JPH0741435B2 - 消耗可能な溶接棒 - Google Patents
消耗可能な溶接棒Info
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- JPH0741435B2 JPH0741435B2 JP63329525A JP32952588A JPH0741435B2 JP H0741435 B2 JPH0741435 B2 JP H0741435B2 JP 63329525 A JP63329525 A JP 63329525A JP 32952588 A JP32952588 A JP 32952588A JP H0741435 B2 JPH0741435 B2 JP H0741435B2
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Classifications
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- B23K9/14—Arc welding or cutting making use of insulated electrodes
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電気アーク溶接の自己シールドの消耗可能な
溶接棒に関する。本発明は、スラグ・フラツクス及びシ
ールド材料とともに合金金属を生成する粒状の充填物と
して、フラツクス材料が管の内側に含まれた裸の管状溶
接棒を用いる、大気中のアーク溶接に特に適用可能であ
る。
溶接棒に関する。本発明は、スラグ・フラツクス及びシ
ールド材料とともに合金金属を生成する粒状の充填物と
して、フラツクス材料が管の内側に含まれた裸の管状溶
接棒を用いる、大気中のアーク溶接に特に適用可能であ
る。
このような溶接棒は自己シールド溶接棒として当業者に
周知であり、それにより低炭素鋼の形の管状シート金属
により囲まれた芯中の充填材料が、合金要素を生成し
て、それがアーク溶接法で溶融するに従つて溶接棒によ
り沈積された溶接金属の機械的性質をもたらす。
周知であり、それにより低炭素鋼の形の管状シート金属
により囲まれた芯中の充填材料が、合金要素を生成し
て、それがアーク溶接法で溶融するに従つて溶接棒によ
り沈積された溶接金属の機械的性質をもたらす。
従来の技術の情報として、ハーバーストロウ（Haverstr
aw）の米国特許第3,767,891号を引用して、従来の一般
的なタイプの溶接棒で経験する冶金学上の現象を説明す
る。
aw）の米国特許第3,767,891号を引用して、従来の一般
的なタイプの溶接棒で経験する冶金学上の現象を説明す
る。
ビーズを形成するためのマルチプル溶接パスに用いられ
るタイプの自己シールドの消耗可能な有芯の溶接棒を製
造するのに、粒状の充填材料は、沈積工程中に溶接金属
内に取り込まれる酸素及び窒素の有害な作用を減少する
のに十分なアルミニウムを含まねばならないことは、本
発明者は確めそして現在良く知られている。比較的多量
のアルミニウムを混入することにより、溶接棒は容易に
利用される。それは、それが溶接される鋼のきれいさ及
び用いられる溶接工程により影響されないからである。
溶接ビーズは、優れた外観並に多孔性に対する大きな抵
抗性を有する。その理由のため、合金アルミニウムが充
填材料に加えられて、アルミニウムが全溶接金属の沈積
物の1.20％を実質的に越える全溶接金属を生成する。し
かし、このような高いアルミニウム含量は、溶接沈積物
の構造の変態を防止勝ちであり、そのため溶接金属の延
性を実質的に低下させる大きなグレインを形成する。事
実、アルミニウムは延性を低下させて、砕け易い溶接金
属が沈積し、それは容易に砕けてしまう。その結果、合
金用炭素を充填材料に加えて変態を細いグレインの延性
の構造にすることは、大体標準のやり方である。この種
の溶接棒は、それ故炭素・アルミニウム系を利用し、そ
れによりアルミニウムは可能な最大の程度付近即ち全溶
接金属の約1.8％に増大し、そしてアルミニウムにより
さもなければ生成される低い延性は、全溶接金属の炭素
を通常0.2〜0.3重量％のレベルに増大することにより避
けられる。アルミニウムと炭素とのバランスをとること
は、延性の点から満足しうる溶接金属の沈積物を生成す
る。当該技術において、充填材料中のアルミニウム含量
は、二つの理由のため上限の値を一般に越えることがで
きない。このアルミニウム・炭素系の限界は、全溶接金
属の延性の許容しうるレベルの必要性によりコントロー
ルされ、その性質は、炭素の過剰のレベル及び高い引張
強さにより低下する。従つて、炭素・アルミニウム系に
おける満足できる結果は、全溶接金属において約2.0％
を越えるアルミニウム含量について通常得ることができ
ない。このタイプの合金系の延性の限界を越えて、米国
溶接協会（AWS）は、このタイプの溶接棒により生成さ
れる全溶接金属の沈積物において1.8％アルミニウムの
上限をきめている。全溶接金属の沈積物におけるこのア
ルミニウム含量は、溶接棒の以を形成する粒状材料にお
ける合金アルミニウムの一般に対応する量により得られ
る。等しい条件では、鉄又は鋼の被覆を含む溶接棒の％
として芯材料のアルミニウムと、全溶接金属のアルミニ
ウムの％との間には直接的な関係がある。アルミニウム
の％の表示は、或る一般的な適用性を有する。全溶接棒
中の約2.0重量％のアルミニウムは、概して全溶接金属
中の約1.6重量％のアルミニウムを生成する。この同一
の一般的な比は、アルミニウムの他の％に適用できる。
