JP3401344B2 - アーク溶接用細径鋼ワイヤ - Google Patents

アーク溶接用細径鋼ワイヤ

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達也 背戸
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、アーク溶接用鋼ワイヤ
に係り、さらに詳しくは、溶接時の送給性がすぐれたア
ーク溶接用細径鋼ワイヤに関するものである。 【0002】 【従来の技術】アーク溶接用細径鋼ワイヤは、溶接の自
動化、高能率化が進むとともに、さらに多く使われる傾
向にあるが、最近、能率の点より自動、半自動溶接を問
わず、高電流の溶接条件が採用される方向にある。その
結果、必然的にワイヤ送給速度が大となる。また、対象
となる構造物によっては溶接が狹隘部で行われる場合も
多く、それらの場所での使い易さの点から、溶接機のワ
イヤ送給装置の送給ローラから溶接トーチまでのコンジ
ットケーブルは曲げて使い易くするため、軟らかく、か
つ長くなる傾向にある。このように溶接用鋼ワイヤの供
給速度が大となるとともに、長くて曲げ易いコンジット
ケーブルで使用されると、ワイヤ送給時そのコンジット
ケーブル内のコンジットチューブ内をワイヤが通る時に
摩擦抵抗が大きくなり、溶接時のワイヤ送給に支障をき
たし、アークが不安定となって溶接ができなくなるとい
う問題が生じる。 【0003】このため、これまでに溶接用細径鋼ワイヤ
には、ワイヤ送給性を良くするために、種々の対策が施
されているが未だ十分なものはなく、溶接作業者は苛酷
な条件下でしばしば溶接の中断を余儀なくされ、摩耗し
たコンジットチューブの交換など、その対応に苦慮して
いる。これらの、溶接用細径鋼ワイヤの送給性の問題に
対しては、従来、例えば特開昭55−40068号公報
に高位脂肪酸と高級1価アルコールからなるエステルお
よび前記エステルとMoS2 、グラファイトなどを混合
被覆したアーク溶接用鋼ワイヤ、あるいは特開昭58−
184095号公報に記載されているグラファイト、二
硫化モリブデン、ガラス粉末などの固形潤滑剤を混合し
たものを鋼ワイヤ表面に塗布したアーク溶接用鋼ワイヤ
などが提案されている。 【0004】しかしながら、これらのアーク溶接用鋼ワ
イヤにおいても前述した軟質で長尺のコンジットケーブ
ルを使用し、かつ高電流条件で溶接されるような苛酷な
条件下では、送給ローラ部でワイヤがスリップしたりコ
ンジットチューブ内での摩擦抵抗が大きく、またコンジ
ットチューブ内が摩擦熱およびコンジットライナーを包
む溶接用ケーブルの発熱で高温となりワイヤ表面の潤滑
剤が部分的に溶けて凝集してワイヤ表面に潤滑剤が均一
に被覆されなくなるなどで、その送給性は満足できるも
のではなかった。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、軟
質で長尺のコンジットケーブルを使用し、かつ高電流条
件で溶接される場合においても、送給ローラでスリップ
がなく、かつ摩擦抵抗の少ない送給性が良好なアーク溶
接用細径鋼ワイヤを提供することを目的とする。 【0006】 【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の要旨
とするところは、アーク溶接用鋼ワイヤ表面に二硫化モ
リブデンおよび二硫化タングステンの1種または2種を
3〜30wt%、融点50℃以上の脂肪酸,脂肪酸の1
価または2価アルコールのエステルおよび石油ろうの1
種または2種以上を20〜60wt%、金属石鹸の1種
または2種以上を5〜20wt%含み残部は常温で液体
である潤滑性剤からなる潤滑剤をワイヤ10kg当たり
0.20〜1.80g有することを特徴とするアーク溶
接用細径鋼ワイヤにある。 【0007】 【作用】アーク溶接用鋼ワイヤの表面に二硫化モリブデ
ンおよび二硫化タングステンの1種または2種、融点の
高い脂肪酸,脂肪酸の1価または2価アルコールのエス
テルおよび石油ろうの1種または2種以上、金属石鹸の
1種または2種以上と液体潤滑剤とを適量有することに
より、苛酷なコンジットケーブルの使用や高電流条件下
においても送給ローラでスリップがなく、かつ摩擦抵抗
が少ないのでワイヤ送給性が極めて良好となる。 【0008】これらの効果は、各組成物それぞれの共存
効果、相乗効果によりなし得たものであるが、各々組成
物の限定理由について以下に述べる。まず、二硫化モリ
