(57)【要約】【課題】母材希釈率が低く、少ない層数で目的の溶接金属組成を得ることができる肉盛溶接用フラックス入りワイヤを提供する。【解決手段】外皮内にフラックスが充填された肉盛溶接用フラックス入りワイヤについて、フラックス全質量あたり、アルカリ金属フッ化物及びアルカリ土類金属フッ化物の総含有量（Ｆ換算値）をＡ（質量％）、アルカリ金属単体及びアルカリ土類金属単体の総含有量をＢ（質量％）、アルカリ金属酸化物及びアルカリ土類金属酸化物の総含有量をＣ（質量％）としたとき、下記数式（Ｉ）を満たす組成にする。2015016497.tif 000018【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
外皮内にフラックスが充填されたフラックス入りワイヤであって、
前記フラックスの充填率が１０．０〜３５．０質量％であり、
フラックス全質量あたり、
アルカリ金属フッ化物及びアルカリ土類金属フッ化物の総含有量（Ｆ換算値）をＡ（質量％）、
アルカリ金属単体及びアルカリ土類金属単体の総含有量をＢ（質量％）、
アルカリ金属酸化物及びアルカリ土類金属酸化物の総含有量をＣ（質量％）としたとき、
下記数式（Ｉ）を満たす肉盛溶接用フラックス入りワイヤ。
2015016497.tif 000016
【請求項２】
前記フラックスは、アルカリ金属フッ化物及びアルカリ土類金属フッ化物の総含有量Ａが、Ｆ換算値で、０．２〜３．０質量％である請求項１に記載の肉盛溶接用フラックス入りワイヤ。
【請求項３】
前記フラックスは、アルカリ金属単体及びアルカリ土類金属単体の総含有量Ｂ（質量％）と、アルカリ金属酸化物及びアルカリ土類金属酸化物の総含有量Ｃ（質量％）との関係が、下記数式（II）を満たす請求項１又は２に記載の肉盛溶接用フラックス入りワイヤ。
2015016497.tif 000017
【請求項４】
前記フラックスは、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２及びＺｒＯ２の総含有量が３質量％以下に規制されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の肉盛溶接用フラックス入りワイヤ。
【請求項５】
前記外皮がオーステナイト系ステンレスからなり、
Ａｒガス濃度が９５体積％以上のシールドガスを用いるアーク溶接に使用される請求項１〜４のいずれか１項に記載の肉盛溶接用フラックス入りワイヤ。
【請求項６】
ワイヤ全質量あたり、
Ｓｉ：０．３〜１質量％、
Ｍｎ：０．５〜２．５質量％、
Ｃｒ：１８〜２５質量％、
Ｎｉ：９〜１４質量％
を含有すると共に、
Ｃ：０．０４質量％以下に規制され、
残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる組成を有する請求項５に記載の肉盛溶接用フラックス入りワイヤ。
【請求項７】
更に、ワイヤ全質量あたり、Ｍｏ：４質量％以下及び／又はＮｂ：１質量％以下を含有する請求項６に記載の肉盛溶接用フラックス入りワイヤ。
【請求項８】
前記外皮がＮｉ基合金からなり、
Ａｒガス濃度が９５体積％以上のシールドガスを用いるアーク溶接に使用される請求項１〜４のいずれか１項に記載の肉盛溶接用フラックス入りワイヤ。
【請求項９】
ワイヤ全質量あたり、
Ｓｉ：０．１〜１質量％、
Ｍｎ：０．３〜１０質量％、
Ｃｒ：１３〜２４質量％を含有し、
残部がＮｉ及び不可避的不純物からなる組成を有する請求項８に記載の肉盛溶接用フラックス入りワイヤ。
【請求項１０】
更に、ワイヤ全質量あたり、Ｃ：０．１質量％以下、Ｍｏ：１７質量％以下、Ｎｂ：５質量％以下、Ｔｉ：０．７５質量％以下、Ｗ：５質量％以下、Ｖ：０．３質量％以下及びＦｅ：２０質量％以下からなる群から選択された少なくとも１種の元素を含有する請求項９に記載のフラックス入りワイヤ。
【請求項１１】
Ａｒガス濃度が９５体積％以上のシールドガスを用いる硬化肉盛溶接に使用される請求項１〜４のいずれか１項に記載の肉盛溶接用フラックス入りワイヤ。
【請求項１２】
ワイヤ全質量あたり、
Ｃ：０．０５〜１．５質量％、
