JPH08257786A - 焼結材溶接用溶接材料 - Google Patents
焼結材溶接用溶接材料Info
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- JPH08257786A JPH08257786A JP7061149A JP6114995A JPH08257786A JP H08257786 A JPH08257786 A JP H08257786A JP 7061149 A JP7061149 A JP 7061149A JP 6114995 A JP6114995 A JP 6114995A JP H08257786 A JPH08257786 A JP H08257786A
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Landscapes
- Welding Or Cutting Using Electron Beams (AREA)
- Nonmetallic Welding Materials (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 鉄系焼結材同士もしくは鉄系焼結材と鋼材と
を溶接するための溶接材料であって、溶加材全重量中に
占める成分組成が下記の要件を満たす焼結材溶接用の溶
接材料を開示する。 Ｃ：０．０５〜０．４％（重量％），Ｓｉ：０．１〜
１．２％，Ｍｎ：０．２〜１０％，Ａｌおよび／または
Ｔｉ：０．１〜２％，ＣａＣＯ3 ，ＢａＣＯ3 ，ＭｇＣ
Ｏ3 ，ＬｉＣＯ3 よりなる群から選ばれる１種以上、５
〜２０％，残部：実質的にＦｅ。 【効果】 溶接材料の成分組成を規定することによっ
て、多孔質の鉄系焼結材、殊に表面や内部に酸化物や水
分が付着・浸透した焼結材であっても、ブローホールや
割れ等を生じることなく健全な溶接を実現できる。
を溶接するための溶接材料であって、溶加材全重量中に
占める成分組成が下記の要件を満たす焼結材溶接用の溶
接材料を開示する。 Ｃ：０．０５〜０．４％（重量％），Ｓｉ：０．１〜
１．２％，Ｍｎ：０．２〜１０％，Ａｌおよび／または
Ｔｉ：０．１〜２％，ＣａＣＯ3 ，ＢａＣＯ3 ，ＭｇＣ
Ｏ3 ，ＬｉＣＯ3 よりなる群から選ばれる１種以上、５
〜２０％，残部：実質的にＦｅ。 【効果】 溶接材料の成分組成を規定することによっ
て、多孔質の鉄系焼結材、殊に表面や内部に酸化物や水
分が付着・浸透した焼結材であっても、ブローホールや
割れ等を生じることなく健全な溶接を実現できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば自動車用部品や
家庭用電気製品部品あるいはＯＡ機器部品等に用いられ
る鉄系焼結材同士、あるいは鉄系焼結材と鋼材とを、欠
陥なく効率よく溶接することのできる溶接材料に関する
ものである。
家庭用電気製品部品あるいはＯＡ機器部品等に用いられ
る鉄系焼結材同士、あるいは鉄系焼結材と鋼材とを、欠
陥なく効率よく溶接することのできる溶接材料に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】周知の通り一般の鋼材については、通常
のアーク溶接法や電子ビーム、レーザ等を用いた高エネ
ルギー密度ビーム溶接法等によって容易に溶接接合する
ことができる。ところが鉄系焼結材の場合は、通常の溶
接法で健全な溶接接合を行なうことは極めて難しい。し
かして焼結材は多孔質であるため、通常の溶接法を適用
すると母材の空孔が集合して溶接金属に大きなブローホ
ールが形成されて溶接欠陥となり、満足な溶接強度を確
保できなくなるからである。この様なところから焼結材
については、下記の様な特有の接合法が採用されている
が、何れも下記の様な問題を残しており、満足し得るも
のとは言い難い。
のアーク溶接法や電子ビーム、レーザ等を用いた高エネ
ルギー密度ビーム溶接法等によって容易に溶接接合する
ことができる。ところが鉄系焼結材の場合は、通常の溶
接法で健全な溶接接合を行なうことは極めて難しい。し
かして焼結材は多孔質であるため、通常の溶接法を適用
すると母材の空孔が集合して溶接金属に大きなブローホ
ールが形成されて溶接欠陥となり、満足な溶接強度を確
保できなくなるからである。この様なところから焼結材
については、下記の様な特有の接合法が採用されている
が、何れも下記の様な問題を残しており、満足し得るも
のとは言い難い。
【０００３】ろう付け接合法 焼結材の溶融温度以下で軟化するろう材を用いて接合す
る方法であるが、ろう材やろう付け条件の選定が難し
く、焼結材に対するろう材の濡れ性が良すぎると、ろう
材が母材の空孔に吸収されて接合界面のろう材が不足す
ることになり、一方、ろう材の濡れ性が悪い場合は良好
