JP2004298912A - すみ肉溶接用フラックス入りワイヤ - Google Patents
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Abstract
【課題】高電流で高速度の溶接条件のみならず低電流域で使用した場合にも、プライマ塗布鋼板の水平すみ肉溶接において優れた耐ピット性、ビード形状、ビード外観および溶接作業性が得られるすみ肉溶接用フラックス入りワイヤを提供する。
【解決手段】ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤにおいて、ワイヤ全質量に対して、Ｚｒ酸化物をＺｒＯ２ 換算値で０．７〜２．０％（以下、換算値はこれに準ずる）、ＳｉＯ２ 換算値を０．５〜１．２％、ＴｉＯ２ 換算値を０．３〜０．９％、ただし、ＺｒＯ２ 換算値／ＴｉＯ２ 換算値を１．１〜２．４、Ａｌ２ Ｏ３ 換算値ならびにＭｇＯ換算値（Ａｌ、Ｍｇの単体と酸化物）を合計０．２〜１．０％、Ｎａ２ ＯおよびＫ２ Ｏの合計を０．１６〜０．３５％含有する。
【選択図】 なし
【解決手段】ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤにおいて、ワイヤ全質量に対して、Ｚｒ酸化物をＺｒＯ２ 換算値で０．７〜２．０％（以下、換算値はこれに準ずる）、ＳｉＯ２ 換算値を０．５〜１．２％、ＴｉＯ２ 換算値を０．３〜０．９％、ただし、ＺｒＯ２ 換算値／ＴｉＯ２ 換算値を１．１〜２．４、Ａｌ２ Ｏ３ 換算値ならびにＭｇＯ換算値（Ａｌ、Ｍｇの単体と酸化物）を合計０．２〜１．０％、Ｎａ２ ＯおよびＫ２ Ｏの合計を０．１６〜０．３５％含有する。
【選択図】 なし
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、軟鋼および４９０〜５９０Ｎ／ｍｍ２ 級高張力鋼や耐候性鋼などにショッププライマ（主に無機ジンクプライマ）を塗装した鋼板（以下、プライマ塗装鋼板という。）のすみ肉溶接用フラックス入りワイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
船舶、橋梁などの分野では、プライマ塗装鋼板のすみ肉溶接の比率が高く、これの溶接能率の向上のために溶接材料面についても改良要望が依然として強い。プライマ塗装鋼板を特に水平すみ肉溶接した場合、耐ピット性、ビード形状およびビード外観の劣化が問題となるが、これらの改善を目的としたフラックス入りワイヤが種々提案されている。プライマ塗装鋼板のすみ肉溶接用フラックス入りワイヤとしては、特開平３−１８０２９８号公報のようにＴｉＯ２ を主体とするスラグ形成剤を少量含有するもの（以下、ＴｉＯ２ 系低スラグワイヤという。）が一般的に使用されている。しかし、近年、特開平１１−５１９３号公報や特開２０００−４２７８７号公報のようなＺｒＯ２ を主体とするスラグ形成剤を少量含有するもの（以下、ＺｒＯ２ 系低スラグワイヤという。）が提案されている。
【０００３】
本発明者らは上記提案にあるＴｉＯ２ 系低スラグワイヤおよびＺｒＯ２ 系低スラグワイヤについて、両者間の溶接特性を比較検討した。例えば造船や橋梁分野で行われている一般的な施工条件として、目標脚長５〜６ｍｍに対して、ワイヤ径１．２ｍｍ、溶接速度４０〜５０ｃｍ／ｍｉｎ（溶接電流２５０〜３００Ａ）のような比較的低電流で低速度の溶接条件下では、ＴｉＯ２ 系低スラグワイヤの方がビード形状、外観および溶接作業性（アーク安定性、スパッタ、スラグ剥離性など）が良好であり総合的に優位にある。
【０００４】
ＺｒＯ２ 系低スラグワイヤは、上記のような比較的低電流域で使用すると溶滴が大きくなり大粒のスパッタが発生し、また溶融スラグの凝固が速いのでごつごつしたビード外観になる。また溶接速度が４０〜５０ｃｍ／ｍｉｎであっても無機ジンクプライマの塗装膜厚が厚くなった場合、ピットやガス溝が発生し耐ピット性についてもＴｉＯ２ 系低スラグワイヤと比較して格段の優位性は認められなかった。一方、例えばワイヤ径１．２ｍｍ、溶接速度６０ｃｍ／ｍｉｎ以上、溶接電流３３０Ａ以上のような高電流で高速度の水平すみ肉溶接では、ＺｒＯ２ 系低スラグワイヤの方が耐ピット性、ビード形状およびビード外観の劣化が少なくなり、大粒のスパッタも減少傾向を示した。
【０００５】
すなわち、従来のＺｒＯ２ 系低スラグワイヤは、特に高電流で高速度の溶接条件で使用することを目的に開発されたものであって、比較的低電流側で使用した場合の耐ピット性、ビード形状、ビード外観および溶接作業性の改良が必要である。
【０００６】
【引用文献】
（ａ）特許文献１（特開平３−１８０２９８号公報）
（ｂ）特許文献２（特開平１１−５１９３号公報）
（ｃ）特許文献３（特開２０００−４２７８７号公報）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ＺｒＯ２ 系低スラグワイヤによる上記高電流で高速度の溶接条件における利点に着目し、この種ワイヤの用途をさらに発展拡大するために、溶接電流および溶接速度など広い溶接条件範囲で使用して優れた耐ピット性、良好なビード形状、ビード外観および溶接作業性が得られるすみ肉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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は、鋼製外皮内にフラックスを充填してなるガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤにおいて、ワイヤ全質量に対する質量％で、
Ｚｒ酸化物をＺｒＯ２ 換算値で０．７〜２．０％、Ｓｉ酸化物をＳｉＯ２ 換算値で０．５〜１．２％、Ｔｉ酸化物をＴｉＯ２ 換算値で０．３〜０．９％、ただし、ＺｒＯ２ 換算値／ＴｉＯ２ 換算値を１．１〜２．４、
ＡｌおよびＡｌ酸化物の一方または両方のＡｌ２ Ｏ３ 換算値ならびにＭｇおよびＭｇ酸化物の一方または両方のＭｇＯ換算値の１種または２種の合計を０．２〜１．０％、ただしＭｇおよびＭｇ酸化物の一方または両方のＭｇＯ換算値を０．５％以下、
