ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
【課題】 ソリッドワイヤの高溶着性および低スラグ発生量とフラックス入りワイヤの安定した溶接作業性等とを備え、スパッタ発生量が極めて少なく溶接金属の機械的性能も優れたガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤを提供する。
【解決手段】 鋼製外皮にフラックスを充填してなるガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤにおいて、ワイヤ全質量に対する質量％で、前記鋼製外皮および充填フラックスにＣ：０．０２〜０．１５％、Ｓｉ：０．３〜１．２％、Ｍｎ：０．８〜２．５％、Ｔｉ：０．０５〜０．３５％を含有し、充填フラックスに希土類化合物の１種または２種以上を希土類元素換算値で０．１〜０．８％を含み、フラックス充填率が４〜１０質量％であることを特徴とする。また、鋼製外皮および充填フラックスにＭｏ：０．１〜０．５％、Ｂ：０．００１〜０．０１％を含むことも特徴とする。
【解決手段】 鋼製外皮にフラックスを充填してなるガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤにおいて、ワイヤ全質量に対する質量％で、前記鋼製外皮および充填フラックスにＣ：０．０２〜０．１５％、Ｓｉ：０．３〜１．２％、Ｍｎ：０．８〜２．５％、Ｔｉ：０．０５〜０．３５％を含有し、充填フラックスに希土類化合物の１種または２種以上を希土類元素換算値で０．１〜０．８％を含み、フラックス充填率が４〜１０質量％であることを特徴とする。また、鋼製外皮および充填フラックスにＭｏ：０．１〜０．５％、Ｂ：０．００１〜０．０１％を含むことも特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築、橋梁、造船等における各種鋼構造物の溶接に用いるガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤに関し、アーク状態が良好でスパッタ発生量が極めて少なくスラグ剥離性が良好であるなど溶接作業性および機械的性能の優れたガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスシールドアーク溶接用ワイヤにはソリッドワイヤおよびフラックス入りワイヤがあり用途に応じて使い分けされている。
ソリッドワイヤは使用目的に応じて成分調整がなされた各種のワイヤが開発され、ＪＩＳ Ｚ３３１２、他に規格化されて一般的に使用されている。また、フラックス入りワイヤはスラグ系と総称されているスラグ成分を主に充填したワイヤとメタル系と総称されている主に金属成分を充填したメタル系フラックス入りワイヤが多数開発されており、ＪＩＳ Ｚ３３１３、他に規格化されている。
【０００３】
しかしながら、ソリッドワイヤは、さらなる溶接作業性を改善するためにアーク安定剤を必要とする場合、そのアーク安定剤を含有させることができない。また、スラグ系のフラックス入りワイヤにおいては、充填フラックスの改良で溶接作業性の良好なワイヤが多数実用化されている。しかし、これらは溶接スラグ量およびヒューム発生量の過多などの問題がある。また、メタル系フラックス入りワイヤにおいては、アークの安定性および生産性に問題がある。
【０００４】
そこで、本出願人は先に提案したように、フラックスの充填率を低くしアーク安定剤を限定することによって、ソリッドワイヤの高溶着性および低スラグ発生量とフラックス入りワイヤの安定した溶接作業性を備えたフラックス入りワイヤを見出した（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００５】
しかし、これらは全姿勢溶接における低電流から高電流条件での溶接や２電極による溶接など広範囲の溶接条件全てに適用できるものではなく、特に中電流（ワイヤ径１．２ｍｍで２５０Ａ程度）での溶接や２電極で溶接した場合は溶滴が大きくなりスパッタ発生量が多くなり満足できるものではなかった。
【０００６】
溶滴を小さくする手段として、シールドガスをＡｒにＣＯ２を１０〜２０％混合したガスを用いることによって、溶滴が小さくスプレー移行となりスパッタ発生量を低減することが可能で、スラグ生成量の低減にも効果がある。
【０００７】
しかし、Ａｒガスは高価であり溶接の高能率化によるコスト低減の効果がなくなる。また、ブローホールが生じやすいという問題もある。
【０００８】
また、炭酸ガスを用いてスパッタ発生量を低くする手段として、メタル系フラックス入りワイヤのＣ量の低減、アルカリ・アルカリ土類金属の添加およびフラックス充填率の増加により図る技術の提案がある（例えば、特許文献４参照）。
【０００９】
しかし、前述のように特許文献４に記載のメタル系フラックス入りワイヤでは、アークの安定性および生産性に問題がある。
【００１０】
一方、溶接施工の能率向上を図るため、大入熱および高パス間温度の溶接施工条件に対応する炭酸ガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤが開発され、ＪＩＳ Ｚ３３１２ ＹＧＷ１８に規定されている。この炭酸ガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤを使用すると４９０Ｎ／ｍｍ２級高張力鋼に対して、最大入熱を４０ｋＪ／ｃｍでは最高パス間温度を３５０℃の溶接施工条件が許容される。
【００１１】
大入熱・高パス間温度対応の炭酸ガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤは、所定の機械的性質を有する溶着金属を得るために、相対的に多量の合金元素が添加されている。例えば、炭酸ガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤは、Ｓｉ、ＭｎやＴｉの脱酸成分を従来の炭酸ガスシールドアーク溶接用ソリッドより多く含有し、またＭｏ、Ｂ、Ｃｒなどを必要に応じて積極的に添加しているのが特徴である（例えば、特許文献５〜７参照）。
【００１２】
しかしながら、近年さらなる溶接施工の能率向上のため、２電極での大入熱および高パス間温度の溶接施工が検討されているが、前述の炭酸ガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤではアークが不安定でスパッタ発生量が多く満足できるものではなかった。
