CN108463311A - 气体保护电弧焊用药芯焊丝 - Google Patents

气体保护电弧焊用药芯焊丝 Download PDF

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Abstract

一种气体保护电弧焊用药芯焊丝，其中，在焊丝总质量中，TiO2、Ni、Mo、C、Si和Si氧化物的Si换算量的合计、ZrO2、Mn、Al、NaF、B和B氧化物的B换算量的合计、Mg、MgO、NaF以外的Na化合物的Na换算量和K化合物的K换算量的合计、NaF以外的F化合物的F换算量在规定的范围，并且设TiO2的含量为[TiO2]，Al的含量为[Al]时，满足5.00≤[TiO2]/[Al]≤70.00。

Description

气体保护电弧焊用药芯焊丝
技术领域
本发明涉及气体保护电弧焊用药芯焊丝。
背景技术
一直以来，为了高效率地进行焊接操作，使用药芯焊丝的气体保护电弧焊在各种领域进行。
例如，在专利文献1中，公开有一种气体保护电弧焊用药芯焊丝，其在焊接的线能量为30～50kJ/cm这样的大线能量焊接中，能够确保良好的焊接操作性，能够在向上立焊中形成良好的焊道，且得到良好的机械性质的焊接金属。
但是，专利文献1的技术，必须添加Mg，关于药芯焊丝的抗吸湿性未进行研究，在药芯焊丝的保管时，水分增加。
关于药芯焊丝的抗吸湿性的改善技术，至今为止也开创出各种各样的技术，例如，公开在专利文献2中。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本国特开2015－205304号公报
专利文献2：日本国特开2009－255168号公报
一般来说，若焊接金属中存在氢，其量若多，则冷裂缝容易发生。但是，现有的药芯焊丝在保管时吸湿，存在焊接金属中的氢量增加这样的问题点。这是由于，药芯焊丝中内含的焊剂吸湿空气中的水分。
专利文献1的技术，必须在药芯焊丝中的原料中添加Mg，抗吸湿性差。
另一方面，专利文献2的技术，为了抑制药芯焊丝中的水分量，不仅钢制外皮没有接缝，而且使药芯焊丝缩径至直径为10.0mm以下，之后，以700℃以上且1000℃以下的温度使之退火。
但是，在专利文献1、2的技术中，关于大线能量焊接的焊接操作性、所得到的焊接金属的机械性质、此外还有药芯焊丝的抗吸湿性，使这些同时达到良好的水平有困难。
发明内容
因此，本发明其课题在于，提供一种大线能量焊接中的焊接操作性优异，以及得到的焊接金属的机械性质优异，并且药芯焊丝的抗吸湿性良好的药芯焊丝。
即，本发明的气体保护电弧焊用药芯焊丝，在焊丝总质量中，TiO2：4.0质量％以上且10.0质量％以下，Ni：0.2质量％以上且2.0质量％以下，Mo：0.01质量％以上且0.50质量％以下，C：0.01质量％以上且0.10质量％以下，Si和Si氧化物的Si换算量的合计：0.20质量％以上且1.70质量％以下，ZrO2：0.1质量％以上且1.0质量％以下，Mn：1.3质量％以上且3.5质量％以下，Al：0.10质量％以上且1.00质量％以下，NaF：0.05质量％以上且0.60质量％以下，B和B氧化物的B换算量的合计：0.0003质量％以上且0.0300质量％以下，Mg：低于0.10质量％，MgO：低于0.10质量％，NaF以外的Na化合物的Na换算量和K化合物的K换算量的合计：0.20质量％以下，NaF以外的F化合物的F换算量：0.10质量％以下，并且设TiO2的含量为[TiO2]，Al的含量为[Al]时，其构成满足5.00≤[TiO2]/[Al]≤70.00。
根据该气体保护电弧焊用药芯焊丝，将NaF的含量特定在规定范围内，焊接中的电弧的熔滴过渡稳定，使电弧稳定性提高，在大线能量焊接中能够实现优异的焊接操作性。此外，通过将Ni和Mo等特定在规定范围内，由大线能量焊接得到的焊接金属的机械性质良好。而且，将使抗吸湿性劣化的Mg和MgO特定为低于规定值，能够得到良好的抗吸湿性。
