特許 6257489 ガスシールドアーク溶接方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6257489

(24)【登録日】2017年12月15日

(45)【発行日】2018年1月10日

(54)【発明の名称】ガスシールドアーク溶接方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 9/02 20060101AFI20171227BHJP

   B23K 35/368 20060101ALI20171227BHJP

   B23K 35/30 20060101ALI20171227BHJP

【ＦＩ】

   B23K9/02 D

   B23K35/368 B

   B23K35/30 320A

   B23K35/30 A

【請求項の数】5

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2014-197531(P2014-197531)

(22)【出願日】2014年9月26日

(65)【公開番号】特開2016-68097(P2016-68097A)

(43)【公開日】2016年5月9日

【審査請求日】2016年9月1日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001199

【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所

(74)【代理人】

【識別番号】110002000

【氏名又は名称】特許業務法人栄光特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】陳 亮

(72)【発明者】

【氏名】石▲崎▼ 圭人

(72)【発明者】

【氏名】古川 尚英

【審査官】 竹下 和志

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−１９００４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５０−８０９３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−８０３９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／００９３３５２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１０−１２００６９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｋ ９／００ − ９／０３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

下板と立板とを片側すみ肉ガスシールドアーク溶接する方法であって、
水平方向に対して前記下板を傾けて、
電極ワイヤの直径Ｄを１．２〜１．６ｍｍ、
前記下板と前記立板とがなす角度θを９０〜１３０°、
溶接トーチの溶接方向における傾斜角度αを−１０〜２０°、
前記下板の水平方向に対する傾斜角度βを１０〜５０°、
前記溶接トーチと前記下板とがなす角度γを下記数式（Ａ）で示す範囲にして、
前記下板と前記立板とのすみ肉部を溶接するガスシールドアーク溶接方法。
（θ／２）−２０°≦γ≦９０°−β ・・・ （Ａ）

【請求項2】

溶接速度を２００〜７００ｍｍ／分、
溶接電流を２００〜４５０Ａ、
アーク電圧を２０〜４５Ｖ、
チップ母材間距離を１５〜３５ｍｍ、
にする請求項１に記載のガスシールドアーク溶接方法。

【請求項3】

前記電極ワイヤが鋼製外皮にフラックスが充填されたフラックス入りワイヤであり、
前記フラックス入りワイヤは、
前記フラックスの充填率が１０〜２０質量％であり、
ワイヤ全質量あたり、Ｃ：０．０１〜０．１０質量％、Ｓｉ：０．５〜１．５質量％、Ｍｎ：１．５〜３．５質量％、Ｍｇ及びＡｌのうち少なくとも１種：合計で０．１〜２．０質量％、ＴｉＯ_２：１．５〜６．０質量％、Ｎａ化合物、Ｋ化合物及びＬｉ化合物のうち少なくとも１種の化合物：合計で０．０５〜０．４質量％、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２及びＳｉＯ_２のうち少なくとも１種の酸化物：ＴｉＯ_２との合計で２〜８質量％、Ｆｅ：８６質量％以上を含有し、Ｍｎ含有量（質量％）とＳｉ含有量（質量％）との比（Ｍｎ／Ｓｉ）が１．５〜５．５である組成を有する、
請求項１又は２に記載のガスシールドアーク溶接方法。

【請求項4】

前記フラックス入りワイヤは、更に、Ｎｉ及びＭｏのうち少なくとも１種の元素を、ワイヤ全質量あたり、合計で０．１〜３．０質量％含有する請求項３に記載のガスシールドアーク溶接方法。

【請求項5】

前記電極ワイヤは、破断強度が３００〜９００ＭＰａである請求項１又は２に記載のガスシールドアーク溶接方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、片側すみ肉ガスシールドアーク溶接方法に関する。より詳しくは、水平方向に対して下板を傾けて下板と立板とのすみ肉部を溶接するガスシールドアーク溶接方法に関する。

【背景技術】

【0002】

橋梁鋼床板は、強度補強のために、鋼板にＵリブや縦リブを溶接で取付けた構造を採用することが多い。その際の溶接方法としては、主に、ガスシールドアーク溶接方法が用いられている。一方、橋梁鋼床板は、路面を走行する車両の振動荷重を受けるため、構造物全体で高い疲労強度が要求されており、特に溶接部の品質が重要となる。一般的に、溶接継手の強度を確保するためには、溶込みをリブ材の８割以上とすることが望ましいが、溶接時の高温割れを防ぐためには、完全溶込みになってはならない。

【0003】

また、橋梁鋼床板などの溶接構造物には、応力集中を軽減すると共に、疲労強度を確保するため、溶接ビードにも、アンダーカットフリーや止端部の滑らかさなどが要求され、更に、溶接金属部にも十分な強度と衝撃性能が要求される。溶接構造物において、このような高品質な溶接を実現するためには、溶接条件及びその溶接材料がポイントとなる。

【0004】

そこで、下板及び立板からなる水平すみ肉部材の立板が傾斜したすみ肉角度が９０°超の水平すみ肉部の溶接において、アークが安定で、スパッタ発生量が少なく、更に深い溶込みを得るため、ワイヤ組成などを特定した片側水平すみ肉ガスシールドアーク溶接方法が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１に記載の溶接方法では、ワイヤ全質量％で、Ｓｉ：０．３〜１．８％、Ｍｎ：０．８〜４．０％、アーク安定剤：０．０５〜１．８％を含み、フラックス充填率が３〜１０％であるフラックス入りワイヤを用いている。この溶接方法では、例えばワイヤが１．４ｍｍの場合は、溶接電流を３２０〜５２０Ａの範囲にしている。

【0005】

また、従来、Ｕリブ溶接においてＵリブ材の８割以上の溶込みと良好なビード形状を確保するために、スパッタが少なく、ワイヤ送給性がよく、スラグ発生量の少ないフラックス入りワイヤを用いて、溶接電流を２８０〜３４０Ａ、アーク電圧を３２〜３６Ｖ、溶接速度を２２〜２８ｍ／時間、溶接姿勢を下向とする溶接方法も提案されている（特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００３−８０３９６号公報

【特許文献2】中国特許出願公開第１０２８６１９７０号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、前述した特許文献１，２に記載の溶接方法では、橋梁鋼床板などの溶接構造物のリブ取付けなどの溶接において、溶け込みがリブ材の８割以上であるが完全溶込みにはならず、かつアンダーカットフリーで滑らかな溶接ビードを得ることは難しい。具体的には、特許文献１に記載の溶接方法は、フラックス充填率が３〜１０％のフラックス入りワイヤを用いているため、スラグ発生量が少なく、凸ビードになりやすく、溶接ビードと下板のなじみが不十分となる。

【0008】

また、特許文献２に記載の溶接方法は、使用するワイヤに関して成分組成やフラックスの割合などが特定されておらず、また、溶接条件も溶接電流、電圧及び溶接速度しか特定されていないため、要求されている溶接品質を満たす溶接構造物は得られない。

