JPS5856677B2 - 溶接ワイヤ及びその製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は送給性のすぐれた溶接用ワイヤ及びその製法に
関するものである。

ＭＩＧ溶接やサブマージアーク溶接時の溶接用装置とし
ては、溶接ワイヤを巻装したワイヤスプールを走行台車
に塔載してなる装置が知られているが、溶接長が長くて
大型のスプールが要求される場合、狭隘部或は高所溶接
のため大がかりな装置が持込めない場合等では、送給ロ
ーラ等を備えた送給装置らを溶接チップ部と独立して製
作し、該送給装置から繰出されるワイヤをフレキシブル
コンジットチューブを介して溶接トーチ部分渣で送給す
る方法が賞用される。

この方法であればコンジットチューブを長くすることに
よって広領域。

の溶接が行なえる利点がある。

そしてこのフレキシブルコンジットチューブの長さは、
溶接作業現場域は溶接建造物の大きさ等によって適宜に
決定されるが、通常は３ｍ以上、長尺の場合は２０ｍ程
度にもすることが可能で、ワイヤ送給方式が簡便である
という大きな利点がある。

しかし以下に示す如き理由から、溶接トーチ部分におけ
るワイヤの送給速度が不安定になり易いという難点があ
る。

即ち、ワイヤ送給源は送給装置の送り出しローラのみに
依存しているから、送り出しローラから離れた位置（３
〜２０ｍ前方の通電チップ近辺）に抵抗が生じると、一
般的に細径である溶接用ワイヤがコンジットチューブ内
で座屈し、送給不能になることがある。

筐タフレキシブルコンジットチューブが直伸状態で使用
されることは殆んどなく、作業現場の状況に応じて様々
に曲げて使用するのが通例であるから、ワイヤがコンジ
ットチューブ内面の接触抵抗によってたわんだり、或は
たわみが一定量に達すると一時に解放される等の現象が
繰り返し生じる。

その結果送給装置からのワイヤ繰シ出、し速度が仮Ｋ
一定であったとしても、フレキシブルコンジットチュー
ブ内での走行速度が相当変動し、通電チップ出口からの
ワイヤ送給速度は更に不均一になる。

そうなると殊にＭＩＧ溶接で消耗電極を送給する際にア
ークが不安定になり、溶接部の溶込みの不均一、溶接ビ
ードの不均一、スパッターの増大等が誘発され、溶接部
の品質や溶接作業性が著しく低下する。

ｌたＴＩＧ溶接において溶加ワイヤを送給する場合は、
溶融金属量や凝固速度が変化し、これによって溶込みや
溶接ビードの不均一を招くこともある。

上記からも明白なように溶接継手の品質及び溶接作業性
を高めるためには、ワイヤの送給速度を如何にして均一
に維持するかが重大なポイントとなす、殊にフレキシブ
ルコンジットチューブ内における溶接ワイヤの摩擦抵抗
を如何にして小さくするかが極めて重要になる。

本発明者等は前述のような事情に着目し、表面の摩擦抵
抗が小さく、長尺なコンジットチューブ内を経て送給す
るときでも一定の速度で送給し得るような溶接ワイヤの
開発を期して鋭意研究を進めてきた。

その結果、従来の溶接ワイヤは表面が平滑であるために
潤滑剤の保持が不十分になってコンジットチューブ内に
おける摩擦抵抗が比較的太きくなるのではないかと考え
〈表面平滑性を若干低下させて凹部による潤滑剤の保持
を十分強固なものにしようと考え、更に研究の結果、次
式で示される表面の平坦率を小さくすると潤滑剤の保持
が十分強固になってワイヤのコンジットチューブ内の摩
擦抵抗が大幅に減少し、送給性が著しく改善されること
を知った。

本発明の溶接ワイヤは前記の知見を基にして提供された
ものであって、その構成とは、前記の式から算出される
ワイヤ表面の平坦率が８０％以下の範囲となるように調
整したところに要旨が存在する。

また本発明に係る製造法の構成とは、前記溶接ワイヤを
簡単に製造し得る方法に関するもので、その構成とは、
ワイヤ素線を、その降伏応力の１５〜８０％の潤滑剤圧
力で強制潤滑しつつ伸線ダイスによって伸線加工を施こ
し、前式から算出されるワイヤ表面の平坦率を８０％以
下にするところに要旨がある。