另外，根据该气体保护电弧焊用药芯焊丝，将根据[TiO2]/[Al]计算的值特定在规定范围内，不仅高电流，而且即使在低电流下，焊接操作性也提高，并且能够进一步提高焊接金属的机械性质。
另外，本发明的气体保护电弧焊用药芯焊丝，也可以在焊丝总质量中，有Al2O3：0.5质量％以下、Ca：0.10质量％以下，Ti：0.25质量％以下。
根据该气体保护电弧焊用药芯焊丝，将Al2O3、Ca、Ti的含量特定在规定值以下，能够使焊接操作性更好，并且能够进一步提高焊接金属的机械性质。
本发明的气体保护电弧焊用药芯焊丝，大线能量焊接的焊接操作性优异，且得到的焊接金属的机械性质优异，并且，抗吸湿性良好。
另外，本发明的气体保护电弧焊用药芯焊丝，无论焊接电流是高电流还是低电流，都能够发挥优异的焊接操作性，在焊接姿势中，特别是在向上立焊中能够发挥优异的焊接操作性。
具体实施方式
以下，就用于实施本发明的方式详细进行说明。
本实施方式的气体保护电弧焊用药芯焊丝(以下，适宜称为“焊丝”)，是气体保护电弧焊所使用的焊丝，在钢制外皮内填充有焊剂。
详细地说，本实施方式的焊丝，由呈筒状的钢制外皮，和填充在该钢制外皮的内侧的焊剂构成。还有，焊丝可以是在钢制外皮上没有接缝的无缝型，也可以是在钢制外皮上有接缝的有缝型的任意一种形态。另外，焊丝可以对表面(钢制外皮的外侧)实施镀敷等，也可以不实施。
还有，本实施方式的焊丝的丝径(直径)，没有特别限定，为1.2～2.4mm即可。
而且，本实施方式的焊丝，各成分相对于焊丝全质量为规定的含量，并且关于一部分成分的含量，还满足规定的关系式。
以下，对于本实施方式的焊丝的各成分的含量的特定理由进行说明。
还有，在以下的说明中，例如，仅表示为“Si”时，意思是“纯金属Si”、“合金Si”之中一种以上。
另外，所谓“氧化物”，意思是“单一氧化物”和“复合氧化物”之中的一种以上。所谓“单一氧化物”，例如，如果是Ti，则是指Ti单独的氧化物(TiO2)，所谓“复合氧化物”，是指这些单一氧化物多种集合而成的，和例如含有Ti、Fe、Mn这样的多个金属成分的氧化物这两者。
[TiO2：4.0质量％以上且10.0质量％以下]
TiO2担负着支撑焊接金属的重要的作用。但是，若TiO2的含量低于4.0质量％，则大线能量焊接时焊接操作性劣化，不能确保良好的焊道形状和焊道外观。另一方面，若TiO2的含量高于10.0质量％，则焊渣熔点变高，向上立焊中进行横摆时焊渣快速凝固。由此，沿着该运条的焊接金属形成，会成为鳞状(鳞纹状)的焊道，并且不能确保良好的焊道形状。
因此，在焊丝总质量中，TiO2的含量为4.0质量％以上且10.0质量％以下。
还有，从使大线能量焊接时的焊道形状更良好的观点出发，TiO2的含量优选为6.0质量％以上。另外，从使大线能量焊接时的焊道形状成为更良好的焊道形状和焊道外观的观点出发，TiO2的含量优选为8.0质量％以下。
[Ni：0.2质量％以上且2.0质量％以下]
Ni具有使焊接金属的机械性质提高的效果。但是，Ni的含量低于0.2质量％时，焊接金属的韧性劣化。另一方面，若Ni的含量高于2.0质量％，则焊接金属强度过高。
因此，Ni的含量，在焊丝总质量中为0.2质量％以上且2.0质量％以下。
还有，为了使大线能量焊接的焊接金属的韧性和强度都更加良好，优选其为0.5质量％以上，并低于1.0质量％。
[Mo：0.01质量％以上且0.50质量％以下]
Mo具有使焊接金属的机械性质提高的效果。但是，Mo的含量低于0.01质量％时，无法充分获得大线能量施工时的焊接金属的抗拉强度。另一方面，若Mo的含量高于0.50质量％，则焊接金属强度过高。
因此，Mo的含量在焊丝总质量中为0.01质量％以上且0.50质量％以下。另外，优选为0.10质量％以上且0.30质量％以下。
[C：0.01质量％以上且0.10质量％以下]
C是发挥着使焊接金属的淬火性和韧性提高这一效果的成分。但是，若C的含量低于0.01质量％，则焊接金属的淬火性不足，无法充分得到焊接金属的抗拉强度。另一方面，若C的含量高于0.10质量％，则电弧的喷射强，焊接时电弧力挖掘母材，因此不能确保良好的焊道形状和焊道外观。
