JP2000084694A - Flux cored wire for gas shield arc welding of galvanized steel plate - Google Patents
Flux cored wire for gas shield arc welding of galvanized steel plateInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、直流正極性を使用
し、低電流から高電流までアーク安定性が優れていて、
亜鉛めっき鋼板の溶接に適したガスシールド溶接用フラ
ックス入りワイヤに関する。The present invention uses a DC positive polarity and has excellent arc stability from low current to high current.
The present invention relates to a flux cored wire for gas shield welding suitable for welding galvanized steel sheets.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ここ数年、フラックス入りワイヤはその
能率性及び作業性等の利点を理由に、種々の分野で、そ
の使用量を伸ばしてきている。これらのフラックス入り
ワイヤの多くは、そのスラグ主成分にチタニア（ＴｉＯ
2）が採用されている。2. Description of the Related Art In recent years, flux cored wires have been used in various fields due to their advantages such as efficiency and workability. Many of these flux cored wires contain titania (TiO 2) as a main component of the slag.
2 ) has been adopted.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、チタニ
ア系ベースのフラックス入りワイヤは比較的高電流側
（２５０Ａ以上）で作業性が優れているものの、２００
Ａ以下では母材へ溶滴が移行する際に大きく成長するた
め、スムースな溶滴移行がなされなくなり、アークが不
安定になってスパッタが増えるなどの欠点を有してい
る。また、チタニア系ベースの従来のフラックス入りワ
イヤを用いて、亜鉛めっき層を除去せずに、亜鉛めっき
鋼板をそのまま溶接する場合、大粒スパッタの発生が顕
著であり、耐ピット性及び耐ブローホール性も十分でな
かった。However, although the titania-based flux-cored wire is excellent in workability on a relatively high current side (250 A or more), it is difficult to use a flux cored wire.
Below A, the droplets grow large when they migrate to the base material, so that the droplets are not smoothly transferred, and the arc becomes unstable and spatters are increased. In addition, when a galvanized steel sheet is directly welded without removing a galvanized layer using a conventional titania-based flux-cored wire, large grain spatter is remarkably generated, and pit resistance and blow hole resistance are improved. Was not enough either.
【０００４】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、低電流から高電流までアーク安定性が優れ
ており、更に亜鉛めっき鋼板溶接において耐ピット性及
び耐ブローホール性等が優れた直流正極性用の亜鉛めっ
き鋼板溶接用ガスシールド溶接用フラックス入りワイヤ
を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of such problems, and has excellent arc stability from low current to high current, and further has excellent pit resistance and blow hole resistance in galvanized steel sheet welding. It is another object of the present invention to provide a flux-cored wire for gas shield welding for galvanized steel sheet for direct current positive polarity.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明に係る亜鉛メッキ
鋼板溶接用ガスシールド溶接用フラックス入りワイヤ
は、炭素鋼製外皮にフラックスを充填してなり、直流正
極性（ワイヤマイナス）にてガスシールドアーク溶接を
行うとき、ワイヤ溶融速度をＷｎ（ｇ／ｓｅｃ）、その
ときの溶接電流を、ワイヤ突き出し長さをＬ（ｍｍ）、
ワイヤの直径をｄ（ｍｍ）とし、Ｗｎ（ｇ／ｓｅｃ）を
下記数式１で表したとき、数式１の右辺第１項の係数Ａ
が１．０乃至４．５であり、右辺第２項の係数Ｂが０．
５乃至２．５であることを特徴とする。また、本発明の
ワイヤは、ワイヤ全重量に対する重量％で、フラックス
中に、Ｂａ化合物の総和：（金属Ｂａの重量％に換算し
て）０．３乃至５．０重量％、Ａｌ：０．５乃至４．５
重量％及びＭｇ：０．１乃至２．０重量％からなる群か
ら選択された少なくとも１種を含有する。そして、本発
明のワイヤは直流正極性で使用する。The flux-cored wire for welding a gas-shielded galvanized steel sheet according to the present invention comprises a carbon steel sheath filled with a flux, and has a gas shield with a DC positive polarity (wire minus). When performing arc welding, the wire melting speed is Wn (g / sec), the welding current at that time is represented by L (mm), the wire protrusion length,
When the diameter of the wire is d (mm) and Wn (g / sec) is expressed by the following equation 1, the coefficient A of the first term on the right side of the equation 1
Is 1.0 to 4.5, and the coefficient B of the second term on the right side is 0.5.
5 to 2.5. In the wire of the present invention, the total amount of Ba compounds in the flux is 0.3 to 5.0% by weight (converted to the weight% of metal Ba), and Al: 0. 5 to 4.5
% By weight and Mg: at least one selected from the group consisting of 0.1 to 2.0% by weight. The wire of the present invention is used with a DC positive polarity.
【０００６】[0006]
【数１】Ｗｎ＝Ａ×１０-9×Ｉ／π（（ｄ／２）×１０
-3）2＋Ｂ×１０-1×Ｉ2×π（（ｄ／２）×１０-3）2
×Ｌ## EQU1 ## Wn = A × 10 −9 × I / π ((d / 2) × 10
-3 ) 2 + B × 10 -1 × I 2 × π ((d / 2) × 10 -3 ) 2
× L
【０００７】請求項２の発明に係るガスシールドアーク
溶接用フラックス入りワイヤは、請求項１の発明におい
て、ワイヤ全重量に対して、フラックス中に、ＢａＦ2
を０．５乃至５．０重量％含有し、Ａｌ及びＭｇをＡｌ
＋３Ｍｇ：１．０乃至１０．０重量％となるように含有
する。[0007] The flux-cored wire for gas shielded arc welding according to the second aspect of the present invention is the flux according to the first aspect, wherein the flux contains BaF 2 in the flux with respect to the total weight of the wire.
