JP2996905B2 - 多層盛エレクトロガスアーク溶接方法及び凸形摺動銅板 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アーク安定性及び溶接
金属の靱性が良好な多層盛エレクトロガスアーク溶接方
法及び凸形摺動銅板に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、エレクトロガスアーク溶接
は、立向溶接等に適用されている。エレクトロガスアー
ク溶接は高能率であるものの大入熱であるため、この溶
接方法には溶接金属の靱性が劣化するという問題点があ
る。この問題点を解消する技術として、凸形及び凹形の
摺動銅板を使用して溶接を実施する多層盛エレクトロガ
スアーク溶接が提案されている（特開昭５５−５４２８
９号公報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来方法には、以下に示す問題点がある。即ち、施工面
では、開先内溶接時に摺動銅板の摺動性が低下するとい
う欠点がある。また、溶融池にスラグが溜まった場合
に、アークが不安定となるので、これを防止するために
竹べら等でスラグを除去する作業が必要であるという難
点がある。一方、溶接用ワイヤの性能面については、溶
接金属再熱部の靱性が低下するという問題点ある。この
ため、衝撃試験において、満足な結果を得ることができ
ていない。これらの理由により、多層盛エレクトロガス
アーク溶接は実用化に至っていない。このため、実際に
は炭酸ガス溶接、被覆アーク溶接又は炭酸ガスアーク溶
接により下盛を施した後、エレクトロガスアーク溶接等
の低入熱の溶接を施すことになるので、能率が極めて低
かった。

【０００４】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、アーク安定性及び溶接金属の靱性が良好な
多層盛エレクトロガスアーク溶接方法及び凸形摺動銅板
を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る多層盛エレ
クトロガスアーク溶接方法は、開先内に凸形摺動銅板の
凸部を挿入し、フラックス入りワイヤを使用して溶接す
る多層盛エレクトロガスアーク溶接方法であって、前記
凸形摺動銅板の凸部と前記開先面との溶接板面に平行の
方向に対する距離ｄを２乃至８ｍｍ、前記凸形摺動銅板
の凸部の先端側の表面に形成されたスラグ逃がし用溝上
端と溶融池表面上端との距離Ｈを２５乃至３５ｍｍの範
囲内で設定し、前記凸部の前記先端側の表面の幅Ｗ、前
記スラグ逃がし用溝の上端側の幅Ｗ₁、下端側の幅Ｗ₂及
び深さｔが、Ｗ₁≦Ｗ−４（ｍｍ）、Ｗ₂≦Ｗ−４（ｍ
ｍ）、Ｗ₁≦Ｗ₂及び１≦ｔ≦５（ｍｍ）の関係を満た
し、前記フラックス入りワイヤのフラックスは、ワイヤ
全重量に対し、Ｔｉ：０．０１乃至０．５０重量％、
Ｂ：０．００２乃至０．０１０重量％、Ｍｏ：０．５０
重量％以下、Ｃ：外皮中に含有されるＣとの総量で０．
０１乃至０．１０重量％、Ｓｉ：外皮中に含有されるＳ
ｉとの総量で０．１０乃至０．９０重量％及びＭｎ：外
皮中に含有されるＭｎとの総量で０．８０乃至３．００
重量％を含有することを特徴とする。

【０００６】前記フラックスは、ワイヤ全重量に対し、
更にＮｉ：０．１０乃至３．００重量％及びＭｇ：０．
１０乃至２．００重量％の１種又は２種を含有すること
が好ましい。

【０００７】また、前記フラックスは、ワイヤ全重量に
対し、更にスラグ形成剤：０．５乃至３．０重量％を含
有することが好ましい。

【０００８】本発明に係る凸形摺動銅板は、請求項１乃
至３のいずれか１項に記載の多層盛エレクトロガスアー
ク溶接方法に使用される凸形摺動銅板であって、前記凸
形摺動銅板の凸部と前記開先面との溶接板面に平行の方
向に対する距離ｄが２乃至８ｍｍ、前記凸形摺動銅板の
凸部表面に形成されたスラグ逃がし用溝上端と溶融池表
面上端との距離Ｈが２５乃至３５ｍｍであることを特徴
とする。