因此，C含量在焊丝总质量中为0.01质量％以上且0.10质量％以下。另外，优选为0.03质量％以上且0.07质量％以下。
[Si和Si氧化物的Si换算量的合计：0.20质量％以上且1.70质量％以下]
Si使焊接操作性提高。但是，若Si和Si氧化物的Si换算量的合计低于0.20质量％，则焊接操作性劣化，不能确保良好的焊道形状和焊道外观。另一方面，若Si和Si氧化物的Si换算量的合计高于1.70质量％，则晶界铁素体析出被促进，焊接金属的韧性劣化。
因此，Si和Si氧化物的Si换算量的合计，在焊丝总质量中为0.20质量％以上且1.70质量％以下。
还有，从达成更良好的焊道形状和焊道外观的观点出发，Si和Si氧化物的Si换算量的合计优选为0.30质量％以上。另外，从抑制焊接金属的韧性劣化的观点出发，Si和Si氧化物的Si换算量的合计优选为1.40质量％以下。
如前述，无论Si、Si氧化物中的哪一个，都发挥着使焊接操作性提高的效果，但严格地说作用并不相同。即，Si在焊接中使焊接金属的粘性提高，让焊接金属难以下垂。另一方面，Si氧化物以焊渣覆盖焊接金属，防止焊接金属的下垂。
还有，关于Si、Si氧化物各自的含量，虽然没有特别限定，但假如规定各自的含量，则如下。
[Si：0.10质量％以上且1.00质量％以下]
Si通过提高焊接金属的粘性，使焊接金属难以下垂，从而使焊接操作性提高。但是，若Si的含量低于0.10质量％，则焊接金属的粘性降低，有焊道形状劣化的可能性。另一方面，若Si的含量高于1.00质量％，则奥氏体晶粒粗大，有可能招致焊接金属的韧性的劣化。
因此，规定Si的含量时，优选其在焊丝总质量中为0.10质量％以上且1.00质量％以下。
还有，从达成更良好的焊道形状和焊道外观的观点出发，Si的含量更优选为0.20质量％以上。另外，从抑制焊接金属的韧性劣化的观点出发，Si的含量更优选为0.80质量％以下。
[SiO2：0.20质量％以上且1.50质量％以下]
SiO2作为造渣剂而担负着支撑焊接金属的作用。但是，若SiO2含量低于0.20质量％，则焊渣量不充分，焊道可能成为下垂的形状。另一方面，若SiO2的含量高于1.50质量％，则焊剂的脱氧力降低，焊接金属的韧性有劣化的可能性。
因此，规定SiO2的含量时，优选在焊丝总质量中为0.20质量％以上且1.50质量％以下。
还有，从达成更良好的焊道形状和焊道外观的观点出发，SiO2的含量更优选为0.40质量％以上。另外，从抑制焊接金属的机械性质的劣化的观点出发，SiO2的含量更优选为1.30质量％以下。
[ZrO2：0.1质量％以上且1.0质量％以下]
ZrO2与SiO2同样，作为造渣剂而担负着支撑焊接金属的作用。
但是，若ZrO2的含量低于0.1质量％，则焊渣熔点变低，焊道成为下垂的形状，并且不能确保良好的焊道外观。另一方面，若ZrO2的含量高于1.0质量％，则焊渣熔点过高而成为凸型这样的焊道形状，并且不能确保良好的焊道外观。
因此，ZrO2的含量在焊丝总质量中为0.1质量％以上且1.0质量％以下。
还有，从达成更良好的焊道形状和焊道外观的观点出发，ZrO2的含量优选为0.2质量％以上。另外，从在达成更良好的焊道形状的观点出发，ZrO2的含量优选为低于0.6％。
[Mn：1.3质量％以上且3.5质量％以下]
Mn是发挥着使焊接金属的淬火性和韧性提高效果的成分。但是，若Mn的含量低于1.3质量％，则焊接金属的淬火不足，无法充分地获得韧性。另一方面，若Mn的含量高于3.5质量％，则焊接金属的抗拉强度过多，韧性不足。
因此，Mn的含量为焊丝总质量中1.3质量％以上且3.5质量％以下。
还有，从使焊接金属的机械性质更良好的观点出发，Mn的含量优选为2.0质量％以上。另外，从抑制焊接金属的韧性劣化的观点出发，Mn的含量优选为3.1质量％以下。