【００１３】
【特許文献１】特開２００１−３３４３９０号公報
【特許文献２】特開２００１−３３４３９１号公報
【特許文献３】特開２００１−２８７０８７号公報
【特許文献４】特開平７−１１６８９２号公報
【特許文献５】特開平１０−２３０３８７号公報
【特許文献６】特開平１１−９０６７８号公報
【特許文献７】特開２００１−２８７０８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、小電流から高電流の溶接条件で溶接した場合や２電極の大入熱さらに高パス間温度の溶接施工条件で溶接した場合においても、ソリッドワイヤの高溶着性および低スラグ発生量とフラックス入りワイヤの安定した溶接作業性等とを備え、スパッタ発生量が極めて少なく溶接金属の機械的性能も優れたガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の要旨は、
（１） 鋼製外皮にフラックスを充填してなるガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤにおいて、ワイヤ全質量に対する質量％で、前記鋼製外皮および充填フラックスにＣ：０．０２〜０．１５％、Ｓｉ：０．３〜１．２％、Ｍｎ：０．８〜２．５％、Ｔｉ：０．０５〜０．３５％を含有し、充填フラックスに希土類化合物の１種または２種以上を希土類元素換算値で０．１〜０．８％を含み、フラックス充填率が４〜１０質量％であることを特徴とする。
【００１６】
（２） 鋼製外皮および充填フラックスにＭｏ：０．１〜０．５％、Ｂ：０．００１〜０．０１％を含むことを特徴とする（１）記載のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
【００１７】
（３） 充填フラックスにアーク安定剤としてＴｉＯ２源をＴｉＯ２換算値で１．２％以下、Ｎａ２Ｏ源をＮａ２Ｏ換算値で０．３％以下およびＫ２Ｏ源をＫ２Ｏ換算値で０．１％以下の１種または２種以上を合計で０．０３〜１．４％含有することを特徴とする（１）または（２）に記載のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
【００１８】
（４） 鋼製外皮および充填フラックスのＳおよび充填フラックスのＢｉの１種または２種の合計で０．００７〜０．０３０％を含むことを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤにある。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤによれば、小電流から高電流の溶接条件で溶接した場合や２電極の大入熱さらに高パス間温度の溶接施工条件で溶接した場合においても、ソリッドワイヤの高溶着性および低スラグ発生量とフラックス入りワイヤの安定した溶接作業性等とを備え、スパッタ発生量が極めて少なく溶接金属の機械的性能が良好であるので、全姿勢溶接および厚板の２電極多層盛溶接への適用が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明者らは、前記課題を解決するためにフラックス入りワイヤの成分組成につき種々検討した。
【００２１】
その結果、Ｃ、Ｓｉ、ＭｎおよびＴｉの調整で溶接金属の機械的性能を確保し、希土類化合物を適量添加することによって小電流から大電流の溶接条件や２電極での溶接時においても溶滴が細粒化されてスプレー移行となりスパッタ発生量が極めて少なくなることを見出した。さらに、フラックス充填率を低くすることによってスラグ生成量が少なく、深い溶け込みが得られることも見出した。
【００２２】
また、ＭｏおよびＢの添加によって２電極による大入熱および高パス間温度の溶接施工条件で多層盛溶接した場合においても溶接金属の機械的性能が良好で、ＴｉＯ２，Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの１種または２種からなるアーク安定剤を添加することによってアークが極めて安定し、さらにＳおよび／またはＢｉを添加することによって多層盛溶接においてもスラグ剥離性が極めて良好であることを見出した。
【００２３】
以下に本発明のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤの成分組成の限定理由を述べる。
【００２４】
Ｃは０．０２〜０．１５質量％（以下、％という。）とする。Ｃは固溶強化による溶接金属の強度を調整する。Ｃが０．０２％未満であると、必要な強度が得られない。一方、Ｃが０．１５％を超えると強度が高くなり靭性が低下する。また、アークが強くなりスパッタ発生量が多くなる。
【００２５】
Ｓｉは０．３〜１．２％とする。Ｓｉは脱酸剤として作用し溶接金属の酸素量を低減する。Ｓｉが０．３％未満であると、多層盛溶接でブローホールが発生する。一方、Ｓｉが１．２％を超えると溶接金属中にＳｉが歩留り過ぎて靭性が低下する。
【００２６】
Ｍｎは０．８〜２．５％とする。Ｍｎは、溶接金属の脱酸を促進するとともに溶接金属の流動性を高めビード形状を改善する。Ｍｎが０．８％未満であると、ビード形状が凸状になりやすく、また多層盛溶接でスラグ巻き込み欠陥が発生する。一方、Ｍｎが２．５％を超えると溶接金属中にＭｎが歩留り過ぎて強度が高くなり靭性が低下する。
【００２７】
Ｔｉは０．０５〜０．３５％とする。Ｔｉは溶接金属の組織を微細にして靭性を向上させる。Ｔｉが０．０５％未満であると、溶接金属の組織が微細化されず靭性が低下する。一方、Ｔｉが０．３５％を超えると、溶接金属の強度が高くなり靭性が低下する。
【００２８】
なお、Ｃ、Ｓｉ、ＭｎおよびＴｉは、鋼製外皮および充填フラックスの合計をいう。
【００２９】
充填フラックス中の希土類化合物の１種または２種以上を希土類元素換算値で０．１〜０．８％とする。希土類化合物は充填フラックスに含有させることによって、溶接時の溶滴を微細化する作用があり、溶滴がスプレー移行となりスパッタ発生量を極めて少なくする。その効果は、中電流条件での溶接や２電極溶接において顕著となる。希土類化合物の１種または２種以上の希土類元素換算値が０．１％未満であると、溶滴が大きくなりスパッタ発生量が多くなる。一方、希土類化合物の１種または２種以上の希土類元素換算値が０．８％を超えると、アークが不安定となりビード外観が不良となる。
【００３０】
