JPS6321595B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は送給性の良好なメツキした全自動およ
び半自動溶接用細径ワイヤに関するものである。 CO₂溶接、MIG溶接等には、一般に0.8〜2.4mm
φの溶接用ワイヤが使用されている。溶接用ワイ
ヤは通常スプールやボビンに巻装したもの、また
溶接コストのより安価な大容量のペイルバツクと
呼ばれる容器に装填したものが使用されている
が、それらはいずれも溶接機およびその付属装置
の送給機構に設置され、送給ローラーを通り３〜
20ｍにもおよぶフレキシブルコンジツトチユー
ブ、溶接トーチ、コンタクトチツプを通過し、溶
接が行なわれている。 溶接ワイヤの送給方式としては、プツシユ式、
プル式、プツシユプル式の３種類あるが取扱かい
の簡便なプツシユ式の使用比率が高い。しかし、
プツシユ式の送給機は通常約３ｍの長さのフレキ
シブルコンジツトチユーブが使用されているにも
かかわらず、溶接ワイヤにはフレキシブルコンジ
ツト内のワイヤ案内管であるライナー、トーチ、
チツプなどと種々の接触抵抗による摩擦力が発生
する。またフレキシブルコンジツトチユーブが直
線状態での現場作業はほとんどなく屈曲状態で使
用されているのが普通である。この時には、屈曲
部を通りぬける抵抗力も発生する。そのためこの
力にうち勝つ力で送給することが溶接用ワイヤに
求められている。溶接用ワイヤとの接触抵抗が大
きくなると、溶接用ワイヤの送給速度が不均一に
なり、アークが不安定になり、ビード形状の不揃
い、融合不良、アンダーカツトなどの諸々の溶接
欠陥を生じる。さらに溶接作業の複雑化高速化に
伴ない、ワイヤ送給速度が増す傾向にあり、その
ためフレキシブルコンジツトチユーブ内のライナ
ーなどの接触抵抗による摩擦力をできるだけ小さ
くし、ワイヤの送給を円滑に常に一定速度で送給
されるよう送給性の安定した優れたワイヤ品質が
要求されるに至つている。 最近の傾向として、ワイヤそのものの特性（引
張強さ範囲やバラツキ）よりも、製造上容易なワ
イヤ表面に潤滑剤の付着量を増すことで送給抵抗
の軽減を計つているが、必ずしも安定性のある送
給性が得られていない。それは液状潤滑剤をワイ
ヤ表面に強固に安定した状態に付着させることが
困難であり、また必要以上に多量に付着した潤滑
剤は、溶接部の材質や溶接作業性に悪影響をおよ
ぼすのみで、できだけ少ない方が望ましかつた。 本発明者は、従来技術では液状潤滑剤をワイヤ
表面に強固に付着させることができない欠点に鑑
み、できるだけ少ない液状潤滑剤を安定した状態
に付着させ、有効に送給抵抗の軽減に利用させる
ために、ワイヤ表面に横溝をもうけることで液状
潤滑剤の付着性と潤滑能の向上を解決し、よつて
安定した送給性の得られる良好な溶接用ワイヤを
開発した。 本発明の要旨はメツキした自動または半自動溶
接用ワイヤにおいて、ワイヤ表面に亀裂により生
じたワイヤ長手方向に対して30゜〜150゜の角度範
囲にある横溝が分布し、さらに該ワイヤ表面に液
状潤滑剤を有することを特徴とする溶接用ワイヤ
にある。 先ず横溝の有効性について述べる。従来ワイヤ
には表面疵であるところのワイヤ長手方向の縦溝
をもつものがある。この縦溝は、 (1) ワイヤ表面に適度の凹凸部（表面粗さ）を形
成（乾式伸線工程で潤滑剤の付着状態を調整し
て形成するか、あるいは酸洗工程で酸洗度を調
整して形成する）した後、該ワイヤ湿式伸線工
程で伸線することにより、ワイヤ表面の凹凸部
が伸線ダイスで伸展されワイヤ長手方向の表面
疵となつてあらわれる場合、 (2) 湿式伸線工程において、ダイスとワイヤ表面
との間の潤滑剤圧力を高めてワイヤ表面に凹部
を生成させつつ伸線することで形成する場合、 とがあり、いずれの場合もワイヤ製造時に容易に
発生する。 それらのワイヤ表面上に液状潤滑剤を作用させ
た場合、液状潤滑剤を有効な付着状態にしたとは
いえず、ワイヤ送給における接触抵抗の軽減には
効果がない。この理由は溶接ワイヤはフレキシブ
ルコンジツトチユーブ内のコンジツトライナーと
溶接用ワイヤの接触状態において、ワイヤ表面と
