JPH0994690A

JPH0994690A - 溶接用カットワイヤ

Info

Publication number: JPH0994690A
Application number: JP25433295A
Authority: JP
Inventors: Kaoru Hase; 薫長谷; Minoru Otsu; 穣大津
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1995-09-29
Filing date: 1995-09-29
Publication date: 1997-04-08
Anticipated expiration: 2015-09-29
Also published as: JP3017058B2

Abstract

(57)【要約】【課題】アークスタート性が優れていると共に開先内
充填材として使用することができ、耐高温割れ性及び耐
水素割れ性が良好な溶接用カットワイヤを提供する。【解決手段】溶接用カットワイヤは、カットワイヤ素
線１を覆うようにＣｕ被着層２が形成されており、更に
油が塗布されたカットワイヤ３ａである。前記カットワ
イヤ３ａの直径Ｄは０．６乃至２．０ｍｍ、長手方向の
長さＬが０．５乃至２Ｄｍｍである。前記Ｃｕ被着層２
のＣｕ被着量を前記カットワイヤの全重量で除した値が
パーセント表示で０．０３％以上、前記油の油分量を前
記カットワイヤの全重量で除した値がｐｐｍ表示で５乃
至２００ｐｐｍである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種溶接のアークスタ
ート材及び開先内充填材として使用するのに好適の溶接
用カットワイヤに関し、特にアークスタート性、耐高温
割れ性及び耐水素割れ性が優れた溶接用カットワイヤ。

【０００２】

【従来の技術】従来より、太径ワイヤを使用するサブマ
ージアーク溶接及びエレクトロスラグ溶接等の溶接開始
時に、溶接ワイヤと被溶接鋼板との間にアークを容易に
発生するためのアークスタート材として、スチールウー
ル及びＣ（炭素）を塗布したカットワイヤが一般的に使
用されている。また、サブマージアーク溶接等において
は、溶着量増加及び溶込み深さの制御を目的として、溶
接開先内に鉄粉又は一般的なカットワイヤを散布して充
填し、その後で溶接する方法が広く採用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
スタート材であるスチールウール及びＣが塗布されたカ
ットワイヤ並びに開先内充填材である鉄粉及び一般的な
カットワイヤには、以下に示す問題点があり、アークス
タート材及び開先内充填材としていずれも併用すること
ができないため、完全自動化達成の大きな障害となって
いる。

【０００４】スタート材として使用されるスチールウー
ルは、アークスタート性は極めて良好であるものの、人
手によりスチールウールを適宜の大きさに丸めてアーク
スタート部に配置する必要があるので、手間がかかると
いう難点がある。また、スチールウールを開先内充填材
として使用する場合は、特性上充填が極めて困難であ
る。また、嵩密度も極めて小さいため、開先内充填材と
しては高溶着速度の効果は殆ど生じない。

【０００５】スタート材として使用されるＣが塗布され
たカットワイヤは、アークスタート性がスチールウール
に次いで良好であると共に、開先内等にこのカットワイ
ヤを充填することも容易である（特開平６−２９７１５
０号公報）。しかしながら、輸送中及び自動散布機内
で、カットワイヤが衝突及び摩擦を繰り返すような状況
に置かれた場合に、粒子間の摩擦及び衝突によりＣの塗
膜が剥離しやすく、またＣは、ワイヤに比してその比重
が約１０分の１であるため、溶接時にＣの偏析が発生す
る。溶接金属中のＣの偏析は、高温割れ及び水素割れの
原因となり、好ましくない。従って、タブ上に散布する
場合は、悪影響の程度は小さいが、本溶接の開先内に散
布した場合は、溶接不良の原因となる虞れがある。特
に、母材の高張力化が進んでいる近年では、水素割れが
問題点となる傾向が増大する。

【０００６】開先内充填材である鉄粉には安価であるこ
とに加え微粉なため散布高さを制御しやすいという利点
がある。但し、鉄粉をアークスタート材として使用した
場合に、上述のＣが塗布されたカットワイヤに比してア
ークスタート性が劣るという欠点がある。また、外部で
溶接する際に、風によって飛散しやすいという問題点が
ある。更に、嵩比重が比較的小さいため、高溶着速度が
得難い。また、鉄粉に多量の合金成分を添加したような
場合は成分編析が生じ易く、高温割れ、水素割れ等の溶
接欠陥が発生し易くなる。