同様な関係は、本発明の溶接棒材料に用いられるアルミ
ニウム・炭素系中の炭素に適用できる。
るタイプの自己シールドの消耗可能な有芯の溶接棒を製
造するのに、粒状の充填材料は、沈積工程中に溶接金属
内に取り込まれる酸素及び窒素の有害な作用を減少する
のに十分なアルミニウムを含まねばならないことは、本
発明者は確めそして現在良く知られている。比較的多量
のアルミニウムを混入することにより、溶接棒は容易に
利用される。それは、それが溶接される鋼のきれいさ及
び用いられる溶接工程により影響されないからである。
溶接ビーズは、優れた外観並に多孔性に対する大きな抵
抗性を有する。その理由のため、合金アルミニウムが充
填材料に加えられて、アルミニウムが全溶接金属の沈積
物の1.20％を実質的に越える全溶接金属を生成する。し
かし、このような高いアルミニウム含量は、溶接沈積物
の構造の変態を防止勝ちであり、そのため溶接金属の延
性を実質的に低下させる大きなグレインを形成する。事
実、アルミニウムは延性を低下させて、砕け易い溶接金
属が沈積し、それは容易に砕けてしまう。その結果、合
金用炭素を充填材料に加えて変態を細いグレインの延性
の構造にすることは、大体標準のやり方である。この種
の溶接棒は、それ故炭素・アルミニウム系を利用し、そ
れによりアルミニウムは可能な最大の程度付近即ち全溶
接金属の約1.8％に増大し、そしてアルミニウムにより
さもなければ生成される低い延性は、全溶接金属の炭素
を通常0.2〜0.3重量％のレベルに増大することにより避
けられる。アルミニウムと炭素とのバランスをとること
は、延性の点から満足しうる溶接金属の沈積物を生成す
る。当該技術において、充填材料中のアルミニウム含量
は、二つの理由のため上限の値を一般に越えることがで
きない。このアルミニウム・炭素系の限界は、全溶接金
属の延性の許容しうるレベルの必要性によりコントロー
ルされ、その性質は、炭素の過剰のレベル及び高い引張
強さにより低下する。従つて、炭素・アルミニウム系に
おける満足できる結果は、全溶接金属において約2.0％
を越えるアルミニウム含量について通常得ることができ
ない。このタイプの合金系の延性の限界を越えて、米国
溶接協会（AWS）は、このタイプの溶接棒により生成さ
れる全溶接金属の沈積物において1.8％アルミニウムの
上限をきめている。全溶接金属の沈積物におけるこのア
ルミニウム含量は、溶接棒の以を形成する粒状材料にお
ける合金アルミニウムの一般に対応する量により得られ
る。等しい条件では、鉄又は鋼の被覆を含む溶接棒の％
として芯材料のアルミニウムと、全溶接金属のアルミニ
ウムの％との間には直接的な関係がある。アルミニウム
の％の表示は、或る一般的な適用性を有する。全溶接棒
中の約2.0重量％のアルミニウムは、概して全溶接金属
中の約1.6重量％のアルミニウムを生成する。この同一
の一般的な比は、アルミニウムの他の％に適用できる。
同様な関係は、本発明の溶接棒材料に用いられるアルミ
ニウム・炭素系中の炭素に適用できる。
米国溶接協会は、軟鋼をマルチプルパスに沈積するため
の種々の自己シールドの消耗可能な溶接棒に関する要件
を特定している。より一般的な溶接棒の分類の一つは、
E70T-7であり、それは約4200kg/cm2（60000psi）の最低
降伏強さ、約5040kg/cm2（72000psi）の最低引張強さ及
び22％の最低伸びに適合する溶接沈積物を溶接棒が生成
することを要求している。これは、本発明が関するタイ
プの溶接棒に関するやや標準の仕様である。これらの要
件を満す溶接棒を生成するために、アルミニウム及び炭
素系は、今迄所望の延性を生じさせるために適切なレベ
ル概して全溶接金属の0.24〜0.28％の炭素を有ししかも
全溶接金属の約1.45％そして好ましくは約1.50％より高
いが約1.8％より低い多量のアルミニウムの所望の利点
を生ずるやり方で調節されてきた。この粒状のタイプの
自己シールドの消耗可能な有芯の溶接棒の不利は、炭素
が増大して延性を増すに従つて、ノツチの靱性が、明ら
かにグレインの境界におけるカーバイドにより、全く低
くなることである。さらに、AWS仕様E70T-7に適合する
ように従来処方された有芯の溶接棒の沈積速度は、比較
的早い。早い沈積速度では、代表的な溶接を形成する次
のパスからのグレインの精製の低下した％及び固有の密
な溶接ビーズにより、沈積された全溶接金属の実質的な
ノツチの靱性を得ることは、さらに難しい。この状態を
考慮して、AWS仕様は、E70T-7仕様に適合する溶接棒に
ついて特別なレベルのノツチの靱性を要求していない。
その結果、E70T-7型の溶接棒の使用は、最低のノツチの
タフネスの値が要件ではない適用に概して従来制限され
てきている。
の種々の自己シールドの消耗可能な溶接棒に関する要件
を特定している。より一般的な溶接棒の分類の一つは、
E70T-7であり、それは約4200kg/cm2（60000psi）の最低
降伏強さ、約5040kg/cm2（72000psi）の最低引張強さ及
び22％の最低伸びに適合する溶接沈積物を溶接棒が生成
することを要求している。これは、本発明が関するタイ
プの溶接棒に関するやや標準の仕様である。これらの要
件を満す溶接棒を生成するために、アルミニウム及び炭
素系は、今迄所望の延性を生じさせるために適切なレベ
ル概して全溶接金属の0.24〜0.28％の炭素を有ししかも
全溶接金属の約1.45％そして好ましくは約1.50％より高
いが約1.8％より低い多量のアルミニウムの所望の利点
を生ずるやり方で調節されてきた。この粒状のタイプの