本発明に係る溶接ワイヤの最大の特徴は、表面の平坦率
を８０％以下の範囲に設定したところにある。

ところで従来の溶接ワイヤでは送給性等の作業性は勿論
のこと表面光沢、美感等の点で表面が平滑なほど好すし
いという常識的な考えで製造されており、８５φ以上の
平坦率が得られるような製造を採用するのが通例である
。

しかしコンジットチューブ内における走行安定性の点か
らみるト、平坦率が８５％以上のワイヤはコンジットチ
ューブ内面との接触面積が広く、摩擦抵抗は当然大きく
なり、前述の欠陥を生じる。

また、前述の如く潤滑剤を強固に保持することができな
いので、たとえば送給ローラ部分において潤滑剤がロー
ラに付着してスリップに基づく繰り出し速度自体の不均
一を招くこともあった。

ところが本発明ワイヤの如く表面の平坦率を積極的に低
下させると、コンジットチューブ内面との接触面積が減
少し摩擦抵抗を相当小さくすることができる。

その結果この溶接ワイヤはコンジットチューブ内でたわ
んだり座屈したりする恐れがなく極めて円滑に走行する
。

また潤滑剤も凹部内に十分保持されるので、繰り出し速
度の不均一という問題も生じず、コンジットチューブ内
での潤滑性も維持される。

かくして送給装置における送り出しローラから７定速度
で繰り出された本発明のワイヤは、コンジットチューブ
内を円滑に走行して通電チップに至り、送給装置からの
繰り出し速度とほぼ同等の速度を維持しつつ通電チップ
から送り出される。

従ってアークが不安定になって溶込みが不均一になった
り、ビードが不ぞろいになったり、スパッターが多発す
る等の難点を生じることなく、すぐれた溶接作業性のも
とて高品質の溶接継手を得ることが可能である。

商事発明において平坦率を８０％以下の範囲に設定した
理由は下記の通りである。

即ち平坦率が８０％を越えると、従来の溶接ワイヤと同
様表面の接触面積が大きすぎてコンジットチューブ内面
との摩擦抵抗が大きくなり、ワイヤがスムーズに走行し
難くなる。

また平坦率の下限については特に制限はないが、２０％
未満になるとワイヤの線径にばらつきが生じて、ワイヤ
の送給性が変動し、溶接部に欠陥を生じることもあるか
ら、２０％以上にするのがよい。

又、従来ワイヤでは、送給性を向上するために多量の潤
滑剤を塗布することは、送給ローラ部分でスリップが発
生するなどかえって逆効果であったが、本発明ではワイ
ヤの表面平坦率を下げることによって、ワイヤの凹部に
潤滑剤を強固に保持するので、塗布量が多すぎても不都
合ではないという効果が得られた訳である。

次に前述の如き平坦率のワイヤを製造する方法について
説明する。

本発明では所定の表面平坦率を有するワイヤを得るため
に強制潤滑伸線法を採用する。

強制潤滑伸線法とはたとえば第１図の如き装置を用いて
伸線加工する方法であって、さらに詳しくはインレット
チューブ（導入管）５内を通して素線３を通過させるこ
とによって、インレットチューブ５内に持込１れた潤滑
剤２をダイス７の直前で高圧にし、ダイス７と素線３間
の潤滑を高めつつ所定寸法のワイヤ４に伸線する方法で
あり、ダイス７の摩耗を抑え、且つ高速で伸線加工しう
る利点がある。

ところが本発明者等の実１験によれば、前記の特徴に加
えて、潤滑剤の発生圧力を素線の降伏応力との関連で適
宜に設定することにより、ワイヤ表面の平坦率を自在に
調整し得ることを知った。

即ち第２図は、潤滑剤圧力／降伏応力とワイヤ表面の平
坦率との関係を例示するグラフであり、潤滑剤の圧力を
高めるほど表面平坦率の小さいワイヤを得ることができ
る。

この理由は潤滑剤圧力を高める程、ワイヤ表面とダイス
表面間に介在している潤滑膜の厚味が厚くなる結果、ワ
イヤ表面に凹部が形成され、平坦率を低下させるからで
ある。

この場合、第２図からも明らかな如く潤滑剤の発生圧力
が素線の降伏応力の１５％以上となるように調節すれば
、平坦率が８０％以下のワイヤを簡単に得ることができ
る。

そして潤滑剤圧力を高めるにつれて平坦率は減少するが
、この値が素線の降伏応力の８０係を越えると、ダイス
通過時に潤滑剤が断続的に突出しそれにつれて潤滑剤が
変動する結果、ワイヤの線径にバラツキができて溶接ワ
イヤとしての品質が低下するので好１しくない。

