JPS61195794A - 片面溶接用裏当材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ソリッドワイヤ又はフラックス入りワイヤを
使ったガスシールドアーク溶接等に使用される片面溶接
用裏当材に関し、特に母材裏面への密着性が良好である
ばかりでなく生成ガスの抜けも良好であり、気孔欠陥や
あばた等のない健全な裏ビードを形成することのできる
片面溶接用裏当材に関するものである。

〔従来の技術Ｊ −片面溶接用の裏当材としては従来より（ａｌ無機質の
ガラス繊維成形体（特公昭５０−３５４８８号や同５９
−４２３８号等）や（ｂｌ耐火物成形体（特開昭５９−
１３７１９３号等）、或は（Ｃ）耐火物成形体の上部に
ガラス繊維成形体を添装した積層物等が汎用されている
。しかしながらこれらの裏当材を用いて片面溶接を行な
った場合、下記の様な問題を生ずることか指摘されてお
り、改善策の開発が待たれている。

即ち前記（ａ）のガラス繊維成形体は、母材裏面への密
着性が良好であるという特性は有しているものの、比較
的低融点あり又構造的にも溶融金属の保持作用が不十分
である為、裏ビードの余盛が過剰になり易い。また（ｂ
）の耐火物成形体の場合は、成分組成を調整することに
よって耐火度を任意５こ調整することができ、それによ
り溶融金属の保持作用を高めることができるので形状の
良好な裏ビードが得られ易い、という利点はあるものの
、耐火物の気密性が高い為生成ガス（水素等）の抜けが
悪く、裏ビード表面番こ気孔やあばた等の欠陥が発生し
易い。更に（Ｃ）の積層裏当材では、耐火物成形体（ｂ
ｌ単独のものに比べて母材裏面への密着性が向上すると
いう利点を有している反面、溶接冶金反応で生ずるガス
番こ加えてガラス繊維成形体から生成したガスまでも溶
融金属の下面側へとじ込められる為、裏ビードの気孔欠
陥等はかえって著しくなる。

〔発明が解決しようとする問題点Ｊ 本発明はこ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、気孔欠陥やあばた等のない健全で美麗な
裏ビードを形成することのできる片面溶接用裏当材を提
供しようとするものである。

〔問題点を解決する為の手段〕

上記の様な目的を達成し得た本発明長当材の構成は、 ５ｉ０２　：ａｓ〜６０％ ＡＩ２Ｏ３　　：２５〜３８％ ＭｇＯ：　　　３〜１５％ アルカリ金属酸化物 の１種以上＝０．３〜３．２％、及び 水分量〇、０１〜０．２５％ を必須成分として含む固形耐火物の上品に、厚さが０．
０５〜２．５ｍで水分量が１，５％以下であるガラス繊
維シートを添装してなるところに要旨を有するものであ
る。

〔作用〕

上記構成４分の種類及び含有率等を定めた理由を明らか
番こしつつ本発明の作用を明確にする。

まず固形耐火物は、主として裏ビードの外観・形状及び
高さ等を良好に保つ為の基材となるものであり、必須構
成４分の種類及び量を前述の様に定めた理由は次の通り
である。

Ｓ　ｉ’０２　　：　４５〜６０％ 固形耐火物の主構成４分となるものであり、４５％未満
では耐火性が不足する為裏ビードが出すぎたり、或はア
ーク熱で溶融物が多量生成してアーク不安定を招く。一
方６０％を超えると生成スラグの流動性が過大となり、
均一な裏ビードが形成されなくなるばかりでなく、アン
ダーカットやスラグ巻込み等の欠陥が生じたり耐高温割
れ性が悪化するという難点があられれる。尚５ｉｎ２源
としてはシリカ、ろう石、粘土、長石、珪灰石、シャモ
ット、コージェライト、ムライト等が使用される。

Ａｌ２Ｏ，：２５〜３８％ 固形耐火物の融点を高め、且つ生成スラグの粘性も高め
て裏ビードの形状を整えるうえで不可欠の成分であり、
特に開先のルート間隔が標準（４〜５ｗｘ程度）よりも
広い場合の裏ビードの形状を整えるのに重要な成分であ
る。こうした機能を有効に発揮させる為にはＡｌ２Ｏ，
を少なくとも２５％含有させなければならないが、反面
含有量が多過ぎると耐火性が上がり過ぎてガス抜けか悪
くなり、ピットやブローホール或はあばた等の欠陥が生
じ易くなる他裏ビードも出にくくなるので、こうした問
題を生じさせない為にはＡｌ２Ｏ，１１を３８％以下に
抑えるべきである。尚Ａｌ２Ｏ３　　源としてはアルミ
ナ、長石、マイカ、シャモット、コージェライト、ムラ
イト、ろう石等が用いられる。