【０００９】

【作用】本願発明者等が鋭意検討した結果、凸形摺動銅
板の摺動性を良好とするためには、凸形摺動銅板の凸部
と開先面との距離を適切な範囲内に維持すること、また
凸形摺動銅板からスラグを円滑に逃がし、アークの安定
性を良好とするためには、スラグ逃がし用溝上端と溶融
池表面上端との距離Ｈが適切な範囲内であることが重要
であることを見出した。また、再熱部の靱性を確保する
ためには、フラックス入りワイヤのフラックスのＴｉ、
Ｂ及びＭｏ含有量を適切な範囲内とすることが極めて重
要であること、またＣ、Ｍｎ及びＳｉの含有量を適切な
範囲内とすることが必要であることを見出した。

【００１０】本発明に係る多層盛エレクトロガスアーク
溶接方法においては、開先内に凸形摺動銅板を挿入し、
この摺動銅板を母材に摺動させつつ、フラックス入りワ
イヤを送給しながら、開先を溶接する。そうすると、凸
形摺動銅板の凸部と開先面との溶接板面に平行の方向に
対する距離ｄが適切であるため、溶接中スパッタが開先
内に付着して、このスパッタにより摺動銅板が停止した
り、開先と摺動銅板との摩擦により摺動銅板の円滑な上
昇が阻害されたり、更に摺動銅板凸部と開先面との隙間
から溶接金属が溶け落ちるといった虞がない。また、凸
形摺動銅板の凸部表面に形成されたスラグ逃がし用溝上
端と溶融池表面上端との距離Ｈが適切であるため、凸形
摺動銅板の焼き付き、溶融金属の溶け落ち及びアークの
不安定が生じる虞がない。これにより、靱性が良好な溶
接金属が得られる。

【００１１】次に、本発明における凸形摺動銅板の凸部
と開先面との溶接板面に平行の方向に対する距離ｄ、凸
形摺動銅板の凸部表面に形成されたスラグ逃がし用溝上
端と溶融池表面上端との距離Ｈ及びフラックス入りワイ
ヤの化学成分に対する数値限定の理由について説明す
る。

【００１２】凸形摺動銅板の凸部と開先面との溶接板面
に平行の方向に対する距離ｄ：２乃至８ｍｍ、好ましく
は４乃至８ｍｍ 凸形摺動銅板の凸部と開先面との溶接板面に平行の方向
に対する距離ｄは、開先のギャップが変動した場合に、
開先と凸形摺動銅板が擦れ合ったり、また凸形摺動銅板
と開先との隙間から溶接金属が垂れ落ちたりするといっ
た虞がないように設定する必要がある。ｄが２ｍｍ未満
では、溶接中にスパッタが開先内に付着し、この付着物
により凸形摺動銅板が停止する虞がある。また、開先の
ギャップが変動した場合に、開先と凸形摺動銅板とが擦
れ合い、凸形摺動銅板の円滑な移動が阻害される。一
方、ｄが８ｍｍを超える場合は、凸形摺動銅板の凸部と
開先面との距離が離れ過ぎるため隙間が生じ、この隙間
から溶接金属が溶け落ちるか、又は垂れる虞がある。従
って、凸形摺動銅板の凸部と開先面との溶接板面に平行
の方向に対する距離ｄは２乃至８ｍｍとする。但し、大
粒スパッタの開先内への付着及び開先のギャップの変動
等に対応するためには、ｄは４乃至８ｍｍ以上であるこ
とが好ましい。

【００１３】凸形摺動銅板の凸部表面に形成されたスラ
グ逃がし用溝上端と溶融池表面上端との距離Ｈ：２５乃
至３５ｍｍ 凸形摺動銅板の凸部表面に形成されたスラグ逃がし用溝
上端と溶融池表面上端との距離Ｈは、摺動銅板が焼き付
いたり、溶接金属が溶け落ちたりすることがなく、且つ
アークが安定するように設定する必要がある。Ｈが２５
ｍｍ未満では、溶接速度によっては、逃げるスラグの量
が過大となり、摺動銅板が焼き付いたり、溶接金属が抜
け落ちたりする。一方、Ｈが３５ｍｍを超える場合は、
逃げるスラグの量は、スラグ逃がし用溝が形成されてい
ない摺動銅板を使用した場合よりも若干多いものの、十
分とはいえず、スラグが溜まることによってアークが不
安定となる。従って、凸形摺動銅板の凸部表面に形成さ
れたスラグ逃がし用溝上端と溶融池表面上端との距離Ｈ
は２５乃至３５ｍｍとする。

