(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＴＩＧ溶接するための内部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、
前記フラックスは、ＳｉＯ2とＣｒ2Ｏ3とで構成され、これらの混合比率は、ＳｉＯ2が２０〜８０重量％、Ｃｒ2Ｏ3が２０〜８０重量％であり、
このフラックスは、前記フラックス入りワイヤに５〜２５重量％の比率で充填されていることを特徴とするＴＩＧ溶接用フラックス入りワイヤ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フラックスが内部に充填されたＴＩＧ溶接用のフラックス入りワイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＴＩＧ溶接はクリーンな溶接方法として広く利用されているが、ＴＩＧ溶接による深い溶け込み深さを得ることは困難である。そのため、図６に示すように、被溶接体３に断面積の大きな開先６を形成し、開先６の底面と被溶接体裏面との距離であるルートフェイスＡを薄くした開先を形成して、溶け込み不良を補うことが行われている。
【０００３】
一方、フラックスは、溶接時の入熱量が同値であればより深い溶け込みを得ることが可能であるところ、開先表面にフラックスを塗布して、溶け込みを深くすることも行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図６に示すような断面積の大きい開先６を形成して溶接を行う場合、何層にも亘って溶接を行う必要がある。また、フラックスを開先へ塗布することは、大変な手間と時間を要するだけでなく、一旦塗布したフラックスは、被溶接体に衝撃が加わったり、他のものと接触すると剥げ落ちることがある。この剥げ落ちた部分では、溶接の溶け込み深さを十分に得ることができず、溶接不良の原因となる。
【０００５】
そこで、本発明は、開先にフラックスを塗布する作業を省き、被溶接体に深い溶け込みを与えることができるＴＩＧ溶接用フラックス入りワイヤを提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明では、ＴＩＧ溶接するための内部にフラックス（２）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（２）は、ＳｉＯ2とＣｒ2Ｏ3とで構成され、これらの混合比率は、ＳｉＯ2が２０〜８０重量％、Ｃｒ2Ｏ3が２０〜８０重量％であり、このフラックス（２）は、前記フラックス入りワイヤに５〜２５重量％の比率で充填されたＴＩＧ溶接用フラックス入りワイヤにより上記課題を解決する。
【０００７】
本発明によれば、フラックス（２）が溶接ワイヤに充填されているので、溶接開始直後に、ワイヤを送ることにより、ワイヤが溶けて溶融池表面を溶融フラックスが覆うことになる。したがって、フラックスを開先に別途、塗布する必要がなくなる。
【０００８】
また、充填されるフラックス（２）は、２０〜８０重量％のＳｉＯ2と２０〜８０重量％Ｃｒ2Ｏ3とで構成されているので、溶融池の溶湯を深さ方向に沿って対流させる事ができる。この為、溶融池の表面張力のを低減させ、溶け込みを深くする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１０】
図１は、本発明のフラックス入りワイヤの４つの実施形態について、長手方向に直交する方向の断面をそれぞれ示している。
【００１１】
これらワイヤは、細長く厚さの薄い外皮材１で、フラックス２の外周を被覆するようにして形成されている。外皮材１は、元々細長い板状の部材である。この板状の外皮材１をその幅方向の両側端を、その長手方向の全域に亘って突き合わせるようにして円状に曲成させ、その内部にフラックス２を包込んで、ワイヤ完成品の前段階の準完成品が形成される。その後、準完成品内部に形成された空間を圧縮して全長に亘って均一な線径になるように前記準完成品をその長手方向に引き抜き加工して、本発明にかかるフラックス入りワイヤが形成される。この際、図１（ｃ）又は図１（ｄ）のように、外皮材１の両側端同士を絡めるようにしてワイヤを形成すると充填されたフラックス２の漏れ出しを効果的に防止できる。
【００１２】
なお、内部に充填するフラックス２のワイヤ全重量に対するし比率は、５〜２５重量％とするのがよく、好ましくは、１０〜２０重量％とするとよい。一方、比率が５重量％に満たないと、以下に説明する本発明の作用効果を有効に発揮できない恐れが有り、また、２５重量％を超える場合には、引き抜き加工の際に外皮材の両側端をうまく密着させることが困難となる場合がある。
【００１３】
