JPH07276086A - 溶接変形の少ないマグ溶接フラックス入りワイヤ - Google Patents
溶接変形の少ないマグ溶接フラックス入りワイヤInfo
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- JPH07276086A JPH07276086A JP5275997A JP27599793A JPH07276086A JP H07276086 A JPH07276086 A JP H07276086A JP 5275997 A JP5275997 A JP 5275997A JP 27599793 A JP27599793 A JP 27599793A JP H07276086 A JPH07276086 A JP H07276086A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 溶接時に発生する角変形量を低減すると共
に、溶接後の仕上がりビード形状、外観が良好なマグ溶
接フラックス入りワイヤを提供する。 【構成】 鋼製外皮にアーク安定剤、およびアーク安定
剤以外のスラグ形成剤を含有するマグ溶接フラックス入
りワイヤであって、ワイヤ全重量に対してC、Si、M
n、Niを規制し、さらにCu、Cr、Mo、V、Nb
のうちいずれか1種または2種以上を含有し、かつワイ
ヤ中に占める各元素の重量%により下式で定まるパラメ
ータTを620未満とする。 T=630.0−476.5C+56.0Si−19.
7Mn−16.3Cu−26.6Ni−4.9Cr+3
8.1Mo+124.8V+136.3Ti−19.1
Nb+198.4Al+3315.0B
に、溶接後の仕上がりビード形状、外観が良好なマグ溶
接フラックス入りワイヤを提供する。 【構成】 鋼製外皮にアーク安定剤、およびアーク安定
剤以外のスラグ形成剤を含有するマグ溶接フラックス入
りワイヤであって、ワイヤ全重量に対してC、Si、M
n、Niを規制し、さらにCu、Cr、Mo、V、Nb
のうちいずれか1種または2種以上を含有し、かつワイ
ヤ中に占める各元素の重量%により下式で定まるパラメ
ータTを620未満とする。 T=630.0−476.5C+56.0Si−19.
7Mn−16.3Cu−26.6Ni−4.9Cr+3
8.1Mo+124.8V+136.3Ti−19.1
Nb+198.4Al+3315.0B
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、建築、土木、海洋構造
物、造船等で用いられる鋼材用の溶接材料に係わり、さ
らに詳しくは溶接作業時に発生する面外の変形が少ない
ことから、歪取り作業を軽減もしくは省略することが可
能となる高能率な金属粉系マグ溶接フラックス入りワイ
ヤに関するものである。
物、造船等で用いられる鋼材用の溶接材料に係わり、さ
らに詳しくは溶接作業時に発生する面外の変形が少ない
ことから、歪取り作業を軽減もしくは省略することが可
能となる高能率な金属粉系マグ溶接フラックス入りワイ
ヤに関するものである。
【0002】
【従来の技術】各種鋼構造物において鋼材の溶接時に
は、溶融金属の凝固収縮、およびその後の冷却と相変態
による収縮・膨張によって、例えばすみ肉溶接の継手形
状の場合は角変形と呼ばれる面外変形が発生する。この
ような残留変形は、例えば圧縮荷重が負荷される場合に
は座屈強度の低下を生じるといった構造強度の低下の原
因となる。またこの変形を拘束治具によって強制的に防
止しようとすると、過大な残留応力が発生することとな
る。さらに寸法精度が不十分となり製作上の不都合を生
じ、美観をも損ねることとなる。
は、溶融金属の凝固収縮、およびその後の冷却と相変態
による収縮・膨張によって、例えばすみ肉溶接の継手形
状の場合は角変形と呼ばれる面外変形が発生する。この
ような残留変形は、例えば圧縮荷重が負荷される場合に
は座屈強度の低下を生じるといった構造強度の低下の原
因となる。またこの変形を拘束治具によって強制的に防
止しようとすると、過大な残留応力が発生することとな
る。さらに寸法精度が不十分となり製作上の不都合を生
じ、美観をも損ねることとなる。
【0003】そこで例えば溶接学会誌第52巻(198
3年)第4〜5及び7〜9号に連載されている「溶接変
形の発生とその防止」に見られるように、溶接時に発生
した残留変形を局所的な加熱により矯正する手法が経験
的に多数提案されている。しかし溶接部の再加熱によっ
て材質が劣化することが避けられないことに加えて、矯
正作業に要する時間と費用は実用上重大な障害であり、
これを軽減もしくは省略することが可能な溶接方法の開
発が望まれていた。
3年)第4〜5及び7〜9号に連載されている「溶接変
形の発生とその防止」に見られるように、溶接時に発生
した残留変形を局所的な加熱により矯正する手法が経験
的に多数提案されている。しかし溶接部の再加熱によっ
て材質が劣化することが避けられないことに加えて、矯
正作業に要する時間と費用は実用上重大な障害であり、
これを軽減もしくは省略することが可能な溶接方法の開
発が望まれていた。
【0004】溶接部における残留応力や変形の発生機構
に関しては佐藤による「溶接構造要覧」1988、(黒
木出版)やK.Masubuchiの「Analysi
sof Welded Structures」198
0,PERGAMON PRESSに詳しい。しかし溶
接変形は主として溶接時の入熱に対する部材の幾何学的
形状によって決定されるというように、その際、使用さ
れる溶接材料の詳細な特性に注目したものでない。鋼構
造物溶接部の相変態温度が、残留応力や変形に影響を与
える因子であることは上記の書にも明記されてはいる
が、鋼構造物を対象とした溶接材料で具体的な影響度の
定量化や成分に関する検討はなされていない。また相変
態の超塑性現象に着目して、残留応力の緩和や変形低減
を検討した報告もある(溶接学会全国大会講演概要 第
37集p.314〜315、第38集p.78〜79、
第39集p.338〜341)。これらはいずれも低合
金鋼およびステンレス鋼のマルテンサイト変態温度に着
目したものであり、3.5〜12%のNiを含有し、軟
鋼および50キロ級高張力鋼にみられる普通鋼材の成分
および組織に対してそのまま適用できる知見ではない。
さらにこのように高い値のNiを含有している場合に
は、溶接材料費が高くなり、歪取り作業が省略可能であ