なお、本発明にいう希土類元素とは、Ｓｃ、Ｙおよび原子番号５７（Ｌａ）乃至７１（Ｌｕ）をいう。また、希土類化合物とは、希土類元素の酸化物（Ｎｄ２Ｏ３，Ｌａ２Ｏ３，Ｙ２Ｏ３，ＣｅＯ３，Ｓｃ２Ｏ３等の単体の酸化物やこれらの複合酸化物およびモナザイト、バストネサイト、アラナイト、セライト、ゼノタイム、ガドリナイト等の希土類酸化物の鉱石を含む）、弗化物（ＣｅＦ３，ＬｎＦ３，ＰｍＦ３，ＳｍＦ３，ＧｄＦ３，ＴｂＦ３等）および合金（希土類元素−Ｆｅ、希土類元素−Ｆｅ−Ｂ，希土類元素−Ｆｅ−Ｃｏ、希土類元素−Ｃａ−Ｓｉ等）をいう。
【００３１】
鋼製外皮に充填されるフラックス充填率は４〜１０％とする。フラックス充填率が４％未満であるとフラックス入りワイヤ製造時の成形が困難となり、生産性が悪くなる。また、１０％を超えるとスラグ生成量が多くなり、ソリッドワイヤと同等の溶け込みが得られず多層盛溶接においてスラグ巻き込み欠陥が生じる。また、ワイヤ製造時の伸線性が劣り、断線による生産性が低下する。
【００３２】
さらに、大入熱および高パス間温度の溶接施工条件での溶接金属の靭性を確保するために鋼製外皮および充填フラックスからのＭｏを０．１〜０．５％およびＢを０．００１〜０．０１％とする。
【００３３】
Ｍｏは大入熱および高パス間温度の溶接施工条件での溶接金属の焼入れ性不足を補う。Ｍｏが０．１％未満であると大入熱および高パス間温度の溶接施工条件では溶接金属の必要な強度が得られない。一方、Ｍｏが０．５％を超えると溶接金属の強度が高くなりすぎて靭性が低下する。
【００３４】
Ｂは、大入熱および高パス間温度の溶接施工条件での溶接金属の靭性をＴｉとの相乗効果で組織を改善して靭性を向上させる。Ｂが０．００１％未満であるとその効果は不十分である。一方、０．０１％を超えると溶接割れ感受性が高くなる。
【００３５】
充填フラックス中のアーク安定剤は、ＴｉＯ２源をＴｉＯ２換算値で１．２％以下、Ｎａ２Ｏ源をＮａ２Ｏ換算値で０．３％以下およびＫ２Ｏ源をＫ２Ｏ換算値で０．１％以下の１種または２種以上を合計で０．０３〜１．４％とする。
【００３６】
アーク安定剤であるＴｉＯ２、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏは、アークを安定させるとともに上記希土類元素の溶滴を微細にする効果との相乗効果でスパッタ発生量をさらに少なくする。
【００３７】
ＴｉＯ２換算値が１．２％を超えるとスラグ生成量が多くなり、多層盛溶接でのスラグ剥離性が不良となる。ＴｉＯ２源としてルチール、チタンスラグ、イルミナイト、チタン酸ソーダ、チタン酸カリおよびチタン酸珪酸ソーダ等を用いることができる。
【００３８】
Ｎａ２Ｏ換算値が０．３％を超えるとアーク長が長くなり、スパッタ発生量が多くなる。Ｎａ２Ｏ源として炭酸ソーダ、ソーダガラス、チタン酸ソーダおよびチタン酸珪酸ソーダ等を用いることができる。
【００３９】
Ｋ２Ｏ換算値が０．１％を超えるとアーク長が長くなり、スパッタ発生量が多くなる。Ｋ２Ｏ源として炭酸カリ、カリガラスおよびチタン酸カリ等を用いることができる。
また、ＴｉＯ２換算値、Ｎａ２Ｏ換算値およびＫ２Ｏ換算値の１種または２種以上の合計が０．０３％未満であるとアーク安定剤としての効果がない。
【００４０】
ＴｉＯ２換算値、Ｎａ２Ｏ換算値およびＫ２Ｏ換算値の１種または２種以上の合計が１．４％を超えるとアーク長が長くなり、スパッタ発生量が多くなる。
【００４１】
製外皮および充填フラックスのＳおよび充填フラックスのＢｉの１種または２種の合計は０．００７〜０．０３０％とする。ＳおよびＢｉは、多層盛溶接においてスラグを溶接金属からの剥離を促進してスラグ剥離性を良好にする。
【００４２】
ＳおよびＢｉの１種または２種の合計が０．００７％未満であるとその効果が不十分である。しかし、０．０３０％を超えると溶接金属に割れが生じる場合があり、また靭性が低くなる。
【００４３】
本発明のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤの製造方法は、帯鋼を成型工程でＵ字型に成型してフラックスを充填後、Ｏ字型に成型し伸線して所定径（０．８〜２．０ｍｍ）の製品とする。または、鋼製パイプにフラッフスを振動充填した後、縮径、焼鈍して素線とする。また、帯鋼を成型工程でＵ字型に成型してフラックスを充填し、Ｏ字型に成型して溶接後、縮径、焼鈍して素線とし、更に必要に応じてめっきした後伸線して所定径の製品とする。
【実施例】
【００４４】
以下、本発明の効果を実施例により具体的に説明する。
（実施例１）
表１に示す外皮を用いて表２に示す各種成分組成およびフラックス充填率を変えたワイヤ径１．２ｍｍのフラックス入りワイヤを試作した。
【００４５】
【表１】
【００４６】
【表２】
【００４７】
各試作ワイヤにつきスパッタ発生量、溶接作業性、溶接金属の溶接欠陥の有無および機械的性能を調査した。
スパッタ発生量は、銅製の捕集箱を用いて、ビードオンプレート溶接により表３に示す条件Ｎｏ．１および条件Ｎｏ．２の溶接条件で５回溶接（１回の溶接時間１．５ｍｉｎ）して捕集したスパッタを１分間の発生量に換算した。スパッタ発生量は０．５ｇ／ｍｉｎ以下で良好とした。その結果を表４に示す。
【００４８】
【表３】
【００４９】
【表４】
【００５０】
溶接作業性、溶接金属の溶接欠陥の有無および機械的性能は、板厚２０ｍｍのＳＭ４９０Ｂ鋼を開先角度４５°、ギャップ１２ｍｍの裏当て付き開先とし、表３に示す条件Ｎｏ．２の溶接条件（溶接長３５０ｍｍ）でパス間温度１５０℃として多層盛溶接して調べた。
【００５１】
溶接作業性は、各パスのアーク状態、スラグ剥離性およびビード外観を調査した。溶接後Ｘ線透過試験で溶接欠陥の有無を調べた後、溶接金属の中央部から引張試験片（ＪＩＳ Ｚ２２０１ Ａ１号）およびシャルピー衝撃試験片（ＪＩＳ Ｚ２２０２ ４号）を採取して評価した。引張強さは４９０Ｎ／ｍｍ２以上、シャルピー衝撃試験は試験温度０℃で吸収エネルギーの３本の平均値が１００Ｊ以上を合格とした。それらの結果も表４にまとめて示す。
【００５２】
表２および表４中、ワイヤ記号Ｗ１〜Ｗ８が本発明例、ワイヤ記号Ｗ９〜Ｗ１７は比較例である。
【００５３】
本発明例であるワイヤ記号Ｗ１〜Ｗ８は、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｔｉおよび希土類元素が適量でフラックス充填率も適量であるので、スパッタ発生量が少なくビード外観が良好で、溶接金属に溶接欠陥がなく機械的性能も優れており極めて満足な結果であった。 また、ＳとＢｉの合計とアーク安定剤の合計量が適量であるワイヤ記号Ｗ１、Ｗ３、Ｗ４およびＷ６〜Ｗ８は、アークが安定しスラグ剥離性も極めて良好であった。