Ｆｅ酸化物のＦｅＯ換算値およびＭｎ酸化物のＭｎＯ換算値の１種または２種の合計を０．２％以下、
Ｎａ２ ＯおよびＫ２ Ｏの合計を０．１６〜０．３５％、ただし、Ｎａ２ Ｏの０．０７％以上がＳｉＯ２ −Ｎａ２ Ｏ系化合物に含まれるものであることを特徴とするすみ肉溶接用フラックス入りワイヤにある。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明者らはＺｒＯ２ 系低スラグワイヤについて、種々のワイヤを試作して、さらに詳細に検討した。本発明のすみ肉溶接用フラックス入りワイヤがＺｒＯ２をスラグ形成剤の主要成分にした理由は、その特有の強いアーク力による溶融プールの激しい攪拌作用と、均一なスラグ被包状態がスラグ生成量を少なくしても得られるからである。これによりプライマ燃焼ガスを溶融プールから外部に放出しやすくし、ピットの発生を防止できる。また、ＺｒＯ２ は溶融スラグの凝固温度を高くするので、高電流化にともなって強くなるアーク力による溶融プールの過度の後退を抑制してビードの凸状化を防止するように作用する。
【００１０】
ＺｒＯ２ とともにＳｉＯ２ 、ＴｉＯ２ 、Ａｌ２ Ｏ３ （Ａｌ）、ＭｇＯ（Ｍｇ）、ＦｅＯ、ＭｎＯ、Ｎａ２ Ｏ、Ｋ２ Ｏについて限定したが、本発明では、特にＺｒＯ２ に対するＴｉＯ２ の比率を規定し、かつＳｉＯ２ −Ｎａ２ Ｏ系化合物を含むＮａ２ ＯとＫ２ Ｏを多めに含有させ、さらにＦｅＯやＭｎＯの含有量を制限する。これによってアーク状態および溶融スラグの凝固温度および粘性（流動性）を適度な溶融プールの後退と良好なスラグ被包状態が得られるように調整し、高電流で高速度の溶接条件での使用に限定されることなく、従来のＺｒＯ２ 系低スラグワイヤの欠点であった比較的低電流域における溶接性をも向上させ、この種ワイヤの施工現場における適用性を大幅に高めることができる。
【００１１】
図１はすみ肉溶接用フラックス入りワイヤによる水平すみ肉溶接状況（アーク力と溶融スラグの凝固状態）を説明するために示した模式図であって、図１（ａ）の本発明の場合、アーク２の力で溶融プール３が激しく攪拌されるが、溶融プール３が適度に後退（図の右方向）して保持されるので、良好な耐ピット性、ビード形状およびビード外観が確保できる。なお、１はワイヤ、４は凝固スラグを示す。
【００１２】
これに対し、図１（ｂ）に示したように溶融プール３の後退距離が長すぎると高電流で高速度の溶接条件ではビード形状が凸状になる。逆に図１（Ｃ）に示すように溶融プール３の後退距離が短すぎると、特に低電流域で使用した場合に耐ピット性、ビード形状およびビード外観が不良になる。図１（ｂ）は従来のＴｉＯ２ 系低スラグワイヤの場合によく見られる形態である。図１（Ｃ）は従来のＺｒＯ２ 系低スラグワイヤを比較的低電流域で使用した場合の形態である。
【００１３】
以下に本発明のすみ肉溶接用フラックス入りワイヤの成分限定理由を述べる。
ジルコンサンドや酸化ジルコン等に含まれるＺｒ酸化物がワイヤ全質量に対する質量％（以下、％という。）でＺｒＯ２ 換算値が０．７％未満では、溶融プールの攪拌作用が低下してピットが発生しやすく、ＺｒＯ２ 系スラグワイヤの効果を発揮できない。また、特に高電流域で溶融プールが後退しすぎてビードが凸状化したり、スラグ被包状態が悪くなりスラグを除去しにくくビード外観も不良となる。ＺｒＯ２ 換算値が２．０％を超えると、低電流域および高電流域ともにアークが粗く大粒のスパッタが多発し、また溶融スラグの凝固が早くなりすぎてスラグ粘性が急激に増加するためにピットやガス溝が発生しやすくなる。このときのビード外観は粗いアーク状態と溶融プールが凝固しやすいことが相まってごつごつして滑らかさがなくなる。
【００１４】
珪砂やジルコンサンド等に含まれるＳｉ酸化物がＳｉＯ２ 換算値で０．５％未満では、スラグ被包状態が悪くスラグ剥離不良になり、ビード形状およびビード外観も不良になる。ＳｉＯ２ 換算値が１．２％を超えると、アークが粗くスパッタ発生量が多くなる。さらに、ビード趾端部（下板側）が膨れビード形状およびビード外観が不良になり、ピットやガス溝も発生しやすくなる。
【００１５】
ルチール、酸化チタン、チタンスラグ、チタン酸ソーダ等に含まれるＴｉ酸化物がＴｉＯ２ 換算値で０．３％未満では、アークが粗くスパッタ発生量が多くなり、またスラグ剥離性、ビード形状およびビード外観も不良となる。ＴｉＯ２ 換算値が０．９％を超えると、スラグ被包むらが起こり、ビード上部（立板側）にスラグが薄く残り除去しにくく、ビード表面はざらつき光沢がなくなる。また、下板側のビード趾端部は膨れて下板とのなじみ性が悪いビード形状になる。ＴｉＯ２ を２％を超えて増加させていくと、スラグ被包状態、アーク安定性などは徐々に良好になるが、前記ＴｉＯ２ 系低スラグワイヤと同様に高電流で高速度の溶接条件ではピットやガス溝が発生しやすくなる。
【００１６】
さらに、ＺｒＯ２ 換算値／ＴｉＯ２ 換算値を１．１〜２．４の範囲に制限した。ＺｒＯ２ 換算値／ＴｉＯ２ 換算値が１．１未満では、スラグ被包状態が悪くなりビード形状、ビード外観およびスラグ剥離性が不良になる。ＺｒＯ２ 換算値／ＴｉＯ２ 換算値が２．４を超えると、スパッタ発生量が多くなり、また溶融スラグの凝固が速くスラグ粘性が急激に大きくなるためピットやガス溝が発生しやすくなり、ビード形状の劣化およびビード外観はごつごつして滑らかさがなくなる。これは特に低電流域の溶接条件で使用した場合に顕著に現れる。
【００１７】
Ａｌ、Ｍｇは強脱酸剤として作用し溶接金属の衝撃値を向上させるが、このときの脱酸生成物であるＡｌ２ Ｏ３ 、ＭｇＯはアルミナ粉（Ａｌ２ Ｏ３ ）、マグネシア粉（ＭｇＯ）と同様に溶融スラグ成分として作用して、ビードの立板側に発生しやすいアンダーカットを防止し、またビード趾端部のなじみ性を良好にする。この効果は、ＡｌおよびＡｌ酸化物の一方または両方のＡｌ２ Ｏ３ 換算値、ならびにＭｇおよびＭｇ酸化物の一方または両方のＭｇＯ換算値の１種または２種の合計で０．２％以上含有させることによって得られるが、１．０％を超えるとスラグ生成量が多くなり耐ピット性が劣化し、またスラグ被包むらが起こりスラグ剥離性、ビード形状およびビード外観が不良になる。ただし、上記ＭｇＯ換算値については０．５％を超えるとアークが粗くなりスパッタが多発したりスラグ被包状態が悪くなってビード形状およびビード外観が不良になり、またピットも発生しやすくなる。