From 0.5 to 5.0% by weight, and Al and Mg
+ 3Mg: 1.0-30.0% by weight.
【０００８】請求項３の発明に係るガスシールドアーク
溶接用フラックス入りワイヤは、請求項１又は２の発明
において、ワイヤ全重量に対して、フラックス中に、Ｂ
ａＦ 2：１．０乃至３．５、重量％、Ａｌ：１．５乃至
４．０重量％、Ｍｇ：０．３乃至１．５重量％を含有す
るものである。[0008] The gas shielded arc according to the third aspect of the present invention.
The flux cored wire for welding is the invention according to claim 1 or 2.
In the flux, with respect to the total weight of the wire, B
aF Two: 1.0 to 3.5, weight%, Al: 1.5 to
4.0% by weight, Mg: 0.3 to 1.5% by weight
Things.
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】本願発明は、（ａ）低電流から高
電流までアーク安定性が優れたガスシールドアーク溶接
用フラックス入りワイヤを提供すること、（ｂ）亜鉛め
っき鋼板の溶接において大粒スパッタの発生が少なく、
耐ピット性及び耐ブローホール性が優れたガスシールド
アーク溶接用フラックス入りワイヤを提供することを目
的とする。そして、本発明は、この目的を達成するため
に、以下の手段を採用している。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention provides (a) a flux cored wire for gas shielded arc welding having excellent arc stability from low current to high current, and (b) large grain spatter in welding galvanized steel sheet. Less occurrence of
An object of the present invention is to provide a flux-cored wire for gas shielded arc welding having excellent pit resistance and blow hole resistance. The present invention employs the following means to achieve this object.
【００１０】先ず、前記（ａ）に関して説明する。低電
流域において従来チタニア系フラックス入りワイヤの溶
滴移行現象を高速度カメラ撮影試験などで詳細に観察す
ると、ワイヤと母材間でアークが発生、アーク上で
溶滴が揺動しながら次第に成長し、大きく形成された溶
滴が重力に抗しきれなくなった時点で、アークフレー
ム柱に沿って溶滴が落下し、母材と短絡して大粒スパッ
タを発生するという現象が観察された。しかし、比較的
高電流域（２５０Ａ以上）では、溶滴がアーク柱の中で
形成され、低電流域で観察されたような大粒の溶滴には
ならずに、スムーズに母材へと移行する溶滴のスプレー
移行現象が観察された。低電流域における溶滴の大粒化
の要因としては、アーク発生点、アーク反力、溶滴の表
面張力、重力、アーク熱、ワイヤ溶融速度など種々挙げ
られるが、本発明者らは溶滴のサイズとワイヤ溶融速度
が適切にバランスしていないことが主たる要因であると
考え、「溶滴形成に対して最適なワイヤ溶融速度」があ
ることに着眼した。「ワイヤ溶融速度」は溶接電流、ワ
イヤ突出し長さ及びワイヤ径等の因子に支配されること
は周知である。しかし、本発明で主眼とした「溶滴形成
に対して最適なワイヤ溶融速度」というのは、「ワイヤ
溶融速度」の値そのものではなく、電流、ワイヤ突出し
長さ及びワイヤ径が固定された場合の溶滴形成とワイヤ
溶融速度のバランス化を図ることである。即ち、本発明
は、電流、ワイヤ突出し長さ及びワイヤ径以外の因子が
溶滴形成とワイヤ溶融速度とのバランスを図る上で、重
要であることを見いだし、この知見に基づいて本発明を
完成したものである。First, (a) will be described. Detailed observation of the droplet transfer phenomenon of conventional titania-based flux-cored wire in a low current range by a high-speed camera photography test shows that an arc is generated between the wire and the base material, and the droplet gradually grows while oscillating on the arc However, when the large droplet was unable to withstand the gravitational force, a phenomenon was observed in which the droplet dropped along the arc frame column and short-circuited with the base material to generate large-grain spatter. However, in the relatively high current region (250 A or more), droplets are formed in the arc column, and do not become large droplets as observed in the low current region, but smoothly migrate to the base material. A spray transfer phenomenon of falling droplets was observed. Factors causing the droplets to become large in the low current region include various points such as an arc generation point, an arc reaction force, a surface tension of the droplet, gravity, arc heat, and a wire melting speed. We considered that the main factor was that the size and the wire melting rate were not properly balanced, and focused on the fact that there was an “optimal wire melting rate for droplet formation”. It is well known that "wire melting speed" is governed by factors such as welding current, wire protrusion length and wire diameter. However, the "optimal wire melting rate for droplet formation" that is the main focus of the present invention is not the value of the "wire melting rate" itself, but the current, the wire protrusion length and the wire diameter are fixed. The purpose is to balance the formation of droplets with the wire melting rate. That is, the present invention has found that factors other than the current, wire protrusion length and wire diameter are important in balancing droplet formation and wire melting rate, and based on this finding, completed the present invention. It was done.