【００５４】
なお、ワイヤ記号Ｗ２は、ＳとＢｉの合計が少ないのでスラグ剥離性がやや不良であった。また、ワイヤ記号Ｗ５は、アーク安定剤を含んでいないのでアークがやや不安定であった。
【００５５】
比較例中ワイヤ記号Ｗ９は、Ｃが高いのでスパッタ発生量が多く、溶接金属の引張強さが高くなり吸収エネルギーが低くなった。また、ＳとＢｉの合計が少ないのでスラグ剥離性もやや不良であった。
【００５６】
ワイヤ記号Ｗ１０は、Ｃが低いので溶接金属の引張強さが低くなった。また、アーク安定剤の合計量が少ないのでアークがやや不安定であった。
【００５７】
ワイヤ記号Ｗ１１は、Ｓｉが高いので溶接金属の吸収エネルギーが低くなった。また、アーク安定剤のＴｉＯ２換算値が高いのでスラグ量が多くなりスラグ剥離性が不良であった。
【００５８】
ワイヤ記号Ｗ１２は、Ｓｉが低いので溶接金属にブローホールが生じた。また、アーク安定剤のＮａ２Ｏ換算値が高いのでスパッタ発生量が多くなった。
【００５９】
ワイヤ記号Ｗ１３は、Ｍｎが高いので溶接金属の引張強さが高くなり吸収エネルギーが低くなった。また、アーク安定剤のＫ２Ｏ換算値が高いのでスパッタ発生量が多くなった。
【００６０】
ワイヤ記号Ｗ１４は、Ｍｎが低いので溶接ビードが凸状となり溶接金属にスラグ巻き込み欠陥が生じた。また、アーク安定剤の合計量が多いのでスパッタ発生量が多くなった。
【００６１】
ワイヤ記号Ｗ１５は、Ｔｉ高いので溶接金属の引張強さが高くなり吸収エネルギーが低くなった。また、希土類元素換算値（Ｃｅ）が高いのでアークが不安定でビードの始端部が不揃いとなった。
【００６２】
ワイヤ記号Ｗ１６は、Ｔｉが低いので溶接金属の吸収エネルギーが低くなった。また、フラックス充填率が高いのでスラグ生成量が多くなり溶接金属にスラグ巻き込み欠陥が生じた。
【００６３】
ワイヤ記号Ｗ１７は、希土類元素換算値（Ｎｄ）が低いので溶滴が大きくなりスパッタ発生量が多くなった。また、ＳとＢｉの合計量が多いので溶接金属の吸収エネルギーが低く高温割れも生じた。
（実施例２）
表１に示す外皮を用いて表５に示す各種成分組成を変えたワイヤ径１．４ｍｍのフラックス入りワイヤを試作した。
【００６４】
【表５】
【００６５】
各試作ワイヤにつきスパッタ発生量、溶接作業性、溶接金属の溶接欠陥の有無および機械的性能を調査した。
スパッタ発生量は、銅製の捕集箱を用いて、ビードオンプレート溶接により表６に示す条件Ｎｏ．３の２電極の溶接条件で７回溶接（１回の溶接時間１ｍｉｎ）して捕集したスパッタを１分間の発生量に換算した。スパッタ発生量は０．５ｇ／ｍｉｎ以下で良好とした。その結果を表７に示す。
【００６６】
【表６】
【００６７】
【表７】
【００６８】
溶接作業性、溶接金属の溶接欠陥の有無および機械的性能は、板厚２５ｍｍのＳＭ４９０Ｃ鋼を開先角度３５°、ギャップ７ｍｍの裏当て付きレ型開先とし、表６に示す条件Ｎｏ．３の溶接条件（溶接長３５０ｍｍ）で２電極を用い４０．５ｋＪ／ｃｍの大入熱でパス間温度最高３５０℃として多層盛溶接して調べた。
【００６９】
溶接作業性は、各パスのアーク状態、スラグ剥離性およびビード外観を調査した。溶接後Ｘ線透過試験で溶接欠陥の有無を調べた後、鋼板表面から１０ｍｍを中心に引張試験片（ＪＩＳ Ｚ２２０１ Ａ１号）およびシャルピー衝撃試験片（ＪＩＳ Ｚ２２０２ ４号）を採取して評価した。引張強さは４９０Ｎ／ｍｍ２以上、シャルピー衝撃試験は試験温度０℃で吸収エネルギーの３本の平均値が１００Ｊ以上を合格とした。それらの結果も表７にまとめて示す。
【００７０】
表５および表７中、ワイヤ記号Ｗ１８〜Ｗ２１が本発明例、ワイヤ記号Ｗ２２〜Ｗ２７は比較例である。
【００７１】
本発明例であるワイヤ記号Ｗ１８〜Ｗ２１は、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｂおよび希土類元素が適量でフラックス充填率も適量であるので、スパッタ発生量が少なくビード外観が良好で、溶接金属に溶接欠陥がなく機械的性能も優れており極めて満足な結果であった。また、ＳとＢｉの合計とアーク安定剤合計量も適量であるのでアークが安定しスラグ剥離性も極めて良好であった。
【００７２】
比較例中ワイヤ記号Ｗ２２は、Ｔｉ高いので溶接金属の引張強さが高くなり吸収エネルギーが低くなった。また、希土類元素換算値（Ｙ）が低いので溶滴が大きくなりスパッタ発生量が多くなった。
【００７３】
ワイヤ記号Ｗ２３は、Ｔｉが低いので溶接金属の吸収エネルギーが低くなった。また、ＳとＢｉの合計が少ないのでスラグ剥離性もやや不良であった。
【００７４】
ワイヤ記号Ｗ２４は、Ｍｏが高いので溶接金属の引張強さが高くなり吸収エネルギーが低くなった。また、アーク安定剤の合計量が多いのでスパッタ発生量が多くなった。
【００７５】
ワイヤ記号Ｗ２５は、Ｍｏが低いので溶接金属の引張強さが低くなった。また、ＳとＢｉの合計量が多いので溶接金属の吸収エネルギーが低く高温割れも生じた。
【００７６】
ワイヤ記号Ｗ２６は、Ｂが高いので高温割れが生じた。また、アーク安定剤の合計量が少ないでアークがやや不安定であった。
【００７７】
ワイヤ記号Ｗ２７は、Ｂが低いので溶接金属の吸収エネルギーが低くなった。また、希土類元素換算値（モナザイト中の希土類元素合計）が高いのでアークが不安定でビードの始端部が不揃いとなった。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築、橋梁、造船等における各種鋼構造物の溶接に用いるガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤに関し、アーク状態が良好でスパッタ発生量が極めて少なくスラグ剥離性が良好であるなど溶接作業性および機械的性能の優れたガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスシールドアーク溶接用ワイヤにはソリッドワイヤおよびフラックス入りワイヤがあり用途に応じて使い分けされている。
ソリッドワイヤは使用目的に応じて成分調整がなされた各種のワイヤが開発され、ＪＩＳ Ｚ３３１２、他に規格化されて一般的に使用されている。また、フラックス入りワイヤはスラグ系と総称されているスラグ成分を主に充填したワイヤとメタル系と総称されている主に金属成分を充填したメタル系フラックス入りワイヤが多数開発されており、ＪＩＳ Ｚ３３１３、他に規格化されている。
【０００３】