【０００７】一般的なカットワイヤは、開先内充填材と
して使用する場合は、高溶着速度が得やすいと共に、自
動散布及び溶接金属中の成分調整が容易という利点があ
り、最良の充填材である。しかしながら、アークスター
ト性が劣るため、特に太径の溶接ワイヤを使用し、低電
流密度で溶接する場合は、殆ど発火しないという問題点
がある。また、耐錆性が劣り、長期間保存したような材
料を使用すると、溶接金属中の拡散性水素量が増加し、
特に高張力鋼では水素割れが生じる危険度が増大する。

【０００８】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、アークスタート性が優れていると共に開先
内充填材として使用することができ、耐高温割れ性及び
耐水素割れ性が良好な溶接用カットワイヤを提供するこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る溶接用カッ
トワイヤは、カットワイヤ素線を覆うようにＣｕ被着層
が形成されており、更に油が塗布された溶接用カットワ
イヤであって、前記カットワイヤの直径Ｄが０．６乃至
２．０ｍｍ、長手方向の長さＬが０．５乃至２Ｄｍｍ、
前記Ｃｕ被着層のＣｕ被着量を前記カットワイヤの全重
量で除した値がパーセント表示で０．０３％以上、前記
油の油分量を前記カットワイヤの全重量で除した値がｐ
ｐｍ表示で５乃至２００ｐｐｍであることを特徴とす
る。

【００１０】前記Ｃｕ被着量を前記カットワイヤの全重
量で除した値がパーセント表示で０．２５％以下である
ことが好ましい。

【００１１】前記Ｃｕ被着層は、前記カットワイヤの全
面に形成されたものであってもよく、前記カットワイヤ
の周面に形成されたものであってもよい。

【００１２】前記油は、前記カットワイヤの全面に塗布
されたものであってもよく、前記カットワイヤの周面に
塗布されたものであってもよい。

【００１３】

【作用】本願発明者等は、カットワイヤに良好なアーク
スタート性を付与するために、鋭意研究を行った結果、
適切な重量のＣｕ被着層をカットワイヤ素線の表面に形
成させることにより、アークスタート性が向上すること
を見出した。また、カットワイヤの表面に適量の油を塗
布することにより、アークスタート性を損なうことなく
耐錆性が向上し、耐水素割れ性及び耐気孔性が良好とな
ることを究明した。更に、カットワイヤの形状について
も検討した結果、アークスタート性を保持しつつ、風等
による飛散が極力抑制されたカットワイヤを見出し、本
発明をなすに至った。

【００１４】以下、本発明における数値限定の理由につ
いて説明する。

【００１５】カットワイヤの直径Ｄ：０．６乃至２．０
ｍｍカットワイヤの直径Ｄは、カットワイヤが軽量になり過
ぎたため、飛散するといったことがなく、且つアークス
タートに最適な電流密度が得られるように設定する必要
がある。Ｄが０．６ｍｍ未満では、この直径を得るため
に細径加工が必要となり、経済性が劣る。また、風等で
カットワイヤが飛散しやすくなると共に嵩密度が小さく
なりやすいという問題が生じる。更に、カットワイヤの
全重量に対する表面積の割合が大きくなり過ぎるため、
後述のカットワイヤの全重量とカットワイヤのＣｕ被着
量との比及びカットワイヤの全重量とカットワイヤの油
分量との比が適切な範囲を超えやすくなる。

【００１６】一方、Ｄが２．０ｍｍを超える場合は、電
流密度が大きくなり過ぎるため、アークスタート性が劣
化すると共に開先内底部への充填性が低下する。よっ
て、カットワイヤの直径Ｄは、０．６乃至２．０ｍｍと
する。

【００１７】カットワイヤの線長Ｌ：０．５乃至２Ｄｍ
ｍカットワイヤの線長Ｌは、上述の直径Ｄと同様に、カッ
トワイヤの全重量及び電流密度に直接影響する。Ｌが
０．５ｍｍ未満では、加工性が低下すると共に風等によ
りカットワイヤが飛散しやすくなる。また、嵩密度が小
さくなることに加え、表面積が大きくなりやすく、後述
のＣｕ被着量及び油の塗布量が適量を超えやすくなる。
一方、Ｌが２Ｄ、即ちカットワイヤの直径Ｄの２倍を超
える場合は、電流密度が過大となり、アークスタート性
が劣化する。また、開先内底部への充填性が低下する。
従って、カットワイヤの線長Ｌは、０．５乃至２Ｄｍｍ
とする。

