JPH09168890A - ガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤ - Google Patents
ガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤInfo
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- JPH09168890A JPH09168890A JP34856195A JP34856195A JPH09168890A JP H09168890 A JPH09168890 A JP H09168890A JP 34856195 A JP34856195 A JP 34856195A JP 34856195 A JP34856195 A JP 34856195A JP H09168890 A JPH09168890 A JP H09168890A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は溶接作業性が改善された全自動およ
び半自動溶接用鋼ワイヤを提供するものである。 【解決手段】 Ｃ：０．０２〜０．１５％［重量％，以
下同じ］，Ｓｉ：０．３〜２．０％，Ｍｎ：１．０〜
３．０％，Ｐ：≦０．０３％，Ｓ：≦０．０３％，Ｃ
ｕ：０．１〜０．５０％，Ａｌ：０．０１〜０．２５
％，Ｏ：１００〜８００ｐｐｍを含有し、残部Ｆｅから
なり、且つ鋼ワイヤの素材が鋼管であり、該鋼管の内面
から外周方向に５０μｍの範囲の中心部によりＯ濃度が
高められてい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。
び半自動溶接用鋼ワイヤを提供するものである。 【解決手段】 Ｃ：０．０２〜０．１５％［重量％，以
下同じ］，Ｓｉ：０．３〜２．０％，Ｍｎ：１．０〜
３．０％，Ｐ：≦０．０３％，Ｓ：≦０．０３％，Ｃ
ｕ：０．１〜０．５０％，Ａｌ：０．０１〜０．２５
％，Ｏ：１００〜８００ｐｐｍを含有し、残部Ｆｅから
なり、且つ鋼ワイヤの素材が鋼管であり、該鋼管の内面
から外周方向に５０μｍの範囲の中心部によりＯ濃度が
高められてい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。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、鋼の全自動および
半自動溶接に使用するアーク安定性、耐スパッタ性に優
れたガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤに関する。
半自動溶接に使用するアーク安定性、耐スパッタ性に優
れたガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年の傾向としては溶接ロボットや自動
溶接機等を導入して溶接の高速自動化が進められてお
り、それに伴って溶接用ワイヤの性能や溶接作業性など
に、より高度な要求がされている。一般にＣＯ2ガスシ
−ルドア−ク溶接、ＭＩＧ溶接等には０．８〜２．４ｍ
ｍφの銅めっきした溶接用鋼ワイヤが使用されている。
これらの溶接用ワイヤは通常スプールやボビンに巻装さ
れた状態で、あるいはペイルパックに装填された状態で
溶接に供せられる。これらのワイヤが使用されるとき
は、溶接機の付属装置である送給機に設置され、送給ロ
ーラを通り３〜２０ｍにおよぶフレキシブルコンジット
ケーブル、溶接トーチ、コンタクトチップを通して溶接
が行われる。ガスシールドアーク溶接法は、他の溶接法
に比較し高能率、高品質かつ低コストである特長を活か
し、その適用範囲を広げる傾向が強まっている。しかし
ガスシールドアーク溶接法は高能率、高品質という特長
を有しているが、溶接時にスパッタが多発する等の問題
がある。そこでガスシールドアーク溶接法においてスパ
ッタ発生量を低減する対策や研究は数多くなされてい
る。まず溶接電源特性の改善、シールドガスをＣＯ2か
らＡｒ系ガスへの転換、ワイヤ表層部の酸素濃度を高め
る方法が知られているが、溶接電源特性の改善やＣＯ2
からＡｒ系ガスへの転換等は、効果は期待できるものの
経済的にはコスト高くなり好ましくない。一方、溶接ワ
イヤ面からは酸素濃度を高める技術が多く検討されてい
る。これらの技術はワイヤ酸素が溶融金属の表面張力を
低下させる等の作用によりアーク安定性、スパッタの低
減を意図するものである。即ち、酸素は溶融金属の表面
張力を低下させ、放電現象を変化させ、ワイヤ先端に懸
垂する溶滴がわずかなピンチ力でも溶滴を細粒化させ
る。そして微細な溶滴はクレータへ規則的に移行してい
きアーク安定性が向上するものと考えられている。ワイ
ヤ酸素を高める技術として、例えば特開昭６０−４０６
８５号公報、特公平３−１６２３７号公報等にはワイヤ
表層部の酸素濃度を高める方法が開示されている。その
ワイヤ表層部の酸素濃度を高める手段としては、ワイヤ
を酸化ガス分圧を変化させた雰囲気中で焼鈍して表面に
酸化物皮膜を生成させた後、酸洗条件をコントロールす
ることにより適量の酸化物皮膜を残存させる方法である
が、表面酸素濃度を高めようとした場合、７００℃で４
時間以上の焼鈍が必要になり経済的でない。また製造段
階での複雑な熱処理や酸洗コントロールを必要とするた