【００１４】Ｔｉ（チタン）：０．０１乃至０．５０重
量％ Ｔｉは、溶接金属の靱性向上に効果的な元素である。ま
た、ＴｉをＢと複合添加することにより、Ｔｉ−Ｂの靱
性強化機構が作用することが知られている。しかしなが
ら、Ｔｉの含有量が０．０１重量％未満では、このＴｉ
−Ｂの靱性強化機構が十分に機能しない。一方、Ｔｉ含
有量が０．５０重量％を超える場合は、スパッタが多量
に発生する。また、溶接金属の強度が高くなり過ぎて、
低温割れが生じやすくなる。従って、Ｔｉの含有量は
０．０１乃至０．５０重量％とする。

【００１５】なお、Ｔｉ源としては、Ｆｅ−Ｔｉ等があ
る。

【００１６】Ｂ（ホウ素）：０．００２乃至０．０１０
重量％ Ｂは、上述のＴｉと共に溶接金属の靱性を向上させる効
果がある。Ｂの含有量が、０．００２重量％未満では、
Ｔｉ−Ｂの靱性強化機構が十分に機能しない。一方、Ｂ
の含有量が０．０１０重量％を超える場合は、高温割れ
が発生しやすくなる。よって、Ｂの含有量は０．００２
乃至０．０１０重量％とする。

【００１７】なお、Ｂ源としては、Ｆｅ−Ｂ等を挙げる
ことができる。

【００１８】Ｍｏ（モリブデン）：０．５０重量％以下 Ｍｏは、溶接金属の靱性確保のために有効な成分であ
る。但し、Ｍｏの含有量が０．５０重量％を超える場合
は、溶接金属再熱部の焼入性が低下するために、かえっ
て靱性が低下してしまう。従って、Ｍｏの含有量は０．
５０重量％以下とする。

【００１９】なお、Ｍｏ源としては、Ｆｅ−Ｍｏ等が挙
げられる。

【００２０】Ｃ（炭素）：外皮中に含有されるＣとの総
量で０．０１乃至０．１０重量％ Ｃは、強度及び焼入性を向上させることによって、溶接
金属の靱性を確保するために必要な添加元素である。ま
た、Ｃはアーク集中性を促進することによって、溶込み
深さを安定させる効果がある。Ｃの含有量が０．０１重
量％未満では、十分な強度及び靱性を得ることができな
い。また、溶込みも不安定になる。一方、Ｃの含有量が
０．１０重量％を超える場合は、スパッタの発生量が増
大し、溶接作業性が劣化する。従って、Ｃの含有量は外
皮中に含有されるＣとの総量で０．０１乃至０．１０重
量％とする。

【００２１】Ｍｎ（マンガン）：外皮中に含有されるＭ
ｎとの総量で０．８０乃至３．００重量％ Ｍｎは脱酸剤として有効な成分であると共に、溶接金属
の強度調整及び焼入性向上による靱性改善に有効な成分
である。但し、Ｍｎは外皮中のＭｎ含有量を考慮して添
加する必要がある。Ｍｎの含有量が０．８０重量％未満
では、軟鋼用としても十分な強度の溶接金属を得ること
ができない。一方、Ｍｎの含有量が３．００重量％を超
える場合は、溶接金属の強度が過大となるため、低温割
れが発生しやすくなる。従って、Ｍｎの含有量は、外皮
中に含有されるＭｎとの総量で０．８０乃至３．００重
量％とする。

【００２２】なお、Ｍｎ源としては、Ｍｎ並びにＦｅ−
Ｍｎ及びＦｅ−Ｓｉ−Ｍｎ等の合金が挙げられる。

【００２３】Ｓｉ（珪素）：外皮中に含有されるＳｉと
の総量で０．１０乃至０．９０重量％ ＳｉはＭｎと同様の作用効果を及ぼす。しかし、Ｓｉの
含有量が０．１０重量％未満では、脱酸剤としての作用
及び靱性改善効果が十分に得られない。また、その含有
量が０．９０重量％を超える場合は、溶接金属中のＳｉ
含有量が過剰となり、かえって靱性及び延性が低下す
る。従って、Ｓｉの含有量は外皮中に含有されるＳｉと
の総量で０．１０乃至０．９０重量％とする。