な接合が行なえない。また、焼結材の表面や内部に酸化
物が付着・浸透されている場合には、それらが接合を阻
害するため健全なろう付けを行なえない。更に、焼結材
は一般の鋼材に比べて熱伝導性が小さく冷却速度が遅
く、母材の局部加熱が困難であり、過度に局部加熱を行
なうと母材が軟化溶融して焼結材本来の強度特性を失う
ことも多い。
る方法であるが、ろう材やろう付け条件の選定が難し
く、焼結材に対するろう材の濡れ性が良すぎると、ろう
材が母材の空孔に吸収されて接合界面のろう材が不足す
ることになり、一方、ろう材の濡れ性が悪い場合は良好
な接合が行なえない。また、焼結材の表面や内部に酸化
物が付着・浸透されている場合には、それらが接合を阻
害するため健全なろう付けを行なえない。更に、焼結材
は一般の鋼材に比べて熱伝導性が小さく冷却速度が遅
く、母材の局部加熱が困難であり、過度に局部加熱を行
なうと母材が軟化溶融して焼結材本来の強度特性を失う
ことも多い。
【０００４】焼き嵌め法 熱膨張係数の違いを利用して２つの部材を焼結時に接合
したり、あるいは焼結後に焼き嵌めしたり冷し嵌めする
方法であるが、この方法で接合したものでは、使用条件
により接合強度が経年劣化し易い。
したり、あるいは焼結後に焼き嵌めしたり冷し嵌めする
方法であるが、この方法で接合したものでは、使用条件
により接合強度が経年劣化し易い。
【０００５】溶浸法 接合すべき部材の接合部近傍に銅等の溶浸材をセット
し、該溶浸材を溶融させることによって接合部の空孔を
溶融金属で満たす方法であるが、この方法では接合強度
が溶浸材に依存するため、接合強度は母材に比べて著し
く低いものとならざるを得ない。しかも、前記ろう付け
法の場合と同様に、表面あるいは内部に酸化物が付着・
浸透している焼結材に対しては適用し難く、更にこの方
法は、鋼材と焼結材との接合には適用できない。
し、該溶浸材を溶融させることによって接合部の空孔を
溶融金属で満たす方法であるが、この方法では接合強度
が溶浸材に依存するため、接合強度は母材に比べて著し
く低いものとならざるを得ない。しかも、前記ろう付け
法の場合と同様に、表面あるいは内部に酸化物が付着・
浸透している焼結材に対しては適用し難く、更にこの方
法は、鋼材と焼結材との接合には適用できない。
【０００６】高Ｍｎ系溶加材を用いて高エネルギー密
度ビーム溶接を行なう方法 この方法は、本出願人らが先に提案した特開平４−２８
４９８９号に代表される方法であり、それ以前の溶接法
で指摘されていた溶接割れやブローホール欠陥などを生
じることなく溶接を行なえる点で非常に優れた方法とい
える。しかしながらこの方法でも、前述の様に表面ある
いは内部に酸化物が付着・浸透している様な焼結材に適
用すると、該酸化物が障害となって満足のいく溶接強度
が得られないという問題を残している。
度ビーム溶接を行なう方法 この方法は、本出願人らが先に提案した特開平４−２８
４９８９号に代表される方法であり、それ以前の溶接法
で指摘されていた溶接割れやブローホール欠陥などを生
じることなく溶接を行なえる点で非常に優れた方法とい
える。しかしながらこの方法でも、前述の様に表面ある
いは内部に酸化物が付着・浸透している様な焼結材に適
用すると、該酸化物が障害となって満足のいく溶接強度
が得られないという問題を残している。
【０００７】この様に、焼結材を対象とする従来の接合
法には多くの問題が残されており、特に表面あるいは内
部に酸化物が付着・浸透した焼結材については、それら
を欠陥なく強固に接合することのできる方法は開発され
ていない。焼結材部品によっては、耐摩耗性や気密性、
耐食性等の向上を目的としてその表面や内部に意図的に
酸化物を付着もしくは浸透させることがあり、また保存
もしくは使用環境によっては、外気との接触や水分の付
着・吸収等により焼結部品の表面や内部が酸化を受ける
ことも多い。従って、この様に酸化物が付着・浸透して
いる鉄系焼結材に対しても、接合不良や溶接歪み、母材
の物性劣化等を生じることなく確実に接合し得る様な方
法の開発が求められる。
法には多くの問題が残されており、特に表面あるいは内
部に酸化物が付着・浸透した焼結材については、それら
を欠陥なく強固に接合することのできる方法は開発され
ていない。焼結材部品によっては、耐摩耗性や気密性、
耐食性等の向上を目的としてその表面や内部に意図的に
酸化物を付着もしくは浸透させることがあり、また保存
もしくは使用環境によっては、外気との接触や水分の付
着・吸収等により焼結部品の表面や内部が酸化を受ける
ことも多い。従って、この様に酸化物が付着・浸透して
いる鉄系焼結材に対しても、接合不良や溶接歪み、母材
の物性劣化等を生じることなく確実に接合し得る様な方
法の開発が求められる。
【０００８】
【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、その目的は、表面