ＭｇＯ：３〜１５％ ＭｇＯは耐火性調整材としての機能を有する他スラグ剥
離性を改善する作用があり、こうした効果を有効に発揮
させる為には３％以上含有させなければならない。しか
し１５％を超えると、耐火度が上がり過ぎて裏ビードが
出にくくなる。ＭｇＯ源としてはマグネシア、タルク、
マグネサイト、が られる。

アルカリ金属酸化物の１種以上二０．３〜３．２％ｔｉ
２ｏ、Ｎλ２０、Ｋ、０等は裏当材用耐火物として要求
される最低限の機械的性質（圧縮強さ、曲げ強さ、衝撃
強さ等）及び成形性を得る為に欠くことのできない成分
であり２Ｏ３３％未満ではこれらの効果が有効に発揮さ
れず、一方３．２％を超えるとスラグの剥離性及び耐火
性が乏しくなるばかりでなく耐湿性も劣悪になる。アル
カリ土属酸化物として最も一般的なのはＬｉ酸化物、Ｎ
ａ酸化物及びに酸化物であり、Ｌｉ酸化物源としてはリ
チウム水ガラス、リチウムシリケート、リチウムフェラ
イト、リチウムマンガナイト、ベラタイト、炭酸リチウ
ム等が、又Ｎａ酸化物源としてはナトリウム水ガラス、
長石、ソーダ灰、無水珪酸ソーダ、アルミン酸ソーダ等
が、又に酸化物としてはカリ水ガラス、長石、カリガラ
ス、チタン酸カリウム等が夫々使用される。

水分：０．０１〜０．２５％ 耐火物を構成する上記粉末粒子間に介在して焼結性を高
める作用があり２Ｏ３０１％未満ではこれらの効果が有
効に発揮されない為機械的性質や成形性が劣悪になる。

但し水分は溶接熱でガス化してピットやブローホール、
あばた等を生ずる原因になるので２Ｏ３２５％以下に抑
えなければならない。尚水分源としては水、アルコール
、高級脂肪酸、水酸化アルミニウム、ベントナイト、セ
ルロース、アルギン酸ソーダ等が挙げられる。

本発明で使用される固形耐火物の必須構成４分は以上の
通りであるが、上記構成４分の規定要件を満足し得る限
度で更にＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＣａＯ。

ＳｒＯ、Ｂａｄ、ＦｅＯ、Ｆｅ、０４．Ｆｅ２Ｏ，、Ｍ
ｎＯ。

Ｍ　ｎ　０２の酸化物、　Ｂ　ａｃｏｌ、　Ｓ　ｒｃＯ
Ｂ　、　Ｃａ　ＣＯ３の炭酸塩、ＣａＦ２．ＳｒＦ、、
ＢａＦ２．ＬｉＦ　、ＮａＦ　。

Ｋ、Ｓ　ｉ　１６等のぶつ化物等を適量含有させること
も可能である。

この様な構成からなる固形耐火物の上面に添装されるガ
ラス繊維シートは、固形耐火物に不足する可撓性を補足
すると共番こ母材裏面への密着性（特に曲がり部や目違
いを有する開先への適用性）を高め、更にはガス抜けを
良くする為に使用されるものであり、その構成４分はそ
の種類の如何を問うものではなく、５ｉ０２、ＡＩ２Ｏ
３、ＺｒＯ２、ＣａＯ及びＮ＠やに等のアルカリ金属の
酸化物などを主体とする普通の無機質ガラスが使用され
るが、目的達成の為にはシート材としての厚さが０゜０
５〜２．５閣であり且つ含有水分蓋が１．５％以下のも
のを使用しなければならない。

しかしてガラス繊維シートが０．０５＋ｍ未満の薄肉で
あると、母材裏面への密着性（特に曲がり部や目違いを
有する開先への適合性）が低下し目標通りの形状の裏ビ
ードが形成されにくくなるばかりでなく、生成ガスの抜
けが不十分となる為裏ビードに気孔欠陥やあばたが生じ
易くなる。但しガラス繊維シートの厚さが２．５圏を超
えると、該シート自体の耐火度が低い為に裏ビードが過
度に突出し、或は裏当材からの湯こぼれの危険が生じて
（る。また該ガラス繊維シートの形態は格別限定される
ものではなく、単層のシート状物や複数枚を重ね合わせ
たもの、或はテープ状、マット状、四番こはクロス状に
編んだもの等として使用することができる。尚ガラス繊
維シートは一部が溶接熱で溶融してスラグの一成分とな
るが、内部に含まれる水分は溶接熱でガス化して気孔欠
陥等の原因になるので、これを防止する為にはガラス繊
維シート中の水分量を１．５％以下に抑えておく必要が
ある。

第１，２図は片面裏当材の基本的な構造を例示する一部
見取り図であり、前述の様な成分組成からなる固形耐火
物１上にガラス繊維シート２を添装することにより作成
される。尚第１図では固形耐火物１の上面を平面として
形成しており、第２図では固形耐火物１の上面に余盛リ
ピート形成用の凹溝３を形成した例を示しているが、固
形耐火物１の断面形状又は凹溝３の有無或はその形状等
は、もとより本発明に如何なる制約を与えるものでもな
い。