【００２４】なお、Ｓｉ源としては、Ｓｉ並びにＦｅ−
Ｓｉ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｍｎ及びＦｅ−Ｓｉ−Ｍｇ等の合金
を挙げることができる。

【００２５】Ｎｉ（ニッケル）：好ましくは０．１０乃
至３．００重量％ Ｎｉは、溶接金属の低温での靱性向上及び延性向上に効
果的な添加元素である。しかし、Ｎｉの含有量が０．１
０重量％未満では、十分な低温靱性を得ることが困難で
ある。一方、Ｎｉの含有量が３．００重量％を超える場
合は、溶接金属の強度が過大となり、低温割れが発生し
やすくなる。よって、Ｎｉを添加する場合は、その含有
量は０．１０乃至３．００重量％とすることが好まし
い。

【００２６】なお、Ｎｉ源としては、金属Ｎｉ及びＮｉ
−Ｍｇ等の合金が挙げられる。

【００２７】Ｍｇ（マグネシウム）：好ましくは０．１
０乃至２．００重量％ Ｍｇは、スラグの粘性を低下させ、スラグを流れやすく
するために、添加することができる。Ｍｇの含有量が
０．１０重量％未満では、このスラグを流れやすくする
効果が不十分である。一方、Ｍｇの含有量が２．００重
量を超える場合は、ヒューム及びスパッタの発生量が増
大し、溶接作業性が劣化する。従って、Ｍｇを添加する
場合は、その含有量は０．１０乃至２．００重量％とす
ることが好ましい。

【００２８】スラグ形成剤：好ましくは０．５乃至３．
０重量％ スラグ形成剤は、良好なビード外観及び形状を得るため
に、また摺動銅板を保持するために有効な成分である。
スラグ形成剤の含有量が０．５重量％未満では、摺動銅
板が焼付きを起こしたり、ビードが垂れやすくなる。一
方、スラグ形成剤の含有量が３．０重量％を超える場合
は、摺動銅板の形状を調整した場合であっても、溶融池
にスラグが過剰に溜まり、アークが不安定となりやす
い。従って、スラグ形成剤を必要に応じて添加する場合
は、その添加量は０．５乃至３．０重量％とすることが
好ましい。

【００２９】

【実施例】次に、本発明の実施例について、添付の図面
を参照して具体的に説明する。図１は本実施例に係る多
層盛エレクトロガスアーク溶接方法を示す図であって、
（ａ）は本実施例における凸形摺動銅板を示す模式図、
（ｂ）は凸形摺動銅板が開先に挿入された様子を示す断
面図である。図１（ａ）に示すように、凸形摺動銅板１
の母材に接触する側の面の中央部には、地面に対して垂
直に凸部２が設けられている。凸部２の断面形状は、図
１（ｂ）に示すように、等脚台形状であり、台形の上底
に相当する上面３が開先５内に挿入できるように、台形
の斜辺に相当する斜面４は、開先５の開先面６に整合す
る形状となっている。この上面３の開先５の垂直の方向
に対する長さをＷと定義する。また、この斜面４と開先
面６との溶接板面に平行の方向に対する距離をｄと定義
する。凸部２の下端側には、下端から凸部２の中央部に
向かって、溶融池からスラグを逃がすためのスラグ逃が
し用溝７が設けられている。スラグ逃がし用溝７の上端
９側の幅をＷ₁、下端側の幅をＷ₂、そして深さをｔと定
義する。