Ｓｉ：０．３〜３．０質量％、
Ｍｎ：０．３〜３．０質量％、
Ｃｒ：０．３〜１０質量％を含有し、
残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる組成を有する請求項１１に記載の肉盛溶接用フラックス入りワイヤ。
【請求項１３】
更に、ワイヤ全質量あたり、Ｍｏ：９質量％以下、Ｗ：４質量％以下及びＶ：２質量％以下からなる群から選択された少なくとも１種の元素を含有する請求項１２に記載のフラックス入りワイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、肉盛溶接に用いられるフラックス入りワイヤに関する。より詳しくは、フラックス入りワイヤを用いた肉盛溶接における作業性改善技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
肉盛溶接は、母材同士の接合ではなく、母材の表面に目的に応じた金属を溶着する溶接手法である。そして、ガスシールドアーク溶接により肉盛溶接を行う場合は、主に、フラックス入りワイヤが使用されている（例えば、特許文献１参照。）。例えば、特許文献１に記載のメタル系フラックス入りワイヤでは、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物及びアルカリ土類金属合金を適量添加することにより、アークを安定させて、スパッタ発生量を低減させている。
【０００３】
一方、肉盛溶接は、母材成分の希釈が溶接金属に大きな影響を及ぼすことから、施工時に母材をできるだけ溶かさないようにすることが好ましい。そこで、シールドガスに純Ａｒを使用すると共に、ワイヤ成分を特定することにより、良好な溶接作業性を維持しつつ母材成分の希釈率を低減したフラックス入り溶接ワイヤが提案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２５３５１６号公報
【特許文献２】特開２０１２−５５８９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のフラックス入りワイヤで肉盛溶接する場合、溶込みが大きく母材希釈率が大きいため、所定の溶接金属組成を得るためには肉盛層を３層以上形成する必要がある。例えば、特許文献１に記載のフラックス入りワイヤは、母材希釈については検討がなされていないため、アルカリ金属化合物やアルカリ土類金属化合物を電子放出材料である酸化物の形態で添加した場合、アークの集中性が高まって溶込み深さが深くなり、母材希釈率が大きくなってしまう。
【０００６】
また、特許文献２に記載の技術は、シールドガスに純Ａｒを使用しており、アーク直下に酸化物が生成しないため、アーク雰囲気の電流密度が溶接ワイヤ中の成分に大きく左右される。そして、例えば、溶接ワイヤ中に、電子放出材料が多量に添加されている場合は、溶込みが大きくなり、低希釈な溶接金属が得ることができないことがある。
【０００７】
そこで、本発明は、母材希釈率が低く、少ない層数で目的の溶接金属組成を得ることができる肉盛溶接用フラックス入りワイヤを提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る肉盛溶接用フラックス入りワイヤは、外皮内にフラックスが充填されたフラックス入りワイヤであって、前記フラックスの充填率が１０．０〜３５．０質量％であり、前記フラックス全質量あたり、アルカリ金属フッ化物及びアルカリ土類金属フッ化物の総含有量（Ｆ換算値）をＡ（質量％）、アルカリ金属単体及びアルカリ土類金属単体の総含有量をＢ（質量％）、アルカリ金属酸化物及びアルカリ土類金属酸化物の総含有量をＣ（質量％）としたとき、下記数式１を満たすものである。
【０００９】
【数１】
2015016497.tif 000002
【００１０】
前記フラックスは、アルカリ金属フッ化物及びアルカリ土類金属フッ化物の総含有量Ａを、Ｆ換算値で、０．２〜３．０質量％とすることができる。