従って本発明のワイヤを得るためには、潤滑剤圧力を素
線降伏応力の１５〜８０％の範囲に設定すべきであり、
これによって表面平坦率が８０％以下の範囲のワイヤを
簡単に得ることができる。

しかも通常の伸線法（常圧伸線法）では、ダイスに入る
直前の素線の振動が伸線後のワイヤに対して微小な曲り
を誘発させる傾向があるが、本発明ではワイヤはインレ
ットチューブ内の潤滑剤によって固定されるためダイス
部分での振動が防止され、ワイヤの直伸性も高められる
。

本発明で使用する潤滑剤は適度の粘性を有するものであ
ればよく、鉱物油、動物油、植物油或はそれらの混合物
がすべて適用でき、渣た必要に応じて弗素、炭素、Ｍｏ
８２等の添加剤を含有するものであってもよい。

しかし本発明の目的を一層効果的に発揮するためには、
例えば後記の実施例でも例示する通り、降伏応力が８０
ｋｇ／Ｔｔ／を程度線材の場合３０℃に訃ける動粘度
が４０ＣＴＬ−Ｃ８Ｔ（センチストークス）以上の潤滑
剤を使用することが望１れる。

しかして潤滑剤の動粘度が４０ｃｒｒｉ・Ｃ８Ｔ未満で
は平坦率を８０係以下にする場合、必要な潤滑剤圧力を
得るのに、一般的な伸線設備を流用できないなど、実用
上得策でないと考えるためである。

上記潤滑剤は強制潤滑伸線工程での潤滑剤としてはもと
より、伸線後のワイヤ表面に塗布される潤滑剤としても
その１１適用されるもので、伸線工程で付着した潤滑剤
を取除くことなくその１１残留付着させてむけば、溶接
時にむけるワイヤへの潤滑剤塗布作業を省略でき、更に
は保存時の防錆効果も発揮するから一石二鳥である。

第３図は伸線工程における潤滑剤圧力（及び潤滑剤圧力
／素線の降伏応力）と、得られたワイヤの送給抵抗との
関係を例示するグラフで、潤滑剤の圧力を高めるに従っ
て表面平坦率が減少し、送給抵抗が大幅に減少すること
が理解される。

ｌた第４図は潤滑剤圧力／素線の降伏応力の値と、ワイ
ヤ表面の凹部に対する潤滑剤の付着量との関係を例示す
るグラフで、従来のワイヤでは付着量は０．５ ｇ／ワ
イヤ１０ｋｇ未満であってその絶対量が不足し、コンジ
ットチューブ内に釦ける潤滑効果は殆んど発揮されない
。

しかし潤滑剤圧力／素線降伏応力の値を高めてワイヤ表
面の平坦率を低下させると、平坦でない凹部に潤滑剤が
収容される結果潤滑剤付着量が大幅に増加し、コンジッ
トチューブ内における潤滑効果を十分に発揮できる。

ちなみに本発明者等が実験的に確認したところでは、コ
ンジットチューブ内に釦ける潤滑効果を十分に発揮し得
るに必要な潤滑剤付着量は２．０９７ワイヤ１０に９以
上であればさらに良好なコンジットチューブ内にかける
潤滑効果が得られた。

本発明は概略以上のように構成され且つ実施されるが、
その効果を要約すると下記の如くであり極めて実用的価
値の高いものである。

■ 表面平坦率を所定範囲に調整することによりコンジ
ットチューブ内にかける摩擦抵抗を大幅に減少できる。

その結果コンジットチューブ内でワイヤが座屈したりた
わんだりすることなく、極めて円滑且つ安定した走行状
態が得られ、通電チップからのワイヤ送給速度の変動が
激減する。