っても経済的知見から実用的なものでない。さらにこれ
を造船および海洋構造物の普通鋼および低合金鋼に適用
する場合には、溶接金属部が電気的に過度な貴になり、
溶接熱影響部における選択的な腐食現象が発生して不都
合が生じる。
に関しては佐藤による「溶接構造要覧」1988、(黒
木出版)やK.Masubuchiの「Analysi
sof Welded Structures」198
0,PERGAMON PRESSに詳しい。しかし溶
接変形は主として溶接時の入熱に対する部材の幾何学的
形状によって決定されるというように、その際、使用さ
れる溶接材料の詳細な特性に注目したものでない。鋼構
造物溶接部の相変態温度が、残留応力や変形に影響を与
える因子であることは上記の書にも明記されてはいる
が、鋼構造物を対象とした溶接材料で具体的な影響度の
定量化や成分に関する検討はなされていない。また相変
態の超塑性現象に着目して、残留応力の緩和や変形低減
を検討した報告もある(溶接学会全国大会講演概要 第
37集p.314〜315、第38集p.78〜79、
第39集p.338〜341)。これらはいずれも低合
金鋼およびステンレス鋼のマルテンサイト変態温度に着
目したものであり、3.5〜12%のNiを含有し、軟
鋼および50キロ級高張力鋼にみられる普通鋼材の成分
および組織に対してそのまま適用できる知見ではない。
さらにこのように高い値のNiを含有している場合に
は、溶接材料費が高くなり、歪取り作業が省略可能であ
っても経済的知見から実用的なものでない。さらにこれ
を造船および海洋構造物の普通鋼および低合金鋼に適用
する場合には、溶接金属部が電気的に過度な貴になり、
溶接熱影響部における選択的な腐食現象が発生して不都
合が生じる。
【0005】溶接変形に及ぼす最大の影響因子は鋼材板
厚に対する溶接入熱量であり、続いて溶接金属の相変態
温度がある。これらに加えて変形が発生する温度におい
て、その変形に抗する材料の強度を挙げることができ
る。相変態温度は大略400〜700℃の範囲であり、
この温度域における強度をCr,Mo,V,Nb等の元
素添加によって増大させることによって変形量を低減さ
せ得ることが、例えばCr−Mo鋼の高温強度の知見か
ら推測できる。しかし溶接金属部の変態点温度における
高温強度を確保する検討は従来なされておらず、さらに
これらの添加元素は上述した変態点温度を上昇して溶接
変形を増大させる傾向のものであるために、適正添加量
は容易に決定できるものではなかった。
厚に対する溶接入熱量であり、続いて溶接金属の相変態
温度がある。これらに加えて変形が発生する温度におい
て、その変形に抗する材料の強度を挙げることができ
る。相変態温度は大略400〜700℃の範囲であり、
この温度域における強度をCr,Mo,V,Nb等の元
素添加によって増大させることによって変形量を低減さ
せ得ることが、例えばCr−Mo鋼の高温強度の知見か
ら推測できる。しかし溶接金属部の変態点温度における
高温強度を確保する検討は従来なされておらず、さらに
これらの添加元素は上述した変態点温度を上昇して溶接
変形を増大させる傾向のものであるために、適正添加量
は容易に決定できるものではなかった。
【0006】また、これらを解決する方法として特開平
4−22596号および特開平4−22597号公報に
ガスシールドアーク溶接方法が提案されている。同公報
の方法に適用される溶接材料としては、ソリッドワイヤ
であるがソリッドワイヤで溶接した場合溶接時の溶込み
が深く、溶接変形を減少することに必ずしも満足できる
ものではなかった。
4−22596号および特開平4−22597号公報に
ガスシールドアーク溶接方法が提案されている。同公報
の方法に適用される溶接材料としては、ソリッドワイヤ
であるがソリッドワイヤで溶接した場合溶接時の溶込み
が深く、溶接変形を減少することに必ずしも満足できる
ものではなかった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】このように、溶接部材
・形状や溶接入熱量が与えられたものとして、溶接材料
の相変態点温度が溶接時に発生する変形量に及ぼす影響
を定量化して、溶接材料成分の設計指針を与えることが
有効であると考えられる。本発明は鋼構造物に最も汎用
的に使用される普通鋼材の溶接継手を対象として、溶接
材料のAr3 変態点温度に着目し、T字すみ肉溶接時に
発生する角変形量を例にして、Ar3 変態温度と角変形
量の関係を検討することにより、発生する角変形量が少
なく、さらに用途の拡大として角変形量の低減に加えて
溶接後の仕上がりビード形状を大幅に改善できると共に
高能率な溶接材料を提供することを目的とする。なお変
形量の尺度の一つとして角変形量を取り上げたものであ
って、適用を角変形に限定するものではない。
・形状や溶接入熱量が与えられたものとして、溶接材料
の相変態点温度が溶接時に発生する変形量に及ぼす影響
を定量化して、溶接材料成分の設計指針を与えることが
有効であると考えられる。本発明は鋼構造物に最も汎用
的に使用される普通鋼材の溶接継手を対象として、溶接
材料のAr3 変態点温度に着目し、T字すみ肉溶接時に
発生する角変形量を例にして、Ar3 変態温度と角変形
量の関係を検討することにより、発生する角変形量が少
なく、さらに用途の拡大として角変形量の低減に加えて
溶接後の仕上がりビード形状を大幅に改善できると共に
高能率な溶接材料を提供することを目的とする。なお変
形量の尺度の一つとして角変形量を取り上げたものであ
って、適用を角変形に限定するものではない。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者らはさらに実験
を重ねた結果、フラックス入りワイヤはソリッドワイヤ
より溶接変形量を少なくできることを見いだした。ソリ
ッドワイヤでは溶接時の溶込みが深いこと、それに比べ
フラックス入りワイヤは溶込みが浅くなるのでさらに変
形量を少なくできることが判明した。
を重ねた結果、フラックス入りワイヤはソリッドワイヤ
より溶接変形量を少なくできることを見いだした。ソリ
ッドワイヤでは溶接時の溶込みが深いこと、それに比べ
フラックス入りワイヤは溶込みが浅くなるのでさらに変
形量を少なくできることが判明した。
【0009】すなわち、本発明の要旨とするところは、
鋼製外皮にワイヤ全重量に対して鉄粉;4.0〜12.