め溶接中にめっきが剥離してチップに詰まり、ワイヤ送
給性を阻害するためアークが不安定になってスパッタが
多発する等の問題が生じてくる。また、特開平７−５１
１８２号公報にはめっき層内に酸化物を一定量含有し、
耐スパッタ性改善を目的とした技術が開示されている
が、この技術は酸化物と同時にめっき液を取り込むた
め、ワイヤの耐錆性が問題となる。またさらにワイヤ表
面に機械的に凸凹を設けて酸化鉄を塗布する方法あるい
は特開平５−６９１８１号公報には酸化鉄粉を混合した
潤滑油を用いて伸線し、めっき層の凹部に酸化鉄粉を取
込む方法が開示されている。これらは、いずれも酸化鉄
を酸素源としているところが共通しているが、酸化鉄を
用いることにより溶接時チップとワイヤ間でアークが発
生しアーク不安定となり、さらには酸化鉄粉がチップ内
に詰まり溶接を阻害するため好ましくない方法である。
溶接機等を導入して溶接の高速自動化が進められてお
り、それに伴って溶接用ワイヤの性能や溶接作業性など
に、より高度な要求がされている。一般にＣＯ2ガスシ
−ルドア−ク溶接、ＭＩＧ溶接等には０．８〜２．４ｍ
ｍφの銅めっきした溶接用鋼ワイヤが使用されている。
これらの溶接用ワイヤは通常スプールやボビンに巻装さ
れた状態で、あるいはペイルパックに装填された状態で
溶接に供せられる。これらのワイヤが使用されるとき
は、溶接機の付属装置である送給機に設置され、送給ロ
ーラを通り３〜２０ｍにおよぶフレキシブルコンジット
ケーブル、溶接トーチ、コンタクトチップを通して溶接
が行われる。ガスシールドアーク溶接法は、他の溶接法
に比較し高能率、高品質かつ低コストである特長を活か
し、その適用範囲を広げる傾向が強まっている。しかし
ガスシールドアーク溶接法は高能率、高品質という特長
を有しているが、溶接時にスパッタが多発する等の問題
がある。そこでガスシールドアーク溶接法においてスパ
ッタ発生量を低減する対策や研究は数多くなされてい
る。まず溶接電源特性の改善、シールドガスをＣＯ2か
らＡｒ系ガスへの転換、ワイヤ表層部の酸素濃度を高め
る方法が知られているが、溶接電源特性の改善やＣＯ2
からＡｒ系ガスへの転換等は、効果は期待できるものの
経済的にはコスト高くなり好ましくない。一方、溶接ワ
イヤ面からは酸素濃度を高める技術が多く検討されてい
る。これらの技術はワイヤ酸素が溶融金属の表面張力を
低下させる等の作用によりアーク安定性、スパッタの低
減を意図するものである。即ち、酸素は溶融金属の表面
張力を低下させ、放電現象を変化させ、ワイヤ先端に懸
垂する溶滴がわずかなピンチ力でも溶滴を細粒化させ
る。そして微細な溶滴はクレータへ規則的に移行してい
きアーク安定性が向上するものと考えられている。ワイ
ヤ酸素を高める技術として、例えば特開昭６０−４０６
８５号公報、特公平３−１６２３７号公報等にはワイヤ
表層部の酸素濃度を高める方法が開示されている。その
ワイヤ表層部の酸素濃度を高める手段としては、ワイヤ
を酸化ガス分圧を変化させた雰囲気中で焼鈍して表面に
酸化物皮膜を生成させた後、酸洗条件をコントロールす
ることにより適量の酸化物皮膜を残存させる方法である
が、表面酸素濃度を高めようとした場合、７００℃で４
時間以上の焼鈍が必要になり経済的でない。また製造段
階での複雑な熱処理や酸洗コントロールを必要とするた
め溶接中にめっきが剥離してチップに詰まり、ワイヤ送
給性を阻害するためアークが不安定になってスパッタが
多発する等の問題が生じてくる。また、特開平７−５１
１８２号公報にはめっき層内に酸化物を一定量含有し、
耐スパッタ性改善を目的とした技術が開示されている
が、この技術は酸化物と同時にめっき液を取り込むた
め、ワイヤの耐錆性が問題となる。またさらにワイヤ表
面に機械的に凸凹を設けて酸化鉄を塗布する方法あるい
は特開平５−６９１８１号公報には酸化鉄粉を混合した
潤滑油を用いて伸線し、めっき層の凹部に酸化鉄粉を取
込む方法が開示されている。これらは、いずれも酸化鉄
を酸素源としているところが共通しているが、酸化鉄を
用いることにより溶接時チップとワイヤ間でアークが発
生しアーク不安定となり、さらには酸化鉄粉がチップ内
に詰まり溶接を阻害するため好ましくない方法である。
【０００３】このように、ワイヤ表層部酸素濃度を高め
る手段は種々制約があり、必ずしも実用的でない。この
解決手段としてワイヤ中心部酸素濃度を高めるワイヤ、
手段が検討開示されている。特公平４−４８５５８号公
報では、加熱した帯鋼の両端面縁を鍛接して内面に酸化
物層を有する鋼管を伸線加工するソリッドワイヤの製造
方法が開示されている。この製造方法は鍛接を前提とし
ているため加熱温度が１１００℃〜１４００℃程度と高
く、従ってワイヤ内面の酸化物層の量調整が難しいと言
う問題点がある。また特開平１−１７０５９８号公報に
は酸素濃度の高いワイヤ中央部と酸素濃度の低い外層部
の２層構造としたワイヤにおいて、中央部断面積比率、
中央部酸素濃度、中央部と外層部の酸素濃度比、ワイヤ
の全酸素濃度を規定することによりスパッタ発生量を低
減するソリッドワイヤ技術が開示されている。この技術
は、鋼ワイヤを酸素濃度の異なる２層構造とし、さらに
中央部の断面積比率が１０〜６０％と大きいために、特
殊な製造方法を必要としている。
る手段は種々制約があり、必ずしも実用的でない。この
解決手段としてワイヤ中心部酸素濃度を高めるワイヤ、
