JP2023049932A - Single-sided butt welding method and manufacturing method of weld joint - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鋼板に対して片面側から突合せ溶接するための溶接方法及び溶接継手の製造方法に関する。 The present invention relates to a welding method for butt-welding a steel plate from one side and a method for manufacturing a welded joint.
造船等の分野においては、溶接線が長い板継工程を実施するが、鋼板の両側から溶接を行う溶接方法では、片側の溶接の完了後に母材を反転させるか、上向き溶接を行う必要がある。したがって、この板継工程が作業能率を低下させる原因となっており、従来より、板継工程に対する高能率化が検討されている。 In fields such as shipbuilding, plate joining processes with long weld lines are carried out, but in the welding method that welds from both sides of the steel plate, it is necessary to turn over the base material or perform upward welding after welding on one side is completed. . Therefore, this plate joining process causes a decrease in work efficiency, and conventionally, efforts have been made to improve the efficiency of the plate joining process.
例えば、特許文献１には、銅板とフラックスを裏当てに使用し、３本又はそれ以上の電極を使用する片面サブマージアーク溶接方法が開示されている。また、特許文献２には、開先断面積に対する充填剤の充填率に応じて、第１電極の電流値が設計された多電極片面サブマージアーク溶接方法が開示されている。
上記特許文献１及び特許文献２に示すように、複数のソリッドワイヤを並列させてサブマージアーク溶接を実施すると、大溶着量を得ることができ、溶接速度を上昇させることができる。また、フラックスで裏当てを行うことにより、溶接金属の溶落を防止し、健全な継手を得ることができる。
For example,
As shown in
しかし、複数のソリッドワイヤによるサブマージアーク溶接は、大入熱溶接であるため、溶接後の熱変形が問題となる。また、開先加工が必要であるため、開先断面積が大きくなり、多量の溶着金属が必要となる。 However, since submerged arc welding using a plurality of solid wires is welding with a large heat input, thermal deformation after welding poses a problem. In addition, since groove processing is required, the cross-sectional area of the groove becomes large, and a large amount of weld metal is required.
そこで、特許文献３には、金属板材の突合せ部を、少なくともレーザで溶接する突合せ溶接方法が開示されている。上記特許文献３には、開先を最小限にしてレーザを用いる溶接では、幅が狭く、深い溶け込みの溶接が可能であり、結果として入熱が少なくなり、熱歪みが小さい溶接継手を高効率に生成させることができることが記載されている。
なお、上記特許文献３には、レーザをアークと併せて用いるレーザ・アークハイブリッド溶接についても開示されている。
Therefore,
Note that
しかしながら、上記特許文献３に記載の溶接方法によると、溶接母材の表面（溶接面）のビード近傍に、多量の大粒スパッタが付着するという問題点が発生する。大粒のスパッタが付着した溶接部は、美観が損なわれるとともに、塗装工程において不良が発生する原因となることから、溶接後にスパッタの除去を行う必要が生じる。したがって、多量のスパッタの付着は、作業コストを増大させる結果につながる。
However, according to the welding method described in
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであって、深い溶け込みであるとともに、高い溶接速度で施工すること（以降、高速溶接性とも称する。）ができ、熱変形を抑制し、スパッタ発生量を減少させることができる片面突合せ溶接方法及び溶接継手の製造方法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 is capable of deep penetration and high welding speed (hereinafter also referred to as high-speed weldability), suppresses thermal deformation, and generates spatter. It is an object of the present invention to provide a method of single-sided butt welding and a method of manufacturing a welded joint that can reduce the amount of welding.
本発明者らは、レーザ溶接を用いることの利点である深い溶け込み、優れた高速溶接性及び熱変形の抑制を確保しつつ、レーザ溶接を用いることにより発生するスパッタ発生量を抑制することができる溶接方法について、鋭意検討を行った。その結果、一方の熱源をレーザ熱源とし、他方の熱源として、スラグ形成剤を含有するフラックス入りワイヤを用いたガスメタルアーク熱源とすることにより、スパッタ発生量を大幅に低減することができることを見出した。
本発明は、これらの知見に基づいてなされたものである。
The present inventors have found that the amount of spatter generated by using laser welding can be suppressed while ensuring deep penetration, excellent high-speed weldability, and suppression of thermal deformation, which are the advantages of using laser welding. The welding method was earnestly studied. As a result, it was found that by using a laser heat source as one heat source and a gas metal arc heat source using a flux-cored wire containing a slag-forming agent as the other heat source, the amount of spatter generated can be greatly reduced. rice field.
The present invention has been made based on these findings.
本発明の上記目的は、片面突合せ溶接方法に係る下記［１］の構成により達成される。 The above object of the present invention is achieved by the following configuration [1] relating to the single-sided butt welding method.
［１］ 一対の鋼板を突合せて略水平に配置し、前記一対の鋼板の間に構成された突合せ部の下側から裏当てフラックスを配置し、
先行させる第１熱源と、前記第１熱源に追従させる第２熱源とを、前記突合せ部の長手方向における間隔が任意の範囲となるように保持し、
前記突合せ部の上側から、前記第１熱源及び前記第２熱源を前記一対の鋼板に対して相対的に移動させることにより、前記突合せ部を溶接する溶接方法であって、
前記第１熱源及び前記第２熱源のうちいずれか一方を、スラグ形成剤を含有するフラックス入りワイヤを用いたガスメタルアーク熱源とし、
前記第１熱源及び前記第２熱源のうち他方を、レーザ熱源とし、
前記フラックス入りワイヤは、ワイヤ全質量に対して、前記スラグ形成剤を２．５質量％以上含有することを特徴とする、片面突合せ溶接方法。
[1] A pair of steel plates are butted and arranged substantially horizontally, and a backing flux is arranged from the lower side of the butted portion formed between the pair of steel plates,
holding the first heat source to be preceded and the second heat source to follow the first heat source so that the interval in the longitudinal direction of the butt portion is within an arbitrary range;
A welding method for welding the butt portions by moving the first heat source and the second heat source relative to the pair of steel plates from above the butt portions,
Either one of the first heat source and the second heat source is a gas metal arc heat source using a flux-cored wire containing a slag forming agent,
The other of the first heat source and the second heat source is a laser heat source,
The single-sided butt welding method, wherein the flux-cored wire contains 2.5% by mass or more of the slag forming agent with respect to the total mass of the wire.
また、片面突合せ溶接方法に係る本発明の好ましい実施形態は、以下の［２］～［１５］に関する。
［２］ 前記スラグ形成剤の含有量は、ワイヤ全質量に対して、１８．０質量％以下であることを特徴とする、［１］に記載の片面突合せ溶接方法。
Further, preferred embodiments of the present invention relating to the single-sided butt welding method relate to the following [2] to [15].
[2] The single-sided butt welding method according to [1], wherein the content of the slag forming agent is 18.0% by mass or less with respect to the total mass of the wire.
［３］ 前記スラグ形成剤は、ワイヤ全質量に対して、
ＴｉＯ２：２．０質量％以上１５．０質量％以下、
ＳｉＯ２：０．２５質量％以上２．０質量％以下、
ＺｒＯ２：０．１５質量％以上１．０質量％以下、
Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ及びＬｉ２Ｏの総量：０．０２質量％以上０．５０質量％以下、
を含み、
ＭｎＯ：０．５０質量％以下（０質量％を含む）、
Ａｌ２Ｏ３：０．５０質量％以下（０質量％を含む）、
金属フッ化物：０．５０質量％以下（０質量％を含む）、
であることを特徴とする、［１］又は［２］に記載の片面突合せ溶接方法。
[3] The slag forming agent is
TiO 2 : 2.0% by mass or more and 15.0% by mass or less,
SiO 2 : 0.25% by mass or more and 2.0% by mass or less,
ZrO 2 : 0.15% by mass or more and 1.0% by mass or less,
Total amount of Na 2 O, K 2 O and Li 2 O: 0.02% by mass or more and 0.50% by mass or less,
including
MnO: 0.50% by mass or less (including 0% by mass),
Al 2 O 3 : 0.50% by mass or less (including 0% by mass),
Metal fluoride: 0.50% by mass or less (including 0% by mass),
The single-sided butt welding method according to [1] or [2], characterized in that:
［４］ 前記フラックス入りワイヤにおけるフラックス中の、前記スラグ形成剤を除く成分は、ワイヤ全質量に対して、
Ｃ：０．５質量％以下、
Ｓｉ：２．０質量％以下、
Ｍｎ：３．０質量％以下、
Ｎｉ：５．０質量％以下、
Ｍｏ：３．０質量％以下、
Ｗ：３．０質量％以下、
Ｎｂ：３．０質量％以下、
Ｖ：３．０質量％以下、
Ｃｒ：５．０質量％以下、
Ｔｉ：３．０質量％以下、
Ａｌ：３．０質量％以下、
Ｍｇ：３．０質量％以下、
Ｎ：０．０５質量％以下、
Ｓ：０．０５質量％以下、
Ｐ：０．０５質量％以下、
Ｂ：０．００５質量％以下、
Ｃｕ：２．０質量％以下、
Ｔａ：３．０質量％以下、
ＲＥＭ：０．１質量％以下、及び
アルカリ金属：３質量％以下であり、
残部がＦｅ及び不可避的不純物であることを特徴とする、［１］～［３］のいずれか１つに記載の片面突合せ溶接方法。
[4] The components in the flux in the flux-cored wire, excluding the slag forming agent, are
C: 0.5% by mass or less,
Si: 2.0% by mass or less,
Mn: 3.0% by mass or less,
Ni: 5.0% by mass or less,
Mo: 3.0% by mass or less,
W: 3.0% by mass or less,
Nb: 3.0% by mass or less,
V: 3.0% by mass or less,
Cr: 5.0% by mass or less,
Ti: 3.0% by mass or less,
Al: 3.0% by mass or less,
Mg: 3.0% by mass or less,
N: 0.05% by mass or less,
S: 0.05% by mass or less,
P: 0.05% by mass or less,
B: 0.005% by mass or less,
Cu: 2.0% by mass or less,
Ta: 3.0% by mass or less,
REM: 0.1% by mass or less, and alkali metal: 3% by mass or less,
The single-sided butt welding method according to any one of [1] to [3], wherein the balance is Fe and unavoidable impurities.
［５］ 前記フラックス入りワイヤは、外皮にフラックスが充填されたものであり、
前記外皮は、冷間圧延鋼帯により形成されていることを特徴とする、［１］～［４］のいずれか１つに記載の片面突合せ溶接方法。
[5] The flux-cored wire has an outer sheath filled with flux,
The single-sided butt welding method according to any one of [1] to [4], wherein the outer skin is formed of a cold-rolled steel strip.
［６］ 前記裏当てフラックスは、
金属粉及びスラグ形成剤のうち、少なくとも１種を含有し、
残部が不可避的不純物であることを特徴とする、［１］～［５］のいずれか１つに記載の片面突合せ溶接方法。
[6] The backing flux is
containing at least one of metal powder and a slag forming agent,
The single-sided butt welding method according to any one of [1] to [5], wherein the balance is unavoidable impurities.
［７］ 前記裏当てフラックスは、さらに、
非金属粉、及びスラグ形成剤を除く非金属化合物粉のうち、少なくとも１種を含有することを特徴とする、［６］に記載の片面突合せ溶接方法。
[7] The backing flux further comprises
The single-sided butt welding method according to [6], characterized in that at least one of non-metallic powder and non-metallic compound powder excluding a slag forming agent is contained.
［８］ 前記裏当てフラックスが、前記金属粉を裏当てフラックス全質量に対して、９０質量％以上含有する場合に、
前記金属粉は、Ｓｉ粉及びＦｅ－Ｓｉ粉の少なくとも一方を含有し、
前記Ｓｉ粉及び前記Ｆｅ－Ｓｉ粉に含有されるＳｉの含有量は、裏当てフラックス全質量に対して、０．５質量％以上５０質量％以下であることを特徴とする、［６］又は［７］に記載の片面突合せ溶接方法。
[8] When the backing flux contains 90% by mass or more of the metal powder with respect to the total mass of the backing flux,
The metal powder contains at least one of Si powder and Fe—Si powder,
[6] or The single-sided butt welding method according to [7].
［９］ 前記裏当てフラックスが、前記スラグ形成剤を裏当てフラックス全質量に対して、１０質量％超含有する場合に、
前記スラグ形成剤は、金属酸化物及び金属フッ化物を含み、残部が不可避的不純物であることを特徴とする、［６］又は［７］に記載の片面突合せ溶接方法。
[9] When the backing flux contains more than 10% by mass of the slag forming agent with respect to the total mass of the backing flux,
The single-sided butt welding method according to [6] or [7], wherein the slag forming agent contains metal oxides and metal fluorides, and the balance is unavoidable impurities.
［１０］ 前記裏当てフラックスが前記スラグ形成剤を含有する場合に、
前記裏当てフラックスは、原料を水ガラスで混錬し、粒状に造形した後、焼結したものであることを特徴とする、［６］～［９］のいずれか１つに記載の片面突合せ溶接方法。
[10] When the backing flux contains the slag forming agent,
The single-sided butting according to any one of [6] to [9], wherein the backing flux is obtained by kneading the raw material with water glass, shaping it into granules, and then sintering it. Welding method.
［１１］ 前記第１熱源をガスメタルアーク熱源とし、
前記第２熱源をレーザ熱源とすることを特徴とする、［１］～［１０］のいずれか１つに記載の片面突合せ溶接方法。
[11] The first heat source is a gas metal arc heat source,
The single-sided butt welding method according to any one of [1] to [10], wherein the second heat source is a laser heat source.
［１２］ 前記第１熱源の狙い位置と、前記第２熱源の狙い位置との距離が、０ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下であることを特徴とする、［１］～［１１］のいずれか１つに記載の片面突合せ溶接方法。 [12] Any one of [1] to [11], wherein the distance between the target position of the first heat source and the target position of the second heat source is 0 mm or more and 10.0 mm or less. The single-sided butt welding method described in .
［１３］ 前記第１熱源のエネルギー照射角度は、前記突合せ部における溶接進行方向に対して４５°以上８０°以下であり、
前記第２熱源のエネルギー照射角度は、前記突合せ部における溶接進行方向に対して９０°以上１３５°以下であることを特徴とする、［１］～［１２］のいずれか１つに記載の片面突合せ溶接方法。
[13] the energy irradiation angle of the first heat source is 45° or more and 80° or less with respect to the welding advancing direction at the butt portion;
The single side according to any one of [1] to [12], wherein the energy irradiation angle of the second heat source is 90 ° or more and 135 ° or less with respect to the welding progress direction at the butt portion. butt welding method.