【００１１】一方、アーク物理現象の観点から、「ワイ
ヤ溶融速度」は、「アーク熱効果」と「ワイヤのジュー
ル熱効果」の和として表現される。更に「アーク熱効
果」は「溶接電流」及び「ワイヤ径」を因子とし、「ワ
イヤのジュール熱効果」は「溶接電流」、「ワイヤ突出
し長さ」、「ワイヤの直径」を因子としている。そこ
で，本発明者等は、前記「ワイヤ溶融速度」を表すため
の実験式として、パラメータを「溶接電流」、「ワイヤ
突出し長さ」、「ワイヤ径」とする前記数式１式を導入
した。ここで、前記数式１の第１項はワイヤ溶融に対す
る「アーク熱」の寄与を示しており、その係数Ａの値は
主に「アークプラズマ温度」、「溶滴の保有熱量」など
に依存する。これらの個々の値を測定することは困難で
あるが、「アークプラズマ温度」は熱平衡状態にあるア
ークプラズマ中のイオン温度、電子温度、中性粒子温度
に支配され、従ってアーク中のイオン種、換言するとワ
イヤ化学成分の影響を受ける。また、「溶滴の保有熱
量」に関しても、ワイヤ化学成分の影響を受ける。On the other hand, from the viewpoint of arc physical phenomena, “wire melting rate” is expressed as the sum of “arc heat effect” and “wire Joule heat effect”. Further, the “arc heat effect” is based on “welding current” and “wire diameter”, and the “joule heat effect on wire” is based on “welding current”, “wire protrusion length”, and “wire diameter”. Therefore, the present inventors have introduced the above-described equation (1) in which parameters are "welding current", "wire protrusion length", and "wire diameter" as experimental equations for expressing the "wire melting rate". Here, the first term of Equation 1 indicates the contribution of “arc heat” to the melting of the wire, and the value of the coefficient A mainly depends on “arc plasma temperature”, “heat amount of droplet”, and the like. . Although it is difficult to measure these individual values, the "arc plasma temperature" is governed by the ion temperature, electron temperature, and neutral particle temperature in the arc plasma in thermal equilibrium, and thus the ion species, In other words, it is affected by the wire chemistry. In addition, the "heat content of the droplet" is also affected by the chemical composition of the wire.
【００１２】また、前記数式１の第２項は主にワイヤ溶
融に対する「ジュール発熱」による寄与を示し、その係
数Ｂの値は「ワイヤ性状」、「ワイヤの単位重量当たり
の熱容量及び熱伝導度」、「溶滴の保有熱量」等に依存
する。これらはワイヤのフラックス率、フラックスのか
さ密度、及び熱伝導率などが強く影響している。また、
係数Ａに比べると、これらの因子に対するワイヤ化学成
分の寄与度は少ないものの、係数Ｂの影響は無視できな
い。The second term of the above equation (1) mainly indicates the contribution of "Joule heat" to the melting of the wire, and the value of the coefficient B is "wire property", "heat capacity per unit weight of wire and thermal conductivity". , "The amount of heat held by the droplet" and the like. These are strongly affected by the flux rate of the wire, the bulk density of the flux, and the thermal conductivity. Also,
Compared with the coefficient A, the contribution of the wire chemical component to these factors is small, but the effect of the coefficient B cannot be ignored.
【００１３】ここで、低電流域において溶滴を小粒化し
てアークの安定化を実現するために、即ち少ない投入エ
ネルギ（電流）でアークを安定して発生させるために、
融点又は分解温度が比較的低く、電位頻度が小さい化学
種、つまり、アーク中でのイオン化エネルギの小さい化
学種（Ａｌ、Ｍｇ、熱解難し易い化合物、又は弗化物
等）をフラックス原料に採用する。更に、直流正極性で
溶接するようにすることにより、溶滴先端からの電子の
放出を促し、前記化学種のアーク中へのイオン供給を速
やかにする。このようにして、溶滴のサイズとワイヤ溶
融速度とのバランスを図っている。そのとき、前記数式
１における係数ＡとＢが、係数Ａが１．０乃至４．５で
あり、係数Ｂが０．５乃至２．５となるように、ワイヤ
化学成分を調整することにより、低電流域における溶滴
が小粒化され、アークの安定性が高まり、スプレー的な
溶滴移行を実現することができる。Here, in order to realize the stabilization of the arc by making the droplets small in a low current range, that is, in order to stably generate the arc with a small input energy (current),
A chemical species having a relatively low melting point or decomposition temperature and a low potential frequency, that is, a chemical species having low ionization energy in an arc (such as Al, Mg, a compound that is easily thermally decomposed, or a fluoride) is used as a flux material. . Further, by welding with a DC positive polarity, the emission of electrons from the tip of the droplet is promoted, and the supply of ions of the chemical species into the arc is accelerated. In this way, the balance between the droplet size and the wire melting rate is achieved. At this time, by adjusting the wire chemical components so that the coefficients A and B in Equation 1 are 1.0 to 4.5 and the coefficient B is 0.5 to 2.5, Droplets in a low current region are reduced in size, arc stability is enhanced, and spray-like transfer of droplets can be realized.
