KR101856703B1 - 합금화아연도금강판 용접용 플럭스 코어드 와이어 - Google Patents

합금화아연도금강판 용접용 플럭스 코어드 와이어 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 용접시 양호한 용접 아크성과 스패터성을 부여하고, 기공결함 및 슬래그 생성량을 최소화할 수 있는 새로운 플럭스 코어드 와이어를 제공한다. 본 발명의 일실시예에 따른 플럭스 코어드 와이어는, 외피 내에 플럭스가 충전된 플럭스 코어드 와이어로서, 상기 플럭스는 상기 플럭스 코어드 와이어의 전체 중량에 대하여, 0.09 중량% 내지 0.14 중량% 범위의 탄소(C); 0.2 중량% 내지 0.7 중량% 범위의 실리콘(Si); 0.2 중량% 내지 0.8 중량% 범위의 망간(Mn); 0.03 중량% 내지 0.13 중량% 범위의 탄산나트륨(Na2CO3); 0.03 중량% 내지 0.13 중량% 범위의 불화나트륨(NaF); 0.01 중량% 내지 0.04 중량% 범위의 황(S); 및 잔부는 철(Fe) 및 불가피한 불순물을 포함한다.

Description

합금화아연도금강판 용접용 플럭스 코어드 와이어{Flux cored wire for galva-annealed steel welding}
본 발명의 기술적 사상은 플럭스 코어드 와이어에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 합금화아연도금강판 용접용 플럭스 코어드 와이어에 관한 것이다.
자동차 부품 및 가전 제품 등의 내구성 향상을 위하여 내식성이 뛰어난 아연도금강판의 사용 비율이 1970년대부터 점차적으로 증가되고 있는 추세이다. 이러한 아연도금강판은 도금 방식에 따라 용융아연도금강판(Hot Dipped Galvanized Iron, GI 강판) 및 전기도금아연강판(Electrolytic Galvanized Iron, EGI 강판)으로 나누어진다. 또한, 이러한 아연도금강판을 열처리하여 표면에 철-아연 합금층을 형성시켜 용접성 및 도장성을 개선한 강판이 합금화아연도금강판(Galva-Annealed steel, GA 강판)이다.
자동차 부품이나 가전 제품에 사용할 때에 합금화아연도금강판을 용접을 할 필요가 있으며, 일반적으로 강판을 겹쳐서 용접하는 겹치기 용접 방식을 적용한다. 겹치기 용접은 단일 패스 아크 용접을 적용하는 것이 일반적이다. 그러나, 아연도금강판에 대해 단일 패스 아크 용접을 수행하면, 용접 중에 아연도금강판으로부터 아연 가스가 발생하고 용접풀에 갇히게 되어, 피트 또는 블로우 홀과 같은 기공 결함을 용접부에 형성할 우려가 있다.
상기 기공 결함을 최소화 하기 위하여, 마그네슘을 함유하는 기존의 셀프 실드 플럭스 코어드 와이어가 제안되었다. 그러나, 상기 셀프 실드 플럭스 코어드 와이어는 용접흄(용접 증기)가 과도하게 발생시키고, 스패터와 슬래그가 과도하게 형성되므로, 신뢰성 있는 용접부를 형성하기 어렵고, 또한 과도하게 형성된 슬래그는 아연 가스가 용접풀로부터 빠져나가는 것을 오히려 방해할 수 있다.
아연도금강판을 용접하기 위한 다른 대안으로서 제시된 솔리드 와이어는, 용접부의 기공 결함을 발생시키는 용접풀 내의 아연 활성도를 최소화하기 위하여 알루미늄, 티타늄, 실리콘 등 기타산화물과 같은 탈산화제 또는 탈질화제를 첨가하는 것은 바람직하지 않으며, 또한 이러한 탈산화제 및 탈질화제의 첨가는 슬래그의 형성량을 증가시키므로 바람직하지 않다.
아연도금강판을 용접하기 위하여 사용되는 종래의 메탈 코어드 와이어는, 니오븀 또는 바나듐을 소량 첨가하여 용접풀의 표면장력을 감소시켜 용접시 발생되는 기공 결함을 억제시킬 수 있다. 그러나, 니오븀 또는 바나듐을 첨가하게 되면, 고온 균열이 발생되는 경향이 증가되므로, 니오븀 또는 바나듐의 첨가가 제한되거나 적절하지 않을 수 있다.