自己シールドの消耗可能な有芯の溶接棒の不利は、炭素
が増大して延性を増すに従つて、ノツチの靱性が、明ら
かにグレインの境界におけるカーバイドにより、全く低
くなることである。さらに、AWS仕様E70T-7に適合する
ように従来処方された有芯の溶接棒の沈積速度は、比較
的早い。早い沈積速度では、代表的な溶接を形成する次
のパスからのグレインの精製の低下した％及び固有の密
な溶接ビーズにより、沈積された全溶接金属の実質的な
ノツチの靱性を得ることは、さらに難しい。この状態を
考慮して、AWS仕様は、E70T-7仕様に適合する溶接棒に
ついて特別なレベルのノツチの靱性を要求していない。
その結果、E70T-7型の溶接棒の使用は、最低のノツチの
タフネスの値が要件ではない適用に概して従来制限され
てきている。
上記の従来技術から理解されるように、従来の溶接棒の
充填材料として使用されるアルミニウム・炭素フラック
ス系は延性増大のために加える炭素の増加の際のグレイ
ン境界における炭化物（カーバイド）の存在のためにノ
ッチ靱性が全く低く、然しそれにもかかわらず炭素はア
ルミニウムによって生ずる溶接ビードの延性減少を打ち
消すために添加しなければならなかった。更に、電極の
沈積速度は著しく限定された。
充填材料として使用されるアルミニウム・炭素フラック
ス系は延性増大のために加える炭素の増加の際のグレイ
ン境界における炭化物（カーバイド）の存在のためにノ
ッチ靱性が全く低く、然しそれにもかかわらず炭素はア
ルミニウムによって生ずる溶接ビードの延性減少を打ち
消すために添加しなければならなかった。更に、電極の
沈積速度は著しく限定された。
本発明は従来技術のこれらの欠点を克服する溶接棒を提
供しようとするものである。
供しようとするものである。
本発明は新規なフラックス組成によってアルミニウム・
炭素フラックス系に伴う上課の欠点を解決したものであ
る。このフラックスの炭素含量は従来のアルミニウム・
炭素フラックス系に比べて著しく低く然もこのフラック
スは独特の量のニッケルおよびマンガンを含む。このニ
ッケルとマンガンはアルミニウムによって生ずる延性の
低下を打ち消し、更に溶接ビードのノッチ靱性を促進す
る。
炭素フラックス系に伴う上課の欠点を解決したものであ
る。このフラックスの炭素含量は従来のアルミニウム・
炭素フラックス系に比べて著しく低く然もこのフラック
スは独特の量のニッケルおよびマンガンを含む。このニ
ッケルとマンガンはアルミニウムによって生ずる延性の
低下を打ち消し、更に溶接ビードのノッチ靱性を促進す
る。
本発明は、約22％の最低伸び約5040kg/cm2（約72,000ps
i）の最低引張強さを有するマルチプルパスの鋼のすべ
ての溶接金属を沈積するのに用いられる、圧縮された粒
状の充填材料の一般に同心の芯の回りに形成された外方
の含鉄金属の被覆を有する、自己シールドの消耗可能な
電気アーク溶接棒において：該充填材料が全溶接棒の重
量の約1.50％より多く、約2.5％より少ない量のアルミ
ニウムを含み、該粒状充填材料が全溶接棒の2.5〜4.0重
量％の範囲の含量のニッケル及びマンガンの組合せを有
し、該ニッケルは約0.5％より多く、該マンガンは0.7〜
2.0％の範囲にあり、そして該充填材料中の炭素は制限
され、それにより前記の被覆及び芯が溶融且沈積すると
き沈積したすべての溶接金属が、0.12％以下の炭素の重
量％を有することを特徴とする改良された溶接棒、にあ
る。
i）の最低引張強さを有するマルチプルパスの鋼のすべ
ての溶接金属を沈積するのに用いられる、圧縮された粒
状の充填材料の一般に同心の芯の回りに形成された外方
の含鉄金属の被覆を有する、自己シールドの消耗可能な
電気アーク溶接棒において：該充填材料が全溶接棒の重
量の約1.50％より多く、約2.5％より少ない量のアルミ
ニウムを含み、該粒状充填材料が全溶接棒の2.5〜4.0重
量％の範囲の含量のニッケル及びマンガンの組合せを有
し、該ニッケルは約0.5％より多く、該マンガンは0.7〜
2.0％の範囲にあり、そして該充填材料中の炭素は制限
され、それにより前記の被覆及び芯が溶融且沈積すると
き沈積したすべての溶接金属が、0.12％以下の炭素の重
量％を有することを特徴とする改良された溶接棒、にあ
る。
本発明は、アルミニウムに基づく脱酸化並に窒素スキヤ
ベンジング系を用いる自己シールドの有芯の消耗可能な
溶接棒における改良に関し、それは良好な延性及びノツ
チタフネスの顕著な増大即ちチヤーピーＶノツチスケー
ルで０℃（32゜F）で約484cm・kg（約35ft・lb）以上を
達成しつつ芯中に比較的多量のアルミニウムを含む溶接
棒の多孔性への良好な抵抗性並に電圧の範囲の特徴を得
る。高アルミニウム含量及びノツチ靱性における顕著な
増大とともにマルチプルパスに鋼を沈積する有芯の溶接
棒の有利な結果を得ることに加えて、本発明は又早い沈
積速度を維持する。本発明が関する自己シールドの系の
AWS最大アルミニウムは、全溶接金属の1.8％であり、そ
れは金属被覆を含む溶接棒の最大約2.3％に達する充填
材料中のアルミニウムにより越えられない。従つて、本
発明が関する合金系中の多いアルミニウムは、1.8％以
下のアルミニウムの全溶接金属中のアルミニウム含量を
生ずる。このような高いアルミニウム自己シールド系の
溶接特性及び他の利点を保持するためには、本発明の合
金アルミニウムは、全溶接棒の約1.50％を越えるレベル
に維持されて、全溶接金属は少くとも約1.20％のアルミ
ニウムを有する。好ましくは、充填材料中のアルミニウ
ムは、沈積金属中に少くとも1.50％のアルミニウムを生