作为Mn源，虽以Mn金属粉、Fe－Mn、Fe－Se－Si－Mn等的金属粉、合金粉投入，但除此之外，也可以添加Mn氧化物。
[Al：0.10质量％以上且1.00质量％以下]
Al是强力的脱氧元素，使与氧有亲和力的焊接金属成分的产率提高，具有使机械性质提高的作用。另外，Al作为脱氮元素也有效果，降低焊接金属中的N的产率，具有使机械性质提高的效果。但是，若Al的含量低于0.10质量％，则与氧有亲和力的焊接金属成分的产率低，脱氮效果也不充分，无法充分得到韧性。另一方面，若Al的含量高于1.00质量％，则焊接金属成分的产率过大，韧性劣化。
因此，Al的含量，在焊丝总质量中为0.10质量％以上且1.00质量％以下。
还有，从抑制焊接金属的韧性劣化的观点出发，Al的含量优选低于0.40质量％。
[NaF：0.05质量％以上且0.60质量％以下]
Na具有使焊接中的电弧的熔滴过渡稳定化的作用，但是过剩的Na的添加使焊丝的抗吸湿性劣化。另一方面，F在焊剂中作为氟化物存在，使焊接气氛下的氢分压减少，具有使焊接金属中的扩散性氢量降低的效果，但过剩的F使焊接时的烟尘发生量增加，并且，使低电流区域中电弧的熔滴过渡劣化。
但是，如果是NaF，则发挥着使焊接中的电弧的熔滴过渡稳定化(特别是在低电流区域使之稳定化)的效果，并且能够使氟化物带来的扩散氢量降低的效果并立。但是，若NaF的含量低于0.05质量％，则在低电流区域的焊接中的电弧的熔滴过渡变得不稳定，飞溅发生量增加，此外焊接金属的扩散性氢量上升。另一方面，若NaF的含量高于0.60质量％，则焊丝的抗吸湿性劣化，此外烟尘发生量增加。
因此，NaF的含量，在焊丝总质量中为0.05质量％以上且0.60质量％以下。
还有，从电弧的稳定性的提高、飞溅发生量的抑制、扩散性氢量的抑制的观点出发，NaF的含量优选为0.15质量％以上。另外，从抗吸湿性的劣化的抑制、烟尘发生量的抑制的观点出发，NaF的含量优选为0.40质量％以下。
[B和B氧化物的B换算量的合计：0.0003质量％以上且0.0300质量％以下]
B和B氧化物(B2O3)是为了在焊接金属中添加B而被添加到焊剂中。另外，B在奥氏体晶界偏析，而具有抑制先共析铁素体生成的效果，对焊接金属的韧性改善有效。但是，若B和B氧化物的B换算量的合计低于0.0003质量％，则大部分的B作为BN被氮化物固定化，没有抑制先共析铁素体生成的效果，不能期待焊接金属的韧性的提高。另一方面，若B和B氧化物的B换算量的合计高于0.0300质量％，则焊接金属的强度显著增加，韧性降低。
因此，B和B氧化物的B换算量的合计，在焊丝总质量中为0.0003质量％以上且0.0300质量％以下。还有，也可以只含有B氧化物。
[Mg：低于0.10质量％，MgO：低于0.10质量％]
Mg和MgO来自氧化钛等的天然原料，是作为杂质而有可能被包含的成分。而后，若Mg的含量为0.10质量％以上，则飞溅发生量增加，并且与Na形成化合物，由此焊丝的抗吸湿性劣化。另外，若MgO的含量为0.10质量％以上，则焊渣粘度变高，焊道成为凸状，并且焊道外观的不良发生，此外，出于与Mg同样的理由，焊丝的抗吸湿性劣化。
因此，Mg的含量在焊丝总质量中低于0.10质量％，也可以为0质量％。另外，MgO的含量在焊丝总质量中低于0.10质量％，也可以为0质量％。
[NaF以外的Na化合物的Na换算量和K化合物的K换算量的合计：0.20质量％以下]
Na和K具有使焊接中的电弧的熔滴过渡稳定化的效果，但该效果由NaF承担。另一方面，过剩的Na和K的添加使焊丝的抗吸湿性劣化。具体来说，若NaF以外的Na化合物的Na换算量和K化合物的K换算量的合计高于0.20质量％，则焊丝的抗吸湿性劣化，并且焊接金属的扩散性氢量增加。
因此，NaF以外的Na化合物的Na换算量和K化合物的K换算量的合计，在焊丝总质量中为0.20质量％以下。
还有，NaF以外的Na化合物中的Na换算量和K化合物中的K换算量，可以任意一者是0质量％，也可以两者均为0质量％。
[NaF以外的F化合物的F换算量：0.10质量％以下]