また、前記フラックスは、アルカリ金属単体及びアルカリ土類金属単体の総含有量Ｂ（質量％）と、アルカリ金属酸化物及びアルカリ土類金属酸化物の総含有量Ｃ（質量％）との関係が、下記数式２を満たす組成にすることもできる。
【００１１】
【数２】
2015016497.tif 000003
【００１２】
更に、前記フラックスは、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２及びＺｒＯ２の総含有量が３質量％以下に規制されていてもよい。
一方、本発明のフラックス入りワイヤは、前記外皮をオーステナイト系ステンレスで形成することができ、Ａｒガス濃度が９５体積％以上のシールドガスを用いるアーク溶接に使用することができる。
その場合、例えば、ワイヤ全質量あたり、Ｓｉ：０．３〜１質量％、Ｍｎ：０．５〜２．５質量％、Ｃｒ：１８〜２５質量％、Ｎｉ：９〜１４質量％を含有すると共に、Ｃ：０．０４質量％以下に規制され、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる組成にすることができる。
更に、必要に応じて、ワイヤ全質量あたり、Ｍｏ：４質量％以下及び／又はＮｂ：１質量％以下を添加してもよい。
本発明のフラックス入りワイヤは、前記外皮をＮｉ基合金で形成することができ、Ａｒガス濃度が９５体積％以上のシールドガスを用いるアーク溶接に使用することができる。
その場合、ワイヤ全質量あたり、Ｓｉ：０．１〜１質量％、Ｍｎ：０．３〜１０質量％、Ｃｒ：１３〜２４質量％を含有し、残部がＮｉ及び不可避的不純物からなる組成にすることができる。
更に、必要に応じて、ワイヤ全質量あたり、Ｃ：０．１質量％以下、Ｍｏ：１７質量％以下、Ｎｂ：５質量％以下、Ｔｉ：０．７５質量％以下、Ｗ：５質量％以下、Ｖ：０．３質量％以下及びＦｅ：２０質量％以下からなる群から選択された少なくとも１種の元素を添加してもよい。
本発明のフラックス入りワイヤは、Ａｒガス濃度が９５体積％以上のシールドガスを用いる硬化肉盛溶接に使用することもできる。
その場合、ワイヤ全質量あたり、Ｃ：０．０５〜１．５質量％、Ｓｉ：０．３〜３．０質量％、Ｍｎ：０．３〜３．０質量％及びＣｒ：０．３〜１０質量％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる組成にすることができる。
更に、ワイヤ全質量あたり、Ｍｏ：９質量％以下、Ｗ：４質量％以下及びＶ：２質量％以下からなる群から選択された少なくとも１種の元素を添加してもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、アルカリ金属及びアルカリ土類金属の添加形態のバランスを特定しているため、母材の希釈を抑え、少ない層数で目的の溶接金属組成を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】母材希釈率の測定方法を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための形態について、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い。
【００１６】
本実施形態のフラックス入りワイヤは、肉盛溶接に用いられるものであり、外皮内に下記数式３を満たす組成のフラックスが、充填率がワイヤ全質量あたり１０．０〜３５．０質量％の範囲で、充填された構成となっている。なお、下記数式３において、Ａはアルカリ金属フッ化物及びアルカリ土類金属フッ化物の総含有量のＦ換算値（質量％）、Ｂはアルカリ金属単体及びアルカリ土類金属単体の総含有量（質量％）、Ｃはアルカリ金属酸化物及びアルカリ土類金属酸化物の総含有量である。また、下記数式３で規定されるＡ、Ｂ及びＣは、いずれもフラックス全質量あたりの値である。
【００１７】
【数３】
2015016497.tif 000004
【００１８】
Ｎａ、Ｋ、Ｃａ及びＭｇなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属は、アーク安定剤として作用し、シールドガスにＣＯ２や混合ガスを用いる溶接に使用される溶接ワイヤには、スパッタ低減のために添加されている。しかしながら、本発明者の実験・検討により、Ａｒ濃度が高い雰囲気中においては、これらアルカリ金属やアルカリ土類金属の溶接ワイヤへの添加形態が、アークの挙動や溶込み形状に大きな影響を与えることが分かった。