0%、アーク安定剤;0.05〜1.1%、アーク安定
剤以外のスラグ形成剤;0.3〜3.5%を含有する金
属粉系フラックスを充填してなるマグ溶接フラックス入
りワイヤであって、ワイヤ全重量に対してC;0.03
〜0.09%、Si;0.2〜1.0%、Mn;0.3
〜3.0%、Ni;0.2〜5.0%を含有し、さらに
Cu;0.1〜1.5%、Cr;0.1〜3.0%、M
o;0.1〜2.0%、V;0.1〜0.7%、Nb;
0.01〜0.05%のうちいずれか1種または2種以
上を含有し、かつワイヤ中に占める各元素の重量%によ
り下記(1)式で定まるパラメータTが620未満であ
ることを特徴とする溶接変形の少ないマグ溶接フラック
ス入りワイヤにある。 T=630.0−476.5C+56.0Si−19.7Mn −16.3Cu−26.6Ni−4.9Cr+38.1Mo +124.8V+136.3Ti−19.1Nb+198.4Al +3315.0B ・・・・・(1)
鋼製外皮にワイヤ全重量に対して鉄粉;4.0〜12.
0%、アーク安定剤;0.05〜1.1%、アーク安定
剤以外のスラグ形成剤;0.3〜3.5%を含有する金
属粉系フラックスを充填してなるマグ溶接フラックス入
りワイヤであって、ワイヤ全重量に対してC;0.03
〜0.09%、Si;0.2〜1.0%、Mn;0.3
〜3.0%、Ni;0.2〜5.0%を含有し、さらに
Cu;0.1〜1.5%、Cr;0.1〜3.0%、M
o;0.1〜2.0%、V;0.1〜0.7%、Nb;
0.01〜0.05%のうちいずれか1種または2種以
上を含有し、かつワイヤ中に占める各元素の重量%によ
り下記(1)式で定まるパラメータTが620未満であ
ることを特徴とする溶接変形の少ないマグ溶接フラック
ス入りワイヤにある。 T=630.0−476.5C+56.0Si−19.7Mn −16.3Cu−26.6Ni−4.9Cr+38.1Mo +124.8V+136.3Ti−19.1Nb+198.4Al +3315.0B ・・・・・(1)
【0010】またさらに、鋼製外皮にワイヤ全重量に対
して鉄粉;4.0〜12.0%、アーク安定剤;0.0
5〜1.1%、アーク安定剤以外のスラグ形成剤;0.
3〜3.5%を含有する金属粉系フラックスを充填して
なるマグ溶接フラックス入りワイヤであって、ワイヤ全
重量に対して、C;0.03〜0.15%、Si;0.
2〜1.0%、Mn;0.3〜3.0%、を含有し、さ
らに、Cu;0.1〜1.5%、Cr;0.1〜3.0
%、Mo;0.1〜2.0%、V;0.1〜0.7%、
Nb;0.01〜0.50%のうちのいずれか1種また
は2種以上を含有し、かつワイヤ中に占める各元素の重
量%により前記(1)式で定まるパラメータTが620
未満であることを特徴とする溶接変形の少ないマグ溶接
フラックス入りワイヤにある。またここにおいてワイヤ
全重量に対してさらに、Ni;0.2〜5.0%を含有
することも特徴とする。
して鉄粉;4.0〜12.0%、アーク安定剤;0.0
5〜1.1%、アーク安定剤以外のスラグ形成剤;0.
3〜3.5%を含有する金属粉系フラックスを充填して
なるマグ溶接フラックス入りワイヤであって、ワイヤ全
重量に対して、C;0.03〜0.15%、Si;0.