や内部に酸化物等が付着・浸透している様な鉄系焼結材
であっても確実且つ強固に接合することのできる接合法
を提供しようとするものであり、具体的には、その様な
溶接接合を可能にする新規な溶接材料を提供しようとす
るものである。
情に着目してなされたものであって、その目的は、表面
や内部に酸化物等が付着・浸透している様な鉄系焼結材
であっても確実且つ強固に接合することのできる接合法
を提供しようとするものであり、具体的には、その様な
溶接接合を可能にする新規な溶接材料を提供しようとす
るものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成すること
のできた本発明に係る溶接材料の構成は、鉄系焼結材同
士もしくは鉄系焼結材と鋼材とを溶接するための溶加材
であって、溶加材全重量中に占める成分組成が下記の要
件を満たすものであるところに要旨を有するものであ
る。 Ｃ ：０．０５〜０．４％ Ｓｉ：０．１〜１．２％ Ｍｎ：０．２〜１０％ Ａｌおよび／またはＴｉ：０．１〜２％ ＣａＣＯ3 ，ＢａＣＯ3 ，ＭｇＣＯ3 ，ＬｉＣＯ3 より
なる群から選択される１種または２種以上：５〜２０％ 残部：実質的にＦｅ
のできた本発明に係る溶接材料の構成は、鉄系焼結材同
士もしくは鉄系焼結材と鋼材とを溶接するための溶加材
であって、溶加材全重量中に占める成分組成が下記の要
件を満たすものであるところに要旨を有するものであ
る。 Ｃ ：０．０５〜０．４％ Ｓｉ：０．１〜１．２％ Ｍｎ：０．２〜１０％ Ａｌおよび／またはＴｉ：０．１〜２％ ＣａＣＯ3 ，ＢａＣＯ3 ，ＭｇＣＯ3 ，ＬｉＣＯ3 より
なる群から選択される１種または２種以上：５〜２０％ 残部：実質的にＦｅ
【００１０】本発明に係る上記構成の溶接材料は、それ
自身棒状もしくはワイヤ状に加工したものであってもよ
いが、より実用性の高いのは、全体としての成分組成が
上記の要件を満足する様に、ＣａＣＯ3 ，ＢａＣＯ3 ，
ＭｇＣＯ3 ，ＬｉＣＯ3 等の非金属成分はフラックスと
して軟鋼製鞘材内に充填した複合ワイヤとしての形態で
あり、この様な形態であれば、ワイヤ状等への加工が容
易で且つその取扱い性も良好であり、全自動あるいは半
自動溶接等にも容易に適用し得るものとなる。尚この溶
接材料は、レーザーや電子ビーム等の高エネルギー密度
ビームを熱源とする溶接時における溶加材として適用す
ることにより、その特性をより効果的に発揮する。
自身棒状もしくはワイヤ状に加工したものであってもよ
いが、より実用性の高いのは、全体としての成分組成が
上記の要件を満足する様に、ＣａＣＯ3 ，ＢａＣＯ3 ，
ＭｇＣＯ3 ，ＬｉＣＯ3 等の非金属成分はフラックスと
して軟鋼製鞘材内に充填した複合ワイヤとしての形態で
あり、この様な形態であれば、ワイヤ状等への加工が容
易で且つその取扱い性も良好であり、全自動あるいは半
自動溶接等にも容易に適用し得るものとなる。尚この溶
接材料は、レーザーや電子ビーム等の高エネルギー密度
ビームを熱源とする溶接時における溶加材として適用す
ることにより、その特性をより効果的に発揮する。
【００１１】
【作用】機械部品として用いられる鉄系焼結材の密度は
６．４程度から高いものでも７．２程度であり、鉄の真
密度である７．８５に対してかなり低く、焼結材には該
密度差に相当する空孔が内在していることになる。そし
て、この空孔内に存在する酸素や窒素、あるいはそれら
に由来する酸化物や窒化物が溶接時のＣＯガスや窒素ガ
ス等の発生源となり、これらが溶接金属にブローホール
欠陥を生じさせる原因になっているものと思われる。
６．４程度から高いものでも７．２程度であり、鉄の真
密度である７．８５に対してかなり低く、焼結材には該
密度差に相当する空孔が内在していることになる。そし
て、この空孔内に存在する酸素や窒素、あるいはそれら
に由来する酸化物や窒化物が溶接時のＣＯガスや窒素ガ
ス等の発生源となり、これらが溶接金属にブローホール
欠陥を生じさせる原因になっているものと思われる。
【００１２】但し、理想的な焼結材、即ち表面や内部に
酸化物や油脂分、水分等が全く付着・浸透しておらず、
あるいはその程度が極めて少ない焼結材では、前記した
様な高Ｍｎ−Ａｌ−Ｔｉ系の溶接材料を用いることによ
って、ブローホール欠陥等のない健全な溶接を行なうこ
とができる。しかしながら、一般の焼結材は酸化処理が
施されていたり、あるいは大気中での保管で酸素や窒
素、水分等が相当量付着・浸透しているものが殆どであ
り、この様な焼結材では、溶接熱によって生成する発生
ガス量が非常に多くなるため、上記の様にＭｎ，Ａｌ，
Ｔｉ等の脱酸・脱窒性の高い元素量を高めた溶接材料を
使用する程度でそれらのガス成分を固定乃至捕捉するこ
とはできず、現実の溶接現象的に見ると、生成ガスによ
