発生量の官能評価結果と共に、アーク
溶滴移行、スパッタ発生量およびスラグ発生量の各官能
評価結果についても示した。また官能評価基準は、下記
の通りである。Bead-on-plate welding was performed on each of the wires prepared above under the following conditions, and the amount of fumes generated at that time was examined. The results shown in Table 2 were obtained. In addition to the results of sensory evaluation of fume generation amount, Table 2 also shows results of sensory evaluation of arc droplet transfer, spatter generation amount and slag generation amount. The sensory evaluation criteria are as follows.
【００２５】［溶接条件］ 溶接電流 ：３００Ａ アーク電圧：３２Ｖ ワイヤ供給速度：約１３m/min ワイヤ突出長さ：２０mm 溶接速度：３０cm/min シールドガス：Ａｒ−４０％ＣＯ2 （流量；２０リット
ル／min ） 溶接機：サイリスタ制御式 母材：ＨＴ−５０（板厚１２mm） ［官能評価基準］ ◎：きわめて改善されている。 ○：改善されている。 △：従来技術と同等。 ×：従来技術よりも劣る。[Welding conditions] Welding current: 300A Arc voltage: 32V Wire supply speed: Approximately 13m / min Wire protrusion length: 20mm Welding speed: 30cm / min Shield gas: Ar-40% CO 2 (Flow rate: 20 liters / min) Welder: Thyristor control type Base material: HT-50 (plate thickness 12 mm) [Sensory evaluation standard] ⊚: Extremely improved. ○: It has been improved. B: Equivalent to conventional technology. X: Inferior to the conventional technology.
【００２６】[0026]
【表２】 [Table 2]
【００２７】表２から明らかな様に、本発明で規定する
要件をすべて満足する実施例（No.２，６，７，１６）
はヒューム発生量も少ないばかりでなく、スパッタやス
ラグの発生も抑制され、且つアークおよび溶滴移行も安
定していることがわかる。これに対し、本発明で規定す
る要件のいずれかを満足しない比較例は、ヒューム発生
量も多く、且つ他のいずれかの官能評価においても良好
な結果が得られていない。As is clear from Table 2, an embodiment (No. 2, 6, 7, 16) satisfying all the requirements specified in the present invention.
It is understood that not only the fume generation amount is small, but also the generation of spatter and slag is suppressed, and the arc and droplet transfer are stable. On the other hand, in the comparative examples that do not satisfy any of the requirements defined in the present invention, the fume generation amount is large, and good results are not obtained in any other sensory evaluation.
【００２８】実施例２ 前記表１のNo. ２に示した組成のワイヤにおいて、フラ
ックス充填率を変える以外は同様にして各種ワイヤを作
成し、実施例１と同じ条件でビードオンプレート溶接を
行い、ヒューム発生量に及ぼすフラックス充填率の影響
を調べた。その結果を図１に示すが、フラックス充填率
が大きくなるにつれて、ヒューム発生量が低下している
ことがわかる。尚前記表１のNo. ９，１０は、フラック
ス充填率が本発明で規定する範囲を外れる比較例を示し
たものである。Example 2 Various wires were prepared in the same manner as the wire having the composition shown in No. 2 of Table 1 except that the flux filling rate was changed, and the bead-on-plate welding was performed under the same conditions as in Example 1. , The effect of the flux filling rate on the fume generation was investigated. The results are shown in FIG. 1, and it can be seen that the fume generation amount decreases as the flux filling rate increases. Incidentally, Nos. 9 and 10 in Table 1 above show comparative examples in which the flux filling rate is out of the range specified by the present invention.
【００２９】実施例３ 前記表１のNo. ２に示した組成のワイヤにおいて、ワイ
ヤ中のＣ量を変える以外は同様にして各種ワイヤを作成
し、実施例１と同じ条件でビードオンプレート溶接を行
い、ヒューム発生量に及ぼすワイヤ中のＣ量の影響を調
べた。その結果を図２に示すが、ワイヤ中のＣ量が少な
くなるにつれて、ヒューム発生量が低下していることが
わかる。尚前記表１のNo. １３は、ワイヤ中のＣ量が本
発明で規定する範囲を外れる比較例を示したものであ
る。Example 3 Various wires were prepared in the same manner as in the wire having the composition shown in No. 2 of Table 1 except that the amount of C in the wire was changed, and bead-on-plate welding was performed under the same conditions as in Example 1. Then, the effect of the amount of C in the wire on the fume generation amount was investigated. The results are shown in FIG. 2, and it can be seen that the fume generation amount decreases as the amount of C in the wire decreases. Incidentally, No. 13 in Table 1 above shows a comparative example in which the amount of C in the wire is out of the range specified by the present invention.