【００１９】
例えば、アルカリ金属やアルカリ土類金属をフッ化物としてフラックスに添加した場合、アークの広がりを大きくして、溶込みを小さくするという効果がある。具体的には、金属フッ化物は、高温のアーク雰囲気中で金属イオンとフッ化物イオンに分解し、この解離反応により生成した金属イオンがアーク雰囲気の電気抵抗を低下させて、アークを拡大すると共に溶込み深さを低減する。
【００２０】
一方、アルカリ金属やアルカリ土類金属は、合金成分や酸化物の形態で溶接ワイヤに添加すると、電子放出材料として溶融池上にアークが集中し、過大な溶込みを生じてしまう。具体的には、アルカリ金属酸化物及びアルカリ土類金属酸化物は、仕事関数が小さく、電子放出を促進するため、アークの集中性を高める作用がある。また、アルカリ金属及びアルカリ土類金属の単体も、溶融金属中の酸素と反応してアルカリ金属酸化物及びアルカリ土類金属酸化物を生成するため、同様の作用がある。
【００２１】
このため、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属単体及びアルカリ土類金属単体は、少量の添加であればビードのなじみ向上による融合不良低減効果があるが、過剰に添加すると、溶込みを増大させ、母材希釈を大きくしてしまう。更に、アルカリ金属及びアルカリ土類金属は、強脱酸材であるため、溶融池の粘性を高め、溶融金属の垂落ち抑制効果もあるが、過剰に添加すると、スラグ発生量の増大につながる。
【００２２】
そこで、本実施形態のフラックス入りワイヤでは、アルカリ金属及びアルカリ土類金属の添加形態を、フッ化物、金属単体及び酸化物に分けて、これらの成分のフラックスにおける含有量の関係を特定した。具体的には、フラックス組成が、上記数式３を満たすようにした。なお、上記数式３で規定される［Ａ／｛１＋０．７×（Ｂ＋２Ｃ）｝］が０．３未満の場合、アルカリ金属フッ化物及びアルカリ土類金属フッ化物によるアーク拡大効果に対して、溶融池に生じたアルカリ金属酸化物及びアルカリ土類金属酸化物によるアークの集中効果のほうが大きくなる。その結果、溶込みが増大し、母材希釈が大きくなってしまう。
【００２３】
一方、上記数式３で規定される［Ａ／｛１＋０．７×（Ｂ＋２Ｃ）｝］が２．０を超えると、アルカリ金属フッ化物及びアルカリ土類金属フッ化物によるアーク拡大効果が、溶融金属表面に生成するアルカリ金属及びアルカリ土類金属酸化物のアーク集中効果に対して過剰となり、母材を十分に溶融させることができなくなる。その結果、凸形のなじみの悪いビード形状となり、融合不良を誘起しやすくなる。また、フッ化物がアーク中で分解・イオン化するに伴い、体積が急激に増加するため、多量のスパッタの発生原因となる。
【００２４】
加えて、本実施形態のフラックス入りワイヤでは、フラックス充填率もワイヤ全質量あたり１０．０〜３５．０質量％の範囲にしている。フラックス充填率が、ワイヤ全質量あたり１０．０質量％未満の場合、フラックス入りワイヤの特徴であるフラックスによる安定な溶滴移行を行うことができず、アークが不安定となり、良好な溶接を行うことができなくなる。また、フラックス充填率が、ワイヤ全質量あたり３５．０質量％を超えると、溶融したフラックスが溶融池内で十分に攪拌されにくくなり、均一な組成の溶接金属が得られにくくなる。
【００２５】
本実施形態のフラックス入りワイヤに用いられるフラックスは、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２及びＺｒＯ２の総含有量が３質量％以下に規制されていることが好ましい。一般に、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２及びＺｒＯ２などの酸化物は、アークの安定性向上及び溶接金属の酸化を保護する目的で、フラックスに添加されている。
【００２６】