しかしながら、ソリッドワイヤは、さらなる溶接作業性を改善するためにアーク安定剤を必要とする場合、そのアーク安定剤を含有させることができない。また、スラグ系のフラックス入りワイヤにおいては、充填フラックスの改良で溶接作業性の良好なワイヤが多数実用化されている。しかし、これらは溶接スラグ量およびヒューム発生量の過多などの問題がある。また、メタル系フラックス入りワイヤにおいては、アークの安定性および生産性に問題がある。
【０００４】
そこで、本出願人は先に提案したように、フラックスの充填率を低くしアーク安定剤を限定することによって、ソリッドワイヤの高溶着性および低スラグ発生量とフラックス入りワイヤの安定した溶接作業性を備えたフラックス入りワイヤを見出した（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００５】
しかし、これらは全姿勢溶接における低電流から高電流条件での溶接や２電極による溶接など広範囲の溶接条件全てに適用できるものではなく、特に中電流（ワイヤ径１．２ｍｍで２５０Ａ程度）での溶接や２電極で溶接した場合は溶滴が大きくなりスパッタ発生量が多くなり満足できるものではなかった。
【０００６】
溶滴を小さくする手段として、シールドガスをＡｒにＣＯ２を１０〜２０％混合したガスを用いることによって、溶滴が小さくスプレー移行となりスパッタ発生量を低減することが可能で、スラグ生成量の低減にも効果がある。
【０００７】
しかし、Ａｒガスは高価であり溶接の高能率化によるコスト低減の効果がなくなる。また、ブローホールが生じやすいという問題もある。
【０００８】
また、炭酸ガスを用いてスパッタ発生量を低くする手段として、メタル系フラックス入りワイヤのＣ量の低減、アルカリ・アルカリ土類金属の添加およびフラックス充填率の増加により図る技術の提案がある（例えば、特許文献４参照）。
【０００９】
しかし、前述のように特許文献４に記載のメタル系フラックス入りワイヤでは、アークの安定性および生産性に問題がある。
【００１０】
一方、溶接施工の能率向上を図るため、大入熱および高パス間温度の溶接施工条件に対応する炭酸ガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤが開発され、ＪＩＳ Ｚ３３１２ ＹＧＷ１８に規定されている。この炭酸ガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤを使用すると４９０Ｎ／ｍｍ２級高張力鋼に対して、最大入熱を４０ｋＪ／ｃｍでは最高パス間温度を３５０℃の溶接施工条件が許容される。
【００１１】
大入熱・高パス間温度対応の炭酸ガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤは、所定の機械的性質を有する溶着金属を得るために、相対的に多量の合金元素が添加されている。例えば、炭酸ガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤは、Ｓｉ、ＭｎやＴｉの脱酸成分を従来の炭酸ガスシールドアーク溶接用ソリッドより多く含有し、またＭｏ、Ｂ、Ｃｒなどを必要に応じて積極的に添加しているのが特徴である（例えば、特許文献５〜７参照）。
【００１２】
しかしながら、近年さらなる溶接施工の能率向上のため、２電極での大入熱および高パス間温度の溶接施工が検討されているが、前述の炭酸ガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤではアークが不安定でスパッタ発生量が多く満足できるものではなかった。
【００１３】
【特許文献１】特開２００１−３３４３９０号公報
【特許文献２】特開２００１−３３４３９１号公報
【特許文献３】特開２００１−２８７０８７号公報
【特許文献４】特開平７−１１６８９２号公報
【特許文献５】特開平１０−２３０３８７号公報
【特許文献６】特開平１１−９０６７８号公報
【特許文献７】特開２００１−２８７０８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、小電流から高電流の溶接条件で溶接した場合や２電極の大入熱さらに高パス間温度の溶接施工条件で溶接した場合においても、ソリッドワイヤの高溶着性および低スラグ発生量とフラックス入りワイヤの安定した溶接作業性等とを備え、スパッタ発生量が極めて少なく溶接金属の機械的性能も優れたガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の要旨は、
（１） 鋼製外皮にフラックスを充填してなるガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤにおいて、ワイヤ全質量に対する質量％で、前記鋼製外皮および充填フラックスにＣ：０．０２〜０．１５％、Ｓｉ：０．３〜１．２％、Ｍｎ：０．８〜２．５％、Ｔｉ：０．０５〜０．３５％を含有し、充填フラックスに希土類化合物の１種または２種以上を希土類元素換算値で０．１〜０．８％を含み、フラックス充填率が４〜１０質量％であることを特徴とする。
【００１６】
（２） 鋼製外皮および充填フラックスにＭｏ：０．１〜０．５％、Ｂ：０．００１〜０．０１％を含むことを特徴とする（１）記載のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
【００１７】
（３） 充填フラックスにアーク安定剤としてＴｉＯ２源をＴｉＯ２換算値で１．２％以下、Ｎａ２Ｏ源をＮａ２Ｏ換算値で０．３％以下およびＫ２Ｏ源をＫ２Ｏ換算値で０．１％以下の１種または２種以上を合計で０．０３〜１．４％含有することを特徴とする（１）または（２）に記載のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
【００１８】
（４） 鋼製外皮および充填フラックスのＳおよび充填フラックスのＢｉの１種または２種の合計で０．００７〜０．０３０％を含むことを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤにある。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤによれば、小電流から高電流の溶接条件で溶接した場合や２電極の大入熱さらに高パス間温度の溶接施工条件で溶接した場合においても、ソリッドワイヤの高溶着性および低スラグ発生量とフラックス入りワイヤの安定した溶接作業性等とを備え、スパッタ発生量が極めて少なく溶接金属の機械的性能が良好であるので、全姿勢溶接および厚板の２電極多層盛溶接への適用が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明者らは、前記課題を解決するためにフラックス入りワイヤの成分組成につき種々検討した。