【００１８】Ｃｕ被着量Ｃ_w（ｇ）をカットワイヤの全
重量Ｇ（ｇ）で除し、得られた値（Ｃ_w ／Ｇ）を１００
倍してパーセント表示にした値：０．０３％以上、好ま
しくは０．２５％以下カットワイヤ素線にＣｕ被着することで、カットワイヤ
の通電性を高めることができる。但し、Ｃ_w／Ｇが０．
０３％未満では、通電性が不十分であり、アークスター
ト性が劣化する。また、カットワイヤの耐錆性が低下
し、錆を生じたカットワイヤを使用して溶接した場合
に、溶接金属中の拡散性水素量が急増する。このため、
耐水素割れ性及び耐気孔性が極めて劣化する。

【００１９】一方、Ｃ_w／Ｇが大きい値をとる場合は、
経済性が劣る点を除けば、Ｃが塗布されたカットワイヤ
が偏析時に引き起こすような諸問題は殆ど生じる虞れが
なく、良好なアークスタート性が得られる。従って、Ｃ
_w／Ｇの上限を特に設定する必要はないが、万が一、Ｃ
ｕ被着層が剥離した場合であっても、成分偏析の発生を
抑制できるようにするために、Ｃ_w／Ｇは０．２５％以
下であることが好ましい。

【００２０】以上より、Ｃ_w／Ｇは０．０３％以上であ
る必要があり、その上限は特に制限されないものの、
０．２５％以下であることが望ましい。なお、このよう
なＣｕ被着層は、通常のメッキによって形成することが
できるが、上述の重量範囲を満たすＣｕ被着層を形成す
ることができれば、他の方法を使用してもよい。

【００２１】油分量Ｙ_w（ｇ）をカットワイヤの全重量
Ｇ（ｇ）で除し、得られた値（Ｙ_w／Ｇ）を１０⁶倍して
ｐｐｍ表示にした値：５乃至２００ｐｐｍ錆を防止するために、カットワイヤ表面に適切な油分量
の油を塗布する必要がある。Ｙ_w／Ｇが５ｐｐｍ未満で
は、耐錆性が不良となり、耐水素割れ性及び低温割れ性
が低下する。一方、Ｙ_w／Ｇが２００ｐｐｍを超える
と、ワイヤ表面の油分が多すぎるため、耐水素割れ性及
び耐気孔性が劣化する。また、通電性が低下して、アー
クスタート性が劣化する。従って、Ｙ_w／Ｇは、５乃至
２００ｐｐｍとする。

【００２２】なお、ワイヤ油分量の測定値は、ＪＩＳに
規定される四塩化炭素抽出−非分散赤外線分析法で得ら
れた値とする。

【００２３】カットワイヤの化学組成は特に規制され
ず、カットワイヤはＣ−Ｍｎ−（Ｓｉ）系が一般的であ
り、また必要に応じてＭｏ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｂ及
びＶ等が添加されたものであってもよい。

【００２４】また、カットワイヤに対するＣｕの被着及
び油の塗布は、耐錆性及び通電性の点から、カットワイ
ヤの全面、即ち外周面及び両端面に対して実施すること
が好ましい。但し、生産性を確保するために、カットワ
イヤの外周面のみにＣｕの被着及び油の塗布が施された
場合であっても、上述の効果を十分に得ることができ
る。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の実施例について、添付の図面
を参照して具体的に説明する。図１は、本発明の実施例
に係る溶接用カットワイヤの模式図であり、（ａ）はカ
ットワイヤの外周面にＣｕの被着及び油の塗布が施され
たもの、（ｂ）はカットワイヤの全面にＣｕの被着及び
油の塗布が施されたものである。図１（ａ）に示すよう
に、カットワイヤ素線１の外周面にはＣｕ被着層２が形
成されており、更にＣｕ被着層２の外周面には油が塗布
されて、カットワイヤ３ａが形成されている。このよう
に構成された溶接用カットワイヤは、Ｃｕが被着されて
いるため、通電性が高いので、アークスタート性が良好
である。また油が塗布されているので、耐錆性が良好で
ある。このため、水素割れ及び気孔の発生を防止するこ
とができる。

