JPH09122973A - 鋳鉄肉盛強化用溶接材 - Google Patents

鋳鉄肉盛強化用溶接材

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JPH09122973A
JPH09122973A JP30504295A JP30504295A JPH09122973A JP H09122973 A JPH09122973 A JP H09122973A JP 30504295 A JP30504295 A JP 30504295A JP 30504295 A JP30504295 A JP 30504295A JP H09122973 A JPH09122973 A JP H09122973A
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JP
Japan
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welding
cast iron
weld
preheating
boundary
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Application number
JP30504295A
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English (en)
Inventor
Eiji Shiotani
英爾 塩谷
Akira Tsujimura
明 辻村
Masato Motoyoshi
正人 元吉
Mitsuhiko Itaya
光彦 板屋
Yuichiro Hara
裕一郎 原
Asao Koike
朝夫 小池
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Isuzu Motors Ltd
Original Assignee
Isuzu Motors Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 予熱、後熱なしに溶接割れを防止するととも
に、溶着金属の強度安定を図ることができる鋳鉄肉盛強
化用溶接材を提供する。 【解決手段】 Ni:60〜90wt%,Fe:0〜5
0wt%,Si:0.3〜1.5%,Al:4〜10w
t%を含有する鋳鉄肉盛強化用溶接材であって、Fe:
15.0wt%,Si:0.3wt%,Al:4.0w
t%,C:0.5wt%,残部Niの組成とするのが好
ましく、また、Ni帯板を外皮とし、その中にFe−C
の急冷凝固粉とAl粉末とを混合充填した溶接ワイヤの
形態とし、肉盛りMIG溶接において、母材の予熱、後
熱なしで用いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車部品等にお
ける鋳鉄部品の局所改質のため行う肉盛溶接に用いる溶
接材に関するものである。
【0002】
【従来の技術】主な鋳鉄の溶接方法と溶接棒(溶接ワイ
ヤ)には、以下のものがある。 被覆アーク溶接法 母材を冷間又は低温予熱(100〜300℃)或いは高
温予熱(500〜600℃)を行い、純Ni、Ni合
金、軟鋼又は鋳鉄等の溶接棒を用いる電気アーク溶接で
あって、アークをアルゴン、窒素等の不活性ガスで被覆
しつつ溶接を行う。 ガス溶接法 母材を400〜600℃に予熱し、酸素・アセチレンガ
ス火炎で鋳鉄棒又は鋳鉄にAl,Ni,Cu,Si等の
元素を添加した溶接棒を加熱溶解して溶接を行い、溶接
後に500〜600℃に再加熱し、その後に約250℃
まで炉冷する後熱処理を一般的に行う。 炭素アーク溶接法 母材を700℃以上に予熱し、炭素電極によるアーク中
に溶接棒を入れて溶解し溶接を行うが、アーク操作が困
難なため一般的には用いられない。
【0003】特開平4−66293号公報には、Fe−
Ni系合金からなる溶接ワイヤであって、Ni:40〜
70wt%,Mn:1.0〜3.0wt%,Si:0.