2〜1.0%、Mn;0.3〜3.0%、を含有し、さ
らに、Cu;0.1〜1.5%、Cr;0.1〜3.0
%、Mo;0.1〜2.0%、V;0.1〜0.7%、
Nb;0.01〜0.50%のうちのいずれか1種また
は2種以上を含有し、かつワイヤ中に占める各元素の重
量%により前記(1)式で定まるパラメータTが620
未満であることを特徴とする溶接変形の少ないマグ溶接
フラックス入りワイヤにある。またここにおいてワイヤ
全重量に対してさらに、Ni;0.2〜5.0%を含有
することも特徴とする。
【0011】
【作用】通常のアーク溶接法の冷却速度の範囲において
Ar3 変態点温度Tは大略(1)式によって予測可能で
ある。この式から明確なようにγフォーマであるNi,
Mn,Cu,Nb,Cを所定量添加してAr3 変態点を
低下させることが可能である。一般に変態点温度が低い
ほど変態膨張量が大きくなり、冷却時の収縮によって発
生する溶接残留変形を緩和することになることから、変
態膨張量の増大が溶接変形の低減に寄与することが考え
られる。しかし過冷オーステナイトの変態はベイナイト
組織の出現等から単純に変態膨張量と明確な対応を示さ
ず、従ってここではAr3 変態点温度に着目した。
Ar3 変態点温度Tは大略(1)式によって予測可能で
ある。この式から明確なようにγフォーマであるNi,
Mn,Cu,Nb,Cを所定量添加してAr3 変態点を
低下させることが可能である。一般に変態点温度が低い
ほど変態膨張量が大きくなり、冷却時の収縮によって発
生する溶接残留変形を緩和することになることから、変
態膨張量の増大が溶接変形の低減に寄与することが考え
られる。しかし過冷オーステナイトの変態はベイナイト
組織の出現等から単純に変態膨張量と明確な対応を示さ
ず、従ってここではAr3 変態点温度に着目した。
【0012】一方、T形すみ肉溶接継手部に発生する角
変形量は図1に示すように、溶接材料のAr3 変態点温
度と明瞭な関係があり、変態点温度が低い値であるほど
発生する角変形量が小さな値であることを見いだした。
この事実は変態点温度が低くなることにより、変態膨張
量が大きくなり、凝固に伴う収縮をある程度解消するた
めであると思われる。
変形量は図1に示すように、溶接材料のAr3 変態点温
度と明瞭な関係があり、変態点温度が低い値であるほど
発生する角変形量が小さな値であることを見いだした。
この事実は変態点温度が低くなることにより、変態膨張
量が大きくなり、凝固に伴う収縮をある程度解消するた
めであると思われる。
【0013】さらにγフォーマであるNi,Mn,Cの
成分系に加えてCu,Cr,Mo,Nb,Vの元素を含
有する場合には(1)式によって与えられる相変態温度
Tの値が後者を含まない場合と比較して若干高い値であ
っても、発生する角変形量が小さいことを見いだした。
この事実はCr,Mo,Nb,Vの元素がいずれも変態
が生じる温度で機械的強度を増加することにより、変形
を拘束するためのものであると考えられる。溶接変形に
よって例えば圧縮荷重に対する座屈強度が低下すること
や、継手製作上の寸法精度等の検討から、上述した変形
矯正作業を必要としない角変形量の限界値を与える変態
点温度をCr,Mo,Nb,Vの元素添加の影響を考慮
した結果本発明の関係式(T<620)を見い出した。
成分系に加えてCu,Cr,Mo,Nb,Vの元素を含
有する場合には(1)式によって与えられる相変態温度
Tの値が後者を含まない場合と比較して若干高い値であ
っても、発生する角変形量が小さいことを見いだした。
この事実はCr,Mo,Nb,Vの元素がいずれも変態
が生じる温度で機械的強度を増加することにより、変形
を拘束するためのものであると考えられる。溶接変形に
よって例えば圧縮荷重に対する座屈強度が低下すること
や、継手製作上の寸法精度等の検討から、上述した変形
矯正作業を必要としない角変形量の限界値を与える変態
点温度をCr,Mo,Nb,Vの元素添加の影響を考慮
した結果本発明の関係式(T<620)を見い出した。
【0014】本発明は代表的な溶接時の冷却速度から、
溶接材料に含まれる各種成分のAr3 相変態点温度Tを
(1)式によって与える。 T=630.0−476.5C+56.0Si−19.7Mn −16.3Cu−26.6Ni−4.9Cr+38.1Mo +124.8V+136.3Ti−19.1Nb+198.4Al +3315.0B ・・・・・(1)
溶接材料に含まれる各種成分のAr3 相変態点温度Tを
(1)式によって与える。 T=630.0−476.5C+56.0Si−19.7Mn −16.3Cu−26.6Ni−4.9Cr+38.1Mo +124.8V+136.3Ti−19.1Nb+198.4Al +3315.0B ・・・・・(1)
【0015】また溶接材料の相変態点温度と発生する角
変形量の関係を検討することから、実用的に発生する変
形量が十分に小さい値であると判断される(2)式の関