F在焊剂中作为氟化合物存在，使焊接气氛下的氢分压减少，具有使焊接金属中的扩散性氢量降低的效果，但该效果由NaF承担。另一方面，过剩的F的添加使焊接中的烟尘发生量增加。具体来说，若NaF以外的F化合物的F换算量高于0.10质量％，则不仅烟尘发生量增加，而且飞溅发生量也增加，电弧稳定性也劣化。
因此，NaF以外的F化合物的F换算量，在焊丝总质量中为0.10质量％以下，也可以为0质量％。
[5.00≤[TiO2]/[Al]≤70.00]
设TiO2的含量为[TiO2]，Al的含量为[Al]时的[TiO2]/[Al]，是使焊接金属的机械性质和良好的焊接操作性并立的重要的指标。于是，通过使根据该式计算出的值在规定范围内，不仅是高电流，即使在低电流的短路过渡焊接中，也能够保证良好的焊接操作性(特别是向上立焊)。但是，若由[TiO2]/[Al]计算出的值低于5.00，则Al的脱氧力过大导致的焊接金属的抗拉强度的过大和韧性的劣化发生，此外向上立焊中焊道下垂，焊道外观的不良也发生。另一方面，若根据[TiO2]/[Al]计算出的值高于70.00，则Al的脱氧力不足造成的焊接金属的抗拉强度和韧性的劣化发生。
因此，由[TiO2]/[Al]计算出的值为5.00以上且70.00以下。
还有，从使焊接操作性和焊接金属的机械性质更良好的观点出发，由[TiO2]/[Al]计算出的值优选为7.00以上，更优选为14.00以上。另外，从使焊接金属的机械性质更良好的观点出发，由[TiO2]/[Al]计算出的值优选为60.00以下，更优选为40.00以下。
本实施方式的焊丝，作为任意成分，也可以含有以下的成分(Al2O3、Ca、Ti)。
[Al2O3：0.5质量％以下]
Al2O3作为造渣剂是焊道形成所需要的成分，但这一效果由其他的造渣剂承担。而且，若Al2O3的含量高于0.5质量％，，则电弧不稳定，飞溅发生量增加。
因此，使Al2O3在焊丝中含有时，Al2O3的含量在焊丝总质量中为0.5质量％以下。
[Ca：0.10质量％以下]
Ca与Mg同样，来自氧化钛等的天然原料，是作为杂质可能被包含的成分。而后，若Ca的含量高于0.10质量％，则电弧不稳定，飞溅发生量增加。
因此，使Ca在焊丝中含有时，Ca的含量在焊丝总质量中为0.10质量％以下。
[Ti：0.25质量％以下]
Ti是使焊接金属的机械性质提高的成分。但是，若Ti的含量高于0.25质量％，则引起焊接金属的显著硬化，韧性的劣化变显著。因此，使焊丝含有Ti时，Ti的含量在焊丝总质量中为0.25质量％以下。
还有，从抑制焊接金属的韧性劣化的观点出发，Ti的含量优选为0.10质量％以下。
[Fe：75.0质量％以上且92.0质量％以下]
Fe是焊丝的主要成分。根据熔敷量和其他的成分组成的关系，Fe的含量在焊丝总质量中优选为75.0质量％以上且92.0质量％以下，更优选为80.0质量％以上且90.0质量％以下。
[余量：Fe和不可避免的杂质]
本实施方式的焊丝的余量，是前述的Fe和不可避免的杂质。而且，除了前述的焊丝的成分以外，在焊剂中，也能够将Cu、Cr作为焊接金属进一步的硬化剂，将MnO、FeO、V2O5作为造渣剂使之少量含有。这些元素不会对本发明的目的造成影响。
另外，作为不可避免的杂质，也可以使Cu、Cr等分别低于0.1质量％，MnO、FeO、V2O5分别低于0.5质量％而含有。若高于此上限，则有可能招致强度过剩和焊接操作性的劣化等。另外，P、S等也可以分别在0.030质量％以下含有。若高于此上限，则有可能招致热裂纹和韧性降低。
而且，关于只规定前述的含量的上限值的成分和任意成分，也可以积极地添加，但也可以作为不可避免的杂质包含。
还有，前述的各元素作为氧化物和氮化物添加时，本实施方式的药芯焊丝的余量中也包含O和N。
[其他：焊剂填充率]
本实施方式的焊丝的焊剂填充率(＝焊剂质量/焊丝总质量×100)，没有特别限定。但是，若焊剂填充率低于10质量％，则电弧的稳定性变差，并且飞溅发生量增加，焊接操作性劣化。另一方面，若焊剂填充率高于25质量％，则焊丝的断线发生，或焊剂的填充中有粉洒落等，生产率显著劣化。