2〜1.0wt%及びV:0.2〜10.0wt%を含
有する鋳鉄用溶接ワイヤが記載されている。
【0004】また、特開平4−28497号公報には、
C量0.01〜0.5重量%、Mn量1.6〜6.0重
量%、Co量0.3〜10.0重量%、残部Feとする
鋳鉄母材への肉盛用溶接用の鋼ワイヤであって、鋳鉄母
材に肉盛溶接された第1層目の溶着金属のMf温度(マ
ルテンサイト変態終了温度)が、鋳鉄母材からのCの拡
散により、−180〜−100℃になるように上記各含
有成分量を決定するようにした肉盛溶接用の鋼ワイヤが
記載されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前記の従来の技術で
は、予熱をせずに溶接を行うと、一般的に溶接部におい
て境界部割れや溶着金属割れとなる溶接割れを発生す
る。前記の被覆アーク溶接法で予熱なしに溶接する場
合は、熱影響の範囲を極力狭くするために1回の溶接を
行う長さを10〜15mm 程度とせざるを得ない。ま
た、前記のガス溶接法及びの炭素アーク溶接法で
は、予熱或いは後熱が必須条件となる。したがって、作
業性が悪く、肉盛による鋳鉄の局部改質は殆ど行われて
いない。
【0006】溶接割れとその発生要因には次のことが挙
げられる。 応力発生 局所的な入熱により、冷却時に変形(ソリ)が生じ応力
が発生する。 溶着金属割れ 溶着金属内の組織不良や化合物形成のため強度が低下
し、発生応力で溶着金属に割れが発生する。 境界部割れ 溶接境界部の急冷により白銑化(チル化)して硬度が上
昇し、結果として延性の低下により、発生応力で溶接境
界部に割れが発生する。これらは溶接による局所的な入
熱と急激な温度変化により生じるものであり、溶接割れ
防止のために一般的に300〜500℃程度の予熱を行
い、組織の制御や化合物の形成に時間を持たせて均一化
を行っている。しかし、予熱による寸法変化を避けたい
部品や寸法が大きく熱容量の大きな部品の場合に予熱を
行うことは困難である。
【0007】前記両公開公報に記載された溶接ワイヤ
は、共に予熱、後熱なしにガスシールドアーク溶接を行
うものであるが、特開平4−66293号公報に記載さ
れた溶接ワイヤは、Fe−Ni系合金のワイヤにVを添
加しつつ、かつSi,Mnの成分量を調整する必要があ
って、組成が複雑となる。また、特開平4−28497
号公報に記載された肉盛溶接用の鋼ワイヤは、MnやC
oを用いるFe系合金であり、鋳鉄母材に肉盛溶接され
た第1層目の溶着金属のMf温度が、鋳鉄母材からのC
の拡散により、所定の温度になるように各含有成分量を
決定する必要がある。
【0008】本発明は、通常のNi−Fe系溶接材に、
安価なAl及びSiを所定量添加することにより、予
熱、後熱なしに溶接割れを防止するとともに、溶着金属
の強度安定を図ることができる鋳鉄肉盛強化用溶接材を
提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、Ni:60〜
90wt%,Fe:0〜50wt%,Si:0.3〜
1.5%,Al:4〜10wt%を含有する鋳鉄肉盛強
化用溶接材であって、Fe:15.0wt%,Si:
0.3wt%,Al:4.0wt%,C:0.5wt
%,残部Niの組成とするのが好ましく、また、Ni帯
板を外皮とし、その中にFe−Cの急冷凝固粉とAl粉
末とを混合充填した溶接ワイヤの形態とし、肉盛りMI
G溶接において、母材の予熱、後熱なしで用いる。
【0010】
【発明の実施の形態】一般的な鋳鉄用溶接ワイヤの組成
は、Ni:60〜90wt%,Fe:0〜50wt%,
Si:0.3〜1.5%とするものであるが、本発明で
は、これにAl:4〜10wt%を添加し、基本的な組
成を、Ni:60〜90wt%,Fe:0〜50wt
%,Si:0.3〜1.5%,Al:4〜10wt%と
したものである。溶接ワイヤ中のAlは、鋳鉄中のFe
とCが化合してチル(白銑)化するのを抑制し、溶接境
界部に発生し易いチルによる硬度上昇に基づく境界部割
れを防止する。
【0011】図3、図4は、溶着金属中のAl添加量と
溶接境界部の硬度の関係を示す。図3は母材厚さ30m
m、図4は母材厚さ10mmとしたもので、共に溶着金属
中にAlが2%以下では、溶接境界部において充分な硬
度の低下が得られない状態を示す。また、溶接ワイヤに
おけるAlの多量添加は、溶着金属の延性を低下させ、
溶着金属内のAlが4wt%以上では溶着金属の延性不
足により溶着金属割れを生ずる。さらに、溶着金属中の
