(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃ：０．０３乃至０．１０重量％、Ｓｉ：０．７０乃至１．２０重量％、Ｍｎ：１．２０乃至１．５０重量％、Ｓ：０．０１０乃至０．０２５重量％、Ｔｉ：０．０８乃至０．２０重量％及びＣｒ：０．０５３乃至０．１００重量％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、前記Ｓｉの含有量を重量％で［Ｓｉ］、前記Ｍｎの含有量を重量％で［Ｍｎ］としたとき、数式Ａ＝［Ｓｉ］／［Ｍｎ］によって算出されるＡが０．４０乃至０．９０であり、更に、０．００８０重量％以上のＯを含有し、ワイヤ表面から０．０１ｍｍの深さまでの領域を除くワイヤ中心部のＯは、ワイヤ全重量あたり０．００６５重量％以下に規制されていることを特徴とするガスシールドアーク溶接用ワイヤ。
【請求項２】
前記Ｔｉは０．０８乃至０．１４重量％であることを特徴とする請求項１に記載のガスシールドアーク溶接用ワイヤ。
【請求項３】
前記Ａは０．５０乃至０．８０であることを特徴とする請求項１又は２に記載のガスシールドアーク溶接用ワイヤ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は軟鋼又は４９０（Ｎ／ｍｍ２）級の高張力鋼を炭酸ガスをシールドガスとして使用してアーク溶接する際に好適であるガスシールドアーク溶接用ワイヤに関し、特に、溶接不良の発生を低減することができるガスシールドアーク溶接用ワイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガスシールドアーク溶接法は、被覆アーク溶接法と比較して溶接能率が高いと共に、溶接ロボットと組み合わせて溶接することができることから、急速に普及が進んでおり、現在、最も使用量が多い溶接方法となっている。その中でも、鉄骨の仕口部及び橋梁のフランジの突合せ部等のような多層溶接部については、深い溶け込み及び優れた耐気孔欠陥性を得ることができる点、スラグ発生量が比較的少なくスラグ除去のための手間数を減少することができる点、及び低コストである点等から、シールドガスとして炭酸ガスを使用したソリッドワイヤによるガスシールドアーク溶接方法が一般的に利用されている。
【０００３】
炭酸ガスシールド溶接用ワイヤとして、例えば、スラグの剥離性及び融点等のスラグ性状を良好にするために、ワイヤ中のＭｎ及びＳｉ含有量並びにこれらの含有量比が調整されたガスシールドアーク溶接用ワイヤが提案されている（特公昭５１−４５５４３号公報）。また、ワイヤ中のＣ、Ｓｉ及びＭｎの含有量を規定すると共に、Ｂｉ及びＳとＳｅ又はＴｅとをワイヤ中に添加することによりスラグ量を増加させて、スラグ剥離性の向上を図ったガスシールドアーク溶接用ワイヤも公知である（特開平３−３９７５９６号公報）。
【０００４】
更に、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｂｉ及びＢ含有量を規制することにより、スラグ剥離性の向上を図ったガスシールドアーク溶接用ワイヤが提案されている（特開平６−１８２５８５号公報）。更にまた、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ及びＴｉ含有量を規定すると共に、ＺｒとＶとの含有量を調整することにより、スラグ剥離性を向上させたガスシールドアーク溶接用ワイヤも提案されている（特開昭５５−６４９９２号公報）。なお、特開昭５５−６４９９２号公報においては、ワイヤ中にＴｉが多量に含有されていると、スラグ発生量が増加すると共に、スラグ剥離性が低下するということが記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のいずれのワイヤを使用しても、スラグ剥離性を良好にすることはできるが、溶接時のスラグ発生量を十分に低減することはできない。また、スラグ発生量を低減するために、ワイヤ中のＴｉ含有量を低減すると、高電流溶接時のスパッタ発生量が著しく増加するという問題点がある。