【００３０】このように構成された凸形摺動銅板１の凸
部２を開先５内に挿入した後、凸形摺動銅板１を母材に
摺動させ、適切な化学成分のフラックス入りワイヤを使
用しつつ、エレクトロガスアーク溶接を開先５内に施
す。そうすると、図２に示すように、このスラグ逃がし
用溝７にスラグ８が逃げ込む。この場合に、距離ｄを適
切な値に設定すれば、溶接中スパッタが開先４内に付着
して、このスパッタにより凸形摺動銅板１が停止した
り、凸形摺動銅板１の円滑な上昇が阻害されたり、凸形
摺動銅板１の凸部２と開先４との隙間から溶接金属が溶
け落ちるといった虞がない。また、逃げ込んだスラグ８
の上端９、即ちスラグ逃がし用溝７の上端９と湯面上端
（溶融池表面上端）との距離をＨと定義し、この距離Ｈ
が適切である場合は、凸形摺動銅板１の焼き付き、溶接
金属の溶け落ち及びアークの不安定が生じる虞がない。
これにより、靱性が良好な溶接金属が得られる。

【００３１】上述のように、良好な溶接を施すために
は、ｄ、Ｈ及びフラックス入りワイヤの化学成分が適切
である必要がある。これらの値を決めるために実施した
実験の結果について説明する。先ず、ｄと溶接作業性と
の関係を調査した実験の結果について説明する。

【００３２】下記表１の溶接条件において、下記表２に
示す化学成分を有するフラックス入りワイヤを使用し、
開先に溶接を施して、初層を形成した。ｄを１乃至９ｍ
ｍの範囲で変化させた場合（実施例Ｎｏ．Ａ１〜Ａ４及
び比較例Ｎｏ．Ａ１、Ａ２）について、得られた結果を
下記表３に示す。

【００３３】

【表１】

【００３４】

【表２】 なお、表２中のＣ、Ｓｉ及びＭｎの含有量は、夫々、フ
ラックス入りワイヤ外皮中に含有されるものとの総量で
ある。

【００３５】

【表３】

【００３６】なお、図３（ａ）は、溶接作業性が良好で
あった実施例Ｎｏ．Ａ３の溶接金属の断面形状を示すマ
クロ金属組織写真である。また、図３（ｂ）は、溶落及
び垂れが生じた比較例Ｎｏ．Ａ２の溶接金属の断面形状
を示すマクロ金属組織写真である。

【００３７】上記表３に示すように、ｄが本発明にて規
定した範囲内であった実施例Ｎｏ．Ａ１〜Ａ４において
は、いずれも良好に溶接することができた。

【００３８】ｄが１ｍｍと本発明にて規定した値より小
さかった比較例Ｎｏ．Ａ１においては、溶接中にスパッ
タが開先内に付着し、この付着したスパッタによって凸
形摺動銅板が停止した。また開先のギャップ変動等によ
り、開先と凸形摺動銅板とが擦れ合い、凸形摺動銅板の
円滑な上昇が阻害された。一方、ｄが９ｍｍと本発明に
て規定した値より大きかった比較例Ｎｏ．Ａ２において
は、凸形摺動銅板の凸部と開先面の距離とが大きくなり
過ぎたため、これによって生じた隙間から溶接金属が抜
け落ちたり、垂れたりした。以上より、ｄは２乃至８ｍ
ｍの範囲内で設定する。

【００３９】次に、凸形摺動銅板の凸部表面に形成され
たスラグ逃がし用溝上端と溶融池表面上端との距離Ｈ
が、溶接作業性に及ぼす影響を調査した実験の結果につ
いて説明する。上記表２に示す化学成分のフラックス入
りワイヤを使用し、下記表４に示す溶接条件で、下記表
５に示すように、Ｈを２０乃至４０ｍｍの範囲で変化さ
せてＶ字形開先を立向溶接した。なお、ｄは６ｍｍに固
定した。

【００４０】

【表４】

【００４１】

【表５】

【００４２】図４は横軸に溶接速度（ｃｍ／ｍｉｎ）を
とり、縦軸に凸形摺動銅板の凸部表面に形成されたスラ
グ逃がし用溝上端と溶融池表面上端との距離Ｈ（ｍｍ）
をとって、両者の関係を示すグラフ図である。図４に示
すように、溶接速度が４乃至８ｃｍ／分の範囲内におい
て、溶接作業性が良好なＨの範囲は、本発明にて規定し
た２５乃至３５ｍｍである。Ｈが２５ｍｍ未満では、溶
接速度を変化させた場合に、逃げるスラグの量が過大と
なったため、凸形摺動銅板が焼き付いたり、また溶接金
属が抜け落ちたりした。一方、Ｈが３５ｍｍを超える場
合は、逃げるスラグの量は、スラグ逃がし用溝が形成さ
れていない摺動銅板を使用した場合に比して若干多かっ
たものの、溶融池にスラグが溜まることによってアーク
が不安定となった。以上より、Ｈは２５乃至３５ｍｍに
設定する。