成するようなものである。
ベンジング系を用いる自己シールドの有芯の消耗可能な
溶接棒における改良に関し、それは良好な延性及びノツ
チタフネスの顕著な増大即ちチヤーピーＶノツチスケー
ルで０℃（32゜F）で約484cm・kg（約35ft・lb）以上を
達成しつつ芯中に比較的多量のアルミニウムを含む溶接
棒の多孔性への良好な抵抗性並に電圧の範囲の特徴を得
る。高アルミニウム含量及びノツチ靱性における顕著な
増大とともにマルチプルパスに鋼を沈積する有芯の溶接
棒の有利な結果を得ることに加えて、本発明は又早い沈
積速度を維持する。本発明が関する自己シールドの系の
AWS最大アルミニウムは、全溶接金属の1.8％であり、そ
れは金属被覆を含む溶接棒の最大約2.3％に達する充填
材料中のアルミニウムにより越えられない。従つて、本
発明が関する合金系中の多いアルミニウムは、1.8％以
下のアルミニウムの全溶接金属中のアルミニウム含量を
生ずる。このような高いアルミニウム自己シールド系の
溶接特性及び他の利点を保持するためには、本発明の合
金アルミニウムは、全溶接棒の約1.50％を越えるレベル
に維持されて、全溶接金属は少くとも約1.20％のアルミ
ニウムを有する。好ましくは、充填材料中のアルミニウ
ムは、沈積金属中に少くとも1.50％のアルミニウムを生
成するようなものである。
本発明によれば、合金系中の炭素含量は、従来の炭素・
アルミニウムに基づく合金系で用いられたものからは低
下され、そしてニツケル及びマンガンの組合わせが粒状
の充填材料に加えられて、構造（全溶接金属のノツチ靱
性に有害な作用を有するであろう）を生成することな
く、オーステナイトの形成を促進する。このやり方で、
外部の気体シールドを有しない有芯の消耗可能な溶接棒
は、増大したノツチ靱性を有する一方高いアルミニウム
含量の利点を有する。この結果は、マルチプルパスに鋼
の沈積物を生成する高アルミニウムの自己シールド系で
は多年にわたり得ることができなかつた。合金系で炭素
を減少させることにより、グレインの境界におけるカー
バイド形成は、明らかに減少され、それはノツチ靱性を
増大させる。
アルミニウムに基づく合金系で用いられたものからは低
下され、そしてニツケル及びマンガンの組合わせが粒状
の充填材料に加えられて、構造（全溶接金属のノツチ靱
性に有害な作用を有するであろう）を生成することな
く、オーステナイトの形成を促進する。このやり方で、
外部の気体シールドを有しない有芯の消耗可能な溶接棒
は、増大したノツチ靱性を有する一方高いアルミニウム
含量の利点を有する。この結果は、マルチプルパスに鋼
の沈積物を生成する高アルミニウムの自己シールド系で
は多年にわたり得ることができなかつた。合金系で炭素
を減少させることにより、グレインの境界におけるカー
バイド形成は、明らかに減少され、それはノツチ靱性を
増大させる。
本発明によれば、充填材料中の合金炭素は通常最低に減
少される。充填材料の合金部分中の炭素を減少させるこ
とにより、全溶接金属は0.12％より少いそして好ましく
は0.10％より少い炭素含量を有する。
少される。充填材料の合金部分中の炭素を減少させるこ
とにより、全溶接金属は0.12％より少いそして好ましく
は0.10％より少い炭素含量を有する。
本発明は、粒状充填物の合金系中の炭素含量が低下され
て、金属被覆中の炭素が溶接金属を合金する溶接棒中の
炭素のみに主としてなる、自己シールド溶接棒の改良で
ある。ニツケル及びマンガンの組合わせが充填材料の合
金系に加えられて、溶接棒の約2.5〜4.0重量％の範囲の
全溶接棒のニツケル及びマンガンの組合わせを生じ、そ
の際ニツケルは溶接棒の約0.5重量％より多くそしてマ
ンガンは溶接棒の0.7〜2.0重量％の範囲にある。充填材
料中の炭素は、通常0.05％より少く、それは主として充
填材料それ自体中の炭素の除去である。
て、金属被覆中の炭素が溶接金属を合金する溶接棒中の
炭素のみに主としてなる、自己シールド溶接棒の改良で
ある。ニツケル及びマンガンの組合わせが充填材料の合
金系に加えられて、溶接棒の約2.5〜4.0重量％の範囲の
全溶接棒のニツケル及びマンガンの組合わせを生じ、そ
の際ニツケルは溶接棒の約0.5重量％より多くそしてマ
ンガンは溶接棒の0.7〜2.0重量％の範囲にある。充填材
料中の炭素は、通常0.05％より少く、それは主として充
填材料それ自体中の炭素の除去である。
充填材料についてこの合金系に関して溶接棒を生成する
ことにより、沈積された全溶接金属は1.20重量％より大
きいそして好ましくは1.50％より大きいアルミニウムの
％を有し、そして約0.12重量％より少いそして好ましく
は約0.10％より少い炭素の％を有する。充填材料の合金
系中の組合わされたニツケル及びマンガン成分の使用
は、延性の認めうる増大とともに、従来の溶接棒の充填
材料中の多い炭素含量によつては今迄得ることのできな
かつた溶接金属ノツチ靱性を生成する。これは、このタ
イプの従来の自己シールドの有芯の溶接棒に比べて改良
された点である。
ことにより、沈積された全溶接金属は1.20重量％より大
きいそして好ましくは1.50％より大きいアルミニウムの
％を有し、そして約0.12重量％より少いそして好ましく
は約0.10％より少い炭素の％を有する。充填材料の合金
系中の組合わされたニツケル及びマンガン成分の使用
は、延性の認めうる増大とともに、従来の溶接棒の充填
材料中の多い炭素含量によつては今迄得ることのできな
かつた溶接金属ノツチ靱性を生成する。これは、このタ
イプの従来の自己シールドの有芯の溶接棒に比べて改良