［１４］ 前記レーザ熱源を、前記突合せ部の長手方向に対して幅方向に振動させ、
前記レーザ熱源の幅方向の振幅をａＬ（ｍｍ）、周波数をｆＬ（Ｈｚ）、前記レーザ熱源が狙う位置における前記一対の鋼板の開先幅をＧＬ（ｍｍ）とする場合に、
２ａＬ≦ＧＬ＋１、及び
ｆＬ≦１０、
を満足することを特徴とする、［１］～［１３］のいずれか１つに記載の片面突合せ溶接方法。
[14] oscillating the laser heat source in the width direction with respect to the longitudinal direction of the butt portion;
When the amplitude in the width direction of the laser heat source is a L (mm), the frequency is f L (Hz), and the groove width of the pair of steel plates at the position targeted by the laser heat source is GL (mm),
2a L ≤ GL +1, and f L ≤ 10,
The single-sided butt welding method according to any one of [1] to [13], wherein
［１５］ 前記ガスメタルアーク熱源を、前記突合せ部の長手方向に対して幅方向に振動させ、
前記ガスメタルアーク熱源の幅方向の振幅をａＡ（ｍｍ）、周波数をｆＡ（Ｈｚ）、前記ガスメタルアーク熱源が狙う位置における前記一対の鋼板の開先幅をＧＡ（ｍｍ）とする場合に、
２ａＡ≦ＧＡ＋１、及び
ｆＡ≦１０、
を満足することを特徴とする、［１］～［１４］のいずれか１つに記載の片面突合せ溶接方法。
[15] vibrating the gas metal arc heat source in the width direction with respect to the longitudinal direction of the butt portion;
Let the amplitude in the width direction of the gas metal arc heat source be a A (mm), the frequency be f A (Hz), and the groove width of the pair of steel plates at the position targeted by the gas metal arc heat source be G A (mm). In case,
2a A ≤ G A +1, and f A ≤ 10,
The single-sided butt welding method according to any one of [1] to [14], wherein
本発明の上記目的は、溶接継手の製造方法に係る下記［１６］に関する。
［１６］ ［１］～［１５］のいずれか１つに記載の片面突合せ溶接方法を用いて、溶接継手を製造することを特徴とする、溶接継手の製造方法。
The above object of the present invention relates to the following [16] relating to a method for manufacturing a welded joint.
[16] A method for producing a welded joint, comprising producing the welded joint using the single-sided butt welding method according to any one of [1] to [15].
本発明によれば、深い溶け込みであるとともに、高い溶接速度で施工することができ、熱変形を抑制し、スパッタ発生量を減少させることができる片面突合せ溶接方法及び溶接継手の製造方法を提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, there is provided a single-sided butt welding method and a method for manufacturing a welded joint, which are capable of achieving deep penetration, high welding speed, suppressing thermal deformation, and reducing the amount of spatter generated. be able to.
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、任意に変更して実施することができる。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. The present invention is not limited to the embodiments described below, and can be arbitrarily modified without departing from the gist of the present invention.
［１．片面突合せ溶接方法］
本実施形態に係る片面突合せ溶接方法は、一対の鋼板を突合せて略水平に配置し、一対の鋼板の間に構成された突合せ部の下側から裏当てフラックスを密着させ、突合せ部の上側から、前記突合せ部を溶接する溶接方法である。熱源としては、先行させる第１熱源と、第１熱源に追従する第２熱源とを使用する。そして、第１熱源及び第２熱源を、突合せ部の長手方向における間隔が任意の範囲となるように保持し、これらを一対の鋼板に対して相対的に移動させることにより、鋼板同士を溶接する。
また、第１熱源及び第２熱源のうちいずれか一方を、スラグ形成剤を含有するフラックス入りワイヤを用いたガスメタルアーク熱源とし、第１熱源及び前記第２熱源のうち他方を、レーザ熱源とする。
[1. Single-sided butt welding method]
In the single-sided butt welding method according to the present embodiment, a pair of steel plates are butted and arranged substantially horizontally, a backing flux is adhered from the lower side of the butt portion formed between the pair of steel plates, and the backing flux is adhered from the upper side of the butt portion. and a welding method for welding the butt portions. As heat sources, a first heat source leading and a second heat source following the first heat source are used. Then, the first heat source and the second heat source are held so that the gap in the longitudinal direction of the butted portions is within an arbitrary range, and the steel plates are welded by moving them relatively to the pair of steel plates. .
Further, one of the first heat source and the second heat source is a gas metal arc heat source using a flux-cored wire containing a slag forming agent, and the other of the first heat source and the second heat source is a laser heat source. do.
以下、図１及び図２を用いて、本実施形態に係る片面突合せ溶接方法の一例を説明する。図１は、本発明の実施形態に係る片面突合せ溶接方法の一例を示す模式図であり、図２は、熱源の代表的配置の側面図である。図１に示すように、一対の鋼板１ａ、１ｂを、任意の開先幅Ｇで突合せて水平に配置し、突合せ部２の下側に、裏当てフラックス１１を配置する。裏当てフラックス１１は、下敷きフラックス１２を介してエアホース１３内の気体の圧力によって、突合せ部２側に押圧されている。また、裏当てフラックス１１、下敷きフラックス１２及びエアホース１３は、コの字形の金属ケース１５に収納されている。さらに、金属ケース１５は、その下方に配置されたエアホース１４内の気体の圧力によって持ち上げられ、突合せ部に近接されており、これにより、エアホース１３による裏当てフラックス１１の押圧を確実にしている。このようにして、裏当てフラックス１１を、所定の位置に保持する。
An example of the single-sided butt welding method according to the present embodiment will be described below with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a single-sided butt welding method according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a side view of a typical arrangement of heat sources. As shown in FIG. 1 , a pair of
次に、突合せ部２の上側に、フラックス入りワイヤ７ａを用いたアーク溶接用トーチ７及びレーザ溶接用ヘッド８を任意の間隔で配置する。その後、突合せ部２に、例えば第１熱源としてアーク７ｂを発生させるとともに、例えば第２熱源としてレーザ光８ａを照射しつつ、両者を矢印で示す方向に移動させる。すなわち、アーク７ｂが先行し、レーザ光８ａが追従する形となる。
これにより、突合せ部２並びにその上面及び下面に、それぞれスラグ４、５で被覆された溶接金属３が形成され、これにより、鋼板１ａと鋼板１ｂとが接合される。
Next, an
As a result,
なお、図１及び図２に示す上述の実施形態においては、ガスメタルアーク熱源であるアーク７ｂを、先行させる第１熱源とし、レーザ熱源であるレーザ光８ａを、上記第１熱源に追従させる第２熱源としたが、本発明はこれに限定されない。すなわち、レーザ光８ａを先行させ、アーク７ｂを追従させてもよい。
In the above-described embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the
以下、本実施形態に係る片面突合せ溶接方法において使用することができるフラックス入りワイヤ、裏当てフラックス及び溶接条件等について、詳細に説明する。 Hereinafter, the flux-cored wire, backing flux, welding conditions, etc. that can be used in the single-sided butt welding method according to the present embodiment will be described in detail.
＜フラックス入りワイヤ＞
本実施形態においては、先行する第１熱源及び追従する第２熱源のうちいずれか一方を、スラグ形成剤を含有するフラックス入りワイヤを用いたガスメタルアーク熱源とする。なお、スラグ形成剤又は金属粉等は、後述する裏当てフラックスにも含まれるため、便宜上、フラックス入りワイヤに含まれるスラグ形成剤、合金を含む金属粉、その他非金属化合物を指す場合は、それぞれ、スラグ形成剤＜ＦＣＷ＞、金属粉＜ＦＣＷ＞、化合物＜ＦＣＷ＞と示し、裏当てフラックスに含まれるスラグ形成剤、合金を含む金属粉、非金属粉、スラグ形成剤を除く非金属化合物粉を指す場合は、それぞれ、スラグ形成剤＜ＦＬＵＸ＞、金属粉＜ＦＬＵＸ＞等、非金属粉＜ＦＬＵＸ＞、スラグ形成剤を除く非金属化合物粉＜ＦＬＵＸ＞と示す。
<Flux-cored wire>
In this embodiment, either one of the preceding first heat source and the following second heat source is a gas metal arc heat source using a flux-cored wire containing a slag forming agent. In addition, since the slag-forming agent, metal powder, etc. are also included in the backing flux described later, for convenience, when referring to the slag-forming agent contained in the flux-cored wire, the metal powder containing the alloy, and other non-metallic compounds, they are respectively , slag-forming agent <FCW> , metal powder <FCW> , compound <FCW> , slag-forming agent contained in backing flux, metal powder containing alloy, non-metallic powder, non-metallic compound powder excluding slag-forming agent are indicated as slag-forming agent <FLUX> , metal powder <FLUX> , etc., non-metallic powder <FLUX>, and non-metallic compound powder excluding slag-forming agent <FLUX> , respectively.
（スラグ形成剤＜ＦＣＷ＞：２．５質量％以上１８．０質量％以下）
本実施形態においては、ワイヤ中にスラグ形成剤＜ＦＣＷ＞を含有することにより、スパッタを防止することができる。ワイヤ中のスラグ形成剤＜ＦＣＷ＞が、ワイヤ全質量に対して２．５質量％未満であると、フラックス中に融点の高い酸化物が不足し、フラックス柱を確実に形成することが困難となって、安定して溶滴移行させることができない。仮に、ソリッドワイヤを使用した場合には、他方の熱源として使用するレーザ光が発する金属蒸気により溶滴が跳ね上がり、大粒のスパッタが多量に発生する。
したがって、スラグ形成剤＜ＦＣＷ＞の含有量は、ワイヤ全質量に対して、２．５質量％以上とし、３．０質量％以上であることが好ましく、３．４質量％以上であることがより好ましい。
(Slag forming agent <FCW> : 2.5% by mass or more and 18.0% by mass or less)
In this embodiment, spattering can be prevented by containing the slag forming agent <FCW> in the wire. If the slag forming agent <FCW> in the wire is less than 2.5% by mass with respect to the total mass of the wire, the oxide with a high melting point will be insufficient in the flux, making it difficult to reliably form flux columns. As a result, stable droplet transfer cannot be achieved. If a solid wire were to be used, the metal vapor emitted by the laser beam used as the other heat source would cause the droplets to bounce up, generating a large amount of large spatters.
Therefore, the content of the slag forming agent <FCW> is 2.5% by mass or more, preferably 3.0% by mass or more, and preferably 3.4% by mass or more, relative to the total mass of the wire. more preferred.
一方、ワイヤ中のスラグ形成剤＜ＦＣＷ＞が、ワイヤ全質量に対して１８．０質量以下であると、ワイヤ外皮に対するフラックスの量が多くなることによる外皮の薄肉化を抑制することができ、伸線中の断線等の製造上の問題点が発生することを防止することができる。また、フラックスの量を制御することにより、所望の溶着量を得ることができる。したがって、ワイヤ全質量に対するスラグ形成剤＜ＦＣＷ＞の含有量は、１８．０質量％以下であることが好ましく、１５．０質量％以下であることがより好ましく、１３．０質量％以下であることがさらに好ましく、１０．５質量％以下であることが特に好ましい。 On the other hand, if the slag-forming agent <FCW> in the wire is 18.0 mass or less with respect to the total mass of the wire, it is possible to suppress thinning of the wire skin due to an increase in the amount of flux on the wire skin, It is possible to prevent the occurrence of manufacturing problems such as wire breakage during wire drawing. Also, a desired welding amount can be obtained by controlling the amount of flux. Therefore, the content of the slag forming agent <FCW> with respect to the total mass of the wire is preferably 18.0% by mass or less, more preferably 15.0% by mass or less, and 13.0% by mass or less. is more preferable, and 10.5% by mass or less is particularly preferable.
上述のとおり、フラックス入りワイヤ中にはスラグ形成剤＜ＦＣＷ＞が含有される。本願明細書において、スラグ形成剤＜ＦＣＷ＞とは、ワイヤ中に積極添加している金属酸化物粉、複合酸化物粉、金属フッ化物粉、及び複合フッ化物粉を指す。本実施形態において、含有されることが好ましいスラグ形成剤＜ＦＣＷ＞の成分及び好ましい含有量について、以下に具体的に説明する。 As described above, the flux-cored wire contains a slag forming agent <FCW> . In the present specification, the slag forming agent <FCW> refers to metal oxide powder, composite oxide powder, metal fluoride powder, and composite fluoride powder actively added to the wire. In the present embodiment, the components and preferred content of the slag forming agent <FCW> , which is preferably contained, will be specifically described below.
（ＴｉＯ２：２．０質量％以上１５．０質量％以下）
ＴｉＯ２は高融点成分であるため、スラグ形成剤＜ＦＣＷ＞として、ワイヤ中に適切な含有量でＴｉＯ２が含有されていると、フラックス柱が残りやすくなり、アーク安定剤として作用するため、スパッタを低減することができる。
したがって、スラグ形成剤＜ＦＣＷ＞中のＴｉＯ２の含有量は、ワイヤ全質量に対して、２．０質量％以上であることが好ましく、２．５質量％以上であることがより好ましい。
(TiO 2 : 2.0% by mass or more and 15.0% by mass or less)
Since TiO 2 is a high-melting point component, when TiO 2 is contained in the wire at an appropriate content as a slag forming agent <FCW> , flux columns tend to remain and act as an arc stabilizer. Spatter can be reduced.
Therefore, the content of TiO 2 in the slag forming agent <FCW> is preferably 2.0% by mass or more, more preferably 2.5% by mass or more, relative to the total mass of the wire.
一方、スラグ形成剤＜ＦＣＷ＞中のＴｉＯ２の含有量が１５．０質量％より多くなると、溶接中に十分に溶融せず、溶融池中に取り込まれてスラグ巻込みを生じるおそれがある。したがって、スラグ形成剤＜ＦＣＷ＞中のＴｉＯ２の含有量は、ワイヤ全質量に対して、１５．０質量％以下であることが好ましく、１３．０質量％以下であることがより好ましく、１０．５質量％以下であることがさらに好ましい。
On the other hand, if the content of TiO 2 in the slag forming agent <FCW> exceeds 15.0% by mass, the
（ＳｉＯ２：０．２５質量％以上２．０質量％以下）
ＳｉＯ２は、ＴｉＯ２と同様に高融点成分であるため、スラグ形成剤＜ＦＣＷ＞として、ワイヤ中に適切な含有量でＳｉＯ２が含有されていると、フラックス柱が残りやすくなり、アーク安定剤として作用するため、スパッタを低減することができる。
したがって、スラグ形成剤＜ＦＣＷ＞中のＳｉＯ２の含有量は、ワイヤ全質量に対して、０．２５質量％以上であることが好ましく、よりアーク安定剤として作用させるためには０．３０質量％以上であることがより好ましく、０．３５質量％以上であることがさらに好ましい。
(SiO 2 : 0.25% by mass or more and 2.0% by mass or less)
Since SiO2 is a high-melting-point component like TiO2 , if SiO2 is contained in the wire at an appropriate content as a slag-forming agent <FCW> , flux columns tend to remain and the arc is stabilized. Since it acts as an agent, it can reduce spatter.
Therefore, the content of SiO 2 in the slag forming agent <FCW> is preferably 0.25% by mass or more with respect to the total mass of the wire, and 0.30% by mass in order to act more as an arc stabilizer. % or more, and more preferably 0.35 mass % or more.