【００２６】また、図１（ｂ）に示すように、カットワ
イヤ芯材の全面にＣｕ被着層２を形成し、更にＣｕ被着
層２の全面に油を塗布して得られたカットワイヤ３ｂ
は、通電性及び耐錆性がより一層優れた溶接用カットワ
イヤとなる。

【００２７】上述のいずれの実施例においても、カット
ワイヤの直径Ｄは０．６乃至２．０ｍｍ、カットワイヤ
の線長Ｌは０．５乃至２Ｄｍｍに設定する。また、カッ
トワイヤのＣｕ被着量Ｃ_w（ｇ）をカットワイヤの全重
量Ｇ（ｇ）で除して得られた値が、パーセント表示で
０．０３％以上となるようにＣｕを被着し、またカット
ワイヤの油分量Ｙ_w（ｇ）をカットワイヤの全重量Ｇ
（ｇ）で除して得られた値は、ｐｐｍ表示で５乃至２０
０ｐｐｍとなるように油を塗布する。

【００２８】次に、本発明の実施例における溶接用カッ
トワイヤを実際に使用して、溶接を実施した結果につい
て、その比較例と比較して説明する。実施例Ｎｏ．１、
２、５、６及び比較例Ｎｏ．１、３及び４において使用
したカットワイヤ素線並びに実施例Ｎｏ．３，４及び比
較例Ｎｏ．２において使用したカットワイヤ素線の化学
成分を下記表１に示す。また、各実施例及び比較例にお
けるカットワイヤの直径Ｄ（ｍｍ）、カットワイヤの長
さＬ（ｍｍ）、Ｃｕ被着量、油分量及び発錆状況を下記
表２に示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【表２】

【００３１】なお、上記表中のＣｕ被着量はＣｕ被着量
をカットワイヤの全重量で除した値をパーセント表示し
たもの、油分量は油の油分量をカットワイヤの全重量で
除した値をｐｐｍ表示したものである。また、発錆状況
は、各カットワイヤを温度が３０℃、相対湿度が８０％
ＲＨの恒温恒湿室内に７日間に亘って放置した後、調査
した結果を示す。

【００３２】上述の化学組成及び形状を有する各カット
ワイヤを使用して、アークスタート性を調べた。図２
は、アークスタート性の調査方法を示す模式図である。
厚さが１２ｍｍの母材１１ａ上に、充填材１２を、直径
が１０乃至１５ｍｍの円内に、厚さが２乃至３ｍｍとな
るように散布した。この充填材１２の略中心部上に溶接
用ワイヤ１３を配置し、フラックスを上部に散布した
後、アークをスタートさせ、このときのアークスタート
性を調査した。使用した溶接フラックスは、ＪＩＳＺ３
３５２ＦＳ−ＦＧ３に規定される粒径が２０×Ｄメッ
シュのもの、また溶接ワイヤは、ＪＩＳＺ３３５１
ＹＳ−Ｓ６に規定される直径４．８ｍｍのものである。
この溶接フラックス及びワイヤを使用して、電流が７５
０Ａ、電圧が３６Ｖにて、溶接をスタートさせた。

【００３３】また、各カットワイヤを開先内に充填し、
溶接を施した後、Ｘ線透過試験により、溶接性を調査し
た。図３は、この溶接方法を示す模式図である。間隔が
５ｍｍの隙間１７を形成しつつ、厚さが１２ｍｍの母材
１１ｂが突き合わされて、開先角度が５０°の開先１４
が形成されている。この開先１４の下部を塞ぐように裏
当材１５が母材１１ｂの裏側に接触している。裏当材１
５の中央部には、凹部１６が形成されており、開先１４
内に充填された充填材１２の一部が、隙間１７を通過し
て、凹部１６に溜まっている。このような開先１４内を
１０００ｍｍに亘って溶接した後、Ｘ線透過試験により
溶接性を調査した。使用した溶接フラックスは、ＪＩＳ
Ｚ３３５２ＦＳ−ＦＧ３に規定される粒径が２０×
Ｄメッシュのもの、また溶接ワイヤは、ＪＩＳＺ３３
５１ＹＳ−Ｓ６に規定される直径が４．８ｍｍのもの
である。この溶接フラックス及びワイヤを使用して、電
流が７５０Ａ、電圧が３６Ｖ、そして溶接速度が２３ｃ
ｍ／ｍｉｎという条件で開先内を溶接した。