【００１８】
ＦｅＯ、Ｆｅ２ Ｏ３ 等のＦｅ酸化物およびＭｎＯ、ＭｎＯ２ 等のＭｎ酸化物が、ＦｅＯ換算値およびＭｎＯ換算値の１種または２種の合計で０．２％を超えると、スラグ被包状態が悪くなってスラグ剥離性不良やビード外観不良になり、ビード趾端部が膨らみ、さらにヒューム発生量が際だって多くなるなどの悪影響が目立ってくる。本発明においてはＦｅ酸化物およびＭｎ酸化物をできるだけ少なく抑えることが好ましい。
【００１９】
Ｎａ２ ＯおよびＫ２ Ｏはアーク安定剤としての作用だけでなく、スラグ形成剤として溶融スラグの凝固過程の急激な粘性増加を抑えて耐ピット性を高め、また平滑なビード形状にする作用がある。このためにＮａ２ ＯおよびＫ２ Ｏの合計で０．１６〜０．３５％を含有させる。Ｎａ２ ＯおよびＫ２ Ｏの合計が０．１６％未満では特に低電流域で大粒のスパッタの発生量が多くなるとともに、ピットやガス溝が発生しやすく、ビードはごつごつした表面外観になる。一方、Ｎａ２ ＯおよびＫ２ Ｏの合計が０．３５％を超えるとスラグ剥離性、ビード形状およびビード外観が不良となり、スパッタやヒューム発生量も多くなる。
【００２０】
ただし、上記Ｎａ２ Ｏのうち、Ｎａ２ Ｏ換算値で０．０７％以上を珪酸ソーダやＳｉＯ２ を組成に含むチタン珪酸ソーダ（ＴｉＯ２ −ＳｉＯ２ −Ｎａ２ Ｏ系）などのＳｉＯ２ −Ｎａ２ Ｏ系化合物により含有させることを必須とする。ＳｉＯ２ −Ｎａ２ Ｏ系化合物は低電流域から高電流域まで広い溶接条件範囲にわたって、余盛りが小さくほぼ等脚長で趾端部のなじみ性がよいビード形状および滑らかな表面外観をもたらす。ＳｉＯ２ −Ｎａ２ Ｏ系化合物が不足して、これによるＮａ２ Ｏが０．０７％未満になると、低電流域ではビード表面のごつごつ感が解消されず、高電流域では趾端部が膨れて丸みを帯びたビード形状となり、スラグ剥離性も劣化する。
【００２１】
上記Ｎａ２ Ｏ、Ｋ２ Ｏは珪酸ソーダ、チタン酸ソーダ、弗化ソーダ、氷晶石、珪酸カリ、チタン酸カリ、カリ長石、弗化カリ等に含まれるＮａのＮａ２ Ｏ換算値およびＫのＫ２ Ｏ換算値である。
なお、弗化ソーダや珪弗化カリ等の弗化物を原料に使用する場合、それらのＦ換算値の合計が０．２０％を超えるとビード全面をスラグで被包することができなくなり、ビード上部（立板側）に除去しにくいスラグが薄く残り、また凸状のビード形状となる。
【００２２】
以上、本発明のすみ肉溶接用フラックス入りワイヤの構成要件の限定理由を述べたが、その他のワイヤ成分としては、軟鋼および４９０Ｎ／ｍｍ２ 級高張力鋼用、耐候性鋼用などフラックス入りワイヤの品種毎に規定されている溶着金属試験の機械的性質および化学成分を満足するための元素と残部は主に鉄粉である。上記元素としてはたとえばＣ（外皮成分との合計で０．０３〜０．１０％）、Ｓｉ（同、０．３〜１．０％が好ましい）、Ｍｎ（同、１．０〜３．５％）、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒなどの単体または合金鉄が挙げられる。
【００２３】
また、Ｓ、Ｂｉなどのスラグ剥離補助剤を含有させることは、スラグ被包性を劣化させない程度の微量（０．０１〜０．０５％程度）であれば可能である。
【００２４】
ワイヤに起因する水素は、アーク雰囲気中の水素分圧を上げピットの発生を助長する。ワイヤの全水素量を５０ｐｐｍ以下（不活性ガス融解熱伝導法による分析）にすることにより本発明の耐ピット性の改善効果が一層発揮される。なお、ワイヤの低水素化はフラックス原料の種類、充填フラックスの乾燥条件あるいはシームレスタイプのフラックス入りワイヤの場合はワイヤの中間焼鈍条件を適宜選択することによって可能である。
【００２５】
また、図２はフラックス入りワイヤの各種断面を示すが、図２（ａ）に示したような貫通した隙間が鋼製外皮１０に無い断面形態のシームレスフラックス入りワイヤは特に好ましい。上記断面形態は初期ワイヤの低水素化が可能であるとともに、吸湿性のあるＮａ２ ＯやＫ２ Ｏ原料をフラックス９中にかなり含有する本発明のすみ肉溶接用フラックス入りワイヤにおいて、製造過程、保管中、使用中に大気からの水分吸収がほとんどないので耐ピット性の改善効果が大きくなる。なお、ワイヤ断面形態については特に限定しないが、図２（ｂ）、図２（ｃ）に示したような断面形態にする場合は、製造中、保管中、使用中に大気からのフラックス９の吸湿防止には十分注意しなければならない。
【００２６】
本発明のすみ肉溶接用フラックス入りワイヤは、フラックス充填後の伸線加工性が良好な軟鋼または低合金鋼の外皮内に、前記限定した成分のフラックスをワイヤ全質量に対して１１〜２０％程度充填後、ダイス伸線やローラ圧延加工により所定のワイヤ径（１．０〜１．６ｍｍ）に縮径して製造される。溶接用のシールドガスはＣＯ２ ガスが一般的であるが、Ａｒ−ＣＯ２ などの混合ガスも使用できる。
以下、実施例により本発明の効果をさらに詳細に示す。
【００２７】
【実施例】
（実施例１）
軟鋼パイプ（Ｃ：０．０２％、Ｓｉ：０．０１％、Ｍｎ：０．３０％）にフラックスを充填後、縮径して（外皮の軟化および脱水素のための中間焼鈍を１回実施）、フラックス充填率１３〜１５％でワイヤ径１．２ｍｍの、図２（ａ）に示すような貫通した隙間が鋼製外皮に無いシームレスタイプのフラックス入りワイヤを各種試作した。表１および表２に試作ワイヤを示した。なお、ワイヤの全水素量は全ワイヤとも２０〜５０ｐｐｍの範囲にあることを確認した。
【００２８】
【表１】
【００２９】
【表２】
【００３０】