또한, 용접 아크의 안정화를 향상시키고, 용접풀의 표면장력을 감소시켜 기공결함을 최소화하도록, 와이어에 티타늄을 첨가하는 것이 제안되었다. 티타늄의 첨가 함량은 슬래그의 과도한 생성을 방지하는 범위 내로 제어될 필요가 있다. 그러나, 티타늄은 강력한 탈산화제 및 탈질화제이므로, 소량을 첨가하여도 슬래그 생성량을 증가시키므로, 용접부에 형성된 슬래그를 제거하기 위한 비용이 증가되는 원인이 될 수 있기 때문에 첨가하는 것이 바람직하지 않다.
다른 대안으로서, 기공결함의 감소를 위해 첨가된 니오븀과 바나듐으로 인하여 증가된 고온균열 발생확률을 감소시키기 위하여, 구리를 첨가하는 것이 제안되었으나, 구리는 슬래그 생성량을 증가시킬수 있는 요인이 되므로 첨가하지 않는 것이 바람직하다.
따라서, 용접시 양호한 용접 아크성과 스패터성을 부여하고, 기공결함(피트 및 블로우 홀 등) 및 슬래그 생성량을 최소화할 수 있는 새로운 플럭스 코어드 와이어가 요구된다.
국내 등록특허 10-0253714
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는 용접시 양호한 용접 아크성과 스패터성을 부여하고, 기공결함 및 슬래그 생성량을 최소화할 수 있는 새로운 플럭스 코어드 와이어를 제공하는 것이다.
그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상에 따른 플럭스 코어드 와이어는, 외피 내에 플럭스가 충전된 플럭스 코어드 와이어로서, 상기 플럭스는 상기 플럭스 코어드 와이어의 전체 중량에 대하여, 0.09 중량% 내지 0.14 중량% 범위의 탄소(C); 0.2 중량% 내지 0.7 중량% 범위의 실리콘(Si); 0.2 중량% 내지 0.8 중량% 범위의 망간(Mn); 0.03 중량% 내지 0.13 중량% 범위의 탄산나트륨(Na2CO3); 0.03 중량% 내지 0.13 중량% 범위의 불화나트륨(NaF); 0.01 중량% 내지 0.04 중량% 범위의 황(S); 및 잔부는 철(Fe) 및 불가피한 불순물을 포함한다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 실리콘, 상기 망간, 상기 탄소, 및 상기 황은 하기의 범위의 조성 비율로서 제어될 수 있다.
Figure 112017014173356-pat00001
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 조성 비율은 2.67 이상 2.86 이하의 범위일 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 실리콘은 0.4 중량% 내지 0.5 중량% 범위일 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 망간은 0.4 중량% 내지 0.6 중량% 범위일 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 실리콘은 Fe-Si 합금 또는 Fe-Si-Mn 합금의 형태로서 포함될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 망간은 Fe-Mn 합금 또는 Fe-Si-Mn 합금의 형태로서 포함될 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 플럭스 코어드 와이어는 자동차 및 가전제품 등에 사용되는 합금화아연도금강판(Galva-Annealed steel, GA강판)을 겹치기 용접시 적용할 수 있다.
상기 플럭스 코어드 와이어는, 혼합가스(80~90 중량% Ar + 20~10 중량% CO2 의 혼합 가스)를 사용하며 GA 강판 용접시 아연 증기에 의하여 발생하기 쉬운 피트, 블로우 홀 등과 같은 기공 결함을 억제하고 슬래그 생성량을 최소로 하며 슬래그 응집성을 향상시켜 용접 비드 토우부(모재의 면과 용접비드의 표면이 만나는 부위)에 슬래그 형성을 억제하기 위한 플럭스로 충전되도록 구성되고, 이에 따라, 결함을 최소화한 용접부를 확보할 수 있다.
상술한 본 발명의 효과들은 예시적으로 기재되었고, 이러한 효과들에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플럭스 코어드 와이어를 도시하는 개략도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 기술적 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되지 않는다.