係を与えるものである。 T<620 ・・・・・・・(2)
変形量の関係を検討することから、実用的に発生する変
形量が十分に小さい値であると判断される(2)式の関
係を与えるものである。 T<620 ・・・・・・・(2)
【0016】以下に本発明における溶接ワイヤの成分元
素の特定値とその添加量について説明する(元素添加量
の値はワイヤ全重量に対する重量%である)。
素の特定値とその添加量について説明する(元素添加量
の値はワイヤ全重量に対する重量%である)。
【0017】Cは変態点低下の効果があり、強度の点か
らも0.03%以上が必要である。しかし、過度の添加
は溶接金属部の高温割れ感受性の増大と靱性低下につな
がるために、上限は0.15%好ましくは0.09%と
する。
らも0.03%以上が必要である。しかし、過度の添加
は溶接金属部の高温割れ感受性の増大と靱性低下につな
がるために、上限は0.15%好ましくは0.09%と
する。
【0018】Siは溶接金属中の酸素量を低減すると共
にビード形状を改善する効果があり、少なくとも0.2
%以上が必要である。過度の添加は溶接金属の靱性を低
下させるので上限を1.0%とする必要がある。
にビード形状を改善する効果があり、少なくとも0.2
%以上が必要である。過度の添加は溶接金属の靱性を低
下させるので上限を1.0%とする必要がある。
【0019】Mnは変態点低下の効果が大きく、Niの
補助として少なくとも0.3%以上、好ましくは0.8
%以上添加する必要がある。過度な添加は溶接金属の高
温割れ感受性の増大と靱性低下につながるために、上限
を3.0%とする必要がある。
補助として少なくとも0.3%以上、好ましくは0.8
%以上添加する必要がある。過度な添加は溶接金属の高
温割れ感受性の増大と靱性低下につながるために、上限
を3.0%とする必要がある。
【0020】Niは代表的なγフォーマであり、変態点
低下の効果が大きい。変態点低下の効果を十分得るため
には少なくとも0.2%好ましくは3.0%以上添加す
る必要がある。添加量が多すぎる場合にはコスト上昇と
なることに加えて、例えば海洋構造物において、電気的
に溶接金属部が貴になりすぎ、局部電池を形成して溶接
熱影響部が選択的に腐食されることになる。従ってNi
添加量の上限は5.0%にする必要がある。
低下の効果が大きい。変態点低下の効果を十分得るため
には少なくとも0.2%好ましくは3.0%以上添加す
る必要がある。添加量が多すぎる場合にはコスト上昇と
なることに加えて、例えば海洋構造物において、電気的
に溶接金属部が貴になりすぎ、局部電池を形成して溶接
熱影響部が選択的に腐食されることになる。従ってNi
添加量の上限は5.0%にする必要がある。
【0021】以上の元素は変態点を低下させることに効
果がある元素であり、これに加えて変態が生じる温度域
での強度を増加するものとして以下のCu,Cr,M
o,V,Nbの1種または2種以上の元素を含むもので
ある。
果がある元素であり、これに加えて変態が生じる温度域
での強度を増加するものとして以下のCu,Cr,M
o,V,Nbの1種または2種以上の元素を含むもので
ある。
【0022】Cuについても変態点低下の効果があるた
めに0.1%以上添加する必要がある。過度な添加は溶
接金属の靱性低下につながるために、上限を1.5%と
する。
めに0.1%以上添加する必要がある。過度な添加は溶
接金属の靱性低下につながるために、上限を1.5%と
する。
【0023】Crによる強度増加の効果が生じるために
は0.1%以上の添加が必要である。添加量が多すぎる
場合には常温強度および硬度が増加して靱性が劣化し、
さらに溶接性も低下するので、上限を3.0%とする。
は0.1%以上の添加が必要である。添加量が多すぎる
場合には常温強度および硬度が増加して靱性が劣化し、
さらに溶接性も低下するので、上限を3.0%とする。
【0024】Moについては強度の効果を得るため0.
1%以上の添加が必要である。変態温度を上昇させる効
果が大きいことから、上限を2.0%とする。
1%以上の添加が必要である。変態温度を上昇させる効
果が大きいことから、上限を2.0%とする。
【0025】Vについても0.1%以上の添加で強度上
昇の効果がある。過大な添加は常温での強度・硬度の上
昇によって靱性が劣化し、変態温度を上昇させることに
なるので、上限を0.7%とする。
昇の効果がある。過大な添加は常温での強度・硬度の上
昇によって靱性が劣化し、変態温度を上昇させることに
なるので、上限を0.7%とする。
【0026】Nbについても0.01%以上の添加をす
ることにより強度上昇の効果がある。過大な添加は常温
強度および硬度の上昇をもたらすので上限を0.50%
とする。しかしさらに靱性劣化を防止するためには0.
05%以下とすることが好ましい。
ることにより強度上昇の効果がある。過大な添加は常温
強度および硬度の上昇をもたらすので上限を0.50%
とする。しかしさらに靱性劣化を防止するためには0.