一方、スラグ形成剤＜ＦＣＷ＞中のＳｉＯ２の含有量が２．０質量％以下であると、スラグ剥離性をより向上させることができる。したがって、スラグ形成剤＜ＦＣＷ＞中のＳｉＯ２の含有量は、ワイヤ全質量に対して、２．０質量％以下であることが好ましく、１．６０質量％以下であることがより好ましく、１．１０質量％以下であることがさらに好ましい。 On the other hand, when the content of SiO 2 in the slag forming agent <FCW> is 2.0% by mass or less, the slag removability can be further improved. Therefore, the content of SiO 2 in the slag forming agent <FCW> is preferably 2.0% by mass or less, more preferably 1.60% by mass or less, relative to the total mass of the wire. 0.10 mass % or less is more preferable.
（ＺｒＯ２：０．１５質量％以上１．０質量％以下）
ＺｒＯ２は、ＴｉＯ２と同様に高融点成分であり、スラグ形成剤＜ＦＣＷ＞として、ワイヤ中に適切な含有量でＺｒＯ２が含有されていると、フラックス柱が残りやすくなって、ＺｒＯ２がアーク安定剤として作用するため、スパッタを低減することができる。また、ＺｒＯ２は、スラグの溶融物性に影響を与える成分であり、ビード形状の改善に寄与する。
したがって、スラグ形成剤＜ＦＣＷ＞中のＺｒＯ２の含有量は、アーク安定剤としての作用をより高めるためには、ワイヤ全質量に対して、０．１５質量％以上であることが好ましく、０．１９質量％以上であることがより好ましい。
(ZrO 2 : 0.15% by mass or more and 1.0% by mass or less)
ZrO 2 is a high melting point component like TiO 2 , and when ZrO 2 is contained in the wire at an appropriate content as a slag forming agent <FCW> , flux columns tend to remain and ZrO 2 acts as an arc stabilizer, it can reduce spatter. Also, ZrO 2 is a component that affects the melt properties of slag and contributes to the improvement of the bead shape.
Therefore, the content of ZrO 2 in the slag forming agent <FCW> is preferably 0.15% by mass or more with respect to the total mass of the wire in order to further enhance the action as an arc stabilizer. 0.19 mass % or more is more preferable.
一方、スラグ形成剤＜ＦＣＷ＞中のＺｒＯ２の含有量が１．０質量％以下であると、スラグを、ビード形状の改善に好ましい溶融物性に調整することができる。したがって、スラグ形成剤＜ＦＣＷ＞中のＺｒＯ２の含有量は、ワイヤ全質量に対して、１．０質量％以下であることが好ましく、０．９５質量％以下であることがより好ましく、０．９０質量％以下であることがさらに好ましい。 On the other hand, when the content of ZrO 2 in the slag forming agent <FCW> is 1.0% by mass or less, the slag can be adjusted to have melt physical properties preferable for improving the bead shape. Therefore, the content of ZrO 2 in the slag forming agent <FCW> is preferably 1.0% by mass or less, more preferably 0.95% by mass or less, and 0 It is more preferably 0.90% by mass or less.
（Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ及びＬｉ２Ｏの総量：０．０２質量％以上０．５０質量％以下）
Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ及びＬｉ２Ｏは、アーク安定性を向上させる効果を有する成分である。また、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ及びＬｉ２Ｏは、スラグの溶融物性に影響を与える成分でもあり、ビード形状の改善に寄与する。本実施形態においては、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ及びＬｉ２Ｏの全ての成分がワイヤ中に含有されている必要はなく、少なくとも１種の上記アルカリ金属酸化物が含有されていることが好ましく、好ましい含有量はこれらの総量で規定する。
スラグ形成剤＜ＦＣＷ＞中のＮａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ及びＬｉ２Ｏの含有量が、ワイヤ全質量に対して、総量で０．０２質量％以上であると、アーク安定性を向上させる効果を得ることができる。したがって、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ及びＬｉ２Ｏの総量は、ワイヤ全質量に対して、０．０２質量％以上であることが好ましく、０．０４質量％以上であることがより好ましく、０．０５質量％以上であることがさらに好ましい。
(Total amount of Na 2 O, K 2 O and Li 2 O: 0.02% by mass or more and 0.50% by mass or less)
Na 2 O, K 2 O and Li 2 O are components having the effect of improving arc stability. Also, Na 2 O, K 2 O and Li 2 O are components that affect the melt properties of the slag and contribute to the improvement of the bead shape. In the present embodiment, the wire does not need to contain all of the components Na 2 O, K 2 O and Li 2 O, and preferably contains at least one of the above alkali metal oxides. , the preferred content is defined by the total amount of these.
When the content of Na 2 O, K 2 O and Li 2 O in the slag forming agent <FCW> is 0.02 mass% or more in total with respect to the total mass of the wire, the effect of improving the arc stability can be obtained. Therefore, the total amount of Na 2 O, K 2 O and Li 2 O is preferably 0.02% by mass or more, more preferably 0.04% by mass or more, with respect to the total mass of the wire. More preferably, it is at least 0.05% by mass.
一方、スラグ形成剤＜ＦＣＷ＞中のＮａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ及びＬｉ２Ｏの含有量が、ワイヤ全質量に対して、総量で０．５０質量％以下であると、スラグを、ビード形状の改善に好ましい溶融物性に調整することができる。したがって、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ及びＬｉ２Ｏの総量は、ワイヤ全質量に対して、０．５０質量％以下であることが好ましく、０．２０質量％以下であることがより好ましく、０．１５質量％以下であることがさらに好ましい。 On the other hand, when the total content of Na 2 O, K 2 O and Li 2 O in the slag forming agent <FCW> is 0.50% by mass or less with respect to the total mass of the wire, the slag is formed into a bead shape It is possible to adjust the melt physical properties preferable for the improvement of Therefore, the total amount of Na 2 O, K 2 O and Li 2 O is preferably 0.50% by mass or less, more preferably 0.20% by mass or less, with respect to the total mass of the wire. 0.15 mass % or less is more preferable.
（ＭｎＯ：０．５０質量％以下（０質量％を含む））
ＭｎＯはスラグの溶融物性に影響を与える成分であり、スラグ形成剤＜ＦＣＷ＞として、ワイヤ中に適切な含有量でＭｎＯが含有されていると、ビード形状を向上させることができる。
本実施形態において、スラグ形成剤＜ＦＣＷ＞中のＭｎＯの含有量は０質量％であってもよいが、スラグをビード形状の改善に好ましい溶融物性に調整するために、ワイヤ全質量に対して、０．０１質量％以上であることが好ましく、０．０２質量％以上であることがより好ましい。
(MnO: 0.50% by mass or less (including 0% by mass))
MnO is a component that affects the melt properties of slag, and if the wire contains MnO in an appropriate amount as a slag forming agent <FCW> , the bead shape can be improved.
In this embodiment, the content of MnO in the slag forming agent <FCW> may be 0% by mass. , is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.02% by mass or more.
一方、スラグ形成剤＜ＦＣＷ＞中のＭｎＯの含有量が０．５０質量％以下であると、スラグをビード形状の改善に好ましい溶融物性に調整することができる。したがって、スラグ形成剤＜ＦＣＷ＞中のＭｎＯの含有量は、ワイヤ全質量に対して、０．５０質量％以下であることが好ましく、０．３０質量％以下であることがより好ましく、０．２５質量％以下であることがさらに好ましい。 On the other hand, when the content of MnO in the slag forming agent <FCW> is 0.50% by mass or less, the slag can be adjusted to have melt physical properties preferable for improving the bead shape. Therefore, the content of MnO in the slag forming agent <FCW> is preferably 0.50% by mass or less, more preferably 0.30% by mass or less, more preferably 0.30% by mass or less, relative to the total mass of the wire. It is more preferably 25% by mass or less.
（Ａｌ２Ｏ３：０．５０質量％以下（０質量％を含む））
Ａｌ２Ｏ３は、スラグの溶融物性を調整する成分であり、溶接時のビード形状を良好にする効果を有する。
本実施形態において、スラグ形成剤＜ＦＣＷ＞中のＡｌ２Ｏ３の含有量は０質量％であってもよいが、スラグをビード形状の改善に好ましい溶融物性に調整するために、ワイヤ全質量に対して、０．０１質量％以上であることが好ましく、０．０５質量％以上であることがより好ましい。
(Al 2 O 3 : 0.50% by mass or less (including 0% by mass))
Al 2 O 3 is a component that adjusts the melt properties of slag, and has the effect of improving the bead shape during welding.
In this embodiment, the content of Al 2 O 3 in the slag forming agent <FCW> may be 0% by mass. is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.05% by mass or more.
一方、スラグ形成剤＜ＦＣＷ＞中のＡｌ２Ｏ３の含有量が０．５０質量％以下であると、スラグをビード形状の改善に好ましい溶融物性に調整することができる。したがって、スラグ形成剤＜ＦＣＷ＞中のＡｌ２Ｏ３の含有量は、ワイヤ全質量に対して、０．５０質量％以下であることが好ましく、０．３０質量％以下であることがより好ましく、０．１５質量％以下であることがさらに好ましい。 On the other hand, when the content of Al 2 O 3 in the slag forming agent <FCW> is 0.50% by mass or less, the slag can be adjusted to have melt physical properties preferable for improving the bead shape. Therefore, the content of Al 2 O 3 in the slag forming agent <FCW> is preferably 0.50% by mass or less, more preferably 0.30% by mass or less, relative to the total mass of the wire. , 0.15% by mass or less.
（金属フッ化物：０．５０質量％以下（０質量％を含む））
金属フッ化物は、スラグの溶融物性やアーク安定剤として作用する。
本実施形態において、スラグ形成剤＜ＦＣＷ＞中の金属フッ化物の含有量は０質量％であってもよいが、アーク安定剤としての作用をより一層高めるためには、ワイヤ全質量に対して、０．０２質量％以上であることが好ましく、０．０４質量％以上であることがより好ましい。
(Metal fluoride: 0.50% by mass or less (including 0% by mass))
A metal fluoride acts as an arc stabilizer and a melt property of slag.
In this embodiment, the content of the metal fluoride in the slag forming agent <FCW> may be 0% by mass. , is preferably 0.02% by mass or more, more preferably 0.04% by mass or more.
一方、スラグ形成剤＜ＦＣＷ＞中の金属フッ化物の含有量が０．５０質量％以下であると、スラグをビード形状の改善に好ましい溶融物性に調整することができる。したがって、スラグ形成剤＜ＦＣＷ＞中の金属フッ化物の含有量は、ワイヤ全質量に対して、０．５０質量％以下であることが好ましく、０．４０質量％以下であることがより好ましく、０．３０質量％以下であることがさらに好ましい。
なお、金属フッ化物としては、Ｋ２ＳｉＦ６、ＮａＦ、ＫＦ、ＣｅＦ３、Ｎａ３ＡｌＦ６、Ｎａ２ＳｉＦ６、ＡｌＦ３、ＭｇＦ２、Ｋ２ＺｒＦ６等が挙げられる。
On the other hand, when the content of the metal fluoride in the slag forming agent <FCW> is 0.50% by mass or less, the slag can be adjusted to have melt physical properties preferable for improving the bead shape. Therefore, the content of the metal fluoride in the slag forming agent <FCW> is preferably 0.50% by mass or less, more preferably 0.40% by mass or less, relative to the total mass of the wire. It is more preferably 0.30% by mass or less.
In addition, K2SiF6 , NaF, KF , CeF3 , Na3AlF6 , Na2SiF6 , AlF3 , MgF2 , K2ZrF6 etc. are mentioned as a metal fluoride.
また、本実施形態に係る溶接方法において使用されるフラックス入りワイヤは、上記のスラグ形成剤＜ＦＣＷ＞以外の成分について特に限定されず、用途に応じて適宜調整すればよい。本実施形態に対して好適な用途は、深い溶け込み、高速溶接性、低スパッタが特に求められる軟鋼、高張力鋼、低温鋼または耐候性鋼の溶接が挙げられる。よって、スラグ形成剤＜ＦＣＷ＞を除くフラックス入りワイヤの任意成分は、軟鋼、高張力鋼若しくは低温鋼用のＪＩＳ Ｚ ３３１３：２００９年、又は、耐候性鋼用のＪＩＳ Ｚ ３３２０：２０１２年に規定される溶着金属の化学成分範囲と同様の成分範囲とすることが好ましい。また、任意の用途に合わせて、軟鋼、高張力鋼若しくは低温鋼用のＪＩＳ Ｚ ３３１３：２００９年、又は、耐候性鋼用のＪＩＳ Ｚ ３３２０：２０１２年に規定されている元素以外の成分が、一般技術常識内でフラックス入りワイヤ中にさらに添加されていてもよく、これにより、機械的性能の調整や溶接作業性を改善してもよい。 In the flux-cored wire used in the welding method according to the present embodiment, the components other than the slag forming agent <FCW> are not particularly limited, and may be appropriately adjusted according to the application. Suitable applications for this embodiment include welding of mild steel, high strength steel, low temperature steel or weathering steel where deep penetration, high speed weldability and low spatter are particularly desired. Therefore, the optional components of the flux-cored wire, excluding the slag forming agent <FCW> , are specified in JIS Z 3313: 2009 for mild steel, high-strength steel or low-temperature steel, or JIS Z 3320: 2012 for weathering steel. It is preferable to set the chemical composition range to be the same as the chemical composition range of the deposited weld metal. Also, according to any application, components other than the elements specified in JIS Z 3313: 2009 for mild steel, high strength steel or low temperature steel, or JIS Z 3320: 2012 for weathering steel, It may also be added to the flux-cored wire within the general technical knowledge to adjust mechanical performance and improve welding workability.
なお、軟鋼用、高張力鋼用、低温鋼用、耐候性鋼用等として用いられるフラックス入りワイヤにおいて、スラグ形成剤＜ＦＣＷ＞を除く任意成分の組成としては、例えば、ワイヤ全質量に対する質量％で、Ｃ：０．５質量％以下、Ｓｉ：２．０質量％以下、Ｍｎ：３．０質量％以下、Ｎｉ：５．０質量％以下、Ｍｏ：３．０質量％以下、Ｗ：３．０質量％以下、Ｎｂ：３．０質量％以下、Ｖ：３．０質量％以下、Ｃｒ：５．０質量％以下、Ｔｉ：３．０質量％以下、Ａｌ：３．０質量％以下、Ｍｇ：３．０質量％以下、Ｎ：０．０５質量％以下、Ｓ：０．０５質量％以下、Ｐ：０．０５質量％以下、Ｂ：０．００５質量％以下、Ｃｕ：２．０質量％以下、Ｔａ：３．０質量％以下、ＲＥＭ：０．１質量％以下、及びアルカリ金属：３質量％以下とすることが好ましい。
また、これらの元素は、特に説明がない限り、０質量％も含むものとする。さらに、一般的に軟鋼用、高張力鋼用、低温鋼用、耐候性鋼用等として用いられるフラックス入りワイヤはＦｅ基合金を外皮としている。
In flux-cored wires used for mild steel, high-strength steel, low-temperature steel, weathering steel, etc., the composition of optional components other than the slag forming agent <FCW> is, for example, % by mass of the total mass of the wire. , C: 0.5% by mass or less, Si: 2.0% by mass or less, Mn: 3.0% by mass or less, Ni: 5.0% by mass or less, Mo: 3.0% by mass or less, W: 3 .0% by mass or less, Nb: 3.0% by mass or less, V: 3.0% by mass or less, Cr: 5.0% by mass or less, Ti: 3.0% by mass or less, Al: 3.0% by mass or less , Mg: 3.0% by mass or less, N: 0.05% by mass or less, S: 0.05% by mass or less, P: 0.05% by mass or less, B: 0.005% by mass or less, Cu: 2.0% by mass or less. It is preferable to use 0% by mass or less, Ta: 3.0% by mass or less, REM: 0.1% by mass or less, and alkali metal: 3% by mass or less.
