JPH0244639B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、粉体材料を充填した金属管から成る
任意長さのフイラーワイヤ（filler wire）を連続
製造する方法及び該方法を実施するための装置に
関する。

従来の技術及びその問題点 フイラーワイヤの連続製造方法は既に知られて
いる。該方法を実施するために用いられる装置に
よると、任意の長さ及び異なる構成を有し、各種
分野に用いられるフイラーワイヤを製造すること
が可能である。公知の方法においては（欧州特許
公開第3370号）、該フイラーワイヤは金属ストリ
ツプから粉体充填管の形態に製造される。該スト
リツプは、最初、合わせ目の開いた溝形の管に形
成され、該管内に粉体が導入される。続いて該管
が合わせ目の閉じた管に形成され、合わせ目が接
合される。該管に装着された接点が高周波発生装
置へ連結される。該高周波発生装置によつて管に
導かれる高周波電流は、圧縮された合わせ目の開
いた溝形の管から合わせ目を閉じた部分への遷移
部分のエツジに集中し、該エツジを加熱して溶接
温度にまで上昇させる。溶接後、該管を引抜き加
工によつて最終径へ縮小する前に、該溶接処理に
よつて管上に形成された溶接ビード（weld
bead）が平滑にされ、該管は調整乃至寸法決め
される。

斯かる方法及び装置によるとフイラーワイヤは
相当な高速度で生産される。したがつて、合わせ
目の開いた管内に高速送りに伴う該送り方向への
空気流が生じる。また溝形の管の合わせ目が閉じ
られる際に、管内の空所は該閉鎖の進行と共に順
次狭められていくので、この狭小化に基づき管の
送り方向とは逆向きの空気流が生じる。これらの
空気流れは相互に逆向きとなり、接触しあう箇所
で粉体材料を巻き上げ管の接合すべき面に付着さ
せる。付着した粉体材料は不純物として溶接面を
汚染し溶接の性能を低下させる。送り方向及びそ
の逆方向の空気流は、管の送り速度が高まる程増
大し、これに伴つて両空気流の衝突による粉体の
巻き上げ及び接合すべき面への粉体の付着が激し
くなる。したがつて、より高速化されたフイラー
ワイヤの生産が望まれるにも拘らず、これに十分
に応えられることができなかつた。

管状ワイヤを形成する他の公知方法においては
（西ドイツ国特許公開第2515342号）、金属ストリ
ツプから合わせ目の開いた溝形の管が形成され、
該溝形管にコアーを形成するための粉体材料が充
填される。同時に長手方向に折目を有するカバー
ストリツプが該溝形管の中に配置され、該溝は閉
じられ、その長手方向エツジに沿つて溶接装置に
より溶接される。該溶接の後、この合わせ目が閉
じられた管は引抜き加工によつて所望径まで加工
される。

斯かるカバーストリツプが用いられる理由は前
記溶接の品質を害しないように、溶接されるべき
管の長手方向エツジ上に粉体材料粒子が付着する
ことによる不完全な溶接部分が発生することを防
止するためである。しかしながら、従来の高速の
送り及び溶接速度においてはそれは満足すべき程
に達成されず、粉体材料の溶接面への付着は防ぎ
きれず、信頼すべき溶接は得られない。また、管
内における不均一な材料分布が、熱膨張の不均一
を生じ溶接中に管の曲がりを生じるというような
不都合をもたらす。

溝形の管における合わせ目の接合は、ロールプ
レス（シーミング）によつて行なうことも出来る
が、この場合でも接合すべき面に前記空気流れに
よる粉体材料の付着があると、二つの面の間に粉
体材料を介在させたままロールプレスが行なわれ
る結果、密着が不充分となり粉体材料の封入が不
完全となるなど十分な接合が得られないという問
題があつた。したがつて、この場合にも、より高
速されたフイラーワイヤの生産の要請に十分応え
られなかつた。

本発明の目的は、既述の従来技術における不都
合を無くし、より高速化された送りで充分に満足
すべく合わせ目の接合されたフイラーワイヤを生
産することができる方法及び装置を提供すること
にある。

問題を解決するための手段 本発明の前記目的は、粉体材料を充填した金属
管から成る任意長さのフイラーワイヤを連続製造
する方法にして、上部が長手方向に沿つて開いた
管を金属ストリツプから形成し、該管を連続的に
進行させつつ該管内へ粉体材料を導入し、該管を
圧縮して上部を閉じ該管の長手方向エツジを溶接
又はロールプレスで接合して粉体材料充填管を形
成し、続いて所定径のフイラーワイヤを形成する
ように該管径を縮小させる工程を含み、前記溶接
又はロールプレス工程においては、合わせ目の開
いた管の進行及び管の開口部を閉じるための圧縮
により、管内に発生する空気流れを、前記溶接又
はロールプレスゾーンの上流側近傍で吸引するこ
とにより達成される。