05%以下とすることが好ましい。
【0027】なお、上記元素の添加方法は外皮、フラッ
クスの一方または両方に添加してもよい。以上が溶接時
に発生する角変形量を低減させる手段であるが、本発明
者らはさらに溶接時の溶込みが浅く、溶接後の仕上がり
ビード形状の改善をすること、さらに高能率化(利用分
野の拡大)を考え、溶着速度の向上についても検討し
た。その結果、鉄粉の利用は溶接後のビード形状を改善
できる。さらに、溶接時に発生するスパッター量を減少
できると共に溶着速度が大幅に向上できることが可能と
なった。本発明では上記特性を踏まえ、各成分の含有率
を下記のように定めた。
クスの一方または両方に添加してもよい。以上が溶接時
に発生する角変形量を低減させる手段であるが、本発明
者らはさらに溶接時の溶込みが浅く、溶接後の仕上がり
ビード形状の改善をすること、さらに高能率化(利用分
野の拡大)を考え、溶着速度の向上についても検討し
た。その結果、鉄粉の利用は溶接後のビード形状を改善
できる。さらに、溶接時に発生するスパッター量を減少
できると共に溶着速度が大幅に向上できることが可能と
なった。本発明では上記特性を踏まえ、各成分の含有率
を下記のように定めた。
【0028】鉄粉;4.0〜12.0% 金属粉系フラックス入りワイヤの特徴である溶接能率向
上効果を十分達成させるためには鉄粉は4.0%以上添
加する必要がある。4.0%未満ではワイヤの溶着速度
が遅くなり、溶接能率が低下する。一方12.0%を超
えるとフラックス中の他の成分、例えばスラグ形成剤、
脱酸剤、合金剤などの絶対量が不足してビード形状が劣
化したり、所定の強度が得られない。従って鉄粉は、
4.0〜12.0%の範囲とする。
上効果を十分達成させるためには鉄粉は4.0%以上添
加する必要がある。4.0%未満ではワイヤの溶着速度
が遅くなり、溶接能率が低下する。一方12.0%を超
えるとフラックス中の他の成分、例えばスラグ形成剤、
脱酸剤、合金剤などの絶対量が不足してビード形状が劣
化したり、所定の強度が得られない。従って鉄粉は、
4.0〜12.0%の範囲とする。
【0029】アーク安定剤;0.05〜1.1% 鉄粉を主体とする本発明ワイヤにおいては、アークを安
定化してスパッタ発生量を低減させるために添加が必須
である。アーク安定剤が0.05%未満では、アーク安
定剤としての効果が得られない。一方1.1%を超える
と逆にアーク長が極端に長くなり溶滴移行性を妨げるた
めスパッタが多発する。従ってアーク安定剤は0.05
〜1.1%の範囲とする。なおここでいうアーク安定剤
とはLi,Na,K等のアルカリ金属およびその化合物
が挙げられる。
定化してスパッタ発生量を低減させるために添加が必須
である。アーク安定剤が0.05%未満では、アーク安
定剤としての効果が得られない。一方1.1%を超える
と逆にアーク長が極端に長くなり溶滴移行性を妨げるた
めスパッタが多発する。従ってアーク安定剤は0.05
〜1.1%の範囲とする。なおここでいうアーク安定剤
とはLi,Na,K等のアルカリ金属およびその化合物
が挙げられる。
【0030】スラグ形成剤;0.3〜3.5% スラグ形成剤は、ビード形状を改善するために溶着速度
の低下をきたさない範囲で添加する必要がある。0.3
%未満では、ビード形状改善効果は認められず、3.5
%を超えるとスラグ量が増大してスラグ巻込み等の欠陥
を生じたり溶接能率が低下する。従って、アーク安定剤
を除くスラグ形成剤は0.3〜3.5%とする。なおス
ラグ形成剤としては、TiO2 ,SiO2 ,ZrO2 ,
Al2 O3 ,MnO,MgO等の酸化物、CaF2 ,B
aF2 ,MgF2 ,LiF等の弗化物およびCaCO
3 ,BaCO3 等の炭酸塩が使用できる。
の低下をきたさない範囲で添加する必要がある。0.3
%未満では、ビード形状改善効果は認められず、3.5
%を超えるとスラグ量が増大してスラグ巻込み等の欠陥
を生じたり溶接能率が低下する。従って、アーク安定剤
を除くスラグ形成剤は0.3〜3.5%とする。なおス
ラグ形成剤としては、TiO2 ,SiO2 ,ZrO2 ,
Al2 O3 ,MnO,MgO等の酸化物、CaF2 ,B
aF2 ,MgF2 ,LiF等の弗化物およびCaCO
3 ,BaCO3 等の炭酸塩が使用できる。
【0031】以上が必須成分であるが、さらに、本発明
に係わるワイヤのフラックス充填率は8〜20%とする
ことが望ましい。その理由は、充填率が20%を超える
と伸線時に断線トラブルが多発し生産性が悪くなるから
であり、また8%より少なくなるとアークの安定性が損
なわれるからである。ワイヤの断面形状には何等の制限
もなく2mm以下の細径の場合は比較的単純な円筒状の
ものが一般的である。また、シームレスワイヤにおいて
は表面にCu等のメッキ処理を施すことも有効である。
に係わるワイヤのフラックス充填率は8〜20%とする
ことが望ましい。その理由は、充填率が20%を超える
と伸線時に断線トラブルが多発し生産性が悪くなるから
であり、また8%より少なくなるとアークの安定性が損
なわれるからである。ワイヤの断面形状には何等の制限
もなく2mm以下の細径の場合は比較的単純な円筒状の
ものが一般的である。また、シームレスワイヤにおいて
は表面にCu等のメッキ処理を施すことも有効である。
【0032】
【実施例】表1に本実施例ワイヤに用いた鋼製外皮の化
学成分を示す。表2、表3、表4、表5に実施例に用い
た本発明ワイヤと比較ワイヤのフラックス組成と(1)
式で計算されるAr3 点(T)を示した。ワイヤ径はい
ずれも1.2mmである。鋼板はJIS G3106の
SM400B材を用いた。この鋼板を図2に示すT形す
み肉溶接試験体を製作するために、表6に示す溶接条件
で両側1パス溶接した。なお図中1,2はすみ肉溶接さ
れる母材を、3は(2個所)は拘束部分を、4(4個
所)は仮付溶接部分を示す。
学成分を示す。表2、表3、表4、表5に実施例に用い
た本発明ワイヤと比較ワイヤのフラックス組成と(1)
式で計算されるAr3 点(T)を示した。ワイヤ径はい
ずれも1.2mmである。鋼板はJIS G3106の
SM400B材を用いた。この鋼板を図2に示すT形す
み肉溶接試験体を製作するために、表6に示す溶接条件
で両側1パス溶接した。なお図中1,2はすみ肉溶接さ
れる母材を、3は(2個所)は拘束部分を、4(4個
所)は仮付溶接部分を示す。
【0033】
【表1】
【0034】
【表2】
【0035】
【表3】
【0036】
【表4】
【0037】
【表5】
【0038】
【表6】
【0039】溶接終了後、角変形量δを測定したのち、
溶接金属の縦断面を観察し溶接金属の割れの有無および
