JP2002283096A - ガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 特に高電流での連続溶接などの厳しい条件下
のガスシールドアーク溶接においても、安定した送給性
が得られる溶接ワイヤを提供する。 【解決手段】 Ｃ：0.20mass％以下、Si：0.25〜2.5 ma
ss％及びMn：0.46〜3.5mass％を含み、かつCaを0.0020m
ass％以下に抑制した、鋼ワイヤの表面に、脂肪酸エス
テル及び潤滑油のいずれか１種または２種を合計でワイ
ヤ10kg当り0.2 〜1.8 ｇに加えて、MoS₂：15〜40mass
％、ポリ４弗化エチレン：0.01〜2.0 mass％、金属石
鹸：２〜15mass％、Ｋ化合物：10〜40mass％及び銅粉：
40mass％以下からなる混合物をワイヤ10kg当り0.2 〜1.
0 ｇで付着する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ガスシールドア
ーク溶接用鋼ワイヤ（以下、溶接ワイヤという）に係
り、とくにワイヤの送給性及びアーク安定性が重要視さ
れるロボットを用いた自動溶接、或いは高い溶接電流で
施工される鉄骨や橋梁用のガスシールドアーク溶接など
に好適な溶接用鋼ワイヤに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、シールドガスとして、炭酸ガス、
アルゴン及び炭酸ガス、または酸素を含む混合ガスなど
の、酸化性（活性）ガスを用いて、径が0.6 〜1.6 mmの
細い溶接ワイヤを消耗電極として、４〜20ｍ／min と高
速でアーク点に供給するMAG 溶接法においては、その安
定した溶接を実現するために、溶接ワイヤの安定送給が
必要不可欠である。この溶接ワイヤの送給性を確保する
ために、溶接ワイヤ表面には、Cuめっきが施されると共
に、潤滑油が適宜塗布されているのが、一般的である。

【０００３】しかし、近年、溶接ロボットを用いた連続
溶接や高電流溶接等が実用化されるに伴い、溶接ワイヤ
の送給が不安定になるトラブルが多発しており、従来の
Cuめっき及び潤滑油の適量塗布による対策では、十分な
ワイヤ送給性を確保することが困難になってきている。

【０００４】ここに、溶接用ワイヤの送給性に関して、
特開平５−23731 号公報には、ポリ四弗化エチレン、Mo
S₂、グラファイト及び鉱物からなる潤滑剤を、ワイヤ表
面に保持させてワイヤ送給性を向上させる方法が提案さ
れている。

【０００５】また、特開平11−217578号公報には、MoS₂
または、WS₂ 、エステルまたは石油ろう、および潤滑剤
からなる潤滑剤をワイヤ表面に保持させてワイヤ送給性
を向上させた方法が提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の方法をもってしても、溶接ロボットを用いた連続溶接
や高電流溶接等においては、依然として溶接ワイヤの送
給が不安定になるトラブルを回避することが難しいのが
実状である。従って、この発明の目的は、特に高電流で
の連続溶接などの厳しい条件下のガスシールドアーク溶
接においても、安定した送給性が得られる溶接ワイヤを
提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】発明者らは、溶接ロボッ
トを用いた連続溶接や高電流溶接時に、溶接ワイヤの送
給が不安定になる現象に関して、ワイヤの表面状態、潤
滑剤、無機物の働き及び高電流溶接におけるワイヤ組成
が与える影響について、それぞれ鋭意検討したところ、
特にワイヤの成分組成及びワイヤ表面に付着させる潤滑
剤組成の影響が大きいことを見出した。

【０００８】まず、溶接ワイヤの成分組成については、
所定量のＣ、Si及びMnを含みかつCa量を制限することに
よって、溶接時の短絡並びに溶接ワイヤの送給抵抗の増
加が抑制され、アーク安定性を向上し得ることを見出し
た。

【０００９】さらに、溶接電流が300 Ａ以上の高電流条
件下においては、短時間の溶接によって給電チップ先端
温度が500 ℃をこえるために、従来の潤滑剤、つまりエ
ステルや潤滑油は高温に晒されて分解してしまい、潤滑
性を保持できないことが判明した。これに対して、熱に
対して安定な無機物を中心とした固形潤滑剤、つまりMo
S₂、ポリ４弗化エチレン、金属石鹸及びＫ化合物から成
る混合物をワイヤ表面に所定量付着させることによっ
て、給電チップの温度が上昇する溶接電流300 Ａ以上の
条件下での長時間溶接においても、安定したワイヤの送
給が確保されることも見出した。