また、ワイヤ中の合金元素が製造時や保管時に不可避的に酸化されて、金属酸化物が生成することもある。しかしながら、非酸化性ガスであるＡｒの濃度が９５体積％以上のシールドガスを用いるＭＩＧ溶接では、溶接金属の酸化が抑制され、十分に健全な溶接金属が得られるため、ビード表面の酸化防止のためにＴｉＯ２、ＳｉＯ２及びＺｒＯ２を添加する必要はない。
【００２７】
一方、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２及びＺｒＯ２などの酸化物は、肉盛溶接時には溶融池の粘性の低下による溶接ビードの垂落ちや自動溶接時のスラグ除去時間の発生、スラグ巻き込みなどの欠陥を発生させる虞があるため、その添加量は少なくすることが好ましい。具体的には、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２及びＺｒＯ２の含有量は、フラックス全質量あたり、３質量％以下とすることが好ましい。これにより、スラグ発生量を大幅に低減することが可能となる。
【００２８】
また、本実施形態のフラックス入りワイヤにおいては、アルカリ金属フッ化物及びアルカリ土類金属フッ化物の総含有量Ａを、Ｆ換算値で、０．２〜３．０質量％とすることが好ましい。これにより、母材の希釈を抑制しつつ良好なビード形状を得ることができ、欠陥のない溶接を行うことができる。また、これらの総含有量Ａを３．０質量％以下に抑制することにより、スパッタの発生量を抑制することも可能となる。
【００２９】
更に、本実施形態のフラックス入りワイヤにおいては、アルカリ金属単体及びアルカリ土類金属単体の総含有量Ｂ（質量％）と、アルカリ金属酸化物及びアルカリ土類金属酸化物の総含有量Ｃ（質量％）との関係が、下記数式４を満たす組成であることが好ましい。これにより、過度の溶込みとなることなくなじみの良好なビードを形成することができる。
【００３０】
【数４】
2015016497.tif 000005
【００３１】
そして、前述したＡを０．２〜３．０質量％とし、Ｂ及びＣを上記数式４を満たす範囲にすることにより、アルカリ金属及びアルカリ土類金属の添加による脱酸作用が溶融金属の粘性増加に寄与し、ビードの垂落ちを効果的に抑制することができる。
【００３２】
本実施形態のフラックス入りワイヤにおいては、前述した各成分以外のフラックス成分は、特に限定されるものではないが、例えばＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏが挙げられ、これらの成分は、前述した効果には影響しない。
【００３３】
本実施形態のフラックス入りワイヤの外皮組成は、特に限定されるものではなく、適宜選択することができるが、例えば、Ａｒ濃度が９５体積％以上のシールドガスを用いるＭＩＧ溶接の場合、各種鋼材やＮｉ基合金などで形成することができる。特に、本実施形態のフラックス入りワイヤは、構造物表面に高い耐食性を付与することができるオーステナイト系ステンレス鋼やＮｉ基合金を用いた肉盛溶接、及び構造物表面に高い耐磨耗性を付与する硬化肉盛溶接に好適である。
【００３４】
オーステナイトステンレス鋼は、高い耐食性を得るためにＣｒ及びＮｉが添加されている鋼材であり、溶接材料としては１８％Ｃｒに９％Ｎｉを添加したＳＵＳ３０８などが用いられている。なお、本実施形態のフラックス入りワイヤの外皮は、ＳＵＳ３０８に限定されるものではなく、Ｍｏが添加されたＳＵＳ３１６やＮｂが添加されたＳＵＳ３４７など、種々のオーステナイトステンレス鋼を用いることができる。
【００３５】
そして、外皮にオーステナイトステンレス鋼を用いる場合、例えば、ワイヤ全質量あたり、Ｓｉ：０．３〜１質量％、Ｍｎ：０．５〜２．５質量％、Ｃｒ：１８〜２５質量％、Ｎｉ：９〜１４質量％を含有すると共に、Ｃ：０．０４質量％以下に規制し、必要に応じてＭｏ：４質量％以下及び／又はＮｂ：１質量％以下の範囲で添加され、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる組成とすることができる。ワイヤ組成をこの範囲にすることにより、耐食肉盛溶接を行った際に、良好な耐食性を有する溶接金属を得ることができる。