手段が検討開示されている。特公平４−４８５５８号公
報では、加熱した帯鋼の両端面縁を鍛接して内面に酸化
物層を有する鋼管を伸線加工するソリッドワイヤの製造
方法が開示されている。この製造方法は鍛接を前提とし
ているため加熱温度が１１００℃〜１４００℃程度と高
く、従ってワイヤ内面の酸化物層の量調整が難しいと言
う問題点がある。また特開平１−１７０５９８号公報に
は酸素濃度の高いワイヤ中央部と酸素濃度の低い外層部
の２層構造としたワイヤにおいて、中央部断面積比率、
中央部酸素濃度、中央部と外層部の酸素濃度比、ワイヤ
の全酸素濃度を規定することによりスパッタ発生量を低
減するソリッドワイヤ技術が開示されている。この技術
は、鋼ワイヤを酸素濃度の異なる２層構造とし、さらに
中央部の断面積比率が１０〜６０％と大きいために、特
殊な製造方法を必要としている。
【０００４】以上のように、ワイヤ酸素を高めることに
よりアーク安定性、スパッタ発生量を抑制する従来技術
は数多く開示されているものの、スパッタ抑制および経
済的な観点で問題点が多かった。
よりアーク安定性、スパッタ発生量を抑制する従来技術
は数多く開示されているものの、スパッタ抑制および経
済的な観点で問題点が多かった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
のような従来ワイヤの製造方法の問題点やアーク安定性
及びスパッタ低減を解消するためになされたものであっ
て、溶接作業性が改善される全自動および半自動溶接用
鋼ワイヤを提供するものである。
のような従来ワイヤの製造方法の問題点やアーク安定性
及びスパッタ低減を解消するためになされたものであっ
て、溶接作業性が改善される全自動および半自動溶接用
鋼ワイヤを提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、前記した
諸問題の解決をめざして基礎研究を重ねた結果次のよう
な知見を得た。表面酸素濃度を高めるための、長時間の
焼鈍や、製造段階での複雑な熱処理や酸洗コントロール
を必要とすることなく、あるいはチップ詰まりの原因と
なるワイヤ表面に酸化鉄を付着させない方法として中空
鋼管を加熱して内面に酸化物層を形成せしめた後、伸線
加工してガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤとすること
を考えた。中空管内面により酸化物層を生成しやすい成
分およびスパッタ量抑制効果の高い成分を特定し、その
酸化物層を特定することにより、経済的かつ効果的なソ
リッドワイヤを提供するものである。
諸問題の解決をめざして基礎研究を重ねた結果次のよう
な知見を得た。表面酸素濃度を高めるための、長時間の
焼鈍や、製造段階での複雑な熱処理や酸洗コントロール
を必要とすることなく、あるいはチップ詰まりの原因と
なるワイヤ表面に酸化鉄を付着させない方法として中空
鋼管を加熱して内面に酸化物層を形成せしめた後、伸線
加工してガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤとすること
を考えた。中空管内面により酸化物層を生成しやすい成
分およびスパッタ量抑制効果の高い成分を特定し、その
酸化物層を特定することにより、経済的かつ効果的なソ
リッドワイヤを提供するものである。
【０００７】即ち、 （１）Ｃ：０．０２〜０．１５％［重量％，以下同
じ］，Ｓｉ：０．３〜２．０％，Ｍｎ：１．０〜３．０
％，Ｐ：≦０．０３％，Ｓ：≦０．０３％，Ｃｕ：０．
１〜０．５０％，Ａｌ：０．０１〜０．２５％，Ｏ：１
００〜８００ｐｐｍを含有し、残部Ｆｅからなり、且つ
鋼ワイヤの素材が鋼管であり、該鋼管の内面から外周方
向に５０μｍの範囲の中心部によりＯ濃度が高められて
い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）Ｔｉ：０．０１〜０．３％を含有する（１）記載
のガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤ （３）Ｎｉ：０．５〜２％，Ｃｒ：０．０５〜２％，Ｍ
ｏ：０．０５〜１％の１種又は２種以上を含有する
（１）または（２）記載のガスシールドアーク溶接用鋼
ワイヤ （４）鋼管の内面から外周方向に深さ５０μｍの範囲内
が鉄酸化物からなる（１）、（２）または（３）記載の
ガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤにある。
じ］，Ｓｉ：０．３〜２．０％，Ｍｎ：１．０〜３．０
％，Ｐ：≦０．０３％，Ｓ：≦０．０３％，Ｃｕ：０．
１〜０．５０％，Ａｌ：０．０１〜０．２５％，Ｏ：１
００〜８００ｐｐｍを含有し、残部Ｆｅからなり、且つ
鋼ワイヤの素材が鋼管であり、該鋼管の内面から外周方
向に５０μｍの範囲の中心部によりＯ濃度が高められて
い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）Ｔｉ：０．０１〜０．３％を含有する（１）記載
のガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤ （３）Ｎｉ：０．５〜２％，Ｃｒ：０．０５〜２％，Ｍ
ｏ：０．０５〜１％の１種又は２種以上を含有する
（１）または（２）記載のガスシールドアーク溶接用鋼