本発明の前記目的は、また、金属管及び該金属
管内に充填された粉体材料からなる任意長さのフ
イラーワイヤの連造製造装置であつて、金属スト
リツプ供給装置と、金属ストリツプを上部が長手
方向に沿つて開口した溝形の管に加工するロール
装置と、該長手方向の開口部に粉体を充填する充
填装置と、前記長手方向開口部のエツジを溶接又
はロールプレスにより接合するための接合装置を
含む粉体材料封入のための充填管形成装置と、粉
体材料充填管を漸次小さな径に縮小する装置と、
前記充填装置の下流側に配置され前記接合装置の
上流側近傍で前記溝形の管及び閉じられた管内に
発生する空気流れを吸引するための吸引装置とを
備えている製造装置によつて達成される。

前記接合装置の下流側には、延伸により径を縮
小するための圧延装置を設けることができる。該
圧延装置は管をフイラーワイヤの最終所望径又は
それに近い値にまで縮小するための少なくとも10
個のロールスタンドを備えることができる。

実施例 以下、本発明の実施例につき添付図面を参照し
つつ説明する。

第１図に略図的に示されたフイラーワイヤの連
続製造装置は、実際には、同一の面に連続的に配
置されているが、紙面の都合上３つの部分に分割
されており、之等の部分の連結は矢印によつて示
されている。

ストリツプ３は供給ステーシヨン１に回転自在
に搭載された金属ストリツプリールから繰りださ
れ、該ストリツプはストリツプ溜め乃至マガジン
４に送られる。ストリツプ溶接装置５は使用中の
金属ストリツプリール２の末端と図外の次の金属
ストリツプリールの引出し端とを接合するために
用いられる。ストリツプマガジン４は装置におけ
る速度変化を吸収するために用いられる。管成形
装置６では、ストリツプ３から合わせ目の開いた
管が予め形成される。管成形装置６は段階的に合
わせ目の開いた管７を形成することができる複数
対のローラー装置を備えている。該合わせ目の開
いた管７は、管成形装置６から粉体供給調量装置
９，１０を備えた充填ステーシヨン８へ送られ
る。充填ステーシヨン８にセツトされた粉体供給
調量装置の数は、合わせ目の開いた管７に充填さ
れるべき異なる粉体成分の数に応じて決められ
る。

合わせ目の開いた管７は、充填ステーシヨン８
から調整（キヤリブレイテイング）乃至寸法決め
ステーシヨン１１を通り、溶接ステーシヨン１２
及び圧縮ロールステーシヨン１３からなる接合装
置へ送られる。該溶接ステーシヨン１２について
はのちほど詳細に説明する。合わせ目の開いた管
７の長手方向エツジは溶接ステーシヨン１２にお
いて溶接温度まで加熱され、続いて圧縮ロールス
テーシヨン１３において溶接される。該ステーシ
ヨン１３は、２つの圧縮ローラー４０，４１を備
えている。該ローラーはこれを表わすのを容易に
するため、第２図においては90゜回転した状態で
示されている。溶接ステーシヨン１２としては
様々な態様のものを使用できるが、例えば第１図
に示すような高周波溶接装置を備えたものとする
ことができる。しかしながら、そのほか抵抗溶接
装置又はその類いのものを備えたものとしてもよ
い。

溶接面仕上げ又は溶接突起部の除去のための仕
上げステーシヨン１４では、例えば削り操作によ
つて側面の合わせ目が閉じた管１５の溶接部が平
滑にされる。図外の冷却装置が、圧縮ローラース
テーシヨン１３と仕上げステーシヨン１４との間
に配置されうる。装置中の対ローラー１６は合わ
せ目の開いた管７及び合わせ目の閉じた管１５を
案内する。ローラー１６は必要とあれば個々のス
テーシヨンの間に挿入されうる。

粉体を充填した閉じた管１５が、圧延装置１７
へ導かれる前に、該管１５は、乳濁液容器１８で
洗浄処理される。該管の径は、長い圧延装置１７
に於て減少せしめられる。圧延装置では多数のロ
ールスタンド１９が用いられ、それらはグループ
で又は別々に駆動される。ロールスタンド１９は
管の圧延と管径の減少との間の比が任意にセツト
されうるように決めることができる。

