JPH0645075B2

JPH0645075B2 - 溶接用フラツクス入りワイヤ

Info

Publication number: JPH0645075B2
Application number: JP62038727A
Authority: JP
Inventors: 利定樫村; 正己田野; 務篠倉; 孝男島崎
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1987-01-06
Filing date: 1987-02-21
Publication date: 1994-06-15
Anticipated expiration: 2009-06-15
Also published as: JPS63303694A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は溶接用フラックス入りワイヤに関する。

［従来技術］溶接用フラックス入りワイヤは、外皮により形成される
中空部にフラックスが内蔵されているワイヤであり、か
かるワイヤの中空部の横断面構造としては、第８図に示
す如く、多種多様のものが知られている。

これら従来公知の中空部の横断面構造は、外皮が中空部
に突出していない単純な断面構造をした単純管（第８図
イ、ロ）と、外皮が中空部に突出している複雑な断面構
造をした複雑管（第８図ハ、ニ）とに大別される。ま
た、単純管ではあるが、第８図ロに示すものは、外皮両
端がラップしているのでラップタイプのワイヤとして知
られている。

そして、いずれのフラックス入りワイヤにおいてもその
中空部の横断面形状は、突出している部分、ラップして
いる部分を除いて考えると、ほぼ真円に近い形状となっ
ている。

［発明が解決しようとする問題点］しかし、上記従来技術には次のような問題点がある。

単純管の場合における溶接時のアーク現象を観ると、
内部のフラックス柱の突き出し長が比較的長いためにフ
ラックス柱が溶融池中に突っ込んでしまうことがあり、
フラックス柱が溶融池中に突っ込んでしまうと、溶融金
属中にスラグを巻き込んだり、極端な場合にはアークが
不安定となり安定した溶接が行ない得ない場合がある。
特に、フラックス中に合金成分あるいは高融点原料を多
く含有する場合にかかる突っ込みがあると、溶融池中で
のフラックス成分の攪拌作用が充分でなくなり、そのた
めに合金成分のミクロ偏析を生ずることがある。

一方、複雑管の場合は、単純管に比べるとフラックス
の突出し長は短く、溶融金属中へのスラグの巻き込み、
あるいは合金成分のミクロ偏析は比較的少ないが、溶融
金属中へのスラグの巻き込み、あるいは合金成分のミク
ロ偏析がより一層少ないワイヤの出現が望まれている現
状にあっては、まだまだ、従来の複雑管では不十分であ
るといわざるを得ない。

本発明は、こうした事情に着目してなされたものであっ
て、従来公知のフラックス入りワイヤにおいて生じるこ
とのあった、スラグの巻き込み、溶接金属中の合金成分
の偏析を皆無にし得るフラックス入りワイヤを提供しよ
うとするものである。

［問題点を解決するための手段］本発明に係るフラックス入りワイヤとは、外皮により形
成される中空部にフラックスを内蔵してなる溶接用フラ
ックス入りワイヤにおいて、該ワイヤの横断面における
該中空部の断面形状が、該中空部の断面形状の周縁に内接する最大径の内接円の
半径をＲとし、該内接円の中心から該断面形状の周縁ま
での最大距離をＬとした場合において、Ｌ／Ｒ≧１．１
を満足する形状であることにその要旨を有するものであ
る。

ただし、外皮が中空部側に突出している場合における内
接円とは、外皮が突出していないものと仮定した断面形
状の周縁に内接する最大径の内接円とし、外皮が周縁に
沿ってラップしている場合における内接円とは、外皮が
ラップしていないものと仮定した断面形状に内接する最
大径の内接円とする。

（作用）以下に本発明をなすに至った経緯と合わせて本発明の作
用を説明する。

本発明者は、上記した問題点を解決するために、溶接時
のアーク現象を子細に観察し、フラックス柱の突き出し
長が長くなる理由を探究した。その結果、フラックス柱
の突き出し長が長くなるのは、アーク中においてフラッ
クス柱が壊れ難いためであろうとの知見を得た。

そこで、アーク中においてフラックス柱が壊れ易くなる
ためにはどのようにすればよいかについて思考をめぐら
すとともに数々のテストを試みた。

まず、フラックスの形態について検討を行なった。その
結果、フラックス原料を乾式混合し、粘結剤（例えば水
ガラス）により湿式混合後、乾燥させたフラックスを用
いた場合にはフラックス柱はアーク中において壊れ易
く、それにともない溶接金属中のスラグの巻き込みがな
くなり、また、溶接金属中の合金成分のミクロ偏析も生
じていないことが分った。しかしながら、この場合、フ
ラックスのコストが高くなり、ひいてはワイヤのコスト
が高くなってしまい、安価なフラックス入りワイヤを提
供できない。