因此，焊剂填充率优选为10质量％以上且25质量％以下。
接下来，说明本实施方式的焊丝的制造方法。
[焊丝的制造方法]
作为本实施方式的焊丝的制造方法，没有特别限定，例如，能够由以下所示的方法制造。
首先，准备构成钢制外皮的钢带，一边沿纵长方向输送该钢带，一边由成形辊进行成形，使之成为U字状的开管。其次，按规定的化学组成，将调合有各种原料的焊剂填充到钢制外皮中，然后，使截面为圆形而进行加工。其后，通过冷加工进行拉丝，例如成为1.2～2.4mm的丝径的药芯焊丝。还有，在冷加工途中也可以实施退火。另外，以下任意一种构造都能够采用，即，对于在制造的过程中成形的钢制外皮的接缝进行焊接的无缝焊丝，和不对前述接缝进行焊接而保留间隙的状态的焊丝。
实施例
以下，列举本发明的实施例和比较例，对于本发明的效果具体进行说明。
[各种试验中使用的焊丝的制造方法]
一边沿纵长方向输送钢带，一边通过成形辊成形为开管。接着，按表1、2的化学组成，在焊剂中适宜添加规定量金属、合金、Fe粉、各种原料。接着，使截面成为圆形而进行加工后，对于加工的焊丝实施冷拉拔加工，使丝径约为1.2mm。
由以上的制造方法制造药芯焊丝。
还有，表1、2所示的各成分的含量是焊丝总质量中的含量。另外，表1、2所示的“T.Si”表示Si和Si氧化物的Si换算量的合计，“T.B”表示B和B氧化物的B换算量的合计，“Na+K”表示NaF以外的Na化合物的Na换算量和K化合物的K换算量的合计，“F”表示NaF以外的F化合物的F换算量。
[焊接操作性]
(焊接条件)
为了确认焊接操作性，使用实施例和比较例的各焊丝，以表3所示的组成的钢板为母材，以表4所示的条件进行焊接。
还有，表3所示的钢板的成分组成中的余量，是Fe和不可避免的杂质。
[表3]
(※)余量是Fe和不可避免的杂质
[表4]
(电弧稳定性)
关于电弧稳定性，在表4所示的〔1〕～〔3〕的三种焊接条件下，分别实施水平角焊·向上立焊两种姿势的焊接，即，实施合计6种焊接试验。而后，在各焊接条件下，两种姿势的电弧稳定的，评价为“〇”，一种姿势的电弧稳定且一种姿势的电弧稍有不稳定的，或两种姿势的电弧稍有不稳定的，评价为“△”，至少一种姿势的电弧不稳定的，评价为“×”。
还有，关于电弧稳定性，“〇”或“△”判断为合格，“×”判断为不合格。
(焊道形状)
关于焊道形状，在表4所示的〔1〕～〔3〕的三种焊接条件下，分别实施水平角焊·向上立焊这两种姿势的焊接，即，实施合计6种焊接试验之后，观察形成的各焊接部，视觉上进行评价。具体来说，由6种焊接试验得到的全部焊接部的焊道形状平滑而良好的，评价为“〇”，由6种焊接试验得到的各焊接部之中，即使只有1种焊道形状为凸状和下垂的形状等这样不良的，也评价为“×”。
(焊道外观)
关于焊道外观，在表4所示的〔1〕～〔3〕这三种焊接条件下，分别实施水平角焊·向上立焊这两种姿势的焊接，即，实施合计6种焊接试验后，观察形成的各焊接部，视觉上进行评价。具体来说，由6种焊接试验得到的全部焊接部的焊道外观没有鳞纹状而良好的，评价为“〇”，由6种焊接试验得到的各焊接部之中，即使有1种焊道外观为鳞纹状等而不良的，也评价为“×”。
(飞溅发生量)
关于飞溅发生量，在表4所示的〔1〕～〔3〕的三种焊接条件下，分别实施水平角焊·向上立焊这两种姿势的焊接，即，实施合计6种焊接试验之后，基于各焊接试验时发生的飞溅的量，定量性地进行评价。具体来说，依据WES2807：2000，在设置有确保飞溅的捕集箱的环境内进行焊接。电弧作用时间60秒，焊接结束后，提取捕集箱的飞溅并计测重量，将其重复2次，以平均值作为飞溅发生量。在6种焊接试验中，全部的飞溅的发生量低于2g/min的，评价为“○”，6种焊接试验之中即使有1种飞溅的发生量在2g/min以上的，也评价为“×”。
(烟尘发生量)