【0009】

そこで、本発明は、適度な溶け込みを有し、溶接ビードが良好なすみ肉溶接継手が得られるガスシールドアーク溶接方法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】

【0010】

本発明に係るガスシールドアーク溶接方法は、下板と立板とを片側すみ肉ガスシールドアーク溶接する方法であり、水平方向に対して前記下板を傾けて、電極ワイヤの直径Ｄを１．２〜１．６ｍｍ、前記下板と前記立板とがなす角度θを９０〜１３０°、溶接トーチの溶接方向における傾斜角度αを−１０〜２０°、前記下板の水平方向に対する傾斜角度βを１０〜５０°、前記溶接トーチと前記下板とがなす角度γを下記数式（Ａ）で示す範囲にして、前記下板と前記立板とのすみ肉部を溶接する。

【0011】

[数１]
（θ／２）−２０°≦γ≦９０°−β ・・・ （Ａ）

【0012】

このガスシールドアーク溶接方法では、例えば、溶接速度を２００〜７００ｍｍ／分、溶接電流を２００〜４５０Ａ、アーク電圧を２０〜４５Ｖ、チップ母材間距離を１５〜３５ｍｍにすることができる。
一方、前記電極ワイヤには、鋼製外皮にフラックスが充填され、前記フラックスの充填率が１０〜２０質量％であり、かつ、ワイヤ全質量あたり、ワイヤ全質量あたり、Ｃ：０．０１〜０．１０質量％、Ｓｉ：０．５〜１．５質量％、Ｍｎ：１．５〜３．５質量％、Ｍｇ及びＡｌのうち少なくとも１種：合計で０．１〜２．０質量％、ＴｉＯ_２：１．５〜６．０質量％、Ｎａ化合物、Ｋ化合物及びＬｉ化合物のうち少なくとも１種の化合物：合計で０．０５〜０．４質量％、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２及びＳｉＯ_２のうち少なくとも１種の酸化物：ＴｉＯ_２との合計で２〜８質量％、Ｆｅ：８６質量％以上を含有し、Ｍｎ含有量（質量％）とＳｉ含有量（質量％）との比（Ｍｎ／Ｓｉ）が１．５〜５．５である組成を有するフラックス入りワイヤを用いることができる。
その場合、前記フラックス入りワイヤは、更に、Ｎｉ及びＭｏのうち少なくとも１種の元素を、ワイヤ全質量あたり、合計で０．１〜３．０質量％含有していてもよい。
また、前記フラックス入りワイヤとしては、破断強度が３００〜９００ＭＰａのものを使用することができる。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、水平方向に対して下板を傾けて、特定条件ですみ肉溶接しているため、適度な溶け込みを有し、溶接ビードが良好なすみ肉溶接継手が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の実施形態のガスシールドアーク溶接方法を示す模式図である。

【図2】Ａ及びＢは図１に示すガスシールドアーク溶接方法における電極ワイヤの傾斜角度αを示す模式図であり、Ａはαがプラスの場合、Ｂはαがマイナスの場合を示す。

【図3】Ａ〜Ｃは溶け込み及びビード形状の判断基準例を示す顕微鏡写真であり、Ａ及びＣは不良の例を示し、Ｂは良好の例を示す。

【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。図１は本発明の実施形態のガスシールドアーク溶接方法を示す模式図である。また、図２Ａ，Ｂは図１に示すガスシールドアーク溶接方法における電極ワイヤの傾斜角度αを示す模式図であり、図２Ａはαがプラスの場合、図２Ｂはαがマイナスの場合を示す。

【0016】

図１に示すように、本実施形態のガスシールドアーク溶接方法は、水平方向に対して下板１を傾け、下板１と立板２とのすみ肉部を片側すみ肉ガスシールドアーク溶接する。ここで、下板１及び立板２はいずれも鋼製部材であり、立板２は図１に示すＵリブに限定されず縦リブなどの他の形態でもよい。

【0017】

本実施形態のガスシールドアーク溶接方法では、電極ワイヤ４には直径（ワイヤ径）Ｄが１．２〜１．６ｍｍのものを使用し、下板１と立板２とがなす角度θは９０〜１３０°、電極ワイヤ４の溶接方向における傾斜角度αは−１０〜２０°、下板１の水平方向に対する傾斜角度βは１０〜５０°、電極ワイヤ４と下板１とがなす角度γは下記数式（Ａ）で示す範囲にする。

【0018】

[数２]
（θ／２）−２０°≦γ≦９０°−β ・・・ （Ａ）

【0019】

溶接条件は、溶接速度を２００〜７００ｍｍ／分、溶接電流を２００〜４５０Ａ、アーク電圧を２０〜４５Ｖ、チップ母材間距離Ｌを１５〜３５ｍｍとすることが好ましい。また、溶接ワイヤ４には、フラックスの充填率、成分組成及び破断強度が特定の範囲にあるフラックス入りワイヤを使用することが好ましい。

【0020】

次に、本実施形態のガスシールドアーク溶接方法における各種条件設定の理由について説明する。

【0021】

［電極ワイヤ４の直径Ｄ：１．２〜１．６ｍｍ］
溶接に用いる電極ワイヤ４の直径Ｄが細過ぎると、具体的にワイヤ径Ｄが１．２ｍｍ未満の場合、アークが広がりにくく、溶接ビードが疲労強度に不利な凸の形状にやりやすい。一方、電極ワイヤ４の直径Ｄが太過ぎると、具体的にはワイヤ径Ｄが１．６を超えると、ワイヤの送給性が低下する。よって、本実施形態のガスシールドアーク溶接方法では、直径Ｄが１．２〜１．６ｍｍの電極ワイヤを使用する。

【0022】

［下板１と立板２とがなす角度θ：９０〜１３０°］
下板１と立板２とがなす角度θは、安全性の観点から、種々の強度計算により算出された値であり、現在一般に採用されている規準などに基づいている。本発明は、橋梁鋼床板などの溶接構造物への適用を前提としているため、従来の設計規準に従い、下板１と立板２とがなす角度θは９０〜１３０°とした。

【0023】

なお、本発明は、下板１と立板２とがなす角度θが９０〜１３０°を前提としているため、角度θを９０°未満にして溶接した場合、その他の条件を満たしても、良好なビード形状や溶け込み形状は得られない。また、角度θを１３０°超にして溶接した場合も、十分な脚長が得られず、良好なビード形状は得られない。

【0024】

［トーチ３の溶接方向における傾斜角度α：−１０〜２０°］
一般的に、図２Ａに示すように、溶接方向におけるトーチ３の傾斜角度αがプラスであれば前進角、図２Ｂに示すように傾斜角度αがマイナスであれば後退角という。そして、前進角が大きくなるに従い、ビード幅は広くなるが、溶け込みは浅くなる。一方、後退角が大きくなると、溶け込みは深くなるが、ビード幅が狭くなり、母材とのなじみが劣化する。