Alの添加量が1%wt以下では、硬度抑制(白銑化抑
制)の効果が少なくなることもあり、溶着金属中のAl
量2wt%〜4wt%が適量となる。これを溶接ワイヤ
の組成に直せば、溶接時には母材による希釈が5〜6割
入るのでAl:4〜10wt%が適量といえる。
【0012】
【実施例】0.2mm厚、7mm 巾のNi帯板を外被と
し、その中にFe−Cの急冷凝固粉とAl粉末を混合し
て充填した粉末複合ワイヤを用い、その組成はFe:1
5.0wt%,Al:4.0wt%,C:0.5wt
%,Si:0.3wt%,Ni:残部とし、FC250
の母材鋳鉄にMIG溶接を行った。溶接条件を次の表1
に示す。
【0013】
【0014】図1は、溶接境界部からの距離と硬度(ビ
ッカース硬度)の関係を示す。図1において、実線で示
す曲線1は、実施例の溶接ワイヤ用いた境界部からの距
離と硬度の関係を示し、破線で示す曲線2は、純Niソ
リッドの溶接ワイヤを用い、溶接条件は表1と同じとし
た比較例の溶接境界部からの距離と硬度の関係を示す。
実施例では、溶接ワイヤにAlを添加することにより、
溶接境界部におけるチル化が抑制され、比較例に比べビ
ッカース硬度の平均値が537から415へ約120低
下し、境界割れの発生が防止される状態を表わす。
【0015】図2は、溶着金属の引張強度を示す。比較
例では、引張強度のバラツキが大きいのに対して、実施
例では、約700MPa程度に安定している状態を示
し、溶着金属割れを防止するとともに、母材の鋳鉄に対
し、引張強度強化用として充分な値となっている。
【0016】
【発明の効果】本発明は、鋳鉄部品の局所改質のための
肉盛り溶接において、母材の予熱、後熱を行う必要がな
く、溶接材に添加するAlが境界部のチル化を抑制する
ので、境界割れを防止するとともに、溶着金属の強度を
維持して溶着金属割れを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例と比較例の溶接境界部からの距離と硬度
の関係を示す図。
【図2】実施例と比較例の溶着金属の引張強度を示す
図。
【図3】溶接ワイヤのAl添加量と境界部の硬度の関係
を示す図(母材厚さ30mm )。
【図4】溶接ワイヤのAl添加量と境界部の硬度の関係
を示す図(母材厚さ10mm )。
【符号の説明】
1 実施例の境界部からの距離と硬度の曲線 2 比
較例の境界部からの距離と硬度の曲線 3 比較例の
硬度バラツキを表わす線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 板屋 光彦 神奈川県藤沢市土棚8番地 株式会社い すゞ中央研究所内 (72)発明者 原 裕一郎 神奈川県藤沢市土棚8番地 株式会社い すゞ中央研究所内 (72)発明者 小池 朝夫 神奈川県藤沢市土棚8番地 株式会社い すゞ中央研究所内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Ni:60〜90wt%,Fe:0〜5
    0wt%,Si:0.3〜1.5%,Al:4〜10w
    t%を含有することを特徴とするの鋳鉄肉盛強化用溶接
    材。
  2. 【請求項2】 Fe:15.0wt%,Si:0.3w
    t%,Al:4.0wt%,C:0.5wt%,残部N
    iの組成とし、MIG溶接に使用する請求項1記載の鋳
    鉄肉盛強化用溶接材。
  3. 【請求項3】 Ni帯板を外皮とし、その中にFe−C
    の急冷凝固粉とAl粉末とを混合充填した請求項1又は
    2記載の鋳鉄肉盛強化用溶接ワイヤ。
JP30504295A 1995-10-30 1995-10-30 鋳鉄肉盛強化用溶接材 Pending JPH09122973A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101850479A (zh) * 2010-06-21 2010-10-06 西安理工大学 快速焊接修复大型球墨铸铁件缺陷的焊接材料及修复方法
CN112760524A (zh) * 2019-10-19 2021-05-07 丹阳市俊晧金属科技有限公司 一种抗氧化镍铝合金丝及其制备方法
CN113134680A (zh) * 2021-04-27 2021-07-20 合肥工业大学 一种用于高强度球墨铸铁铸件铸造缺陷冷焊焊补的焊接材料与焊接工艺

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