ワイヤ （４）鋼管の内面から外周方向に深さ５０μｍの範囲内
が鉄酸化物からなる（１）、（２）または（３）記載の
ガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤにある。
【０００８】本願発明はワイヤ成分の限定とワイヤ酸素
量を１００〜８００ｐｐｍに限定し、かつ該酸素をワイ
ヤ中心部に集中して形成せしめた酸化物により、効果的
に溶滴を細粒化してアーク安定性を向上すると共に、ス
パッタ発生量を抑制することが可能となる。酸素の存在
位置のアーク安定性への効果を確認するため、ほぼ同一
の平均酸素濃度のワイヤにおいて、（ａ）ワイヤ表層部
に酸化層を形成して酸素を高めた場合と、（ｂ）ワイヤ
中心部に酸化層を形成せしめたワイヤとを比較検討した
ところ、ワイヤ中心部に酸素が存在する（ｂ）の場合の
方がアーク安定性に優れていることが判った。即ち、溶
接中のアークは溶滴と溶融金属との最短距離を選択的に
移動している。溶滴がある一定の大きさに成長して移行
した後は、アークはワイヤ先端と溶融金属の最短部に移
行する。この際、ワイヤ酸素源がワイヤ中央部にある場
合と周辺部の場合とでは、中央部に酸素源がある場合が
アーク移行が滑らかに移行する為と考えられる。特に、
Ａｒを主ガスとするＭＡＧ溶接に比べてアーク長さの短
い炭酸ガス溶接の場合にはこの効果がアーク安定性向上
に有効に寄与する。しかし、ワイヤ中央部の酸素量が多
すぎる場合には、溶滴移行後のワイヤ溶融先端部を覆う
酸化物が多すぎて、前述のワイヤ先端部へのアーク移行
が円滑にならない。ワイヤ形成される酸化物には、外部
酸化層と内部酸化層とに大別されるが、内部酸化層を形
成させるには、加熱雰囲気の酸素濃度を低く制御・調整
する必要があるため、長時間の加熱が必要となる。しか
し、外部酸化層の場合には大気で短時間の加熱により有
効に酸素濃度を高めることができる。これら酸化層は電
気的に不良導体であるため、ワイヤ表面に酸化層を付与
する場合には、溶接時の通電性が劣化することから自ず
からその生成量には限界がある。一方、ワイヤ中央部に
酸化物を形成させることにより、このような通電性等へ
の悪影響は起こらず、十分な酸化層形成が可能となる。
酸化層をワイヤ中心部に集中させるには、図１に示すよ
うに中空パイプ内面に酸化層２を形成せしめた後に、伸
線加工を行い図２に示すワイヤ（１．２ｍｍφ）を得る
ことができる。パイプ中心部に形成せしめた５０μｍ程
度の酸化層は、その後の伸線加工により伸長して、１．
２ｍｍ程度に仕上げたワイヤでは、５０倍の拡大でも周
囲と区別出来ない様になる。酸素量の調整は図３に示す
ようにスケール厚さと比例的関係にあるから、加熱温
度、加熱時間を調整して容易に実施できる。このように
して、ワイヤ酸素量を変化したワイヤのスパッタ量は、
図４に示すように酸素量が１００〜８００ｐｐｍの範囲
で低減することができる。図５は、後述する本願発明実
施例Ｎｏ６（酸素量：２２３ｐｐｍ）ワイヤについて該
ワイヤ断面をＥＰＭＡ線分析による酸素分析結果を示し
ている。この第５図から明らかなように酸素はワイヤ中
央部の狭い範囲に多量に集中しており、この集中した酸
素が前述のように、アーク安定性の向上とスパッタ低減
に有効に作用するものである。
量を１００〜８００ｐｐｍに限定し、かつ該酸素をワイ
ヤ中心部に集中して形成せしめた酸化物により、効果的
に溶滴を細粒化してアーク安定性を向上すると共に、ス
パッタ発生量を抑制することが可能となる。酸素の存在
位置のアーク安定性への効果を確認するため、ほぼ同一
の平均酸素濃度のワイヤにおいて、（ａ）ワイヤ表層部
に酸化層を形成して酸素を高めた場合と、（ｂ）ワイヤ
中心部に酸化層を形成せしめたワイヤとを比較検討した
ところ、ワイヤ中心部に酸素が存在する（ｂ）の場合の
方がアーク安定性に優れていることが判った。即ち、溶
接中のアークは溶滴と溶融金属との最短距離を選択的に
移動している。溶滴がある一定の大きさに成長して移行
した後は、アークはワイヤ先端と溶融金属の最短部に移
行する。この際、ワイヤ酸素源がワイヤ中央部にある場
合と周辺部の場合とでは、中央部に酸素源がある場合が
アーク移行が滑らかに移行する為と考えられる。特に、
Ａｒを主ガスとするＭＡＧ溶接に比べてアーク長さの短
い炭酸ガス溶接の場合にはこの効果がアーク安定性向上
に有効に寄与する。しかし、ワイヤ中央部の酸素量が多
すぎる場合には、溶滴移行後のワイヤ溶融先端部を覆う
酸化物が多すぎて、前述のワイヤ先端部へのアーク移行
が円滑にならない。ワイヤ形成される酸化物には、外部
酸化層と内部酸化層とに大別されるが、内部酸化層を形
成させるには、加熱雰囲気の酸素濃度を低く制御・調整
する必要があるため、長時間の加熱が必要となる。しか
し、外部酸化層の場合には大気で短時間の加熱により有
効に酸素濃度を高めることができる。これら酸化層は電
気的に不良導体であるため、ワイヤ表面に酸化層を付与
する場合には、溶接時の通電性が劣化することから自ず
からその生成量には限界がある。一方、ワイヤ中央部に
酸化物を形成させることにより、このような通電性等へ
の悪影響は起こらず、十分な酸化層形成が可能となる。
酸化層をワイヤ中心部に集中させるには、図１に示すよ
うに中空パイプ内面に酸化層２を形成せしめた後に、伸
線加工を行い図２に示すワイヤ（１．２ｍｍφ）を得る