【０００６】
従来のガスシールドアーク溶接用ワイヤのうち、例えば、ＪＩＳ  Ｚ３３１２ＹＧＷ１１適合ワイヤを使用してガスシールドアーク溶接を実施した場合には、スラグを除去することなく良好に溶接することができる連続パス数は５乃至６パスであり、被溶接材の板厚は約２５ｍｍ以下である。そこで、従来のガスシールドアーク溶接方法と比較して、より一層スラグ除去工程を減少させるか又は２５ｍｍを超える板厚の被溶接材を溶接ロボットによる無人操業を実施することができるガスシールドアーク溶接用ワイヤが要求されている。そして、このためには、更に一層、溶接時におけるスラグ発生量を低減することが要求されている。
【０００７】
ガスシールドアーク溶接において、スラグ発生量を低減する方法としては、シールドガスとして、８０％体積のＡｒガスと２０体積％のＣＯ２ガスとの混合ガスを使用する方法、９７体積％のＡｒガスと３体積％のＯ２ガスとの混合ガスを使用する方法、又はＡｒガス、ＣＯ２ガス及びＯ２ガスの混合ガスを使用する方法がある。これらの方法は、酸化性を低くすることにより、酸化物であるスラグ発生量の低減を図ったものである。
【０００８】
しかし、シールドガスとして、混合ガスを使用すると、コストが上昇すると共に、耐気孔欠陥性が低下するという問題点が発生する。
【０００９】
このように、ＣＯ２ガスからなるシールドガスと、従来のワイヤとの組み合わせでは、スパッタ発生量等の溶接作業性及び溶接金属の機械的性能を従来のワイヤを使用した溶接時と同等又はそれ以上とした状態で、スラグ発生量を十分に低減することができると共に、良好なスラグ剥離性を得ることはできない。
【００１０】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、シールドガスとしてＣＯ２ガスを使用した場合に好適であり、溶接作業性及び溶接金属の機械的性能を低下させることなく、溶接スラグの発生量を低減することができると共に、スラグ剥離性を向上させることができるガスシールドアーク溶接用ワイヤを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るガスシールドアーク溶接用ワイヤは、Ｃ：０．０３乃至０．１０重量％、Ｓｉ：０．７０乃至１．２０重量％、Ｍｎ：１．２０乃至１．５０重量％、Ｓ：０．０１０乃至０．０２５重量％、Ｔｉ：０．０８乃至０．２０重量％及びＣｒ：０．０５３乃至０．１００重量％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、前記Ｓｉの含有量を重量％で［Ｓｉ］、前記Ｍｎの含有量を重量％で［Ｍｎ］としたとき、数式Ａ＝［Ｓｉ］／［Ｍｎ］によって算出されるＡが０．４０乃至０．９０であり、更に、０．００８０重量％以上のＯを含有し、ワイヤ表面から０．０１ｍｍの深さまでの領域を除くワイヤ中心部のＯは、ワイヤ全重量あたり０．００６５重量％以下に規制されていることを特徴とする。
【００１３】
更に、前記Ｔｉは０．０８乃至０．１４重量％であることが好ましく、前記数式により算出されるＡが０．５０乃至０．８０であると、より一層好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本願発明者等が、従来のワイヤと比較してスラグ発生量を低減することができると共に、スラグ剥離性を向上させることができるワイヤを得るために、種々実験研究を重ねた。その結果、スラグを生成させる元素であるＳｉとＭｎとの含有量の比を適切に調整することにより、スラグの発生量を低減することができることを見い出した。Ｓｉ含有量及びＭｎ含有量の調整によりスラグ発生量を低減することができる理由については明確ではないが、Ｓｉ及びＭｎの含有量が所定の範囲内であると、各元素の酸化物が錯体を形成しないので、スラグとして溶融金属中に浮上しない。従って、各酸化物が溶接金属中に留まるので、スラグ発生量が低減すると推定される。