された点である。
本発明の主な目的は、０℃（32゜F）で少くとも約484cm
・kg（約35ft・lb）のチャーピーＶノッチタフネスを有
する溶接沈積物を生成する、高アルミニウム含量の合金
系を有する充填材料を利用して、自己シールドの有芯の
消耗可能な電極を提供することにある。
・kg（約35ft・lb）のチャーピーＶノッチタフネスを有
する溶接沈積物を生成する、高アルミニウム含量の合金
系を有する充填材料を利用して、自己シールドの有芯の
消耗可能な電極を提供することにある。
本発明の他の目的は、前記のタイプの溶接棒によるマル
チプルパスの溶接法を提供することにある。
チプルパスの溶接法を提供することにある。
本発明の改良された溶接棒は、それを種々のプレートの
厚さの建築溶接に用いさせる、実質的な操作者への魅力
及び操作上の特性を有する。溶接棒は、良好な浸透、良
好なビーズの形、良好なスラグの除去及び輝くビーズの
表面を有し、それらはそれを多くのアーク溶接の適用に
良好な選択とする。改良された溶接棒は、AWSE70T-7溶
接棒と操作において同様であるが、しかしそれは充填材
料中の炭素・アルミニウム合金系に基づく従来用いられ
てきた治金では得ることのできなかつた衝撃性を有する
溶接金属を生成することにより、このタイプの従来の溶
接棒とは異る。このような系において、金属性アルミニ
ウムは、主要な有利な成分であり、そして溶接棒に用い
られて、アーク及び溶接パツドル中の窒素及び酸素につ
いてスチャベンジヤーを提供することにより、溶接棒の
自己シールド特性を発展させる。多量のアルミニウムを
含む本発明の溶接棒は、より大きな電圧の範囲、より良
好な操作特性及びより良好なビーズの形及びビーズの外
見を有し勝ちである。本発明は、非常に低下した炭素の
量により、従来の炭素・アルミニウム合金系の良好な操
作特性を保持する。従来の炭素・アルミニウム合金系と
同様な降伏強さのレベルとともに、適度のチヤーピーＶ
ノツチ性が、本発明により達成されるばかりでなく、追
加の利点として、本発明は、延性を増大するための炭素
の添加により従来得られたのより、約1.28cm（0.50
5″）の引張テストのサンプルにおいてより大きな伸び
を生成する。
厚さの建築溶接に用いさせる、実質的な操作者への魅力
及び操作上の特性を有する。溶接棒は、良好な浸透、良
好なビーズの形、良好なスラグの除去及び輝くビーズの
表面を有し、それらはそれを多くのアーク溶接の適用に
良好な選択とする。改良された溶接棒は、AWSE70T-7溶
接棒と操作において同様であるが、しかしそれは充填材
料中の炭素・アルミニウム合金系に基づく従来用いられ
てきた治金では得ることのできなかつた衝撃性を有する
溶接金属を生成することにより、このタイプの従来の溶
接棒とは異る。このような系において、金属性アルミニ
ウムは、主要な有利な成分であり、そして溶接棒に用い
られて、アーク及び溶接パツドル中の窒素及び酸素につ
いてスチャベンジヤーを提供することにより、溶接棒の
自己シールド特性を発展させる。多量のアルミニウムを
含む本発明の溶接棒は、より大きな電圧の範囲、より良
好な操作特性及びより良好なビーズの形及びビーズの外
見を有し勝ちである。本発明は、非常に低下した炭素の
量により、従来の炭素・アルミニウム合金系の良好な操
作特性を保持する。従来の炭素・アルミニウム合金系と
同様な降伏強さのレベルとともに、適度のチヤーピーＶ
ノツチ性が、本発明により達成されるばかりでなく、追
加の利点として、本発明は、延性を増大するための炭素
の添加により従来得られたのより、約1.28cm（0.50
5″）の引張テストのサンプルにおいてより大きな伸び
を生成する。
本発明は、本発明が関するタイプの溶接棒に充填材料を
経て導入されるユニークな合金系に関する。過去におい
て、良好なノツチ靱性を生成することを目的とした、自
己シールドのフラックスの有芯の溶接棒の溶接沈積アル
ミニウム含量は、一般に1.20％より少かつた。本発明を
用いることにより、全溶接金属中の2.0％以内の多いア
ルミニウムは用いられて、アーク移動及びビーズの形を
改良し、スパツターを低下させ、そして広い電圧の範囲
を生成し一方溶接ビーズの多孔性に対する抵抗を改良す
る。
経て導入されるユニークな合金系に関する。過去におい
て、良好なノツチ靱性を生成することを目的とした、自
己シールドのフラックスの有芯の溶接棒の溶接沈積アル
ミニウム含量は、一般に1.20％より少かつた。本発明を
用いることにより、全溶接金属中の2.0％以内の多いア
ルミニウムは用いられて、アーク移動及びビーズの形を
改良し、スパツターを低下させ、そして広い電圧の範囲
を生成し一方溶接ビーズの多孔性に対する抵抗を改良す
る。
本発明による数種の溶接棒は、実施例Ｉ、実施例II及び
実施例IIIに示されるように処方された。
実施例IIIに示されるように処方された。
実施例Ｉ 充填材料が全溶接棒の重量の18.5％でありそして被覆が
残りである、圧縮した粒状の充填材料の芯の回りに軟鋼
の被覆を用いて、消耗可能な溶接棒を製造した。被覆
は、被覆の約0.05％の炭素含量及び被覆の約0.35％のマ
ンガン含量を有しそして充填材料は次の通りであつた。
残りである、圧縮した粒状の充填材料の芯の回りに軟鋼
の被覆を用いて、消耗可能な溶接棒を製造した。被覆
は、被覆の約0.05％の炭素含量及び被覆の約0.35％のマ
ンガン含量を有しそして充填材料は次の通りであつた。
この溶接棒を直径約0.24cm（3/32インチ）の消耗可能な
棒に成形し、そして厚さ約1.9cm（3/4インチ）の平らな