ことができる。パイプ中心部に形成せしめた５０μｍ程
度の酸化層は、その後の伸線加工により伸長して、１．
２ｍｍ程度に仕上げたワイヤでは、５０倍の拡大でも周
囲と区別出来ない様になる。酸素量の調整は図３に示す
ようにスケール厚さと比例的関係にあるから、加熱温
度、加熱時間を調整して容易に実施できる。このように
して、ワイヤ酸素量を変化したワイヤのスパッタ量は、
図４に示すように酸素量が１００〜８００ｐｐｍの範囲
で低減することができる。図５は、後述する本願発明実
施例Ｎｏ６（酸素量：２２３ｐｐｍ）ワイヤについて該
ワイヤ断面をＥＰＭＡ線分析による酸素分析結果を示し
ている。この第５図から明らかなように酸素はワイヤ中
央部の狭い範囲に多量に集中しており、この集中した酸
素が前述のように、アーク安定性の向上とスパッタ低減
に有効に作用するものである。
【０００９】以下に本願発明の限定理由について説明す
る。 （Ｃ：０．０２〜０．１５％）Ｃは溶接金属の強度を得
る上で必要不可欠の成分であるが、溶滴移行性を向上さ
せる作用があり、０．０２％未満では軟鋼・高張力鋼の
溶接金属としては強度が不足するとともに、溶滴が粗大
化し大粒スパッタが発生する、また０．１５％を超える
と溶接金属の耐割れ性が著しく劣化する。 （Ｓｉ：０．３〜２．０％）Ｓｉは脱酸元素として不可
欠であり、溶接金属の降伏強度を高める上で効果があ
る。本願発明では、酸化物形成を効率的にして有効に酸
素を増加する効果がある。しかし０．３％未満では脱酸
不足であり、また２．０％を超えると溶接金属の靭性が
低下するため好ましくない。 （Ｍｎ：１．０〜３．０％）ＭｎはＳｉと共に脱酸剤と
して添加し、酸化物生成にも有効であるが、１．０％未
満ではピットやブローホールの発生の原因となる。３．
０％を超えるとスパッタ量が増加するとともに耐割れ性
が劣化し溶接割れが発生しやすくなる。 （Ｐ：≦０．０３％ Ｓ：≦０．０３％）Ｐは割れ発生
防止の点から０．０３％未満にすることが必要である。
またＳは高温割れのの発生原因となるため０．０３％未
満にすることが必要である。 （Ｃｕ：０．１０〜０．５０％）Ｃｕが０．１０％未満
では、めっき下地（Ｆｅ地）の露出を完全に皮膜するこ
とは困難であるそのためワイヤ表面の錆の原因となる。
０．５０％を超えると溶接時に送給ローラ部やコンジッ
トライナー内部でめっき剥離し送給性を悪化させること
となる。 （Ａｌ：０．００１〜０．１０％）Ａｌは、酸化物層を
生成するに不可欠の元素であり、また溶滴粘度を上げる
効果がある。その効果は０．００１％未満では不足であ
り、０．１０％を超えると溶接金属の靭性が低下するた
め好ましくない。 （Ｏ：１００〜８００ｐｐｍ）Ｏは前述のように、溶滴
を細粒化して溶接作業性を向上させ、スパッタ発生量を
低減する上で重要である。本願発明の構成では１００ｐ
ｐｍ以上でその効果が発揮される。しかし、８００ｐｐ
ｍを超えるとＯの溶滴移行性への効果が少なくなるばか
りでなく、溶滴移行時にＣＯガス発生が著しくなり、溶
滴先端部が沸騰状現象が発生し、アーク安定性が劣化す
る。また溶接金属の酸素への影響が無視できなくなり、
溶接金属酸素量を増加させ、その衝撃靭性を劣化させる
ため上限を８００ｐｐｍとした。アーク安定性、溶滴移
行性が最も良好な酸素量は、４００〜６５０ｐｐｍ程度
であり、好ましい範囲となる。尚、酸素の存在位置はワ
イヤ表層部に集中する場合より、ワイヤ中心部に集中す
ることが望ましい。これは、前述のように多量の酸素を
ワイヤ表層部に集中させると、ワイヤ送給性やメッキ剥
離等を起こしやすい等の問題が生じるためで、ワイヤ中
央部に集中させることでこれらの問題は解決される。
る。 （Ｃ：０．０２〜０．１５％）Ｃは溶接金属の強度を得
る上で必要不可欠の成分であるが、溶滴移行性を向上さ
せる作用があり、０．０２％未満では軟鋼・高張力鋼の
溶接金属としては強度が不足するとともに、溶滴が粗大
化し大粒スパッタが発生する、また０．１５％を超える
と溶接金属の耐割れ性が著しく劣化する。 （Ｓｉ：０．３〜２．０％）Ｓｉは脱酸元素として不可
欠であり、溶接金属の降伏強度を高める上で効果があ
る。本願発明では、酸化物形成を効率的にして有効に酸
素を増加する効果がある。しかし０．３％未満では脱酸
不足であり、また２．０％を超えると溶接金属の靭性が
低下するため好ましくない。 （Ｍｎ：１．０〜３．０％）ＭｎはＳｉと共に脱酸剤と
して添加し、酸化物生成にも有効であるが、１．０％未
満ではピットやブローホールの発生の原因となる。３．
０％を超えるとスパッタ量が増加するとともに耐割れ性
が劣化し溶接割れが発生しやすくなる。 （Ｐ：≦０．０３％ Ｓ：≦０．０３％）Ｐは割れ発生
防止の点から０．０３％未満にすることが必要である。
またＳは高温割れのの発生原因となるため０．０３％未
満にすることが必要である。 （Ｃｕ：０．１０〜０．５０％）Ｃｕが０．１０％未満
では、めっき下地（Ｆｅ地）の露出を完全に皮膜するこ
とは困難であるそのためワイヤ表面の錆の原因となる。
０．５０％を超えると溶接時に送給ローラ部やコンジッ
トライナー内部でめっき剥離し送給性を悪化させること
となる。 （Ａｌ：０．００１〜０．１０％）Ａｌは、酸化物層を
生成するに不可欠の元素であり、また溶滴粘度を上げる
効果がある。その効果は０．００１％未満では不足であ
り、０．１０％を超えると溶接金属の靭性が低下するた