【００３６】
また、Ｎｉ基合金は、ステンレス鋼よりもさらに高い耐食性を得るためにＮｉ含有量が５０質量％以上になるように設計された合金であり、インコネルやハステロイといったＣｒやＭｏが添加されたものもある。本実施形態のフラックス入りワイヤでは、各種Ｎｉ基合金を使用することができ、いずれを用いても同様の効果が得られる。
【００３７】
外皮にＮｉ基合金を用いる場合、例えば、ワイヤ全質量あたり、Ｓｉ：０．１〜１質量％、Ｍｎ：０．３〜１０質量％及びＣｒ：１３〜２４質量％を含有し、必要に応じてＣ：０．１質量％以下、Ｍｏ：１７質量％以下、Ｎｂ：５質量％以下、Ｔｉ：０．７５質量％以下、Ｗ：５質量％以下、Ｖ：０．３質量％以下及びＦｅ：２０質量％以下のうち１種又は２種以上が添加され、残部がＮｉ及び不可避的不純物からなる組成とすることができる。ワイヤ組成をこの範囲にすることにより、高温性能や耐食性に優れた溶接金属を得ることができる。
【００３８】
一方、硬化肉盛溶接とは、構造物表面に耐摩耗性や高い硬度を付与するための溶接手法であり、溶接金属の硬度を高めるために、溶接材料としては、通常の炭素鋼溶接材料に、Ｃ、Ｃｒ、Ｍｏ及びＷなどを添加し、焼入れ性を高めたものが使用されている。
【００３９】
例えば、本実施形態のフラックス入りワイヤを硬化肉盛溶接に用いる場合は、ワイヤ全質量あたり、Ｃ：０．０５〜１．５質量％、Ｓｉ：０．３〜３質量％、Ｍｎ：０．３〜３．０質量％及びＣｒ：０．３〜１０質量％を含有し、必要に応じて、Ｍｏ：９質量％以下、Ｗ：４質量％以下及びＶ：２質量％以下のうち１種又は２種以上が添加され、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる組成とすることができる。ワイヤ組成をこの範囲にすることにより、硬化肉盛溶接時に適切な硬度を得ることができる。
【００４０】
本実施形態のフラックス入りワイヤを用いて、肉盛溶接する際の条件は、特に限定されるものではないが、例えば、溶接電流を２００〜３００Ａ、溶接速度を２０〜５０ｃｍ／分とすることができる。
【００４１】
また、シールドガスも、特に限定されるものではないが、Ａｒ濃度が９５体積％以上のガスを用いることが好ましい。シールドガスに含まれるＣＯ２やＯ２は、溶融金属の酸化を促進し、金属酸化物の生成を促す。溶融池表面に生成した金属酸化物は、電子放出材料としてアーク雰囲気への電子放出起点となり、アークの集中性を高める作用があるため、シールドガスがＣＯ２やＯ２を含有していると、溶込みが深くなり、母材希釈が大きくなってしまう。また、ＣＯ２やＯ２は、フラックス中のフッ化物や炭酸塩と反応し、多量のスパッタを生じるという問題もある。
【００４２】
これに対して、シールドガスのＡｒ濃度を９５体積％以上にすると、金属酸化物の生成が抑制され、スパッタ量も低減することができる。その結果、母材の希釈を抑制すると共に、作業性を向上させることができる。
【００４３】
以上詳述したように、本実施形態のフラックス入りワイヤでは、アルカリ金属及びアルカリ土類金属のフッ化物、金属単体並びに酸化物の添加量の関係を特定しているため、母材の希釈及びスラグの発生量を低減することができる。その結果、本実施形態のフラックス入りワイヤを用いることにより、少ない層数で目的の溶接金属組成を得ることができる。
【００４４】
また、本実施形態のフラックス入りワイヤは、垂落ちが少なく、止端部の揃った良好なビード外観を得ることができる。溶接金属の垂落ちは、必要な形状を得るための溶接時間、溶接材料の使用量、溶接後の成形時間の増大をもたらすため、本実施形態のフラックス入りワイヤを用いることにより、作業能率を改善をすることができる。
【実施例】
【００４５】