って溶湯が激しく飛散し、健全な溶接ビードが形成され
ない。
酸化物や油脂分、水分等が全く付着・浸透しておらず、
あるいはその程度が極めて少ない焼結材では、前記した
様な高Ｍｎ−Ａｌ−Ｔｉ系の溶接材料を用いることによ
って、ブローホール欠陥等のない健全な溶接を行なうこ
とができる。しかしながら、一般の焼結材は酸化処理が
施されていたり、あるいは大気中での保管で酸素や窒
素、水分等が相当量付着・浸透しているものが殆どであ
り、この様な焼結材では、溶接熱によって生成する発生
ガス量が非常に多くなるため、上記の様にＭｎ，Ａｌ，
Ｔｉ等の脱酸・脱窒性の高い元素量を高めた溶接材料を
使用する程度でそれらのガス成分を固定乃至捕捉するこ
とはできず、現実の溶接現象的に見ると、生成ガスによ
って溶湯が激しく飛散し、健全な溶接ビードが形成され
ない。
【００１３】ところが、前述の如く溶接材料の成分組成
を特定し、殊にＣａＣＯ3 ，ＢａＣＯ3 ，ＭｇＣＯ3 ，
ＬｉＣＯ3 等を相当量含有する溶接材料を使用すると、
高エネルギー密度ビームによりこれらの成分が分解し、
溶融池近傍がプラズマに閉じ込められた高圧のガス雰囲
気に覆われる。この様な状態では、ビームにより溶解発
生した母材中の酸素が同様に発生したＣと結びついてガ
ス化する反応が抑制され、ワイヤに添加されているＭ
ｎ，Ａｌ，Ｔｉ等の金属元素と反応して夫々の酸化物と
して固定されるため、ブローホール欠陥を可及的に防止
し得ることが確認された。以下、これらＣａＣＯ3 ，Ｂ
ａＣＯ3 ，ＭｇＣＯ3 ，ＬｉＣＯ3 等を含めて、本発明
で規定する溶接材料の各成分組成を定めた理由を詳細に
説明する。
を特定し、殊にＣａＣＯ3 ，ＢａＣＯ3 ，ＭｇＣＯ3 ，
ＬｉＣＯ3 等を相当量含有する溶接材料を使用すると、
高エネルギー密度ビームによりこれらの成分が分解し、
溶融池近傍がプラズマに閉じ込められた高圧のガス雰囲
気に覆われる。この様な状態では、ビームにより溶解発
生した母材中の酸素が同様に発生したＣと結びついてガ
ス化する反応が抑制され、ワイヤに添加されているＭ
ｎ，Ａｌ，Ｔｉ等の金属元素と反応して夫々の酸化物と
して固定されるため、ブローホール欠陥を可及的に防止
し得ることが確認された。以下、これらＣａＣＯ3 ，Ｂ
ａＣＯ3 ，ＭｇＣＯ3 ，ＬｉＣＯ3 等を含めて、本発明
で規定する溶接材料の各成分組成を定めた理由を詳細に
説明する。
【００１４】Ｃ：０．０５〜０．４％ 通常の機械部品として使用される焼結材は、強度確保の
ため０．４％程度のＣを含んでいるが、このＣは、溶接
時に周辺に存在する酸素と反応してＣＯガスを発生す
る。本発明による溶接材料では、母材から発生する酸素
がＣと結合してＣＯガスを発生するのを抑制する雰囲気
を形成するところに要旨を有しており、その意味から溶
接材料におけるＣ含有量は、ガス化誘因を抑えるために
も０．４％以下に抑えなければならない。但し、Ｃ量が
０．０５％未満のものでは溶接性に与える悪影響が実用
上問題になることは殆どなく、しかもその様な低Ｃ量の
溶接材料を製造するには高コストがかかるので、実用性
を考えてＣ量の下限は０．０５％と定めた。Ｃ量のより
実用的な範囲は０．１〜０．２％の範囲である。
ため０．４％程度のＣを含んでいるが、このＣは、溶接
時に周辺に存在する酸素と反応してＣＯガスを発生す
る。本発明による溶接材料では、母材から発生する酸素
がＣと結合してＣＯガスを発生するのを抑制する雰囲気
を形成するところに要旨を有しており、その意味から溶
接材料におけるＣ含有量は、ガス化誘因を抑えるために
も０．４％以下に抑えなければならない。但し、Ｃ量が
０．０５％未満のものでは溶接性に与える悪影響が実用
上問題になることは殆どなく、しかもその様な低Ｃ量の
溶接材料を製造するには高コストがかかるので、実用性
を考えてＣ量の下限は０．０５％と定めた。Ｃ量のより
実用的な範囲は０．１〜０．２％の範囲である。
【００１５】Ｓｉ：０．１〜１．２％ Ｓｉは脱酸材として有効に作用すると共に、溶接金属の
粘性を下げる効果も有しており、こうした効果は０．１
％以上含有させることによって有効に発揮される。しか
し、多過ぎると溶接金属の靭性を悪化させる傾向が生じ
てくるので１．２％以下に抑えなければならない。Ｓｉ
のより好ましい範囲は０．２〜０．４％の範囲である。
粘性を下げる効果も有しており、こうした効果は０．１
％以上含有させることによって有効に発揮される。しか
し、多過ぎると溶接金属の靭性を悪化させる傾向が生じ
てくるので１．２％以下に抑えなければならない。Ｓｉ
のより好ましい範囲は０．２〜０．４％の範囲である。
【００１６】Ｍｎ：０．２〜１０％ Ｍｎは強力な脱酸剤として有効であり、その効果は０．
２％以上含有させることによって有効に発揮させる。し
かしながら、後述する溶接材料の態様で述べる様に、Ｍ