例えば、合わせ目の閉じた管１５が11から16mm
の径を有する場合において、圧延装置１７では最
終的に３乃至５mmの管径が得られる。この３乃至
５mmの管径は多くの場合において所望される数値
である。この最終管径を得るためには比較的多数
のロールスタンド１９が用いられねばならない
が、管１５をより速く走らせて作業することがで
き、更に充填フアクター、即ちフイラーワイヤの
管材料及びそこに導入される充填材料との比を広
い範囲から選んで管を製造することができるとい
う利点がある。

より小径のフイラーワイヤが要求された場合に
は、前記圧延加工に続いて引抜き加工を行えばよ
い。この為、管１５は例えば高周波、中周波又は
抵抗加熱装置を備えた焼きなまし装置２０におい
て前記圧延装置から離れた時と同じ速度でもつて
連続的に焼きなましされる。続いて該管は冷却装
置２１に於て冷却され、引抜き装置２２において
所望の最終管径まで加工される。引抜き装置２０
は複数の精密引抜きブロツク２３を備えており、
前記管はこのブロツク２３によつて壁厚に重大な
変化を与えることなく最終径まで引抜かれる。検
査ステーシヨン２５では、完成したフイラーワイ
ヤ２４が、粉体材料によつて芯の完全な充填が行
なわれているかどうかチエツクされる。該フイラ
ーワイヤは続いて巻き取りステーシヨン２６のス
プール２７上に巻き取られる。更に少なくともも
う１つの巻き取りステーシヨンがあり、フイラー
ワイヤ２４は一杯になつたスプール２７から次の
スプールへとその進行速度を変えることなく移さ
れ得る。もし必要とあれば、銅メツキ浴がフイラ
ーワイヤ製造プロセス中に配置される。本発明
は、このようにしてフイラーワイヤを製造するに
あたり、溶接性能を改良した第２図乃至第６図に
示す工程乃至装置部分を含むことによつて生産能
率を飛躍的に向上させるものである。

第２図から第６図においては第１図に示された
部分と同じ部分については同じ参照数字が付され
ている。第２図に於て合わせ目の開いた管７は左
から右へ矢印の方向に進行する。第１の粉体供給
調量装置９では、合わせ目の開いた管７の底部を
覆う例えば強磁性又はフエライト系粉体材料２８
のような粉体材料の第１の成分が供給される（第
５図参照）。次の第２の粉体供給調量装置１０に
よつて別の成分、例えばスラツグ（slag）形成粉
体２９が第１の粉体材料２８上に配置される。必
要とあれば３種以上の粉体材料が供給される。こ
のためにはそれ相当の数の粉体供給調量装置が使
用される。粉体材料２８，２９で満たされた合わ
せ目の開いた管７は調整乃至寸法決めステーシヨ
ン１１において調整ローラー乃至寸法決めローラ
ー３０，３１によつて調整乃至寸法決めされ、溶
接ステーシヨン１２へ進行する。溶接ステーシヨ
ン１２にはインダクシヨンコイル３２だけが示さ
れており、該コイル３２は円筒状連結ピース３３
のまわりに配置されている。該ピース３３は例え
ばセラミツク材料のような耐熱性材料から作られ
ており、管７のまわりに間〓を於いて配置されて
いる。連結ピース３３の入口側の端には例えば２
つに分割されたケーシング３４が設けられてい
る。該ケーシング３４はプラステイツク製である
ことが好ましい。該ケーシングには第３図に示す
ように合わせ目の開いた管７用の狭い通路３５が
形成されている。合わせ目の開いた管７の開口の
上方に相当する位置には、通路３５から枝分れし
た吸引路３６，３７が設けられている。該吸引路
はケーシング３４中に設けられた吹き込み路３８
とともにジエツト装置を形成する。吹き込み路３
８に圧縮空気又は水が供給されると吸引路３６，
３７中に誘発吸引力が発生し、合わせ目の開いた
管７から空気が抜かれる。このジエツト装置は真
空ポンプで置換えてもよい。