【0025】

具体的には、トーチ３の溶接方向における傾斜角度αが−１０°よりも小さくなると、即ち、後退角が１０°よりも大きくなると、母材とのなじみが劣化し、良好な溶接ビードが得られなくなる。また、トーチ３の溶接方向における傾斜角度αが２０°を超えると、即ち、前進角が２０°よりも大きくなると、溶込みを立板（リブ材）の８割以上にすることができなくなる。よって、本実施形態のガスシールドアーク溶接方法では、トーチ３の溶接方向における傾斜角度αを−１０〜２０°とする。

【0026】

［下板１の水平方向に対する傾斜角度β：１０〜５０°］
溶接ビード形状を良好にするために、水平方向に対して下板１を傾斜させて溶接することがある。本発明は、下板１を傾斜させて溶接することを前提にしており、下板１の水平方向に対する傾斜角度βが１０°未満の場合、その他の条件を満たしたとしても、本発明の効果が得られず、良好な溶接ビードが得られない。一方、下板１は、傾斜が大きくなるに従い溶け込みが深くなる傾向があり、その傾斜角度βを５０°よりも大きくすると、溶接金属が立板（リブ材）を貫通する虞がある。よって、本実施形態のガスシールドアーク溶接方法では、下板１の水平方向に対する傾斜角度βを１０〜５０°とする。

【0027】

［トーチ３と下板１とがなす角度γ：（θ／２）−２０°≦γ≦９０°−β］
ビード形状と溶け込みを両立するためには、トーチ３と下板１とがなす角度γと、下板１と立板２とがなす角度θと、下板１の水平方向に対する傾斜角度βとの関係が重要となる。具体的には、トーチ３と下板１とがなす角度γが、（θ／２）−２０°よりも小さいと、溶接金属が下板１に寄り過ぎて、ビード形状が劣化する。一方、トーチ３と下板１とがなす角度γが、９０°−βよりも大きくなると、溶け込みが浅くなり、溶込みを立板（リブ材）の８割以上にすることが難しくなる。よって、本実施形態のガスシールドアーク溶接方法では、トーチ３と下板１とがなす角度γは、上記数式（Ａ）に示す範囲、即ち、｛（θ／２）−２０°｝以上かつ（９０°−β）以下とする。

【0028】

［溶接速度：２００〜７００ｍｍ／分］
溶接速度が２００ｍｍ／分未満の場合、入熱が高すぎて、溶接金属が立板（リブ材）を貫通する虞があり、更に、溶接金属が多くなって、垂れビードになりやすい。一方、溶接速度が７００ｍｍ／分を超えると、溶け込みを立板（リブ材）の板厚の８割以上にすることができないことがある。このため、溶接速度は、２００〜７００ｍｍ／分とすることが好ましい。

【0029】

［溶接電流：２００〜４５０Ａ］
適正な溶接電流の範囲は、電極ワイヤ４の直径Ｄによって異なるが、例えば直径Ｄが１．２ｍｍのワイヤを使用する場合、溶接電流を２００Ａ未満にすると、溶け込みが立板（リブ材）の板厚の８割以上になりにくい。また、直径Ｄが１．６ｍｍのワイヤを使用する場合、溶接電流が４５０Ａを超えると、溶接金属が立板（リブ材）を貫通する虞がある。このため、電極ワイヤ４の直径Ｄが１．２〜１．６ｍｍの範囲においては、溶接電流は２００〜４５０Ａの範囲にすることが好ましい。

【0030】

［アーク電圧：２０〜４５Ｖ］
アーク電圧が２０Ｖ未満の場合、アークの広がりが小さくなり、ビード形状が凸になりやすく、更に、電極ワイヤ４が母材（下板１、立板２）に突っ込み、安定な溶接ビードが得られにくい。一方、アーク電圧が４５Ｖを超えると、アーク長が長くなって、溶け込みが浅くなる傾向があり、更に、大気が溶接金属に巻き込まれて、ガス欠陥が発生しやすい。このため、アーク電圧は２０〜４５Ｖの範囲にすることが好ましい。

【0031】

［チップ母材間距離Ｌ：１５〜３５ｍｍ］
チップ母材間距離Ｌが１５ｍｍよりも短いと、シールドガス排出用のノズルと母材（下板１、立板２）とが干渉しないようにトーチ３を配置することが難しくなり、更に、溶接中に発生したスパッタがノズル先端に付着して、シールドガスの流れが低下しやすくなる。一方、チップ母材間距離Ｌが３５ｍｍよりも長いと、溶接中のトーチ振動などによって、安定なビード形状が得られにくくなり、更に、大気が溶接金属に巻き込まれて、ガス欠陥が発生しやすくなる。このため、チップ母材間距離Ｌは１５〜３５ｍｍとすることが好ましい。

【0032】

［電極ワイヤ４の種類：フラックス入りワイヤ］
本実施形態のガスシールドアーク溶接方法に用いる電極ワイヤ４は、消耗電極として用いられる溶接材料であればその種類は特に限定されるものではないが、鋼製外皮にフラックスが充填されたフラックス入りワイヤを用いることが好ましい。特に、フラックスの充填率が１０〜２０質量％であり、ワイヤ全質量あたり、Ｃ：０．０１〜０．１０質量％、Ｓｉ：０．５〜１．５質量％、Ｍｎ：１．５〜３．５質量％、Ｍｇ及びＡｌのうち少なくとも１種：合計で０．１〜２．０質量％、ＴｉＯ_２：１．５〜６．０質量％、Ｎａ化合物、Ｋ化合物、及びＬｉ化合物のうち少なくとも１種の化合物：合計で０．０５〜０．４質量％、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２及びＳｉＯ_２のうち少なくとも１種の酸化物：ＴｉＯ_２との合計で２〜８質量％、Ｆｅ：８６質量％以上を含有し、Ｍｎ含有量（質量％）とＳｉ含有量（質量％）との比（Ｍｎ／Ｓｉ）が１．５〜５．５である組成を有するフラックス入りワイヤが好ましい。

【0033】

＜フラックス充填率：１０〜２０質量％＞
フラックス充填率が１０質量％未満の場合、溶接ビードを覆うスラグの量が少なくなり、良好なビード形状が得られないことがある。一方、フラックス充填率が２０質量％を超えると、溶着金属中の酸素量が高くなり、衝撃性能が劣化することがある。このため、フラックス入りワイヤのフラックス充填率は、１０〜２０質量％であることが好ましい。

【0034】

＜Ｃ：０．０１〜０．１０質量％＞
Ｃは、焼き入れ元素として知られている。一般的に溶接金属のミクロ組織は細かいほど衝撃性能が高い。細かいミクロ組織を有する溶接金属を得るには、０．０１質量％以上のＣ添加が有効な手段である。一方、Ｃは固溶強化元素でもあるので、０．１０質量％以上を添加すると溶接金属の強度が上昇しすぎて、衝撃性能は逆に低下する。このため、フラックス入りワイヤのＣ含有量は、ワイヤ全質量あたり、０．０１〜０．１０質量％であることが好ましい。