ｎ量が多くなり過ぎると、本発明における重要な添加元
素であるＣａＣＯ3 ，ＢａＣＯ3 ，ＭｇＣＯ3 ，ＬｉＣ
Ｏ3 等を添加する余地が狭められるので、１０％を上限
とする。Ｍｎのより好ましい含有率は１．５〜５％の範
囲である。
２％以上含有させることによって有効に発揮させる。し
かしながら、後述する溶接材料の態様で述べる様に、Ｍ
ｎ量が多くなり過ぎると、本発明における重要な添加元
素であるＣａＣＯ3 ，ＢａＣＯ3 ，ＭｇＣＯ3 ，ＬｉＣ
Ｏ3 等を添加する余地が狭められるので、１０％を上限
とする。Ｍｎのより好ましい含有率は１．５〜５％の範
囲である。
【００１７】Ａｌおよび／またはＴｉ：０．１〜２％ これらの元素は強力な脱酸剤として有効に作用すると共
に、窒素吸収効果も有しており、目的達成のためにはそ
れらの一方もしくは双方を０．１％以上含有させなけれ
ばならない。しかし、２％を超えて含有させてもそれ以
上の効果は期待できないので、それ以上の添加は経済的
に無駄である。これらのより好ましい含有量は０．４〜
１％の範囲である。
に、窒素吸収効果も有しており、目的達成のためにはそ
れらの一方もしくは双方を０．１％以上含有させなけれ
ばならない。しかし、２％を超えて含有させてもそれ以
上の効果は期待できないので、それ以上の添加は経済的
に無駄である。これらのより好ましい含有量は０．４〜
１％の範囲である。
【００１８】ＣａＣＯ3 ，ＢａＣＯ3 ，ＭｇＣＯ3 ，Ｌ
ｉＣＯ3 の１種以上：５〜２０％ 本発明における最も重要な添加成分であり、溶接時に溶
接プール上で分解し、高ガス分圧雰囲気を形成すること
によって、焼結材から発生する酸素がＣと結びついてガ
ス化する反応を抑え、前記脱酸元素による酸素の固定反
応を促進し、溶湯の飛散並びにブローホールの発生を防
止するうえで極めて重要な作用を発揮する。これらの効
果を有効に発揮させるには、これらの１種もしくは２種
以上を総量で５％以上含有させなければならない。しか
しそれらの添加効果は２０％で飽和するばかりでなく、
溶接時の生成スラグ量が多くなり過ぎて均一且つ適正な
溶接ビードが形成されにくくなるので、２０％を上限と
する。これらのより好ましい含有率は８〜１５％の範囲
である。
ｉＣＯ3 の１種以上：５〜２０％ 本発明における最も重要な添加成分であり、溶接時に溶
接プール上で分解し、高ガス分圧雰囲気を形成すること
によって、焼結材から発生する酸素がＣと結びついてガ
ス化する反応を抑え、前記脱酸元素による酸素の固定反
応を促進し、溶湯の飛散並びにブローホールの発生を防
止するうえで極めて重要な作用を発揮する。これらの効
果を有効に発揮させるには、これらの１種もしくは２種
以上を総量で５％以上含有させなければならない。しか
しそれらの添加効果は２０％で飽和するばかりでなく、
溶接時の生成スラグ量が多くなり過ぎて均一且つ適正な
溶接ビードが形成されにくくなるので、２０％を上限と
する。これらのより好ましい含有率は８〜１５％の範囲
である。
【００１９】本発明に係る溶接材料の必須構成成分は上
記の通りであり、残部成分は実質的にＦｅであって、本
発明の特徴を阻害しない範囲で上記必須構成成分に不可
避的に混入してくる成分、例えば微量金属元素やＰ，
Ｓ，Ｓｂ，Ａｓ，Ｐｂ等が微量含まれていてもよく、更
にはＮｉ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｖ，Ｗ，Ｂ等が少量含まれてい
ても構わない。
記の通りであり、残部成分は実質的にＦｅであって、本
発明の特徴を阻害しない範囲で上記必須構成成分に不可
避的に混入してくる成分、例えば微量金属元素やＰ，
Ｓ，Ｓｂ，Ａｓ，Ｐｂ等が微量含まれていてもよく、更
にはＮｉ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｖ，Ｗ，Ｂ等が少量含まれてい
ても構わない。
【００２０】ところで上記成分組成の溶接材料は、溶接
作業性を高めるうえでワイヤ状に加工して使用すること
が好ましいが、該溶接材料は非金属成分としてＣａＣＯ
3 ，ＢａＣＯ3 ，ＭｇＣＯ3 ，ＬｉＣＯ3 などを多量含
むものであるから、これらを溶解、鍛造、伸線といった
工程でワイヤ状に加工することは難しい。従って溶接材
料の形態としては、軟鋼等の鉄・鋼性鞘材内に、前述の
必須金属元素やＣａＣＯ3 ，ＢａＣＯ3 ，ＭｇＣＯ3 ，
ＬｉＣＯ3 などを適量の鉄粉と共にフラックス成分とし
て封入した複合ワイヤとして使用するのがよい。このと
き、鞘材の占める重量比率やフラックス中のＦｅ粉含有
量等を適正にコントロールすることにより、複合ワイヤ
全体としての成分組成が前述の要件を満たす様に調整す
ればよい。
作業性を高めるうえでワイヤ状に加工して使用すること
が好ましいが、該溶接材料は非金属成分としてＣａＣＯ