め好ましくない。 （Ｏ：１００〜８００ｐｐｍ）Ｏは前述のように、溶滴
を細粒化して溶接作業性を向上させ、スパッタ発生量を
低減する上で重要である。本願発明の構成では１００ｐ
ｐｍ以上でその効果が発揮される。しかし、８００ｐｐ
ｍを超えるとＯの溶滴移行性への効果が少なくなるばか
りでなく、溶滴移行時にＣＯガス発生が著しくなり、溶
滴先端部が沸騰状現象が発生し、アーク安定性が劣化す
る。また溶接金属の酸素への影響が無視できなくなり、
溶接金属酸素量を増加させ、その衝撃靭性を劣化させる
ため上限を８００ｐｐｍとした。アーク安定性、溶滴移
行性が最も良好な酸素量は、４００〜６５０ｐｐｍ程度
であり、好ましい範囲となる。尚、酸素の存在位置はワ
イヤ表層部に集中する場合より、ワイヤ中心部に集中す
ることが望ましい。これは、前述のように多量の酸素を
ワイヤ表層部に集中させると、ワイヤ送給性やメッキ剥
離等を起こしやすい等の問題が生じるためで、ワイヤ中
央部に集中させることでこれらの問題は解決される。
【００１０】上記成分のほか、Ｔｉを適量添加すること
によりより効果的にスパッタ発生量抑制ができる。ま
た、必要に応じて、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏの１種または２種
以上を適量にて添加することができる。 （Ｔｉ：０．０５〜０．３％）Ｔｉは脱酸元素として添
加され、酸化物の生成により溶接金属のミクロ組織を微
細化し、靭性を改善する効果と溶滴を微細化し、スパッ
タ発生量を抑制する効果がある。０．０５％未満ではス
パッタ抑制効果が得られず、また０．３％を超えるとワ
イヤ製造が困難となる。 （Ｎｉ：０．５〜２．０％）Ｔｉは溶接金属の延性およ
び靭性を高めるに効果があり０．５％未満では効果がな
く２．０％を超えると延性が悪化する。 （Ｃｒ：０．０５〜１．０％）Ｃｒは溶接金属の延性お
よび耐割れ性を良好にする効果があり０．０５％未満で
は効果がなく１．０％を超えると延性が劣化し割れの原
因となる。 （Ｍｏ：０．０５〜１．０％）Ｍｏは溶接金属の強度お
よび延性を高めるに効果があり０．０５％未満では効果
がなく１．０％を超えると延性が劣化し割れの原因とな
る。 （中空鋼管の内面から外周方向に深さ５０μｍの範囲内
が鉄酸化物スケールからなる）酸素をワイヤ中央部に集
中させる手段として、中空パイプの内面に酸化層を形成
せしめたのち、伸線・加工してワイヤを得る方法が、経
済的、実用的に推奨される。この場合、所定の酸素濃度
を確保するには、該酸化層深さは５０μｍ程度を必要と
する。また生成させる酸化物層としては、酸素量が確保
できる酸化物であれば制限はないが、ワイヤ成分構成元
素の酸化物としては、ＳｉＯ2、ＭｎＯ、Ａｌ2Ｏ3、Ｔ
ｉＯ2、Ｃｒ2Ｏ3等が考えられるが、大気など加熱雰囲
気の組成を限定しない場合にも有効かつ容易に生成する
鉄酸化物スケールが最も経済的であり、推奨される。尚
鉄酸化物スケールであれば、ＦｅＯ、Ｆｅ2Ｏ3、Ｆｅ3
Ｏ4およびその混合酸化物でも何等問題は無い。これら
鉄酸化物スケール層を形成せしめる加熱条件としては６
００℃で１時間程度の加熱を行えばよく、通常は伸線加
工による硬化を軟化させる焼鈍工程として行えばよい。
によりより効果的にスパッタ発生量抑制ができる。ま
た、必要に応じて、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏの１種または２種
以上を適量にて添加することができる。 （Ｔｉ：０．０５〜０．３％）Ｔｉは脱酸元素として添
加され、酸化物の生成により溶接金属のミクロ組織を微
細化し、靭性を改善する効果と溶滴を微細化し、スパッ
タ発生量を抑制する効果がある。０．０５％未満ではス
パッタ抑制効果が得られず、また０．３％を超えるとワ
イヤ製造が困難となる。 （Ｎｉ：０．５〜２．０％）Ｔｉは溶接金属の延性およ
び靭性を高めるに効果があり０．５％未満では効果がな
く２．０％を超えると延性が悪化する。 （Ｃｒ：０．０５〜１．０％）Ｃｒは溶接金属の延性お
よび耐割れ性を良好にする効果があり０．０５％未満で
は効果がなく１．０％を超えると延性が劣化し割れの原
因となる。 （Ｍｏ：０．０５〜１．０％）Ｍｏは溶接金属の強度お
よび延性を高めるに効果があり０．０５％未満では効果
がなく１．０％を超えると延性が劣化し割れの原因とな
る。 （中空鋼管の内面から外周方向に深さ５０μｍの範囲内
が鉄酸化物スケールからなる）酸素をワイヤ中央部に集
中させる手段として、中空パイプの内面に酸化層を形成
せしめたのち、伸線・加工してワイヤを得る方法が、経
済的、実用的に推奨される。この場合、所定の酸素濃度
を確保するには、該酸化層深さは５０μｍ程度を必要と
する。また生成させる酸化物層としては、酸素量が確保
できる酸化物であれば制限はないが、ワイヤ成分構成元
素の酸化物としては、ＳｉＯ2、ＭｎＯ、Ａｌ2Ｏ3、Ｔ
ｉＯ2、Ｃｒ2Ｏ3等が考えられるが、大気など加熱雰囲
気の組成を限定しない場合にも有効かつ容易に生成する
鉄酸化物スケールが最も経済的であり、推奨される。尚
鉄酸化物スケールであれば、ＦｅＯ、Ｆｅ2Ｏ3、Ｆｅ3
Ｏ4およびその混合酸化物でも何等問題は無い。これら
鉄酸化物スケール層を形成せしめる加熱条件としては６
００℃で１時間程度の加熱を行えばよく、通常は伸線加
工による硬化を軟化させる焼鈍工程として行えばよい。