【0035】

＜Ｓｉ：０．５〜１．５質量％＞
Ｓｉは、脱酸元素として必須な元素であるが、多量に添加すると、溶接金属の強度が上昇しすぎて、衝撃性能が劣化する。具体的には、ワイヤ全質量あたりのＳｉ量が、０．５質量％未満の場合、脱酸が不十分となり、ガス欠陥が発生しやすくなり、更に、ビード形状が劣化する場合もある。一方、Ｓｉを、ワイヤ全質量あたり１．５質量％を超えて添加すると、溶接金属の衝撃性能が低下して、健全な溶接継手が得られないことがある。このため、フラックス入りワイヤのＳｉ含有量は、ワイヤ全質量あたり、０．５〜１．５質量％であることが好ましい。なお、ここでいうＳｉには、酸化物の形態で添加されるＳｉは含まない。

【0036】

＜Ｍｎ：１．５〜３．５質量％＞
Ｍｎは、脱酸及び溶接金属の衝撃性能の確保の目的で添加する。一方、Ｍｎを多量に添加すると、溶接金属の強度が上昇しすぎて、母材（下板１、立板２）との間で強度の差が大きくなり、溶接継手の疲労強度が低下しやすくなり、更に、水素割れも発生しやすくなる。具体的には、ワイヤ全質量あたりのＭｎ量が１．５質量％未満の場合、溶接金属の衝撃性能が不十分になることがあり、また、Ｍｎを、ワイヤ全質量あたり３．５質量％を超えて添加すると、溶接金属の強度が高くなりすぎることがある。このため、フラックス入りワイヤのＭｎ含有量は、ワイヤ全質量あたり、１．５〜３．５質量％であることが好ましい。

【0037】

＜Ｍｇ及びＡｌ：合計で０．１〜２．０質量％＞
Ｍｇ及びＡｌは、強脱酸剤として添加する。溶接金属中の酸素量は、衝撃性能に大きく影響する。そこで、衝撃性能を確保するためには、ＭｇやＡｌを添加して、溶接金属の酸素量を低減させる必要がある。ただし、Ｍｇ及びＡｌの総含有量がワイヤ全質量あたり０．１質量％未満の場合、脱酸効果が十分に得られない。一方、Ｍｇ及びＡｌの総含有量がワイヤ全質量あたり２．０質量％を超えると、溶接作業性が劣化する。このため、フラックス入りワイヤは、Ｍｇ及びＡｌのいずれか一方又は両方を、ワイヤ全質量あたり、合計で０．１〜２．０質量％含有していることが好ましい。

【0038】

＜ＴｉＯ_２：１．５〜６．０質量％＞
ＴｉＯ_２は、スラグ発生剤及びアーク安定剤として添加する。しかしながら、ＴｉＯ_２含有量が、ワイヤ全質量あたり１．５質量％未満の場合、溶接ビード表面を覆うスラグ量が少なくなり、ビード形状が劣化することがある。一方、ＴｉＯ_２含有量が、ワイヤ全質量あたり６．０質量％を超えると、溶着金属中の酸素量が増加して、衝撃性能が低下することがある。このため、フラックス入りワイヤのＴｉＯ_２含有量は、ワイヤ全質量あたり、１．５〜６．０質量％であることが好ましい。

【0039】

＜Ｎａ化合物、Ｋ化合物及びＬｉ化合物：合計で０．０５〜０．４質量％＞
Ｎａ、Ｋ及びＬｉなどのアルカリ金属を含む化合物は、アーク安定剤として作用する。このため、フラックス入りワイヤには、Ｎａ化合物、Ｋ化合物及びＬｉ化合物のうち、少なくとも１種が添加されていることが好ましい。ただし、Ｎａ化合物、Ｋ化合物及びＬｉ化合物の総含有量が、ワイヤ全質量あたり０．０５質量％未満の場合、十分な効果が得られず、アークが不安定となり、良好なビード形状が得られないことがある。

【0040】

一方、これらのアルカリ金属化合物の総含有量が、ワイヤ全質量あたり０．４質量％を超えても、アークを安定させる効果は変わらず、却ってワイヤが吸湿したり、溶接金属の拡散性水素が高くなって、低温割れが発生しやすくなる。このため、フラックス入りワイヤは、Ｎａ化合物、Ｋ化合物及びＬｉ化合物のうち少なくとも１種の化合物を、ワイヤ全質量あたり、合計で０．０５〜０．４質量％含有していることが好ましい。

【0041】

＜Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２及びＳｉＯ_２：ＴｉＯ_２との合計で２〜８質量％＞
Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２及びＳｉＯ_２はスラグ発生剤であり、溶接ビードを得るのに不可欠な成分であり、フラックス入りワイヤには、これらのうち少なくとも１種の酸化物が添加されていることが好ましい。なお、前述したように、ＴｉＯ_２もスラグ発生剤として作用する。そこで、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２及びＳｉＯ_２については、ＴｉＯ_２との合計量で規定する。

【0042】

具体的には、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２及びＳｉＯ_２の総含有量が、ＴｉＯ_２との合計で、ワイヤ全質量あたり２質量％未満の場合、溶接ビード表面を覆うスラグ量が少なくなり、ビード形状が劣化することがある。一方、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２及びＳｉＯ_２の総含有量が、ＴｉＯ_２との合計で、ワイヤ全質量あたり８質量％を超えると、溶着金属中の酸素量が増加して、衝撃性能が低下することがある。このため、フラックス入りワイヤは、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２及びＳｉＯ_２のうち少なくとも１種の酸化物を、ＴｉＯ_２との合計で、ワイヤ全質量あたり、２〜８質量％含有していることが好ましい。

【0043】

＜Ｍｎ／Ｓｉ：１．５〜５．５＞
Ｓｉ及びＭｎは、いずれも脱酸元素として添加されるが、これらの元素の添加比率によっては、ビード形状や溶接金属の衝撃性能に影響を及ぼすことがある。具体的には、ワイヤ全質量あたりのＭｎ含有量（質量％）とＳｉ含有量（質量％）の比（＝ＭＮ／Ｓｉ）が１．５未満の場合、十分な衝撃性能が得られないことがあり、また、Ｍｎ／Ｓｉが５．５を超えると、良好なビード形状が得られないことがある。このため、このため、フラックス入りワイヤにおけるＭｎ含有量（質量％）とＳｉ含有量（質量％）の比（＝ＭＮ／Ｓｉ）は、１．５〜５．５であることが好ましい。

【0044】

＜Ｎｉ及びＭｏ：合計で０．１〜３．０質量％＞
本実施形態のガスシールドアーク溶接方法で使用されるフラックス入りワイヤは、前述した各成分に加えて、ＮｉやＭｏなどの合金元素を含有していてもよい。各種合金成分のうち、Ｎｉ及びＭｏは、例えば−４０℃における低温靭性や、５９０ＭＰａ以上の高強度の溶接金属を得る場合は必要な合金元素であるため、必要に応じて添加される。なお、Ｎｉ及びＭｏは、両方が添加されていてもよいが、少なくとも一方が添加されていれば、溶接金属の強度向上の効果が得られる。