これら試作ワイヤを使用して、図３に示した無機ジンクプライマ塗装鋼板のＴ字すみ肉試験体を用いて自動溶接機で水平すみ肉溶接試験を行った。試験体は鋼種ＳＭ４９０Ｂ、板厚１６ｍｍ、試験体長さ１．０ｍであって、プライマ７の膜厚は約２５〜３０μｍで下板５および立板６端面にもプライマ７の塗装がある。これら鋼板を加圧しながら下板５と立板６の間隙がない状態で仮付け溶接して試験体とした。
【００３１】
溶接条件は電流３５０Ａ、アーク電圧３７〜３８Ｖ、溶接速度７５ｃｍ／ｍｉｎ、チップ・母材間距離３０ｍｍ、電源極性ＤＣ（ワイヤ＋）、シールドガスＣＯ２ ガス（流量２５リットル／ｍｉｎ）で、両側同時溶接（両極のシフト距離７５ｍｍ）して、スパッタ発生状態、スラグ剥離性、ビード形状、ビード外観および耐ピット性を評価した。表３に溶接試験結果を示す。表３において耐ピット性は○：ピット、ガス溝発生なし、△：１〜１０個／ｍ以下、×：多発を示す。ビート形状・外観は○：良好、△：問題あり、×：特に悪い（使用不可）を示す。スラグ剥離性は○：良好、△：除去しにくい、×：除去不可能を示す。スパッタは○：小粒で少ない、△：小粒、大粒混在で多い、×：大粒で多いを示す。また総合評価は○：合格、×：不合格を示す。
【００３２】
【表３】
【００３３】
表３中ワイヤ記号Ｗ１〜Ｗ７が本発明例、ワイヤ記号Ｗ８〜Ｗ２２は比較例である。本発明例であるワイヤ記号Ｗ１〜Ｗ７は、スパッタ発生量が少なく、スラグ剥離性、ビード形状、ビード外観および耐ピット性のいずれも良好で、極めて満足な結果であった。
【００３４】
比較例中ワイヤ記号Ｗ８は、ＺｒＯ２ が多く、またＺｒＯ２ 換算値／ＴｉＯ２ 換算値が大きいので、スパッタの発生量が多く、さらに耐ピット性、ビード形状およびビード外観が不良となった。
ワイヤ記号Ｗ９は、ＺｒＯ２ が少なく、またＺｒＯ２ 換算値／ＴｉＯ２ 換算値が小さいので、スラグ剥離性、耐ピット性、ビード形状およびビード外観のいずれも不良となった。
【００３５】
ワイヤ記号Ｗ１０はＳｉＯ２ が多いので、スパッタが多発し、耐ピット性、ビード形状およびビード外観も不良となった。
ワイヤ記号Ｗ１１は、ＳｉＯ２ が少ないので、スラグ剥離性、ビード形状およびビード外観が不良となった。
【００３６】
ワイヤ記号Ｗ１２は、ＴｉＯ２ が多いので、スラグ剥離性、ビード形状およびビード外観が不良となった。
ワイヤ記号Ｗ１３は、ＴｉＯ２ が少なく、またＺｒＯ２ 換算値／ＴｉＯ２ 換算値が大きいので、スパッタが多発し、耐ピット性、ビード形状、ビード外観およびスラグ剥離性も不良となった。
【００３７】
ワイヤ記号Ｗ１４は、ＺｒＯ２ 換算値／ＴｉＯ２ 換算値が大きいので、スパッタが多発し、耐ピット性、ビード形状およびビード外観も不良になった。
ワイヤ記号Ｗ１５は、ＺｒＯ２ 換算値／ＴｉＯ２ 換算値が小さいので、スラグ剥離性、ビード形状およびビード外観が不良となった。
【００３８】
ワイヤ記号Ｗ１６は、ＭｇとＭｇ酸化物によるＭｇＯ換算値の合計が多いので、スパッタが多発し、耐ピット性、ビード形状およびビード外観も不良となった。
ワイヤ記号Ｗ１７は、Ａｌ換算値とＭｇＯ換算値の合計が多いので、耐ピット性、ビード形状、ビード外観およびスラグ剥離性が不良となった。
ワイヤ記号Ｗ１８はＡｌ換算値とＭｇＯ換算値の合計が少ないので、ビード形状が不良となった。
【００３９】
ワイヤ記号Ｗ１９は、ＭｎＯ換算値が多いので、スラグ剥離性、ビード形状およびビード外観が不良となった。
ワイヤ記号Ｗ２０は、ＳｉＯ２ −Ｎａ２ Ｏ系化合物を原料として使用していないので、スラグ剥離性およびビード形状が不良となった。
【００４０】
ワイヤ記号Ｗ２１は、Ｎａ２ Ｏ換算値とＫ２ Ｏ換算値の合計が多いので、スパッタが多発し、スラグ剥離性、ビード形状およびビード外観も不良となった。
ワイヤ記号Ｗ２２は、Ｎａ２ Ｏ換算値とＫ２ Ｏ換算値の合計が少ないので、スパッタ発生量が多くなった。
【００４１】
（実施例２）
実施例１と同じ試作ワイヤおよび無機ジンクプライマ塗装鋼板のＴ字すみ肉試験体を用いて自動溶接機で同様に水平すみ肉溶接試験を行った。
溶接条件は溶接電流２６０Ａ、アーク電圧３１Ｖ、溶接速度４５ｃｍ／ｍｉｎ、チップ・母材間距離２５ｍｍ、電源極性ＤＣ（ワイヤ＋）、シールドガスＣＯ２ ガス（流量２５リットル／ｍｉｎ）で、両側同時溶接（両極のシフト距離０ｍｍ）して、スパッタ発生状態、スラグ剥離性、ビード形状、ビード外観および耐ピット性を評価した。表４に溶接試験結果を示す。○、△、×の評価の基準は表３と同じである。
【００４２】
【表４】
【００４３】
本発明例であるワイヤ記号Ｗ１〜Ｗ７は、スパッタ発生状態、スラグ剥離性、ビード形状、ビード外観および耐ピット性のいずれも良好な試験結果が得られた。
【００４４】
比較例中ワイヤ記号Ｗ１４は、ＺｒＯ２ 換算値／ＴｉＯ２ 換算値が大きいので、耐ピット性、ビード形状およびビード外観が不良で、スパッタ発生量も多くなった。
ワイヤ記号Ｗ１５は、ＺｒＯ２ 換算値／ＴｉＯ２ 換算値が小さいので、スラグ剥離性が不良で、ビード形状およびビード外観も不良となった。
【００４５】
ワイヤ記号Ｗ１９は、ＭｎＯ換算値が多いので、ビード形状、ビード外観およびスラグ剥離性が不良となった。
ワイヤ記号Ｗ２０は、ＳｉＯ２ −Ｎａ２ Ｏ系化合物を原料として使用していないので、ビード形状およびビード外観が不良となった。
ワイヤ記号Ｗ２２は、Ｎａ２ Ｏ換算値とＫ２ Ｏ換算値の合計が少ないので、スパッタ発生量が多く、ビード形状、ビード外観および耐ピット性も不良となった。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のすみ肉溶接用フラックス入りワイヤによれば、プライマ塗布鋼板の水平すみ肉溶接において、高電流で高速度の溶接条件のみならず低電流域で使用した場合にも優れた耐ピット性、ビード形状、ビード外観および溶接作業性が得られるので、溶接の高能率化および溶接部の品質向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、すみ肉溶接用フラックス入りワイヤによる水平すみ肉溶接状況を説明するために示した模式図
【図２】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はフラックス入りワイヤの断面形状を示す模式図