ビード形状を判定した。総合評価として、角変形量δの
大きさとして図3に示されるwとdの値を用いて(3)
式で計算されるδの値が1.2×10-2ラジアン未満で
かつ割れの発生が見られないこと、およびビード形状、
外観の優れているものに合格、それ以外は不合格とし
た。 δ=0.5sin-1(2d/w) ・・・・・・・(3)
溶接金属の縦断面を観察し溶接金属の割れの有無および
ビード形状を判定した。総合評価として、角変形量δの
大きさとして図3に示されるwとdの値を用いて(3)
式で計算されるδの値が1.2×10-2ラジアン未満で
かつ割れの発生が見られないこと、およびビード形状、
外観の優れているものに合格、それ以外は不合格とし
た。 δ=0.5sin-1(2d/w) ・・・・・・・(3)
【0040】表7に試験結果を示す。表7で明らかなよ
うに本発明に係るワイヤによる溶接継手は、すべて角変
形量が少なく、割れ発生も無くかつビード形状、外観も
良好である。これに対して、比較ワイヤNo.21,2
2はパラメータTが620以上であるか、高温強度を増
大させる元素群を添加しない場合であり、No.22に
示すようにTの値533であっても角変形が大きくな
る。No.23,25,26,27,28は硬化性元素
が高いために溶接金属が硬化して割れが発生した。N
o.24はアーク安定剤が添加されていないために溶滴
の移行性が悪く、溶接時にスパッターが多発した。N
o.29,30は鉄粉添加量が少ないか過剰で本発明の
範囲外であり溶接後のビード外観および形状が劣る。ま
たT値が620を超えて角変形量が大きく不合格とな
る。
うに本発明に係るワイヤによる溶接継手は、すべて角変
形量が少なく、割れ発生も無くかつビード形状、外観も
良好である。これに対して、比較ワイヤNo.21,2
2はパラメータTが620以上であるか、高温強度を増
大させる元素群を添加しない場合であり、No.22に
示すようにTの値533であっても角変形が大きくな
る。No.23,25,26,27,28は硬化性元素
が高いために溶接金属が硬化して割れが発生した。N
o.24はアーク安定剤が添加されていないために溶滴
の移行性が悪く、溶接時にスパッターが多発した。N
o.29,30は鉄粉添加量が少ないか過剰で本発明の
範囲外であり溶接後のビード外観および形状が劣る。ま
たT値が620を超えて角変形量が大きく不合格とな
る。
【0041】
【表7】
【0042】なお、本実験ではSM400B材を用いた
が、母材希釈は小さいので鋼板の種類が変わっても、本
ワイヤの角変形量の低減効果は失われるものではない。
さらに、シールドガス組成についてもAr−CO2 混合
ガスに変更して使用しても本発明に係わるワイヤの場合
は、なんら性能に影響することなく角変形量は良好な性
能が得られる。
が、母材希釈は小さいので鋼板の種類が変わっても、本
ワイヤの角変形量の低減効果は失われるものではない。
さらに、シールドガス組成についてもAr−CO2 混合
ガスに変更して使用しても本発明に係わるワイヤの場合
は、なんら性能に影響することなく角変形量は良好な性
能が得られる。
【0043】
【発明の効果】鋼構造物の製作において溶接継手は必須
の技術要素であるが、溶接変形の防止とその矯正技術は
経験的に得られるものであることが多い。昨今、鋼構造
物の設計の合理化や美観等の観点から溶接変形低減技術
が求められていると同時に、熟練溶接工の不足や溶接工
程の自動化の点からも発生する変形が少ない溶接材料を
供給することが望まれていた。本発明により継手部の諸
特性を損なうことなく、自動および半自動の溶接工程に
おいて溶接変形が少なくなり、経済的に問題ない範囲で
変形矯正のための作業が省略可能となるうえに上述した
付加価値を実現することが可能であるという顕著な効果
が得られる。
の技術要素であるが、溶接変形の防止とその矯正技術は
経験的に得られるものであることが多い。昨今、鋼構造
物の設計の合理化や美観等の観点から溶接変形低減技術
が求められていると同時に、熟練溶接工の不足や溶接工
程の自動化の点からも発生する変形が少ない溶接材料を
供給することが望まれていた。本発明により継手部の諸
特性を損なうことなく、自動および半自動の溶接工程に
おいて溶接変形が少なくなり、経済的に問題ない範囲で
変形矯正のための作業が省略可能となるうえに上述した
付加価値を実現することが可能であるという顕著な効果
が得られる。
【図1】変態点温度と角変形量の関係を示すグラフ
【図2】T字すみ肉溶接継手の概略を示す図
【図3】角変形量δの定義を説明する図
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 児嶋 一浩 千葉県富津市新富20−1 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内
Claims (3)
- 【請求項1】 鋼製外皮にワイヤ全重量に対して鉄粉;
4.0〜12.0%、アーク安定剤;0.05〜1.1
%、アーク安定剤以外のスラグ形成剤;0.3〜3.5
%を含有する金属粉系フラックスを充填してなるマグ溶
接フラックス入りワイヤであって、ワイヤ全重量に対し
て、 C ;0.03〜0.09% Si;0.2〜1.0% Mn;0.3〜3.0% Ni;0.2〜5.0% を含有し、さらに、 Cu;0.1〜1.5% Cr;0.1〜3.0% Mo;0.1〜2.0% V ;0.1〜0.7% Nb;0.01〜0.05% のうちのいずれか1種または2種以上を含有し、かつワ
イヤ中に占める各元素の重量%により下記(1)式で定
まるパラメータTが620未満であることを特徴とする
溶接変形の少ないマグ溶接フラックス入りワイヤ。 T=630.0−476.5C+56.0Si−19.7Mn −16.3Cu−26.6Ni−4.9Cr+38.1Mo +124.8V+136.3Ti−19.1Nb+198.4Al +3315.0B ・・・・・(1) - 【請求項2】 鋼製外皮にワイヤ全重量に対して鉄粉;
4.0〜12.0%、アーク安定剤;0.05〜1.1
%、アーク安定剤以外のスラグ形成剤;0.3〜3.5
%を含有する金属粉系フラックスを充填してなるマグ溶
接フラックス入りワイヤであって、ワイヤ全重量に対し
て、 C ;0.03〜0.15% Si;0.2〜1.0% Mn;0.3〜3.0% を含有し、さらに、 Cu;0.1〜1.5% Cr;0.1〜3.0% Mo;0.1〜2.0% V ;0.1〜0.7% Nb;0.01〜0.50% のうちのいずれか1種または2種以上を含有し、かつワ
イヤ中に占める各元素の重量%により下記(1)式で定
まるパラメータTが620未満であることを特徴とする