【0045】

ただし、Ｎｉ及びＭｏの総含有量が、ワイヤ全質量あたり０．１質量％未満の場合、前述した添加効果が得られない。一方、Ｎｉ及びＭｏの総含有量が、ワイヤ全質量あたり３．０質量％を超えると、溶接金属の強度が高くなりすぎる。よって、フラックス入りワイヤにＮｉ及びＭｏを添加する場合は、その総含有量を、ワイヤ全質量あたり０．１〜３．０質量％とすることが好ましい。

【0046】

＜Ｆｅ：８６質量％以上＞
Ｆｅ源としては、鋼板外皮、フラックスに添加される鉄粉やＦｅ合金などが挙げられる。Ｆｅ含有量が、ワイヤ質量あたり８６％未満の場合、ワイヤの溶着速度が遅くなり、所定のビード形状が得られにくくなる。よって、Ｆｅ含有量は、ワイヤ質量あたり、８６質量％以上とすることが好ましい。

【0047】

＜不可避的不純物＞
本実施形態のガスシールドアーク溶接方法で使用されるフラックス入りワイヤの成分組成における残部は、不可避的不純物である。本実施形態で使用するフラックス入りワイヤにおける不可避的不純物としては、Ｂ及びＢ化合物、ＲＥＭ（希土類元素）、Ｐ、Ｓ、Ａｌ、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｖ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｃａ及びＮなどが挙げられる。

【0048】

＜製造方法＞
フラックス入りワイヤの製造方法は、特に限定されるものではないが、例えば、以下に示す方法で製造することができる。先ず、外皮を構成する鋼帯を、長手方向に送りながら成形ロールにより成形し、Ｕ字状のオープン管にする。次に、フラックスが所定の化学組成となるように、酸化物と、金属又は合金と、Ｆｅ粉などを所要量配合し、これを外皮に充填した後、断面が円形になるように加工する。その後、冷間引き抜き加工により伸線し、例えば１．２〜１．６ｍｍのワイヤ径とする。なお、冷間加工途中に加工硬化したワイヤを軟化させるために、焼鈍を施してもよい。

【0049】

［破断強度：３００〜９００ＭＰａ］
電極ワイヤ４の破断強度は、送給性に大きな影響を及ぼす。具体的には、電極ワイヤ４の破断強度が３００ＭＰａ未満の場合、ワイヤが座屈しやすく、安定して送給することができないことがある。一方、電極ワイヤの破断強度が９００ＭＰａを超えると、ライナとの接触が強くなり、摩擦抵抗が高くなりすぎて、送給性が低下することがある。このため、電極ワイヤ４の破断強度は、３００〜９００ＭＰａであることが好ましい。なお、ここでいう破断強度は、ＪＩＳ Ｚ ２２４１に規定される方法により測定した値である。

【0050】

以上詳述したように、本実施形態のガスシールドアーク溶接方法は、水平方向に対して下板を傾けて、特定条件ですみ肉溶接しているため、下板とＵリブや縦リブとのすみ肉溶接において、溶込みは立板（リブ材）の板厚の８割以上でかつ完全溶込みにはならず、更に、アンダーカットフリーで滑らかな溶接ビードが得られる。その結果、適度な溶け込みを有し、溶接ビードが良好なすみ肉溶接継手が得られる。

【実施例】

【0051】

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、下板（材質：ＪＩＳ Ｇ ３１０６ ＳＭ４９０Ａ、サイズ：厚さ１６ｍｍ、幅１００ｍｍ、長さ７５０ｍｍ）と、立板（材質：ＪＩＳ Ｇ ３１０６ ＳＭ４９０Ａ、サイズ：厚さ９ｍｍ、幅１００ｍｍ、長さ７５０ｍｍ）を、下記表１に示す組成で、フラックス充填率が１５．０質量％、破断強度が６５０ＭＰａのフラックス入りワイヤを使用し、その他の条件を変えて片側すみ肉ガスシールドアーク溶接を行い、溶け込み及び溶接ビードなどを評価した。

【0052】

【表1】

【0053】

［評価基準］
図３Ａ〜Ｃは溶け込み及びビード形状の判断基準例を示す顕微鏡写真であり、図３Ａ及びＣは不良の例を示し、図３Ｂは良好の例を示す。溶け込み形状の評価は、図３Ａに示すように溶込みが立板（リブ材）の板厚の８割未満の場合又は図３Ｃに示すように溶け込みが立板（リブ材）貫通していた場合を不良（×）、図３Ｂに示すように、溶込みが（リブ材）の板厚の８割以上でかつ完全溶込みでなかった場合を良好（○）、更に溶け込みが（リブ材）の板厚の８．５〜９．５割であった場合を優良（◎）とした。また、ビード形状の評価は、アンダーカットが発生した場合を不良（×）、アンダーカットが発生しなかった場合を良好（○）、更に、凸形状にならず滑らかなビードであった場合を優良（◎）とした。

【0054】

＜第１実施例＞
先ず、直径Ｄが異なる複数の電極ワイヤを使用し、それ以外の条件は同じにして溶接を行った。この第１実施例では、ビード形状及び溶け込み形状と併せて、ワイヤ送給性についても評価した。ワイヤ送給性の評価は、所定のワイヤ送給速度（無負荷の場合に相当）の８割未満の速度しか出なかった場合を不良（×）、８割以上が出た場合を良好（○）、更に、所定のワイヤ送給速度の９割以上が出た場合は優良（◎）とした。

【0055】

【表2】

【0056】

上記表２に示す比較例１，２は、ワイヤ径Ｄが本発明の範囲よりも太い場合の例であり、ワイヤ送給がスムーズではなく、その結果ビード形状も不良であった。また、比較例６，７は、ワイヤ径Ｄが本発明の範囲よりも細い場合の例であり、電極ワイヤが溶接中に座屈しやすく、ワイヤ送給性も低下し、良好なビードが得られなかった。これに対して、実施例３〜５は、ビード形状、溶け込み形状及びワイヤ送給性のいずれもが良好であった。

【0057】

＜第２実施例＞
第２実施例では、電極ワイヤの溶接方向における傾斜角度αを変えて、それ以外の条件は同じにして溶接を行い、ビード形状及び溶け込み形状を評価した。各種条件及び評価結果を下記表３にまとめて示す。

【0058】

【表3】

【0059】

上記表３に示す比較例８は電極ワイヤの後退角が大きすぎて、ビード形状及び溶け込み形状が劣化した。また、比較例１３は、前進角が大きすぎて、ビード形状は良好であったが、溶け込みが浅くなり、立板（リブ材）板厚の８割に満たなかった。これに対して、実施例９〜１２は、ビード形状及び溶け込み形状共に良好であった。

【0060】

＜第３実施例＞
第３実施例では、下板と立板とがなす角度θを変えて、それ以外の条件は同じにして溶接を行い、ビード形状及び溶け込み形状を評価した。各種条件及び評価結果を下記表４にまとめて示す。