炭素鋼の平らな位置にマルチプルパスの突合せ溶接を作
るのに用いた。用いた溶接のパラメーターは、毎分約38
1cm（150インチ）のワイヤ供給速度、325アンペア、直
流溶接棒負、25アークボルト、約3.8cm（11/2インチ）
の電気ステイツクアウト及び約148.9℃（300゜F）のイン
ターパス温度であつた。沈積速度は、毎時約5.18kg（約
11.4ポンド）であつた。
棒に成形し、そして厚さ約1.9cm（3/4インチ）の平らな
炭素鋼の平らな位置にマルチプルパスの突合せ溶接を作
るのに用いた。用いた溶接のパラメーターは、毎分約38
1cm（150インチ）のワイヤ供給速度、325アンペア、直
流溶接棒負、25アークボルト、約3.8cm（11/2インチ）
の電気ステイツクアウト及び約148.9℃（300゜F）のイン
ターパス温度であつた。沈積速度は、毎時約5.18kg（約
11.4ポンド）であつた。
このテストにより得られた全溶接金属の機械的性質及び
沈積の化学的分析は、次の通りであつた。
沈積の化学的分析は、次の通りであつた。
降伏強さ：約4,865kg/cm2（69,500psi） 引張強さ：約5,929kg/cm2（84,700psi） ％伸び:26％ チヤーピーＶノツチ衝撃強さ：約635cm・kg（46ft・l
b） 〔０℃（32゜F）〕 約428cm・kg （31ft・lb） 〔−17.8℃（０゜F）〕 沈積物の化学分析:0.088％ 炭素 1.33％ マンガン 0.09％ 珪素 1.63％ アルミニウム 1.41％ ニツケル 実施例II 実施例Ｉの消耗可能な溶接棒を次の如く変化した。
b） 〔０℃（32゜F）〕 約428cm・kg （31ft・lb） 〔−17.8℃（０゜F）〕 沈積物の化学分析:0.088％ 炭素 1.33％ マンガン 0.09％ 珪素 1.63％ アルミニウム 1.41％ ニツケル 実施例II 実施例Ｉの消耗可能な溶接棒を次の如く変化した。
実施例IIの溶接棒の充填材料は、全溶接棒重量の20.0％
でありそして被覆は残りであつた。
でありそして被覆は残りであつた。
実施例Ｉのテスト法を用い、下記の全溶接金属の機械的
性質及び沈積物の化学的分析が、実施例IIの消耗可能な
溶接棒について得られた。
性質及び沈積物の化学的分析が、実施例IIの消耗可能な
溶接棒について得られた。
降伏強さ：約5,047kg/cm2（72,100psi） 引張強さ：約6,013kg/cm2（85,900psi） ％伸び:28％ チヤーピーＶノツチ衝撃強さ：約593.4cm・kg（43ft・l
b） 〔０℃（32゜F）〕 約331cm・kg （24ft・lb） 〔約−6.67℃（20゜F）〕 沈積物の化学分析:0.079％ 炭素 1.47％ マンガン 0.16％ 珪素 1.55％ アルミニウム 1.60％ ニツケル 実施例III 実施例Ｉの消耗可能な溶接棒を下記のように変更した。
b） 〔０℃（32゜F）〕 約331cm・kg （24ft・lb） 〔約−6.67℃（20゜F）〕 沈積物の化学分析:0.079％ 炭素 1.47％ マンガン 0.16％ 珪素 1.55％ アルミニウム 1.60％ ニツケル 実施例III 実施例Ｉの消耗可能な溶接棒を下記のように変更した。
実施例IIIの溶接棒の充填材料は、全溶接棒の重量の20.
7％でありそして被覆が残りであつた。
7％でありそして被覆が残りであつた。
実施例Ｉのテスト法を用い、下記の全溶接金属の機械的
性質及び沈積物の化学分析が、実施例IIIの消耗可能な
溶接棒について得られた。
性質及び沈積物の化学分析が、実施例IIIの消耗可能な
溶接棒について得られた。
降伏強さ：約4,452kg/cm2（63,600psi） 約5,488kg/cm2（78,400psi） ％伸び:24％ チヤーピーＶノツチ衝撃強さ：約704cm・kg （51ft・lb） 〔０℃（32゜F）〕 約469cm・kg （34ft・lb） 〔−17.8℃（０゜F）〕 沈積物の化学分析:0.082％ 炭素 0.98％ マンガン 0.16％ 珪素 1.76％ アルミニウム 1.63％ ニツケル これらの三つの実施例及び他のテストから、ニツケルが
溶接棒の0.5重量％より多くそしてマンガンが溶接棒の
0.7〜2.0重量％の範囲内であるニツケル及びマンガンの
組合わせが溶接棒の2.5〜4.0重量％の範囲内にある溶接
棒合金系を生成するのに処方された粒状の充填材料を用
いるとき、さらに溶接棒中の炭素を制限して全溶接金属
の炭素は0.12重量％を越えないとき、E70T-7溶接棒に関
するAWSの引張及び伸びの要件が、０℃（32゜F）で約483
cm・kg（ft・lb）を越えるチヤーピーＶノツチ靱性とと
もに得られた。
溶接棒の0.5重量％より多くそしてマンガンが溶接棒の
0.7〜2.0重量％の範囲内であるニツケル及びマンガンの
組合わせが溶接棒の2.5〜4.0重量％の範囲内にある溶接
棒合金系を生成するのに処方された粒状の充填材料を用
いるとき、さらに溶接棒中の炭素を制限して全溶接金属
の炭素は0.12重量％を越えないとき、E70T-7溶接棒に関
するAWSの引張及び伸びの要件が、０℃（32゜F）で約483
cm・kg（ft・lb）を越えるチヤーピーＶノツチ靱性とと
もに得られた。
本発明を用いる全溶接金属における操作可能な元素の好
ましい範囲は次の通りである。
ましい範囲は次の通りである。
％全溶接金属 （ａ）炭素 0.06〜0.10 （ｂ）マンガン 1.0〜1.5 （ｃ）アルミニウム 1.40〜1.75 （ｄ）ニツケル 1.4〜2.0 もち論、他の金属の残渣例えば最大0.02の燐及び最大0.