【００４３】なお、図１及び２に示すように、凸部２の
上面３の開先５に垂直の方向に対する長さＷ、スラグ逃
がし用溝７の上端９側の幅Ｗ₁、下端側の幅Ｗ₂及び深さ
ｔは、Ｗ₁≦Ｗ−４ｍｍ、Ｗ₂≦Ｗ−４、Ｗ₁≦Ｗ₂及び１
≦ｔ≦５の関係を満たすことが好ましい。

【００４４】次に、フラックス入りワイヤの化学成分の
うち、溶接金属の再熱部の靱性を確保するために特に重
要なＴｉ、Ｂ及びＭｏの含有量を変化させた実験の結果
（実施例Ｎｏ．Ｂ１〜Ｂ５及び比較例Ｎｏ．Ｂ１〜Ｂ
３）について説明する。下記表６に示す化学組成の各フ
ラックス入りワイヤを使用し、凸形摺動銅板のｄを６ｍ
ｍ及びＨを３０ｍｍとして、上記表１の溶接条件で溶接
を実施した。

【００４５】

【表６】

【００４６】なお、Ｃ、Ｓｉ及びＭｎの含有量は、フラ
ックス入りワイヤ外皮中に含有されるものとの総量であ
る。また、表中のワイヤ欄は、図５中の各ワイヤのＮ
ｏ．を示す。

【００４７】図５は、横軸に試験温度（℃）をとり、縦
軸にシャルピー吸収エネルギー（Ｊ）をとって、両者の
関係を示すグラフ図である。図５に示すように、実施例
Ｎｏ．Ｂ１〜５（ワイヤＮｏ．２、３、４、７及び８）
は、Ｔｉ、Ｂ、Ｍｏの含有量がいずれも本発明にて規定
した範囲内であるため、シャルピー吸収エネルギーが高
く、靱性が良好であった。

【００４８】比較例Ｎｏ．Ｂ１（ワイヤＮｏ．１）で
は、Ｔｉ及びＢの含有量が、夫々、０．００８重量％、
０．００１重量％と本発明にて規定した量よりも少ない
ために、Ｔｉ−Ｂによる靱性強化が不十分であり、シャ
ルピー吸収エネルギーが小さくなった。

【００４９】比較例Ｎｏ．Ｂ２（ワイヤＮｏ．５）にお
いては、Ｔｉ及びＢの含有量が、夫々、０．６０重量
％、０．０１２重量％と本発明にて規定した量よりも多
いため、シャルピー吸収エネルギーは大きいものの、ス
パッタが発生した。また、溶接金属の強度が過大となっ
たため、低温割れ及び高温割れが生じた。

【００５０】比較例Ｎｏ．Ｂ３（ワイヤＮｏ．９）で
は、Ｍｏの添加量が、０．８０重量％と本発明にて規定
した量よりも多いため、靱性が低下し、シャルピー吸収
エネルギーが減少した。

【００５１】次に、下記表７に示す凸形摺動銅板を使用
し、下記表８に示す溶接条件で多層盛エレクトロガスア
ーク溶接を実施した場合の実施例（実施例Ｎｏ．１〜２
０）をその比較例（比較例Ｎｏ．１〜１３）と比較して
説明する。下記表９に、各実施例及び各比較例の化学成
分を示す。

【００５２】

【表７】

【００５３】

【表８】

【００５４】

【表９】

【００５５】各実施例及び各比較例について、凸形摺動
銅板の摺動性、アークの安定性及びスパッタの発生量と
いった溶接作業性並びに再熱部及び低温における靱性を
調査した。凸形摺動銅板の摺動性及び作業性は、官能評
価により評価した。また、再熱部の靱性は、ＪＩＳ Ｚ
３３１３に準じて評価した。各項目について、優良で
あったものは◎、優良と良好との中間であったものは○
◎、良好であったものは○、普通であったものは△、そ
して不良であったものは×で示した。結果を下記表１０
に示す。