【００１１】
（実施例）表１に示す化学組成の各種中空鋼管（外径１
２．７ｍｍφ、肉厚２．５ｍｍ）を用い、中空鋼管→中
間伸線→焼鈍→酸洗→めっき→仕上伸線→製品の各製造
工程を経て、直径１．２ｍｍφのワイヤを試作した。そ
れらのワイヤを用いて、軟鋼母材上で溶接を行い溶接作
業性およびＸ線透過試験により気孔および割れ等の有無
を評価した。なお、中空鋼管内部に酸化層形成は焼鈍工
程により行った。条件は大気で、温度は６００℃で加熱
時間を変化して行った。得られたワイヤの評価は、アー
ク安定性としてアークの集中性、溶滴の移行性を調査対
象とした。スパッタ量は銅製の捕集箱内に捕捉されたス
パッタを秤量して表１の結果を得た。溶接は、ＣＯ2ガ
スシールドで行い、溶接条件は３２０Ａ−３２Ｖ−３０
ｃｍ／ｍｉｎの下向ビードオンプレート溶接とし、チッ
プと母材間距離は２０ｍｍ一定とした。なおスパッタ量
については市販ワイヤはこの溶接条件では通常２．０ｇ
／ｍｉｎ前後であるため、本発明では１．５ｇ／ｍｉｎ
以下を合格とした。
２．７ｍｍφ、肉厚２．５ｍｍ）を用い、中空鋼管→中
間伸線→焼鈍→酸洗→めっき→仕上伸線→製品の各製造
工程を経て、直径１．２ｍｍφのワイヤを試作した。そ
れらのワイヤを用いて、軟鋼母材上で溶接を行い溶接作
業性およびＸ線透過試験により気孔および割れ等の有無
を評価した。なお、中空鋼管内部に酸化層形成は焼鈍工
程により行った。条件は大気で、温度は６００℃で加熱
時間を変化して行った。得られたワイヤの評価は、アー
ク安定性としてアークの集中性、溶滴の移行性を調査対
象とした。スパッタ量は銅製の捕集箱内に捕捉されたス
パッタを秤量して表１の結果を得た。溶接は、ＣＯ2ガ
スシールドで行い、溶接条件は３２０Ａ−３２Ｖ−３０
ｃｍ／ｍｉｎの下向ビードオンプレート溶接とし、チッ
プと母材間距離は２０ｍｍ一定とした。なおスパッタ量
については市販ワイヤはこの溶接条件では通常２．０ｇ
／ｍｉｎ前後であるため、本発明では１．５ｇ／ｍｉｎ
以下を合格とした。
【００１２】
【表１】 本発明例のＮｏ.1〜１０はいずれも良好な溶接作業性を
示し、スパッタ量も１．５ｇ／ｍｉｎ以下であった。
示し、スパッタ量も１．５ｇ／ｍｉｎ以下であった。
【００１３】比較例のＮｏ.11は、ワイヤ中のＣ量が少
ないためスパッタ粒が大きくなり、アークは安定してい
るもののスパッタ量が増加した。
ないためスパッタ粒が大きくなり、アークは安定してい
るもののスパッタ量が増加した。
【００１４】比較例のＮｏ.12は、ワイヤ中の酸素量は
適量だったが、ワイヤ中のＭｎ量が少なく、そのため溶
接ビードにピットやブロホールが発生した。
適量だったが、ワイヤ中のＭｎ量が少なく、そのため溶
接ビードにピットやブロホールが発生した。
【００１５】比較例のＮｏ.13は、スケール厚さが厚
く、酸素量が上限を超えて、アークも不安定でスパッタ
が多発する。
く、酸素量が上限を超えて、アークも不安定でスパッタ
が多発する。
【００１６】比較例Ｎｏ.14はワイヤ中Ｓｉ量が多す
ぎ、アーク不安定となり大粒のスパッタが多発した。
ぎ、アーク不安定となり大粒のスパッタが多発した。
【００１７】比較例のＮｏ.15は、ワイヤ中の酸素量は
適量だったが、ワイヤ中のＣ量が多くスパッタが多く発
生すると同時に溶接割れも発生した。
適量だったが、ワイヤ中のＣ量が多くスパッタが多く発
生すると同時に溶接割れも発生した。
【００１８】比較例Ｎｏ.16は、ワイヤ中の酸素量が不
足して、アーク安定性に欠け、大量のスパッタ発生が見
られた。
足して、アーク安定性に欠け、大量のスパッタ発生が見
られた。
【００１９】比較例Ｎｏ.17は、ワイヤＡｌ量が多す
ぎ、酸素量が増加してスパッタ量が増加する。
ぎ、酸素量が増加してスパッタ量が増加する。
【００２０】比較例Ｎｏ.18は、Ｓｉ、酸素量不足によ
りアーク安定性、スパッタ量共に不良であった。
りアーク安定性、スパッタ量共に不良であった。
【００２１】比較例Ｎｏ.19は、酸素量も適量であり、
アーク安定性、スパッタ量とも良好であるが、Ｍｏ量が
多いため溶接金属に割れが発生した。
アーク安定性、スパッタ量とも良好であるが、Ｍｏ量が
多いため溶接金属に割れが発生した。
【００２２】比較例Ｎｏ.19は、酸素量も適量であり、
アーク安定性、スパッタ量とも良好であるが、Ｓ量が規
定値を超えるため溶接金属に割れが発生した。
アーク安定性、スパッタ量とも良好であるが、Ｓ量が規
定値を超えるため溶接金属に割れが発生した。
【００２３】
【発明の効果】本発明のガスシールドアーク溶接用鋼ワ
イヤによれば、ワイヤ中心部の酸素濃度を高める手段と
して、中空鋼管を伸線加工することにより、焼鈍工程を
大気雰囲気の６００℃程度の温度とすることで、効率的
に酸素を増加させることが可能となり、従来の制御雰囲
気調整や、７００℃以上の焼鈍温度や長時間の温度コン
トロールも不要となり容易にワイヤ中の酸素量を増加す
ることが可能となりアーク安定性を向上し、低スパッタ
化を図ることができる。
イヤによれば、ワイヤ中心部の酸素濃度を高める手段と
して、中空鋼管を伸線加工することにより、焼鈍工程を
大気雰囲気の６００℃程度の温度とすることで、効率的
に酸素を増加させることが可能となり、従来の制御雰囲
気調整や、７００℃以上の焼鈍温度や長時間の温度コン
トロールも不要となり容易にワイヤ中の酸素量を増加す