【００１４】次に、前記数式１の係数Ａ及びＢの性質及
び数値限定理由について説明する。係数Ａが１．０より
小さい場合は、アーク熱の効果が極めて小さいものとな
り、溶滴がほとんど形成されないため、逆にスムーズな
溶滴移行がなされない。また、係数Ａが４．５より大き
い場合は、低電流域におけるアーク安定化の効果が不十
分となる。また、係数Ｂは主にジュール熱の効果を表
し、係数Ｂが０．５より小さい場合は、アーク直上に至
るまでワイヤ温度が十分に上がらず、アークに供給され
るイオン生成が遅れてアークが不安定となる。また、係
数Ｂが２．５より大きいと、外乱要因（ワイヤ表面のキ
ズ又は汚れ、ワイヤのキャスト等によるワイヤ表面とチ
ップとの通電点移動、ワイヤ突き出し長さの変化等）に
対して敏感に反応してワイヤのアーク発生点が上下する
ため、アーク安定性が劣化し、スパッタ発生が多くな
る。Next, the properties of the coefficients A and B in Equation 1 and the reasons for limiting the numerical values will be described. When the coefficient A is smaller than 1.0, the effect of the arc heat is extremely small, and almost no droplets are formed, and conversely, smooth droplet transfer is not performed. When the coefficient A is larger than 4.5, the effect of arc stabilization in a low current region becomes insufficient. The coefficient B mainly represents the effect of Joule heat. If the coefficient B is smaller than 0.5, the wire temperature does not sufficiently rise until immediately above the arc, so that the generation of ions supplied to the arc is delayed and the arc is not generated. Becomes unstable. When the coefficient B is larger than 2.5, the sensor is sensitive to disturbance factors (scratch or dirt on the wire surface, movement of a current-carrying point between the wire surface and the chip due to casting of the wire, change in the length of protrusion of the wire, etc.). The reaction raises and lowers the arc generation point of the wire, deteriorating the arc stability and increasing spatter generation.
【００１５】次に、フラックス中への添加成分の添加理
由及び数値限定理由について説明する。Next, the reasons for adding the additional components to the flux and the reasons for limiting the numerical values will be described.
【００１６】Ｂａ化合物の総和 Ｂａ化合物は、比較的低温で分解するものが多く、Ｂａ
はイオン化エネルギが小さいため、直流正極性における
アーク安定性を高める。Ｂａ化合物の添加量が、金属Ｂ
ａの重量％に換算して０．３重量％より少ないと、その
効果がなく、５．０重量％より多いと逆にアーク安定性
を損なう。なお、Ｂａ化合物としては、Ｂａを含有し、
常温で安定な化合物であれば全て使用可能であるが、代
表的なものとしてＢａＦ2、ＢａＣＯ3等を挙げることが
できる。[0016] The total of Ba compounds is often decomposed at a relatively low temperature.
Has a small ionization energy, and thus enhances arc stability in DC positive polarity. When the amount of the Ba compound added is metal B
If it is less than 0.3% by weight in terms of a, the effect is not obtained, and if it is more than 5.0% by weight, arc stability is impaired. In addition, Ba is contained as a Ba compound,
Any compound that is stable at room temperature can be used, but typical examples include BaF 2 and BaCO 3 .
【００１７】Ａｌ Ａｌは融点が低く、イオン化エネルギも小さいため、ア
ーク安定性を高める。Ａｌ含有量が０．５重量％より少
ないとアーク安定化の効果が少なく、Ａｌ含有量が４．
５重量％を超えると、ビード形状が劣化する。このた
め、Ａｌ含有量は０．５乃至４．５重量％、好ましく
は、１．５乃至４．０重量％とする。また、Ａｌの含有
形態はフラックス中に限らず、炭素鋼製外皮に含有させ
ることも可能である。 Al Al has a low melting point and a small ionization energy, so that it enhances arc stability. If the Al content is less than 0.5% by weight, the effect of arc stabilization is small, and the Al content is 4.
If it exceeds 5% by weight, the bead shape deteriorates. For this reason, the Al content is 0.5 to 4.5% by weight, preferably 1.5 to 4.0% by weight. Further, the form of Al content is not limited to the flux, but may be contained in a carbon steel sheath.
【００１８】Ｍｇ Ｍｇのイオン化エネルギはそれほど小さくないものの、
融点が低いため、Ｍｇはアーク安定性に寄与する。Ｍｇ
含有量が０．１重量％より少ないとこのアーク安定化の
効果が認められず、逆に２．０重量％より多いと逆にア
ークの安定性を損ね、ビード外観も劣化する。このた
め、Ｍｇ含有量は０．１乃至２．０重量％にするが、Ｍ
ｇ添加量の好ましい範囲は０．３乃至１．５重量％であ
る。[0018] Although the ionization energy of Mg Mg is not so small,
Because of its low melting point, Mg contributes to arc stability. Mg
When the content is less than 0.1% by weight, the effect of arc stabilization is not recognized. On the contrary, when the content is more than 2.0% by weight, the stability of the arc is impaired and the bead appearance is also deteriorated. For this reason, the Mg content is set to 0.1 to 2.0% by weight.
The preferred range of the amount of g added is 0.3 to 1.5% by weight.
【００１９】なお、Ａｌ、Ｍｇ及びＢａ化合物は単独、
又は２種若しくは３種の複合添加でも構わないものの、
これら３種すべてを含有することで最良の効果が得られ
る。The Al, Mg and Ba compounds are used alone,
Or two or three composite additions,
The best effect can be obtained by containing all three types.
【００２０】ここで、前記数式１における係数Ａ及びＢ
と、ワイヤ化学成分の関係については、Ａｌ、Ｍｇ及び
Ｂａ化合物は概ね係数Ａ及びＢを減少させる傾向がある
ほかに、他の脱酸剤、スラグ造滓剤（酸化物、弗化物
等）とのバランス、電源極性及びワイヤ性状（フラック
ス率、炭素鋼製外皮の化学成分・電気抵抗など）の要因
が関与するため、一義的に表すことができないが、Ａ
ｌ、Ｍｇ及びＢａ化合物を適正量添加することで、概ね
コントロールできる。Here, the coefficients A and B in the above equation (1)
And the relationship between wire chemical components, Al, Mg, and Ba compounds generally tend to decrease the coefficients A and B, as well as other deoxidizing agents and slag-making agents (oxides, fluorides, etc.) However, it cannot be unambiguously expressed because factors such as the balance of the power source, the polarity of the power supply, and the wire properties (flux rate, chemical composition and electrical resistance of the carbon steel sheath, etc.) are involved.