ブデンおよび二硫化タングステンはその1種または2種
で3〜30wt%とする。二硫化モリブデンおよび二硫
化タングステンの1種または2種が3wt%未満である
と、コンジットチューブ内の摩擦抵抗が大きくなってワ
イヤの送給性が不良となる。逆に30wt%を超えると
ワイヤ送給ローラ部でワイヤがスリップして送給にむら
が生じアークが不安定となる。 【0009】融点が50℃以上の脂肪酸,脂肪酸の1価
または2価アルコールのエステルおよび石油ろうの1種
または2種以上は20〜60wt%である必要がある。
これらは撥水性があり防錆効果がある。また固体である
ので二硫化モリブデンおよび二硫化タングステンを均一
に保持することができる。融点が50℃未満であるとワ
イヤの摩擦熱およびコンジットライナーを包む溶接用ケ
ーブルの発熱で長時間溶接をすると、高温になったコン
ジットチューブ内で前記脂肪酸,脂肪酸の1価または2
価アルコールのエステルおよび石油ろうなどがワイヤ表
面で溶けて部分的に凝集してしまいワイヤ表面の潤滑剤
が均一とならず、コンジットチューブ内の摩擦抵抗が大
きくなってワイヤ送給性が不良となる。また、これらが
20wt%未満になると二硫化モリブデン,二硫化タン
グステンの付着が悪くなる。よって、コンジットチュー
ブ内の摩擦抵抗が大きくなってワイヤ送給性が不良とな
る。逆に60wt%を超えるとワイヤ表面の潤滑剤量が
多く、コンジットチューブ内での剥離,堆積が多くなっ
て蓄積され送給抵抗が大きく、またワイヤ送給ローラ部
でワイヤがスリップして送給にむらが生じ、ワイヤ送給
性が不良となるとともにアークが不安定となる。 【0010】なお、本願でいう脂肪酸とはミリスチン
酸、パルミチン酸、ステアリン酸、メリシン酸など融点
が50℃以上のものをいい、脂肪酸の1価または2価ア
ルコールのエステルとは蜜ろう、カルナウバろう、綿ろ
うおよび高級脂肪酸の合成ろうなど融点が50℃以上の
ものをいう。また、石油ろうは固形パラフィン、ベトロ
ラタムなど石油精製で得られる融点50℃以上のものを
いう。金属石鹸の1種または2種以上は5〜20wt%
である必要がある。これらは、脂肪酸,脂肪酸の1価ま
たは2価アルコールのエステルおよび石油ろうが非水溶
性であるのに対して水溶性であり、脂肪酸,脂肪酸の1
価または2価アルコールのエステルおよび石油ろうをワ
イヤ表面に強固に付着させ送給ローラおよびコンジット
チューブ内での剥離を防止する。金属石鹸が5%未満で
あると非水溶性成分がワイヤに多く付着し、これが送給
ローラ部およびコンジットケーブル内に潤滑剤が蓄積さ
れて、ワイヤが送給ローラ部でスリップしたり、コンジ
ットケーブル内での摩擦抵抗が大きくなってアークが不
安定となる。金属石鹸が20%を超えるとスパッタ発生
量が多くなる。なお、金属石鹸とはカリ石鹸、ナトリウ
ム石鹸、カルシウム石鹸などをいう。 【0011】また、アーク溶接用鋼ワイヤ表面の二硫化
モリブデンおよび二硫化タングステンの1種または2
種、融点の高い脂肪酸,脂肪酸の1価または2価アルコ
ールのエステルおよび石油ろうの1種または2種以上、
金属石鹸の1種または2種以上と液体潤滑剤の量はワイ
ヤ10kg当たり0.20〜1.80gである必要があ
る。0.20g未満であるとコンジットチューブ内で摩
擦抵抗が大きくなりワイヤ送給性が不良となり、1.8
0gを超えるとワイヤ送給ローラ部でワイヤがスリップ
して送給にむらが生じてアークが不安定となる。本発明
のアーク溶接用細径鋼ワイヤはJIS Z3312に規
定されるSi−Mn系,Si−Mn−Ti系などのソリ
ッドワイヤ、JIS Z3313に規定されるフラック
ス入りワイヤを示し、径は0.8〜2.0mmの細径ワ
イヤである。 【0012】 【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳細に説
明する。まず、アーク溶接用鋼ワイヤ表面の二硫化モリ
ブデンおよび二硫化タングステン、脂肪酸,脂肪酸の1
価または2価アルコールのエステルおよび石油ろう、金
属石鹸と液体潤滑剤の量を種々変化したワイヤ径1.2
〜1.6mmのJISZ3312に規定されるYGW1
1のソリッドワイヤおよびJIS Z3313に規定さ
れるYFW−C50DRのシームレスフラックス入りワ
イヤ(フラックス充填率14%)を試作した。ワイヤ送
給性の調査は図1に示す装置を用いた。すなわち、送給
抵抗を高める目的で直径150mmのループ2回転を設
けた6mのコンジットケーブル1にスプール2から引き