【００３０】実施例４ 前記表１のNo. ２に示した組成のワイヤにおいて、ワイ
ヤ中のＭｎ／Ｓｉを変える以外は同様にして各種ワイヤ
を作製し、実施例１と同じ条件でビードオンプレート溶
接を行い、ヒューム発生量に及ぼすワイヤ中のＭｎ／Ｓ
ｉの影響を調べた。その結果を図３に示すが、ワイヤ中
のＭｎ／Ｓｉを適切な範囲内に調整することが、ヒュー
ム発生量の低減に有効であることがわかる。尚前記表１
のNo. １４，１５は、ワイヤ中のＭｎ／Ｓｉが本発明で
規定する範囲を外れる比較例を示したものである。Example 4 Various wires were prepared in the same manner as the wire having the composition shown in No. 2 of Table 1 except that Mn / Si in the wire was changed, and the bead-on-plate was prepared under the same conditions as in Example 1. Mn / S in wire that welds and affects fume generation
The effect of i was investigated. The results are shown in FIG. 3, and it can be seen that adjusting Mn / Si in the wire within an appropriate range is effective in reducing the amount of fumes generated. The above Table 1
Nos. 14 and 15 show comparative examples in which Mn / Si in the wire is out of the range specified by the present invention.
【００３１】実施例５ 前記表１のNo. ２に示したワイヤにおいて、アーク安定
剤の一部として様々な量のＣｓを含有（但し、Ｃｓ含有
量は鉄粉量にて調整した）する以外は同様にして各種ワ
イヤを作製し、実施例１と同じ条件でビードオンプレー
ト溶接を行い、ヒューム発生量に及ぼすフラックス中の
Ｃｓ量の影響について調べた。その結果を図４に示す
が、適切な量のＣｓの添加は、ヒューム発生量の低減に
有効であることがわかる。尚前記表１のNo. ７はＣｓを
好ましい範囲含有させた実施例であり、No. ２のものよ
り更にヒューム発生量が低減していることがわかる。Example 5 In the wire shown in No. 2 of Table 1, various amounts of Cs were contained as a part of the arc stabilizer (however, the Cs content was adjusted by the amount of iron powder). In the same manner, various wires were produced, bead-on-plate welding was performed under the same conditions as in Example 1, and the influence of the Cs amount in the flux on the fume generation amount was examined. The results are shown in FIG. 4, and it can be seen that the addition of an appropriate amount of Cs is effective in reducing the fume generation amount. Note that No. 7 in Table 1 above is an example in which Cs is contained in a preferable range, and it is understood that the amount of fumes generated is further reduced as compared with No. 2.
【００３２】実施例６ 前記表１のNo. ２に示した組成のワイヤを用い、シール
ドガスの組成を変える以外は実施例１と同じ条件でビー
ドオンプレート溶接を行い、ヒューム発生量に及ぼすシ
ールドガス組成の影響を調べた。その結果を表３および
図５に示すが、シールドガスを適切な組成に調整するこ
とが、ヒューム発生量の低減に有効であることがわか
る。尚表３には、アーク安定性、スパッタ発生量および
スラグ発生官能評価についても示した。Example 6 Bead-on-plate welding was performed under the same conditions as in Example 1 except that the composition of the shielding gas was changed by using the wire having the composition shown in No. 2 in Table 1 above, and the effect on fume generation was shielded. The effect of gas composition was investigated. The results are shown in Table 3 and FIG. 5, and it is understood that adjusting the shield gas to an appropriate composition is effective in reducing the amount of fumes generated. Table 3 also shows arc stability, spatter generation amount, and slag generation sensory evaluation.
【００３３】[0033]
【表３】 [Table 3]
【００３４】実施例７ 前記表１のNo. ２に示した組成のワイヤを用い、トラン
ジスタ制御式パルス溶接機を用いて電流波形を変化させ
たパルス電流を流す以外は実施例１と同じ条件でビード
オンプレート溶接を行ない、パルス電流波形がヒューム
発生量等１２に及ぼす影響について調べた。その結果を
表４に示すが、パルス電流によって溶接を行なう場合
は、その電流波形を適切に調節すれば、ヒューム発生量
低減に有効であることがわかる。Example 7 Under the same conditions as in Example 1 except that a wire having a composition shown in No. 2 of Table 1 was used and a pulse current having a changed current waveform was applied by using a transistor-controlled pulse welding machine. Bead-on-plate welding was performed to examine the influence of the pulse current waveform on the fume generation amount 12 and the like. The results are shown in Table 4, and when welding is performed by a pulse current, it is understood that it is effective to reduce the fume generation amount by appropriately adjusting the current waveform.