By adding appropriate amounts of l, Mg and Ba compounds, it can be generally controlled.
【００２１】次に、前記（ｂ）について説明する。この
（ｂ）に関しては、直流正極性を採用することにより、
前記（ａ）に加えて、更に次の効果が得られる。即ち、
溶接部近傍においてアーク熱によって気化した亜鉛蒸気
に電子が衝突することにより亜鉛原子のイオン化を促す
一方で、ワイヤ先端に形成されている溶滴に亜鉛の陽イ
オンが衝突することにより、溶滴のサイズが小粒にな
り、ワイヤ先端からの離脱が容易になって、低スパッタ
化に寄与する。Next, (b) will be described. Regarding this (b), by adopting DC positive polarity,
In addition to the above (a), the following effects can be further obtained. That is,
Electrons collide with the zinc vapor vaporized by the arc heat in the vicinity of the weld to promote the ionization of zinc atoms, while the zinc cations collide with the droplet formed at the wire tip, causing the droplet The size becomes small, and detachment from the wire tip becomes easy, which contributes to lower spatter.
【００２２】また、アークプラズマ状態を維持するため
には、陰極からの熱電子放出が必須であるが、直流逆極
性の場合は母材（陰極）表面に存在する亜鉛の沸点が低
く、熱電子放出温度に達する以前に気化するため、安定
した陰極点が形成されず、アークが不安定となり、アー
ク熱が効果的に母材表面に伝達されない。このため、亜
鉛の気化が阻害される。これに対し、直流正極性では、
母材が陽極になるため、安定したアーク熱が母材表面に
伝達され、効果的に溶接部の亜鉛を気化させることが可
能になる。更に、亜鉛めっき鋼板の溶接において適正な
ワイヤ溶融速度にすることは、前記（ａ）で述べたアー
ク安定化の効果に加えて、アーク熱により亜鉛を十分気
化させた後に溶接金属を形成することができるため、溶
融金属に侵入しようとする亜鉛蒸気を減少させる効果も
ある。また、強脱酸剤（Ａｌ、Ｍｇ）の添加により、溶
融金属の酸素含有量を低減させて溶融金属の粘性を高
め、気化した亜鉛に溶融金属が吹き飛ばされ難く、亜鉛
蒸気の溶融金属への侵入を阻害する。In order to maintain the arc plasma state, it is necessary to emit thermoelectrons from the cathode. However, in the case of DC reverse polarity, the boiling point of zinc existing on the surface of the base material (cathode) is low, Since vaporization occurs before the discharge temperature is reached, a stable cathode spot is not formed, the arc becomes unstable, and arc heat is not effectively transferred to the base material surface. For this reason, vaporization of zinc is inhibited. In contrast, for DC positive polarity,
Since the base material becomes an anode, stable arc heat is transmitted to the base material surface, and zinc in the welded portion can be effectively vaporized. Furthermore, in order to achieve an appropriate wire melting rate in welding a galvanized steel sheet, in addition to the effect of arc stabilization described in (a) above, it is necessary to form a weld metal after sufficiently vaporizing zinc by arc heat. Therefore, there is also an effect of reducing zinc vapor that tends to enter the molten metal. Further, by adding a strong deoxidizing agent (Al, Mg), the oxygen content of the molten metal is reduced to increase the viscosity of the molten metal, so that the molten metal is not easily blown off by vaporized zinc, and zinc vapor is added to the molten metal. Inhibits intrusion.
【００２３】Ａｌ及びＭｇは本願請求項１に規定した範
囲が有効であるが、更に、本願請求項２に記載のよう
に、Ａｌ＋３Ｍｇがワイヤ全重量に対して１．０乃至１
０重量％含有させることで、溶融金属の耐ピット性・耐
ブローホール性の向上に作用する。Al and Mg are effective within the range defined in claim 1 of the present application, but as described in claim 2 of the present invention, Al + 3Mg is 1.0 to 1 wt.
The content of 0% by weight acts to improve the pit resistance and blowhole resistance of the molten metal.
【００２４】以上述べた効果により、亜鉛めっき鋼板の
溶接において安定したアークを維持し、スパッタの発生
が少なく、耐欠陥性に優れた溶接金属が得られる。By the effects described above, a stable arc is maintained in welding a galvanized steel sheet, a spatter is less generated, and a weld metal excellent in defect resistance can be obtained.
【００２５】そして、ワイヤ全重量に対してフラックス
中にＢａＦ2を０．５乃至５．０重量％含有させること
により、低電流域から高電流域でのアーク安定性を更に
高めることができる。しかし、ＢａＦ2が０．５重量％
未満ではその効果がなく、５．０重量％を超えると逆に
アーク安定性を損なう。ＢａＦ2の最も好ましい添加範
囲は１．０乃至３．５重量％である。なお、この効果は
亜鉛めっき鋼板の溶接においても同等に作用する。By adding 0.5 to 5.0% by weight of BaF 2 in the flux with respect to the total weight of the wire, the arc stability in a low current range to a high current range can be further improved. However, BaF 2 is 0.5% by weight.
If the amount is less than 5.0% by weight, the effect is not improved. The most preferred addition range of BaF 2 is from 1.0 to 3.5% by weight. This effect works equally well in welding galvanized steel sheets.