【００１０】この発明は、上記の知見に基づいて成され
たものである。すなわち、この発明の要旨構成は、次の
とおりである。 (A) ガスシールドアーク溶接に供する溶接用鋼ワイヤで
あって、Ｃ：0.20mass％以下、Si：0.25〜2.5 mass％及
びMn：0.45〜3.5 mass％を含み、かつCaを0.0020mass％
以下に抑制した、鋼ワイヤの表面に、脂肪酸エステル及
び潤滑油のいずれか１種または２種を合計でワイヤ10kg
当り0.2 〜1.8 ｇに加えて、MoS₂：15〜40mass％、ポリ
４弗化エチレン：0.01〜2.0 mass％、金属石鹸：２〜15
mass％、Ｋ化合物：10〜40mass％及び銅粉：40mass％以
下からなる混合物をワイヤ10kg当り0.2 〜1.0 ｇで付着
して成ることを特徴とするガスシールドアーク溶接用鋼
ワイヤ。

【００１１】(B) 上記(A) において、溶接用鋼ワイヤ
は、下記(1) 式で求められるワイヤ実表面積比Ｓが0.01
以上3.00以下であることを特徴とするガスシールドアー
ク溶接用鋼ワイヤ。 記 Ｓ＝（So−Sa）／Sa×l00 -----(1) ここで、So：実表面積 Sa：理論表面積

【００１２】(C) 上記(A) または(B) において、鋼ワイ
ヤの表面に、平均厚さ：0.5 μm 以上のCuめっきを有す
ることを特徴とするガスシールドアーク溶接用鋼ワイ
ヤ。

【００１３】

【発明の実施の形態】まず、この発明の溶接ワイヤにつ
いて、その成分組成の限定理由について詳しく説明す
る。 Ｃ：0.20mass％以下 Ｃは、溶接金属の強度を確保するために重要な成分であ
るが、溶鋼の粘性を低下させ流動性を向上させる作用を
有するため、多量に含有すると溶鋼および溶融池の挙動
が不安定となり、スパッタを多発すると共に、不安定な
短絡現象により、ワイヤの送給性を阻害することにな
る。そのため、Ｃは0.20mass％以下に限定した。なお、
下限は、溶接金属の強度を確保するために、0.01mass％
とすることが好ましい。

【００１４】Si：0.25〜2.5 mass％ Siは、脱酸作用を有し、溶接金属の脱酸のためには不可
欠な成分であり、0.25mass％未満では、溶鋼および溶融
池が揺動し、スパッタを多発すると共に、不安定な短絡
現象により、ワイヤの送給性を阻害するため、0.25mass
％以上の含有が必要である。一方、2.5 mass％をこえて
含有すると、溶接金属の靱性が低下するため、Siは0.25
〜2.5 mass％に限定した。

【００１５】Mn：0.45〜3.5 mass％ Mnは、Siと同様に、脱酸作用を有し、溶接金属の脱酸の
ためには不可欠な成分であり、0.45mass％未満では溶融
金属の脱酸が不足し、溶接金属にブロー欠陥が発生する
と共に、溶鋼および溶融池が揺動し、不安定な短絡現象
により、ワイヤの送給性を阻害するため、0.45mass％以
上の含有が必要である。一方、3.5 mass％をこえて含有
すると、溶接金属の靱性が低下するため、Mnは0.45〜3.
5 mass％に限定した。

【００１６】Ca：0.0020mass％以下 Caは、製鋼および鋳造時の不純物として、あるいは伸線
加工時の不純物としてワイヤに混入されるが、溶接にお
いては、アークを不安定にしてスパッタを増大させるた
め、極力低減する必要がある。すなわち、Caが0.0020ma
ss％をこえて含まれると、溶鋼へのアーク集中によりア
ークが不安定になってスパッタを増大させると共に、不
安定な短絡現象によりワイヤの送給性を阻害する。従っ
て、Caは0.0020mass％以下に制限した。