【００１５】
また、Ｓｉ及びＭｎ含有量を適切に規定すると、このワイヤを使用して生成されたスラグの表面張力が高くなるので、溶融金属上においてスラグが島状に点在し、ビードの鉄地露出を増加させる効果を得ることができる。
【００１６】
更に、Ｓｉ及びＭｎ含有量を調整するのみでなく、ワイヤ中に適正量のＣｒを添加することによっても、スラグ量を低減することができる。これは、Ｃｒの酸化物はスラグとして浮上せず、この酸化物が溶接金属の結晶粒内又は結晶粒界に残存するからであると推定される。
【００１７】
更にまた、本願発明者等は、シールドガス以外の酸素の供給源であるワイヤ自身の酸素量についても着目した。その結果、ワイヤ中の酸素量を増加させると、スラグ発生量が増加することから、ワイヤ中の酸素量はできるだけ低減することが好ましいことを見い出した。しかし、単に、ワイヤ中の酸素量を低減したのみでは、アーク安定性が低下して、スパッタ発生量が増加してしまう。
【００１８】
そこで、本願発明者等が更に実験研究を重ねた結果、ワイヤの表層部に含有される酸素量は、スラグ発生量の増加に寄与しないことを見い出した。ワイヤの表層部における酸素量がスラグの発生量に寄与しない理由を以下に示す。即ち、アークにより溶融したワイヤが酸素と反応する箇所としては、溶滴形成から溶滴移行の間と、溶融プール形成時の表面とに分けることができる。このうち、スラグ発生量に対する寄与が大きいのは、溶融金属の体積と比較して表面積が大きい方、即ち、溶滴形成から溶滴移行の間である。
【００１９】
図１（ａ）は移行中の溶滴を示す平面図、図１（ｂ）はその側面図であり、図１（ｃ）は縦軸に酸素濃度をとり、横軸に図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すＸ−Ｘ線に沿う位置をとって、酸素濃度と位置との関係を示すグラフ図である。図１（ａ）乃至（ｃ）に示すように、溶滴１１におけるＸ−Ｘ線に沿う位置においては、溶滴１１の表面から０．０１ｍｍまでの領域で、酸素濃度が極めて高いものとなっている。これにより、速度論的には、酸素の供給速度は、シールドガスの沖（Ｂｕｌｋ）から溶滴表面への酸素の物質移動速度、溶滴表面での酸素と溶滴中の元素との化学反応速度、及び酸化物の溶滴中心部へ（溶滴中心部から表面への脱酸元素）の物質移動速度の３種の速度に依存するが、このうち、酸化物の溶滴中心部への物質移動が律速であることが示される。
【００２０】
従って、ワイヤ中心部の酸素含有量が多いと、溶滴内部での酸化反応が迅速に進行して、スラグの発生量を増加させる。一方、スラグの発生量を低減するためには、ワイヤ中心部の酸素含有量をできるだけ低減することが好ましい。
【００２１】
しかし、ワイヤの表面付近に分布する酸素は、溶滴になっても溶滴表面上にそのまま分布し、対流等の物質移動により徐々に溶滴内部に拡散していく。この物質移動が律速であり、溶滴表面の酸化反応は平衡状態となっているので、ワイヤ表面付近においては、酸素濃度が高い場合であっても、酸化物の生成速度に影響を及ぼすことは殆どない。
【００２２】
一方、ワイヤ表面を含む全酸素量が多いほど、溶滴の粘性を低下させて、溶滴移行の安定性の向上及びスパッタ発生量の低減等の溶接作業性を向上させることができる。
【００２３】
これらのことから、本願発明者等は、ワイヤ表層部の酸素濃度を高くすると共に、ワイヤ中心部の酸素濃度を低くすることにより、アーク安定性及び低スパッタ性を低下させることなく、スラグ発生量を低減することができることを見い出した。これにより、スラグ発生量を低減するために有効とされていたＴｉ低減（無添加）等の方法を使用することなく、従来のワイヤと比較してスラグの発生量を著しく低減することができ、優れた溶接作業性を有するワイヤを得ることができる。
【００２４】
以下、本発明に係るガスシールドアーク溶接用ワイヤに含有される化学成分及びその組成限定理由について、更に説明する。
【００２５】
Ｃ：０．０３乃至０．１０重量％