본 발명은 자동차 및 가전제품 등에 사용되는 합금화아연도금강판 (Galva-Annealed steel, GA강판)을 겹치기 용접시 적용하기 위한 플럭스 코어드 와이어에 관한 것이다. 보다 상세하게는 혼합가스(80~90 중량% Ar + 20~10 중량%CO2 의 혼합 가스)를 사용하여 합금화아연도금강판을 용접할 때에, 양호한 용접 아크성과 스패터성을 부여하고, 아연 증기에 의하여 발생하기 쉬운 기공 결함(피트, 블로우 홀 등)을 억제하고 슬래그 생성량을 최소로 하여 최소화한 용접 비드를 형성하고, 슬래그 응집성을 향상시켜 용접 비드 토우부(모재의 면과 용접비드의 표면이 만나는 부위)에 형성되는 슬래그를 억제하기 위한 플럭스로 충전된 플럭스 코어드 와이어에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플럭스 코어드 와이어(100)를 도시하는 개략도이다.
도 1을 참조하면, 플럭스 코어드 와이어(100)는 외피(110) 및 외피(110) 내에 충전된 플럭스(120)를 포함한다.
외피(110)는 금속을 포함할 수 있고, 예를 들어 저탄소강을 포함할 수 있다.
플럭스(120)는 외피(110) 내에 충전될 수 있다. 플럭스(120)는 플럭스 코어드 와이어(100)의 전체에 대하여, 0.09 중량% 내지 0.14 중량% 범위의 탄소(C), 0.2 중량% 내지 0.7 중량% 범위의 실리콘(Si), 0.2 중량% 내지 0.8 중량% 범위의 망간(Mn), 0.03 중량% 내지 0.13 중량% 범위의 탄산나트륨(Na2CO3), 0.03 중량% 내지 0.13 중량% 범위의 불화나트륨(NaF), 0.01 중량% 내지 0.04 중량% 범위의 황(S), 및 잔부는 철(Fe) 및 불가피한 불순물을 포함한다.
또한, 플럭스(120)에서 상기 실리콘, 상기 망간, 상기 탄소, 및 상기 황은 하기의 범위의 조성 비율로서 제어될 수 있다.
Figure 112017014173356-pat00002
이하, 본 발명의 플럭스(120)를 구성하는 성분들을 첨가하는 이유 및 조성 한정 이유에 대하여 설명하기로 한다.
상기 탄소의 함량은 0.09 중량% 내지 0.14 중량% 범위일 수 있다. 상기 탄소는 기공 결함을 억제하기 위한 중요한 성분이며, 슬래그 응집성 향상에 도움을 준다. 상기 탄소의 함량이 0.09 중량% 미만일 경우에는 용접부의 기공결함이 증가하고, 상기 탄소의 함량이 0.09 중량% 이상에서는 기공 결함이 감소된다. 상기 탄소의 함량이 0.14 중량%를 초과하는 경우에는 과도한 탄화물의 형성으로 고온균열의 원인이 되기도 하며, 용접 아크성이 저하되며, 스패터 발생이 증가되어 건전한 용접 금속을 형성하기 어렵다.
상기 실리콘의 함량은 0.2 중량% 내지 0.7 중량% 범위일 수 있다. 상기 실리콘은 탈산제 및 용접성(즉, 비드퍼짐성), 슬래그 생성량을 조정하는 역할을 수행하는 물질이다. 상기 실리콘의 함량이 0.2 중량% 미만에서는 슬래그 생성량이 감소되나 비드 퍼짐성이 저하된다. 상기 실리콘의 함량이 0.7 중량%를 초과하는 경우에는 비드 퍼짐성은 양호하나 불필요한 슬래그 생성량이 증가하여 용접시 아연증기 배출을 방해하여 기공결함의 원인이 되기도 한다. 상기 실리콘은 단독으로 또는 합금 형태로 투입될 수 있고, 예를 들어 Fe-Si 합금, Fe-Si-Mn 합금 등의 합금 형태로 투입될 수 있다.
상기 망간의 함량은 0.2 중량% 내지 0.8 중량% 범위일 수 있다. 상기 망간은 탈산제 및 비드 형상을 개선하며 기공결함을 제어하는 역할을 수행하는 물질이다. 상기 망간의 함량이 0.2 중량% 미만에서는 용접 아크성이 저하되어 기공결함의 원인이 되기도 하며 상기 효과를 기대할 수 없다. 상기 망간의 함량이 0.8 중량%를 초과할 경우에는 기공결함의 발생이 증가하고 불필요한 슬래그 생성량이 증가하게 된다. 상기 망간은 단독으로 또는 합금 형태로 투입될 수 있고, 예를 들어 Fe-Mn 합금, Fe-Si-Mn 합금 등의 합금 형태로 투입될 수 있다.