出されたワイヤを送給モータ3によって送給してトーチ
4に送り、ワイヤ各10kgを溶接した。その時の溶接
条件は表1の通りである。 【0013】 【表1】 【0014】ワイヤ送給性は、送給モータ3の電機子電
流の測定により調べた。なお、ワイヤ送給性は電機子電
流が3.5Aを超えるとワイヤの突き出し長さが変化し
てアークが不安定となる。ワイヤ送給ローラ部でのワイ
ヤのスリップは、送給ローラの周速と送給ローラ出口側
のワイヤ速度を測定し、下記式でスリップ率を算出して
調べた。ワイヤのスリップ率は5%を超えると、ワイヤ
送り速度に緩急が生じてワイヤの送給むらによってアー
クが不安定となるとともにスパッタ発生量が多くなる。 スリップ率=(送給ローラの周速)−(送給ローラ出口
側のワイヤ速度)/(送給ローラの周速)×100 それらの結果を表2にまとめて示す。 【0015】 【表2】【0016】表2において、試験No.1〜5が本発明
例のアーク溶接用細径鋼ワイヤ、試験No.6〜14が
比較例である。本発明例の試験No.1〜5は、溶接時
スリップ率および送給モータの電機子電流が低く、アー
クも安定しており極めて満足な結果であった。比較例
中、試験No.6は、二硫化モリブデンおよび二硫化タ
ングステンの合計量が多く、試験No.9は、脂肪酸,
脂肪酸の1価または2価アルコールのエステルおよび石
油ろうの合計量が多く、また試験No.13は、ワイヤ
10kg当たりの潤滑剤含有量が多いので、いずれも溶
接時にスリップ率が高くなりアークが不安定であった。 【0017】試験No.7は、二硫化モリブデンおよび
二硫化タングステンの合計量が少ないので、試験No.
8は、脂肪酸,脂肪酸の1価または2価アルコールのエ
ステルおよび石油ろうの1種であるラノリンの融点が低
いので、試験No.10は、脂肪酸,脂肪酸の1価また
は2価アルコールのエステルおよび石油ろうの量が少な
いので、また試験No.14は、ワイヤ10kg当たり
の潤滑剤含有量が低いので、いずれもコンジットチュー
ブ内でワイヤの摩擦抵抗が大きくなって送給モータの電
機子電流が高くなりアークが不安定であった。試験N
o.11は、金属石鹸の量が多いのでスパッタ発生量が
多かった。試験No.12は、金属石鹸の量が少ないの
で溶接時にスリップ率が高くなるとともに、コンジット
チューブ内でワイヤの摩擦抵抗が大きくなって送給モー
タの電機子電流も高くなりアークが不安定であった。 【0018】 【発明の効果】以上詳述したように、本発明のアーク溶
接用細径鋼ワイヤによれば、軟質で長尺のコンジットケ
ーブルを使用し、かつ高電流条件で溶接される場合にお
いても、送給ローラでスリップがなく、かつ摩擦抵抗が
少ないなど送給性が良好でアークが安定した溶接が可能
となる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の実施例に使用した溶接装置を示す図で
ある。 【符号の説明】 1 コンジットケーブル 2 スプール 3 送給モータ 4 トーチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−262389(JP,A) 特開 平6−285678(JP,A) 特開 昭55−40068(JP,A) 特開 昭56−84195(JP,A) 特開 昭51−126351(JP,A) 特開 平7−241694(JP,A) 特開 平6−285677(JP,A) 特開 平5−23731(JP,A) 特公 昭60−8919(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23K 35/36 B23K 35/02

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 アーク溶接用鋼ワイヤ表面に二硫化モリ
    ブデンおよび二硫化タングステンの1種または2種を3
    〜30wt%、融点50℃以上の脂肪酸,脂肪酸の1価
    または2価アルコールのエステルおよび石油ろうの1種
    または2種以上を20〜60wt%、金属石鹸の1種ま
    たは2種以上を5〜20wt%含み残部は常温で液体で
    ある潤滑性剤からなる潤滑剤をワイヤ10kg当たり
    0.20〜1.80g有することを特徴とするアーク溶
    接用細径鋼ワイヤ。
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