01の硫黄が又溶接沈積物中に存在する。それは、それら
がスラグ系の或る還元可能な化合物中とともに系の回り
の鋼から出るからである。
01の硫黄が又溶接沈積物中に存在する。それは、それら
がスラグ系の或る還元可能な化合物中とともに系の回り
の鋼から出るからである。
実施例において、マンガンは充填材料中の酸化マンガン
から部分的に得られ、それは粉末の形で容易に入手しう
る。もち論、ニツケル及びマンガンは、アルミニウムに
より還元可能な任意の形で含まれて、溶接金属における
合金化のために元素状ニツケル及びマンガンを生成す
る。本発明によれば、溶接棒、充填材料及び鋼の被覆中
の炭素はコントロールされて、全溶接金属沈積物の炭素
含量が、全溶接金属の0.12重量％を越えずそして好まし
くは0.10重量％より少い。充填材料中のアルミニウム
は、粉末状のアルミニウムにより提供され、そして溶接
棒の1.50重量％より多くそして溶接棒の2.5重量％より
少い％で存在する。このやり方で、全溶接金属は、全溶
接金属の1.2重量％〜2.0重量％の一般的な範囲でアルミ
ニウムを含む。
から部分的に得られ、それは粉末の形で容易に入手しう
る。もち論、ニツケル及びマンガンは、アルミニウムに
より還元可能な任意の形で含まれて、溶接金属における
合金化のために元素状ニツケル及びマンガンを生成す
る。本発明によれば、溶接棒、充填材料及び鋼の被覆中
の炭素はコントロールされて、全溶接金属沈積物の炭素
含量が、全溶接金属の0.12重量％を越えずそして好まし
くは0.10重量％より少い。充填材料中のアルミニウム
は、粉末状のアルミニウムにより提供され、そして溶接
棒の1.50重量％より多くそして溶接棒の2.5重量％より
少い％で存在する。このやり方で、全溶接金属は、全溶
接金属の1.2重量％〜2.0重量％の一般的な範囲でアルミ
ニウムを含む。
本発明の他の面によれば、本発明により作成されたタイ
プの自己シールドの消耗可能な有芯の溶接棒の単一又は
マルチプルパスによる、大気中（即ち外部の気体シール
ドなし）の電気アーク溶接方法が提供される。この溶接
棒は、０℃（32゜F）で少くとも約641cm・kg（35ft・l
b）のチヤーピーＶノツチ靱性とともに毎時約4.54kg
（約10ポンド）を越える沈積速度をもたらす。この方法
は、溶接棒の少くとも約0.06重量％の炭素含量を有する
鋼の被覆を提供する工程、被覆中に充填材料（溶接棒合
金系として、溶接棒の2.5〜4.0重量％の範囲のニツケル
及びマンガンの組合わせを提供し、ニツケルは溶接棒の
0.5重量％より多くそしてマンガンは溶接棒の0.7〜2.0
重量％の範囲にある）を提供する工程を含む。本発明の
合金アルミニウムは、全溶接棒の約1.50％を越えるレベ
ルに保たれ、そして被覆及び充填材料を合わせた炭素含
量は、溶接棒の約0.15重量％より少く、そのため沈積さ
れた全溶接金属は、溶接棒が溶融し沈積したとき、約1.
2％より多いアルミニウム合金の重量％並に約0.12％よ
り低い炭素合金の重量％を有する。方法は、さらに溶接
棒を経て電流を流して被覆及び芯材料を溶融するための
電気アークを生成する工程、並に少くとも1.20％のアル
ミニウム及び0.12重量％以下の炭素を有する全溶接金属
として、素材上に溶接棒の金属を沈積する工程を含む。
この方法を用いることにより、毎時約4.56kg（10ポン
ド）より実質的に多い沈積速度がマルチプルパス溶接で
得られ、一方AWSE70T-7の強さ及び延性の要件との適合
を維持しそして０℃（32゜F）で約484cm・kg（35ft・l
b）を越えるチヤーピーＶノツチ靱性を得る。
プの自己シールドの消耗可能な有芯の溶接棒の単一又は
マルチプルパスによる、大気中（即ち外部の気体シール
ドなし）の電気アーク溶接方法が提供される。この溶接
棒は、０℃（32゜F）で少くとも約641cm・kg（35ft・l
b）のチヤーピーＶノツチ靱性とともに毎時約4.54kg
（約10ポンド）を越える沈積速度をもたらす。この方法
は、溶接棒の少くとも約0.06重量％の炭素含量を有する
鋼の被覆を提供する工程、被覆中に充填材料（溶接棒合
金系として、溶接棒の2.5〜4.0重量％の範囲のニツケル
及びマンガンの組合わせを提供し、ニツケルは溶接棒の
0.5重量％より多くそしてマンガンは溶接棒の0.7〜2.0
重量％の範囲にある）を提供する工程を含む。本発明の
合金アルミニウムは、全溶接棒の約1.50％を越えるレベ
ルに保たれ、そして被覆及び充填材料を合わせた炭素含
量は、溶接棒の約0.15重量％より少く、そのため沈積さ
れた全溶接金属は、溶接棒が溶融し沈積したとき、約1.