【0061】

【表4】

【0062】

上記表４に示す比較例１４は、下板と立板とがなす角度θが本発明の範囲よりも小さかったため、ビード形状及び溶け込み形状とも不良であった。また、比較例１８は、下板と立板とがなす角度θが本発明の範囲よりも大きかったため、溶け込み形状は良好であったが、十分な脚長が得られず、良好なビード形状は得られなかった。これに対して、実施例１５〜１７は、ビード形状及び溶け込み形状共に良好であった。

【0063】

＜第４実施例＞
第４実施例では、下板の水平方向に対する傾斜角度βを変えて、それ以外の条件は同じにして溶接を行い、ビード形状及び溶け込み形状を評価した。各種条件及び評価結果を下記表５にまとめて示す。

【0064】

【表5】

【0065】

上記表５に示す比較例１９は、傾斜角度βが本発明の範囲よりも小さいため、良好なビード形状及び溶け込み形状が得られなかった。また、比較例２３は、傾斜角度βが本発明の範囲よりも大きいため、図３Ｃに示すように、溶接金属が立板（リブ材）を貫通してしまった。これに対して、実施例２０〜２２は、ビード形状及び溶け込み形状共に良好であった。

【0066】

＜第５実施例＞
第５実施例では、電極ワイヤと下板とがなす角度γを変えて、それ以外の条件は同じにして溶接を行い、ビード形状及び溶け込み形状を評価した。各種条件及び評価結果を下記表６にまとめて示す。

【0067】

【表6】

【0068】

上記表６に示す比較例２４は、角度γが本発明の範囲よりも小さいため、立板の脚長が小さくなり、ビード形状が劣化し、更に、完全溶け込みとなった。また、比較例２８は、角度γが本発明の範囲よりも大きいため、良好なビード形状が得られず、また、溶け込みも立板（リブ材）の板厚の８割未満であった。これに対して、実施例２５〜２７は、ビード形状及び溶け込み形状共に良好であった。

【0069】

＜第６実施例＞
第６実施例では、溶接速度を変えて、それ以外の条件は同じにして溶接を行い、ビード形状及び溶け込み形状を評価した。各種条件及び評価結果を下記表７にまとめて示す。なお、下記表７に示すＮｏ．２９〜３４は、いずれも本発明の範囲内の実施例である。

【0070】

【表7】

【0071】

上記表７に示すように、実施例３０〜３３は、溶接速度を２００〜７００ｍｍ／分の範囲にしているため、ビード形状及び溶け込み形状共に優れていた。一方、実施例２９は、溶接速度が遅めであったため、溶接金属が多くなり、ビード形状がやや垂れ気味であった。また、実施例３４は、溶接速度が速かったため、溶け込みが立板（リブ材）の板厚の８割ぎりぎりとなり、余裕がなかった。

【0072】

＜第７実施例＞
第７実施例では、溶接電流を変えて、それ以外の条件は同じにして溶接を行い、ビード形状及び溶け込み形状を評価した。各種条件及び評価結果を下記表８にまとめて示す。なお、下記表８に示すＮｏ．３５〜４０は、いずれも本発明の範囲内の実施例である。

【0073】

【表8】

【0074】

上記表８に示すように、実施例３６〜３９は、溶接電流が２００〜４５０Ａであったため、ビード形状及び溶け込み形状共に優れていた。一方、実施例３５は、溶接電流が低かったため、溶け込みが立板（リブ材）の板厚の８割ぎりぎりとなり、余裕がなかった。また、実施例４０は、溶接電流が高めであったため、ビード形状がやや垂れ気味であった。

【0075】

＜第８実施例＞
第８実施例では、アーク電圧を変えて、それ以外の条件は同じにして溶接を行い、ビード形状及び溶け込み形状を評価した。各種条件及び評価結果を下記表９にまとめて示す。なお、下記表９に示すＮｏ．４１〜４６は、いずれも本発明の範囲内の実施例である。

【0076】

【表9】

【0077】

上記表９に示すように、実施例４２〜４５は、アーク電圧が２０〜４５Ｖであったため、ビード形状及び溶け込み形状共に優れていた。一方、実施例４１は、アーク電圧が低かったため、ビード形状がやや凸形状であった。また、実施例４６は、本アーク電圧が高めであったため、アーク長が長くなり、溶け込みが立板（リブ材）の板厚の８割ぎりぎりとなり、余裕がなかった。

【0078】

＜第９実施例＞
第９実施例では、チップ母材間距離を変えて、それ以外の条件は同じにして溶接を行い、ビード形状及び溶け込み形状を評価した。各種条件及び評価結果を下記表１０にまとめて示す。なお、下記表１０に示すＮｏ．４７〜５１は、いずれも本発明の範囲内の実施例である。

【0079】

【表10】

【0080】

上記表１０に示すように、チップ母材間距離を１５〜３５ｍｍにした実施例４８〜５０は、ビード形状及び溶け込み形状共に優れていた。一方、実施例４７は、チップ母材間距離が短かったため、ノズルとリブ材との干渉を避けるために、溶接トーチの下板に対する角度（γ）を小さくする必要があった。このため、溶接金属がやや下板に寄っており、ビード形状及び溶け込み形状がやや不安定であった。また、実施例５１は、チップ母材間の距離が長かったため、溶接中の振動などにより、ビード形状がやや不安定であった。

【0081】

＜第１０実施例＞
第１０実施例では、フラックス充填率が異なるフラックス入りワイヤを使用し、下記表１１に示す溶接条件で溶接を行い、溶接金属の衝撃性能及びビード形状を評価した。

【0082】

【表11】

【0083】

本実施例で用いた各フラックス入りワイヤのフラックス充填率、成分組成及びワイヤの破断強度を、下記表１２に示す。なお、下記表１２に示すＮｏ．５２〜５６のフラックス入りワイヤは、いずれも本発明の範囲内の実施例である。また、各ワイヤの破断強度は、各試験材から、ＪＩＳ Ｚ ２２４１ ２号に対応した試験片を作製し、ＪＩＳ Ｚ ２２４１に準拠した方法で測定した値であり、以下の実施例においても同様である。

【0084】

【表12】

【0085】

また、下記表１３に各フラックス入りワイヤの評価結果を示す。なお、下記表１３に示す溶接金属の衝撃性能の評価は、各サンプルについて、ＪＩＳ Ｚ ３３１３に準拠して、−２０℃における吸収エネルギーを３回測定し、その平均値が４７Ｊ未満の場合を不良（×）、４７Ｊ以上の場合を良好（○）、更に、６０Ｊ以上の場合を優良（◎）とした。

【0086】

【表13】

【0087】

上記表１３に示すように、フラックス充填率が１０〜２０質量％のフラックス入りワイヤを用いた実施例５３〜５５は、溶接金属の衝撃性能が高く及びビード形状も優れていた。一方、実施例５２は、フラックスの充填率が低かったため、ビード形状がやや垂れ気味であった。また、実施例５６は、フラックス充填率が高かったため、衝撃性能が４７Ｊ以上ではあったが、６０Ｊには届かなかった。