Ｃは溶接金属の強度を確保する元素であると共に、脱酸元素の１つでもある。特に、Ｓｉ及びＭｎ等の他の元素と異なり、Ｃの酸化物はＣＯ又はＣＯ２のようにガスとして大気中に放出されるので、スラグを形成しない性質を有している。ワイヤ中のＣ含有量が０．０３重量％未満であると、４９０Ｎ／ｍｍ２級鋼用としての溶接金属の強度を確保することができない。また、Ｃ含有量が０．０３重量％未満であると、脱酸効果を十分に得ることができない。一方、ワイヤ中のＣ含有量が０．１０重量％を超えると、ＣＯ爆発が過剰になって、スパッタの発生量が増加すると共に、溶接作業性が低下する。従って、ワイヤ中のＣ含有量は、０．０３乃至０．１０重量％とする。
【００２６】
Ｓｉ：０．６０乃至１．２０重量％、好ましくは０．７０乃至１．２０重量％Ｓｉは主要な脱酸元素であると共に、溶接金属の強度を向上させる効果を有する元素である。ワイヤ中のＳｉ含有量が０．６０重量％未満であると、脱酸不足となってブローホールが発生する。また、ワイヤ中のＳｉ含有量が０．６０重量％未満であると、ビードのなじみが悪くなって、ビードの外観が悪化する。一方、ワイヤ中のＳｉ含有量が１．２０重量％を超えると、強度が過剰になるか、又はじん性が低下すると共に、スラグの発生量が増加する。従って、ワイヤ中のＳｉ含有量は０．６０乃至１．２０重量％とする。なお、好ましくは、ワイヤ中のＳｉ含有量は０．７０乃至１．２０重量％である。
【００２７】
Ｍｎ：１．２０乃至１．６０重量％、好ましくは１．２０乃至１．５０重量％Ｍｎもまた、Ｓｉと同様に、主要な脱酸効果を有していると共に、溶接金属の強度を向上させる効果を有する元素である。ワイヤ中のＭｎ含有量が１．２０重量％未満であると、脱酸不足になると共にブローホールが発生する。また、ワイヤ中のＭｎ含有量が１．２０重量％未満であると、所望の強度及びじん性を有する溶接金属を得ることができない。一方、ワイヤ中のＭｎ含有量が１．６０重量％を超えると、スラグの発生量が増加すると共に、スラグ剥離性が劣化する。従って、ワイヤ中のＭｎ含有量は１．２０乃至１．６０重量％とする。なお、好ましくは、ワイヤ中のＭｎ含有量は１．２０乃至１．５０重量％であり、これにより、スラグ発生量を更に一層低減することができる。
【００２８】
数式Ａ＝［Ｓｉ］／［Ｍｎ］によって算出されるＡ：０．４０乃至０．９０、好ましくは０．５０乃至０．８０
ワイヤ中のＳｉ含有量と、Ｍｎ含有量との比率は、スラグ発生量及びスラグ剥離性に著しい影響を及ぼす。ワイヤ中のＳｉ含有量を重量％で［Ｓｉ］、ワイヤ中のＭｎ含有量を重量％で［Ｍｎ］としたとき、数式Ａ＝［Ｓｉ］／［Ｍｎ］によって算出されるＡが０．４０未満であると、スラグ発生量が増加すると共に、Ｍｎ酸化物の組成比率が高くなるので、多孔質で厚い形状のスラグが形成される。また、Ａが０．４０未満であると、スラグと鉄の間の界面エネルギーが小さくなり、スラグ剥離性が低下すると共に、スラグがビード表面の全体を覆い、鉄地露出が減少する。一方、Ａが０．９０を超えると、スラグ発生量が増加すると共に、Ｓｉ酸化物の組成比率が高くなるので、融点が高いガラス状のスラグとなる。その結果、次のパスの溶接アークにおいてスラグが溶けにくくなり、スラグ巻き欠陥を起こしやすくなる。また、ガラス状のスラグが形成されると、スラグ剥離後のビードの外観が劣化する。従って、上記数式により算出されるＡは０．４０乃至０．９０であり、この範囲においては、スラグの発生量が少なく、生成したスラグ剥離性も良好となる。なお、好ましくは、Ａは０．５０乃至０．８０である。
【００２９】
Ｓ：０．０１０乃至０．０２５重量％
Ｓは溶融金属の表面張力を低下させて、ビード止端部のなじみ性を向上させる効果を有する元素である。また、ワイヤ中のＳはスラグ量に影響を与えることはないが、スラグ中のＳ含有量が多いほど、スラグを凝集させる効果を得ることができ、ビード表面の鉄地を露出させることができる。ビード表面の鉄地が露出するほど、アークが発生しやすくなり、スラグの剥離性も向上する。ワイヤ中のＳ含有量が０．０１０重量％未満であると、これらの効果を十分に得ることができない。一方、ワイヤ中のＳ含有量が０．０２５重量％を超えると、溶接金属の耐高温割れ性が低下する。従って、ワイヤ中のＳ含有量は０．０１０乃至０．０２５重量％とする。