【００２６】なお、前記Ａｌ、Ｍｇ以外の脱酸剤とし
て、適宜Ｃ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃａなどをフラ
ックス及び／又は炭素鋼製外皮に含有させることができ
る。また、その他のフラックス成分として、フッ化物
（ＳｒＦ2、ＣａＦ2など）又は酸化物（ＭｇＯ、Ｆｅ2
Ｏ3を主体とした鉄系酸化物など）を添加することがで
きる。但し、これらの添加は前記数式１の係数Ａ及びＢ
の所定の範囲を逸脱しないような成分範囲とする必要が
ある。As a deoxidizing agent other than Al and Mg, C, Mn, Si, Ti, Zr, Ca and the like can be appropriately contained in the flux and / or the carbon steel shell. Further, as other flux components, fluorides (SrF 2 , CaF 2, etc.) or oxides (MgO, Fe 2
An iron-based oxide mainly composed of O 3 ). However, these additions correspond to the coefficients A and B
It is necessary to set the component range so as not to deviate from the predetermined range.
【００２７】本発明によるガスシールドアーク溶接用フ
ラックス入りワイヤは、シールドガスとして、炭酸ガス
の他に、アルゴンを主体とする混合ガス（Ａｒ−ＣＯ2
混合ガス、Ａｒ−Ｏ2混合ガス）又はヘリウムを主体と
する混合ガスが使用可能であるが、経済性の観点からは
炭酸ガスが望ましい。The flux-cored wire for gas shielded arc welding according to the present invention is characterized in that, as a shielding gas, in addition to carbon dioxide gas, a mixed gas mainly composed of argon (Ar-CO 2).
A mixed gas mainly composed of helium or a mixed gas (Ar-O 2 mixed gas) can be used, but carbon dioxide is desirable from the viewpoint of economy.
【００２８】また、フラックス入りワイヤとしては、例
えば図１（ａ）乃至（ｄ）に示す種々の断面形状のもの
を使用できる。図１において、Ｍは鋼製外皮であり、Ｆ
はこの外皮に充填されたフラックスである。As the flux-cored wire, for example, those having various cross-sectional shapes shown in FIGS. 1 (a) to 1 (d) can be used. In FIG. 1, M is a steel sheath and F
Is a flux filled in the outer skin.
【００２９】[0029]
【実施例】次に、本発明の効果を実証するために、本発
明の実施例及び本発明の範囲からはずれる比較例の溶接
ワイヤについてその特性を評価した結果について説明す
る。下記表１に示す化学成分の炭素鋼製外皮（ＪＩＳ
Ｇ ３１４１ ＳＰＣＣ−ＳＤ相当）を用いて、下記表
２に示す構成のガスシールドアーク溶接フラックス入り
ワイヤを製作した。ワイヤ溶融速度の測定は下記表３に
示す試験条件にて行い、ワイヤ溶融速度（ｇ／ｓｅ
ｃ）、溶接電流（Ａ）、ワイヤ突出し長さ（ｍｍ）、ワ
イヤ径（ｍｍ）を夫々測定し、前記数式１に適合するよ
うに係数Ａ及びＢを重回帰分析にて導出した。係数導出
の一例として、下記表２のＮｏ．２のガスシールドアー
ク溶接用フラックス入りワイヤにおけるワイヤ溶融速
度、ワイヤ突出し長さ、ワイヤ径及び電流の測定データ
を下記表４に示す。なお、正確な値を得るためには、ワ
イヤ突出し長さ、溶接電流を夫々３水準（合計：３×３
＝９種類）程度変化させた測定データが必要である。ま
た、ワイヤ化学成分が同一でワイヤ径の異なるものがあ
れば、それらのデータも含めるとより望ましい。なお、
ワイヤ溶融量の測定は、溶接時のワイヤ送給量、及びワ
イヤの単位長さ当たりの重量から算出している。EXAMPLES Next, in order to demonstrate the effects of the present invention, the results of evaluating the characteristics of welding wires according to examples of the present invention and comparative examples that fall outside the scope of the present invention will be described. Carbon steel skin (JIS) of the chemical composition shown in Table 1 below
G 3141 SPCC-SD) was used to produce a gas-shielded arc welding flux cored wire having the configuration shown in Table 2 below. The wire melting rate was measured under the test conditions shown in Table 3 below, and the wire melting rate (g / sec) was measured.
c), the welding current (A), the wire protrusion length (mm), and the wire diameter (mm) were each measured, and the coefficients A and B were derived by multiple regression analysis so as to conform to the above-mentioned formula 1. As an example of the coefficient derivation, No. Table 4 below shows measurement data of the wire melting rate, the wire protrusion length, the wire diameter, and the current of the flux-cored wire for gas shielded arc welding of No. 2. In order to obtain an accurate value, the wire protrusion length and the welding current were set to three levels (total: 3 × 3).
(= 9 types) measurement data is required. If there is a wire having the same chemical composition and a different wire diameter, it is more desirable to include those data. In addition,
The measurement of the wire melting amount is calculated from the wire feed amount during welding and the weight per unit length of the wire.
【００３０】亜鉛めっき鋼板のガスシールドアーク溶接
試験条件を下記表５、評価結果を下記表６に示す。下記
表６の『アーク安定性』は低電流域（１００乃至２００
Ａ）での評価であり、記号は夫々「◎：極めて良好」、
「○：良好」、「△：やや劣る」、「×：劣る」を表
す。『亜鉛めっき鋼板溶接性』−「耐ピット性」では溶
接長３００ｍｍ当たりのピット発生数が、夫々「○：ゼ
ロ」、「△：１乃至２個」、「×：３個以上」を表す。
「ビード形状」は「◎：極めて良好」、「○：良好」、
「△：やや劣る」、「×：劣る」を表す。また、「−」
は評価していないことを示す。Table 5 below shows the gas shielded arc welding test conditions for the galvanized steel sheet, and Table 6 shows the evaluation results. The “arc stability” in Table 6 below is in the low current range (100 to 200
The evaluation is A), and the symbols are “記号: extremely good”,
“○: good”, “△: slightly poor”, “x: poor”. In "galvanized steel sheet weldability"-"pit resistance", the number of pits generated per 300 mm of welding length represents "o: zero", ": 1 to 2", and "x: 3 or more", respectively.