溶接変形の少ないマグ溶接フラックス入りワイヤ。 T=630.0−476.5C+56.0Si−19.7Mn −16.3Cu−26.6Ni−4.9Cr+38.1Mo +124.8V+136.3Ti−19.1Nb+198.4Al +3315.0B ・・・・・(1) - 【請求項3】 ワイヤ全重量に対してさらに、 Ni;0.2〜5.0% を含有することを特徴とする請求項2記載の溶接変形の
少ないマグ溶接フラックス入りワイヤ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5275997A JPH07276086A (ja) | 1993-09-07 | 1993-10-08 | 溶接変形の少ないマグ溶接フラックス入りワイヤ |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5-260401 | 1993-09-07 | ||
| JP26040193A JPH0788688A (ja) | 1993-09-27 | 1993-09-27 | 溶接変形の少ないマグ溶接フラックス入りワイヤ |
| JP5275997A JPH07276086A (ja) | 1993-09-07 | 1993-10-08 | 溶接変形の少ないマグ溶接フラックス入りワイヤ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07276086A true JPH07276086A (ja) | 1995-10-24 |
Family
ID=26544596
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5275997A Pending JPH07276086A (ja) | 1993-09-07 | 1993-10-08 | 溶接変形の少ないマグ溶接フラックス入りワイヤ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07276086A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030062217A (ko) * | 2002-01-13 | 2003-07-23 | 일리노이즈 툴 워크스 인코포레이티드 | 저 탄소의 고속 금속 와이어 |
| JP2007296535A (ja) * | 2006-04-27 | 2007-11-15 | Kobe Steel Ltd | ガスシールドアーク溶接フラックス入りワイヤ及び溶接方法 |
| US20110073570A1 (en) * | 2009-09-25 | 2011-03-31 | Nippon Steel & Sumikin Welding Co., Ltd. | Flux cored wire for gas shielded arc welding of high strength steel |
| CN104646868A (zh) * | 2015-02-12 | 2015-05-27 | 西安理工大学 | 17-4ph沉淀硬化不锈钢自保护药芯焊丝及制备方法 |
| JP2015518427A (ja) * | 2012-04-17 | 2015-07-02 | ホバート ブラザーズ カンパニー | 溶接電極用のシステムおよび方法 |
| JP2016124023A (ja) * | 2015-01-07 | 2016-07-11 | 日鐵住金溶接工業株式会社 | 高張力鋼のAr−CO2混合ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
| WO2017221865A1 (ja) * | 2016-06-20 | 2017-12-28 | 株式会社神戸製鋼所 | ガスシールドアーク溶接方法及び溶接構造物の製造方法 |
-
1993
- 1993-10-08 JP JP5275997A patent/JPH07276086A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030062217A (ko) * | 2002-01-13 | 2003-07-23 | 일리노이즈 툴 워크스 인코포레이티드 | 저 탄소의 고속 금속 와이어 |
| JP2007296535A (ja) * | 2006-04-27 | 2007-11-15 | Kobe Steel Ltd | ガスシールドアーク溶接フラックス入りワイヤ及び溶接方法 |
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| US9707643B2 (en) | 2012-04-17 | 2017-07-18 | Hobart Brothers Company | Systems and methods for welding electrodes |
| US11130203B2 (en) | 2012-04-17 | 2021-09-28 | Hobart Brothers Llc | Systems and methods for welding electrodes |
| JP2016124023A (ja) * | 2015-01-07 | 2016-07-11 | 日鐵住金溶接工業株式会社 | 高張力鋼のAr−CO2混合ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
| CN104646868A (zh) * | 2015-02-12 | 2015-05-27 | 西安理工大学 | 17-4ph沉淀硬化不锈钢自保护药芯焊丝及制备方法 |
| CN104646868B (zh) * | 2015-02-12 | 2016-10-05 | 西安理工大学 | 17-4ph沉淀硬化不锈钢自保护药芯焊丝及制备方法 |
| WO2017221865A1 (ja) * | 2016-06-20 | 2017-12-28 | 株式会社神戸製鋼所 | ガスシールドアーク溶接方法及び溶接構造物の製造方法 |
| EP3473368A4 (en) * | 2016-06-20 | 2019-12-18 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) | PROTECTIVE GAS ARC WELDING METHOD AND METHOD FOR PRODUCING A WELDED STRUCTURE |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20010724 |