【００３４】上述の母材１１ａ及び１１ｂ（ＪＩＳＧ
３１０６ＳＭ−４９０Ａ）の化学成分を表３に、溶接
用ワイヤ１３の化学成分を表４に、そして各カットワイ
ヤのアークスタート性及び溶接性に対する調査結果を表
５に示す。

【００３５】

【表３】

【００３６】

【表４】

【００３７】

【表５】

【００３８】なお、開先内溶接においては、恒温恒湿室
内に７日間放置したカットワイヤを使用した。

【００３９】上記表５に示すように、実施例Ｎｏ．１〜
６のアークスタート性及び溶接性はいずれも良好であっ
た。

【００４０】一方、比較例Ｎｏ．１においては、油分量
が本発明にて規定した量より多く、発火性が比較的低い
ため、アークスタート性が劣化した。また、油分量が多
過ぎるため開先内溶接においてブローホールが発生し
た。更に、カットワイヤの直径が本発明にて規定した範
囲より細いため、嵩密度が小さくなって、溶接金属の肉
量が不足した。

【００４１】比較例Ｎｏ．２では、油分が本発明にて規
定した範囲より少ないため、恒温恒湿室内に放置後、カ
ットワイヤに赤錆が発生した。また、溶接金属にピット
及びブローホールといったガス欠陥が多発した。

【００４２】比較例Ｎｏ．３のカットワイヤは、Ｃｕ被
着量が本発明にて規定した量より少ないため、発火性が
不良であり、アークスタート性が劣化した。また、ピッ
ト及びブローホールが多発した。

【００４３】比較例Ｎｏ．４のカットワイヤの直径及び
長さが、いずれも本発明にて規定した範囲を超えて大き
いため、発火性が劣化した。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る溶接
用カットワイヤは、Ｃｕ及び油で覆われており、またそ
の直径及び長さが適切であるので、アークスタート材及
び開先内充填材として使用できることに加え、Ｃ偏析に
よる高温割れ、発錆による水素割れ及びブローホール等
の溶接欠陥を防止することができる。

【００４５】また、本発明に係る溶接用カットワイヤ
は、アークスタート材及び開先内充填材のいずれとして
も使用できるので、溶接を自動化することができる。ま
た、在庫管理の煩雑さを低減することができるので、Ｃ
が塗布されたカットワイヤと一般のカットワイヤとの混
同等による誤使用を未然に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る溶接用カットワイヤを示
す模式図である。

【図２】アークスタート性の調査方法を示す模式図であ
る。

【図３】溶接方法を示す模式図である。

【符号の説明】

１；カットワイヤ素線２；Ｃｕ被着層３ａ，３ｂ；カットワイヤ１１ａ，１１ｂ；母材１２；充填材１３；溶接用ワイヤ１４；開先１５；裏当材１６；凸部１７；隙間

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】カットワイヤ素線を覆うようにＣｕ被着
層が形成されており、更に油が塗布された溶接用カット
ワイヤであって、前記カットワイヤの直径Ｄが０．６乃
至２．０ｍｍ、長手方向の長さＬが０．５乃至２Ｄｍ
ｍ、前記Ｃｕ被着層のＣｕ被着量を前記カットワイヤの
全重量で除した値がパーセント表示で０．０３％以上、
前記油の油分量を前記カットワイヤの全重量で除した値
がｐｐｍ表示で５乃至２００ｐｐｍであることを特徴と
する溶接用カットワイヤ。
【請求項２】前記Ｃｕ被着量を前記カットワイヤの全
重量で除した値がパーセント表示で０．２５％以下であ
ることを特徴とする請求項１に記載の溶接用カットワイ
ヤ。
【請求項３】前記Ｃｕ被着層は、前記カットワイヤの
全面に形成されていることを特徴とする請求項１又は２
に記載の溶接用カットワイヤ。
【請求項４】前記Ｃｕ被着層は、前記カットワイヤの
周面に形成されていることを特徴とする請求項１又は２
に記載の溶接用カットワイヤ。
【請求項５】前記油は、前記カットワイヤの全面に塗
布されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の
溶接用カットワイヤ。
【請求項６】前記油は、前記カットワイヤの周面に塗
布されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の
溶接用カットワイヤ。