Also, these elements are assumed to contain 0% by mass unless otherwise specified. Further, flux-cored wires, which are generally used for mild steel, high-strength steel, low-temperature steel, weathering steel, etc., have Fe-based alloys as their outer skin.
以下、本実施形態において使用することができるフラックス入りワイヤの任意成分、すなわちスラグ形成剤＜ＦＣＷ＞を除く成分について、その限定理由とともにより具体的に説明する。なお、各成分の含有量は、特に規定しない限り、フラックス入りワイヤ全質量に対する質量％で表示する。また、以下に規定するＣ、Ｐ、Ｓといった非金属成分及び金属成分（合金成分と称してもよい）は、フラックス入りワイヤのフープ（金属帯）及びフラックス中に含まれる金属粉＜ＦＣＷ＞、化合物＜ＦＣＷ＞等に基づく。 Optional components of the flux-cored wire that can be used in the present embodiment, that is, components other than the slag forming agent <FCW> will be described below in more detail along with reasons for their limitations. Unless otherwise specified, the content of each component is expressed in % by mass with respect to the total mass of the flux-cored wire. In addition, the non-metallic components and metal components (also referred to as alloy components) such as C, P, and S defined below are the hoop (metal band) of the flux-cored wire and the metal powder <FCW> contained in the flux. Based on the compound <FCW> and the like.
（Ｃ：０．５質量％以下）
Ｃは、溶接金属の強度に影響を及ぼす成分であり、含有量が増すほど強度が高まる。軟鋼、高張力鋼、低温鋼用等のように、よく用いられる鋼種に求められる強度範囲を満足するために、ワイヤ中のＣの含有量は、０．５質量％以下であることが好ましく、０．２質量％以下であることがより好ましい。一方、強度を調整するため、Ｃの含有量は、０．００１質量％以上であることが好ましい。
(C: 0.5% by mass or less)
C is a component that affects the strength of the weld metal, and the strength increases as the content increases. In order to satisfy the strength range required for commonly used steel grades such as mild steel, high-tensile steel, and low-temperature steel, the C content in the wire is preferably 0.5% by mass or less. It is more preferably 0.2% by mass or less. On the other hand, in order to adjust the strength, the C content is preferably 0.001% by mass or more.
（Ｍｎ：３．０質量％以下）
Ｍｎは、溶接金属の強度、靱性に影響を及ぼす成分である。軟鋼、高張力鋼、低温鋼用等のように、よく用いられる鋼種に求められる機械的性能を満足するために、ワイヤ中のＭｎの含有量は、３．０質量％以下であることが好ましく、２．５質量％以下であることがより好ましい。一方、Ｍｎの含有量は、０．５質量％以上であることが好ましい。
(Mn: 3.0% by mass or less)
Mn is a component that affects the strength and toughness of the weld metal. The content of Mn in the wire is preferably 3.0% by mass or less in order to satisfy the mechanical performance required for commonly used steel grades such as mild steel, high-strength steel, and low-temperature steel. , 2.5% by mass or less. On the other hand, the content of Mn is preferably 0.5% by mass or more.
（Ｓｉ：２．０質量％以下）
Ｓｉは、溶接金属の脱酸剤として作用して、溶接金属中の酸素含有量を低減し、靱性の向上に寄与する成分である。軟鋼、高張力鋼、低温鋼用等のように、よく用いられる鋼種に求められる機械的性能を満足するために、ワイヤ中のＳｉの含有量は、２．０質量％以下であることが好ましく、１．２質量％以下であることがより好ましく、１．０質量％以下であることがさらに好ましい。一方、Ｓｉの含有量は、０．１質量％以上であることが好ましい。
(Si: 2.0% by mass or less)
Si is a component that acts as a deoxidizing agent for the weld metal, reduces the oxygen content in the weld metal, and contributes to the improvement of toughness. In order to satisfy the mechanical performance required for commonly used steel grades such as mild steel, high-tensile steel, and low-temperature steel, the Si content in the wire is preferably 2.0% by mass or less. , 1.2% by mass or less, more preferably 1.0% by mass or less. On the other hand, the content of Si is preferably 0.1% by mass or more.
（Ｎｉ：５．０質量％以下）
Ｎｉは、溶接金属のオーステナイト組成を安定化させ、低温での靱性を向上させる成分であり、また、フェライト組成の晶出量を調整できる成分である。ワイヤ中のＮｉの含有量は、５．０質量％以下であることが好ましく、３．０質量％以下であることがより好ましい。一方、低温鋼等の溶接に用いられる場合は、Ｎｉの含有量は、０．２０質量％以上であることが好ましい。
(Ni: 5.0% by mass or less)
Ni is a component that stabilizes the austenite composition of the weld metal and improves the toughness at low temperature, and is a component that can adjust the amount of crystallization of the ferrite composition. The Ni content in the wire is preferably 5.0% by mass or less, more preferably 3.0% by mass or less. On the other hand, when it is used for welding low-temperature steel or the like, the Ni content is preferably 0.20% by mass or more.
（Ｍｏ：３．０質量％以下）
Ｍｏは、高温強度及び耐孔食性を向上させる成分である。軟鋼、高張力鋼、低温鋼用等のように、よく用いられる鋼種に求められる機械的性能を満足するために、ワイヤ中のＭｏの含有量は、３．０質量％以下であることが好ましく、２．０質量％以下であることがより好ましい。一方、高張力鋼や耐熱鋼等の溶接に用いられる場合は、Ｍｏの含有量は、０．１０質量％以上であることが好ましい。
(Mo: 3.0% by mass or less)
Mo is a component that improves high-temperature strength and pitting corrosion resistance. In order to satisfy the mechanical performance required for commonly used steel grades such as mild steel, high-tensile steel, and low-temperature steel, the Mo content in the wire is preferably 3.0% by mass or less. , 2.0% by mass or less. On the other hand, when used for welding high-strength steel, heat-resistant steel, etc., the Mo content is preferably 0.10% by mass or more.
（Ｗ：３．０質量％以下）
Ｗは、高温強度及び耐孔食性を向上させる成分である。軟鋼、高張力鋼、低温鋼用等のように、よく用いられる鋼種に求められる機械的性能を満足するために、ワイヤ中のＷの含有量は、３．０％質量以下であることが好ましく、２．０質量％以下であることがより好ましい。
(W: 3.0% by mass or less)
W is a component that improves high-temperature strength and pitting corrosion resistance. The W content in the wire is preferably 3.0% by mass or less in order to satisfy the mechanical performance required for commonly used steel grades such as mild steel, high-strength steel, and low-temperature steel. , 2.0% by mass or less.
（Ｎｂ：３．０質量％以下）
Ｎｂは、強度等の機械的性能に影響を及ぼす成分である。軟鋼、高張力鋼、低温鋼用等のように、よく用いられる鋼種に求められる機械的性能を満足するために、ワイヤ中のＮｂの含有量は、３．０質量％以下であることが好ましく、２．０質量％以下であることがより好ましい。
(Nb: 3.0% by mass or less)
Nb is a component that affects mechanical performance such as strength. The Nb content in the wire is preferably 3.0% by mass or less in order to satisfy the mechanical performance required for commonly used steel grades such as mild steel, high-strength steel, and low-temperature steel. , 2.0% by mass or less.
（Ｖ：３．０質量％以下）
Ｖは、溶接金属の強度を向上させる効果を発揮する一方で、靱性や耐割れ性を低下させる。そのため、ワイヤ中のＶの含有量は、３．０質量％以下であることが好ましく、２．０質量％以下であることがより好ましい。
(V: 3.0% by mass or less)
While V exerts the effect of improving the strength of the weld metal, it reduces toughness and crack resistance. Therefore, the V content in the wire is preferably 3.0% by mass or less, more preferably 2.0% by mass or less.
（Ｃｒ：５．０質量％以下）
Ｃｒは、溶接金属の強度等、機械的性能に影響を及ぼす成分である。軟鋼、高張力鋼、低温鋼用等のように、よく用いられる鋼種に求められる機械的性能を満足するために、ワイヤ中のＣｒの含有量は、５．０質量％以下であることが好ましく、３．０質量％以下であることが好ましい。また、耐熱鋼等に用いられる場合は、Ｃｒの含有量は、０．１０質量％以上であることが好ましい。
(Cr: 5.0% by mass or less)
Cr is a component that affects mechanical performance such as the strength of the weld metal. The Cr content in the wire is preferably 5.0% by mass or less in order to satisfy the mechanical performance required for commonly used steel grades such as mild steel, high-strength steel, and low-temperature steel. , 3.0% by mass or less. Moreover, when it is used for heat-resistant steel or the like, the Cr content is preferably 0.10% by mass or more.
（Ｔｉ：３．０質量％以下）
Ｔｉは、Ｃ、Ｎと結合して結晶粒の微細化に寄与し、主に溶接金属の靱性を向上させる成分となる。軟鋼、高張力鋼、低温鋼用等のように、よく用いられる鋼種において、靱性の向上を目的としてワイヤ中にＴｉを含有させる場合は、ワイヤ中のＴｉの含有量は、３．０質量％以下であることが好ましく、１．０質量％以下であることがより好ましい。また、Ｔｉの含有量は、０．０１質量％以上であることが好ましい。
(Ti: 3.0% by mass or less)
Ti combines with C and N to contribute to refinement of crystal grains, and is a component that mainly improves the toughness of the weld metal. In commonly used steel grades such as mild steel, high-tensile steel, low-temperature steel, etc., when Ti is contained in the wire for the purpose of improving toughness, the content of Ti in the wire is 3.0% by mass. It is preferably 1.0% by mass or less, more preferably 1.0% by mass or less. Also, the Ti content is preferably 0.01% by mass or more.
（Ａｌ：３．０質量％以下）
Ａｌは、脱酸成分であり、溶接金属中の溶存酸素量を低下させ、気孔欠陥発生量を減少させる作用を有する。軟鋼、高張力鋼、低温鋼用等のように、よく用いられる鋼種において、靱性の向上を目的としてワイヤ中にＡｌを含有させる場合は、ワイヤ中のＡｌの含有量は、３．０質量％以下であることが好ましく、１．０質量％以下であることがより好ましく、０．５質量％以下であることがさらに好ましい。また、Ａｌの含有量は、０．０１質量％以上であることが好ましく、０．０５質量％以上であることがより好ましく、０．１０質量％以上であることがさらに好ましい。
(Al: 3.0% by mass or less)
Al is a deoxidizing component and has the effect of reducing the amount of dissolved oxygen in the weld metal and reducing the amount of pore defects generated. When Al is contained in the wire for the purpose of improving toughness in commonly used steel grades such as mild steel, high-tensile steel, low-temperature steel, etc., the Al content in the wire is 3.0% by mass. or less, more preferably 1.0% by mass or less, and even more preferably 0.5% by mass or less. The Al content is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.05% by mass or more, and even more preferably 0.10% by mass or more.
（Ｍｇ：３．０質量％以下）
Ｍｇは、Ａｌと同様に脱酸成分であり、溶接金属中の溶存酸素量を低下させ、気孔欠陥発生量を減少させる作用を有する。
本実施形態において、ワイヤ中のＭｇの含有量は０質量％であってもよいが、軟鋼、高張力鋼、低温鋼用等のように、よく用いられる鋼種において、靱性の向上を目的としてワイヤ中にＭｇを含有させる場合は、ワイヤ中のＭｇの含有量は、３．０質量％以下であることが好ましく、１．０質量％以下であることがより好ましく、０．５質量％以下であることがさらに好ましい。また、Ｍｇの含有量は、０．０１質量％以上であることが好ましく、ワイヤ全質量に対して、０．１０質量％以上であることが好ましく、０．２０質量％以上であることがより好ましい。
(Mg: 3.0% by mass or less)
Mg, like Al, is a deoxidizing component and has the effect of reducing the amount of dissolved oxygen in the weld metal and reducing the amount of pore defects.
In the present embodiment, the content of Mg in the wire may be 0% by mass. When Mg is contained in the wire, the content of Mg in the wire is preferably 3.0% by mass or less, more preferably 1.0% by mass or less, and 0.5% by mass or less. It is even more preferable to have The Mg content is preferably 0.01% by mass or more, preferably 0.10% by mass or more, more preferably 0.20% by mass or more, relative to the total mass of the wire. preferable.
（Ｎ：０．０５質量％以下）
Ｎは、結晶構造内に侵入型固溶して強度を向上させる成分である。一方、Ｎは、溶接金属にブローホールやピットといった気孔欠陥を発生させる原因ともなることから、特に強度を必要とする場合以外は積極的な添加は行わない。したがって、ワイヤ中のＮの含有量は、０．０５質量％以下であることが好ましく、０．０３質量％以下であることがより好ましい。また、Ｎの含有量は、０．００１０質量％以上であることが好ましい。
(N: 0.05% by mass or less)
N is a component that improves strength by forming an interstitial solid solution in the crystal structure. On the other hand, since N causes pore defects such as blowholes and pits in the weld metal, it is not positively added unless strength is required. Therefore, the content of N in the wire is preferably 0.05% by mass or less, more preferably 0.03% by mass or less. Also, the content of N is preferably 0.0010% by mass or more.
（Ｓ：０．０５質量％以下）
Ｓは、ワイヤが溶融した際の溶滴の粘性や表面張力を低下させ、溶滴移行を円滑にすることによって、スパッタを小粒化させ、溶接作業性を向上させる効果を発揮する一方で、耐割れ性を低下させる元素である。そのため、ワイヤ中のＳの含有量は、０．０５質量％以下であることが好ましく、０．０３質量％以下であることがより好ましい。また、Ｓの含有量は、０．０００５質量％以上であることが好ましい。
(S: 0.05% by mass or less)
S reduces the viscosity and surface tension of the droplets when the wire is melted, smoothes the transfer of the droplets, reduces the size of the spatter, and improves the welding workability. It is an element that reduces crackability. Therefore, the S content in the wire is preferably 0.05% by mass or less, more preferably 0.03% by mass or less. Moreover, the content of S is preferably 0.0005% by mass or more.
