JPH0631482A

JPH0631482A - ガスシールドアーク溶接用メタル系フラックス入りワイヤ

Info

Publication number: JPH0631482A
Application number: JP18842392A
Authority: JP
Inventors: Akihisa Yamaura; 晃央山浦; Kazukuni Hase; 和邦長谷; Nobuhisa Tabata; 綽久田畑; Toshiya Matsuyama; 隼也松山
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1992-07-15
Filing date: 1992-07-15
Publication date: 1994-02-08

Abstract

(57)【要約】【目的】高入熱溶接においても優れた強度と靱性を有
する溶接金属が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】Ｍｏを０．２〜３％含む金属粉を８０％以上
含有し、Ｃ含有量を0.3%以下としたフラックスを全ワイ
ヤ重量比として１０〜３０％包含させる。

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
られるガスシールドアーク溶接用メタル系フラックス入
りワイヤに関するものであり、高溶接入熱で溶接した場
合でも安定した強度、靱性が得られる。

【０００２】

【従来の技術】省力化および生産効率向上の面からメタ
ル系フラック入りワイヤによるガスシールドアーク溶接
が増加しつつある。メタル系複合ワイヤは鉄粉を主体と
した金属粉を主成分として、アーク安定成分と少量のス
ラグ形成剤を添加したものであり、同一径のソリッドワ
イヤに比べ同一溶接電流では溶融速度が高く、かつスパ
ッタなどの発生が少ない。そのため高溶着速度を必要と
する建設機械、鉄骨加工などの分野で広く用いられてい
る。特開昭６３−１８３７９５号公報、特開昭６３−２
１５３９５号公報などに、金属粉を８０％程度以上含有
し溶着量が大きくスパッタの少ないメタル系フラックス
入りワイヤが開示されているが、溶接金属の機械的性質
に関しては、具体的な実施例がなくほとんど関心が払わ
れていないのが現状である。高溶着速度を得るために溶
接入熱を高くすると、溶接部の冷却速度が小さくなり焼
き入れ不足となり、強度の低下や靱性の劣化が見られる
場合があった。焼き入れ性向上のために、例えば外皮も
しくはフラックス中のＣを高めて溶接金属中のＣ量を上
げると、高温割れを生じたり、ＣＯ反応が激しくなりコ
アードワイヤの特徴である低スパッタ性が損なわれるな
どの問題があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
のガスシールドアーク溶接用メタル系フラックス入りワ
イヤにおいて、高溶着速度を得るために溶接入熱を高く
した場合にしばしば問題でなった強度の低下や靱性の劣
化を改善するガスシールドアーク溶接用メタル系フラッ
クス入りワイヤを提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、Ｃ：０．０５
％（重量％）以下の軟鋼製外皮中に、フラックス組成と
して、Ｍｏ：０．２〜３％を含む金属粉を８０％以上含
有するフラックスを全ワイヤ重量に対し１０〜３０％包
含することを特徴とするガスシールドアーク溶接用メタ
ル系フラック入りワイヤであり、また、Ｃ：０．０５％
（重量％）以下の軟鋼製外皮中に、フラックス組成とし
て、Ｍｏ：０．２〜３％を含む金属粉を８０％以上含有
し、さらにＣが０．３％未満であるフラックスを全ワイ
ヤ重量に対し１０〜３０％包含することを特徴とするガ
スシールドアーク溶接用メタル系フラック入りワイヤで
あり、またＣ：０．０５％（重量％）以下の軟鋼製外皮
中に、フラックス組成として、Ｍｏ：０．２〜３％を含
む金属粉を８０％以上、９０％未満含有し、さらにＣが
０．３％未満であるフラックスを全ワイヤ重量に対し１
０〜３０％包含することを特徴とするガスシールドアー
ク溶接用メタル系フラック入りワイヤである。

【０００５】

【作用】外皮はフラックスが充填されてから伸線される
ことにより加工硬化する。そのため低合金鋼外皮を用い
ると、ワイヤの強度レベルが高くなりすぎるために焼鈍
工程が必要となる。内包フラックスは、ワイヤの軟化焼
鈍熱処理により焼結したり、変質する恐れがあり、焼鈍
することは好ましくない。そこで焼鈍工程を必要としな
いように、Ｃが０．０５％以下の軟鋼製外皮を用いるこ
とが重要である。また、Ｃを０．０５％以下とすること
は後述するフラックスのＣ量とあいまってスパッタの低
減および高温割れの防止に効果がある。なお、外皮は図
１のａやｂに示すような軟鋼製フープを成形し、合わせ
目を成形のままにしたものや、ｃに示すような合わせ目
をフラックスを充填前もしくは充填後に溶接して閉じた
ものを用いることができる。

