JPH08252691A

JPH08252691A - ガスシールドアーク溶接用ワイヤ

Info

Publication number: JPH08252691A
Application number: JP5625495A
Authority: JP
Inventors: Hajime Nakasugi; 甫中杉; Kozo Noguchi; 幸三野口; Ko Kato; 興加藤; Takuhiko Nishida; 卓彦西田
Original assignee: Nippon Steel Corp; Nippon Steel Welding and Engineering Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp; Nippon Steel Welding and Engineering Co Ltd
Priority date: 1995-03-15
Filing date: 1995-03-15
Publication date: 1996-10-01

Abstract

(57)【要約】【目的】長尺のコンジットケーブルを使用し、これに
屈曲負荷がかかる状態で溶接される場合においても、ワ
イヤ送給性を良好にするガスシールドアーク溶接用ワイ
ヤを提供する。【構成】ガスシールドアーク溶接用ワイヤにおいて、
ワイヤ表面突起平均間隔Ｈが１５０μｍ以下、ワイヤ表
面突起の平均粗さＲａが０．４〜３．０μｍで、かつ突
起の最高高さＲｙが１５μｍ以下であるワイヤ表面に潤
滑性複合合金をコーティングしたことを特徴とする。ま
た、潤滑性複合合金をコーティングしたワイヤ表面に液
体潤滑剤をワイヤ１０ｋｇ当たり０．２〜１．０ｇ塗布
することも特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガスシールドアーク溶
接用ワイヤ（以下、溶接用ワイヤという。）に係り、特
に屈曲した長いコンジットケーブルを用いて溶接する場
合において、良好な送給性が得られる溶接用ワイヤに関
する。

【０００２】

【従来の技術】溶接用ワイヤは、一般にワイヤ径0.8 〜
2.0mm の細線でその断面全体が金属のソリッドワイヤ
と、フラックスを鋼製外皮で被覆したフラックス入りワ
イヤがある。これらのワイヤは、溶接時にワイヤ供給装
置の供給ローラにより、コンジットケーブルの内部に螺
旋状に成形した可橈性チューブ（以下、コンジットチュ
ーブという。）を内包した管状体の中を挿通させながら
長尺（６ｍあるいはそれ以上）のコンジットケーブルと
それにつながる溶接トーチのコンタクトチップ（通電
部）から連続的にワイヤを送り出しながらシールドガス
の雰囲気でアーク溶解する方法で使用されている。

【０００３】また、溶接に当たっては、長尺のコンジッ
トケーブルは溶接電源から溶接現場までの距離の調整の
ために上下あるいは左右に曲げられたり、ループ状に巻
き付けて長さを調整して使われることがしばしばであ
る。さらに、狭隘な溶接現場では、溶接トーチ直前のコ
ンジットケーブルをＳ字あるいはＪ字状に曲げて使用さ
れることも多々ある。この場合、コンジットケーブルが
屈曲されることにより内部を通過するワイヤが螺旋状の
コンジットチューブ内表面との接触摩擦部が増えて送給
抵抗が増加し、ワイヤを円滑に送給させることが困難と
なる。

【０００４】従って、従来から溶接用ワイヤの製造に際
してワイヤの送給性改善のための提案がされている。す
なわち、ワイヤ表面に凹凸を付けた後潤滑剤を付着させ
る方法、例えば特開昭６１─２７１９８号公報に、ワイ
ヤ表面に平均粒径５０〜７５０μｍのショットを用いて
ショットブラスト加工を行い、潤滑剤を塗布することが
提案されている。また、ワイヤ送給性を良くするための
潤滑剤としては、一般に植物油、動物油および鉱物油の
単独あるいはそれらの混合油をワイヤ表面に一定量塗布
する。さらに使用条件の厳しい場合には、ＭｏＳ₂やグ
ラファイト粉末等の固体潤滑剤を前述の油性の液体潤滑
剤の中に懸濁させてワイヤ表面に塗布されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ワイヤ表面に凹凸を付
けると、ワイヤ送給ローラ部でワイヤのスリップが少な
くなるが、送給性を良好にするためのワイヤ表面の凹凸
はある範囲に特定しないと、ワイヤが送給ローラ部でス
リップしたり、コンジットチューブ内で摩擦抵抗となっ
て送給性が逆に悪くなる。また、液体潤滑剤をワイヤ表
面に塗布しても、コンジットチューブに負荷抵抗が加え
られるとワイヤが送給ローラ部でスリップして安定した
アークが得られない。ＭｏＳ₂やグラファイト粉末等の
固体潤滑剤はワイヤ表面に均一に塗布することが困難
で、前述のような厳しい条件下でのワイヤ送給性は極め
て悪くなる。そこで、本発明は、長尺のコンジットケー
ブルを使用し、これに屈曲負荷がかかる状態で溶接され
る場合においても、ワイヤ送給性を良好とするガスシー
ルドアーク溶接用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】本発明は、上記目的を達
成するもので、その要旨とするところは、ガスシールド
アーク溶接用ワイヤにおいて、ワイヤ表面突起平均間隔
Ｈが１５０μｍ以下、ワイヤ表面突起の平均粗さＲａが
０．４〜３．０μｍで、かつ突起の最高高さＲｙが１５
μｍ以下であるワイヤ表面に潤滑性複合合金をコーティ
ングしたことを特徴とする。また、潤滑性複合合金をコ
ーティングしたワイヤ表面に液体潤滑剤をワイヤ１０ｋ
ｇ当たり０．２〜１．０ｇ塗布することも特徴とする。

【０００７】なお、ワイヤ表面突起平均間隔Ｈは、突起
が円形の場合は最大径の平均間隔を、線状の場合は隣合
う突起の平均間隔をいう。また、ワイヤ表面突起の平均
粗さＲａおよび突起の最高高さＲｙはＪＩＳＢ０６０
１に準じた方法で測定した値とする。また、潤滑性複合
合金とは、二硫化タングステンと鉄パウダー、二硫化モ
リブデンと鉄パウダー、二硫化タングステンとステンレ
ス粉末、二硫化モリブデンとステンレス粉末等を焼結し
たものをいう。

【０００８】

【作用】図１はワイヤ送給の工程を示す説明図である。
溶接ワイヤ１はワイヤ供給装置（図示せず）にセットさ
れた状態から送給モータの駆動によりワイヤ送給部の平
型加圧送給ローラ２およびＶ溝付き送給ローラ３によっ
て順次送給され、コンジットケーブル４から溶接トーチ
５を通って溶接部に供給される。この時ワイヤ１は、ワ
イヤ送給部の平型加圧送給ローラ２およびＶ溝付き送給
ローラ３によって押圧され、ワイヤはその垂直荷重によ
りＶ溝付き送給ローラ３内に入り込もうとする場合にＶ
溝付き送給ローラ３との接触部が生じ、その接触による
摩擦力が働き送給力となる。また、例えば３〜２０ｍの
コンジットケーブル４の中を通過するため、ワイヤ表面
の潤滑剤量、ワイヤ表面の形状によって摩擦抵抗が変わ
って送給性は変化するものである。

【０００９】図２は連続伸線処理ライン全体の概要図で
ある。ペイオフスタンド８からコイル状の線材９が巻戻
されつつ繰り出され、ペイオフスタンド８から繰り出さ
れた線材９は伸線機１０を備えたタンデム配列の伸線ダ
イスによって所定の加工率で伸線された線材９が、ショ
ットブラストまたは凹部をローラに形成したローラダイ
ス１１によって線材表面に突起を形成し、潤滑性複合合
金コーティング装置１２で線材表面に潤滑性複合合金が
コーティングされ、その後最終仕上ダイス１３によって
最終径に伸線された線材９は、引取キャプスタン１４に
巻取り後、油塗布装置１５によって油塗布され巻取機１
６によって巻き取られる。

【００１０】このようにして製造された溶接用ワイヤの
送給性の測定は、ワイヤ送給装置から送りだされたワイ
ヤ１に負荷が加わるとワイヤ送給部の反力によってワイ
ヤ１が後退するが、この時に生じる力をロードセル６に
よって送給抵抗Ｒとして測定する。また、スリップ率Ｓ
は、送給ローラの周速（ＴＧ）と溶接トーチ５の部分に
メジャリングローラ７を設置してワイヤの通過速度（Ｐ
Ｇ）を測定して下記式で算出する。スリップ率Ｓ＝（ＴＧ−ＰＧ）１００／ＴＧ

【００１１】図３は前記連続伸線処理ラインによって製
造された、本発明に係るワイヤ表面の突起および潤滑性
複合合金のコーティングの状態を示す説明図である。図
３に示すワイヤ表面突起平均間隔Ｈを１５０μｍ以下と
する。ワイヤ表面突起平均間隔Ｈが１５０μｍを超える
と、ワイヤ表面の隣合う突起間隔が広すぎワイヤ送給ロ
ーラでの送給力が低下してスリップ率Ｓが高くなって、
良好な送給性を維持することができない。

【００１２】また、ワイヤ表面の平均粗さＲａが０．４
〜３．０μｍで、かつ突起の最高高さＲｙは１５μｍ以
下とする。ワイヤ表面の平均粗さＲａが０．４μｍ未満
であると、送給ローラでの摩擦力が生じず、そのために
送給力が低下してスリップ率Ｓが高くなり、良好な送給
性を維持することができない。ワイヤ表面の平均粗さＲ
ａが３．０μｍを超える場合、また突起の最高高さＲｙ
が１５μｍを超えると、送給ローラでの送給力は大きく
なるがコンジットチューブ内での摩擦抵抗が大きくなり
送給抵抗Ｒが大きくなって送給性が悪くなる。また、前
記突起がコンタクトチップを削り長時間溶接すると通電
性が悪くなりアークが不安定となる。なお、ワイヤ表面
突起の密度は１５％以下であることが好ましい。

【００１３】ワイヤ表面にコーティングされた潤滑性複
合合金１７は、送給ローラ部での摩擦力を維持しつつ、
コンジットチューブ内での摩擦抵抗を下げることができ
るので、極めて良好な送給性が得られる。潤滑性複合合
金をワイヤ表面にコーティングしないと、送給ローラ部
でのスリップ率Ｓおよびコンジットチューブ内での送給
抵抗Ｒの低下の両立を図ることができない。

【００１４】次に、ワイヤ表面に塗布する液体潤滑剤
は、ワイヤの防錆を主目的とするが、ワイヤ表面への塗
布量はワイヤ１０ｋｇ当たり０．２〜１．０ｇとする。
液体潤滑剤の塗布量が０．２ｇ未満であると、ワイヤの
防錆効果が少なくなる。また、１．０ｇを超えると送給
ローラ部での送給力が低くなり、スリップ率Ｓが高くな
り送給性が悪くなる。なお、液体潤滑剤としてはパーム
油、ナタネ油およびシリコーン油等の油潤滑剤をいう。

【００１５】図４は本発明に係る突起を形成するための
説明図である。本発明に係る突起を有する溶接用ワイヤ
を製造するためのローラダイス圧延により伸線する方法
の１実施例として、図４に示すように、溶接用ワイヤ１
を挟んで夫々対向する一対の溝付きローラ１８と１９か
らなる２つのローラダイスを交互にワイヤ圧下方向が９
０°ずつ変わる如く接近して配置し、これを一個のロー
ラダイスのユニットとして構成する。従って一個のロー
ラダイスにおいては、伸線方向に隣接するローラ軸は９
０°ずつ垂直、水平交互に配置される。このローラダイ
スに凹部を形成させるもので、その凹部付け加工はロー
ラダイス溝部に硬質のタングステンカーバイト等の金属
あるいはセラミックスを溶射、あるいはレーザ等の高密
度エネルギー源を用いて形成させる。また、他の突起を
有する溶接用ワイヤを製造する方法として、球状の鋼お
よび硬質スラグを用いてワイヤ表面にショットブラスト
加工を行い形成させることも可能である。

【００１６】図５は本発明に係る潤滑性複合合金をワイ
ヤ表面にコーティングする例を示す。図５に示すよう
に、溶接用ワイヤ１を潤滑性複合合金で挟んでワイヤ表
面全周にコーティングできるように配置され、均一にコ
ーティングする。なお、ワイヤ表面への潤滑性複合合金
のコーティング量はワイヤ１０ｋｇ当たり０．３〜１．
０ｇ）であることが好ましい。

【００１７】

【実施例】以下、本発明について、実施例によって具体
的に説明する。銅めっきを施したガスシールドアーク溶
接用ソリッドワイヤ素線（ＪＩＳＺ３３１２ＹＧＷ
１１Ｃ：０．０８％，Ｓｉ：０．７８％，Ｍｎ：１．
６３％，Ｐ：０．０１２％，Ｓ：０．０１４％，Ｔｉ：
０．１８％残部Ｆｅおよび不可避不純物）を用い、伸線
加工して1.2mm および1.6mm 径のワイヤを得た。この供
試ワイヤには、それぞれ異なる表面突起を与え、図１に
示す装置で６ｍ長さのコンジットケーブルを用い、図６
に示すコンジットケーブル４のループ径Ｄおよびループ
数を変えて、表１に示す溶接条件で溶接して、ワイヤ送
給抵抗Ｒとワイヤ送給時のスリップ率Ｓを測定した。な
お、ワイヤ表面にコーティングした潤滑性複合合金は、
二硫化タングステン粉末３０％とＳＵＳ３１０のステン
レス粉末７０％を混合し、高温で焼結したものを用い
た。また、ワイヤ表面に塗布する潤滑剤はパーム油を用
いた。その結果を表２に示す。

【００１８】

【表１】

【００１９】表２において、No. １〜６が本発明のガス
シールドアーク溶接用ワイヤ例、No. ７〜１２が比較例
である。本発明例のNo. １〜６はワイヤ表面突起平均間
隔Ｈが１５０μｍ以下、ワイヤ表面突起の平均粗さＲａ
が０．４〜３．０μｍで、かつ突起の最高高さＲｙが１
５μｍ以下であるワイヤ表面に潤滑性複合合金をコーテ
ィングし、液体潤滑剤をワイヤ１０ｋｇ当たり０．２〜
１．０ｇ塗布してあるので、ループ径１００ｍｍ２ター
ンという非常に厳しい条件下においても、送給抵抗Ｒが
低く、スリップ率Ｓも低いのでアークが安定しており極
めて満足な結果であった。

【００２０】比較例中Ｎｏ. ７は、潤滑性複合合金をコ
ーティングしていないので、また、Ｎｏ. ８はワイヤ表
面突起間隔Ｈが広すぎるので、ループ径１５０ｍｍ１タ
ーンまでは良好な送給性が得られたが、ループ径１５０
ｍｍ２ターンでスリップ率Ｓが大きく、また、ループ径
１００ｍｍ２ターンにおいては送給抵抗Ｒおよびスリッ
プ率Ｓいずれもが大きくなってワイヤ送給性が不良とな
った。Ｎｏ. ９は、ワイヤ表面突起平均粗さが小さいの
で、ループ径１５０ｍｍ１ターンにおいてもスリップ率
が大きくなってワイヤ送給性が不良となった。

【００２１】Ｎｏ. １０はワイヤ表面突起平均粗さが大
きく、また、Ｎｏ. １１はワイヤ表面突起最高高さが大
きすぎるので、ループ径１５０ｍｍ１ターンまでは良好
な送給性が得られたが、ループ径１５０ｍｍ２ターンお
よびループ径１００ｍｍ２ターンにおいては送給抵抗Ｒ
が大きくなってワイヤ送給性が不良となった。また、ル
ープ径１５０ｍｍ１ターンにおいても溶接中にコンタク
トチップを削り、長時間溶接するとアークが不安定とな
った。Ｎｏ. １２は潤滑剤塗布量が多すぎるので、ルー
プ径１５０ｍｍ１ターンまでは良好な送給性が得られた
が、ループ径１５０ｍｍ２ターンおよびループ径１００
ｍｍ２ターンにおいてはスリップ率Ｓが大きくなってワ
イヤ送給性が不良となった。

【００２２】

【表２】

【００２３】

【発明の効果】本発明のガスシールドアーク溶接用ワイ
ヤによれば、長尺のコンジットケーブルを使用し、これ
に屈曲負荷がかかる状態で溶接される場合においても、
送給抵抗が低く、かつ送給ローラ部でワイヤのスリップ
が少ない良好なワイヤが得られるので、溶接の効率に大
きく寄与するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】ワイヤ送給の工程を示す説明図である。

【図２】連続伸線処理ライン全体の概要図である。

【図３】本発明に係るワイヤ表面突起を示す説明図であ
る。

【図４】本発明に係るワイヤ表面突起を形成するための
説明図である。

【図５】本発明に係るワイヤ表面に潤滑性複合合金をコ
ーティングするための説明図である。

【図６】本発明の実施例に用いたコンジットケーブルを
示す図である。

【符号の説明】

１ワイヤ２平型加圧送給ローラ３Ｖ溝付き送給ローラ４コンジットケーブル５溶接トーチ６ロードセル７メジャリングローラ８ペイオフスタンド９線材１０伸線機１１ロールダイス１２潤滑性複合合金コーティング装置１３仕上げダイス１４引取りキャプスタン１５油塗布装置１６巻取機１７コーティングされた潤滑性複合合金１８，１９溝付きローラ２０潤滑性複合合金

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者加藤興東京都中央区築地三丁目５番４号日鐵溶接工業株式会社内 (72)発明者西田卓彦神奈川県川崎市中原区井田1618番地新日本製鐵株式会社先端技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガスシールドアーク溶接用ワイヤにおい
て、ワイヤ表面突起平均間隔Ｈが１５０μｍ以下、ワイ
ヤ表面突起の平均粗さＲａが０．４〜３．０μｍで、か
つ突起の最高高さＲｙが１５μｍ以下であるワイヤ表面
に潤滑性複合合金をコーティングしたことを特徴とする
ガスシールドアーク溶接用ワイヤ。
【請求項２】潤滑性複合合金をコーティングしたワイ
ヤ表面に液体潤滑剤をワイヤ１０ｋｇ当たり０．２〜
１．０ｇ塗布したことを特徴とする請求項１記載のガス
シールドアーク溶接用ワイヤ。