【００１７】また、この発明では、上記の成分組成に加
えて、さらにＰ：0.003 〜0.050 mass％、Ｓ：0.050 ma
ss％以下、Ｋ：0.0001〜0.0150mass％及びTi：0.30mass
％以下を含有することができる。各成分における、含有
量の限定理由は以下のとおりである。

【００１８】Ｐ：0.050 mass％以下 Ｐは、製鋼および鋳造時の不純物としてワイヤに混入さ
れるが、ビード形状を平滑とするために添加する場合も
ある。しかし、0.050 mass％をこえて添加すると、溶融
金属の粘性を低下させ、アークが不安定となり、小粒の
溶滴が増加するため、Ｐの添加量は0.050 mass％以下と
することが好ましい。なお、ビード形状を平滑とするた
めに添加する場合は、0.003 mass％以上は必要である。

【００１９】Ｓ：0.050 mass％以下 Ｓは、溶融金属の粘性を低下させ、ワイヤ先端に懸垂し
た溶滴の離脱を助け、アークを安定化することに寄与す
る。また、Ｓは、溶融金属の粘性を低下させて、ビード
を平滑にする働きも有する。このような効果は、0.015
mass％以上の添加で認められる。一方、0.050 mass％を
こえて含有すると、小粒の溶滴が増加するとともに、溶
接金属の靱性が低下するため、Ｓは0.050 mass％以下と
するのが好ましい。

【００２０】Ｋ：0.0001〜0.0150mass％ Ｋは、アークを広げ（またはソフト化し）、アーク溶接
において溶滴の移行をスムーズにし、溶滴そのものを微
細化し、ワイヤ送給抵抗の変動（振動）を抑制する効果
を有する。この効果は、0.0001mass％以上の含有で認め
られる。一方、0.0150mass％以上の含有は、アーク長が
長くなり、ワイヤ先端に懸垂した溶滴が不安定となり、
スパッタの発生を増すため、Ｋは0.0001〜0.0150mass％
で添加することが好ましい。より好ましくは、0.0003〜
0.0030mass％である。なお、Ｋは、沸点が約760 ℃と低
く溶製段階での歩留りが著しく低いため、Ｋの添加は、
溶製段階で行わないで、ワイヤ製造中にワイヤ表面にカ
リウム塩溶液を塗布して焼鈍を施す手法にて行うこと
が、ワイヤ内部にＫを安定して含有させる上で好まし
い。

【００２１】Ti：0.30mass％以下 Tiは、脱酸剤として作用し、さらに溶接金属を強度増加
する成分であり、この発明では必要に応じて含有させ
る。このような効果は、0.030 mass％以上の含有で顕著
となる。一方、0.30mass％をこえて含有すると、溶滴が
粗大となり大粒のスパッタを発生させる。また、溶接金
属の靱性を著しく低下させる。よって、Ti含有量は、0.
30mass％以下含有させるのが好ましい。

【００２２】また、この発明では、上記の成分組成に加
えて、Cr：3.0 mass％以下、Ni：3.0 mass％以下、Mo：
1.5 mass％以下、Cu：3.0 mass％以下及びＢ：0.005 ma
ss％以下のうちから選ばれた１種または２種以上を添加
してもよい。すなわち、Cr、Ni、Mo、Cu及びＢは、いず
れも溶接金属の強度を増加させ、また耐侯性を向上させ
る成分であり、必要に応じて選択添加することができ
る。この添加量は、各成分とも僅かでも効果があるか
ら、特に下限を設ける必要はない。しかし、過剰な添加
は靱性の低下を招くため、含有させる場合は、Crは3.0
mass％以下、Niは3.0 mass％以下、Moは1.5 mass％以
下、Cuは3.0 mass％以下、Ｂは0.005 mass％以下とする
ことが好ましい。

【００２３】さらに、この発明では、上記の成分組成に
加えて、Zr、Nb及びＶのうちから選ばれた１種または２
種以上を合計で0.55mass％以下で添加してもよい。すな
わち、Zr、Nb及びＶは、いずれも溶接金属の強度、靱性
及びアークの安定性を向上させる成分であり、必要に応
じて選択して１種または２種以上を含有できる。この添
加量は、各成分とも僅かでも効果があるから、特に下限
を設ける必要はない。しかし、これら成分の合計が0.55
mass％をこえると、靱性の低下を招くため、Zr、Nb及び
Ｖのうちから選ばれた１種または２種以上を合計で0.55
mass％以下とすることが好ましい。