【００３５】[0035]
【表４】 [Table 4]
【００３６】ヒューム発生量に及ぼす溶接機の影響を図
６に示す。尚図６において、サイリスタ制御式は表３の
No. １８のときに相当するものであり、トランジスタ制
御式パルスは表４のNo. ２３のときに相当するものであ
る。またインバータ制御式の場合は、表３のNo. １８の
サイリスタ制御式をインバータ制御式にして定常電流を
流したときに相当するものである。この結果からも、適
切な電流波形に調節したパルス電流によって溶接を行な
うことがヒューム発生量の低減に有効であることがわか
る。FIG. 6 shows the effect of the welding machine on the fume generation amount. In FIG. 6, the thyristor control formula is shown in Table 3.
It corresponds to No. 18 and the transistor-controlled pulse corresponds to No. 23 in Table 4. The case of the inverter control type corresponds to the case where the thyristor control type of No. 18 in Table 3 is changed to the inverter control type and a steady current is passed. From this result, it can be seen that welding with a pulse current adjusted to an appropriate current waveform is effective in reducing the amount of fumes generated.
【００３７】[0037]
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、Ｃ
Ｏ2 溶接での作業環境悪化の主因とされるヒュームの発
生量を低減することにより、半自動溶接者の作業負荷を
軽減することができた。また本発明によれば、スパッタ
およびスラグの発生を抑制されるので、良好な作業環境
を達成することができる。The present invention is constructed as described above, and C
It was possible to reduce the work load of the semi-automatic welder by reducing the amount of fume generated, which is the main cause of the deterioration of the work environment in O 2 welding. Further, according to the present invention, since generation of spatter and slag is suppressed, a good working environment can be achieved.
【図１】ヒューム発生量に及ぼすフラックス率の影響を
示すグラフである。FIG. 1 is a graph showing the influence of the flux rate on the fume generation amount.
【図２】ヒューム発生量に及ぼすワイヤ中のＣ量の影響
を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing the influence of the amount of C in the wire on the fume generation amount.
【図３】ヒューム発生量に及ぼすワイヤ中のＭｎ／Ｓｉ
の影響を示すグラフである。FIG. 3 Mn / Si in wire affecting fume generation
It is a graph which shows the influence of.
【図４】ヒューム発生量に及ぼすフラックス中のＣｓ量
の影響を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the influence of the amount of Cs in the flux on the fume generation amount.
【図５】ヒューム発生量に及ぼすシールドガス組成の影
響を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing the influence of the shield gas composition on the fume generation amount.
【図６】ヒューム発生量に及ぼす溶接機の影響を示すグ
ラフである。FIG. 6 is a graph showing the effect of a welding machine on the fume generation amount.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２３Ｋ 35/368 Ｂ 9043−4Ｅ ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Office reference number FI technical display location B23K 35/368 B 9043-4E
Claims (2)
２５重量％およびアーク安定剤：０．３〜１０重量％を
夫々含有し、且つ嵩密度が２．５〜４．０ｇ／ cm3であ
るフラックスを、フラックス充填率が１５〜３０重量％
となる様に鋼製外皮中に充填してなり、全ワイヤ中のＣ
が０．０５重量％以下、Ｍｎ／Ｓｉ（重量比）が２．０
〜４．０となる様に形成されたフラックス入りワイヤを
用い、純Ａｒ若しくは粗Ａｒに３０〜６０容量％の比率
となる様にＣＯ2 ガスを混合して調整されるシールドガ
ス中で溶接することを特徴とする低ヒューム量のガスシ
ールドアーク溶接方法。1. Iron powder: 70 to 94% by weight, deoxidizer: 5
25 wt% and arc stabilizer: 0.3 to 10 wt% each, and a flux having a bulk density of 2.5 to 4.0 g / cm 3 and a flux filling rate of 15 to 30 wt%
It is filled in the steel shell so that
Is 0.05% by weight or less, Mn / Si (weight ratio) is 2.0
Using a flux-cored wire formed to have a thickness of about 4.0, welding is performed in a shield gas prepared by mixing pure Ar or coarse Ar with CO 2 gas at a ratio of 30 to 60% by volume. A low fume amount gas shielded arc welding method characterized by the above.
(d) を満足する電流波形からなるパルス電流によって溶
接を行う請求項１に記載のガスシールドアーク溶接方
法。 (a) ピーク電流：４００〜６００Ａ (b) ピーク期
間：５〜２０ｍｓ (c) ベース電流：３０〜７０Ａ (d) ベース期
間：５〜５０ｍｓ2. A steady current or the following (a) to
The gas shielded arc welding method according to claim 1, wherein welding is performed by a pulse current having a current waveform satisfying (d). (a) Peak current: 400 to 600A (b) Peak period: 5 to 20ms (c) Base current: 30 to 70A (d) Base period: 5 to 50ms
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