상기 탄산나트륨의 함량은 0.03 중량% 내지 0.13 중량% 범위일 수 있다. 상기 탄산나트륨은 아크 안정성을 향상시키는 역할을 수행하는 물질이다. 상기 탄산나트륨의 함량이 0.03 중량%미만일 경우에는 상술한 효과를 기대할 수 없으며, 상기 탄산나트륨의 함량이 0.13 중량%를 초과할 경우 스패터 및 다량의 슬래그가 발생하여 용접성이 저하된다.
상기 불화나트륨의 함량은 0.03 중량% 내지 0.13 중량% 범위일 수 있다. 상기 불화나트륨은 용접시 용탕의 유동 및 점성을 조정하여 비드외관 및 아크성을 향상시키는 역할을 한다. 상기 불화나트륨의 함량이 0.03 중량%미만일 경우에는 상술한 효과를 기대할 수 없으며, 상기 불화나트륨의 함량이 0.13 중량%를 초과할 경우 스패터 발생이 증가하여 용접성이 저하된다.
상기 황의 함량은 0.01 중량% 내지 0.04 중량% 범위일 수 있다. 상기 황은 용접시 슬래그의 응집성을 향상시켜 용접비드 토우부에 슬래그 형성을 억제 시키는 역할을 한다. 상기 황의 함량이 0.01 중량%미만일 경우에는 상기 효과를 기대할 수 없으며, 상기 황의 함량이 0.04 중량%를 초과할 경우 스패터 발생 및 슬래그 생성량이 증가하여 용접성이 저하되며 고온균열의 원인이 되기도 한다.
한편, 본 발명에서는 하기의 범위의 조성 비율로서 제어되도록, 상기 실리콘, 망간, 탄소 및 황의 함량을 제어한다.
Figure 112017014173356-pat00003
상술한 범위의 조성 비율 내에서는, 기공결함을 억제하고 불필요한 슬래그 생성량을 최소로 하며 슬래그 응집성을 향상시켜 용접 비드 토우부에 슬래그 형성을 억제하고 안정적인 용접성을 확보, 건전한 용접금속을 형성 할 수 있다. 상기 조성 비율이 2.1 미만인 경우에는, 슬래그 생성량이 감소하며 슬래그 응집성을 향상시켜 용접비드 토우부 슬래그 형성이 억제되나, 용접 아크성 및 비드 퍼짐성 등이 저하되며 스패터가 증가하여 건전한 용접 금속을 형성하기 어렵다. 상기 조성 비율이 3.1 초과인 경우에는, 슬래그 생성량이 증가하며 기공결함이 증가한다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 이러한 실시예는 본 발명의 이해를 위한 것일 뿐, 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
(실시예)
표 1은 본 발명의 실시예들에 따른 합금화아연도금강판 용접용 플럭스 코어드 와이어의 성분 조성 및 조성 비율을 나타내는 표이다.
표 1에서, 성분 조성은 와이어 전체에 대한 중량%를 나타낸다. 상기 플럭스 코어드 와이어는 직경 1.2㎜이다.
표 1을 참조하면, 본 발명의 실시예들은 상술한 조성 범위와 조성 비율을 만족한다. 또한, 본 발명의 실시예와는 다른 조성을 가지는 플럭스 코어드 와이어들을 비교예들로서 제시하였다. 본 발명의 실시예와 다른 상기 비교예들의 조성 및 조성 비율은 이탤릭체로 표시하였다.