【０００６】上記鋼製外皮に内包されるフラックスは、
金属粉（合金成分調整、脱酸剤）、アーク安定剤、スラ
グ形成剤からなる。まず、金属粉としては、メタル系フ
ラックス入りワイヤの特徴である高溶着速度を達成する
ためには、フラックス組成において８０％以上の金属粉
を含有することが必要である。また、高溶着速度を得る
ための高い溶接入熱においても十分な焼き入れ性を確保
し強度、靱性を向上させる必要がある。そのために添加
合金元素および添加量を鋭意検討したところＭｏの添加
が焼き入れ性向上に著しい効果を有することを見いだし
た。その添加量は、金属粉中に０．２〜３％が好適であ
る。０．２％未満では、溶接金属中のＭｏ量が０．０２
％程度以下でありＭｏの効果を期待できない。一方３％
を越えて添加すると、溶接金属中のＭｏ量が高くなり、
強度の著しい上昇と靱性劣化を招くため上限を３％とし
た。なおＭｏは、合金粉末として添加できるほか水アト
マイズ法により合金鉄粉の形で添加しても効果は同じで
ある。

【０００７】全ワイヤ重量に対するフラックス量は１０
％未満では、外皮に電流が集中することによる溶着量の
向上が期待できず、かつアーク安定剤およびスラグ生成
剤量が十分でなくスパッタ量が多くなってしまう。また
３０％を越えて添加すると、伸線時に内包フラックスが
多いため断線の恐れがあり、また溶接時に外皮に電流が
集中しすぎて外皮が選択的に溶融し内包フラックスが未
溶融のまま溶融池に短絡し、スパッタ発生量が増加す
る。

【０００８】金属粉として添加されるものは、溶着量の
観点からは全金属粉量に対して好ましくは５０％以上を
鉄粉とし、Ｍｎ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉやそれらの合金鉄に
代表される脱酸剤と、Ｃｕ、Ｎｉなどの合金元素が上げ
られる。また、Ｋ、Ｎａ、Ｆを最低１種以上含むアーク
安定剤を０．５〜５％の範囲で添加することが好まし
い。

【０００９】アーク安定剤は、スパッタの低減に寄与す
るが０．５％未満ではその効果は十分でなく、また５％
を越えて添加するとアークが不安定になりかえってスパ
ッタ量が増える。アーク安定剤の例としてはチタン酸カ
リウム、珪酸チタンカリウム、珪弗化カリウム、珪酸ソ
ーダ、弗化リチウム、弗化ナトリウムなどが上げられ
る。

【００１０】スラグ形成剤は、溶接ビードの保護、溶接
ビード形状保持のために重要な作用を有する。添加量と
しては、少なくとも１％以上の添加が好ましいが、２０
％を越えるとスラグ生成量が多くなり、メタル系フラッ
クス入りワイヤの特徴である高溶着量の効果があまり期
待できない。スラグ形成剤の例としては、ＴｉＯ₂ 、Ｓ
ｉＯ₂ 、Ａｌ₂ Ｏ₃、ＭｎＯ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＺｒＯ
₂ などがあげられる。

【００１１】金属粉量としては、フラックス量にたいし
て８０％以上であれば、高溶着量を確保できるが、９０
％未満に添加量を制限し残部をアーク安定剤、スラグ形
成剤とすることによりさらに、スパッタ量の低減するこ
とが可能である。本発明のガスシールドアーク溶接用メ
タル系フラックス入りワイヤを用いて溶接を行う場合に
使用するガスとしてはガスのコスト面からはＣＯ₂ が好
ましいがよりスパッタの少ない溶接を必要とする場合に
は、Ａｒ−ＣＯ₂ 、Ａｒ−Ｏ₂ などの使用も可能であ
る。

