JP2010194571A - 2電極水平すみ肉ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 鋼製外皮内にフラックスを充填してなる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、Ti酸化物のTiO2換算値:2.5〜4.0%、Fe酸化物のFeO換算値:1.5〜3.5%、但し、TiO2換算値/FeO換算値:1.0〜2.5、Si酸化物のSiO2換算値:0.7〜1.2%、Zr酸化物のZrO2換算値:0.4〜1.0%、Al:0.1〜0.7%、Mg:0.1〜0.7%、弗素化合物のF換算値:0.06〜0.20%、アルカリ金属化合物のNa2O換算値およびK2O換算値の1種以上の合計:0.06〜0.30%を含有することを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
Ti酸化物のTiO2換算値:2.5〜4.0%、
Fe酸化物のFeO換算値:1.5〜3.5%、
但し、TiO2換算値/FeO換算値:1.0〜2.5、
Si酸化物のSiO2換算値:0.7〜1.2%、
Zr酸化物のZrO2換算値:0.4〜1.0%、
弗素化合物のF換算値:0.06〜0.20%、
アルカリ金属化合物のNa2O換算値およびK2O換算値の1種以上の合計:0.06〜0.30%、
C:0.03〜0.012%、
Si:0.3〜1.2%、
Mn:1.5〜4.5%、
Al:0.1〜0.7%、
Mg:0.1〜0.7%
を含有し、残部は、主に合金、鉄合金のFe分、鉄粉、鋼製外皮のFe分および不可避不純物からなることを特徴とする2電極水平すみ肉ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
Ni:0.3〜2.0%
を含有することを特徴とする上記(1)に記載の2電極水平すみ肉ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
Ti:0.3%以下、Zr:0.3%以下の1種又は2種を含有することを特徴とする上記(1)または(2)に記載の2電極水平すみ肉ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
本発明は、2電極水平すみ肉ガスシールドアーク溶接方法に使用して、溶接速度1.5〜2.0m/min(脚長5〜6mm)で良好な溶接作業性、ビード形状および耐気孔性が得られる2電極水平すみ肉ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤとして、特に含有させるスラグ形成剤の主成分をTi酸化物−Fe酸化物系にし、かつ、Ti酸化物とFe酸化物の比を限定することにより、両電極間の湯溜りおよび後行電極後方に形成する溶融プールが安定し、アンダーカットがなく、止端部および表面がなめらかなビード形状が得られ、耐気孔性も格段に向上させたものである。そして、その他のワイヤ成分としては、スラグ形成剤(Si酸化物、Zr酸化物)、強脱酸剤およびスラグ生成剤として作用するAl、Mg、ガス発生剤(F)、アーク安定剤(Na2O、K2O)の含有量を限定し、所期の目的を達したものである。
ルチール、チタンスラグなどのTi酸化物は、溶融スラグの粘性を高めて十分なスラグ被包性を与え、ビード形状を良好にする作用を有する。しかし、Ti酸化物のTiO2換算値が2.5質量%(以下、%という。)未満では、スラグ量の不足とともに溶融スラグの粘性が不足してスラグ被包性が不十分となり、ビード形状が不良となる。また、スラグ剥離性も不良となる。一方、TiO2換算値が4.0%を超えると、溶融スラグの粘性および生成量とも過剰で、耐気孔性が不良となる。したがって、Ti酸化物のTiO2換算値は2.5〜4.0%とする。
酸化鉄、ミルスケールなどのFe酸化物は、溶融スラグの粘性および凝固温度を調整し、ビード表面のなめらかさと下脚側止端部のなじみ性を良好にする作用を有する。しかし、Fe酸化物のFeO換算値が1.5%未満では、ビード形状が不良となる。一方、FeO換算値が3.5%を超えると、溶融スラグの過剰な粘性低下および凝固温度の低下によりビード形状が不良となる。したがって、Fe酸化物のFeO換算値は1.5〜3.5%とする。
Ti酸化物は溶融スラグの粘性を高める成分であり、Fe酸化物は粘性を低くする成分である。TiO2換算値/FeO換算値が1.0未満であると、溶融スラグの粘性が低くなりすぎ流動性が過剰になって両電極間の湯溜りが不安定でビード形成ができなくなる。一方、TiO2換算値/FeO換算値が2.5を超えると、粘性が高くなり高電流高速水平すみ肉ガスシールドアーク溶接では後行電極後方に形成される溶融プールに広がりがなくなりビードが凸状になり、耐気孔性も劣化する。したがって、TiO2換算値/FeO換算値は1.0〜2.5とする。
珪砂やジルコンサンドなどのSi酸化物は、スラグ被包性をよくしてビード形状をなめらかにする作用を有する。しかし、Si酸化物のSiO2換算値が0.7%未満では、スラグ被包性が不十分となりビード形状が不良となる。一方、SiO2換算値が1.2%を超えると、ビード止端部のなじみ性が不足し、溶融スラグの生成量が過剰になり耐気孔性も不良となる。したがって、Si酸化物のSiO2換算値は0.7〜1.2%とする。
ジルコンサンド、酸化ジルコンなどのZr酸化物は、スラグ被包性をよくしてビード形状を良好にする作用を有する。しかし、Zr酸化物のZrO2換算値が0.4%未満では、スラグ被包性が不十分となりビード表面がなめらかにならず、ビード下脚側が大きい不等脚のビード形状となる。一方、ZrO2換算値が1.0%を超えると、ビード形状は丸く凸状になり、耐気孔性も劣化する。したがって、Zr酸化物のZrO2換算値は0.4〜1.0%とする。