구분 탄소 실리콘 망간 탄산
나트륨		 불화
나트륨		 황
Figure 112017014173356-pat00004
실시예1 0.09 0.20 0.50 0.10 0.08 0.02 2.52
실시예2 0.10 0.50 0.40 0.07 0.13 0.01 2.86
실시예3 0.14 0.70 0.80 0.12 0.05 0.02 3.06
실시예4 0.12 0.40 0.50 0.03 0.03 0.03 2.45
실시예5 0.10 0.40 0.60 0.13 0.03 0.04 2.67
실시예6 0.11 0.60 0.20 0.05 0.05 0.02 2.48
실시예7 0.09 0.30 0.30 0.03 0.04 0.04 2.15
비교예1 0.08 0.30 0.20 0.05 0.05 0.02 2.24
비교예2 0.16 0.50 0.50 0.10 0.03 0.04 2.24
비교예3 0.09 0.10 0.60 0.08 0.07 0.01 2.65
비교예4 0.10 0.90 0.20 0.03 0.10 0.04 2.80
비교예5 0.11 0.20 0.90 0.06 0.08 0.02 2.91
비교예6 0.09 0.40 0.10 0.12 0.03 0.01 2.24
비교예7 0.10 0.70 0.30 0.14 0.07 0.04 2.67
비교예8 0.11 0.50 0.30 0.02 0.11 0.02 2.48
비교예9 0.13 0.60 0.80 0.07 0.02 0.03 2.96
비교예10 0.11 0.30 0.40 0.12 0.14 0.01 2.42
비교예11 0.09 0.30 0.20 0.12 0.05 0.005 2.29
비교예12 0.12 0.40 0.80 0.05 0.06 0.05 2.66
비교예13 0.12 0.30 0.30 0.10 0.13 0.03 2.00
비교예14 0.13 0.70 0.80 0.13 0.03 0.01 3.27
비교예15 0.13 0.30 0.20 0.04 0.05 0.02 1.83
비교예16 0.09 0.70 0.60 0.05 0.12 0.02 3.44
표 1의 조성들을 가지는 와이어들을 이용하여 아래의 용접조건으로 합금화아연도금강판에 대하여 겹치기 용접을 각각 수행하였다.
- 시험 모재: 합금화아연도금강판 (HGA490)
- 시험편 형상 : 겹치기 용접 (강판 사이에 공백 없음)
- 시험 모재 치수: 두께 2.3㎜, 길이 200㎜
- 용접 자세 : 수평 자세 (토치 각도: 45도)
- 패스(pass) 수 단일 패스
- 용접 전류 : 180 A 내지 190 A
- 용접 전압 : 15 V
- 용접 속도 : 60 CPM
- 보호가스 : 90 중량% Ar + 10 중량% CO2 의 혼합가스
- 극성 : DC+
표 2는 본 발명의 실시예들에 따른 합금화아연도금강판 용접용 플럭스 코어드 와이어의 용접 특성을 나타내는 표이다.
표 2를 참조하면, 각각의 와이어별 용접 작업성, 용접부의 기공결함 및 슬래그 생성량을 측정하여 그 결과가 나타나있다.
상기 용접 작업성은 아크 특성을 고려하였고, 비드 외관, 스패터 발생량, 슬래그 생성량, 용접 비드 토우부 슬래그 형성 억제성 등을 육안으로 비교 판단하여, 매우 우수(◎), 우수(○), 보통(△) 및 불량(×)의 4단계로 구분해 평가하였다. 기공결함은 육안검사에 의하여 용접 비드 표면 결함수를 확인하였다. 건전한 용접부는 비파괴검사(RT검사)를 통하여 결함수를 확인하였다.
구분 아크성 비드외관 스패터 발생량 슬래그 생성량 비드 토우부 슬래그 형성 억제성 육안 검사
기공결함		 RT 검사
기공결함
실시예1 ○ ○ ◎ ○ ○ 0 1
실시예2 ◎ ◎ ◎ ○ ○ 0 1
실시예3 ○ ○ ○ ○ ◎ 0 0
실시예4 ○ ◎ ○ ◎ ○ 0 0
실시예5 ◎ ◎ ○ ○ ◎ 0 0
실시예6 ○ ○ ○ ◎ ○ 0 1
실시예7 ○ ○ ○ ◎ ◎ 0 1
비교예1 ○ × ○ ○ △ 4 -
비교예2 △ △ × ○ ○ 0 4
비교예3 △ △ △ ○ △ 0 3
비교예4 ○ × △ × ○ 2 -
비교예5 ○ × △ △ △ 5 -
비교예6 × × × △ △ 2 -
비교예7 × × × × △ 4 -
비교예8 △ △ △ △ △ 0 5
비교예9 △ △ △ △ ○ 0 6
비교예10 × × × △ △ 3 -
비교예11 △ △ △ △ × 0 3
비교예12 △ △ × △ ○ 0 4
비교예13 △ △ △ ○ ○ 0 6
비교예14 △ × △ × × 6 -
비교예15 × × × ○ △ 2 -
비교예16 ○ × ○ × × 8 -
표 2를 참조하면, 본 발명의 기술적 사상에 따른 실시예 1 내지 7의 경우에는 모두 양호한 용접 작업성 및 용접 비드 토우부 슬래그 형성 억제성을 나타내었으며, 내기공성 평가에서도 만족스러운 결과를 얻었다.