【００３０】
Ｔｉ：０．０８乃至０．２０重量％、好ましくは０．０８乃至０．１４重量％Ｔｉは高電流溶接において、溶滴のグロビュール移行を安定化し、スパッタ発生量を著しく低減する効果を有する元素である。しかし、ワイヤ中にＴｉを添加することにより、スラグ発生量が増加する。本発明においては、Ｔｉ以外の他の成分の含有量を適切に規定することにより、スラグの発生量を低減しているので、ワイヤ中のＴｉ含有量を十分に低減する必要はない。ワイヤ中のＴｉ含有量が０．０８重量％未満であると、アーク安定性の効果を得ることができない。一方、ワイヤ中のＴｉ含有量が０．２０重量％を超えると、Ｔｉ以外の成分の含有量を適切に調整してもスラグ量を増加させる作用を抑制することができなくなると共に、スラグ剥離性も悪化する。従って、ワイヤ中のＴｉ含有量は０．０８乃至０．２０重量％とする。なお、好ましくは、ワイヤ中のＴｉ含有量は０．０８乃至０．１４重量％であり、これにより、更に一層スラグ発生量を低減することができる。
【００３１】
Ｃｒ：０．０２０乃至０．１００重量％
ＣｒはＳｉ及びＭｎと比較して、酸素との親和性は強くないが、酸化物を生成する元素である。Ｃｒ酸化物はスラグとはならず、溶接金属中に留まるので、微量のＣｒをワイヤに添加することにより、スラグの発生量を低減する効果を得ることができる。ワイヤ中のＣｒ含有量が０．０２０重量％未満であると、スラグ発生量の低減効果を十分に得ることができない。一方、ワイヤ中にＣｒを０．１００重量％を超えて多量に含有させると、溶接金属の強度が過剰になると共に、介在物が過剰になって、溶接金属のじん性が低下する。従って、ワイヤ中のＣｒ含有量は０．０２０乃至０．１００重量％とする。
【００３２】
Ｏ：０．００８０重量％以上
ワイヤ表面から０．０１ｍｍの深さまでの領域を除くワイヤ中心部のＯ：ワイヤ全重量あたり０．００６５重量％以下
ワイヤ中の酸素量が少ないほど、スラグ発生量を低減することができる。一方、ワイヤ中の酸素量が多いほど、アークの安定性が向上する。しかし、スラグ発生量に影響を及ぼすものは、ワイヤ中心部における酸素量であり、ワイヤ表層部（ワイヤ表面から０．０１ｍｍの深さまでの領域）に存在する酸素の量はスラグの発生に殆ど影響しない。そこで、本発明においては、スラグ発生量の低減と、アーク安定性の向上を共に満足する溶接用ワイヤを得るために、ワイヤ中の酸素含有量をワイヤ中心部とワイヤ表層部とに分けて規定する。但し、ワイヤ表層部の酸素量を重量％で測定することは困難であるので、本発明においては、ワイヤ全体のＯ（酸素）含有量と、ワイヤ中心部（ワイヤ全体からワイヤ表層部を除去した領域）におけるＯ含有量とを規定するものとする。
【００３３】
ワイヤ中心部のＯ含有量がワイヤ全重量あたり０．００６５重量％を超えると、スラグ発生量を十分に低減する効果を得ることができない。一方、ワイヤ中の全酸素量が０．００８０重量％未満であると、良好なアーク安定性を得ることができない。従って、ワイヤ中のＯ含有量は０．００８０重量％以上とし、ワイヤ中心部（ワイヤ表面から０．０１ｍｍの深さまでの領域を除く領域）のＯ含有量は０．００６５重量％以下とする。なお、ワイヤ中心部及びワイヤ表層部の酸素濃度を制御する方法としては、Ｏ含有量が中心部規定値より少ない材料を選択してワイヤ素材を作製し、このワイヤ素材の焼鈍時に、焼鈍雰囲気を調整してワイヤ素材の表面を酸化して、ワイヤ全体のＯ含有量を０．００８０重量％以上にする方法がある。
【００３４】