【００５６】

【表１０】

【００５７】実施例Ｎｏ．１〜２０においては、凸形摺
動銅板の凸部形状、スラグ逃がし用溝及びフラックスの
成分調整が適切であるため、溶接作業性が良好で、溶接
金属の再熱部の靱性も確保されている。

【００５８】特に、実施例Ｎｏ．１３、１４のフラック
スには、適正量のＮｉが添加されているため、溶接金属
の再熱部の靱性及び低温における靱性が極めて良好とな
っている。また、実施例Ｎｏ．１６、１８〜２０におい
ては、Ｍｇが適正量添加されているため、スラグの粘性
が適切であった。

【００５９】なお、スラグ形成剤の含有量が０．４重量
％と少量であった実施例Ｎｏ．８及びスラグ形成剤の含
有量が３．２重量％と多量であった実施例Ｎｏ．１１
は、総合評価が△（普通）であった。この結果から、ス
ラグ形成剤の含有量は、０．５乃至３．０重量％に設定
することが好ましいことがわかる。

【００６０】一方、比較例Ｎｏ．１では、凸形摺動銅板
と開先面との溶接板面に平行の方向に対する距離ｄが１
ｍｍであり、本発明にて規定した値よりも小さいため
に、凸形摺動銅板が溶接途中で停止した。また、比較例
Ｎｏ．２では、ｄが９ｍｍと本発明にて規定した値より
大きいため、溶落が生じた。

【００６１】比較例Ｎｏ．３では、凸形摺動銅板の凸部
表面に形成されたスラグ逃がし用溝と溶融池表面上端と
の距離Ｈが２０ｍｍであり、本発明にて規定した値より
小さいために、溶落が生じた。一方、比較例Ｎｏ．４に
おいては、このＨが４０ｍｍと本発明にて規定した値よ
り大きいため、アークが不安定となり、スパッタの発生
量が増大した。

【００６２】比較例Ｎｏ．５では、Ｔｉ及びＢの含有量
が、夫々、０．００８重量％及び０．００１重量％とい
ずれも本発明にて規定した含有量よりも少ないために、
靱性が不良であった。一方、比較例Ｎｏ．６において
は、Ｔｉ及びＢの含有量が、夫々、０．５５重量％及び
０．０１２重量％といずれも本発明にて規定した含有量
を超えているため、高温及び低温において割れが発生し
た。

【００６３】比較例Ｎｏ．７のフラックスはＭｏの含有
量が、０．６０重量％と本発明にて規定したものより多
いため、靱性が不良であった。

【００６４】比較例Ｎｏ．８では、Ｃの含有量が、０．
００８重量％と本発明にて規定した含有量より少ないた
め、靱性が不良であると共に強度が不足した。また、比
較例Ｎｏ．９においては、Ｃの含有量が、０．１２重量
％と本発明にて規定した含有量を超えているため、スパ
ッタの発生量が増加した。

【００６５】比較例Ｎｏ．１０においては、Ｓｉの含有
量が、０．０８重量％と本発明にて規定した含有量より
少ないため、靱性が必ずしも良好ではなかった。一方、
比較例Ｎｏ．１１では、Ｓｉの含有量が、０．９５重量
％と本発明にて規定した範囲を超えて多かったため、延
性が低下した。

【００６６】比較例Ｎｏ．１２では、Ｍｎの含有量が
０．６５重量％と本発明にて規定した範囲を外れて少な
かったので、靱性の改善が見られないと共に溶接金属の
強度が不足した。また、比較例Ｎｏ．１３においては、
Ｍｎの含有量が３．２０重量％と本発明にて規定した含
有量よりも多かったため、低温割れが発生した。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る多層
盛エレクトロガスアーク溶接方法は、凸形摺動銅板の凸
部と開先面との溶接板面に平行の方向に対する距離ｄ、
凸形摺動銅板の凸部表面に形成されたスラグ逃がし用溝
上端と溶融池表面上端との距離Ｈ及びフラックス成分を
適切な値としたので、溶接作業性が優れていると共に靱
性が優れた溶接金属を得ることができるという効果を奏
する。