ることが可能となりアーク安定性を向上し、低スパッタ
化を図ることができる。
【図１】中空パイプを示す断面図である。
【図２】中空パイプ内面に酸化層を形成せしめた後、伸
線加工して得られたワイヤの断面図である。
線加工して得られたワイヤの断面図である。
【図３】内面スケール厚さとワイヤ酸素量との関係を示
す図である。
す図である。
【図４】ワイヤ酸素量とスパッタ量との関係を示す図で
ある。
ある。
【図５】実施例Ｎｏ.6のワイヤの断面のＥＰＭＡによる
酸素分布を示す図である。
酸素分布を示す図である。
１ パイプ ２ 酸化層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２２Ｃ 38/16 Ｃ２２Ｃ 38/16 (72)発明者 平野 侃 東京都中央区築地三丁目５番４号 日鐵溶 接工業株式会社研究所内
Claims (4)
- 【請求項１】 重量％にて、Ｃ：０．０２〜０．１５
％，Ｓｉ：０．３〜２．０％，Ｍｎ：１．０〜３．０
％，Ｐ：≦０．０３％，Ｓ：≦０．０３％，Ｃｕ：０．
１〜０．５０％，Ａｌ：０．０１〜０．２５％，Ｏ：１
００〜８００ｐｐｍを含有し、残部Ｆｅからなり、且つ
鋼ワイヤの素材が鋼管であり、該鋼管の内面から外周方
向に深さ５０μｍの範囲の中心部に形成した酸化層によ
りＯ濃度が高められてい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。 - 【請求項２】 Ｔｉ：０．０１〜０．３重量％を含有す
る請求項１記載のガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤ。 - 【請求項３】 重量％にて、Ｎｉ：０．５〜２％，Ｃ
ｒ：０．０５〜２％，Ｍｏ：０．０５〜１％の１種又は
２種以上を含有する請求項１または請求項２記載のガス
シールドアーク溶接用鋼ワイヤ。 - 【請求項４】 酸化層が鉄系酸化物からなる請求項１，
２または請求項３記載のガスシールドアーク溶接用鋼ワ
イヤ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34856195A JPH09168890A (ja) | 1995-12-20 | 1995-12-20 | ガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34856195A JPH09168890A (ja) | 1995-12-20 | 1995-12-20 | ガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09168890A true JPH09168890A (ja) | 1997-06-30 |
Family
ID=18397853
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34856195A Pending JPH09168890A (ja) | 1995-12-20 | 1995-12-20 | ガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09168890A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11320178A (ja) * | 1998-05-12 | 1999-11-24 | Kobe Steel Ltd | ガスシールドアーク溶接用ワイヤ |
| JP2003290977A (ja) * | 2002-03-28 | 2003-10-14 | Nippon Steel & Sumikin Welding Co Ltd | Ａｒ−ＣＯ２混合ガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤ |
| JP2015100813A (ja) * | 2013-11-26 | 2015-06-04 | 日鐵住金溶接工業株式会社 | 薄鋼板のガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤ |
-
1995
- 1995-12-20 JP JP34856195A patent/JPH09168890A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11320178A (ja) * | 1998-05-12 | 1999-11-24 | Kobe Steel Ltd | ガスシールドアーク溶接用ワイヤ |
| JP2003290977A (ja) * | 2002-03-28 | 2003-10-14 | Nippon Steel & Sumikin Welding Co Ltd | Ａｒ−ＣＯ２混合ガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤ |
| JP2015100813A (ja) * | 2013-11-26 | 2015-06-04 | 日鐵住金溶接工業株式会社 | 薄鋼板のガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤ |
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