（Ｐ：０．０５質量％以下）
Ｐは、耐割れ性や溶接金属の機械的性質を低下させる元素であるため、ワイヤ中のＰの含有量は、０．０５質量％以下に抑制することが好ましく、０．０３質量％以下とすることがより好ましい。
(P: 0.05% by mass or less)
P is an element that lowers the crack resistance and the mechanical properties of the weld metal. is more preferable.
（Ｂ：０．００５質量％以下）
Ｂは、溶接金属中の窒素による靱性の低下を防止する一方で、耐割れ性を低下させる元素である。そのため、ワイヤ中のＢの含有量は、０．００５質量％以下であることが好ましく、０．００３質量％以下であることがより好ましい。また、靱性の確保を目的としてワイヤ中にＢを含有させる場合に、Ｂの含有量は、０．０００５質量％以上であることが好ましい。
(B: 0.005% by mass or less)
B is an element that reduces crack resistance while preventing deterioration of toughness due to nitrogen in the weld metal. Therefore, the content of B in the wire is preferably 0.005% by mass or less, more preferably 0.003% by mass or less. Moreover, when B is contained in the wire for the purpose of ensuring toughness, the content of B is preferably 0.0005% by mass or more.
（Ｃｕ：２．０質量％以下）
Ｃｕは、溶接金属の強度や耐候性の向上に寄与する元素である。軟鋼、高張力鋼、低温鋼用等のように、よく用いられる鋼種に求められる範囲で、強度及び耐候性を満足するために、ワイヤ中のＣｕの含有量は、２．０質量％以下であることが好ましく、１．０質量％以下であることがより好ましい。また、溶接金属の強度や耐候性を確保することを目的として、ワイヤ中にＣｕを含有させる場合に、Ｃｕの含有量は、０．０１％質量以上であることが好ましい。
(Cu: 2.0% by mass or less)
Cu is an element that contributes to improving the strength and weather resistance of the weld metal. In order to satisfy strength and weather resistance within the range required for commonly used steel grades such as mild steel, high-strength steel, and low-temperature steel, the Cu content in the wire should be 2.0% by mass or less. It is preferably 1.0% by mass or less, more preferably 1.0% by mass or less. Moreover, when Cu is contained in the wire for the purpose of ensuring the strength and weather resistance of the weld metal, the content of Cu is preferably 0.01% by mass or more.
（Ｔａ：３．０質量％以下）
Ｔａは、強度等機械的性能に影響を及ぼす元素である。軟鋼、高張力鋼、低温鋼用等のように、よく用いられる鋼種に求められる機械的性能を満足するために、ワイヤ中のＴａの含有量は、３．０質量％以下であることが好ましく、２．０質量％以下であることがより好ましい。
(Ta: 3.0% by mass or less)
Ta is an element that affects mechanical performance such as strength. The content of Ta in the wire is preferably 3.0% by mass or less in order to satisfy the mechanical performance required for commonly used steel grades such as mild steel, high-tensile steel, and low-temperature steel. , 2.0% by mass or less.
（ＲＥＭ合計：０．１質量％以下）
ＲＥＭ（Ｒａｒｅ Ｅａｒｔｈ Ｍｅｔａｌｓ）は、希土類元素を意味し、ＣｅやＬａ等が挙げられる。ＲＥＭはＳとの親和性が高く、Ｓの粒界偏析を抑制し、Ｓによる高温割れを抑制する効果も発揮する。一方、アーク安定性はＲＥＭの添加量が少ないほど好ましいため、求められる耐割れ性及びアーク安定性を満足するために、ワイヤ中のＲＥＭの合計の含有量は、０．１質量％以下とすることが好ましく、０．０５質量％以下とすることがより好ましい。
(REM total: 0.1% by mass or less)
REM (Rare Earth Metals) means a rare earth element, such as Ce and La. REM has a high affinity with S, suppresses grain boundary segregation of S, and exhibits the effect of suppressing hot cracking caused by S. On the other hand, the smaller the amount of REM added, the better the arc stability. Therefore, in order to satisfy the required crack resistance and arc stability, the total content of REM in the wire is set to 0.1% by mass or less. is preferred, and 0.05% by mass or less is more preferred.
（アルカリ金属の合計：３質量％以下）
アルカリ金属元素はアーク安定剤として作用する。本実施形態におけるアルカリ金属は、１種又は複数のアルカリ金属元素を含有する金属粉＜ＦＣＷ＞及び化合物＜ＦＣＷ＞に基づくものである。なお、アルカリ金属元素としては、Ｋ、Ｌｉ、Ｎａ等が挙げられる。ワイヤ中のアルカリ金属の合計の含有量とは、アルカリ金属元素から構成される金属粉＜ＦＣＷ＞及び化合物＜ＦＣＷ＞から換算されるワイヤ中のアルカリ金属の合計の含有量を表す。ワイヤ中のアルカリ金属の合計は、ビード形状の改善に好ましい溶融物性に調整しやすくなるという観点から、ワイヤ全質量に対して、３質量％以下であることが好ましく、２質量％以下であることがより好ましい。
(Total of alkali metals: 3% by mass or less)
Alkali metal elements act as arc stabilizers. The alkali metals in this embodiment are based on metal powders <FCW> and compounds <FCW> containing one or more alkali metal elements. In addition, K, Li, Na etc. are mentioned as an alkali-metal element. The total content of alkali metals in the wire represents the total content of alkali metals in the wire converted from the metal powder <FCW> and the compound <FCW> composed of alkali metal elements. The total amount of alkali metals in the wire is preferably 3% by mass or less, preferably 2% by mass or less, relative to the total mass of the wire, from the viewpoint that it is easy to adjust the molten physical properties preferable for improving the bead shape. is more preferred.
（残部：Ｆｅ及び不可避的不純物）
本実施形態におけるフラックス入りワイヤにおいて、スラグ形成剤＜ＦＣＷ＞と、上記元素を除く残部は、Ｆｅ及び不可避的不純物であることが好ましい。
残部となるＦｅの含有量は、８０質量％以上であることが好ましく、また、９８質量％以下であることが好ましい。不純物とは、意図的に添加しないものを意味し、上記以外の元素として、例えばＳｎ、Ｃｏ、Ｓｂ、Ａｓ等が挙げられる。また、上記元素が酸化物として含まれる場合に、Ｏも残部に含まれることとなる。ワイヤ中の不純物の含有量は、合計で０．５質量％以下であることが好ましく、０．３質量％以下であることがより好ましい。
(Remainder: Fe and unavoidable impurities)
In the flux-cored wire of the present embodiment, the slag-forming agent <FCW> and the balance other than the above elements are preferably Fe and unavoidable impurities.
The remaining Fe content is preferably 80% by mass or more, and preferably 98% by mass or less. Impurities mean those that are not intentionally added, and examples of elements other than the above include Sn, Co, Sb, As, and the like. Moreover, when the above elements are contained as oxides, O is also contained in the balance. The total content of impurities in the wire is preferably 0.5% by mass or less, more preferably 0.3% by mass or less.
なお、本実施形態において使用することができるフラックス入りワイヤは、外皮にフラックスが充填されたものであり、外皮は、冷間圧延鋼帯により形成されていることが入手性、経済性の観点から好ましい。冷間圧延鋼帯として、例えば、ＪＩＳ Ｇ ３１４１：２０１７に記載された種類の記号ＳＰＣＣ、ＳＰＣＤ、ＳＰＣＥ、ＳＰＣＦ、ＳＰＣＧ等の鋼帯を使用することが好ましい。 In addition, the flux-cored wire that can be used in the present embodiment has a sheath filled with flux, and the sheath is formed from a cold-rolled steel strip from the viewpoint of availability and economy. preferable. As the cold-rolled steel strip, it is preferable to use, for example, steel strips with symbols SPCC, SPCD, SPCE, SPCF, SPCG, etc. described in JIS G 3141:2017.
よって、上述をまとめると、本実施形態において使用することができるフラックス入りワイヤとしては、少なくとも以下とすることが好ましい。 Therefore, to summarize the above, the flux-cored wire that can be used in this embodiment preferably has at least the following.
すなわち、鋼製外皮の内部に充填されたフラックスを備えるフラックス入りワイヤであって、
フラックス中に、フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％で、スラグ形成剤＜ＦＣＷ＞を、２．５０％以上１８．０％以下、含有し、
スラグ形成剤＜ＦＣＷ＞を除く化学成分が、フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％で、Ｃ：０．５％以下、Ｓｉ：２．０％以下、Ｍｎ：３．０％以下、Ｎｉ：５．０％以下、Ｍｏ：３．０％以下、Ｗ：３．０％以下、Ｎｂ：３．０％以下、Ｖ：３．０％以下、Ｃｒ：５．０％以下、Ｔｉ：３．０％以下、Ａｌ：３．０％以下、Ｍｇ：３．０％以下、Ｎ：０．０５％以下、Ｓ：０．０５％以下、Ｐ：０．０５％以下、Ｂ：０．００５％以下、Ｃｕ：２．０％以下、Ｔａ：３．０％以下、ＲＥＭ：０．１％以下、及びアルカリ金属：３％以下であり、残部は、Ｆｅ及び不可避的不純物であるフラックス入りワイヤを使用することが好ましい。
That is, a flux-cored wire comprising a flux filled inside a steel skin,
The flux contains 2.50% or more and 18.0% or less of a slag forming agent <FCW> in terms of mass% with respect to the total mass of the flux-cored wire,
The chemical components, excluding the slag forming agent <FCW> , are C: 0.5% or less, Si: 2.0% or less, Mn: 3.0% or less, Ni: 5% by mass with respect to the total mass of the flux-cored wire. .0% or less, Mo: 3.0% or less, W: 3.0% or less, Nb: 3.0% or less, V: 3.0% or less, Cr: 5.0% or less, Ti: 3.0 % or less, Al: 3.0% or less, Mg: 3.0% or less, N: 0.05% or less, S: 0.05% or less, P: 0.05% or less, B: 0.005% or less , Cu: 2.0% or less, Ta: 3.0% or less, REM: 0.1% or less, and alkali metal: 3% or less, and the balance is Fe and inevitable impurities, using a flux-cored wire preferably.
＜裏当てフラックス＞
本実施形態において、裏当てフラックスとしては、金属粉＜ＦＬＵＸ＞及びスラグ形成剤＜ＦＬＵＸ＞のうち、少なくとも１種を含有し、残部が不可避的不純物であることが好ましい。なお、裏当てフラックスは、さらに、非金属粉＜ＦＬＵＸ＞、及びスラグ形成剤を除く非金属化合物粉＜ＦＬＵＸ＞のうち、少なくとも１種を含有していてもよい。金属粉＜ＦＬＵＸ＞としては、Ｆｅ粉、Ｓｉ粉、Ｆｅ－Ｓｉ粉の他、Ｆｅ－Ｍｎ粉、Ｆｅ－Ａｌ粉やそれらの混合物等が挙げられ、非金属粉＜ＦＬＵＸ＞としては、グラファイト等が挙げられ、スラグ形成剤を除く非金属化合物粉＜ＦＬＵＸ＞としては、スラグ形成剤を除く炭化物、窒化物、硫化物が挙げられる。
<Backing flux>
In this embodiment, the backing flux preferably contains at least one of the metal powder <FLUX> and the slag forming agent <FLUX> , and the balance is inevitable impurities. The backing flux may further contain at least one of nonmetallic powder <FLUX> and nonmetallic compound powder <FLUX> excluding the slag forming agent. Examples of the metal powder <FLUX> include Fe powder, Si powder, Fe—Si powder, Fe—Mn powder, Fe—Al powder, and mixtures thereof. Examples of the nonmetal powder <FLUX> include graphite and the like. The nonmetallic compound powder <FLUX> excluding the slag forming agent includes carbides, nitrides and sulfides excluding the slag forming agent.
裏当てフラックスとしては、裏当てフラックス全質量に対して、金属粉＜ＦＬＵＸ＞を９０質量％以上含む、メタルタイプのフラックスと、裏当てフラックス全質量に対して、スラグ形成剤＜ＦＬＵＸ＞を１０質量％超含む、スラグ積極添加フラックスとがあり、用途に応じて適宜使い分ければよい。なお、メタルタイプのフラックスは、溶接金属の酸素低減効果があるため、溶接金属の機械的性能を重視する場合は、メタルタイプのフラックスを選択すればよく、裏ビード形状やスラグ剥離性を重視する場合は、スラグ積極添加フラックスを選択すればよい。
以下、メタルタイプのフラックスとスラグ積極添加フラックスについて説明する
As the backing flux, a metal type flux containing 90% by mass or more of metal powder <FLUX> with respect to the total mass of the backing flux, and 10% of the slag forming agent <FLUX> with respect to the total mass of the backing flux. There is a slag active addition flux that contains more than mass %, and it may be used appropriately according to the application. Metal-type flux has the effect of reducing oxygen in the weld metal, so if the mechanical performance of the weld metal is important, metal-type flux should be selected. In that case, the slag actively added flux should be selected.
Metal type flux and slag actively added flux are explained below.
＜メタルタイプのフラックス＞
メタルタイプのフラックスに含まれる金属粉＜ＦＬＵＸ＞以外の残り１０質量％未満は、任意でスラグ形成剤＜ＦＬＵＸ＞、非金属粉＜ＦＬＵＸ＞、スラグ形成剤を除く非金属化合物粉＜ＦＬＵＸ＞を添加すればよく、これらを除く残部は不純物とする。なお、スラグ剥離性をよくするのであれば、詳細を後述するスラグ形成剤＜ＦＬＵＸ＞を１０質量％未満の範囲で調整すればよく、機械的性能を向上させるのであれば、非金属粉＜ＦＬＵＸ＞及びスラグ形成剤を除く非金属化合物粉＜ＦＬＵＸ＞を合計で５質量％以下の範囲で調整させればよい。言い換えれば、スラグ形成剤＜ＦＬＵＸ＞、非金属粉＜ＦＬＵＸ＞、スラグ形成剤を除く非金属化合物粉＜ＦＬＵＸ＞は必須ではなく、金属粉及び残部不純物としてもよい。なお、非金属粉及びスラグ形成剤を除く非金属化合物粉を構成する主な元素としては、Ｃ、Ｎ、Ｓ等が挙げられ、より好ましくは、Ｃ、Ｎ、Ｓの合計量が５質量％以下の範囲で調整されるとよい。
<Metal type flux>
The remaining less than 10% by mass other than the metal powder <FLUX> contained in the metal type flux optionally includes a slag forming agent <FLUX> , a non-metal powder <FLUX> , and a non-metal compound powder <FLUX> excluding the slag forming agent. The remainder excluding these elements is treated as impurities. In addition, if the slag removability is to be improved, the slag forming agent <FLUX> , which will be described in detail later, may be adjusted in the range of less than 10% by mass. > and the non-metallic compound powder <FLUX> excluding the slag forming agent may be adjusted in the range of 5% by mass or less in total. In other words, the slag-forming agent <FLUX> , the non-metallic powder <FLUX> , and the non-metallic compound powder <FLUX> excluding the slag-forming agent are not essential, and the metal powder and the remaining impurities may be used. The main elements constituting the nonmetallic powder and the nonmetallic compound powder excluding the slag forming agent include C, N, S, etc., and more preferably, the total amount of C, N, S is 5% by mass. It should be adjusted within the following range.