【００６８】また、本発明に係る凸形摺動銅板は、凸形
摺動銅板の凸部と開先面との溶接板面に平行の方向に対
する距離ｄ及び凸形摺動銅板の凸部表面に形成されたス
ラグ逃がし用溝上端と溶融池表面上端との距離Ｈが適切
であるので、摺動性が良好であると共に溶融金属の溶け
落ちを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例に係る多層盛エレクトロガスアーク溶
接方法を示す図であって、（ａ）は本実施例における凸
形摺動銅板を示す模式図、（ｂ）は凸形摺動銅板が開先
に挿入された様子を示す断面図である。

【図２】凸形摺動銅板にスラグが逃げ込んだ様子を示す
模式図である。

【図３】（ａ）は実施例の溶接金属の断面形状を示すマ
クロ金属組織写真、（ｂ）は比較例の溶接金属の断面形
状を示すマクロ金属組織写真である。

【図４】横軸に溶接速度（ｃｍ／ｍｉｎ）をとり、縦軸
に凸形摺動銅板の凸部表面に形成されたスラグ逃がし用
溝上端と溶融池表面上端との距離Ｈ（ｍｍ）をとって、
両者の関係を示すグラフ図である。

【図５】横軸に試験温度（℃）をとり、縦軸にシャルピ
ー吸収エネルギー（Ｊ）をとって、両者の関係を示すグ
ラフ図である。

【符号の説明】

１；凸形摺動銅板 ２；凸部 ３；上面 ４；斜面 ５；開先 ６；開先面 ７；スラグ逃がし用溝 ８；スラグ ９；上端

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−54289（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−140798（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−189097（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−261593（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−261532（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−294096（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−68696（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−111488（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 9/173 B23K 35/368 B23K 37/06

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 開先内に凸形摺動銅板の凸部を挿入し、
   フラックス入りワイヤを使用して溶接する多層盛エレク
   トロガスアーク溶接方法であって、前記凸形摺動銅板の
   凸部と前記開先面との間の溶接板面に平行の方向に対す
   る距離ｄを２乃至８ｍｍ、前記凸形摺動銅板の凸部の先
   端側の表面に形成されたスラグ逃がし用溝上端と溶融池
   表面上端との距離Ｈを２５乃至３５ｍｍの範囲内で設定
   し、前記凸部の前記先端側の表面の幅Ｗ、前記スラグ逃
   がし用溝の上端側の幅Ｗ₁、下端側の幅Ｗ₂及び深さｔ
   が、Ｗ₁≦Ｗ−４（ｍｍ）、Ｗ₂≦Ｗ−４（ｍｍ）、Ｗ₁
   ≦Ｗ₂及び１≦ｔ≦５（ｍｍ）の関係を満たし、前記フ
   ラックス入りワイヤのフラックスは、ワイヤ全重量に対
   し、Ｔｉ：０．０１乃至０．５０重量％、Ｂ：０．００
   ２乃至０．０１０重量％、Ｍｏ：０．５０重量％以下、
   Ｃ：外皮中に含有されるＣとの総量で０．０１乃至０．
   １０重量％、Ｓｉ：外皮中に含有されるＳｉとの総量で
   ０．１０乃至０．９０重量％及びＭｎ：外皮中に含有さ
   れるＭｎとの総量で０．８０乃至３．００重量％を含有
   することを特徴とする多層盛エレクトロガスアーク溶接
   方法。
2. 【請求項２】 前記フラックスは、ワイヤ全重量に対
   し、更にＮｉ：０．１０乃至３．００重量％及びＭｇ：
   ０．１０乃至２．００重量％の１種又は２種を含有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の多層盛エレクトロガ
   スアーク溶接方法。
3. 【請求項３】 前記フラックスは、ワイヤ全重量に対
   し、更にスラグ形成剤：０．５乃至３．０重量％を含有
   することを特徴とする請求項１又は２に記載の多層盛エ
   レクトロガスアーク溶接方法。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の
   多層盛エレクトロガスアーク溶接方法に使用される凸形
   摺動銅板であって、前記凸形摺動銅板の凸部と前記開先
   面との溶接板面に平行の方向に対する距離ｄが２乃至８
   ｍｍ、前記凸形摺動銅板の凸部表面に形成されたスラグ
   逃がし用溝上端と溶融池表面上端との距離Ｈが２５乃至
   ３５ｍｍであることを特徴とする凸形摺動銅板。