【図３】本発明の実施例に用いた水平すみ肉溶接試験体および溶接後のビード断面を示す模式図
【符号の説明】
１ ワイヤ
２ アーク
３ 溶融プール
４ 凝固スラグ
５ 下板
６ 立板
７ プライマ
８ ビード
９ フラックス
１０ 鋼製外皮
【発明が属する技術分野】
本発明は、軟鋼および４９０〜５９０Ｎ／ｍｍ２ 級高張力鋼や耐候性鋼などにショッププライマ（主に無機ジンクプライマ）を塗装した鋼板（以下、プライマ塗装鋼板という。）のすみ肉溶接用フラックス入りワイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
船舶、橋梁などの分野では、プライマ塗装鋼板のすみ肉溶接の比率が高く、これの溶接能率の向上のために溶接材料面についても改良要望が依然として強い。プライマ塗装鋼板を特に水平すみ肉溶接した場合、耐ピット性、ビード形状およびビード外観の劣化が問題となるが、これらの改善を目的としたフラックス入りワイヤが種々提案されている。プライマ塗装鋼板のすみ肉溶接用フラックス入りワイヤとしては、特開平３−１８０２９８号公報のようにＴｉＯ２ を主体とするスラグ形成剤を少量含有するもの（以下、ＴｉＯ２ 系低スラグワイヤという。）が一般的に使用されている。しかし、近年、特開平１１−５１９３号公報や特開２０００−４２７８７号公報のようなＺｒＯ２ を主体とするスラグ形成剤を少量含有するもの（以下、ＺｒＯ２ 系低スラグワイヤという。）が提案されている。
【０００３】
本発明者らは上記提案にあるＴｉＯ２ 系低スラグワイヤおよびＺｒＯ２ 系低スラグワイヤについて、両者間の溶接特性を比較検討した。例えば造船や橋梁分野で行われている一般的な施工条件として、目標脚長５〜６ｍｍに対して、ワイヤ径１．２ｍｍ、溶接速度４０〜５０ｃｍ／ｍｉｎ（溶接電流２５０〜３００Ａ）のような比較的低電流で低速度の溶接条件下では、ＴｉＯ２ 系低スラグワイヤの方がビード形状、外観および溶接作業性（アーク安定性、スパッタ、スラグ剥離性など）が良好であり総合的に優位にある。
【０００４】
ＺｒＯ２ 系低スラグワイヤは、上記のような比較的低電流域で使用すると溶滴が大きくなり大粒のスパッタが発生し、また溶融スラグの凝固が速いのでごつごつしたビード外観になる。また溶接速度が４０〜５０ｃｍ／ｍｉｎであっても無機ジンクプライマの塗装膜厚が厚くなった場合、ピットやガス溝が発生し耐ピット性についてもＴｉＯ２ 系低スラグワイヤと比較して格段の優位性は認められなかった。一方、例えばワイヤ径１．２ｍｍ、溶接速度６０ｃｍ／ｍｉｎ以上、溶接電流３３０Ａ以上のような高電流で高速度の水平すみ肉溶接では、ＺｒＯ２ 系低スラグワイヤの方が耐ピット性、ビード形状およびビード外観の劣化が少なくなり、大粒のスパッタも減少傾向を示した。
【０００５】
すなわち、従来のＺｒＯ２ 系低スラグワイヤは、特に高電流で高速度の溶接条件で使用することを目的に開発されたものであって、比較的低電流側で使用した場合の耐ピット性、ビード形状、ビード外観および溶接作業性の改良が必要である。
【０００６】
【引用文献】
（ａ）特許文献１（特開平３−１８０２９８号公報）
（ｂ）特許文献２（特開平１１−５１９３号公報）
（ｃ）特許文献３（特開２０００−４２７８７号公報）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ＺｒＯ２ 系低スラグワイヤによる上記高電流で高速度の溶接条件における利点に着目し、この種ワイヤの用途をさらに発展拡大するために、溶接電流および溶接速度など広い溶接条件範囲で使用して優れた耐ピット性、良好なビード形状、ビード外観および溶接作業性が得られるすみ肉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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は、鋼製外皮内にフラックスを充填してなるガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤにおいて、ワイヤ全質量に対する質量％で、
Ｚｒ酸化物をＺｒＯ２ 換算値で０．７〜２．０％、Ｓｉ酸化物をＳｉＯ２ 換算値で０．５〜１．２％、Ｔｉ酸化物をＴｉＯ２ 換算値で０．３〜０．９％、ただし、ＺｒＯ２ 換算値／ＴｉＯ２ 換算値を１．１〜２．４、
ＡｌおよびＡｌ酸化物の一方または両方のＡｌ２ Ｏ３ 換算値ならびにＭｇおよびＭｇ酸化物の一方または両方のＭｇＯ換算値の１種または２種の合計を０．２〜１．０％、ただしＭｇおよびＭｇ酸化物の一方または両方のＭｇＯ換算値を０．５％以下、
Ｆｅ酸化物のＦｅＯ換算値およびＭｎ酸化物のＭｎＯ換算値の１種または２種の合計を０．２％以下、
Ｎａ２ ＯおよびＫ２ Ｏの合計を０．１６〜０．３５％、ただし、Ｎａ２ Ｏの０．０７％以上がＳｉＯ２ −Ｎａ２ Ｏ系化合物に含まれるものであることを特徴とするすみ肉溶接用フラックス入りワイヤにある。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明者らはＺｒＯ２ 系低スラグワイヤについて、種々のワイヤを試作して、さらに詳細に検討した。本発明のすみ肉溶接用フラックス入りワイヤがＺｒＯ２をスラグ形成剤の主要成分にした理由は、その特有の強いアーク力による溶融プールの激しい攪拌作用と、均一なスラグ被包状態がスラグ生成量を少なくしても得られるからである。これによりプライマ燃焼ガスを溶融プールから外部に放出しやすくし、ピットの発生を防止できる。また、ＺｒＯ２ は溶融スラグの凝固温度を高くするので、高電流化にともなって強くなるアーク力による溶融プールの過度の後退を抑制してビードの凸状化を防止するように作用する。
【００１０】