【００２４】さらにまた、この発明では、上記の成分組
成に加えて、Alを0.50mass％以下で添加してもよい。す
なわち、Alは、溶接金属の脱酸剤として、また横向き溶
接におけるアーク安定性を向上させる成分であり、必要
に応じて添加することができる。しかし、0.50mass％を
こえて添加すると、靱性の低下を招くため、0.50mass％
以下とすることが好ましい。

【００２５】なお、上記した成分以外の残部は、Feおよ
び不可避的不純物である。代表的な不可避的不純物とし
てはＯ及びＮがあり、Ｏ：0.020 mass％以下及びＮ：0.
010mass％以下に制限することが好ましい。特に、Ｏ
は、溶製中あるいはワイヤ製造中に不可避的に含有され
る成分であるが、溶滴の移行形態を細分化するのに効果
があり、0.0020mass％以上0.0080mass％以下に調整する
ことが好ましい。

【００２６】次に、上記の成分組成を有するワイヤの製
造方法について具体的に説明する。すなわち、上記の成
分組成に調整した溶鋼を、転炉または電気炉等を用い
た、公知の溶製方法により溶製し、好ましくは連続鋳造
法により、ビレット等の鋼素材とする。その後、これら
鋼素材を加熱してから、熱間圧延あるいはさらに乾式に
よる冷間圧延（伸線）を施して鋼素線とする。熱間圧延
あるいは冷間圧延の条件は、所望の寸法形状の鋼素線と
なる条件であればよく、とくに限定されない。次いで、
これら鋼素線は、さらに焼鈍−酸洗−銅めっき−伸線加
工−潤滑剤付与の各工程を順次施して、所定の線径の製
品、つまり溶接ワイヤとされる。

【００２７】上記の溶接ワイヤの製造において、焼鈍前
のワイヤ表面にカリウム塩溶液を塗布したのち、焼鈍を
行うことが好ましい。カリウム塩溶液としては、クエン
酸３カリウム水溶液、炭酸化カリウム水溶液及び水酸化
カリウム水溶液等が挙げられる。塗布溶液のカリウム塩
濃度は、Ｋ換算で0.5 〜3.0 vol％とすることが好まし
い。

【００２８】このカリウム塩溶液を表面に塗布されたワ
イヤを焼鈍することにより、焼鈍中に生成される内部酸
化層中にＫが安定に保持される。表面塗布や、Cuめっき
中に保持させる等の方法では、めっきの変色等による問
題が発生しやすく、また熱的に不安定であることから、
Ｋによる低スパッタ化の効果が小さくなる。

【００２９】焼鈍は、ワイヤの軟化及びＫの付与を所期
した行うものであり、温度：650 〜950 ℃の範囲内で、
水蒸気を含む窒素ガス雰囲気中で行うことが好ましい。
すなわち、焼鈍温度が650 ℃未満では、内部酸化反応の
進行が遅く、一方950 ℃をこえると、酸化反応の進行が
速すぎて内部酸化量の調整が困難となる。

【００３０】焼鈍雰囲気は、露点０℃以下、酸素濃度20
0ppm以下とすることが、内部酸化層形成の観点から望ま
しい。このような雰囲気中で、表面にカリウム塩含有溶
液を塗布されたワイヤを焼鈍することにより、その表面
から酸化が進行し、表層部が内部酸化される。この内部
酸化部にカリウムが、確実に保持される。

【００３１】なお、焼鈍における温度及び時間は、ワイ
ヤ中のＫ含有量が好ましくは0.0003〜0.0030mass％、そ
してＯ含有量が0.0020〜0.0080mass％となるように、ワ
イヤの径と、カリウム塩濃度及びカリウム塩含有溶液の
塗布量等の塗布条件と、関連して決定されることが望ま
しい。

【００３２】また、上記の焼鈍を経たワイヤは、酸洗後
に、その表面にCuめっきを施すことが好ましい。このCu
めっきは、後述のように、0.5 μm 以上の厚さとするこ
とが望ましい。すなわち、高電流での連続溶接において
は、給電不良によりワイヤの送給が阻害されやすい。し
かし、Cuめっき厚を0.5 μm 以上とすることにより、給
電不良によるワイヤ送給の不安定化が容易に防止でき
る。なお、より好ましくは0.8 μm 以上である。また、
このようにCuめっきを厚目付とすることにより、給電チ
ップの損耗も低減できるという効果もある。