3 ，ＢａＣＯ3 ，ＭｇＣＯ3 ，ＬｉＣＯ3 などを多量含
むものであるから、これらを溶解、鍛造、伸線といった
工程でワイヤ状に加工することは難しい。従って溶接材
料の形態としては、軟鋼等の鉄・鋼性鞘材内に、前述の
必須金属元素やＣａＣＯ3 ，ＢａＣＯ3 ，ＭｇＣＯ3 ，
ＬｉＣＯ3 などを適量の鉄粉と共にフラックス成分とし
て封入した複合ワイヤとして使用するのがよい。このと
き、鞘材の占める重量比率やフラックス中のＦｅ粉含有
量等を適正にコントロールすることにより、複合ワイヤ
全体としての成分組成が前述の要件を満たす様に調整す
ればよい。
【００２１】即ち複合ワイヤの製造に当たり、本発明で
最大のポイントとなるＣａＣＯ3 ，ＢａＣＯ3 ，ＭｇＣ
Ｏ3 ，ＬｉＣＯ3 などは比重が小さく、これらを適正量
含有させようとするとＭｎ等の金属成分を適正量含有す
る余地が少なくなってくる。従ってこの様な場合は、鞘
材の肉厚を薄くすると共に内部に封入するフラックス成
分中に含有させるＦｅ粉の量を抑える等によって調節す
ればよい。但しフラクッス率が４０％を超えると鞘材内
へのフラックスの封入が困難になったり或は伸線工程で
断線などを起こし易くなるので、フラックス率は４０％
を超えない様にすることが望ましい。複合ワイヤとして
の好ましい直径は０．８〜２．０ｍｍの範囲である。
最大のポイントとなるＣａＣＯ3 ，ＢａＣＯ3 ，ＭｇＣ
Ｏ3 ，ＬｉＣＯ3 などは比重が小さく、これらを適正量
含有させようとするとＭｎ等の金属成分を適正量含有す
る余地が少なくなってくる。従ってこの様な場合は、鞘
材の肉厚を薄くすると共に内部に封入するフラックス成
分中に含有させるＦｅ粉の量を抑える等によって調節す
ればよい。但しフラクッス率が４０％を超えると鞘材内
へのフラックスの封入が困難になったり或は伸線工程で
断線などを起こし易くなるので、フラックス率は４０％
を超えない様にすることが望ましい。複合ワイヤとして
の好ましい直径は０．８〜２．０ｍｍの範囲である。
【００２２】但し、本発明では溶接材料の成分組成を規
定したところに本質的な特徴を有するものであって、上
記の様な複合ワイヤとすることを必須とするものではな
く、適用される溶接法によっては、前記成分組成を満た
す様な棒状に加工したものであってもよく、或は軟鋼等
からなる芯棒の外周にＣａＣＯ3 ，ＢａＣＯ3 ，ＭｇＣ
Ｏ3 ，ＬｉＣＯ3 などを含有するフラックスを被覆した
被覆型の溶接棒とすることも可能である。
定したところに本質的な特徴を有するものであって、上
記の様な複合ワイヤとすることを必須とするものではな
く、適用される溶接法によっては、前記成分組成を満た
す様な棒状に加工したものであってもよく、或は軟鋼等
からなる芯棒の外周にＣａＣＯ3 ，ＢａＣＯ3 ，ＭｇＣ
Ｏ3 ，ＬｉＣＯ3 などを含有するフラックスを被覆した
被覆型の溶接棒とすることも可能である。
【００２３】本発明に係る溶接材料を用いた溶接法にも
格別の制限はないが、前述した特性を生かし、電子ビー
ムやレーザビーム等の高エネルギー密度ビーム溶接法を
採用すると共に、本発明の溶接材料を溶加材として使用
し、被溶接部をできるだけ狭い範囲で集中的に加熱しな
がら溶接接合する方法を採用すれば、溶接時の発生ガス
量自体も少なく抑えられるので、溶接性を一段と高める
ことが可能となる。
格別の制限はないが、前述した特性を生かし、電子ビー
ムやレーザビーム等の高エネルギー密度ビーム溶接法を
採用すると共に、本発明の溶接材料を溶加材として使用
し、被溶接部をできるだけ狭い範囲で集中的に加熱しな
がら溶接接合する方法を採用すれば、溶接時の発生ガス
量自体も少なく抑えられるので、溶接性を一段と高める
ことが可能となる。
【００２４】
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明の構成および作
用効果をより具体的に説明するが、本発明はもとより下
記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記
の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施する
ことも勿論可能であり、それらは何れも本発明の技術的
範囲に包含される。
用効果をより具体的に説明するが、本発明はもとより下
記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記
の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施する
ことも勿論可能であり、それらは何れも本発明の技術的
範囲に包含される。
【００２５】実験例１ 表１に示す成分組成および密度の焼結材（１２ｍｍt ×
２０ｍｍw ×１００ｍｍl ）に、５５０℃の水蒸気中で