반면, 본 발명의 범위에서 벗어난 비교예 1 내지 16의 경우에는, 용접 작업성 및 슬래그 생성량, 용접 비드 토우부 슬래그 형성 억제성, 내기공성의 결과가 바람직하지 않았다.
비교예1 및 비교예2는 탄소 함량이 본 발명의 범위를 벗어난 경우이다. 비교예1과 같이 탄소 함량이 본 발명의 범위에 비하여 미만인 경우에는 용접 비드 외부 기공 결함이 생성되어 비드외관이 불량하였다. 비교예2와 같이 탄소 함량이 본 발명의 범위에 비하여 초과한 경우에는 스패터 발생량이 증가하였으며 아크성이 저하되었다.
비교예3 및 비교예4는 실리콘 함량이 본 발명의 범위를 벗어난 경우이다. 비교예3과 같이 실리콘 함량이 본 발명의 범위에 비하여 미만인 경우에는 용접 작업성이 저하되었다. 비교예4와 같이 실리콘 함량이 본 발명의 범위에 비하여 초과한 경우에는 슬래그 생성량이 과도하게 증가하여 용접 비드 외부 기공 결함이 생성되어 비드외관이 불량하였다.
비교예5 및 비교예6은 망간 함량이 본 발명의 범위를 벗어난 경우이다. 비교예5와 같이 망간 함량이 본 발명의 범위에 비하여 초과한 경우에는 내기공성이 저하되어 용접 비드 외부 기공 결함이 생성되었다. 비교예6과 같이 망간 함량이 본 발명의 범위에 비하여 미만인 경우에는 스패터 발생량이 과도하여 용접 작업성이 저하 되었으며, 비드 외관이 불량하였다.
비교예7 및 비교예8은 탄산나트륨 함량이 본 발명의 범위를 벗어난 경우이다. 비교예7과 같이 탄산나트륨 함량이 본 발명의 범위에 비하여 초과한 경우에는 아크 안정성 저하 및 슬래그 발생량을 과도하게 증가시켜 과도한 스패터 발생 및 내기공성 저하를 초래하였다. 비교예8과 같이 탄산나트륨 함량이 본 발명의 범위에 비하여 미만인 경우에는 용접 작업성 향상을 기대 할 수 없었다.
비교예 9 및 비교예 10은 불화나트륨 함량이 본 발명의 범위를 벗어난 경우이다. 비교예9와 같이 불화나트륨 함량이 본 발명의 범위에 비하여 미만인 경우에는 용접 작업성 향상 효과를 기대 할 수 없었다. 비교예10과 같이 불화나트륨 함량이 본 발명의 범위에 비하여 초과한 경우에는 스패터 발생량이 과도하여 비드외관이 불량하였다.
비교예11 및 비교예12는 황 함량이 본 발명의 범위를 벗어난 경우이다. 비교예11과 같이 황 함량이 본 발명의 범위에 비하여 미만인 경우에는 용접 비드 토우부 슬래그 생성 억제성의 향상 효과를 기대 할 수 없었다. 비교예12와 같이 황 함량이 본 발명의 범위에 비하여 초과한 경우에는 슬래그 응집성은 향상되었으나 스패터 발생량 및 슬래그 생성량이 증가하였다.
비교예13, 비교예14, 비교예15, 및 비교예16은 상기 실리콘, 망간, 탄소, 황의 함량의 조성 비율이 본 발명 범위를 벗어난 경우이다. 비교예13 및 비교예15와 같이, 상기 조성 비율이 본 발명의 범위에 비하여 미만인 경우에는 슬래그 생성량이 감소하며 용접비드 토우부 슬래그 생성이 억제되었으나, 용접 작업성이 저하되었고 작업성 저하가 과도한 경우에는 용접 비드 외부 기공결함이 발생하였다. 비교예14 및 비교예16과 같이, 상기 조성 비율이 본 발명의 범위에 비하여 초과한 경우에는 내기공성이 저하되어 용접 비드 외부 기공 결함이 증가하였다.