２つのジエツト装置の吸引路３６，３７を通じ
て合わせ目の開いた管７から空気を抜くと、以下
に説明するように連続溶接部分の性質が大幅に改
善される。走行する合わせ目の開いた管７はその
移動方向に流れる冷たい空気流れを産み出す。一
方、管１５は溶接されて閉じられ、その中の空所
３９が順次狭められて行くので、加熱されダスト
を含む空気流れが管の流動方向とは反対の方向に
形成される。互いに反対方向に作用するこれら２
つの空気流れは、２つの吸引路３６，３７を通じ
て吸引される。この空気除去の結果、合わせ目の
開いた管７の長手方向開口部のエツジ上に載つて
いた粉体も吸引される。該吸引手段が使用されな
い場合は、空所３９の狭小化に伴う空気流れに含
まれる粉体は合わせ目の開いた管の長手方向の開
口部エツジに付着する可能性がある。この付着物
は不純物となつて、溶接部分の欠陥を生じる可能
性がある。従つて、前記吸引が作用することによ
り、該合わせ目の開いた管７の２つの長手方向エ
ツジの溶接にとつて好ましい条件が提供される。
第４図は溶接プロセスを示している。連続製造ラ
インの上方へ向け開口した合わせ目の開いた管７
は、誘導高周波電流によつて長手方向エツジに沿
つて加熱される。該エツジは続いて圧縮ローリン
グステーシヨン１３において溶接される。溶接ス
ポツト４２はローラー４０，４１の最も狭い間隔
部分に存する。

周波数100乃至500KHzによる高周波溶接におい
ては合わせ目の開いた管７に交番電流が流れ、該
電流の一部は管の周囲に流れてアクテイブ電流と
なるけれども、溶接に有効なのは管の開いた合わ
せ目からその接触箇所にかけて流れる電流だけで
ある。インピーダー（impeder）の助けを借りて
管の内部に電流を集中させることが知られてい
る。この場合該インピーダーは、フエライト系材
料ロツドであり、フイールドコイル中で鉄芯とし
て作用する。このインピーダーが溶接ステーシヨ
ン１２に於て合わせ目の開いた管７中に置かれる
と、一定の溶接パワーを得るための高周波発生装
置のパワーを減少させることが可能であることが
認められている。しかしながら、該インピーダー
は相当加熱され、従つて冷やし続けられなければ
ならず、その結果インピーダーのために装置が複
雑になるという不利がある。粉体材料を供給する
とき、例えばコーテイング２８として合わせ目の
開いた管７中にフエライト系又は強磁性成分を導
入するとこれが公知のインピーダーにとつてかわ
ることができる。粉体２８によつて形成されたこ
のインピーダーは、第６図に示すように管７の中
央部にはないけれども、溶接に要する電力の減少
に寄与する程度は、公知のインピーダーと同じで
ある。

少なくとも１つの非磁性材成分２９が該強磁性
粉体２８上に置かれるので、該粉体２８の合わせ
目の開いた管７の長手方向エツジ上に沿う移動は
防止される。フエライト系又は強磁性からなる粉
体２８は、無限に長いインピーダーに相当し、該
インピーダーは合わせ目の開いた管７の移動に伴
つて常に新たなものがコイルの作用領域に到達す
るので、冷却を必要としない。

前述の方法及び装置の結果、溶接の品質はほぼ
50ｍ／minにも及ぶ高い溶接速度の場合であつて
も改良される。これは一方で合わせ目の開いた管
における冷たい空気流れを除去し、他方において
合わせ目の閉じた管１５の狭い管内空所３９にお
けるダスト粒子によつて汚染された高温の戻り空
気流れを除去することによつて達成される。１つ
又は２以上の吸引路を備えた吸引装置は、前方の
異なる強さ及び温度の２つの空気流れが衝突する
とき、合わせ目の開いた管７の長手方向エツジ間
で前記粉体をまき上げることを防止する。また、
この吸引による方法は、インダクシヨンコイルと
管との間の汚染による電気絶縁破壊をなす放電に
対する保護及びインダクシヨンコイルの汚染に対
する保護を提供する。更に、合わせ目の開いた管
７の底部に配置されたフエライト系又は強磁性粉
体材料の使用によつて、溶接効率が改良される。
該粉体材料インピーダーの代りにワイヤ又はロツ
ドが合わせ目の開いた管７の底部に配置されても
同様の効果が得られる。吸引除去によると、例え
ば集塊材料又はフエライト系又は強磁性成分を含
んだ混合物のような他の粉体材料を使用して同じ
効果を得ることができる。各成分を層状に配置す
ると特に好ましい結果が得られる。既述の方法及
び装置はイナートガス、メタルアーク、アークス
トリツプ（arc strip）、サブマージドアーク
（submerged arcs）、エレクトロスラツグ及びエ
レクトロガス溶接のためのフイラーの製造に適し
ており、更に冶金処理技術分野において使用され
る内部に充填物を有するワイヤの製造にも適して
いる。製造されるべきフイラーワイヤ又は管の形
状については何ら制限はない。