本発明においては、上述の成分と鉄とを除く成分については、ワイヤ中に故意に添加しないものとするが、不純物レベルとして、Ｐが０．０２０重量％以下、Ａｌ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｖ及びＺｒが、夫々０．０５重量％以下、Ｂが０．００１０重量％以下であれば、特に本発明のワイヤに影響を及ぼすものではないので、許容することができる。また、ソリッドワイヤとしてのＣｕメッキの有無についても、本発明のワイヤに影響を及ぼすものではないので、特に規定しない。
【００３５】
【実施例】
以下、本発明に係るガスシールドアーク溶接用ワイヤの実施例についてその比較例と比較して具体的に説明する。
【００３６】
先ず、ワイヤ中のＳｉ含有量及びＭｎ含有量並びにこれらの比率のみを変化させた種々のワイヤを作製し、これらのワイヤを使用して下記表１に示す溶接条件で母材を溶接して、スラグ発生量を測定した。図２はスラグ発生量測定時における溶接母材の形状及び積層方法を示す模式図である。図２に示すように、傾斜した端面を有し、板厚が２８ｍｍである２枚の鋼板１２を、その傾斜端面を対向させて配置し、裏面に裏当て材１３を配置した。なお、ルート間隔は７ｍｍ、開先角度は３５゜とした。そして、形成された開先に対してガスシールドアーク溶接することにより溶接金属１４を形成した後、発生したスラグを採取して、溶接方向の単位長さあたりのスラグ発生量を測定した。なお、図２において、溶接金属中に示す数字は各パスにより積層された溶接金属の積層順序を示す。
【００３７】
【表１】
0003549393.tif 000002
【００３８】
図３は縦軸にスラグ発生量をとり、横軸にＳｉ含有量とＭｎ含有量との比（［Ｓｉ］／［Ｍｎ］）をとって、スラグ発生量と、ＳｉとＭｎとの含有量比との関係を示すグラフ図である。図３に示すように、本発明範囲Ｙ（［Ｓｉ］／［Ｍｎ］：０．４乃至０．９）においては、スラグ発生量が０．３５ｇ／ｃｍ以下となり、スラグの発生量を低減することができた。また、本発明の好ましい範囲Ｚ（［Ｓｉ］／［Ｍｎ］：０．５乃至０．８）においては、スラグ発生量が０．２５ｇ／ｃｍ以下となり、更に一層スラグ発生量を低減することができた。
【００３９】
次に、種々のワイヤを使用して、上記表１及び図２に示す溶接条件で母材を溶接し、スラグ発生量を測定すると共に、Ｘ線透過撮影及び超音波探傷試験（ＵＴ）による溶接金属の健全性、溶接金属の強度及びシャルピー吸収エネルギーを測定した。また、スラグの剥離性、ビード外観及びアークの安定性を官能により評価した。更に、下記表２に示す溶接条件で溶接して、スパッタ発生量を測定した。
【００４０】
【表２】
0003549393.tif 000003
【００４１】
図４はスパッタ発生量の測定方法を示す斜視図である。鋼板１５をその長手方向を水平にして配置し、両側方にスパッタ捕集箱１６を設置した。スパッタ捕集箱１６は鋼板１５に当接する面に開口部（図示せず）を有している。そして、鋼板１５の上面を溶接しつつ、トーチ１７を溶接方向１９に移動させ、溶接により発生したスパッタ１８を捕集箱１６の内部に捕集して、捕集箱１６の重量増加分を測定することにより、スパッタ発生量を算出した。実施例及び比較例の各ワイヤの組成を下記表３乃至６に示し、評価結果を下記表７乃至１０に示す。なお、下記表３乃至６に示すワイヤ組成のうち、ワイヤ中心部のＯ含有量については、ワイヤの表面から１００乃至１１０μｍの深さまでの表層部を研削して、残部のＯ含有量を測定することにより得た。
【００４２】
また、下記表７乃至１０において、スラグ発生量は、溶接後にスラグを全量採取してこれを計量し、単位溶接長あたりに換算した値（全スラグ量／４０ｃｍ）により評価し、０．２５ｇ／ｃｍ未満である場合を極めて良好、０．２５ｇ／ｃｍ以上０．３５ｇ／ｃｍ未満である場合を良好とし、０．３５ｇ／ｃｍ以上である場合を不良とした。スラグ剥離性、アーク安定性及びビード外観については、良好なものから３段階で評価し、極めて良好なものを◎、良好なものを○とし、不良であったものを×とした。
【００４３】