ＺｒＯ２ とともにＳｉＯ２ 、ＴｉＯ２ 、Ａｌ２ Ｏ３ （Ａｌ）、ＭｇＯ（Ｍｇ）、ＦｅＯ、ＭｎＯ、Ｎａ２ Ｏ、Ｋ２ Ｏについて限定したが、本発明では、特にＺｒＯ２ に対するＴｉＯ２ の比率を規定し、かつＳｉＯ２ −Ｎａ２ Ｏ系化合物を含むＮａ２ ＯとＫ２ Ｏを多めに含有させ、さらにＦｅＯやＭｎＯの含有量を制限する。これによってアーク状態および溶融スラグの凝固温度および粘性（流動性）を適度な溶融プールの後退と良好なスラグ被包状態が得られるように調整し、高電流で高速度の溶接条件での使用に限定されることなく、従来のＺｒＯ２ 系低スラグワイヤの欠点であった比較的低電流域における溶接性をも向上させ、この種ワイヤの施工現場における適用性を大幅に高めることができる。
【００１１】
図１はすみ肉溶接用フラックス入りワイヤによる水平すみ肉溶接状況（アーク力と溶融スラグの凝固状態）を説明するために示した模式図であって、図１（ａ）の本発明の場合、アーク２の力で溶融プール３が激しく攪拌されるが、溶融プール３が適度に後退（図の右方向）して保持されるので、良好な耐ピット性、ビード形状およびビード外観が確保できる。なお、１はワイヤ、４は凝固スラグを示す。
【００１２】
これに対し、図１（ｂ）に示したように溶融プール３の後退距離が長すぎると高電流で高速度の溶接条件ではビード形状が凸状になる。逆に図１（Ｃ）に示すように溶融プール３の後退距離が短すぎると、特に低電流域で使用した場合に耐ピット性、ビード形状およびビード外観が不良になる。図１（ｂ）は従来のＴｉＯ２ 系低スラグワイヤの場合によく見られる形態である。図１（Ｃ）は従来のＺｒＯ２ 系低スラグワイヤを比較的低電流域で使用した場合の形態である。
【００１３】
以下に本発明のすみ肉溶接用フラックス入りワイヤの成分限定理由を述べる。
ジルコンサンドや酸化ジルコン等に含まれるＺｒ酸化物がワイヤ全質量に対する質量％（以下、％という。）でＺｒＯ２ 換算値が０．７％未満では、溶融プールの攪拌作用が低下してピットが発生しやすく、ＺｒＯ２ 系スラグワイヤの効果を発揮できない。また、特に高電流域で溶融プールが後退しすぎてビードが凸状化したり、スラグ被包状態が悪くなりスラグを除去しにくくビード外観も不良となる。ＺｒＯ２ 換算値が２．０％を超えると、低電流域および高電流域ともにアークが粗く大粒のスパッタが多発し、また溶融スラグの凝固が早くなりすぎてスラグ粘性が急激に増加するためにピットやガス溝が発生しやすくなる。このときのビード外観は粗いアーク状態と溶融プールが凝固しやすいことが相まってごつごつして滑らかさがなくなる。
【００１４】
珪砂やジルコンサンド等に含まれるＳｉ酸化物がＳｉＯ２ 換算値で０．５％未満では、スラグ被包状態が悪くスラグ剥離不良になり、ビード形状およびビード外観も不良になる。ＳｉＯ２ 換算値が１．２％を超えると、アークが粗くスパッタ発生量が多くなる。さらに、ビード趾端部（下板側）が膨れビード形状およびビード外観が不良になり、ピットやガス溝も発生しやすくなる。
【００１５】
ルチール、酸化チタン、チタンスラグ、チタン酸ソーダ等に含まれるＴｉ酸化物がＴｉＯ２ 換算値で０．３％未満では、アークが粗くスパッタ発生量が多くなり、またスラグ剥離性、ビード形状およびビード外観も不良となる。ＴｉＯ２ 換算値が０．９％を超えると、スラグ被包むらが起こり、ビード上部（立板側）にスラグが薄く残り除去しにくく、ビード表面はざらつき光沢がなくなる。また、下板側のビード趾端部は膨れて下板とのなじみ性が悪いビード形状になる。ＴｉＯ２ を２％を超えて増加させていくと、スラグ被包状態、アーク安定性などは徐々に良好になるが、前記ＴｉＯ２ 系低スラグワイヤと同様に高電流で高速度の溶接条件ではピットやガス溝が発生しやすくなる。
【００１６】
さらに、ＺｒＯ２ 換算値／ＴｉＯ２ 換算値を１．１〜２．４の範囲に制限した。ＺｒＯ２ 換算値／ＴｉＯ２ 換算値が１．１未満では、スラグ被包状態が悪くなりビード形状、ビード外観およびスラグ剥離性が不良になる。ＺｒＯ２ 換算値／ＴｉＯ２ 換算値が２．４を超えると、スパッタ発生量が多くなり、また溶融スラグの凝固が速くスラグ粘性が急激に大きくなるためピットやガス溝が発生しやすくなり、ビード形状の劣化およびビード外観はごつごつして滑らかさがなくなる。これは特に低電流域の溶接条件で使用した場合に顕著に現れる。
【００１７】
Ａｌ、Ｍｇは強脱酸剤として作用し溶接金属の衝撃値を向上させるが、このときの脱酸生成物であるＡｌ２ Ｏ３ 、ＭｇＯはアルミナ粉（Ａｌ２ Ｏ３ ）、マグネシア粉（ＭｇＯ）と同様に溶融スラグ成分として作用して、ビードの立板側に発生しやすいアンダーカットを防止し、またビード趾端部のなじみ性を良好にする。この効果は、ＡｌおよびＡｌ酸化物の一方または両方のＡｌ２ Ｏ３ 換算値、ならびにＭｇおよびＭｇ酸化物の一方または両方のＭｇＯ換算値の１種または２種の合計で０．２％以上含有させることによって得られるが、１．０％を超えるとスラグ生成量が多くなり耐ピット性が劣化し、またスラグ被包むらが起こりスラグ剥離性、ビード形状およびビード外観が不良になる。ただし、上記ＭｇＯ換算値については０．５％を超えるとアークが粗くなりスパッタが多発したりスラグ被包状態が悪くなってビード形状およびビード外観が不良になり、またピットも発生しやすくなる。
【００１８】
ＦｅＯ、Ｆｅ２ Ｏ３ 等のＦｅ酸化物およびＭｎＯ、ＭｎＯ２ 等のＭｎ酸化物が、ＦｅＯ換算値およびＭｎＯ換算値の１種または２種の合計で０．２％を超えると、スラグ被包状態が悪くなってスラグ剥離性不良やビード外観不良になり、ビード趾端部が膨らみ、さらにヒューム発生量が際だって多くなるなどの悪影響が目立ってくる。本発明においてはＦｅ酸化物およびＭｎ酸化物をできるだけ少なく抑えることが好ましい。
【００１９】
Ｎａ２ ＯおよびＫ２ Ｏはアーク安定剤としての作用だけでなく、スラグ形成剤として溶融スラグの凝固過程の急激な粘性増加を抑えて耐ピット性を高め、また平滑なビード形状にする作用がある。このためにＮａ２ ＯおよびＫ２ Ｏの合計で０．１６〜０．３５％を含有させる。Ｎａ２ ＯおよびＫ２ Ｏの合計が０．１６％未満では特に低電流域で大粒のスパッタの発生量が多くなるとともに、ピットやガス溝が発生しやすく、ビードはごつごつした表面外観になる。一方、Ｎａ２ ＯおよびＫ２ Ｏの合計が０．３５％を超えるとスラグ剥離性、ビード形状およびビード外観が不良となり、スパッタやヒューム発生量も多くなる。