【００２１】
その結果、Ｃ、Ｓｉ、ＭｎおよびＴｉの調整で溶接金属の機械的性能を確保し、希土類化合物を適量添加することによって小電流から大電流の溶接条件や２電極での溶接時においても溶滴が細粒化されてスプレー移行となりスパッタ発生量が極めて少なくなることを見出した。さらに、フラックス充填率を低くすることによってスラグ生成量が少なく、深い溶け込みが得られることも見出した。
【００２２】
また、ＭｏおよびＢの添加によって２電極による大入熱および高パス間温度の溶接施工条件で多層盛溶接した場合においても溶接金属の機械的性能が良好で、ＴｉＯ２，Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの１種または２種からなるアーク安定剤を添加することによってアークが極めて安定し、さらにＳおよび／またはＢｉを添加することによって多層盛溶接においてもスラグ剥離性が極めて良好であることを見出した。
【００２３】
以下に本発明のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤの成分組成の限定理由を述べる。
【００２４】
Ｃは０．０２〜０．１５質量％（以下、％という。）とする。Ｃは固溶強化による溶接金属の強度を調整する。Ｃが０．０２％未満であると、必要な強度が得られない。一方、Ｃが０．１５％を超えると強度が高くなり靭性が低下する。また、アークが強くなりスパッタ発生量が多くなる。
【００２５】
Ｓｉは０．３〜１．２％とする。Ｓｉは脱酸剤として作用し溶接金属の酸素量を低減する。Ｓｉが０．３％未満であると、多層盛溶接でブローホールが発生する。一方、Ｓｉが１．２％を超えると溶接金属中にＳｉが歩留り過ぎて靭性が低下する。
【００２６】
Ｍｎは０．８〜２．５％とする。Ｍｎは、溶接金属の脱酸を促進するとともに溶接金属の流動性を高めビード形状を改善する。Ｍｎが０．８％未満であると、ビード形状が凸状になりやすく、また多層盛溶接でスラグ巻き込み欠陥が発生する。一方、Ｍｎが２．５％を超えると溶接金属中にＭｎが歩留り過ぎて強度が高くなり靭性が低下する。
【００２７】
Ｔｉは０．０５〜０．３５％とする。Ｔｉは溶接金属の組織を微細にして靭性を向上させる。Ｔｉが０．０５％未満であると、溶接金属の組織が微細化されず靭性が低下する。一方、Ｔｉが０．３５％を超えると、溶接金属の強度が高くなり靭性が低下する。
【００２８】
なお、Ｃ、Ｓｉ、ＭｎおよびＴｉは、鋼製外皮および充填フラックスの合計をいう。
【００２９】
充填フラックス中の希土類化合物の１種または２種以上を希土類元素換算値で０．１〜０．８％とする。希土類化合物は充填フラックスに含有させることによって、溶接時の溶滴を微細化する作用があり、溶滴がスプレー移行となりスパッタ発生量を極めて少なくする。その効果は、中電流条件での溶接や２電極溶接において顕著となる。希土類化合物の１種または２種以上の希土類元素換算値が０．１％未満であると、溶滴が大きくなりスパッタ発生量が多くなる。一方、希土類化合物の１種または２種以上の希土類元素換算値が０．８％を超えると、アークが不安定となりビード外観が不良となる。
【００３０】
なお、本発明にいう希土類元素とは、Ｓｃ、Ｙおよび原子番号５７（Ｌａ）乃至７１（Ｌｕ）をいう。また、希土類化合物とは、希土類元素の酸化物（Ｎｄ２Ｏ３，Ｌａ２Ｏ３，Ｙ２Ｏ３，ＣｅＯ３，Ｓｃ２Ｏ３等の単体の酸化物やこれらの複合酸化物およびモナザイト、バストネサイト、アラナイト、セライト、ゼノタイム、ガドリナイト等の希土類酸化物の鉱石を含む）、弗化物（ＣｅＦ３，ＬｎＦ３，ＰｍＦ３，ＳｍＦ３，ＧｄＦ３，ＴｂＦ３等）および合金（希土類元素−Ｆｅ、希土類元素−Ｆｅ−Ｂ，希土類元素−Ｆｅ−Ｃｏ、希土類元素−Ｃａ−Ｓｉ等）をいう。
【００３１】
鋼製外皮に充填されるフラックス充填率は４〜１０％とする。フラックス充填率が４％未満であるとフラックス入りワイヤ製造時の成形が困難となり、生産性が悪くなる。また、１０％を超えるとスラグ生成量が多くなり、ソリッドワイヤと同等の溶け込みが得られず多層盛溶接においてスラグ巻き込み欠陥が生じる。また、ワイヤ製造時の伸線性が劣り、断線による生産性が低下する。
【００３２】
さらに、大入熱および高パス間温度の溶接施工条件での溶接金属の靭性を確保するために鋼製外皮および充填フラックスからのＭｏを０．１〜０．５％およびＢを０．００１〜０．０１％とする。
【００３３】
Ｍｏは大入熱および高パス間温度の溶接施工条件での溶接金属の焼入れ性不足を補う。Ｍｏが０．１％未満であると大入熱および高パス間温度の溶接施工条件では溶接金属の必要な強度が得られない。一方、Ｍｏが０．５％を超えると溶接金属の強度が高くなりすぎて靭性が低下する。
【００３４】
Ｂは、大入熱および高パス間温度の溶接施工条件での溶接金属の靭性をＴｉとの相乗効果で組織を改善して靭性を向上させる。Ｂが０．００１％未満であるとその効果は不十分である。一方、０．０１％を超えると溶接割れ感受性が高くなる。
【００３５】
充填フラックス中のアーク安定剤は、ＴｉＯ２源をＴｉＯ２換算値で１．２％以下、Ｎａ２Ｏ源をＮａ２Ｏ換算値で０．３％以下およびＫ２Ｏ源をＫ２Ｏ換算値で０．１％以下の１種または２種以上を合計で０．０３〜１．４％とする。
【００３６】
アーク安定剤であるＴｉＯ２、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏは、アークを安定させるとともに上記希土類元素の溶滴を微細にする効果との相乗効果でスパッタ発生量をさらに少なくする。
【００３７】
ＴｉＯ２換算値が１．２％を超えるとスラグ生成量が多くなり、多層盛溶接でのスラグ剥離性が不良となる。ＴｉＯ２源としてルチール、チタンスラグ、イルミナイト、チタン酸ソーダ、チタン酸カリおよびチタン酸珪酸ソーダ等を用いることができる。
【００３８】
Ｎａ２Ｏ換算値が０．３％を超えるとアーク長が長くなり、スパッタ発生量が多くなる。Ｎａ２Ｏ源として炭酸ソーダ、ソーダガラス、チタン酸ソーダおよびチタン酸珪酸ソーダ等を用いることができる。
【００３９】
Ｋ２Ｏ換算値が０．１％を超えるとアーク長が長くなり、スパッタ発生量が多くなる。Ｋ２Ｏ源として炭酸カリ、カリガラスおよびチタン酸カリ等を用いることができる。
また、ＴｉＯ２換算値、Ｎａ２Ｏ換算値およびＫ２Ｏ換算値の１種または２種以上の合計が０．０３％未満であるとアーク安定剤としての効果がない。