更に、引張強さについては、４９０Ｎ／ｍｍ２級鋼用の溶接ワイヤとして適正とされる範囲であって、４９０乃至６００Ｎ／ｍｍ２である場合を合格とし、４９０Ｎ／ｍｍ２未満である場合又は６００Ｎ／ｍｍ２を超える場合を不合格とした。吸収エネルギーについては、０℃において４７Ｊ以上である場合を合格とし、４７Ｊ未満である場合を不合格とした。Ｘ線透過試験及び超音波探傷試験による溶接金属の健全性については、割れ、融合不良、スラグ巻き込み及びブローホール等の欠陥が発生しなかったものを合格とし、これらのうち１つでも確認されたものを不合格とした。スパッタ発生量については、１．５０ｇ／分未満である場合を極めて良好、１．５０ｇ／分以上であって２．００ｇ／分未満である場合を良好とし、２．００ｇ／分以上である場合を不良とした。
【００４４】
【表３】
0003549393.tif 000004
【００４５】
【表４】
0003549393.tif 000005
【００４６】
【表５】
0003549393.tif 000006
【００４７】
【表６】
0003549393.tif 000007
【００４８】
【表７】
0003549393.tif 000008
【００４９】
【表８】
0003549393.tif 000009
【００５０】
【表９】
0003549393.tif 000010
【００５１】
【表１０】
0003549393.tif 000011
【００５２】
上記表３乃至１０に示すように、実施例Ｎｏ．１乃至４は、ワイヤの組成及びＳｉ含有量とＭｎ含有量との比が適切に調整されているので、スラグの発生量が少ないと共に、スラグ剥離性及びビード外観が優れたものとなった。また、気孔欠陥及び割れ等の溶接欠陥も発生せず、健全な溶接金属を得ることができた。更に、溶接金属の強度及びじん性についても良好であり、アーク安定性が良好であると共に、スパッタ発生量が少ないものとなった。特に、実施例Ｎｏ．３及び４は、ワイヤ全体のＯ含有量及びワイヤ中心部のＯ含有量が適切に調整されているので、アーク安定性をより一層向上させることができると共に、スラグ発生量を更に一層低減することができた。
【００５３】
一方、比較例Ｎｏ．１５はワイヤ中のＣ含有量が本発明範囲の上限を超えているので、ＣＯ爆発が増加して、細かいスパッタの発生量が増加した。また、ワイヤ中のＣｒ含有量が本発明範囲の上限を超えているので、溶接金属の強度が過剰になると共に、じん性が低下した。比較例Ｎｏ．１６は一般的なＪＩＳ  Ｚ３３１２  ＹＧＷ１１に適合するワイヤの１種であるが、ワイヤ中のＭｎ含有量が本発明範囲の上限を超えていると共に、Ｃｒ含有量が本発明範囲の下限未満であるので、スラグ発生量が増加し、スラグの剥離性も低下した。比較例Ｎｏ．１７はワイヤ中のＣ及びＭｎの含有量が本発明範囲の下限未満であるので、焼入れ性が小さくなり、溶接金属の強度が４９０Ｎ／ｍｍ２以下と低くなると共に、じん性が低下した。また、脱酸不足によりブローホールが発生した。
【００５４】
比較例Ｎｏ．１８はワイヤ中のＳｉ及びＳ含有量が本発明範囲の上限を超えているので、溶接金属の強度が過剰になると共に、じん性が不足した。また、ワイヤ中のＳ含有量が本発明範囲の上限を超えたことにより高温割れが発生した。更に、［Ｓｉ］／［Ｍｎ］から算出されるＡが本発明範囲の上限を超えているので、スラグ発生量が増加し、スラグがガラス質となってスラグ巻き込み欠陥が発生すると共に、ビードの外観が劣化した。比較例Ｎｏ．１９はワイヤ中のＳｉ及びＳ含有量が本発明範囲の下限未満であるので、ビードのなじみが悪くなり、ビード外観が劣化した。また、ワイヤ中のＳｉ含有量が本発明範囲の下限未満であるので、脱酸不足となりブローホールが発生した。更に、［Ｓｉ］／［Ｍｎ］から算出されるＡが本発明範囲の下限未満であるので、スラグ発生量が増加すると共に、スラグの剥離性が悪化した。
【００５５】
比較例Ｎｏ．２０は、Ｓｉ及びＭｎ含有量は本発明の範囲内であるが、［Ｓｉ］／［Ｍｎ］から算出されるＡが本発明範囲の上限を超えているので、スラグ発生量が増加した。また、スラグがガラス質となり、スラグ巻き込み欠陥が発生すると共に、ビードの外観が劣化した。比較例Ｎｏ．２１はワイヤ中のＳｉ及びＭｎ含有量は本発明の範囲内であるが、［Ｓｉ］／［Ｍｎ］から算出されるＡが本発明範囲の下限未満であると共に、Ｔｉ含有量が本発明範囲の上限を超えているので、スラグ発生量が増加すると共に、スラグ剥離性が低下した。