そこで、本発明者は、フラックスの形態以外、たとえば
フラックスの充填率、ワイヤ外皮の材質、ワイヤの断面
構造等の影響についてもさらに検討を進めた結果、ワイ
ヤの横断面における中空部の断面形状がアーク中におけ
るフラックス柱の突き出し長さに関連していることをつ
きとめた。そこで、具体的にいかなる形状の場合に、フ
ラックス柱の突き出し長が短くなり、また、フラックス
柱の突き出し長が長くなるかについてさらに調査を行な
い、その結果本発明をなすにいたった。

すなわち、中空部の断面形状が、中空部の断面形状の周
縁に内接する最大径の内接円の半径をＲとし、該内接円
の中心から該断面形状の周縁までの最大距離をＬとした
場合において、Ｌ／Ｒ≧１．１を満足する形状の場合、
フラックス柱の突き出し長が短くなる。

かかる形状の場合にフラックス柱の突き出し長が短くな
る理由は次のように推測される。

すなわち、従来の真円に近い横断面形状（Ｌ／Ｒ＝１）
のワイヤに比べて、Ｌ／Ｒの値が１．１より大きくなる
につれ外皮の最大肉厚と最小肉厚との差が大きくなる。
そのために、断面垂直方向での電流密度の差が大きくな
り、厚肉部分では電流密度が低く、一方薄肉部分では電
流密度が高くなり、薄肉部分においてアークが集中的と
なる。集中的になったアークはフラックス柱に対して外
圧となり、そのためフラックス柱が短かくなる。その結
果、溶接金属中のスラグの巻込み、あるいは、合金成分
のミクロ偏析が減じてくると推測される。

なお、外皮が中空部側に突出している場合（以下突出し
ている部分を突出部という）には、上記した電流密度の
差は大きくはならず、この突出部は外皮の肉厚の差とし
て作用しないことが判明した。

また、外皮が周縁に沿ってラップしている場合にも、上
記した電流密度の差は大きくはならず、このラップは外
皮の肉厚の差として作用しないことも判明した。

以下に本発明の構成を説明する。

本発明は、外皮内面により形成される中空部にフラック
スを内蔵してなる溶接用フラックス入りワイヤを対象と
するものであり、継目ありワイヤ若しくは継目なしワイ
ヤのいずれのタイプのフラックス入りワイヤにも適用し
得るものである。

本発明は、該ワイヤの横断面における該中空部の断面形
状に次の特徴を有している。

本発明の基本概念を示す第１図に基づき本発明の特徴を
説明する。

まず、外皮１によって形成される中空部２内に、中空部
２の周縁３に内接する最大径の内接円４を描く。この内
接円４の半径をＲとする。

この内接円４の中心Ｏから最も遠い周縁３上の点Ａまで
の距離（周縁までの最大距離）をＬとし、Ｌ／Ｒが１．
１以上であるように中空部２の断面形状を定める。

ただし、第２図に示すように、外皮１が中空部２側に突
出している場合には、断面形状は、外皮は突出していな
いものと仮定した断面形状とし、（すなわち、周縁の端
Ｂ，Ｃから点線７を外挿し、この点線７を周縁３の一部
とし）、点線７を含んだ周縁３に内接する最大径の内接
円４がここでいう内接円とする。

なお、突出部６の態様としては、第３図に示すように各
種態様があるが、いずれの場合も突出部６がないと仮定
した断面形状（すなわち外挿された点線により形成され
る断面形成）に内接する最大径の内接円がここでいう内
接円とする。

ただ、突出部がないと仮定するのは、内接円を描くとき
だけであり、内接円の中心から周縁までの最大距離を考
えるときは突出部は存在するものとする。このことは次
に述べる外皮がラップしている場合も同様である。

また、第４図（ａ），（ｂ）に示すように、外皮が周縁
３に沿ってラップしている場合の内接円は、ラップして
いる部分８がないものと仮定した断面形状に内接する最
大径の内接円がここでいう内接円とする。

本発明は、中空部の断面形状がＬ／Ｒ≧１．１を満足す
る形状であることを特徴とする。

Ｌ／Ｒ≧１．１とすることによりフラックス柱の突出し
長を短くすることができ、スラグ巻き込みや成分のミク
ロ偏析の低減化を図ることができる。

なお、実際に、ワイヤ中空部の断面形状を本発明に係る
形状とするには、製品サイズに至る中間の加工工程にお
いて所要形状のダイスを適用すればよい。又は、圧延ロ
ール方式におけるカリバー形状を所要の形状に成すこと
によって得ればよい。