以下、本発明の実施例及び比較例を挙げて、本発明の効果について具体的に説明する。本実施例においては、表１に示すＡ〜Ｃの外皮を使用し、表２に示すＮｏ．１〜５を基本構成とし、Ｆｅの一部を表３〜５に示す成分と置き換えて、Ｎｏ．１〜７４のフラックス入りワイヤを作製した。これらフラックス入りワイヤのうち、Ｎｏ．１〜４４が実施例、Ｎｏ．４５〜７４が比較例に相当する。そして、実施例及び比較例の各フラックス入りワイヤ使用して肉盛溶接を行い、母材希釈率、スラグ巻き込み、溶接不良及びスパッタ量について評価した。なお、下記表１に示す外皮の成分組成及び下記表２に示すフラックス中の合金元素量においては、残部に不可避的不純物も含まれる。
【００４６】
【表１】
2015016497.tif 000006
【００４７】
【表２】
2015016497.tif 000007
【００４８】
【表３】
2015016497.tif 000008
【００４９】
【表４】
2015016497.tif 000009
【００５０】
【表５】
2015016497.tif 000010
【００５１】
＜溶接条件＞
溶接試験には、供試材にＳＭ４９０Ａを用い、その上に１層５パスの肉盛溶接を行った。その際、溶接条件は溶接電流：２５０Ａ、溶接速度：３０ｃｍ／分とし、自動溶接を想定し、パス間のスラグ除去は行わずに連続溶接を行った。
【００５２】
＜評価方法＞
先ず、溶接後の試料にＸ線透過試験を行い、スラグ巻き込み及び融合不良の有無を確認した。その結果、スラグ巻き込み又は融合不良が発生したものは、すべて不可とした。
【００５３】
次に、溶接部の断面マクロ観察を行い、溶込み形状を観察し、母材希釈率を計測した。図１は母材希釈率の測定方法を示す断面図である。母材希釈率は、図１に示す溶接金属２について、母材１の表面よりも上側の部分２ａの面積ａと、下側の部分２ｂの面積ｂを求め、下記数式５により算出した。その結果、母材希釈率が２５％以下のものを合格とした。
【００５４】
【数５】
2015016497.tif 000011
【００５５】
スパッタ発生量は、周囲に飛散したスパッタ及びシールドガスノズルに付着したスパッタを捕集し、計測した。そして、スパッタ発生量が通常の炭素鋼溶接よりも多い硬化肉盛溶接（ワイヤＮｏ．１，２）については、捕集されたスパッタの量が１．５ｇ／分以下であったものを「合格」とし、１．０ｇ／分以下であったものを「特に優れる」とした。また、オーステナイト系ステンレスワイヤ（ワイヤＮｏ．３，４）及びＮｉ基合金ワイヤ（ワイヤＮｏ．５）による耐食肉盛溶接については、捕集されたスパッタの量が１．０ｇ／分以下のものを「合格」とし、０．５ｇ／分以下であったものを「特に優れる」とした。
【００５６】
以上の結果を表６及び表７にまとめて示す。なお、下記表６及び表７には、シールドガス組成も併せて示す。
【００５７】
【表６】
2015016497.tif 000012
【００５８】
【表７】
2015016497.tif 000013
【００５９】
上記表７に示すＮｏ．４５〜７４は、［Ａ／｛１＋０．７×（Ｂ＋２Ｃ）｝］が本発明の範囲から外れているため、母材希釈率、スラグ巻き込み又は融合不良の発生、スパッタ発生量のいずれかが不合格であった。これに対して、上記表６に示すように、本発明の実施例であるＮｏ．１〜４４のワイヤは、母材希釈率が低く、スラグ巻き込みや融合不良も発生せず、スパッタ発生量も少なかった。
【００６０】
次に、シールドガスとワイヤ組成との関係を調べた。具体的には、下記表８に示すフラックス入りワイヤを使用し、シールドガスの組成を変えて肉盛溶接を行い、母材希釈率、スラグ巻き込み、溶接不良及びスパッタ量について評価した。溶接条件及び評価方法は、前述した実施例１と同じにした。その結果を下記表９に示す。
【００６１】
【表８】
2015016497.tif 000014
【００６２】
【表９】
2015016497.tif 000015
【００６３】
上記表９に示すように、Ａｒガス濃度が９５体積％未満のシールドガスを用いた場合、表６に示すＮｏ．１〜４４のワイヤに比べて、スパッタ量が増加する傾向が見られた。以上の結果から、本発明のフラックス入りワイヤは、特に、Ａｒガス濃度が９５体積％以上のシールドガスを用いた肉盛溶接に有効であることが確認された。
【符号の説明】
【００６４】
１  母材
２、２ａ、２ｂ  溶接金属
【図１】
2015016497.tif 000019