【００３３】さらに、ワイヤ実表面積比Ｓが0.01以上3.
00以下であることが有利である。このワイヤ実表面積比
Ｓは、上記した(1) 式にて示されるように、実表面積So
と理論表面積Saとの差を理論表面積Saに対する比として
示したものである。ここで、実表面積Soとは、走査型電
子顕微鏡（ＳＥＭ）による400 倍の観察面においてワイ
ヤが占める面積を意味し、一方理論表面積Saとは、同様
の観察面においてワイヤを円柱として算出した表面積を
意味する。

【００３４】なお、ここで扱う表面積とは、後述する潤
滑剤の付着がない状態における、ワイヤ表面を対象とす
るものであり、上記したCuめっきを施した場合は、Cuめ
っき層を含めた表面を対象とする。

【００３５】従って、ワイヤの実表面積比Ｓは、潤滑剤
を施すワイヤ表面の凹凸の大きさを指すことになり、実
表面積比Ｓの増加は潤滑剤付着サイトの増加を意味し、
同Ｓの低下は表面がより平滑であることを示している。
すなわち、給電の安定化を図るためには、ワイヤ表面を
平滑にすることが好ましく、ワイヤの実表面積比Ｓを3.
00未満とすることが肝要である。一方、ワイヤの実表面
積比Ｓが0.01未満では、ワイヤ表面への潤滑剤の付着量
が不足しやすく、かりに付着したとしても送給ローラー
部でスリップしてしまい安定したワイヤの送給性が確保
できない。よって、ワイヤの実表面積比Ｓは0.01以上3.
00以下とすることが好ましい。

【００３６】ちなみに、後述する実施例におけるワイヤ
No.6について、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて調
査した結果を図１に示すように、該ワイヤにおける実表
面積比Ｓは1.24％である。なお、この実表面積比Ｓは、
図１中のSRlr値から100 を減じることによって得られ
る。

【００３７】以上のワイヤまたはCuめっきを施したワイ
ヤの表面には、次に示す潤滑剤を付着することが肝要で
ある。 脂肪酸エステル及び潤滑油のいずれか１種または２種 以上：0.2 以上〜1.8 以下 ワイヤの表面には、ワイヤ送給時の抵抗を軽減して該送
給を安定化し、さらに後述の混合物中のMoS₂及びＫ化合
物によるワイヤ表面の変色と劣化を防ぐために、脂肪酸
エステル、潤滑油、または脂肪酸エステル及び潤滑油の
混合物のいずれかを付着しておくことが不可欠である。
その付着量は、ワイヤ10kg当り0.2 ｇ未満では、上記し
た効果を得ることが難しく、一方付着量がワイヤ10kg当
り1.8 ｇをこえると、ワイヤ送給ローラーのスリップを
まねいて、ワイヤ送給速度が著しく変動し、アークの安
定化が困難になる。従って、脂肪酸エステル及び潤滑油
のいずれか１種または２種は、ワイヤ表面への付着量を
ワイヤ10kg当り0.2 〜1.8ｇとする。

【００３８】MoS₂：15〜40mass％、ポリ４弗化エチレ
ン：0.01〜2.0 mass％、金属石鹸：２〜15mass％、Ｋ化
合物：10〜40mass％及び銅粉：40mass％以下からなる混
合物溶接電流400Aで１分以上の連続溶接を行うと、ワイ
ヤ送給系の先端に位置する給電チップは、500 ℃以上の
高温となる。この条件では、上記の脂肪酸エステルまた
は潤滑油では潤滑性を保持することができない。そこ
で、発明者らは、種々の潤滑物質を検討した結果、この
高温環境下での潤滑性を有するものとして、MoS₂、ポリ
４弗化エチレン、金属石鹸及びＫ化合物の混合物が有効
であること見出した。

【００３９】しかし、MoS₂：15〜40mass％、ポリ４弗化
エチレン：0.01〜2.0 mass％、金属石鹸：２〜15mass％
及びＫ化合物：10〜40mass％の範囲を外れると、この高
温域での潤滑性が保持できずに、ワイヤ送給速度が著し
く変動し、アークの安定化が困難になるため、各成分を
上記の範囲内に規制することが肝要である。