［実施態様の説明］本発明は単純管、複雑管のいずれにも適用可能である
が、単純管に適用した場合には、従来の複雑管に比べて
も、スラグ巻き込みについてはほぼ同等の、偏析につい
てはそれ以上の品質が得られる。

一般に単純管は、ワイヤへの加工性、ワイヤ送給時の直
進性も良好であり、かつ、廉価であるという利点を有し
ており、本発明を適用した場合においてもかかる利点は
維持される。

従って、本発明を単純管に適用した場合においては、従
来の複雑管の品質と同等あるいはそれ以上の品質のワイ
ヤであって、ワイヤへの加工性、ワイヤ送給時の直進性
に優れ、かつ、廉価なワイヤが得られる。

［発明の実施例］以下実施例により本発明をより詳細に説明する。

（第１実施例）外皮としてＳＰＣＣ材を用い、第５図に示す中空部横断
面形状を有するワイヤを製造した。

第７図に製造工程の概要を示す。なお、第５図に示す形
状への伸線（２）又は伸線（３）工程において、例え
ば、中空部の断面形状が略三角形であるワイヤについて
は３方向ロールを適宜組み入れ、第６図に示すように加
工を進める。

なお、ワイヤの径は１．２mmφとした。

このワイヤを使用して次の溶接条件にて溶接を行なっ
た。

溶接条件電流・電圧：２８０Ａ×３０Ｖガス：ＣＯ₂ ２０／分継手形状：６０°開先１０パス下向き溶接溶接中及び溶接後に、次の事項を調査した。

ワイヤへの加工性、溶接アーク中におけるフラック
ス柱の長さ、溶接金属中のスラグの巻き込み及び成分
偏析の有無、ワイヤの送給における直進性。

その結果を第１表に示す。

第１表において、溶接アーク中におけるフラックス柱の
長さが３mmを越える場合は「長」で示し、３mm以下の場
合は「短」で示す。また、スラグ巻き込み及び偏析につ
いては、全くない場合を◎、少しある場合を○、かなり
ある場合を△で示した。さらに直進性については良好な
場合を○、あまり良好でない場合を△で示した。

なお、第１表においてNO.１〜NO.４及びNO.８はいずれ
もＬ／Ｒが１．１以上である本発明の実施例である。そ
のうちNO.１〜NO.４は単純管であり、NO.８は中空部側
に突出部を有する複雑管である。

一方、NO.５〜NO.７はＬ／Ｒが１．１未満である従来例
である。そのうち、NO.６及びNO.７は単純管であり、N
O.５は中空部側に突出部を有する複雑管である。

まず、単純管についてみると、本発明の実施例（NO.１
〜NO.４）はいずれもフラックス柱が短く、スラグ巻込
みはほとんどなかった。特にＬ／Ｒが２．０と大きなN
O.２についてはスラグ巻き込みは全くなかった。

また、偏析は全く生じなかった。すなわち、一般には、
単純管より偏析が少ない従来の複雑管（NO.５）よりもN
O.２は偏析が少なかった。

次に、複雑管の場合を説明する。

従来の複雑管（NO.５）では、フラックス長は短く、ス
ラグ巻き込みはないが、偏析がわずかに生じている。そ
れに対し、本発明の実施例（NO.８）では、フラックス
が短く、スラグの巻き込みがないとともに偏析もまった
く生じていない。

なお、表１のNO.１〜NO.８のワイヤの中空部の横断面形
状は第５図のNO.１〜NO.８の形状にほぼ相当している。

［発明の効果］本発明は以上のように構成したので以下の効果が得られ
る。

従来のワイヤに比べ、フラックス柱の突き出し長が短く
なり、溶融金属中へのスラグの巻き込み及び溶融金属中
のミクロ偏析が低減される。

【図面の簡単な説明】

第１図から第４図までは本発明の基本概念を説明するた
めのワイヤの横断面図である。第５図は、ワイヤ中空部
の横断面形状を示す断面図である。第６図及び第７図は
本発明に係るワイヤの製造工程の例を示す工程図であ
る。第８図は従来例に係るワイヤの横断面図である。１……外皮、２……中空部、３……周縁、４……内接
円、６……突出部、７……外挿した点線、８……ラッ
プ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外皮により形成される中空部にフラックス
を内蔵してなる溶接用フラックス入りワイヤにおいて、
該ワイヤの横断面における該中空部の断面形状が、該中空部の断面形状の周縁に内接する最大径の内接円の
半径をＲとし、該内接円の中心から該断面形状の周縁ま
での最大距離をＬとした場合において、Ｌ／Ｒ≧１．１
を満足する形状であることを特徴とする溶接用フラック
ス入りワイヤ。
【請求項２】ワイヤは単純管ワイヤである特許請求の範
囲第１項記載の溶接用フラックス入りワイヤ。