“Bead shape” is “◎: extremely good”, “○: good”,
"△: slightly inferior", "x: inferior". Also, "-"
Indicates that it has not been evaluated.
【００３１】[0031]
【表１】 [Table 1]
【００３２】[0032]
【表２】 [Table 2]
【００３３】[0033]
【表３】 [Table 3]
【００３４】[0034]
【表４】 [Table 4]
【００３５】[0035]
【表５】 [Table 5]
【００３６】[0036]
【表６】 [Table 6]
【００３７】この表６に示すように、比較例９は、係数
Ａの値が本発明で規定する上限値を上回っており、Ｂａ
化合物、Ａｌ、Ｍｇの含有量がいずれも本発明で規定す
る下限を下回っているため、低電流でのアーク安定性に
やや劣っており、亜鉛めっき鋼板の溶接においては、ス
パッタの発生が多く、ビード形状に劣り、耐ビット性も
劣っていた。また、比較例１０は、係数Ｂの値及びＭｇ
の含有量が本発明で規定する上限値を上回っているた
め、アークの安定性が劣っており、またビード形状に劣
っていた。従って、耐ビット性は判定していない。比較
例１１は、係数ＡならびにＢの値が本発明で規定する下
限を下回り、Ａｌ含有量が本発明で規定する上限を上回
っているため、アーク安定性がやや劣り、溶滴の移行が
スムーズでなく、ビード形状もやや劣っていた。比較例
１２はＢａ化合物の含有量が本発明で規定する上限値を
上回っているため、アークの安定性に劣っていた。比較
例１３は、直流逆極性を採用している上に、係数Ａの値
が本発明で規定する上限値を上回っており、Ｂａ化合
物、Ａｌ、Ｍｇの含有量がいずれも本発明で規定する下
限を下回っているため、アーク安定性に劣り、亜鉛めっ
き鋼板の溶接においてはスパッタの発生著しく、溶接ビ
ードが吹き飛ばされて、まともな溶接ビードを得ること
ができなかった。従って、耐ビット性は評価していな
い。As shown in Table 6, in Comparative Example 9, the value of the coefficient A exceeded the upper limit specified in the present invention.
Since the contents of the compound, Al, and Mg are all below the lower limit specified in the present invention, the arc stability at a low current is slightly inferior. The bead shape was inferior, and the bit resistance was also inferior. Comparative Example 10 shows that the value of coefficient B and Mg
Was higher than the upper limit specified in the present invention, so that the arc stability was inferior and the bead shape was inferior. Therefore, the bit resistance has not been determined. In Comparative Example 11, since the values of the coefficients A and B were lower than the lower limit specified in the present invention and the Al content was higher than the upper limit specified in the present invention, the arc stability was slightly inferior and the transfer of droplets was smooth. However, the bead shape was also slightly inferior. Comparative Example 12 was inferior in arc stability because the content of the Ba compound exceeded the upper limit specified in the present invention. Comparative Example 13 employs DC reverse polarity, and the value of the coefficient A exceeds the upper limit defined in the present invention, and the contents of Ba compound, Al, and Mg are all defined in the present invention. Since it was below the lower limit, the arc stability was inferior, and spatter was remarkably generated in welding a galvanized steel sheet. Therefore, the bit resistance was not evaluated.
【００３８】これに対して、本発明の実施例１乃至８
は、いずれも低電流でのアーク安定性及び亜鉛めっき鋼
板の溶接に関して良好な結果が得られている。中でも、
実施例１、２，４乃至７は、請求項３を満足しているた
め、アーク安定性が極めて良好であり、更に亜鉛めっき
鋼板の溶接性にも優れた結果が得られた。また、実施例
８は請求項２を満足しているため、亜鉛めっき鋼板の溶
接において良好な結果が得られた。実施例３は請求項１
のみを満足するものであり、実施例１，２，４乃至８と
比較してアーク安定性と亜鉛めっき鋼板の耐ピット性が
若干劣るものの、合格範囲にはある。In contrast, Embodiments 1 to 8 of the present invention
In each case, good results were obtained with respect to arc stability at low current and welding of galvanized steel sheet. Among them,
Since Examples 1, 2, 4 to 7 satisfy Claim 3, the arc stability is extremely good, and the results that the galvanized steel sheet has excellent weldability are obtained. Further, since Example 8 satisfied Claim 2, good results were obtained in welding a galvanized steel sheet. Embodiment 3 is Claim 1
Only, the arc stability and the pit resistance of the galvanized steel sheet are slightly inferior to those of Examples 1, 2, 4 to 8, but within the acceptable range.
【００３９】[0039]
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る亜鉛
めっき鋼板用ガスシールドアーク溶接用フラックス入り
ワイヤを使用すると、低電流域においても溶滴が小粒で
あり、優れたアーク安定性を示し、良好な作業性が得ら
れ、亜鉛めっき鋼板の溶接においてもスパッタの発生が
少なく、耐ビット性及び耐ブローホール性が優れた溶接
を行うことができ、この亜鉛めっき鋼板の溶接分野にお
いて溶接ビードの手直し及びめっき層の除去等の作業工
数を低減することができ、溶接の高能率化に貢献するこ
とができる。As described above, when the flux-cored wire for gas shielded arc welding for galvanized steel sheets according to the present invention is used, droplets are small even in a low current range, and excellent arc stability is exhibited. , Good workability is obtained, little spatter is generated even when welding galvanized steel sheet, and welding with excellent bit resistance and blow hole resistance can be performed. In this case, the number of man-hours for reworking and removing the plating layer can be reduced, and it is possible to contribute to higher welding efficiency.