コンジツトライナー内壁とほぼ直角に接触しつつ
うねりや撓みを伴ないながら送給される。 細径ワイヤ用コンジツトライナーは直径１mmの
ステンレスなどの金属材質のワイヤをスプリング
状に巻いたものが使用されており、コンジツトラ
イナー内面ではワイヤと直交し最大１mm間隔の点
接触を連続的に繰返していると考えられる。ワイ
ヤ長手方向の縦溝の凸の部分は連続してライナー
内壁と点接触するもののその接触状態は金属間接
触に近いものとなる。仮に縦溝がライナー内壁と
連続して接触しても横溝とは異り溝内にある液状
潤滑剤が接触により、にじみ浮き上がることがな
いのでワイヤ長手方向の溝の場合、余剰に付着さ
せる必要がある。このような問題を解決するには
多量の液状潤滑剤を塗布する方法もあるが、これ
はワイヤ表面全体に液状潤滑剤を安定した状態で
付着したとはいえない。 そこで本発明は溝の方向に着目し成し得たもの
で、本発明の横溝とは、ワイヤ表面に亀裂により
生じた溝であつてワイヤ長手方向に対して30゜〜
150゜の角度の範囲内に、ワイヤ円周方向に形成し
た多数の溝をいう。本発明のワイヤは、溶接用ワ
イヤがうねりや撓みを伴ないながらコンジツトラ
イナー内壁とほぼ直角に最大１mm間隔の点接触を
連続的に繰返す送給状態において、多数の溝がほ
ぼ円周方向に形成しているので、接触時の微小な
加圧力により横溝内からそのなかに存在する液状
潤滑剤は排出される。このにじみ浮きでた液状潤
滑剤は、次のワイヤ表面上の接触抵抗の大きな平
坦部または凸部に有効に再付着し、それの繰返し
がコンジツトライナーの内で溶接用ワイヤ円周面
上のおのおのの部分で行なわれる。この結果より
少ない液状潤滑剤が安定した状態で付着している
ので、接触抵抗の軽減が計れ、よりバラツキのな
い安定した送給性が得られる。 次に横溝の好ましい分布状態について述べる
と、上記した角度範囲にある横溝は下記に示す横
溝分布係数で0.05〜10の範囲でワイヤ表面に分布
していることが好ましい。 横溝分布係数Ｎ×Ｗ＝0.05〜10 但し、 Ｎ：ワイヤ長さ１mmのワイヤ円周面上の横溝個
数 Ｗ：ワイヤ長さ１mmのワイヤ円周面上の各横溝
の最大幅の和（mm） 横溝を有しない従来の溶接用ワイヤは、容易に
ワイヤ表面にできるだけ多くの液状潤滑剤を付着
させ送給抵抗の軽減を計つているが、過度の潤滑
剤は溶接部の材質変化や溶接作業性に悪影響をお
よぼすため、少ない付着量の方が望ましい。また
従来のワイヤ表面に１コイル全長にわたりワイヤ
円周面上に均一に安定した付着状態を得ることは
困難であり、１コイル内の付着量の変動も発生し
易いため安定した送給が得られなかつた。また付
着している液状潤滑剤が横溝内に保持されるだけ
の幅を有していても、横溝分布係数0.05未満であ
ると、ライナー内壁と最大１mm間隔での連続的な
点接触がワイヤ円周上の各箇所でおきるが、溝の
分布が余りにも粗であるため、溝内の液状潤滑剤
のにじみでる量的効果が十分でなく、前述の従来
ワイヤと同様に送給抵抗が大きく、アーク長の変
動が発生し、アークが不安定になり、ビード形状
の不揃いなどの溶接欠陥が生じる。 次に横溝分布係数が10を超える場合を説明す
る。この場合には横溝の幅が非常に大きくワイヤ
全周にわたり、また溝の個数が非常に多く形成さ
れ過ぎて溝間隔が狭くなる。このため溝内のメツ
キ層と調整されたはずの中間層との密着性やメツ
キ同志の結合力が弱くなり、送給ローラ、矯正ロ
ーラ、ガイド、コンジツトライナー、コンタクト
チツプなどの接触やこすれでメツキキが剥離した
り、溝内の液状潤滑剤が接触によりワイヤ表面上
ににじみでてくる量が必要以上に多くなり、コン
ジツトライナー内の埃などを付着しやすくする。
その結果コンタクトチツプやガイド入口に剥離し
たメツキ粉、液状潤滑剤および埃などが次第に蓄
積して固まり、かえつて溝をもうけた事で送給抵
抗を高める原因となり、最後には送給不良とな
る。 ワイヤ長手方向に対して30゜〜150゜の角度範囲
の円周方向の横溝をワイヤ表面にもつ溶接用ワイ
ヤはうねりや撓みを伴ないながら、スプリング状
ライナー内壁と最大１mm間隔の点接触を連続的に