【００４０】一方、Cuめっき後の伸線工程で発生する銅
粉が、上記の混合物中に不可避に含まれるが、この含有
量が40mass％をこえると、給電チップでの焼付きによる
瞬間的な送給停止現象を生じてアークが不安定になって
しまうことから、混合物中の銅粉を40mass％以下に規制
する必要がある。

【００４１】さらに、この混合物によって、高温域で給
電チップに対する潤滑を保持するには、混合物の付着量
をワイヤ10kg当り0.2 〜1.0 ｇの範囲とすることが肝要
である。すなわち、付着量がワイヤ10kg当り0.2 ｇ未満
では、高電流溶接時の送給抵抗が高くなって、送給性を
改善する効果が認められず、一方、付着量が同1.0 ｇを
こえると、給電チップ内面に混合物が溜ってワイヤの送
給性と給電を阻害し、アークが不安定となる。従って、
混合物の付着量は、ワイヤ10kg当り0.2 〜1.0ｇとし
た。

【００４２】

【実施例】連続鋳造にて製造された鋼素材（ビレット）
を、熱間圧延し、5.6 〜7.0 mmφの線材とし、次いで冷
間加工（伸線）により、2.0 〜2.8 mmφの鋼素線とし
た。これら鋼素線に、2 〜30 vol％のクエン酸３カリウ
ム水溶液を塗布した。塗布量は鋼素線１kg当り30〜50ｇ
とした。その後、これら鋼素線を露点−2 ℃以下、酸素
200 ppm 以下及び二酸化炭素0.1 ％以下のＮ₂ 雰囲気中
において焼鈍した。なお、焼鈍温度は760 〜950 ℃の範
囲とした。この際、線径、カリウム塩濃度、加熱温度並
びに保持時間の調整により、ワイヤの内部酸化によるＯ
量とＫ量とを調整した。焼鈍後、鋼素線に酸洗を施して
から、鋼素線表面にCuめっきを施した。Cuめっき後、こ
れら鋼素線に、冷間で伸線加工を施し、1.2 mmφのワイ
ヤとした。この冷間加工には、湿式伸線を用いたが、そ
の一部の伸線工程において、MoS₂、ポリ４弗化エチレ
ン、金属石鹸及びＫ化合物よりなる混合物を供給しなが
らの乾式伸線を加えることによって、高温潤滑性物質に
よる混合物をワイヤ表面に付着させた。その付着量は、
乾式伸線数、ダイススケジュール及びダイス形状により
調整した。

【００４３】かくして得られた溶接ワイヤの成分組成、
実表面積比及びCuめっき厚は表１及び２に示すとおりで
あり、またワイヤ表面の潤滑剤及び混合物（高温潤滑
剤）の組成並びに付着量は表３及び４に示すとおりであ
る。

【００４４】

【表１】

【００４５】

【表２】

【００４６】

【表３】

【００４７】

【表４】

【００４８】次いで、これら溶接ワイヤを用いて、ワイ
ヤ送給溶接試験を行い、ワイヤ送給抵抗、スパッタ発生
量及び給電チップの損耗度を、以下のように評価した。 (1) ワイヤ送給抵抗 図２に示すワイヤ送給性評価装置を用い、板厚19mmの鋼
板上に２分間のビ−ドオン溶接を行い、ワイヤ送給抵抗
を測定した。ここで、ワイヤ送給抵抗の目標値は60Ｎ以
下とし、ワイヤ送給抵抗が40Ｎ以下を良（○）、40Ｎ超
え60Ｎ以下を可（△）、60Ｎ超えを不可（×）として、
評価した。なお、図２において、符号１は溶接電源、２
は溶接トーチ、３はコンジェットチューブ３ａ内に挿入
した溶接ワイヤ、４はワイヤ送給ローラーであり、ロー
ドセル５によってワイヤの送給抵抗を測定する。