Al、Fe−Al、Al−MgなどのAlは、強脱酸剤として作用するとともに脱酸生成物のAl2O3を溶融スラグの成分として利用する。Alを0.1%以上含有させることによりスラグが均一に被包してビード形状が良好となる。一方、Alが0.7%を超えると、スラグ剥離性が不良となる。したがって、Alは0.1〜0.7%とする。
なお、スラグ形成剤としてアルミナ粉(Al2O3)を含有させることは0.5%以下であれば可能であるが、スラグ被包むらが生じてスラグ剥離性不良、ビード形状は止端部のなじみが悪くなる。
Mg、Al−Mg、Ni−MgなどのMgも同様に強脱酸剤であるが、0.1%以上含有させることにより脱酸生成物のMgOが溶融スラグの成分となり、ビード止端部のなじみ性を良好にする。一方、Mgが0.7%を超えると、スラグ被包性が悪くなりスラグ剥離性が不良で、ビード形状も凸気味になる。したがって、Mgは0.1〜0.7%とする。
弗化ソーダや珪弗化カリなどの弗素化合物からのFは、大気からのシールド性を高めて溶接金属の窒素量、水素量を低減し、耐気孔性を向上させる作用を有する。しかし、弗素化合物のF換算値が0.06%未満では耐気孔性が劣化する。一方、F換算値が0.20%を超えると、溶融スラグの粘性が過剰に低下し、スラグ被包性が悪くスラグ剥離性およびビード形状が不良となる。したがって、弗素化合物のF換算値は0.06〜0.20%とする。
珪酸ソーダや珪酸カリなどの水ガラス、氷晶石、カリ長石などからのアルカリ金属化合物は、アークを安定にしてスパッタ発生量を低減するとともに、後行電極後方の溶融プールを広げてビード形状を良好にする作用を有する。しかし、アルカリ金属化合物のNa2O換算値およびK2O換算値の1種以上の合計が0.06%未満では、アークが不安定でスパッタ発生量が増加し、ビード形状が不良となる。一方、Na2O換算値およびK2O換算値の1種以上の合計が0.30%を超えると、スラグ被包状態が悪くなりスラグ剥離性が不良となる。したがって、アルカリ金属化合物のNa2O換算値およびK2O換算値の1種以上の合計は0.06〜0.30%とする。
Cは鋼製外皮およびフラックスの合計で0.03〜0.12%が好ましい。Cが0.03%未満では強度や衝撃値が低くなる。一方、Cが0.12%を超えると強度が高くなり衝撃値が低下する。
Siは鋼製外皮およびフラックスの合計で0.3〜1.2%が好ましい。Siが0.3%未満では、溶接金属の強度が低くなる。一方、Siが1.2%を超えると強度が高くなり衝撃値が低下する。
Mnは1.5〜4.5%が好ましい。Mnが鋼製外皮およびフラックスの合計で1.5%未満では、溶接金属の強度、衝撃値が低くなる。一方、Mnが4.5%を超えると強度が高くなり衝撃値が低下する。なお、Mnの脱酸生成物MnOはスラグ成分となりビード表面をなめらかにするが、MnOを原料粉から0.5%以上含有させるとスラグ剥離性が不良となる。
Niは0.3%以上で低温衝撃値向上(−20℃以下)に効果が認められるが、2.0%を超えると高速水平すみ肉溶接ではビードに高温割れが発生しやすくなる。
Ti、Zrはそれぞれ0.3%以下含有させて脱酸剤として有効であるが、0.3%を超えるとスラグ剥離性、耐気孔性およびビード形状に悪影響が見られる。したがって、Ti:0.3%以下、Zr:0.3%以下の1種または2種とした。
以下、実施例により本発明の効果をさらに詳細に説明する。
2 後行電極ワイヤ
3 湯溜り
4 溶融プール
5 溶融スラグ
6 凝固スラグ
7 溶接ビード
8 プライマ
9 立板
10 下板
11 アンダーカット
12 凸ビード
13 気孔
Claims (3)
- 鋼製外皮内にフラックスを充填してなる2電極水平すみ肉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、
Ti酸化物のTiO2換算値:2.5〜4.0%、
Fe酸化物のFeO換算値:1.5〜3.5%、
但し、TiO2換算値/FeO換算値:1.0〜2.5、
Si酸化物のSiO2換算値:0.7〜1.2%、
Zr酸化物のZrO2換算値:0.4〜1.0%、
弗素化合物のF換算値:0.06〜0.20%、
アルカリ金属化合物のNa2O換算値およびK2O換算値の1種以上の合計:0.06〜0.30%、
C:0.03〜0.012%、
Si:0.3〜1.2%、
Mn:1.5〜4.5%、
Al:0.1〜0.7%、
Mg:0.1〜0.7%
を含有し、残部は、主に合金、鉄合金のFe分、鉄粉、鋼製外皮のFe分および不可避不純物からなることを特徴とする2電極水平すみ肉ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。 - さらに、質量%で、
Ni:0.3〜2.0%
を含有することを特徴とする請求項1に記載の2電極水平すみ肉ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。 - さらに、質量%で、
Ti:0.3%以下、Zr:0.3%以下の1種又は2種を含有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の2電極水平すみ肉ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
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