第３図は本発明の技術思想を生かしたより実用的な具体
例を示す一部見取り図であり、母材裏面への添設簡便性
を考慮した工夫が加えられている。

即ち本例ではガラス繊維シート２の両側縁上下面に両面
接着剤４，４を接着し、この繊維シート２を固形耐火物
１の上面に接合する。そして固形裏当材１の裏面側に支
持用シート（例えばアルミニウム箔等）５を被装すると
共に、該シート５を固形耐火物の両側縁よりも更に幅方
向へ延在せしめ、この部分に接着剤６を塗布し、該接着
剤６の上面には取扱い性を考慮して剥離紙７が貼合され
ている。尚支持用シート５のガラス繊維シート２側縁に
沿って穿設した細孔８はガス抜き孔を示す。

この裏当材を片面溶接に適用する場合は、離型紙７を剥
離した後、第４図に示す如く母材Ｍ下面の開先溶接線に
沿って添着した後溶接を行なえばよい。

〔実施例〕

第１表に示す成分組成を有する固形耐火物及び同表に示
す厚さと含水率のガラス繊維シートを用いて第４図に示
す棟な形状の片面裏当材を作製し、これを母材の裏面に
添着した後、下記の条件で片面溶接実験を行なった。尚
ガラス繊維の成分は第２表に示した。

（溶接条件） 溶接ワイヤ：炭酸ガスアーク溶接用ソリッドワイヤ、Ｍ
Ｇ−５ＱＴ％　１．２　ｍφ 母　　　　材：ＪＩＳ　　Ｇ　　３１０６．５Ｍ−５Ｏ
Ａ　（１９’ｘ　１５０ｗｘ６００’：ｍ） 開先形状　：開先角度５０度、ルート幅５ｍ溶接電流　
：２５ＯＡ、直流・ワイヤ（十）溶接電圧　：３０ｖ ワイヤ突出し長さ：約２５ｍ シールトガｘ　：　Ｃｏ、、２５７／ｍｉｎ溶接姿勢　
：下向き 結果を第３表に示す。

第　　　３　　　表 ※ｌ、評価基準： ○印良好　　Δ印やや不良　Ｘ印不良 上記の実結結果より次の様に考えることができる。

裏当材＆１〜１０は本発明の規定要件をすべて満たす実
施例であり、何れも良好な結果が得られている。

これに対し裏当材属１１〜１７は規定要件の何れかを欠
く比較例であり、下記の通り裏ビードの品質に問題があ
る。

＆１１：固形耐火物中の水分量が多過ぎる為、裏ビード
にブローホールやビットが見 られビード外観が劣悪である。

＆１２ニガラス繊維シート中の水分量が多過ぎる為、Ａ
ｌｌと同様の結果が得られて いる。

＆１３：固形耐火物中のＡｌ２Ｏ，ｉが多過ぎるばかり
でな（Ｓ　ｉＯｚ　ｆＩｋが不足する為、裏ビードが出
にくく且っピードが不揃 いである。

＆１４ニガラス繊維シートが厚過ぎる為、裏ビードが過
大となる地形状も悪い。

＆１５ニガラス繊維シートが薄過ぎる為生成ガスの抜け
が悪＜、裏ビードにピットや ブローホールが認められる。

＆１６：固形耐火物中の５ｉ０２量が多過ぎる他、ＡＩ
２Ｏ３及びＭｇＯが不足する為、裏ビードの形状が不揃
いでスラグ剥離性 も悪い。

＆１７：固形耐火物中のＭ　ｇ　Ｏ址が多過ぎる為、裏
ビードが出にくくビード外観も悪い。

〔発明の効果」 本発明は以上の様に構成されるが、要は固形耐火物の構
成４分を厳密に規定すると共に、該耐火物の上面に貼装
されるガラス繊維シートの厚さ及び含水率を厳密に規定
すること１こよって、耐気孔性、外観、形状等の優れた
極めて健全な裏ビードを与える片面溶接用裏当材を提供
し得ることになった。

【図面の簡単な説明】

第１．２図は本発明に係る片面溶接用裏当材の基本的な
形状を例示する一部見取り図、第３図は実用面からの工
夫を加えた実施例を示す一部見取り図、第４図は母材裏
面への設置例を示す概略横断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＳｉＯ＿２：４５〜６０％（重量％：以下同じ）Ａｌ＿
   ２Ｏ＿３：２５〜３８％ ＭｇＯ：３〜１５％ アルカリ金属酸化物の１種以上：０．３〜３．２％及び 水分０．０１〜０．２５％以下 を必須成分として含む固形耐火物の上部に、厚さが０．
   ０５〜２．５ｍｍで水分量が１．５％以下であるガラス
   繊維シートを添装してなることを特徴とする片面溶接用
   裏当材。