【００４９】(2) スパッタ発生量 枚厚19mmの鋼板上に２分間のビードオン溶接を行い、Cu
製捕集治具を用いて、スパッタを捕集し、スパッタ発生
量を測定した。溶接時間は１min とした。なお、スパッ
タ発生量の目標値は3.0g/min以下とし、スパッタ発生量
が2.0g/min以下を良（○）、2.0g／min 超え3.0g/min以
下を可（△）、3.0g／min 超えを不可（×）として、評
価した。

【００５０】(3) 給電チップの損耗度 直径800mm φの鋼管（肉厚：25mm）を自転させながら、
鋼管外局に連続溶接（30min 間）した。この連続溶接後
に、チップ先端内径を測定し、最大値、最小値を求めチ
ップ内径の楕円化率を算出し、給電チップの損耗度を評
価した。なお、チップ内径の楕円化率（％）は、次式で
算出した。 楕円化率＝（チップ先端内径の最大値）／（チップ先端
内径最小値）−1 そして、楕円化率の目標値を５％以下とし、楕円化率が
２％以下を良（○）、２％こえ５％以下を可（△）、５
％こえを不可（×）として、給電チップの損耗度を評価
した。以上の溶接試験で用いた溶接条件は下記のとおり
である。 記 ・シールドガス ：CO₂ 100％、流量：20 l/min ・溶接電源 ：インバータ電源 ・極性 ：逆極性直流 ・溶接電流 ：400 A ・溶接電圧 ：39 V ・溶接速度 ：25 cm/min これらの試験結果を表５及び６に示す。

【００５１】

【表５】

【００５２】

【表６】

【００５３】この発明に従う溶接ワイヤは、ワイヤ送給
抵抗が60Ｎ以下、スパッタ発生量が3.0g/min以下と少な
く、給電チップの損耗はさらに低減されていた。一方、
この発明の条件を外れる比較例では、ワイヤ送給抵抗は
60Ｎをこえ、スパッタ発生量が3.０g/min をこえてスパ
ッタが多発するとともに、給電チップの損耗が顕著であ
った。

【００５４】

【発明の効果】この発明の溶接ワイヤを用いることによ
って、ガスシールドアーク溶接を高電流で連続して行う
場合においても、ワイヤ送給性とアークの安定性に優
れ、安定した品質の溶接継手が得られる。また、スパッ
タ量も低減でき、さらに給電の安定性にも優れ、給電チ
ップの損耗も低減できるなど、産業上格段の効果を奏す
るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によるワイヤの
表面粗さを測定した結果を示す図である。

【図２】 溶接ワイヤの評価に使用した溶接用鋼ワイヤ
送給性評価装置を示す模式図である。

【符号の説明】

１ 溶接電源 ２ 溶接トーチ ３ 溶接ワイヤ ３ａ コンジェットチューブ ４ ワイヤ送給ローラー ５ ロードセル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々 仁孝 岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地な し） 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者 時乗 健次 岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地な し） 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 Ｆターム(参考） 4E084 AA38 AA44 BA29 CA25 DA10

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガスシールドアーク溶接に供する溶接用
   鋼ワイヤであって、Ｃ：0.20mass％以下、Si：0.25〜2.
   5 mass％及びMn：0.45〜3.5 mass％を含み、かつCaを0.
   0020mass％以下に抑制した、鋼ワイヤの表面に、脂肪酸
   エステル及び潤滑油のいずれか１種または２種を合計で
   ワイヤ10kg当り0.2 〜1.8 ｇに加えて、MoS₂：15〜40ma
   ss％、ポリ４弗化エチレン：0.01〜2.0 mass％、金属石
   鹸：２〜15mass％、Ｋ化合物：10〜40mass％及び銅粉：
   40mass％以下からなる混合物をワイヤ10kg当り0.2 〜1.
   0 ｇで付着して成ることを特徴とするガスシールドアー
   ク溶接用鋼ワイヤ。
2. 【請求項２】 請求項１において、溶接用鋼ワイヤは、
   下記(1) 式で求められるワイヤ実表面積比Ｓが0.01以上
   3.00以下であることを特徴とするガスシールドアーク溶
   接用鋼ワイヤ。 記 Ｓ＝（So−Sa）／Sa×l00 -----(1) ここで、So：実表面積 Sa：理論表面積
3. 【請求項３】 請求項１または２において、鋼ワイヤの
   表面に、平均厚さ：0.5μm 以上のCuめっきを有するこ
   とを特徴とするガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤ。