JPH08281480A - アーク溶接用ワイヤの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 円滑で高能率に伸線できるとともに、長尺の
コンジットケーブルを使用し、高電流の溶接条件で溶接
される場合においても、送給ローラでスリップがなく、
かつコンジットチューブ内での摩擦抵抗の少ないワイヤ
送給性が良好なアーク溶接用ワイヤの製造方法を提供す
ることを目的とする。 【構成】 アーク溶接用鋼ワイヤの製造方法において、
めっき工程の後に融点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５〜５０％と金属石鹸の１
種または２種以上を５〜２０％を混合した潤滑剤で乾式
伸線し、ついで水溶性潤滑剤中で湿式伸線して縮径した
後、２〜４０％のクロロカーボンを含む潤滑油で仕上げ
伸線して、ワイヤ表面の潤滑剤量をワイヤ１０ｋｇ当た
り０．２０〜１．８０ｇにすることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アーク溶接用ワイヤの
製造方法に係り、さらに詳しくは、伸線性および使用時
（溶接時）の送給性が優れたアーク溶接用ワイヤの製造
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】アーク溶接用ワイヤを製造する最も一般
的な方法は、原線またはフラックス充填後のワイヤを
２〜４ｍｍ径までローラあるいは孔ダイスにより伸線す
る工程、焼鈍工程、酸洗工程、めっき工程、最
終サイズ径まで孔ダイスで伸線する工程、を製品の形状
に対応し選択して順次行う方法である。の最終サイズ
径まで伸線する工程は、一般に表面状態が円滑で色調が
良好な湿式による伸線で製造される。しかし、湿式伸線
においては一般に水溶性潤滑剤を用いるためダイス通過
時にワイヤ表面皮膜が薄くワイヤのすべり性がやや悪い
ので、ワイヤ表面にきずが生じやすく１ダイス当たりの
減面率を大きくできず、ダイスを多く用いる必要がある
ので能率面にやや問題がある。

【０００３】一方、乾式伸線では潤滑剤として一般に無
機物系または無水系の潤滑剤が用いられるが、ワイヤ表
面に潤滑剤が均一に塗布されにくいという問題がある。
また、アーク溶接用ワイヤは、溶接の自動化、高能率化
が進むとともに、さらに高電流での溶接条件が採用され
る方向にあり、その結果、必然的にワイヤの送給速度が
大となる。また、対象となる構造物によっては溶接が狭
隘部で行われる場合も多く、こ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長くかつ曲げ使わ
れる傾向にある。

【０００４】このようにコンジットケーブルが長くかつ
曲げて使用されると、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とき摩擦抵抗が大きくな
り、溶接時ワイヤの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。こ
れらの、アーク溶接用ワイヤの製造時の伸線性および溶
接時の送給性の問題に対しては従来、例えば特公昭５８
−４６３９８号公報に高級脂肪酸および高級脂肪酸のア
ルカリ金属塩を揮発性溶媒で希釈した潤滑剤で湿式伸線
し、ワイヤ表面に適量該潤滑剤を塗布する方法、特開平
５−２３７３１号公報にポリ四弗化エチレン、二硫化モ
リブデン、グラファイト等からなる潤滑剤で乾式伸線
し、該潤滑剤をワイヤ表面に塗布する方法など、各種の
方法が提案されている。

【０００５】しかしながら、これらの方法でも前述した
ように湿式伸線においては、作業能率が悪く、乾式伸線
においては、ワイヤ表面に潤滑剤が均一に塗布されにく
い場合がある。また、溶接時においては、長尺のコンジ
ットケーブルを使用し、高電流の溶接条件で溶接される
場合、送給ローラ部でワイヤがスリップしたり、コンジ
ットチューブ内で摩擦抵抗が大きくなってアークが不安
定になるなどのワイヤ送給性の改善については、やはり
不十分であるのが現状である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、円
滑で高能率に伸線できるとともに、長尺のコンジットケ
ーブルを使用し、高電流の溶接条件で溶接される場合に
おいても、送給ローラ部でワイヤのスリップがなく、か
つコンジットチューブ内での摩擦抵抗の少ない送給性が
良好なアーク溶接用ワイヤの製造方法を提供することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記目的
を達成するために、ワイヤ製造方法を種々検討した結
果、前記の工程である、最終サイズ径までの伸線工程
の前処理として高融点の脂肪酸，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に二硫化モリブ
デンおよぴ二硫化タングステンと金属石鹸を混合した潤
滑剤を用いて乾式伸線し、次いで水溶性潤滑剤中で湿式
伸線した後、クロロカーボンを含む潤滑油で仕上げ伸線
して潤滑剤の付着量を調整することにより、円滑で高能
率に伸線できるとともに、長尺のコンジットケーブルを
使用し、高電流の溶接条件で溶接される場合において
も、送給ローラ部でのワイヤスリップが少なく、かつコ
ンジットチューブ内での摩擦抵抗が少ないなど送給性が
極めて良好であることを見出したものである。

【０００８】すなわち、本発明の要旨とするところは、
通常のアーク溶接用ワイヤの製造方法において、めっき
工程の後に融点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５〜５０％と金属石鹸の１種また
は２種以上を５〜２０％を混合した潤滑剤で乾式伸線
し、ついで水溶性潤滑剤中で湿式伸線して縮径した後、
２〜４０％のクロロカーボンを含む潤滑油で仕上げ伸線
して、ワイヤ表面の潤滑剤量をワイヤ１０ｋｇ当たり
０．２０〜１．８０ｇにすることを特徴とする。

【０００９】

【作用】めっき工程の後に、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種と金属石鹸の１種
または１種以上を混合した潤滑剤で乾式伸線することに
より、それらが均一にワイヤ表面に付着する。次いで、
乾式伸線で均一に付着した脂肪酸，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種と金属石鹸の１種または１種以上を混
合した潤滑剤は、湿式伸線工程の水溶性潤滑剤中でワイ
ヤの縮径とともに薄く均一に延ばされる。最後に仕上げ
伸線で、前工程までに均一に付着した潤滑剤上にクロロ
カーボンを含んだ潤滑油で皮膜して製品とする。

【００１０】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種以上は融
点が５０℃以上であるので湿式伸線時のダイス発熱によ
る湿式潤滑剤の昇温によっても溶融することがないの
で、製品径まで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種と金属石鹸の１種または２種以上
を均一に付着させたまま伸線加工できる。よって、製品
径まで円滑で高能率に伸線できる。

【００１１】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融点が５０℃未満である
と、湿式伸線時にダイスの発熱で昇温した湿式潤滑剤に
よって溶融して、ワイヤ表面に均一に付着せず、ワイヤ
表面にキズが生じる場合がある。また、均一に付着した
としても溶接時コンジットチューブ内でワイヤの摩擦熱
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
でコンジットチューブ内で脂肪酸，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溶けて
部分的に凝集してしまい、コンジットチューブとの摩擦
抵抗が大きくなってワイヤ送給性が不良となる。

【００１２】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種以上に混合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種は５〜５０％が良い。５
％未満であると、湿式伸線時にワイヤ表面にキズが生じ
たり、溶接時にコンジットチューブ内で摩擦抵抗が大き
くなってワイヤ送給性が不良となる。逆に５０％を超え
ると、乾式伸線において脂肪酸，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種を混合した潤滑剤が、均一にワイヤ表面
に付着できなくなり、次の湿式伸線においても付着量を
均一にするのが困難であるので、溶接時にコンジットチ
ューブ内で摩擦抵抗が大きくなったり、送給ローラ部で
ワイヤがスリップしてワイヤ送給性が不良となる。

【００１３】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の１種または２種に
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種を混合した潤滑剤に、さらに金属石鹸の１種また
は２種以上を混合すると、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、金属石鹸は水溶性であり、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、伸線時の剥離や溶
接時に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
がワイヤ表面に多く付着し伸線時に剥離してワイヤ表面
にキズが生じたり、溶接時に送給ローラおよびコンジッ
トチューブ内で剥離して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、コンジットチューブ内
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％を超えると溶接時スパッタ発生量が多く
なる。なお、金属石鹸とはステアリン酸Ｎａ、ステアリ
ン酸Ｋ、ステアリン酸Ｌｉおよびステアリン酸Ｂａなど
をいう。

【００１４】次に、２〜４０％クロロカーボンを含む潤
滑油で仕上げ伸線してワイヤ表面に皮膜させると、溶接
時送給ローラ部でのワイヤのスリップを助長することな
く、コンジットチューブ内でのワイヤ送給抵抗をさらに
少なくする。クロロカーボンが２％未満であると効果が
なく、４０％を超えると長時間溶接した場合にコンジッ
トチューブ内が高温となり、クロロカーボンが炭化して
前記乾式伸線で付着した潤滑剤とともにワイヤ表面から
剥離してチップ内に溜まりチップづまりが生じてワイヤ
送給ができなくなる。なお、潤滑油としては動植物油、
鉱物油、合成油を単独あるいは混合して使用することが
できる。

【００１５】次に、乾式伸線で均一に付着した脂肪酸，
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種と金属石鹸の１種
または２種以上を混合した潤滑剤および仕上げ伸線でク
ロロカーボンを含む潤滑油を皮膜した潤滑剤量は、湿式
伸線および仕上げ伸線でワイヤ１０ｋｇ当たり０．２０
〜１．８０ｇに調整する。０．２０ｇ未満であると溶接
時にコンジットチューブ内で摩擦抵抗が大きくなってワ
イヤ送給性が不良となる。付着量が１．８０ｇ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ワイヤ送
給にむらが生じてアークが不安定となる。ここで、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種と金属石鹸の
１種または２種以上を混合した潤滑剤の量は、湿式伸線
のダイス減面率およびダイス数で、またクロロカーボン
を含む潤滑油量は仕上げ伸線の減面率により調整する。
この場合、ダイス減面率が大きい程付着量は少なくな
る。

【００１６】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が５０℃以上のものをい
う。

【００１７】

【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、ＪＩＳ Ｇ３３１２に規定されるＹＧＷ
１１のソリッドワイヤおよびＪＩＳ Ｇ３３１３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１３％）２．６，３．０，
４．０ｍｍの径に伸線・めっき処理したものを、１．２
ｍｍの製品径まで表１に示す各製造方法で各１０００ｋ
ｇを伸線し、スプール巻きワイヤとした。また、ワイヤ
送給性は、図１に示す装置を用いて調べた。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
ら引き出された供試ワイヤを送給モータ３によって供給
し、トーチ４に送り、各ワイヤ１５ｋｇを溶接した。そ
の時の溶接条件は次の通りである。

【００１８】溶接電流 ：３００Ａ 溶接電圧 ： ３０Ｖ 溶接速度 ： ３０ｃｍ／分 シールドガス： ＣＯ₂ ２０リットル／分 溶接方法 ： ビードオンプレート

【００１９】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を超えると不良になり、アークも不安定と
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
じてワイヤ送給むらによってアークが不安定になるとと
もにスパッタ発生量も多くなる。 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１に示す。

【００２０】

【表１】

【００２１】表１において、試験Ｎｏ．１〜７が本発明
によるアーク溶接用鋼ワイヤの製造例、試験Ｎｏ．８〜
１６が比較例である。本発明による試験Ｎｏ．１〜７
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融点が５０℃で、かつ二硫化モリ
ブデンおよび二硫化タングステンと金属石鹸を適量含ん
だ潤滑剤で乾式伸線した後、湿式伸線で縮径した後、仕
上げ伸線で適量のクロロカーボンを皮膜しているので、
円滑に伸線でき、溶接時においてもワイヤ送給ローラで
のスリップ率や送給モータの電機子電流が低く、アーク
が安定しており極めて満足な結果であった。

【００２２】比較例中、試験Ｎｏ．８は乾式伸線に使用
したラノリンの融点が低いので、湿式伸線時にダイスの
発熱で湿式潤滑剤が昇温し、これにラノリンが溶融して
ワイヤ表面に均一に付着しないので、また試験Ｎｏ．９
は二硫化モリブデンおよび二硫化タングステンの量が少
ない潤滑剤で乾式伸線したので、ワイヤ表面の潤滑剤が
不足して、いずれの場合もワイヤ表面にキズが生じた。
また、溶接時送給モータの電機子電流が高くなってワイ
ヤ送給性が悪くアークが不安定となった。

【００２３】試験Ｎｏ．１０は二硫化モリブデンおよび
二硫化タングステンの量が多い潤滑剤で乾式伸線したの
で潤滑剤が均一に付着せず、次の湿式伸線でも付着量を
均一にするのが困難で、製品径での潤滑剤量が不均一で
溶接時に送給ローラ部でのワイヤのスリップ率および送
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Ｎｏ．１１は金属石鹸の量が少ない潤滑剤で乾
式伸線したので、伸線時ワイヤ表面にキズが生じた。ま
た、溶接時も送給ローラ部でワイヤのスリップ率および
送給モータの電機子電流が高くなりアークが不安定とな
った。

【００２４】試験Ｎｏ．１２は金属石鹸の量が多い潤滑
剤で乾式伸線したので、溶接時スパッタの発生量が多く
なった。試験Ｎｏ．１３は仕上げ伸線での潤滑油に含ま
れるクロロカーボン量が少ないので、送給モータの電機
子電流が高くなりアークが不安定となった。試験Ｎｏ．
１４は仕上げ伸線での潤滑油に含まれるクロロカーボン
量が多いので、コンジットチューブ内でクロロカーボン
が炭化し他の潤滑剤とともに剥離して、チップ内に溜ま
りチップ詰まりが生じた。

【００２５】試験Ｎｏ．１５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、二硫化
モリブデンおよび二硫化タングステンと金属石鹸、さら
にクロロカーボンを含んだ潤滑油のワイヤ表面に付着し
た潤滑剤量が少ないので、溶接時にコンジットチューブ
内で摩擦抵抗が大きくなり送給モータの電機子電流が高
くなってワイヤ送給性が悪く、アークが不安定となっ
た。試験Ｎｏ．１６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、二硫化モリブデ
ンおよび二硫化タングステンと金属石鹸、さらにクロロ
カーボンを含んだ潤滑油のワイヤ表面に付着した潤滑剤
量が多いので、溶接時に送給ローラ部でのワイヤスリッ
プ率が高くなりワイヤ送給にむらが生じてアークが不安
定となった。

【００２６】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明のアーク溶
接用ワイヤの製造方法によれば、円滑で高能率に伸線で
きるとともに、長尺のコンジットケーブルを使用し、高
電流の溶接条件で溶接される場合においても、送給ロー
ラ部でワイヤのスリップがなく、かつコンジットチュー
ブ内での摩擦抵抗の少ない良好な送給性が得られるの
で、アーク溶接用ワイヤの生産性および溶接の高能率化
に大きく寄与するものである。

【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

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アーク溶接用ワイヤの製造方法におい
   て、めっき工程の後に融点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５〜５０％と金属石鹸
   の１種または２種以上を５〜２０％を混合した潤滑剤で
   乾式伸線し、ついで水溶性潤滑剤中で湿式伸線して縮径
   した後、２〜４０％のクロロカーボンを含む潤滑油で仕
   上げ伸線して、ワイヤ表面の潤滑剤量をワイヤ１０ｋｇ
   当たり０．２０〜１．８０ｇにすることを特徴とするア
   ーク溶接用ワイヤの製造方法。