かくして溶込みやビードの不均一、スパッターの多発等
を招くことなく、すぐれた作業性のもとて高品質の溶接
継手を得ることが可能になった。

■ 表面平坦率の低下によって潤滑剤の付着量を高める
ことができ、潤滑剤の溶接時の効果を最大限有効に発揮
できる。

■ 表面平坦率の調整は、強制潤滑伸線工程にむいて、
素線の降伏応力に応じて潤滑剤の圧力を適宜に調整する
だけでよいから、製造作業も極めて簡単である。

しかもダイス挿入直前の素線の振動はインレットチュー
ブ内における潤滑剤の拘束によって解消されるから、微
小な曲りがなく、直伸性の高いワイヤを得ることができ
る。

次に本発明の実施例を示すが、下記は特許請求の範囲に
記載した実施態様と同様本発明を限定する性質のもので
はなく、前・後記の趣旨に徴して適宜に変更して実施す
ることも勿論可能である。

実施例 銅メッキを施こしたガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤ
素線（ＪＩＳ ＹＣＷＬ １．３５ｍｍφ）を用い、下
記の条件で強制潤滑伸線加工して１．２服φのワイヤを
得た。

素線の化学成分＠：０．０８ Ｃ−１，５６Ｍｎ０．８
３Ｓｉ−０，１５Ｔｉ −０，０３Ａｌ−残部ｅ 素線の降伏応カニ ８３．５ ｋｇ／ｍＡ伸線速度：３
００ｍ／分 潤滑剤圧力 ： ３０８４ｋｇ／＋揃 インレツインレットチューブ長ｍｍ インレットチューブのクリアランス素線径とインレット
チューブ穴径との半径差： ｏ、０３ｍｍ潤滑剤圧力／
素線降伏応カニ３７係 得られたワイヤの表面顕微鏡写真は第５図の通りであり
、表面平坦率は４４．５φであった。

咬た上記と同様の素線を使用し、従来の伸線法で得た１
、２ｍｍφのワイヤの表面顕微鏡写真は第６図の如くで
あり、表面平坦率は８５．５％であった。

上記で得た２種のワイヤを用いてガスシールドアーク自
動溶接を行ない、ワイヤの送給抵抗及び溶接状態を比較
した。

結果を第１表に示す。但しフレキシブルコンジットチュ
ーブは全長３ｍとし、送給ローラ出口から７００ｍｍの
位置に３００ｍｍ径のループを形成してワイヤを連続的
に送給した。

捷た送給抵抗は、送給モータの負荷電流を電圧変動に置
換しペンレーコーダーに記録することにより測定した。

溶接条件は３５０Ａ−３８Ｖとし、チップと母材間の距
離は２５ｍｍ一定とした。

ペンレーコーダーに記載された送給抵抗のチャートを第
７図（本発明ワイヤ）及び第８図（従来ワイヤ）に示す
。

第１表の結果からも明らかな如く、本発明のワイヤの送
給抵抗の平均値及び最大値は従来ワイヤの７５〜８０係
に減少して釦り、丑た変動範囲は従来ワイヤの６０％に
減少している。

このことからも本発明ワイヤの送給抵抗は相当減少し且
つ均一化されていることが理解される

【図面の簡単な説明】

第１図は強制潤滑伸線法を例示する要部断面説明図、第
２図は潤滑剤圧力／素線の降伏応力の値と平坦率の関係
を示すグラフ、第３図は潤滑剤圧力／素線の降伏応力及
び潤滑剤圧力と送給抵抗の関係を示すグラフ、第４図は
潤滑剤圧力／素線の降伏応力とワイヤ表面への潤滑剤付
着量の関係を示すグラフ、第５，６図はワイヤ表面の図
面代用走査電子顕微鏡写真で第５図は本発明ワイヤ、第
６図は従来ワイヤを示す。 第７，８図はペンレーコーダーに記録された送給抵抗の
チャートで、第７図は本発明ワイヤ、第８図は従来ワイ
ヤを夫々用いた場合を示している。 １・・・潤滑剤箱、２・・・潤滑剤、３・・・素線、４
・・・ワイヤ、５・・・インレットチューフ、６・・・
圧力測定器、７・・・ダイス。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 自動若しくは半自動溶接に使用する溶接ワイヤであ
   って、次式で示される表面の平坦率が８０係以下となる
   ようじ調整してなることを特徴とする送給性のすぐれた
   溶接ワイヤ。 ２、特許請求の範囲第１項において、表面に潤滑剤を塗
   布したワイヤ。 ３ ワイヤ素線を、その降伏応力の１５〜８０％の潤滑
   剤圧力で強制潤滑しつつ伸線ダイスによって伸線加工を
   施こし、次式で示されるワイヤ表面の平坦率を８０係以
   下にすることを特徴とする送給性のすぐれた溶接ワイヤ
   の製造法。