关于烟尘发生量，在表4所示的〔1〕～〔3〕的三种焊接条件下，分别实施水平角焊·向上立焊这两种姿势的焊接，即，实施合计6种焊接试验后，基于在各焊接试验时发生的烟尘的量，定量地进行评价。具体来说，依据JIS Z 3930：2013，在不影响到烟尘发生量的环境内进行焊接。电弧作用时间60秒，在焊接开始同时，开始利用过滤材和装配的取样器进行吸引，焊接完毕后，进行30秒的吸引。然后，根据过滤材的烟尘捕集前后的质量差计算烟尘发生量，将其反复2次，以平均值作为烟尘发生量。在6种焊接试验中，全部的烟尘的发生量低于1.5g/min的，评价为“○”，6种焊接试验之中即使有1种烟尘的发生量为1.5g/min以上的，也评价为“×”。
[焊接金属的评价]
(焊接条件)
为了进行焊接金属的评价，使用实施例和比较例的各焊丝，以表5所示的组成的钢板为母材，以表6所示的条件进行焊接。
还有，表5所示的钢板的成分组成中的余量，是Fe和不可避免的杂质。
[表5]
(※)余量是Fe和不可避免的杂质
[表6]
焊接电流 270A～290A
焊接电压 32V
焊接电源，极性 350A规格晶闸管电源，DCEP
焊接姿势 下向焊接
保护气体种类 100体积％CO2
保护气体流量 25L/min
层间温度 150℃±10℃
线能量 约6.0kJ/mm
焊丝直径 1.2mm
焊丝突出长度 25mm
(机械性质)
焊接金属的机械性质，通过依据JIS Z 3111：2005所规定的“熔敷金属的拉伸和冲击试验方法”的拉伸试验和冲击试验进行评价。
拉伸试验片使用在焊接金属中央从板厚中央的位置提取的A0号试验片。另外，冲击试验片使用在焊接金属中央从板厚中央的位置提取的V切口试验片。
抗拉强度中，610～710MPa的，评价为“〇”，590～790MPa(610～710MPa的除外)评价为“△”，低于590MPa或高于790MPa的，评价为“×”。
韧性中，－5℃下的吸收功为80J以上的，评价为“〇”，47J以上并低于80J的，评价为“△”，低于47J的，评价为“×”。
还有，抗拉强度和韧性中，“〇”或“△”判断为合格，“×”判断为不合格。
[抗吸湿性]
抗吸湿性的评价中，首先，准备将制造的焊丝切断成3cm的试料3根，实施110℃×1小时的试验前干燥，在30℃×相对湿度80％RH的气氛中使之吸湿24小时。其后，对于焊丝在氩气氛中进行750℃的加热，计测因此而发生的水分量。吸湿后的焊丝的水分量低于800ppm的，评价为“〇”，800ppm以上的，评价为“×”。
以上的各种试验的结果，显示在下述表7、8中。
[表7]
[表8]
如表7所示，在使用了满足本发明的发明特定事项的焊丝No.J1～J31的No.1～31中，大线能量焊接的焊接操作性优异，并且得到的焊接金属的机械性质优异，并且，抗吸湿性良好。
还有，所谓本发明的大线能量焊接，例如，设想的是4.1kJ/mm以上的线能量的焊接(作为更严格的条件，是线能量为5.5kJ/mm以上的焊接)。
另一方面，如表8所示，No.32～57中，使用的焊丝No.H1～H26由于不满足本发明的发明特定事项，所以在某个评价项目中得不到合格的结果。详情如下。
No.32(焊丝No.H1)，因为焊丝的TiO2的含量高于上限值，所以焊道形状，焊道外观劣化。
No.33(焊丝No.H2)，因为焊丝的TiO2的含量低于下限值，所以焊道形状，焊道外观劣化。
No.34(焊丝No.H3)，因为焊丝的Ni的含量高于上限值，所以抗拉强度过度上升。
No.35(焊丝No.H4)，因为焊丝的Ni的含量低于下限值，所以韧性降低。
No.36(焊丝No.H5)，因为焊丝的Mo的含量高于上限值，所以抗拉强度过度上升。
No.37(焊丝No.H6)，因为焊丝的Mo的含量低于下限值，所以抗拉强度降低。
No.38(焊丝No.H7)，因为焊丝的C的含量高于上限值，所以焊道形状，焊道外观劣化。
No.39(焊丝No.H8)，因为焊丝的C的含量低于下限值，所以抗拉强度降低。
No.40(焊丝No.H9)，因为焊丝的T.Si的含量高于上限值，所以韧性降低。