【0088】

＜第１１実施例＞
第１１実施例では、Ｃ含有量が異なるフラックス入りワイヤを使用し、上記表１１に示す溶接条件で溶接を行い、溶接金属の衝撃性能及びビード形状を評価した。本実施例で用いた各フラックス入りワイヤのフラックス充填率、成分組成及びワイヤ強度を下記表１４に、評価結果を下記表１５に、それぞれ示す。なお、下記表１４及び表１５に示すＮｏ．５７〜６１のフラックス入りワイヤは、いずれも本発明の範囲内の実施例である。

【0089】

【表14】

【0090】

【表15】

【0091】

上記表１３に示すように、Ｃ含有量が０．０１〜０．１０質量％のフラックス入りワイヤを用いた実施例５８〜６０は、溶接金属の衝撃性能が高く及びビード形状も優れていた。一方、実施例５７は、Ｃ含有量が少なかったため、溶接金属の組織はやや粗く、衝撃性能が４７Ｊ以上ではあったが、６０Ｊには届かなかった。また、実施例６１は、Ｃ含有量が多めであったため、硬いベーナイト組織になるので、衝撃性能が４７Ｊ以上ではあったが、６０Ｊには届かなかった。

【0092】

＜第１２実施例＞
第１２実施例では、Ｓｉ含有量が異なるフラックス入りワイヤを使用し、上記表１１に示す溶接条件で溶接を行い、溶接金属の衝撃性能及びビード形状を評価した。本実施例で用いた各フラックス入りワイヤのフラックス充填率、成分組成及びワイヤ強度を下記表１６に、評価結果を下記表１７に、それぞれ示す。なお、下記表１６及び表１７に示すＮｏ．６２〜６６のフラックス入りワイヤは、いずれも本発明の範囲内の実施例である。

【0093】

【表16】

【0094】

【表17】

【0095】

上記表１７に示すように、Ｓｉ含有量が０．５〜１．５質量％のフラックス入りワイヤを用いた実施例６３〜６５は、溶接金属の衝撃性能が高く及びビード形状も優れていた。一方、実施例６２は、Ｓｉ含有量が少なかったため、ビードの母材とのなじみが若干劣ってた。また、実施例６６は、Ｓｉ含有量が多めであったため、衝撃性能が４７Ｊ以上ではあったが、６０Ｊには届かなかった。

【0096】

＜第１３実施例＞
第１３実施例では、Ｍｎ含有量が異なるフラックス入りワイヤを使用し、上記表１１に示す溶接条件で溶接を行い、溶接金属の衝撃性能及びビード形状を評価した。本実施例で用いた各フラックス入りワイヤのフラックス充填率、成分組成及びワイヤ強度を下記表１８に、評価結果を下記表１９に、それぞれ示す。なお、下記表１８及び表１９に示すＮｏ．６７〜７１のフラックス入りワイヤは、いずれも本発明の範囲内の実施例である。

【0097】

【表18】

【0098】

【表19】

【0099】

上記表１９に示すように、Ｍｎ含有量が１．５〜３．５質量％のフラックス入りワイヤを用いた実施例６３〜６５は、溶接金属の衝撃性能が高く及びビード形状も優れていた。一方、実施例６２は、Ｍｎ含有量が少なかったため、衝撃性能が４７Ｊ以上ではあったが、６０Ｊには届かなかった。また、実施例６６は、Ｍｎ含有量が多めであったため、溶接金属が高強度化され、衝撃性能が６０Ｊには届かなかった。

【0100】

＜第１４実施例＞
強脱酸剤であるＭｇ若しくはＡｌ又はその両方の含有量が異なるフラックス入りワイヤを使用し、上記表１１に示す溶接条件で溶接を行い、溶接金属の衝撃性能及びビード形状を評価した。本実施例で用いた各フラックス入りワイヤのフラックス充填率、成分組成及びワイヤ強度を下記表２０に、評価結果を下記表２１に、それぞれ示す。なお、下記表２０及び表２１に示すＮｏ．７２〜７６のフラックス入りワイヤは、いずれも本発明の範囲内の実施例である。

【0101】

【表20】

【0102】

【表21】

【0103】

上記表２１に示すように、Ｍｇ及びＡｌの総含有量が０．１〜２．０質量％のフラックス入りワイヤを用いた実施例７３〜７５は、溶接金属の衝撃性能が優れていた。一方、実施例７２は、ＭｇおよびＡｌ含有量が少なかったため、衝撃性能が４７Ｊ以上ではあったが、６０Ｊには届かなかった。また、実施例７６は、ＭｇおよびＡｌ含有量が多めであったため、溶接作業性の劣化に起因したビード形状がやや不安定であった。

【0104】

＜第１５実施例＞
第１５実施例では、ＴｉＯ_２含有量が異なるフラックス入りワイヤを使用し、上記表１１に示す溶接条件で溶接を行い、溶接金属の衝撃性能及びビード形状を評価した。本実施例で用いた各フラックス入りワイヤのフラックス充填率、成分組成及びワイヤ強度を下記表２２に、評価結果を下記表２３に、それぞれ示す。なお、下記表２２及び表２３に示すＮｏ．７７〜８１のフラックス入りワイヤは、いずれも本発明の範囲内の実施例である。

【0105】

【表22】

【0106】

【表23】

【0107】

上記表２３に示すように、ＴｉＯ_２含有量が１．５〜６．０質量％のフラックス入りワイヤを用いた実施例７８〜８０は、溶接金属の衝撃性能が高く及びビード形状も優れていた。一方、実施例７７は、ＴｉＯ_２含有量が少なかったため、ビード形状がやや不安定であった。また、実施例８１は、ＴｉＯ_２含有量が多めであったため、衝撃性能が４７Ｊ以上ではあったが、６０Ｊには届かなかった。

【0108】

＜第１６実施例＞
第１６実施例では、アーク安定剤としてのアルカリ金属の含有量が異なるフラックス入りワイヤを使用し、下記表２４に示す溶接条件で溶接を行い、溶接金属の拡散水素量及びビード形状を評価した。

【0109】

【表24】

【0110】

本実施例で用いた各フラックス入りワイヤのフラックス充填率、成分組成及びワイヤ強度を、下記表２５に示す。なお、下記表２５に示すＮｏ．８２〜８７のフラックス入りワイヤは、いずれも本発明の範囲内の実施例である。

【0111】

【表25】

【0112】

また、下記表２６に各フラックス入りワイヤの評価結果を示す。なお、下記表２６に示す拡散水素量の評価は、ＪＩＳ Ｚ ３１１８に準拠した方法により行い、その結果、拡散性水素量が８．０ｍｌ／１００ｇを超えていた場合を不良（×）、８．０ｍｌ／１００ｇ以下の場合を良好（○）、更に５．０ｍｌ／１００ｇ以下の場合を優良（◎）とした。

【0113】

【表26】

【0114】

上記表２６に示すように、Ｎａ化合物、Ｎａ化合物及びＬｉ化合物の総含有量が０．０５〜０．４質量％の範囲内のフラックス入りワイヤを用いた実施例８３〜８６は、溶接金属中の拡散性水素量が低く及びビード形状も優れていた。一方、実施例８２は、Ｎａ化合物、Ｋ化合物及びＬｉ化合物の総含有量が少なかったため、アークがやや不安定になり、ビード形状がやや不安定であった。また、実施例８７は、Ｎａ化合物、Ｋ化合物及びＬｉ化合物の総含有量が多めであったため、ワイヤが吸湿し、拡散性水素量が８．０ｍｌ／１００ｇ以下ではあったが、５．０ｍｌ／１００ｇ以上であった。