【００４０】
ＴｉＯ２換算値、Ｎａ２Ｏ換算値およびＫ２Ｏ換算値の１種または２種以上の合計が１．４％を超えるとアーク長が長くなり、スパッタ発生量が多くなる。
【００４１】
製外皮および充填フラックスのＳおよび充填フラックスのＢｉの１種または２種の合計は０．００７〜０．０３０％とする。ＳおよびＢｉは、多層盛溶接においてスラグを溶接金属からの剥離を促進してスラグ剥離性を良好にする。
【００４２】
ＳおよびＢｉの１種または２種の合計が０．００７％未満であるとその効果が不十分である。しかし、０．０３０％を超えると溶接金属に割れが生じる場合があり、また靭性が低くなる。
【００４３】
本発明のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤの製造方法は、帯鋼を成型工程でＵ字型に成型してフラックスを充填後、Ｏ字型に成型し伸線して所定径（０．８〜２．０ｍｍ）の製品とする。または、鋼製パイプにフラッフスを振動充填した後、縮径、焼鈍して素線とする。また、帯鋼を成型工程でＵ字型に成型してフラックスを充填し、Ｏ字型に成型して溶接後、縮径、焼鈍して素線とし、更に必要に応じてめっきした後伸線して所定径の製品とする。
【実施例】
【００４４】
以下、本発明の効果を実施例により具体的に説明する。
（実施例１）
表１に示す外皮を用いて表２に示す各種成分組成およびフラックス充填率を変えたワイヤ径１．２ｍｍのフラックス入りワイヤを試作した。
【００４５】
【表１】
【００４６】
【表２】
【００４７】
各試作ワイヤにつきスパッタ発生量、溶接作業性、溶接金属の溶接欠陥の有無および機械的性能を調査した。
スパッタ発生量は、銅製の捕集箱を用いて、ビードオンプレート溶接により表３に示す条件Ｎｏ．１および条件Ｎｏ．２の溶接条件で５回溶接（１回の溶接時間１．５ｍｉｎ）して捕集したスパッタを１分間の発生量に換算した。スパッタ発生量は０．５ｇ／ｍｉｎ以下で良好とした。その結果を表４に示す。
【００４８】
【表３】
【００４９】
【表４】
【００５０】
溶接作業性、溶接金属の溶接欠陥の有無および機械的性能は、板厚２０ｍｍのＳＭ４９０Ｂ鋼を開先角度４５°、ギャップ１２ｍｍの裏当て付き開先とし、表３に示す条件Ｎｏ．２の溶接条件（溶接長３５０ｍｍ）でパス間温度１５０℃として多層盛溶接して調べた。
【００５１】
溶接作業性は、各パスのアーク状態、スラグ剥離性およびビード外観を調査した。溶接後Ｘ線透過試験で溶接欠陥の有無を調べた後、溶接金属の中央部から引張試験片（ＪＩＳ Ｚ２２０１ Ａ１号）およびシャルピー衝撃試験片（ＪＩＳ Ｚ２２０２ ４号）を採取して評価した。引張強さは４９０Ｎ／ｍｍ２以上、シャルピー衝撃試験は試験温度０℃で吸収エネルギーの３本の平均値が１００Ｊ以上を合格とした。それらの結果も表４にまとめて示す。
【００５２】
表２および表４中、ワイヤ記号Ｗ１〜Ｗ８が本発明例、ワイヤ記号Ｗ９〜Ｗ１７は比較例である。
【００５３】
本発明例であるワイヤ記号Ｗ１〜Ｗ８は、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｔｉおよび希土類元素が適量でフラックス充填率も適量であるので、スパッタ発生量が少なくビード外観が良好で、溶接金属に溶接欠陥がなく機械的性能も優れており極めて満足な結果であった。 また、ＳとＢｉの合計とアーク安定剤の合計量が適量であるワイヤ記号Ｗ１、Ｗ３、Ｗ４およびＷ６〜Ｗ８は、アークが安定しスラグ剥離性も極めて良好であった。
【００５４】
なお、ワイヤ記号Ｗ２は、ＳとＢｉの合計が少ないのでスラグ剥離性がやや不良であった。また、ワイヤ記号Ｗ５は、アーク安定剤を含んでいないのでアークがやや不安定であった。
【００５５】
比較例中ワイヤ記号Ｗ９は、Ｃが高いのでスパッタ発生量が多く、溶接金属の引張強さが高くなり吸収エネルギーが低くなった。また、ＳとＢｉの合計が少ないのでスラグ剥離性もやや不良であった。
【００５６】
ワイヤ記号Ｗ１０は、Ｃが低いので溶接金属の引張強さが低くなった。また、アーク安定剤の合計量が少ないのでアークがやや不安定であった。
【００５７】
ワイヤ記号Ｗ１１は、Ｓｉが高いので溶接金属の吸収エネルギーが低くなった。また、アーク安定剤のＴｉＯ２換算値が高いのでスラグ量が多くなりスラグ剥離性が不良であった。
【００５８】
ワイヤ記号Ｗ１２は、Ｓｉが低いので溶接金属にブローホールが生じた。また、アーク安定剤のＮａ２Ｏ換算値が高いのでスパッタ発生量が多くなった。
【００５９】
ワイヤ記号Ｗ１３は、Ｍｎが高いので溶接金属の引張強さが高くなり吸収エネルギーが低くなった。また、アーク安定剤のＫ２Ｏ換算値が高いのでスパッタ発生量が多くなった。
【００６０】
ワイヤ記号Ｗ１４は、Ｍｎが低いので溶接ビードが凸状となり溶接金属にスラグ巻き込み欠陥が生じた。また、アーク安定剤の合計量が多いのでスパッタ発生量が多くなった。
【００６１】
ワイヤ記号Ｗ１５は、Ｔｉ高いので溶接金属の引張強さが高くなり吸収エネルギーが低くなった。また、希土類元素換算値（Ｃｅ）が高いのでアークが不安定でビードの始端部が不揃いとなった。
【００６２】
ワイヤ記号Ｗ１６は、Ｔｉが低いので溶接金属の吸収エネルギーが低くなった。また、フラックス充填率が高いのでスラグ生成量が多くなり溶接金属にスラグ巻き込み欠陥が生じた。
【００６３】
ワイヤ記号Ｗ１７は、希土類元素換算値（Ｎｄ）が低いので溶滴が大きくなりスパッタ発生量が多くなった。また、ＳとＢｉの合計量が多いので溶接金属の吸収エネルギーが低く高温割れも生じた。
（実施例２）
表１に示す外皮を用いて表５に示す各種成分組成を変えたワイヤ径１．４ｍｍのフラックス入りワイヤを試作した。
【００６４】
【表５】
【００６５】
各試作ワイヤにつきスパッタ発生量、溶接作業性、溶接金属の溶接欠陥の有無および機械的性能を調査した。
スパッタ発生量は、銅製の捕集箱を用いて、ビードオンプレート溶接により表６に示す条件Ｎｏ．３の２電極の溶接条件で７回溶接（１回の溶接時間１ｍｉｎ）して捕集したスパッタを１分間の発生量に換算した。スパッタ発生量は０．５ｇ／ｍｉｎ以下で良好とした。その結果を表７に示す。
【００６６】
【表６】
【００６７】
【表７】
【００６８】
溶接作業性、溶接金属の溶接欠陥の有無および機械的性能は、板厚２５ｍｍのＳＭ４９０Ｃ鋼を開先角度３５°、ギャップ７ｍｍの裏当て付きレ型開先とし、表６に示す条件Ｎｏ．３の溶接条件（溶接長３５０ｍｍ）で２電極を用い４０．５ｋＪ／ｃｍの大入熱でパス間温度最高３５０℃として多層盛溶接して調べた。