표 3은 표 2의 본 발명의 실시예들에 따른 합금화아연도금강판 용접용 플럭스 코어드 와이어의 용접 특성을 정량적으로 분석한 표이다.
표 3에서, 표 2의 매우 우수(◎)에 4점, 우수(○)에 3점, 보통(△)에 2점 및 불량(×)에 1점을 부여하고, 전체 점수를 합산하였다.
구분 아크성 비드외관 스패터 발생량 슬래그 생성량 비드 토우부 슬래그형성 억제성 총점
실시예1 3 3 4 3 3 16
실시예2 4 4 4 3 3 18
실시예3 3 3 3 3 4 16
실시예4 3 4 3 4 3 17
실시예5 4 4 3 3 4 18
실시예6 3 3 3 4 3 16
실시예7 3 3 3 4 4 17
비교예1 3 1 3 3 2 12
비교예2 2 2 1 3 3 11
비교예3 2 2 2 3 2 11
비교예4 3 1 2 1 3 10
비교예5 3 1 2 2 2 10
비교예6 1 1 1 2 2 7
비교예7 1 1 1 1 2 6
비교예8 2 2 2 2 2 10
비교예9 2 2 2 2 3 11
비교예10 1 1 1 2 2 7
비교예11 2 2 2 2 1 9
비교예12 2 2 1 2 3 10
비교예13 2 2 2 3 3 12
비교예14 2 1 2 1 1 7
비교예15 1 1 1 3 2 8
비교예16 3 1 3 1 1 9
표 3을 참조하면, 본 발명의 실시예들은 20점 만점을 기준으로, 16점 내지 18점의 범위를 나타내었다. 반면, 비교예들은 20점 만점을 기준으로, 6 내지 12점의 범위를 나타내었다. 따라서, 본 발명의 실시예들이 비교예에 비하여 우수한 용접특성을 나타냄을 알 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예2 및 실시예5가 18점으로서 가장 높은 점수를 나타냄에 따라, 본 발명의 실시예들 중에서도 용접특성을 위한 바람직한 조성 및 조성 비율로서 제시될 수 있다. 바람직한 조성으로서, 상기 실리콘은, 예를 들어 0.4 중량% 내지 0.5 중량% 범위일 수 있다. 상기 망간은, 예를 들어 0.4 중량% 내지 0.6 중량% 범위일 수 있다. 상기 조성 비율은, 예를 들어 2.67 이상 2.86 이하의 범위일 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 기술적 사상이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명의 기술적 사상이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
100: 플럭스 코어드 와이어,
110: 외피,
120: 플럭스,

Claims (3)

  1. 외피 내에 플럭스가 충전된 플럭스 코어드 와이어로서,
    상기 플럭스는 상기 플럭스 코어드 와이어의 전체 중량에 대하여,
    0.09 중량% 내지 0.14 중량% 범위의 탄소(C);
    0.2 중량% 내지 0.7 중량% 범위의 실리콘(Si);
    0.2 중량% 내지 0.8 중량% 범위의 망간(Mn);
    0.03 중량% 내지 0.13 중량% 범위의 탄산나트륨(Na2CO3);
    0.03 중량% 내지 0.13 중량% 범위의 불화나트륨(NaF);
    0.01 중량% 내지 0.04 중량% 범위의 황(S); 및
    잔부는 철(Fe) 및 불가피한 불순물을 포함하고,
    상기 실리콘, 상기 망간, 상기 탄소, 및 상기 황은 하기의 범위의 조성 비율로서 제어되는, 플럭스 코어드 와이어.
    Figure 112017014173356-pat00005
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 실리콘은 Fe-Si 합금 또는 Fe-Si-Mn 합금의 형태로서 포함되는, 플럭스 코어드 와이어.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 망간은 Fe-Mn 합금 또는 Fe-Si-Mn 합금의 형태로서 포함되는, 플럭스 코어드 와이어.
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