2％より多いアルミニウム合金の重量％並に約0.12％よ
り低い炭素合金の重量％を有する。方法は、さらに溶接
棒を経て電流を流して被覆及び芯材料を溶融するための
電気アークを生成する工程、並に少くとも1.20％のアル
ミニウム及び0.12重量％以下の炭素を有する全溶接金属
として、素材上に溶接棒の金属を沈積する工程を含む。
この方法を用いることにより、毎時約4.56kg（10ポン
ド）より実質的に多い沈積速度がマルチプルパス溶接で
得られ、一方AWSE70T-7の強さ及び延性の要件との適合
を維持しそして０℃（32゜F）で約484cm・kg（35ft・l
b）を越えるチヤーピーＶノツチ靱性を得る。
充填材料は、合金、フラツクス及びシールド成分を含
み、その最初のものは本発明により変更される。実施例
を考慮するとき、充填物は鉄粉末を含むことが見い出さ
れ、それは溶接物のための鉄の他の源を形成し、そして
前記の三種の充填成分の一部ではない。
み、その最初のものは本発明により変更される。実施例
を考慮するとき、充填物は鉄粉末を含むことが見い出さ
れ、それは溶接物のための鉄の他の源を形成し、そして
前記の三種の充填成分の一部ではない。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロバート フイリツプ マンズ アメリカ合衆国オハイオ州 44047 ジエ フアーソン スタンプビル ロード 1817 (56)参考文献 特開 昭57−124595（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−148095（ＪＰ，Ａ)
Claims (12)
- 【請求項１】約22％の最低伸び約5040kg/cm2（約72,000
psi）の最低引張強さを有するマルチプルパスの鋼のす
べての溶接金属を沈積するのに用いられる、圧縮された
粒状の充填材料の一般に同心の芯の回りに形成された外
方の含鉄金属の被覆を有する、自己シールドの消耗可能
な電気アーク溶接棒において：該充填材料が全溶接棒の
重量の約1.50％より多く、約2.5％より少ない量のアル
ミニウムを含み、該粒状充填材料が全溶接棒の2.5〜4.0
重量％の範囲の含量のニッケル及びマンガンの組合せを
有し、該ニッケルは約0.5％より多く、該マンガンは0.7
〜2.0％の範囲にあり、そして該充填材料中の炭素は制
限され、それにより前記の被覆及び芯が溶融且沈積する
とき沈積したすべての溶接金属が、0.12％以下の炭素の
重量％を有することを特徴とする改良された溶接棒。 - 【請求項２】該粒状充填材料中の該ニッケルが、少なく
とも部分的にNiX（式中Ｘは電気アーク中でアルミニウ
ムにより還元可能な１種以上の元素である）の形である
請求項１記載の改良された溶接棒。 - 【請求項３】該粒状充填材料中の該マンガンが、少なく
とも部分的にMnX（式中Ｘは電気アーク中でアルミニウ
ムにより還元可能な１種以上の元素である）の形である
請求項２記載の改良された溶接棒。 - 【請求項４】前記のすべての溶接金属の該チャーピー
（Charpy）Ｖ−ノッチ靱性が、０℃（32゜F）で少なくと
も約484cm・kg（35ft・lb）である請求項３記載の改良
された溶接棒。 - 【請求項５】前記の被覆及び充填材料の該炭素が、全溶
接金属の0.12重量％より少ない炭素含量を有する全溶接
材料をもたらすように選択される量で含まれる請求項１
記載の改良された溶接棒。 - 【請求項６】全溶接金属の該炭素が、全溶接金属の0.10
重量％より少ない％を有する請求項５記載の改良された
溶接棒。 - 【請求項７】前記の粒状の充填材料の該マンガンが、少
なくとも部分的にMnX（式中Ｘは電気アーク中のアルミ
ニウムにより還元可能な１種以上の元素である）の形で
ある請求項１記載の改良された消耗可能な溶接棒。 - 【請求項８】前記の全溶接金属の該チャーピーＶ−ノッ
チ靱性が、０℃（32゜F）で少なくとも約484cm・kg（35f
t・lb）である請求項７記載の改良された溶接棒。 - 【請求項９】前記の全溶接金属の該チャーピーＶ−ノッ
チ靱性が、０℃（32゜F）で少なくとも約484cm・kg（35f
t・lb）である請求項２記載の改良された溶接棒。 - 【請求項１０】前記の全溶接金属の該チャーピーＶ−ノ
ッチ靱性が、０℃（32゜F）で少なくとも約484cm・kg（3
5ft・lb）である請求項１記載の改良された溶接棒。 - 【請求項１１】前記の被覆及び充填材料の該炭素が、全
溶接材料の0.12重量％以下の炭素含量を有する全溶接材
料をもたらすように選択された量で含まれる請求項７記
載の改良された溶接棒。 - 【請求項１２】前記の被覆及び充填材料の該炭素が、全
溶接材料の0.12重量％より少ない炭素含量を有する全溶
接材料をもたらすように選択された量で含まれる請求項
２記載の改良された溶接棒。 よりなる方法。
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| US138880 | 1987-12-29 |
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|---|---|
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| JPH0741435B2 true JPH0741435B2 (ja) | 1995-05-10 |
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-
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-
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