金属粉＜ＦＬＵＸ＞に含有する元素は、Ｓｉが含まれていると好ましく、さらにＭｎ、Ｆｅが含まれることがより好ましく、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｆｅのみで構成されることがさらにより好ましい。次に金属粉に含まれるＳｉ、Ｍｎ、Ｆｅについて詳細を説明する。 The element contained in the metal powder <FLUX> preferably contains Si, more preferably Mn and Fe, and even more preferably Si, Mn and Fe alone. Next, Si, Mn, and Fe contained in the metal powder will be described in detail.
（裏当てフラックス中のＳｉ：０．５質量％以上５０質量％以下）
裏当てフラックス中にＳｉを含有させると、裏ビード形状を安定化することができ、外観が滑らかになる効果を得ることができる。裏当てフラックス中に金属粉＜ＦＬＵＸ＞として含有されるＳｉ粉及びＦｅ－Ｓｉ粉に基づくＳｉの含有量が、裏当てフラックス全質量に対して、０．５質量％以上であると、裏ビードの外観を良好にすることができる。したがって、裏当てフラックス中のＳｉの含有量は、裏当てフラックス全質量に対して、０．５質量％以上であることが好ましく、１．５質量％以上であることがより好ましい。
(Si in the backing flux: 0.5% by mass or more and 50% by mass or less)
When Si is contained in the backing flux, the shape of the back bead can be stabilized, and the effect of smoothing the appearance can be obtained. When the content of Si based on Si powder and Fe—Si powder contained as metal powder <FLUX> in the backing flux is 0.5% by mass or more with respect to the total mass of the backing flux, the back bead appearance can be improved. Therefore, the content of Si in the backing flux is preferably 0.5% by mass or more, more preferably 1.5% by mass or more, relative to the total mass of the backing flux.
一方、裏当てフラックス中に金属粉＜ＦＬＵＸ＞として含有されるＳｉ粉及びＦｅ－Ｓｉ粉に基づくＳｉの含有量が、裏当てフラックス全質量に対して、５０質量％以下であると、裏ビードに含有されるＳｉ量が過大になることにより発生する表面割れを低減することができる。したがって、裏当てフラックス中のＳｉの含有量は、裏当てフラックス全質量に対して、５０質量％以下であることが好ましく、２５質量％以下であることがより好ましく、１０質量％以下であることがさらに好ましい。 On the other hand, if the content of Si based on Si powder and Fe—Si powder contained as metal powder <FLUX> in the backing flux is 50% by mass or less with respect to the total mass of the backing flux, the back bead It is possible to reduce surface cracks that occur due to an excessive amount of Si contained in. Therefore, the content of Si in the backing flux is preferably 50% by mass or less, more preferably 25% by mass or less, and 10% by mass or less with respect to the total mass of the backing flux. is more preferred.
（裏当てフラックス中のＭｎ：５０質量％以下）
Ｍｎは、焼入れ性を向上させる効果があり、機械的性能の向上に有効な成分である。そこで、本実施形態に係る裏当てフラックスでは、必要に応じて、機械的性能の調整のために含有させればよく、下限は特に問わない。また、軟鋼、高張力鋼若しくは低温鋼用で適用を想定した機械的性能の調整を鑑みると、５０質量％以下の範囲で調整することが好ましい。なお、Ｍｎは、Ｍｎ単体の他、Ｆｅ－Ｍｎなどの合金の形態でフラックスに添加できる。
(Mn in backing flux: 50% by mass or less)
Mn has the effect of improving hardenability and is a component effective in improving mechanical performance. Therefore, in the backing flux according to the present embodiment, if necessary, it may be contained for adjusting the mechanical performance, and the lower limit is not particularly limited. In addition, considering the adjustment of mechanical performance assuming application to mild steel, high-strength steel or low-temperature steel, it is preferable to adjust within the range of 50% by mass or less. Mn can be added to the flux in the form of an alloy such as Fe—Mn as well as Mn alone.
（裏当てフラックス中のＦｅ：９９．５質量％以下）
Ｆｅはフラックスの見掛密度を高くすることができるため、耐発塵性を必要とする場合は、必要に応じて添加すればよく、下限は特に問わない。また、Ｆｅは溶接金属の合金コストを低下させることもできるため、上述のＳｉやＭｎを除く、残りの金属粉を、コストの観点からＦｅとしてもよい。上述のとおり、Ｓｉが０．５質量％以上であると、裏ビードの外観を良好にすることができるため、裏ビードの外観の観点から、少なくともＦｅは、９９．５質量％以下であれば好ましいと言える。
なお、Ｆｅは、Ｆｅ単体の他、Ｆｅ－Ｍｎ、Ｆｅ－Ｓｉなどの合金の形態で裏当てフラックス中に添加できる。
(Fe in backing flux: 99.5% by mass or less)
Since Fe can increase the apparent density of the flux, it may be added as necessary when dust resistance is required, and the lower limit is not particularly limited. In addition, since Fe can reduce the alloy cost of the weld metal, Fe may be used for the remaining metal powder, excluding Si and Mn, from the viewpoint of cost. As described above, when Si is 0.5% by mass or more, the appearance of the back bead can be improved. Therefore, from the viewpoint of the appearance of the back bead, at least Fe is 99.5% by mass or less. It can be said that it is preferable.
Fe can be added to the backing flux in the form of an alloy such as Fe--Mn or Fe--Si, in addition to Fe alone.
また、本実施形態において、裏当てフラックスとしては、上記金属粉＜ＦＬＵＸ＞の他に、スラグ形成剤＜ＦＬＵＸ＞を含有するものでもよい。裏当てフラックスにスラグ形成剤＜ＦＬＵＸ＞が含有されると、裏ビードがスラグで保護され、スラグを剥離した後に、光沢のある良好な外観を得ることができる。なお、スラグ形成剤＜ＦＬＵＸ＞は、金属酸化物及び金属フッ化物を含み、残部が不可避的不純物であることが好ましい。 Further, in the present embodiment, the backing flux may contain a slag forming agent <FLUX> in addition to the metal powder <FLUX> . When the backing flux contains the slag forming agent <FLUX> , the backing bead is protected by the slag, and a good glossy appearance can be obtained after the slag is removed. The slag-forming agent <FLUX> preferably contains metal oxides and metal fluorides, with the remainder being inevitable impurities.
スラグ形成剤＜ＦＬＵＸ＞中に含有させることができる金属酸化物としては、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＭｎＯ、Ａｌ２Ｏ３、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏが挙げられる。また、スラグ形成剤＜ＦＬＵＸ＞中に含有させることができる金属フッ化物としては、Ｋ２ＳｉＦ６、ＮａＦ、ＫＦ、ＣｅＦ３、Ｎａ３ＡｌＦ６、Ｎａ２ＳｉＦ６、ＡｌＦ３、ＭｇＦ２、Ｋ２ＺｒＦ６等が挙げられる。なお、後述するスラグ積極添加フラックスを用いる場合は、裏当てフラックス全質量に対する質量％で、ＴｉＯ２：２．００％以上１６．００％以下、ＳｉＯ２：５．００％以上２０．００％以下、ＺｒＯ２：３．００％以上９．００％以下、Ａｌ２Ｏ３：３．００％以上９．００％以下、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ及びＬｉ２Ｏの合計：３．００％以下、Ｋ２ＳｉＦ６、ＮａＦ、ＫＦ、ＣｅＦ３、Ｎａ３ＡｌＦ６、Ｎａ２ＳｉＦ６、ＡｌＦ３、ＭｇＦ２及びＫ２ＺｒＦ６の合計：３５．００％以下とすることが好ましい。 Metal oxides that can be contained in the slag forming agent <FLUX> include TiO 2 , SiO 2 , ZrO 2 , MnO, Al 2 O 3 , Na 2 O, K 2 O and Li 2 O. Metal fluorides that can be contained in the slag forming agent <FLUX> include K 2 SiF 6 , NaF, KF, CeF 3 , Na 3 AlF 6 , Na 2 SiF 6 , AlF 3 , MgF 2 , K 2 ZrF 6 and the like. When using the slag positively added flux described later, TiO 2 : 2.00% or more and 16.00% or less, SiO 2 : 5.00% or more and 20.00% or less, in mass% with respect to the total mass of the backing flux. , ZrO 2 : 3.00% to 9.00% Al 2 O 3 : 3.00% to 9.00% Total of Na 2 O, K 2 O and Li 2 O: 3.00% or less , K 2 SiF 6 , NaF, KF, CeF 3 , Na 3 AlF 6 , Na 2 SiF 6 , AlF 3 , MgF 2 and K 2 ZrF 6 : 35.00% or less.
＜スラグ積極添加フラックス＞
なお、裏当てフラックス中のスラグ形成剤＜ＦＬＵＸ＞の含有量は、高いほどスラグ剥離性が良好となる。したがって、裏当てフラックスとして、スラグ積極添加フラックスを採用する場合、裏当てフラックス中のスラグ形成剤＜ＦＬＵＸ＞の含有量は、裏当てフラックス全質量に対して、１０質量％超含むことが好ましく、１４．０質量％以上であることがより好ましい。また、スラグ形成剤＜ＦＬＵＸ＞の含有量の上限は特に問わないが、スラグ形成剤＜ＦＬＵＸ＞以外の成分として、必要に応じて、金属粉、非金属元素、スラグ形成剤を除く非金属化合物粉を添加すればよい。例えば、上述のとおり、金属粉に含まれるＳｉの含有量が、裏当てフラックス全質量に対して、０．５質量％以上であると、裏ビード形状の安定化の観点から好ましいため、スラグ剥離性と裏ビード形状の安定化の両方を望む場合は、スラグ形成剤＜ＦＬＵＸ＞の含有量は、９９．５質量％以下としておくとよい。なお、金属粉に含まれる元素、スラグ形成剤等の詳細については、上述のメタルベースのフラックスにおいて詳細説明したものと同様であり、その効果も同じである。
<Slag positively added flux>
The higher the content of the slag forming agent <FLUX> in the backing flux, the better the slag removability. Therefore, when a slag active addition flux is adopted as the backing flux, the content of the slag forming agent <FLUX> in the backing flux is preferably more than 10% by mass with respect to the total mass of the backing flux. It is more preferably 14.0% by mass or more. In addition, the upper limit of the content of the slag forming agent <FLUX> is not particularly limited . You can add flour. For example, as described above, when the Si content in the metal powder is 0.5% by mass or more with respect to the total mass of the backing flux, it is preferable from the viewpoint of stabilizing the shape of the back bead. In the case where it is desired to achieve both of the properties and the stabilization of the back bead shape, the content of the slag forming agent <FLUX> should be 99.5% by mass or less. The details of the elements contained in the metal powder, the slag forming agent, and the like are the same as those described in detail for the metal-based flux described above, and the effects thereof are also the same.
さらに、本実施形態において、裏当てフラックスが上記スラグ形成剤＜ＦＬＵＸ＞を含有する場合に、裏当てフラックスは、原料を水ガラスで混錬し、粒状に造形した後、焼結したものであることが好ましい。微細な粉末状の裏当てフラックスは、飛散して作業環境を劣化させるおそれがあり、また、振動によって偏析し、溶接結果に偏りをもたらすことがある。
一方、粒状に造形した後、焼結することにより得られた裏当てフラックスは、飛散し難く、偏析が起こり難いため、好適に使用することができる。
Furthermore, in the present embodiment, when the backing flux contains the slag forming agent <FLUX> , the backing flux is obtained by kneading the raw material with water glass, shaping it into granules, and then sintering it. is preferred. The fine powdery backing flux may scatter and degrade the working environment, and may segregate due to vibration, resulting in biased welding results.
On the other hand, the backing flux obtained by sintering after shaping into granules is less likely to scatter and less prone to segregation, and thus can be preferably used.
＜溶接条件＞
次に、先行させる第１熱源と、これに追従させる第２熱源、及び各熱源による溶接条件について、より詳細に説明する。
<Welding conditions>
Next, the welding conditions by the 1st heat source made to precede, the 2nd heat source made to follow this, and each heat source are demonstrated in detail.
（第１熱源及び第２熱源）
本実施形態において、先行させる第１熱源をガスメタルアーク熱源とし、これに追従させる第２熱源をレーザ熱源とすることが好ましい。ガスメタルアーク熱源により得られた溶融池上にレーザ熱源を照射することで、ギャップを有する（開先幅Ｇが０ｍｍ超である）場合であっても、裏当てフラックスに熱を逃がすことなく、開先面に熱が伝わりやすくなり、健全な継手を容易に得ることができる。
(First heat source and second heat source)
In this embodiment, it is preferable to use a gas metal arc heat source as the first heat source to precede and a laser heat source as the second heat source to follow. By irradiating the laser heat source on the molten pool obtained by the gas metal arc heat source, even if there is a gap (groove width G is more than 0 mm), the heat is not released to the backing flux. Heat is easily conducted to the tip, and a sound joint can be easily obtained.
（第１熱源の狙い位置Ｐ１と、第２熱源の狙い位置Ｐ２との距離：０ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下）
図３は、本実施形態における溶接条件を説明するための模式図である。図３において、鋼板１ａと不図示の鋼板とが突合せて配置され、突合せ部２が構成されている。また、トーチ１７が先行し、レーザヘッド１８は、トーチ１７に追従しているものとする。
トーチ１７から発生する第１熱源の狙い位置Ｐ１と、レーザヘッド１８から発生する第２熱源の狙い位置Ｐ２との距離（Ｐ１－Ｐ２間距離）が若干離れていると、フラックス入りワイヤから離脱した溶滴を、レーザに干渉させることなく落下させることができる。一方、Ｐ１－Ｐ２間距離を近くすることにより、溶融効率を高くすることができる。
(The distance between the target position P1 of the first heat source and the target position P2 of the second heat source: 0 mm or more and 10.0 mm or less)
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining welding conditions in this embodiment. In FIG. 3, a
If the distance between the target position P1 of the first heat source generated from the
本実施形態においては、第１熱源と第２熱源とを、突合せ部の長手方向における間隔が任意の範囲となるように保持している。第１熱源と第２熱源とは、常に一定の距離を保持しながら移動するものでも、装置のたわみ等を考慮し、任意の範囲内で第１熱源と第２熱源との間隔が増減してもよい。任意の範囲とは、具体的には、先行する第１熱源により溶融した溶融池が溶融している期間内に、追従する熱源が入るような範囲を示す。
具体的には、Ｐ１－Ｐ２間距離が０ｍｍ以上であることが好ましく、２ｍｍ以上であることがより好ましい。また、Ｐ１－Ｐ２間距離は１０．０ｍｍ以下であることが好ましく、７ｍｍ以下であることがより好ましい。
In this embodiment, the first heat source and the second heat source are held so that the interval in the longitudinal direction of the butted portions is within an arbitrary range. Even if the first heat source and the second heat source always move while maintaining a constant distance, the distance between the first heat source and the second heat source may be increased or decreased within an arbitrary range in consideration of the deflection of the device. good too. The arbitrary range specifically indicates a range in which the following heat source falls within the period in which the molten pool melted by the preceding first heat source is melted.