２時間のスチーム処理を施したものを母材として使用
し、これを表３に示す種々の成分組成の溶加材を用いて
表２に示す条件でレーザ溶接した。尚溶加材としては、
軟鋼製鞘材内にＣａＣＯ3 ，ＢａＣＯ3 ，ＭｇＣＯ3 ，
ＬｉＣＯ3 など、および各種金属粉末等を含むフラック
スを充填し、伸線加工してなる直径１．２ｍｍのワイヤ
を使用した。溶接後、各溶接部のＸ線検査および断面検
査を行ない、ブローホールおよび割れの有無を調べ、表
３に併記する結果を得た。
２０ｍｍw ×１００ｍｍl ）に、５５０℃の水蒸気中で
２時間のスチーム処理を施したものを母材として使用
し、これを表３に示す種々の成分組成の溶加材を用いて
表２に示す条件でレーザ溶接した。尚溶加材としては、
軟鋼製鞘材内にＣａＣＯ3 ，ＢａＣＯ3 ，ＭｇＣＯ3 ，
ＬｉＣＯ3 など、および各種金属粉末等を含むフラック
スを充填し、伸線加工してなる直径１．２ｍｍのワイヤ
を使用した。溶接後、各溶接部のＸ線検査および断面検
査を行ない、ブローホールおよび割れの有無を調べ、表
３に併記する結果を得た。
【００２６】（ブローホール評価法）各溶接部全線につ
いてビード表面からＸ線検査を行ない、ブローホール発
生量から下記の基準で評価した。 ○：ブローホール２個以下 △：ブローホール３〜９個 ×：ブローホール１０以上、又は５ｍｍ以上の連続空隙
生成 （割れ評価法）溶接部から各２断面の光学顕微鏡用試料
を採取し、所定の研磨を行なった上で５０倍光学顕微鏡
によって割れの有無を観察した。評価は、割れのないも
のを○、少しでも割れが認められたものを×とした。
いてビード表面からＸ線検査を行ない、ブローホール発
生量から下記の基準で評価した。 ○：ブローホール２個以下 △：ブローホール３〜９個 ×：ブローホール１０以上、又は５ｍｍ以上の連続空隙
生成 （割れ評価法）溶接部から各２断面の光学顕微鏡用試料
を採取し、所定の研磨を行なった上で５０倍光学顕微鏡
によって割れの有無を観察した。評価は、割れのないも
のを○、少しでも割れが認められたものを×とした。
【００２７】
【表１】
【００２８】
【表２】
【００２９】
【表３】
【００３０】表３からも明らかである様に、本発明の規
定要件を全て満足する実施例（Ｎo.１〜１３）は、ブロ
ーホールや割れの何れも非常に少なく、優れた溶接性が
得られているのに対し、いずれかの要件を欠く比較例
（Ｎo.１４〜２５）では、下記の様にブローホールや割
れのいずれかに問題があり、本発明の目的を果たすこと
ができない。即ちＮo.１４〜１９は、いずれもＣａＣＯ
3 ，ＢａＣＯ3 ，ＭｇＣＯ3 ，ＬｉＣＯ3 などが含まれ
ていないため、またＮo.２０，２１ではＴｉとＡｌが含
まれていないため、更にＮo.２２ではＣ量が多過ぎるた
め、いずれも溶接時の発生ガスを固定・捕捉することが
できず、溶接性が非常に悪い。またＮo.２３では、Ｃａ
ＣＯ3 ，ＢａＣＯ3 ，ＭｇＣＯ3 ，ＬｉＣＯ3 等の配合
量が多過ぎるため、複合ワイヤ製造時の断線が著しくて
加工が非常に困難であり、溶接試験は断念した。
定要件を全て満足する実施例（Ｎo.１〜１３）は、ブロ
ーホールや割れの何れも非常に少なく、優れた溶接性が
得られているのに対し、いずれかの要件を欠く比較例
（Ｎo.１４〜２５）では、下記の様にブローホールや割
れのいずれかに問題があり、本発明の目的を果たすこと
ができない。即ちＮo.１４〜１９は、いずれもＣａＣＯ
3 ，ＢａＣＯ3 ，ＭｇＣＯ3 ，ＬｉＣＯ3 などが含まれ
ていないため、またＮo.２０，２１ではＴｉとＡｌが含
まれていないため、更にＮo.２２ではＣ量が多過ぎるた
め、いずれも溶接時の発生ガスを固定・捕捉することが
できず、溶接性が非常に悪い。またＮo.２３では、Ｃａ
ＣＯ3 ，ＢａＣＯ3 ，ＭｇＣＯ3 ，ＬｉＣＯ3 等の配合
量が多過ぎるため、複合ワイヤ製造時の断線が著しくて
加工が非常に困難であり、溶接試験は断念した。
【００３１】Ｎo.２４は、ＣａＣＯ3 ，ＢａＣＯ3 ，Ｍ
ｇＣＯ3 ，ＬｉＣＯ3 などの含有量が規定範囲に満たな
いため、発生ガスの固定・捕捉が不十分であり、本発明
の目的を果たすことができない。またＮo.２５は、Ｓｉ
量が規定範囲を超える比較例であり、表３に現われる溶
接性については特に問題はないが、溶接金属が脆弱なも
のとなって満足な溶接強度が得られなかった。
ｇＣＯ3 ，ＬｉＣＯ3 などの含有量が規定範囲に満たな
いため、発生ガスの固定・捕捉が不十分であり、本発明
の目的を果たすことができない。またＮo.２５は、Ｓｉ
量が規定範囲を超える比較例であり、表３に現われる溶
接性については特に問題はないが、溶接金属が脆弱なも
のとなって満足な溶接強度が得られなかった。
【００３２】実施例２ 表１に示した成分組成および密度の焼結材（１２ｍｍt
×２０ｍｍw ×１００ｍｍl ）を、３０℃、８０％ＲＨ