【0115】

＜第１７実施例＞
第１７実施例では、スラグ発生剤の添加量が異なるフラックス入りワイヤを使用し、上記表１１に示す溶接条件で溶接を行い、溶接金属の衝撃性能及びビード形状を評価した。本実施例で用いた各フラックス入りワイヤのフラックス充填率、成分組成及びワイヤ強度を下記表２７に、評価結果を下記表２８に、それぞれ示す。なお、下記表２７及び表２８に示すＮｏ．８８〜９２のフラックス入りワイヤは、いずれも本発明の範囲内の実施例である。

【0116】

【表27】

【0117】

【表28】

【0118】

上記表２８に示すように、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、ＳｉＯ_２及びＴｉＯ_２の総含有量が２〜８質量％であるフラックス入りワイヤを用いた実施例８９〜９１は、溶接金属の衝撃性能が高く及びビード形状も優れていた。一方、実施例８８は、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、ＳｉＯ_２及びＴｉＯ_２の総含有量が少なかったため、ビード形状がやや不安定であった。また、実施例９２は、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、ＳｉＯ_２及びＴｉＯ_２の総含有量が多かったため、衝撃性能が４７Ｊ以上ではあったが、６０Ｊには届かなかった。

【0119】

＜第１８実施例＞
第１８実施例では、Ｆｅ含有量が異なるフラックス入りワイヤを使用し、上記表１１に示す溶接条件で溶接を行い、溶接金属の衝撃性能及びビード形状を評価した。本実施例で用いた各フラックス入りワイヤのフラックス充填率、成分組成及びワイヤ強度を下記表２９に、評価結果を下記表３０に、それぞれ示す。なお、下記表２９及び表３０に示すＮｏ．９３〜９６のフラックス入りワイヤは、いずれも本発明の範囲内の実施例である。

【0120】

【表29】

【0121】

【表30】

【0122】

上記表３０に示すように、Ｆｅ含有量が８６質量％以上のフラックス入りワイヤを用いた実施例９４〜９６は、溶接金属の衝撃性能が高く及びビード形状も優れていた。一方、実施例９３は、Ｆｅ含有量が少なかったため、溶着効率が低く、ビード形状は所定の要求を満足しているが、余裕がなかった。

【0123】

＜第１９実施例＞
第１９実施例では、Ｍｎ／Ｓｉが異なるフラックス入りワイヤを使用し、上記表１１に示す溶接条件で溶接を行い、溶接金属の衝撃性能及びビード形状を評価した。本実施例で用いた各フラックス入りワイヤのフラックス充填率、成分組成及びワイヤ強度を下記表３１に、評価結果を下記表３２に、それぞれ示す。なお、下記表３１及び表３２に示すＮｏ．９７〜１０１のフラックス入りワイヤは、いずれも本発明の範囲内の実施例である。

【0124】

【表31】

【0125】

【表32】

【0126】

上記表３２に示すように、Ｍｎ／Ｓｉが１．５〜５．５であるフラックス入りワイヤを用いた実施例９８〜１００は、溶接金属の衝撃性能が高く及びビード形状も優れていた。一方、実施例９７は、Ｍｎ／Ｓｉが低かったため、衝撃性能が４７Ｊ以上ではあったが、６０Ｊには届かなかった。また、実施例１０１は、Ｍｎ／Ｓｉが高かったため、ビードの形状がやや不安定であった。

【0127】

＜第２０実施例＞
第２０実施例では、Ｎｉ及びＭｏの添加量が異なるフラックス入りワイヤを使用し、上記表１１に示す溶接条件で溶接を行い、溶接金属の機械的性質及びビード形状を評価した。本実施例で用いた各フラックス入りワイヤのフラックス充填率、成分組成及びワイヤ強度を、下記表３３に示す。なお、下記表３３に示すＮｏ．１０２〜１０６のフラックス入りワイヤは、いずれも本発明の範囲内の実施例である。

【0128】

【表33】

【0129】

また、下記表３４に各フラックス入りワイヤの評価結果を示す。なお、下記表３４に示す溶接金属の機械的性質は、引張強度及び衝撃性能により評価し、引張強度が５９０ＭＰａ未満又は−４０℃における衝撃性能が４７Ｊ未満の場合は不良（×）、引張強度が５９０ＭＰａ以上かつ−４０℃における衝撃性能が４７Ｊ以上の場合を良好（○）、更に、引張強度が６２０〜６５０ＭＰａかつ−４０℃における衝撃性能が６０Ｊ以上の場合を優良（◎）とした。

【0130】

【表34】

【0131】

上記表３４に示すように、Ｎｉ及びＭｏの総含有量が０．１〜３．０質量％であるフラックス入りワイヤを用いた実施例１０３〜１０５は、溶接金属の機械的性質及びビード形状共に優れていた。一方、実施例１０２は、Ｎｉ及びＭｏの総含有量が少なかったため、−４０℃における衝撃性能が４７Ｊ以上ではあったが、６０Ｊには届かなかった。また、実施例１０６は、Ｎｉ及びＭｏの総含有量が多かったため、引張強度が６５０ＭＰａを超えた。

【0132】

＜第２１実施例＞
第２１実施例では、ワイヤ強度が異なるフラックス入りワイヤを使用し、上記表１１に示す溶接条件で溶接を行い、ワイヤ送給性及びビード形状を評価した。本実施例で用いた各フラックス入りワイヤのフラックス充填率、成分組成及びワイヤ強度を下記表３５に、評価結果を下記表３６に、それぞれ示す。なお、下記表３５及び表３６に示すＮｏ．１０７〜１１１のフラックス入りワイヤは、いずれも本発明の範囲内の実施例である。

【0133】

【表35】

【0134】

【表36】

【0135】

上記表３６に示すように、破断強度が３００〜９００ＭＰａであるフラックス入りワイヤを用いた実施例１０８〜１１０は、ワイヤ送給性及びビード形状共に優れていた。一方、実施例１０７は、ワイヤの破断強度が低くかったため、ワイヤがややスムーズに送給されず、ビード形状もやや不安定であった。実施例１１１は、ワイヤの破断強度が高過ぎて、ワイヤと送給ライナの摩擦抵抗が高くなり、ワイヤの送給性が極めて良好であるとまでは言えず、ビード形状もやや不安定であった。

【符号の説明】

【0136】

１ 下板
２ 立板
３ トーチ
４ 溶接ワイヤ
Ｄ ワイヤ径
Ｌ チップ母材間距離
θ 下板と立板とがなす角度
α 電極ワイヤの傾斜角度
β 下板の傾斜角度
γ 電極ワイヤと下板とがなす角度

【図1】

【図2】

【図3】