Specifically, the distance between P 1 and P 2 is preferably 0 mm or more, more preferably 2 mm or more. Also, the distance between P 1 and P 2 is preferably 10.0 mm or less, more preferably 7 mm or less.
（第１熱源のエネルギー照射角度θ１：４５°以上８０°以下）
（第２熱源のエネルギー照射角度θ２：９０°以上１３５°以下）
第１熱源及び第２熱源は、水平に配置された鋼板１ａに対して垂直となるように、各トーチ１７、１８を配置すると、突合せ部２の深さ方向に効率よく入熱することができる。しかし、トーチ１７とトーチ１８と干渉しないようにするため、装置の干渉の問題が生じる為、トーチ１７、１８の角度は適切な範囲を有する。
先行する第１熱源を発生するトーチ１７の角度、すなわち第１熱源のエネルギー照射角度θ１は、突合せ部２における溶接進行方向に対して、４５°以上８０°以下とすることが好ましい。
また、第１熱源に追従する第２熱源を発生するトーチ１８の角度、すなわち第２熱源のエネルギー照射角度θ２は、突合せ部２における溶接進行方向に対して、９０°以上１３５°以下とすることが好ましい。
なお、エネルギー照射角度とは、第１熱源、第２熱源の軸中心延長線と、溶接進行方向における溶接線とがなす角度をいう。
(Energy irradiation angle θ 1 of the first heat source: 45° or more and 80° or less)
(Energy irradiation angle θ 2 of the second heat source: 90° or more and 135° or less)
The first heat source and the second heat source can efficiently input heat in the depth direction of the butted
The angle of the
In addition, the angle of the
The energy irradiation angle is the angle formed by the axis center extension lines of the first heat source and the second heat source and the weld line in the welding advancing direction.
（２ａＬ≦ＧＬ＋１、ｆＬ≦１０）
レーザ熱源によるレーザ溶接は、エネルギー密度が高いとともに、ビード幅が狭い溶接部が得られるため、開先幅に応じて、レーザ熱源を、突合せ部の長手方向に対して幅方向（図１の左右方向）に振動させることが好ましい。
すなわち、レーザ熱源の幅方向の振幅をａＬ（ｍｍ）、周波数をｆＬ（Ｈｚ）、レーザ熱源が狙う位置における一対の鋼板の開先幅をＧＬ（ｍｍ）とする場合に、
２ａＬ≦ＧＬ＋１、及び
ｆＬ≦１０、を満足することが好ましい。
(2a L ≤ GL + 1, f L ≤ 10)
Laser welding with a laser heat source has a high energy density and produces a weld with a narrow bead width. direction).
That is, when the amplitude in the width direction of the laser heat source is a L (mm), the frequency is f L (Hz), and the groove width of the pair of steel plates at the position targeted by the laser heat source is GL (mm),
2a L ≤ G L +1 and f L ≤ 10 are preferably satisfied.
（２ａＡ≦ＧＡ＋１、ｆＡ≦１０）
本実施形態においては、レーザ熱源のみを振動させてもよいが、レーザ熱源は振動させず、ガスメタルアーク熱源のみを振動させてもよいし、レーザ熱源及びガスメタルアーク熱源の両方を振動させてもよい。ガスメタルアーク熱源については、振幅、周波数ともに低くし、高加速度となることを防止することが好ましい。一方、ガスメタルアーク熱源を振動させる振幅及び周波数を調整すると、入熱の幅方向範囲を適切に広くすることができ、開先面の溶融状態を健全にすることができる。
すなわち、ガスメタルアーク熱源の幅方向の振幅をａＡ（ｍｍ）、周波数をｆＡ（Ｈｚ）、ガスメタルアーク熱源が狙う位置における一対の鋼板の開先幅をＧＡ（ｍｍ）とする場合に、
２ａＡ≦ＧＡ＋１、及び
ｆＡ≦１０、を満足することが好ましい。
(2a A ≤ G A +1, f A ≤ 10)
In this embodiment, only the laser heat source may be vibrated, but only the gas metal arc heat source may be vibrated without vibrating the laser heat source, or both the laser heat source and the gas metal arc heat source may be vibrated. good too. As for the gas metal arc heat source, it is preferable to reduce both amplitude and frequency to prevent high acceleration. On the other hand, by adjusting the amplitude and frequency of vibration of the gas metal arc heat source, the widthwise range of heat input can be appropriately widened, and the molten state of the groove surface can be made sound.
That is, when the amplitude in the width direction of the gas metal arc heat source is a ( mm ), the frequency is f A (Hz), and the groove width of the pair of steel plates at the position targeted by the gas metal arc heat source is GA (mm) to the
It is preferable to satisfy 2a A ≤ G A +1 and f A ≤ 10.
（シールドガス）
本実施形態において、シールドガスの種類については特に限定されず、１００％ＣＯ２ガスや、ＡｒガスとＣＯ２ガスとの混合ガス等を使用することができる。一般的に、Ａｒ含有量の高い混合ガス、例えば８０％Ａｒ－２０％ＣＯ２のガスをシールドガスとして使用すると、スパッタ発生量を抑制することができることが公知である。
本実施形態に係る溶接方法によると、安価な１００％ＣＯ２ガスを使用しても、スパッタ発生量を十分に抑制することができるため、溶接にかかるコストを低減することができる。
(Shielding gas)
In this embodiment, the type of shielding gas is not particularly limited, and 100% CO 2 gas, mixed gas of Ar gas and CO 2 gas, or the like can be used. Generally, it is known that the amount of spatter generated can be suppressed by using a mixed gas with a high Ar content, such as 80% Ar-20% CO 2 gas, as a shielding gas.
According to the welding method according to the present embodiment, even if inexpensive 100% CO 2 gas is used, the amount of spatter generated can be sufficiently suppressed, so that welding costs can be reduced.
［２．溶接継手の製造方法］
本実施形態に係る溶接継手の製造方法は、上記［１．片面突合せ溶接方法］で説明した溶接方法を用いて、溶接継手を製造する方法である。
使用する熱源、ガスメタルアーク熱源用のフラックス入りワイヤの組成、裏当てフラックスの組成及び溶接条件等は、上記［１．片面突合せ溶接方法］で説明したとおりである。
[2. Method for manufacturing a welded joint]
The method for manufacturing a welded joint according to the present embodiment is the same as described in [1. Single-sided butt welding method] is a method of manufacturing a welded joint using the welding method described above.
The heat source to be used, the composition of the flux-cored wire for the gas metal arc heat source, the composition of the backing flux, the welding conditions, etc. are described in [1. Single-sided butt welding method].
以下、発明例及び比較例を挙げて本発明について詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to invention examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these.
［１．片面突合せ溶接］
（１－１．被溶接材、ワイヤ及び裏当てフラックスの準備）
被溶接材として、厚さが１２ｍｍであるＳＭ４９０Ａの鋼板を２枚準備するとともに、ガスメタルアーク熱源用としての種々の組成を有するワイヤと、種々の組成を有する裏当てフラックスとを準備した。ワイヤとしては、ソリッドワイヤとフラックス入りワイヤを準備した。ソリッドワイヤの種類を下記表１に示し、フラックス入りワイヤのサイズ及び組成を下記表２に示す。また、裏当てフラックスの組成を下記表３に示す。
なお、裏当てフラックス記号ＢＦ－Ｌは、原料を水ガラスで混錬し、粒状に造形した後、焼結したものである。
また、表３において、スラグ形成剤＜ＦＬＵＸ＞を除く成分としては、Ｍｎ、Ｓｉの他に、Ｆｅも９９．５質量％以下の範囲で含まれるが、表中には記載していない。さらに、裏当てフラックスの成分においては、表中に記載の成分の他に、不可避的不純物が含まれる。
[1. Single-sided butt welding]
(1-1. Preparation of materials to be welded, wire and backing flux)
Two SM490A steel plates with a thickness of 12 mm were prepared as materials to be welded, and wires having various compositions for gas metal arc heat sources and backing fluxes having various compositions were prepared. Solid wires and flux-cored wires were prepared as wires. Solid wire types are shown in Table 1 below, and flux-cored wire sizes and compositions are shown in Table 2 below. The composition of the backing flux is shown in Table 3 below.
Note that the backing flux symbol BF-L is obtained by kneading raw materials with water glass, molding them into granules, and then sintering them.
Further, in Table 3, the components other than the slag forming agent <FLUX> include Mn, Si, and Fe in a range of 99.5% by mass or less, but are not shown in the table. Further, the components of the backing flux contain unavoidable impurities in addition to the components listed in the table.
表２に示すフラックス入りワイヤの外皮としては、ＪＩＳ Ｇ ３１４１：２０１７に記載された種類の記号ＳＰＣＧ相当の鋼帯を使用した。ＳＰＣＧ鋼帯に含有される成分の含有量は、Ｃ：０．０２質量％以下、Ｍｎ：０．２５質量％以下、Ｐ：０．０２０質量％以下、Ｓ：０．０２０質量％以下である。
表２において、ワイヤ記号Ｆ－ＢのＭｎＯの含有量は、０．００４質量％以下であることを示す。
また、表２及び表３において、「－」は、該当する成分を積極的に添加していないことを示す。
As the sheath of the flux-cored wire shown in Table 2, a steel strip corresponding to the symbol SPCG of the type described in JIS G 3141:2017 was used. The contents of the components contained in the SPCG steel strip are C: 0.02% by mass or less, Mn: 0.25% by mass or less, P: 0.020% by mass or less, and S: 0.020% by mass or less. .
In Table 2, the wire symbol FB indicates that the content of MnO is 0.004% by mass or less.
In addition, in Tables 2 and 3, "-" indicates that the corresponding component was not intentionally added.
（１－２．レーザ・アークハイブリッド溶接）
図１及び図２に示すように、一対の鋼板１ａ、１ｂを、開先幅Ｇで突合せて水平に配置し、突合せ部２の下側に、裏当てフラックス１１を配置した。そして、先行させる第１熱源として、アーク（ガスメタルアーク熱源）７ｂ、第１熱源に追従させる第２熱源として、レーザ光（レーザ熱源）８ａを使用し、シールドガスとして、１００％ＣＯ２ガスを使用して、第１熱源及び第２熱源を、所定の間隔を保持した状態で同時に図２の矢印で示す方向に移動させた。このようにして、突合せ部２に対してレーザ・アークハイブリッド溶接を実施した。使用したワイヤ及び裏当てフラックスの種類、並びにレーザ条件、アーク条件及び熱源移動条件を下記表４に示す。
(1-2. Laser/arc hybrid welding)
As shown in FIGS. 1 and 2 , a pair of
ただし、表４におけるレーザ条件のフォーカス位置とは、母材である鋼板１ａ、１ｂの上面の位置とレーザの焦点位置とのズレを示しており、フォーカス位置が正の値であるとき、レーザの焦点位置が鋼板１ａ、１ｂの上面よりも上方であることを示す。また、第１熱源及び第２熱源は、溶接速度、振幅及び周波数をそれぞれ同一としたため、移動条件の欄においては、共通の条件を記載した。なお、振幅の欄において、０とは、振動、すなわちウィービングを実施していないことを示す。したがって、振動させなかったものについては、周波数の欄に「－」と示した。
さらに、図３に示す第１熱源（ガスメタルアーク熱源）のエネルギー照射角度θ１を５０°、第２熱源（レーザ熱源）のエネルギー照射角度θ２を１００°とし、第１熱源の狙い位置Ｐ１と、第２熱源の狙い位置Ｐ２との距離（Ｐ１－Ｐ２間距離）を３ｍｍとした。また、各熱源の狙い位置中央は、図１に示す開先幅Ｇの中央とした。
However, the focus position of the laser conditions in Table 4 indicates the deviation between the position of the upper surface of the
Furthermore, the energy irradiation angle θ 1 of the first heat source ( gas metal arc heat source) shown in FIG. 1 and the target position P 2 of the second heat source (the distance between P 1 and P 2 ) was 3 mm. The center of the target position of each heat source was the center of the groove width G shown in FIG.
［２．評価］
上記片面突合せ溶接後の継手の表面（溶接面）及び裏面を観察し、以下に示す種々の項目で継手の外観を評価した。
[2. evaluation]
The surface (welded surface) and the back surface of the joint after the single-sided butt welding were observed, and the appearance of the joint was evaluated by various items shown below.
（２－１．継手表面のスパッタ）
継手表面におけるスパッタの発生量を目視により観察した。
評価基準としては、１ｍｍ以上の大粒スパッタの付着がない状態であったものを「Ａ」（優良）とした。また、溶接線長１００ｍｍの範囲において、１ｍｍ以上の大粒スパッタの付着が１０個未満であったものを「Ｂ」（良好）とした。さらに、溶接線長１００ｍｍの範囲において、１ｍｍ以上の大粒スパッタの付着が１０個以上であったものを「ＮＡ」（不良）とした。
(2-1. Spatter on joint surface)
The amount of spatter generated on the joint surface was visually observed.
As the evaluation criteria, a state in which no large spatters of 1 mm or more were adhered was rated as "A" (excellent). Also, in the range of 100 mm in weld line length, less than 10 large spatters of 1 mm or more adhered were evaluated as "B" (good). Furthermore, in the range of the weld line length of 100 mm, 10 or more large spatters of 1 mm or more adhered were evaluated as "NA" (defective).
（２－２．継手表面のビード形状）
継手表面のビード形状を目視により観察した。
評価基準としては、滑らかなビード形状であったものを「Ａ」（優良）とした。また、凸形状のビードが得られたものを「Ｂ」（良好）とした。さらに、アンダカットやアンダーフィルが発生し、手直し溶接等の追加処理が必要な状態であるが、利用可能であったものを「Ｃ」（許容可能）とした。
(2-2. Bead shape on joint surface)
The shape of the bead on the surface of the joint was visually observed.
As the evaluation criteria, "A" (excellent) was given to those having a smooth bead shape. Moreover, the thing with which the convex-shaped bead was obtained was set to "B" (good). In addition, undercuts and underfills occurred, and additional processing such as repair welding was required, but the cases were rated as "C" (acceptable).
（２－３．継手裏面の溶融状態）
継手裏面の溶融状態を目視により観察した。
評価基準としては、裏面に未溶融の開先が確認されなかったものを「Ａ」（優良）とした。また、裏面に未溶融の開先が確認されたものを「ＮＡ」（不良）とした。
(2-3. Molten state on the back surface of the joint)
The melted state of the back surface of the joint was visually observed.