次に、本発明のフラックス入りワイヤに充填されるフラックスについて、その詳細を説明する。
【００１４】
一般に、溶接深さは、母材の表面張力、粘性、溶湯温度その他の各因子により決定される。本願発明の発明者は種々の実験を行い、ＴＩＧ溶接をする際、使用されるフラックスに含有されるＳｉＯ2、Ｃｒ2Ｏ3の混合比率が、溶融池の表面張力に影響を及ぼすことを究明した。
【００１５】
フラックスをＣｒ2Ｏ3とＳｉＯ2とで構成し、Ｃｒ2Ｏ3を２０〜８０重量％、ＳｉＯ2を２０〜８０重量％の比率にしたものを使用してステンレス鋼にＴＩＧ溶接すると、溶融池の表面張力が、６００ｄｙｎｅ／ｃｍ以下となり、この範囲以外の範囲の場合に比し、大幅に表面張力を低下させることができる。これは、図２に示すように、このフラックスが溶融池の溶融４を電極の中心ＣＬに向けて対流させるとともに母材３の深さ方向に沿って対流させる為である。
【００１６】
なお、Ｃｒ2Ｏ3とＳｉＯ2との混合比率は、好ましくは、Ｃｒ2Ｏ3を４０〜８０重量％、ＳｉＯ2を２０〜６０重量％とすると更によい。一方、Ｃｒ2Ｏ3の混合比率が２０重量％より小さく、かつ、ＳｉＯ2の混合比率が８０重量％より大きい場合には、溶融池の表面張力が大きくなる。また、Ｃｒ2Ｏ3の混合比率が８０重量％より大きく、かつ、ＳｉＯ2の混合比率が２０重量％より小さい場合にも溶融池の表面張力は大きくなる。
【００１７】
以上、被溶接体がステンレス鋼であるものについて説明したが、これには限定されず、他の比溶接体にＴＩＧ溶接を施しても同様である。
【００１８】
【実施例】
フラックスをＣｒ2Ｏ3とＳｉＯ2とで構成し、Ｃｒ2Ｏ3とＳｉＯ2との混合比率を種々変化させたフラックスをワイヤに充填し、これらフラックス入りワイヤを使用して、ステンレス鋼にビードオンプレート溶接試験を行い、溶け込み深さを測定した。溶接時の条件は、２００Ａ、１０Ｖで、トーチを１０ｃｍ／ｍｉｎの速度で移動させて行い、試験に使用したステンレス鋼は板厚が８ｍｍのＳＵＳ３０４の板材で、その化学成分は表１に示すものを使用した。
【００１９】
【表１】
0003789059.tif 000002
【００２０】
図３は、Ｃｒ2Ｏ3とＳｉＯ2との混合比率と溶け込み深さの関係を示し、横軸はＣｒ2Ｏ3とＳｉＯ2との混合比率を、縦軸は溶接深さをそれぞれ表している。また、図４にＣｒ2Ｏ3とＳｉＯ2との混合比率と、（溶け込み深さ）／（ビード幅）で表されるアスペクト比との関係を示し、横軸はＣｒ2Ｏ3とＳｉＯ2との混合比率を、縦軸は前記アスペクト比をそれぞれ表している。なお、溶け込み深さとは図５のＤで表される部分を、ビード幅とは図４のＷで表される部分をいう。
【００２１】
図３から明らかなように、ＳｉＯ2２０〜８０重量％、Ｃｒ2Ｏ3２０〜８０重量％の範囲で、溶け込み深さＤを約４〜６ｍｍとすることができる。特に、ＳｉＯ2が４０重量％、Ｃｒ2Ｏ3が６０重量％のとき、溶け込み深さＤを約６ｍｍとすることができる。これは、従来のＴＩＧ溶接ワイヤで溶接した場合の３ｍｍに比べ、２倍の溶け込み深さを得ることになる。また、図４から判るように、ＳｉＯ2２０〜８０重量％、Ｃｒ2Ｏ3２０〜８０重量％の範囲で、アスペクト比は０．４５〜０．８の値を得ている。特に、ＳｉＯ2が４０重量％、Ｃｒ2Ｏ3が６０重量％のとき、その値は、０．８と従来のワイヤの０．４に対し２倍の値を得ている。このことは、本発明のフラックス入りワイヤで溶接すると、幅方向よりも深さ方向へ溶け込んで、深い溶け込み深さを得ることができることを意味している。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、フラックスが溶接ワイヤに充填されているので、溶接開始直後に、ワイヤを送ることにより、ワイヤが溶けて溶融池表面を溶融フラックスが覆うため、フラックスを開先に別途、塗布する必要がなくなる。また、深い溶け込みを得ることができるので、何層にも亘って溶接する必要もなくなり、溶接作業の作業時間を大幅に短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の４つの実施形態にかかるフラックス入りワイヤの縦断面図。
【図２】溶接の際生ずる溶融池の溶湯の対流を示す説明図。
【図３】ＳｉＯ2とＣｒ2Ｏ3との混合比率と、溶け込み深さの関係を示す図。
【図４】ＳｉＯ2とＣｒ2Ｏ3との混合比率と、アスペクト比との関係を示す図。
【図５】溶け込み深さ及びビード幅を示す説明図。
【図６】被溶接体の開先形状を示す縦断面図。
【符号の説明】
１  外皮材
２  フラックス
４  溶融
Ｄ  溶け込み深さ
Ｗ  ビード幅
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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