No.41(焊丝No.H10)，因为焊丝的T.Si的含量低于下限值，所以焊道形状，焊道外观劣化。
No.42(焊丝No.H11)，因为焊丝的ZrO2的含量高于上限值，所以焊道形状，焊道外观劣化。
No.43(焊丝No.H12)，因为焊丝的ZrO2的含量低于下限值，所以焊道形状，焊道外观劣化。
No.44(焊丝No.H13)，因为焊丝的Mn的含量高于上限值，所以抗拉强度过度上升，韧性降低。
No.45(焊丝No.H14)，因为焊丝的Mn的含量低于下限值，所以韧性降低。
No.46(焊丝No.H15)，因为焊丝的Al的含量高于上限值，所以韧性降低。
No.47(焊丝No.H16)，因为焊丝的Al的含量低于下限值，并且由焊丝的[TiO2]/[Al]计算出的值高于上限值，所以韧性降低。
No.48(焊丝No.H17)，因为焊丝的NaF的含量高于上限值，所以烟尘发生量增加，抗吸湿性劣化。
No.49(焊丝No.H18)，因为焊丝的NaF的含量低于下限值，所以电弧稳定性劣化，飞溅发生量增加。
No.50(焊丝No.H19)，因为焊丝的T.B的含量高于上限值，所以抗拉强度过度上升，韧性降低。
No.51(焊丝No.H20)，因为焊丝的T.B的含量低于下限值，所以韧性降低。
No.52(焊丝No.H21)，因为由焊丝的[TiO2]/[Al]计算出的值高于上限值，所以抗拉强度降低，韧性降低。
No.53(焊丝No.H22)，因为由焊丝的[TiO2]/[Al]计算出的值低于下限值，所以焊道形状，焊道外观劣化，而且，抗拉强度上升，韧性降低。
No.54(焊丝No.H23)，焊丝的Mg的含量高于上限值，所以飞溅发生量增加，抗吸湿性劣化。
No.55(焊丝No.H24)，因为焊丝的MgO的含量高于上限值，所以焊道外观劣化，抗吸湿性劣化。
No.56(焊丝No.H25)，因为焊丝的Na+K的含量高于上限值，所以抗吸湿性劣化。
No.57(焊丝No.H26)，因为焊丝的F的含量高于上限值，所以飞溅发生量和烟尘发生量增加。
以上，就本发明展示实施的方式和实施例并详细地进行了说明，但本发明的宗旨不受前述内容限定，其权利范围必须基于专利方案的范围的记述广义解释。还有，本发明的内容，当然可以基于前述所述进行宽泛改变·变更等。
本申请基于2016年3月25日申请的日本专利申请(专利申请2016－062574)，其内容在此作为参照编入。
产业上的可利用性
本发明的气体保护电弧焊用药芯焊丝，大线能量焊接的焊接操作性优异，抗吸湿性和焊接金属的机械性质也良好，特别在向上立焊中发挥着优异的焊接操作性。

Claims (2)

1.一种气体保护电弧焊用药芯焊丝，其特征在于，在焊丝总质量中，
TiO2：4.0质量％以上且10.0质量％以下、
Ni：0.2质量％以上且2.0质量％以下、
Mo：0.01质量％以上且0.50质量％以下、
C：0.01质量％以上且0.10质量％以下、
Si和Si氧化物的Si换算量的合计：0.20质量％以上且1.70质量％以下、
ZrO2：0.1质量％以上且1.0质量％以下、
Mn：1.3质量％以上且3.5质量％以下、
Al：0.10质量％以上且1.00质量％以下、
NaF：0.05质量％以上且0.60质量％以下、
B和B氧化物的B换算量的合计：0.0003质量％以上且0.0300质量％以下、
Mg：低于0.10质量％、
MgO：低于0.10质量％、
NaF以外的Na化合物的Na换算量和K化合物的K换算量的合计：0.20质量％以下、
NaF以外的F化合物的F换算量：0.10质量％以下，并且，
设TiO2的含量为[TiO2]，Al的含量为[Al]时，满足5.00≤[TiO2]/[Al]≤70.00。
2.根据权利要求1所述的气体保护电弧焊用药芯焊丝，其特征在于，
在焊丝总质量中，
Al2O3：0.5质量％以下、
Ca：0.10质量％以下、
Ti：0.25质量％以下。
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