繰返しても横溝内に保持された液状潤滑剤がにじ
み浮きでて、接触抵抗の大きな部分に有効に作用
するため、より少ない潤滑剤で接触抵抗の軽減が
計れ、送給抵抗の変動が少なくより小さな送給力
で良好な溶接が行なえる。 本発明の細径溶接用ワイヤ0.8〜2.4φまでで液
状潤滑剤が溝内に安定した状態に保持される適正
な溝幅とは0.001〜0.03mmの範囲である。 本発明の液状潤滑剤とは、油脂、鉱物油、湿式
潤滑剤などであり、これらの潤滑剤の中に添加さ
れている界面活性剤も含まれる。 以上に詳述した横溝分布係数および液状潤滑剤
の付着量と送給モータの負荷電流値での判定によ
る送給性に関する実施例を第１図および第２図に
示す。 第１図に示すのは、1.2mmφの銅メツキワイヤ
で液状潤滑剤として油溶性成分が0.5〜0.55Ωワ
イヤ10Kgと比較的少ない付着の場合の実施例で、
横溝分布係数0.05〜10の範囲において良好なこと
が明らかであり、また第２図における液状潤滑剤
の付着量と送給性において本発明ワイヤが従来ワ
イヤよりも良好なことが判る。さらに、第３図は
本発明ワイヤの表面状態を示す金属顕微鏡写真
（倍率×160）であり、横溝分布係数が8.7のワイ
ヤである。この実施例のワイヤは、C0.10％、
Si0.80％、Mn1.7％の軟鋼用のワイヤの例であ
る。 次に本発明ワイヤの製造方法の一例を説明す
る。 原線径５〜６mmφを使用して溶接用ワイヤを製
造する場合、製品の具備すべき適正な引張強さを
得る意味で引抜加工により硬化した線材の応力除
去を目的に種々の雰囲気ガス中で中間工程での軟
化焼鈍を行なう。その際焼鈍炉内の温度と種々の
ガス雰囲気をコントロールして軟化した線材の表
面に窒化、酸化、炭化物などの薄くて硬い層を本
発明の横溝の基盤として生成させる。次いでメツ
キ前処理の酸洗工程で、軟化焼鈍で生成した薄く
て硬い層のメツキ密着性を悪くする表面上層部を
除去すると共に、最終仕上伸線の工程で溝が形成
されるように前記の硬い層の膜厚を調整したうえ
でメツキを行なう。かくして外周部に軟かく伸び
のあるメツキ層、中間部は焼鈍で生成し調整され
た硬い薄層、内部は軟化焼鈍された伸びのある線
材の３重構造のワイヤ断面を呈する線材が得られ
る。 溝のないそれぞれの伸び率の異なる３重構造の
前記線材を仕上伸線工程で伸線すると、それぞれ
の層間の密着性が損われず、調整した中間層の最
も薄く伸びの少ない箇所を基点にして、亀裂がワ
イヤ表面の円周方向に発達し、ワイヤ長手方向に
対して30゜〜150゜の角度範囲に横溝が形成される。 横溝分布係数が大きな場合でも、前記に述べた
製造方法のため外部から加えられた表面疵とは異
質なものであり、横溝内に液状潤滑剤が付着して
いるため、耐錆性には何んら影響を及ぼさない。
この耐錆性の試験結果を表−１に示すが、耐錆性
には問題のないことが明らかである。

【表】 温度 湿度
本発明ワイヤの効果を要約すると次の通りであ
る。 (1) ワイヤ表面に横溝が分布しているためコンジ
ツトライナーとの接触抵抗の軽減が計れ、送給
抵抗そのものも低く、変動範囲が狭くなりワイ
ヤの送給性が安定するためアークも安定し、ビ
ード形状の不揃い、融合不良などの溶接欠陥が
生じない。 (2) 液状溶接が横溝内で安定した状態で保持され
ているため、最小限のワイヤ付着量で安定した
送給性が得られるため、潤滑剤による溶接部の
材質変化がなく、良好な溶接作業性が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、横溝分布係数と送給抵抗を示す図、
第２図は、液状潤滑剤の付着量と送給抵抗を示す
図、第３図は、本発明ワイヤ表面の横溝の分布状
態を示す顕微鏡写真（×160）である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ メツキした自動または半自動溶接用ワイヤに
   おいて、ワイヤ表面に亀裂により生じたワイヤ長
   手方向に対して30゜〜150゜の角度範囲にある横溝
   が分布し、さらに該ワイヤ表面に液状潤滑剤を有
   することを特徴とする溶接用ワイヤ。