As the evaluation criteria, "A" (excellent) was given when no unmelted groove was observed on the back surface. In addition, when an unmelted groove was confirmed on the back surface, it was rated as "NA" (defective).
（２－４．継手裏面の滑らかさ）
継手裏面の滑らかさを目視により観察した。
評価基準としては、スラグの付着が無く、裏ビードの表面が滑らかであったものを「Ａ」（優良）とした。また、スラグの付着残留していた面積が、ビード裏面全面積に対して４０％未満であったか、又は上記「Ａ」よりも金属フラックスの付着状態が悪く、凹凸が大きかったものを「Ｂ」（良好）とした。さらに、スラグの付着残留していた面積が、ビード裏面全面積に対して４０％以上であったが、利用可能であったものを「Ｃ」（許容可能）とした。
(2-4. Smoothness of back surface of joint)
The smoothness of the back surface of the joint was visually observed.
As the evaluation criteria, "A" (excellent) was given when there was no adhesion of slag and the surface of the back bead was smooth. In addition, the area where the slag remained adhered was less than 40% of the total area of the bead back surface, or the state of adhesion of the metal flux was worse than that of the above "A", and the unevenness was large "B" ( good). Furthermore, the area where the slag adhered and remained was 40% or more of the total area of the back surface of the bead, but the usable area was rated as "C" (acceptable).
（２－５．継手裏面のビードの垂れ落ち）
継手裏面のビードの垂れ落ちを目視により観察した。
評価基準としては、裏ビードの高さが均一であり、高さが３ｍｍ未満であったものを「Ａ」（優良）とした。また、裏ビードの高さが３ｍｍ未満であったが、その高さが不均一であったものか、又は裏ビードの高さ３ｍｍ以上６ｍｍ未満の範囲であったものを「Ｂ」（許容可能）とした。さらに、裏ビードの高さが６ｍｍ以上であったものを「ＮＡ」（不良）とした。
各評価結果を下記表５に併せて示す。
(2-5. Dripping of the bead on the back of the joint)
The dripping of the bead on the back surface of the joint was visually observed.
As the evaluation criteria, the height of the back bead was uniform and the height was less than 3 mm, which was evaluated as "A" (excellent). In addition, although the height of the back bead was less than 3 mm, the height was uneven, or the height of the back bead was in the range of 3 mm or more and less than 6 mm. ). Furthermore, those with a back bead height of 6 mm or more were evaluated as "NA" (defective).
Each evaluation result is also shown in Table 5 below.
図４は、試験Ｎｏ．１の溶接時の様子を示す図面代用写真である。また、図５は、試験Ｎｏ．１の溶接後の継手表面の様子を示す図面代用写真である。比較例である試験Ｎｏ．１は、レーザ・アークハイブリッド溶接であるが、特許文献３に記載された方法と同様に、第１熱源として、ソリッドワイヤ２７を用いている。したがって、図４及び図５に示すように、溶融池１９から大粒のスパッタ２１が跳ね上がり、継手表面における溶接線２０の両側に、大粒のスパッタ２１が多量に付着した。
また、比較例である試験Ｎｏ．２は、フラックス入りワイヤ中のスラグ形成剤の含有量が本発明において規定する範囲の下限値未満であるため、大粒のスパッタが発生した。
FIG. 4 shows test no. 1 is a drawing-substituting photograph showing a state at the time of welding of No. 1. FIG. Moreover, FIG. 1 is a drawing-substituting photograph showing the state of the joint surface after welding of No. 1. FIG. Test No. which is a comparative example. 1 is laser-arc hybrid welding, but uses a
In addition, Test No. which is a comparative example. In No. 2, since the content of the slag-forming agent in the flux-cored wire was less than the lower limit of the range specified in the present invention, large spatters were generated.
図６は、試験Ｎｏ．６の溶接時の様子を示す図面代用写真である。発明例である試験Ｎｏ．６は、本発明において規定する片面突合せ溶接方法により溶接を実施したものであり、第１熱源として、スラグ形成剤を含有するフラックス入りワイヤ７ａを用いている。したがって、図６に示すように、ワイヤの先端にフラックス柱１０が形成され、これに沿って溶滴が移行したため、大粒のスパッタの飛散が減少した。
FIG. 6 shows test no. 6 is a drawing-substituting photograph showing a state during welding of No. 6. FIG. Test No. which is an invention example. 6 is welded by the single-sided butt welding method defined in the present invention, using a flux-cored
このように、本発明に係る片面突合せ溶接方法、及び本発明に係る溶接継手の製造方法によると、深い溶け込み及び大溶着量を得ることができるとともに、スパッタ発生量を減少させることができ、熱変形が抑制された溶接継手を得ることができた。また、シールドガスとして、１００％ＣＯ２ガスを使用しても、スパッタの発生を減少させることができるため、溶接継手の製造コストを低減することができた。 As described above, according to the single-sided butt welding method of the present invention and the method of manufacturing a welded joint of the present invention, deep penetration and a large amount of welding can be obtained, the amount of spatter generation can be reduced, and heat A welded joint with suppressed deformation was obtained. In addition, even when 100% CO 2 gas was used as the shielding gas, it was possible to reduce the generation of spatter, thereby reducing the manufacturing cost of the welded joint.
１ａ，１ｂ 鋼板
２ 突合せ部
３ 溶接金属
４，５ スラグ
７ａ フラックス入りワイヤ
７ｂ アーク
８ａ レーザ光
１０ フラックス柱
１１ 裏当てフラックス
２１ スパッタ
1a,
Claims (16)
先行させる第１熱源と、前記第１熱源に追従させる第２熱源とを、前記突合せ部の長手方向における間隔が任意の範囲となるように保持し、
前記突合せ部の上側から、前記第１熱源及び前記第２熱源を前記一対の鋼板に対して相対的に移動させることにより、前記突合せ部を溶接する溶接方法であって、
前記第１熱源及び前記第２熱源のうちいずれか一方を、スラグ形成剤を含有するフラックス入りワイヤを用いたガスメタルアーク熱源とし、
前記第１熱源及び前記第２熱源のうち他方を、レーザ熱源とし、
前記フラックス入りワイヤは、ワイヤ全質量に対して、前記スラグ形成剤を２．５質量％以上含有することを特徴とする、片面突合せ溶接方法。 A pair of steel plates are butted and arranged substantially horizontally, and a backing flux is arranged from below the butted portion formed between the pair of steel plates,
holding the first heat source to be preceded and the second heat source to follow the first heat source so that the interval in the longitudinal direction of the butt portion is within an arbitrary range;
A welding method for welding the butt portions by moving the first heat source and the second heat source relative to the pair of steel plates from above the butt portions,
Either one of the first heat source and the second heat source is a gas metal arc heat source using a flux-cored wire containing a slag forming agent,
The other of the first heat source and the second heat source is a laser heat source,
The single-sided butt welding method, wherein the flux-cored wire contains 2.5% by mass or more of the slag forming agent with respect to the total mass of the wire.
ＴｉＯ２：２．０質量％以上１５．０質量％以下、
ＳｉＯ２：０．２５質量％以上２．０質量％以下、
ＺｒＯ２：０．１５質量％以上１．０質量％以下、
Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ及びＬｉ２Ｏの総量：０．０２質量％以上０．５０質量％以下、
を含み、
ＭｎＯ：０．５０質量％以下（０質量％を含む）、
Ａｌ２Ｏ３：０．５０質量％以下（０質量％を含む）、
金属フッ化物：０．５０質量％以下（０質量％を含む）、
であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の片面突合せ溶接方法。 The slag forming agent is, relative to the total wire mass,
TiO 2 : 2.0% by mass or more and 15.0% by mass or less,
SiO 2 : 0.25% by mass or more and 2.0% by mass or less,
ZrO 2 : 0.15% by mass or more and 1.0% by mass or less,
Total amount of Na 2 O, K 2 O and Li 2 O: 0.02% by mass or more and 0.50% by mass or less,
including
MnO: 0.50% by mass or less (including 0% by mass),
Al 2 O 3 : 0.50% by mass or less (including 0% by mass),
Metal fluoride: 0.50% by mass or less (including 0% by mass),
The single-sided butt welding method according to claim 1 or 2, characterized in that:
Ｃ：０．５質量％以下、
Ｓｉ：２．０質量％以下、
Ｍｎ：３．０質量％以下、
Ｎｉ：５．０質量％以下、
Ｍｏ：３．０質量％以下、
Ｗ：３．０質量％以下、
Ｎｂ：３．０質量％以下、
Ｖ：３．０質量％以下、
Ｃｒ：５．０質量％以下、
Ｔｉ：３．０質量％以下、
Ａｌ：３．０質量％以下、
Ｍｇ：３．０質量％以下、
Ｎ：０．０５質量％以下、
Ｓ：０．０５質量％以下、
Ｐ：０．０５質量％以下、
Ｂ：０．００５質量％以下、
Ｃｕ：２．０質量％以下、
Ｔａ：３．０質量％以下、
ＲＥＭ：０．１質量％以下、及び
アルカリ金属：３質量％以下であり、
残部がＦｅ及び不可避的不純物であることを特徴とする、請求項１～３のいずれか１項に記載の片面突合せ溶接方法。 Components other than the slag forming agent in the flux in the flux-cored wire are
C: 0.5% by mass or less,
Si: 2.0% by mass or less,
Mn: 3.0% by mass or less,
Ni: 5.0% by mass or less,
Mo: 3.0% by mass or less,
W: 3.0% by mass or less,
Nb: 3.0% by mass or less,
V: 3.0% by mass or less,
Cr: 5.0% by mass or less,
Ti: 3.0% by mass or less,
Al: 3.0% by mass or less,
Mg: 3.0% by mass or less,
N: 0.05% by mass or less,
S: 0.05% by mass or less,
P: 0.05% by mass or less,
B: 0.005% by mass or less,
Cu: 2.0% by mass or less,
Ta: 3.0% by mass or less,
REM: 0.1% by mass or less, and alkali metal: 3% by mass or less,
The single-sided butt welding method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the balance is Fe and unavoidable impurities.
前記外皮は、冷間圧延鋼帯により形成されていることを特徴とする、請求項１～４のいずれか１項に記載の片面突合せ溶接方法。 The flux-cored wire has an outer sheath filled with flux,
The single-sided butt welding method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that said skin is made of a cold-rolled steel strip.
金属粉及びスラグ形成剤のうち、少なくとも１種を含有し、
残部が不可避的不純物であることを特徴とする、請求項１～５のいずれか１項に記載の片面突合せ溶接方法。 The backing flux is
containing at least one of metal powder and a slag forming agent,
The single-sided butt welding method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the remainder is unavoidable impurities.
非金属粉、及びスラグ形成剤を除く非金属化合物粉のうち、少なくとも１種を含有することを特徴とする、請求項６に記載の片面突合せ溶接方法。 The backing flux further comprises:
The single-sided butt welding method according to claim 6, characterized in that at least one of non-metallic powder and non-metallic compound powder excluding a slag forming agent is contained.
前記金属粉は、Ｓｉ粉及びＦｅ－Ｓｉ粉の少なくとも一方を含有し、
前記Ｓｉ粉及び前記Ｆｅ－Ｓｉ粉に含有されるＳｉの含有量は、裏当てフラックス全質量に対して、０．５質量％以上５０質量％以下であることを特徴とする、請求項６又は７に記載の片面突合せ溶接方法。 When the backing flux contains 90% by mass or more of the metal powder with respect to the total mass of the backing flux,
The metal powder contains at least one of Si powder and Fe—Si powder,
The content of Si contained in the Si powder and the Fe—Si powder is 0.5% by mass or more and 50% by mass or less with respect to the total mass of the backing flux. 7. Single-sided butt welding method according to 7.
前記スラグ形成剤は、金属酸化物及び金属フッ化物を含み、残部が不可避的不純物であることを特徴とする、請求項６又は７に記載の片面突合せ溶接方法。 When the backing flux contains more than 10% by mass of the slag forming agent with respect to the total mass of the backing flux,
The single-sided butt welding method according to claim 6 or 7, characterized in that said slag-forming agent contains metal oxides and metal fluorides, the balance being unavoidable impurities.
前記裏当てフラックスは、原料を水ガラスで混錬し、粒状に造形した後、焼結したものであることを特徴とする、請求項６～９のいずれか１項に記載の片面突合せ溶接方法。 When the backing flux contains the slag forming agent,
The single-sided butt welding method according to any one of claims 6 to 9, wherein the backing flux is obtained by kneading a raw material with water glass, shaping it into granules, and then sintering it. .
前記第２熱源をレーザ熱源とすることを特徴とする、請求項１～１０のいずれか１項に記載の片面突合せ溶接方法。 The first heat source is a gas metal arc heat source,
The single-sided butt welding method according to any one of claims 1 to 10, wherein the second heat source is a laser heat source.
前記第２熱源のエネルギー照射角度は、前記突合せ部における溶接進行方向に対して９０°以上１３５°以下であることを特徴とする、請求項１～１２のいずれか１項に記載の片面突合せ溶接方法。 The energy irradiation angle of the first heat source is 45° or more and 80° or less with respect to the welding progress direction at the butt portion,
The single-sided butt welding according to any one of claims 1 to 12, wherein the energy irradiation angle of the second heat source is 90° or more and 135° or less with respect to the welding progress direction at the butt portion. Method.
前記レーザ熱源の幅方向の振幅をａＬ（ｍｍ）、周波数をｆＬ（Ｈｚ）、前記レーザ熱源が狙う位置における前記一対の鋼板の開先幅をＧＬ（ｍｍ）とする場合に、
２ａＬ≦ＧＬ＋１、及び
ｆＬ≦１０、
を満足することを特徴とする、請求項１～１３のいずれか１項に記載の片面突合せ溶接方法。 vibrating the laser heat source in the width direction with respect to the longitudinal direction of the butt portion;
When the amplitude in the width direction of the laser heat source is a L (mm), the frequency is f L (Hz), and the groove width of the pair of steel plates at the position targeted by the laser heat source is GL (mm),
2a L ≤ GL +1, and f L ≤ 10,
The single-sided butt welding method according to any one of claims 1 to 13, wherein
前記ガスメタルアーク熱源の幅方向の振幅をａＡ（ｍｍ）、周波数をｆＡ（Ｈｚ）、前記ガスメタルアーク熱源が狙う位置における前記一対の鋼板の開先幅をＧＡ（ｍｍ）とする場合に、
２ａＡ≦ＧＡ＋１、及び
ｆＡ≦１０、
を満足することを特徴とする、請求項１～１４のいずれか１項に記載の片面突合せ溶接方法。 vibrating the gas metal arc heat source in the width direction with respect to the longitudinal direction of the butt portion;
Let the amplitude in the width direction of the gas metal arc heat source be a A (mm), the frequency be f A (Hz), and the groove width of the pair of steel plates at the position targeted by the gas metal arc heat source be G A (mm). In case,
2a A ≤ G A +1, and f A ≤ 10,
The single-sided butt welding method according to any one of claims 1 to 14, wherein
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