【００２０】
ただし、上記Ｎａ２ Ｏのうち、Ｎａ２ Ｏ換算値で０．０７％以上を珪酸ソーダやＳｉＯ２ を組成に含むチタン珪酸ソーダ（ＴｉＯ２ −ＳｉＯ２ −Ｎａ２ Ｏ系）などのＳｉＯ２ −Ｎａ２ Ｏ系化合物により含有させることを必須とする。ＳｉＯ２ −Ｎａ２ Ｏ系化合物は低電流域から高電流域まで広い溶接条件範囲にわたって、余盛りが小さくほぼ等脚長で趾端部のなじみ性がよいビード形状および滑らかな表面外観をもたらす。ＳｉＯ２ −Ｎａ２ Ｏ系化合物が不足して、これによるＮａ２ Ｏが０．０７％未満になると、低電流域ではビード表面のごつごつ感が解消されず、高電流域では趾端部が膨れて丸みを帯びたビード形状となり、スラグ剥離性も劣化する。
【００２１】
上記Ｎａ２ Ｏ、Ｋ２ Ｏは珪酸ソーダ、チタン酸ソーダ、弗化ソーダ、氷晶石、珪酸カリ、チタン酸カリ、カリ長石、弗化カリ等に含まれるＮａのＮａ２ Ｏ換算値およびＫのＫ２ Ｏ換算値である。
なお、弗化ソーダや珪弗化カリ等の弗化物を原料に使用する場合、それらのＦ換算値の合計が０．２０％を超えるとビード全面をスラグで被包することができなくなり、ビード上部（立板側）に除去しにくいスラグが薄く残り、また凸状のビード形状となる。
【００２２】
以上、本発明のすみ肉溶接用フラックス入りワイヤの構成要件の限定理由を述べたが、その他のワイヤ成分としては、軟鋼および４９０Ｎ／ｍｍ２ 級高張力鋼用、耐候性鋼用などフラックス入りワイヤの品種毎に規定されている溶着金属試験の機械的性質および化学成分を満足するための元素と残部は主に鉄粉である。上記元素としてはたとえばＣ（外皮成分との合計で０．０３〜０．１０％）、Ｓｉ（同、０．３〜１．０％が好ましい）、Ｍｎ（同、１．０〜３．５％）、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒなどの単体または合金鉄が挙げられる。
【００２３】
また、Ｓ、Ｂｉなどのスラグ剥離補助剤を含有させることは、スラグ被包性を劣化させない程度の微量（０．０１〜０．０５％程度）であれば可能である。
【００２４】
ワイヤに起因する水素は、アーク雰囲気中の水素分圧を上げピットの発生を助長する。ワイヤの全水素量を５０ｐｐｍ以下（不活性ガス融解熱伝導法による分析）にすることにより本発明の耐ピット性の改善効果が一層発揮される。なお、ワイヤの低水素化はフラックス原料の種類、充填フラックスの乾燥条件あるいはシームレスタイプのフラックス入りワイヤの場合はワイヤの中間焼鈍条件を適宜選択することによって可能である。
【００２５】
また、図２はフラックス入りワイヤの各種断面を示すが、図２（ａ）に示したような貫通した隙間が鋼製外皮１０に無い断面形態のシームレスフラックス入りワイヤは特に好ましい。上記断面形態は初期ワイヤの低水素化が可能であるとともに、吸湿性のあるＮａ２ ＯやＫ２ Ｏ原料をフラックス９中にかなり含有する本発明のすみ肉溶接用フラックス入りワイヤにおいて、製造過程、保管中、使用中に大気からの水分吸収がほとんどないので耐ピット性の改善効果が大きくなる。なお、ワイヤ断面形態については特に限定しないが、図２（ｂ）、図２（ｃ）に示したような断面形態にする場合は、製造中、保管中、使用中に大気からのフラックス９の吸湿防止には十分注意しなければならない。
【００２６】
本発明のすみ肉溶接用フラックス入りワイヤは、フラックス充填後の伸線加工性が良好な軟鋼または低合金鋼の外皮内に、前記限定した成分のフラックスをワイヤ全質量に対して１１〜２０％程度充填後、ダイス伸線やローラ圧延加工により所定のワイヤ径（１．０〜１．６ｍｍ）に縮径して製造される。溶接用のシールドガスはＣＯ２ ガスが一般的であるが、Ａｒ−ＣＯ２ などの混合ガスも使用できる。
以下、実施例により本発明の効果をさらに詳細に示す。
【００２７】
【実施例】
（実施例１）
軟鋼パイプ（Ｃ：０．０２％、Ｓｉ：０．０１％、Ｍｎ：０．３０％）にフラックスを充填後、縮径して（外皮の軟化および脱水素のための中間焼鈍を１回実施）、フラックス充填率１３〜１５％でワイヤ径１．２ｍｍの、図２（ａ）に示すような貫通した隙間が鋼製外皮に無いシームレスタイプのフラックス入りワイヤを各種試作した。表１および表２に試作ワイヤを示した。なお、ワイヤの全水素量は全ワイヤとも２０〜５０ｐｐｍの範囲にあることを確認した。
【００２８】
【表１】
【表２】
これら試作ワイヤを使用して、図３に示した無機ジンクプライマ塗装鋼板のＴ字すみ肉試験体を用いて自動溶接機で水平すみ肉溶接試験を行った。試験体は鋼種ＳＭ４９０Ｂ、板厚１６ｍｍ、試験体長さ１．０ｍであって、プライマ７の膜厚は約２５〜３０μｍで下板５および立板６端面にもプライマ７の塗装がある。これら鋼板を加圧しながら下板５と立板６の間隙がない状態で仮付け溶接して試験体とした。
【００３１】
溶接条件は電流３５０Ａ、アーク電圧３７〜３８Ｖ、溶接速度７５ｃｍ／ｍｉｎ、チップ・母材間距離３０ｍｍ、電源極性ＤＣ（ワイヤ＋）、シールドガスＣＯ２ ガス（流量２５リットル／ｍｉｎ）で、両側同時溶接（両極のシフト距離７５ｍｍ）して、スパッタ発生状態、スラグ剥離性、ビード形状、ビード外観および耐ピット性を評価した。表３に溶接試験結果を示す。表３において耐ピット性は○：ピット、ガス溝発生なし、△：１〜１０個／ｍ以下、×：多発を示す。ビート形状・外観は○：良好、△：問題あり、×：特に悪い（使用不可）を示す。スラグ剥離性は○：良好、△：除去しにくい、×：除去不可能を示す。スパッタは○：小粒で少ない、△：小粒、大粒混在で多い、×：大粒で多いを示す。また総合評価は○：合格、×：不合格を示す。
【００３２】
【表３】
表３中ワイヤ記号Ｗ１〜Ｗ７が本発明例、ワイヤ記号Ｗ８〜Ｗ２２は比較例である。本発明例であるワイヤ記号Ｗ１〜Ｗ７は、スパッタ発生量が少なく、スラグ剥離性、ビード形状、ビード外観および耐ピット性のいずれも良好で、極めて満足な結果であった。
【００３４】
比較例中ワイヤ記号Ｗ８は、ＺｒＯ２ が多く、またＺｒＯ２ 換算値／ＴｉＯ２ 換算値が大きいので、スパッタの発生量が多く、さらに耐ピット性、ビード形状およびビード外観が不良となった。