【００５６】
比較例Ｎｏ．２２はワイヤ中のアーク安定性を向上させる元素であるＴｉ含有量が本発明範囲の下限未満であるので、スラグの発生量は低減されたが、スパッタ発生量が著しく増加した。また、ワイヤ中のＣｒ含有量が本発明範囲の上限を超えているので、溶接金属の強度が過剰になると共に、じん性が低下した。比較例Ｎｏ．２３はワイヤ中のＭｎ含有量が本発明範囲の上限を超えていると共に、［Ｓｉ］／［Ｍｎ］から算出されるＡ及びＣｒ含有量が本発明範囲の下限未満であり、Ｃｒによる脱酸効果を得ることができないので、スラグの発生量が増加した。また、ワイヤ中のＳｉ含有量が本発明範囲の下限未満であるので、脱酸不足によりブローホールが発生した。更に、ワイヤ中のＳｉ及びＳ含有量が本発明範囲の下限未満であるので、ビードのなじみが悪くなり、ビード外観も劣化した。更に、スラグ中のＭｎ酸化物の比率が高くなっているので、スラグの剥離性が低下した。
【００５７】
比較例Ｎｏ．２４は、ワイヤ中のＣ及びＳｉ含有量が本発明範囲の上限を超えていると共に、ワイヤ中のＭｎ含有量が本発明範囲の下限未満であるので、溶接金属の強度が過剰になると共に、じん性が低下した。また、［Ｓｉ］／［Ｍｎ］から算出されるＡが本発明範囲の上限を超えているので、スラグ発生量が増加し、スラグがガラス質となって、スラグ巻き込み欠陥が発生すると共に、ビードの外観が悪化した。比較例Ｎｏ．２５はワイヤ中のＣ含有量が本発明範囲の上限を超えているので、溶接金属の強度が過剰になった。また、ワイヤ中のＴｉ含有量が本発明範囲の下限未満であるので、アークの安定性が低下して、スパッタ発生量が極めて多くなった。
【００５８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、ワイヤの組成を適切に規定していると共に、Ｓｉ含有量とＭｎ含有量との比を適切に規定しているので、溶接金属の機械的性能並びに耐欠陥性及びスパッタ発生等の溶接作業性を低下させることなく、スラグの発生量を低減することができると共に、スラグ剥離性を向上させることができる。また、ワイヤ中にＯを含有させ、そのＯ含有量及びワイヤ中心部のＯ含有量を厳密に規定しているので、スラグの発生量をより一層低減することができると共に、アークの安定性を向上させることができるガスシールドアーク溶接用ワイヤを得ることができる。これにより、連続溶接する場合において、スラグの除去が必要となる最大板厚が大きくなると共に、スラグ除去の工程数を減少させることができる。従って、溶接作業が容易になり、溶接工程の能率を著しく向上させることができるので、多大な工業的価値を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は移行中の溶滴を示す平面図、（ｂ）はその側面図であり、（ｃ）は縦軸に酸素濃度をとり、横軸に図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すＸ−Ｘ線に沿う位置をとって、酸素濃度と位置との関係を示すグラフ図である。
【図２】スラグ発生量測定時における溶接母材の形状及び積層方法を示す模式図である。
【図３】縦軸にスラグ発生量をとり、横軸にＳｉ含有量とＭｎ含有量との比（［Ｓｉ］／［Ｍｎ］）をとって、スラグ発生量と、ＳｉとＭｎとの含有量比との関係を示すグラフ図である。
【図４】スパッタ発生量の測定方法を示す斜視図である。
【符号の説明】
１１；溶滴
１２，１５；鋼板
１３；裏当て材
１４；溶接金属
１６；スパッタ捕集箱
１７；トーチ
１８；スパッタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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