【００１２】以下具体的に実施例により、本発明の効果
を明らかにする。

【００１３】

【実施例】鋼製外皮として表１に示す化学組成をもつフ
ープ（板厚０．８ｍｍ）と表２に示す組成のフラックス
と外皮の組合わせた直径１．２ｍｍのワイヤを用い、溶
接は板厚２０ｍｍのＳＭ４００鋼板を図２に示す開先形
状とし、直流逆極性で３００Ａ−３５Ｖ−３０ｃｍ／
分、シールドガス：１００％ＣＯ₂ 、流量：２０ｌ／
分、ワイヤ突き出し長さ：２０ｍｍで下向き多層溶接を
行った。その結果を表３に示す。

【００１４】試験項目としては単位時間当たりの溶着
量、スパッタ発生量、０℃におけるフルサイズ２ｍｍＶ
ノッチシャルピー衝撃試験、Ａ２号丸棒引張試験を行っ
た。溶着量は同一条件でのソリッドワイヤの溶着量を参
考にして、１２０ｇ／分以上を、またスパッタ量は３ｇ
／分以下を良好と判定した。機械的性質における判定は
ｖＥ≧１００Ｊ、引張強さ≧４９０ＭＰａを良好と判定
した。

【００１５】

【表１】

【００１６】

【表２】

【００１７】

【表３】

【００１８】Ｎｏ．１からＮｏ．５は、いずれも本発明
の範囲内のものであり十分な強度、靱性を有し、また溶
着量は多く、スパッタ量は少ない。また、フラックス中
のＣが０．３％未満でフラックス中の全金属粉量が９０
％未満のＮｏ．１〜３ではＮｏ．４および５に比べさら
にスパッタ量が少なくなっていることがわかる。Ｎｏ．
６は、外皮に０．０７２％Ｃのものを用いた場合で伸線
時に硬化し、断線が起こったため中間焼鈍を６５０℃１
時間の条件で行った。Ｃが高いためおよび熱処理により
フラックスが変質しており溶接時にスパッタの発生が多
く、作業性の劣化が見られた。

【００１９】Ｎｏ．７はＭｏ量が０．２％未満で焼き入
れ性が不足しており、強度、靱性とも低い。Ｎｏ．８は
Ｍｏ量上限を越えるもので、強度が著しく上昇し、靱性
が劣化した。Ｎｏ．９はフラックス中の全金属粉量が８
０％未満のもので溶着金属量が少ない。Ｎｏ．１０は全
ワイヤ重量に対するフラックス重量が１０％未満のもの
であり、スパッタ発生量が多くまた溶着量が少ない。Ｎ
ｏ．１１はフラックス重量が３０％を越えるものであ
り、スパッタ発生量が多い。

【００２０】

【発明の効果】以上実施例により具体的に例示したごと
く本発明は、高入熱時においても、十分な焼き入れ性を
有し、強度、靱性に優れかつソリッドワイヤに比べ溶着
量が多く、しかもスパッタ量の少ないガスシールドアー
ク溶接用メタル系フラックス入りワイヤを得るものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】種々のタイプのフラックス入りワイヤの断面形
状を示す説明図。

【図２】フラックス入りワイヤの溶接評価試験に用いた
試験片の開先形状の断面図。

【符号の説明】

１鋼製外皮２フラックス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田畑綽久千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究本部内 (72)発明者松山隼也千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究本部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｃ：０．０５％（重量％）以下の軟鋼製
外皮中に、フラックス組成として、Ｍｏ：０．２〜３％
を含む金属粉を８０％以上含有するフラックスを全ワイ
ヤ重量に対し１０〜３０％包含することを特徴とするガ
スシールドアーク溶接用メタル系フラックス入りワイ
ヤ。
【請求項２】Ｃ：０．０５％（重量％）以下の軟鋼製
外皮中に、フラックス組成として、Ｍｏ：０．２〜３％
を含む金属粉を８０％以上含有し、さらにＣが０．３％
未満であるフラックスを全ワイヤ重量に対し１０〜３０
％包含することを特徴とするガスシールドアーク溶接用
メタル系フラックス入りワイヤ。
【請求項３】Ｃ：０．０５％（重量％）以下の軟鋼製
外皮中に、フラックス組成として、Ｍｏ：０．２〜３％
を含む金属粉を８０％以上、９０％未満含有し、さらに
Ｃが０．３％未満であるフラックスを全ワイヤ重量に対
し１０〜３０％包含することを特徴とするガスシールド
アーク溶接用メタル系フラックス入りワイヤ。