の雰囲気で３０日間放置して加湿した母材を使用し、表
３のＮo.３に示した複合ワイヤを用いて表２に示したの
と同じ条件でレーザ溶接を行ない、溶接後、実施例１と
同様にしてブローホール及び割れ欠陥の有無を調べたと
ころ、欠陥は認められず、健全な溶接部が得られた。
×２０ｍｍw ×１００ｍｍl ）を、３０℃、８０％ＲＨ
の雰囲気で３０日間放置して加湿した母材を使用し、表
３のＮo.３に示した複合ワイヤを用いて表２に示したの
と同じ条件でレーザ溶接を行ない、溶接後、実施例１と
同様にしてブローホール及び割れ欠陥の有無を調べたと
ころ、欠陥は認められず、健全な溶接部が得られた。
【００３３】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、溶
接材料の成分組成を規定することによって、多孔質の鉄
系焼結材、殊に表面や内部に酸化物や水分が付着・浸透
した焼結材であっても、ブローホールや割れ等を生じる
ことなく健全な溶接を実現し得ることになった。
接材料の成分組成を規定することによって、多孔質の鉄
系焼結材、殊に表面や内部に酸化物や水分が付着・浸透
した焼結材であっても、ブローホールや割れ等を生じる
ことなく健全な溶接を実現し得ることになった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２２Ｃ 38/00 ３０４ Ｃ２２Ｃ 38/00 ３０４ 38/04 38/04
Claims (3)
- 【請求項１】 鉄系焼結材同士もしくは鉄系焼結材と鋼
材とを溶接するための溶接材料であって、溶接材料全重
量中に占める成分組成が下記の要件を満たすものである
ことを特徴とする焼結材溶接用溶接材料。 Ｃ ：０．０５〜０．４％（重量％、以下同じ） Ｓｉ：０．１〜１．２％ Ｍｎ：０．２〜１０％ Ａｌおよび／またはＴｉ：０．１〜２％ ＣａＣＯ3 ，ＢａＣＯ3 ，ＭｇＣＯ3 ，ＬｉＣＯ3 より
なる群から選択される１種または２種以上：５〜２０％ 残部：実質的にＦｅ - 【請求項２】 軟鋼製の鞘内にフラックスが充填された
複合ワイヤである請求項１に記載の溶接材料。 - 【請求項３】 高エネルギー密度ビーム溶接用の溶加材
として使用されるものである請求項１または２に記載の
溶接材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7061149A JPH08257786A (ja) | 1995-03-20 | 1995-03-20 | 焼結材溶接用溶接材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7061149A JPH08257786A (ja) | 1995-03-20 | 1995-03-20 | 焼結材溶接用溶接材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08257786A true JPH08257786A (ja) | 1996-10-08 |
Family
ID=13162779
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7061149A Withdrawn JPH08257786A (ja) | 1995-03-20 | 1995-03-20 | 焼結材溶接用溶接材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08257786A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003220492A (ja) * | 2001-11-22 | 2003-08-05 | Kobe Steel Ltd | 鋼材のレーザ溶接用コアドワイヤおよびソリッドワイヤ |
| CN100400695C (zh) * | 2003-03-10 | 2008-07-09 | 三菱综合材料Pmg株式会社 | 切削性优良的铁基烧结合金 |
-
1995
- 1995-03-20 JP JP7061149A patent/JPH08257786A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003220492A (ja) * | 2001-11-22 | 2003-08-05 | Kobe Steel Ltd | 鋼材のレーザ溶接用コアドワイヤおよびソリッドワイヤ |
| CN100400695C (zh) * | 2003-03-10 | 2008-07-09 | 三菱综合材料Pmg株式会社 | 切削性优良的铁基烧结合金 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020604 |