【００６９】
溶接作業性は、各パスのアーク状態、スラグ剥離性およびビード外観を調査した。溶接後Ｘ線透過試験で溶接欠陥の有無を調べた後、鋼板表面から１０ｍｍを中心に引張試験片（ＪＩＳ Ｚ２２０１ Ａ１号）およびシャルピー衝撃試験片（ＪＩＳ Ｚ２２０２ ４号）を採取して評価した。引張強さは４９０Ｎ／ｍｍ２以上、シャルピー衝撃試験は試験温度０℃で吸収エネルギーの３本の平均値が１００Ｊ以上を合格とした。それらの結果も表７にまとめて示す。
【００７０】
表５および表７中、ワイヤ記号Ｗ１８〜Ｗ２１が本発明例、ワイヤ記号Ｗ２２〜Ｗ２７は比較例である。
【００７１】
本発明例であるワイヤ記号Ｗ１８〜Ｗ２１は、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｂおよび希土類元素が適量でフラックス充填率も適量であるので、スパッタ発生量が少なくビード外観が良好で、溶接金属に溶接欠陥がなく機械的性能も優れており極めて満足な結果であった。また、ＳとＢｉの合計とアーク安定剤合計量も適量であるのでアークが安定しスラグ剥離性も極めて良好であった。
【００７２】
比較例中ワイヤ記号Ｗ２２は、Ｔｉ高いので溶接金属の引張強さが高くなり吸収エネルギーが低くなった。また、希土類元素換算値（Ｙ）が低いので溶滴が大きくなりスパッタ発生量が多くなった。
【００７３】
ワイヤ記号Ｗ２３は、Ｔｉが低いので溶接金属の吸収エネルギーが低くなった。また、ＳとＢｉの合計が少ないのでスラグ剥離性もやや不良であった。
【００７４】
ワイヤ記号Ｗ２４は、Ｍｏが高いので溶接金属の引張強さが高くなり吸収エネルギーが低くなった。また、アーク安定剤の合計量が多いのでスパッタ発生量が多くなった。
【００７５】
ワイヤ記号Ｗ２５は、Ｍｏが低いので溶接金属の引張強さが低くなった。また、ＳとＢｉの合計量が多いので溶接金属の吸収エネルギーが低く高温割れも生じた。
【００７６】
ワイヤ記号Ｗ２６は、Ｂが高いので高温割れが生じた。また、アーク安定剤の合計量が少ないでアークがやや不安定であった。
【００７７】
ワイヤ記号Ｗ２７は、Ｂが低いので溶接金属の吸収エネルギーが低くなった。また、希土類元素換算値（モナザイト中の希土類元素合計）が高いのでアークが不安定でビードの始端部が不揃いとなった。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼製外皮にフラックスを充填してなるガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤにおいて、ワイヤ全質量に対する質量％で、前記鋼製外皮および充填フラックスにＣ：０．０２〜０．１５％、Ｓｉ：０．３〜１．２％、Ｍｎ：０．８〜２．５％、Ｔｉ：０．０５〜０．３５％を含有し、充填フラックスに希土類化合物の１種または２種以上を希土類元素換算値で０．１〜０．８％を含み、フラックス充填率が４〜１０質量％であることを特徴とするガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
【請求項２】
鋼製外皮および充填フラックスにＭｏ：０．１〜０．５％、Ｂ：０．００１〜０．０１％を含むことを特徴とする請求項１記載のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
【請求項３】
充填フラックスにアーク安定剤としてＴｉＯ２源をＴｉＯ２換算値で１．２％以下、Ｎａ２Ｏ源をＮａ２Ｏ換算値で０．３％以下およびＫ２Ｏ源をＫ２Ｏ換算値で０．１％以下の１種または２種以上を合計で０．０３〜１．４％含有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
【請求項４】
鋼製外皮および充填フラックスのＳおよび充填フラックスのＢｉの１種または２種の合計で０．００７〜０．０３０％を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
【請求項１】
鋼製外皮にフラックスを充填してなるガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤにおいて、ワイヤ全質量に対する質量％で、前記鋼製外皮および充填フラックスにＣ：０．０２〜０．１５％、Ｓｉ：０．３〜１．２％、Ｍｎ：０．８〜２．５％、Ｔｉ：０．０５〜０．３５％を含有し、充填フラックスに希土類化合物の１種または２種以上を希土類元素換算値で０．１〜０．８％を含み、フラックス充填率が４〜１０質量％であることを特徴とするガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
【請求項２】
鋼製外皮および充填フラックスにＭｏ：０．１〜０．５％、Ｂ：０．００１〜０．０１％を含むことを特徴とする請求項１記載のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
【請求項３】
充填フラックスにアーク安定剤としてＴｉＯ２源をＴｉＯ２換算値で１．２％以下、Ｎａ２Ｏ源をＮａ２Ｏ換算値で０．３％以下およびＫ２Ｏ源をＫ２Ｏ換算値で０．１％以下の１種または２種以上を合計で０．０３〜１．４％含有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
【請求項４】
鋼製外皮および充填フラックスのＳおよび充填フラックスのＢｉの１種または２種の合計で０．００７〜０．０３０％を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
【公開番号】特開２００８−４９３５７（Ｐ２００８−４９３５７Ａ）
【公開日】平成２０年３月６日（２００８．３．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２２６３８１（Ｐ２００６−２２６３８１）
【出願日】平成１８年８月２３日（２００６．８．２３）
【出願人】（３０２０４０１３５）日鐵住金溶接工業株式会社 (172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月６日（２００８．３．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月２３日（２００６．８．２３）
【出願人】（３０２０４０１３５）日鐵住金溶接工業株式会社 (172)
【Ｆターム（参考）】
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