ワイヤ記号Ｗ９は、ＺｒＯ２ が少なく、またＺｒＯ２ 換算値／ＴｉＯ２ 換算値が小さいので、スラグ剥離性、耐ピット性、ビード形状およびビード外観のいずれも不良となった。
【００３５】
ワイヤ記号Ｗ１０はＳｉＯ２ が多いので、スパッタが多発し、耐ピット性、ビード形状およびビード外観も不良となった。
ワイヤ記号Ｗ１１は、ＳｉＯ２ が少ないので、スラグ剥離性、ビード形状およびビード外観が不良となった。
【００３６】
ワイヤ記号Ｗ１２は、ＴｉＯ２ が多いので、スラグ剥離性、ビード形状およびビード外観が不良となった。
ワイヤ記号Ｗ１３は、ＴｉＯ２ が少なく、またＺｒＯ２ 換算値／ＴｉＯ２ 換算値が大きいので、スパッタが多発し、耐ピット性、ビード形状、ビード外観およびスラグ剥離性も不良となった。
【００３７】
ワイヤ記号Ｗ１４は、ＺｒＯ２ 換算値／ＴｉＯ２ 換算値が大きいので、スパッタが多発し、耐ピット性、ビード形状およびビード外観も不良になった。
ワイヤ記号Ｗ１５は、ＺｒＯ２ 換算値／ＴｉＯ２ 換算値が小さいので、スラグ剥離性、ビード形状およびビード外観が不良となった。
【００３８】
ワイヤ記号Ｗ１６は、ＭｇとＭｇ酸化物によるＭｇＯ換算値の合計が多いので、スパッタが多発し、耐ピット性、ビード形状およびビード外観も不良となった。
ワイヤ記号Ｗ１７は、Ａｌ換算値とＭｇＯ換算値の合計が多いので、耐ピット性、ビード形状、ビード外観およびスラグ剥離性が不良となった。
ワイヤ記号Ｗ１８はＡｌ換算値とＭｇＯ換算値の合計が少ないので、ビード形状が不良となった。
【００３９】
ワイヤ記号Ｗ１９は、ＭｎＯ換算値が多いので、スラグ剥離性、ビード形状およびビード外観が不良となった。
ワイヤ記号Ｗ２０は、ＳｉＯ２ −Ｎａ２ Ｏ系化合物を原料として使用していないので、スラグ剥離性およびビード形状が不良となった。
【００４０】
ワイヤ記号Ｗ２１は、Ｎａ２ Ｏ換算値とＫ２ Ｏ換算値の合計が多いので、スパッタが多発し、スラグ剥離性、ビード形状およびビード外観も不良となった。
ワイヤ記号Ｗ２２は、Ｎａ２ Ｏ換算値とＫ２ Ｏ換算値の合計が少ないので、スパッタ発生量が多くなった。
【００４１】
（実施例２）
実施例１と同じ試作ワイヤおよび無機ジンクプライマ塗装鋼板のＴ字すみ肉試験体を用いて自動溶接機で同様に水平すみ肉溶接試験を行った。
溶接条件は溶接電流２６０Ａ、アーク電圧３１Ｖ、溶接速度４５ｃｍ／ｍｉｎ、チップ・母材間距離２５ｍｍ、電源極性ＤＣ（ワイヤ＋）、シールドガスＣＯ２ ガス（流量２５リットル／ｍｉｎ）で、両側同時溶接（両極のシフト距離０ｍｍ）して、スパッタ発生状態、スラグ剥離性、ビード形状、ビード外観および耐ピット性を評価した。表４に溶接試験結果を示す。○、△、×の評価の基準は表３と同じである。
【００４２】
【表４】
本発明例であるワイヤ記号Ｗ１〜Ｗ７は、スパッタ発生状態、スラグ剥離性、ビード形状、ビード外観および耐ピット性のいずれも良好な試験結果が得られた。
【００４４】
比較例中ワイヤ記号Ｗ１４は、ＺｒＯ２ 換算値／ＴｉＯ２ 換算値が大きいので、耐ピット性、ビード形状およびビード外観が不良で、スパッタ発生量も多くなった。
ワイヤ記号Ｗ１５は、ＺｒＯ２ 換算値／ＴｉＯ２ 換算値が小さいので、スラグ剥離性が不良で、ビード形状およびビード外観も不良となった。
【００４５】
ワイヤ記号Ｗ１９は、ＭｎＯ換算値が多いので、ビード形状、ビード外観およびスラグ剥離性が不良となった。
ワイヤ記号Ｗ２０は、ＳｉＯ２ −Ｎａ２ Ｏ系化合物を原料として使用していないので、ビード形状およびビード外観が不良となった。
ワイヤ記号Ｗ２２は、Ｎａ２ Ｏ換算値とＫ２ Ｏ換算値の合計が少ないので、スパッタ発生量が多く、ビード形状、ビード外観および耐ピット性も不良となった。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のすみ肉溶接用フラックス入りワイヤによれば、プライマ塗布鋼板の水平すみ肉溶接において、高電流で高速度の溶接条件のみならず低電流域で使用した場合にも優れた耐ピット性、ビード形状、ビード外観および溶接作業性が得られるので、溶接の高能率化および溶接部の品質向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、すみ肉溶接用フラックス入りワイヤによる水平すみ肉溶接状況を説明するために示した模式図
【図２】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はフラックス入りワイヤの断面形状を示す模式図
【図３】本発明の実施例に用いた水平すみ肉溶接試験体および溶接後のビード断面を示す模式図
【符号の説明】
１ ワイヤ
２ アーク
３ 溶融プール
４ 凝固スラグ
５ 下板
６ 立板
７ プライマ
８ ビード
９ フラックス
１０ 鋼製外皮
Claims (1)
- 鋼製外皮内にフラックスを充填してなるガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤにおいて、ワイヤ全質量に対する質量％で、
Ｚｒ酸化物：ＺｒＯ２ 換算値で０．７〜２．０％、
Ｓｉ酸化物：ＳｉＯ２ 換算値で０．５〜１．２％、
Ｔｉ酸化物：ＴｉＯ２ 換算値で０．３〜０．９％、
ただし、ＺｒＯ２ 換算値／ＴｉＯ２ 換算値：１．１〜２．４、
ＡｌおよびＡｌ酸化物の一方または両方のＡｌ２ Ｏ３ 換算値ならびにＭｇおよびＭｇ酸化物の一方または両方のＭｇＯ換算値の１種または２種の合計：０．２〜１．０％、
ただし、ＭｇおよびＭｇ酸化物の一方または両方のＭｇＯ換算値：０．５％以下、
Ｆｅ酸化物のＦｅＯ換算値およびＭｎ酸化物のＭｎＯ換算値の１種または２種の合計：０．２％以下、
Ｎａ２ ＯおよびＫ２ Ｏの合計：０．１６〜０．３５％、
ただし、Ｎａ２ Ｏ：０．０７％以上がＳｉＯ２ −Ｎａ２ Ｏ系化合物に含まれるものであることを特徴とするすみ肉溶接用フラックス入りワイヤ。
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