【図１】本発明に用いるフラックス入りワイヤの断面形
状の例を模式的に示す図である。FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an example of a cross-sectional shape of a flux-cored wire used in the present invention.
Ｍ：炭素鋼製外皮 Ｆ：フラックス M: Carbon steel skin F: Flux
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 明 神奈川県藤沢市宮前字裏河内100番１ 株 式会社神戸製鋼所藤沢事業所内 (72)発明者 内山 肇 神奈川県藤沢市宮前字裏河内100番１ 株 式会社神戸製鋼所藤沢事業所内 Ｆターム(参考） 4E001 AA03 BB06 CC02 DB03 DC05 EA01 EA07 EA10 4E084 AA19 AA25 BA10 BA18 CA16 CA25 DA10 EA06 GA13 HA06 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Akira Yamamoto 100-1 Urakawachi, Miyama-ji, Fujisawa-shi, Kanagawa Prefecture Inside Fujisawa Works, Kobe Steel Ltd. (72) Inventor Hajime Uchiyama 100, Urakawachi, Miyamae, Fujisawa-shi, Kanagawa Prefecture No. 1 F-term in Kobe Steel Fujisawa Works (reference) 4E001 AA03 BB06 CC02 DB03 DC05 EA01 EA07 EA10 4E084 AA19 AA25 BA10 BA18 CA16 CA25 DA10 EA06 GA13 HA06
Claims (3)
り、直流正極性（ワイヤマイナス）にてガスシールドア
ーク溶接を行うとき、単位時間当たりのワイヤ溶融量を
Ｗｎ（ｇ／ｓｅｃ）、そのときの溶接電流をＩ（Ａ）、
ワイヤ突き出し長さをＬ（ｍｍ）、ワイヤの直径をｄ
（ｍｍ）としたとき、Ｗｎ（ｇ／ｓｅｃ）が下記式を満
足し、式の右辺第１項の係数Ａが１．０乃至４．５、右
辺第２項の係数Ｂが０．５乃至２．５であり、且つワイ
ヤ全重量に対する重量％でフラックス中に、Ｂａ化合物
の総和：（金属Ｂａの重量％に換算して）０．３乃至
５．０重量％、Ａｌ：０．５乃至４．５重量％及びＭ
ｇ：０．１乃至２．０重量％からなる群から選択された
少なくとも１種の成分を含有し、直流正極性で使用する
ことを特徴とする亜鉛めっき鋼板溶接用ガスシールドア
ーク溶接用フラックス入りワイヤ。 Ｗｎ＝Ａ×１０-9×Ｉ／π（（ｄ／２）×１０-3）2＋
Ｂ×１０-1×Ｉ2×π（（ｄ／２）×１０-3）2×ＬWhen a gas shielded arc welding is performed with a direct current positive polarity (wire minus) formed by filling a carbon steel shell with a flux, the wire melting amount per unit time is Wn (g / sec). The welding current at the time is I (A),
The wire protrusion length is L (mm) and the wire diameter is d
(Mm), Wn (g / sec) satisfies the following equation, and the coefficient A of the first term on the right side of the equation is 1.0 to 4.5, and the coefficient B of the second term on the right side is 0.5 to 4.5. 2.5, and the total amount of Ba compounds in the flux as a percentage by weight based on the total weight of the wire: 0.3 to 5.0% by weight (converted to the percentage by weight of metallic Ba), Al: 0.5 to 4.5% by weight and M
g: containing at least one component selected from the group consisting of 0.1 to 2.0% by weight, and having a flux for gas-shielded arc welding for galvanized steel sheet, wherein the flux is used for direct current positive polarity. Wire. Wn = A × 10 −9 × I / π ((d / 2) × 10 −3 ) 2 +
B × 10 -1 × I 2 × π ((d / 2) × 10 -3 ) 2 × L
に、ＢａＦ2を０．５乃至５．０重量％含有し、Ａｌ及
びＭｇをＡｌ＋３Ｍｇ：１．０乃至１０．０重量％とな
るように含有することを特徴とする請求項１に記載の亜
鉛めっき鋼板溶接用ガスシールドアーク溶接用フラック
ス入りワイヤ。2. The flux contains BaF 2 in an amount of 0.5 to 5.0% by weight and Al and Mg in an amount of 1.0 to 10.0% by weight based on the total weight of the wire. The flux-cored wire for welding gas-shielded arcs for welding galvanized steel sheets according to claim 1, characterized by containing.
に、ＢａＦ2：１．０乃至３．５重量％、Ａｌ：１．５
乃至４．０重量％、Ｍｇ：０．３乃至１．５重量％を含
有することを特徴とする請求項１又は２に記載の亜鉛め
っき鋼板溶接用ガスシールドアーク溶接用フラックス入
りワイヤ。3. A flux containing 1.0 to 3.5% by weight of BaF 2 and 1.5% by weight of Al, based on the total weight of the wire.
The flux-cored wire for welding gas-shielded arcs for welding galvanized steel sheets according to claim 1, wherein the flux-cored wire contains 0.1 to 4.0% by weight and Mg: 0.3 to 1.5% by weight.
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