前述のフイラーワイヤの製造において、溝形の
合わせ目の開いた溝形の管を接合するには、溶接
の他、溝形管のエツジを相互に噛合するように変
形させて接合するロールプレスを用いることもで
きる。この場合は、前記溶接ステーシヨンはそれ
相当のロールプレス成形ステーシヨンに置換えら
れる。しかし、装置の残りの部分を変更する必要
はない。

発明の効果 以上から明らかなように、本発明によれば次の
効果を奏するフイラーワイヤの製造方法及び装置
を提供することができる。すなわち、管内への粉
体材料の充填は上部の合わせ目の開いた溝形の管
に対して行なわれ、その後合わせ目が接合される
のであるが、このとき管内の空所の狭小化に伴つ
て生じる管送り方向とは逆向きの空気流れ及び管
送りに伴う空気流れは、接合箇所（溶接又はロー
ルプレスゾーン、或いは接合装置）の上流側近傍
で吸引されるので、前記二つの空気流れの衝突に
よる粉体の巻き上げが防止される。従つて、該粉
体の巻き上げがあつた場合の問題、すなわち巻き
上げられた粉体が合わせ目の面に付着し溶接性能
を低下させ或いはロールプレスの密着を不十分と
するという問題が解消され、より高速化された送
りのもとでフイラーワイヤにおける合わせ目の接
合の完全化が図られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はフイラーワイヤの連続製造装置の一例
の概略図、第２図は、第１図の装置における粉体
充填ステーシヨン及び溶接ステーシヨンを含む部
分の概略図、第３図は第２図の−線に沿う断
面図、第４図は第２図における方向からみた概
略図、第５図は第２図の−線に沿う断面図、
第６図は第２図の−線に沿う断面図である。 １……ストリツプ供給ステーシヨン、２……金
属ストリツプリール、３……ストリツプ、４……
ストリツプ溜め乃至マガジン、５……ストリツプ
溶接装置、６……管成形装置、７……合わせ目の
開いた管、８……粉体充填ステーシヨン、９，１
０……粉体供給調量装置、１１……調整乃至寸法
決めステーシヨン、１２……溶接ステーシヨン、
１３……圧縮ローリングステーシヨン、１４……
仕上げステーシヨン、１５……合わせ目の閉じた
管、１６……対ローラー、１７……圧延装置、１
８……乳濁液容器、１９……ロールスタンド、２
０……焼きなまし装置、２１……冷却装置、２２
……引抜き装置、２３……精密引抜きブロツク、
２４……フイラーワイヤ、２５……検査ステーシ
ヨン、２６……巻き取りステーシヨン、２７……
スプール、２８……粉体、２９……スラツグ形成
粉体、３０，３１……調整乃至寸法決めローラ
ー、３２……インダクシヨンコイル、３３……円
筒状連結ピース、３４……ケーシング、３５……
通路、３６，３７……吸引路、３８……吹き込み
路、３９……狭い空所、４０，４１……すえ込み
ローラー、４２……溶接スポツト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 粉体材料を充填した金属管から成る任意長さ
   のフイラーワイヤを連続製造する方法にして、上
   部が長手方向に沿つて開いた管を金属ストリツプ
   から形成し、該管を連続的に進行させつつ該管内
   へ粉体材料を導入し、該管を圧縮して上部を閉じ
   該管の長手方向エツジを溶接又はロールプレスで
   接合して粉体材料充填管を形成し、続いて所定径
   のフイラーワイヤを形成するように該管径を縮小
   させる工程を含み、前記溶接又はロールプレス工
   程においては、合わせ目の開いた管の進行及び開
   口部を閉じるための圧縮により、管内に発生する
   空気流れを、前記溶接又はロールプレスゾーンの
   上流側近傍で吸引することを特徴とする方法。 ２ 前記粉体材料は、前記空気の吸引位置の上流
   側で前記合わせ目の開いた管に導入される特許請
   求の範囲第１項記載の方法。 ３ 前記粉体材料が、非塊状又は塊状或いはこれ
   らの組み合せの乾式混合物として導入される特許
   請求の範囲第１項又は第２項記載の方法。 ４ 強磁性材及び非磁性材成分からなる各粉体材
   料が、順次層をなすように前記管内へ導入される
   特許請求の範囲第３項記載の方法。 ５ 溶接又はロールプレスのあと前記管が所望最
   終径まで圧延加工される特許請求の範囲第１項又
   は第２項記載の方法。 ６ 溶接又はロールプレスのあと、前記管が圧延
   加工及び引抜き加工によつて所望最終径とされ、
   その後該管は連続的に焼きなましされる特許請求
   の範囲第１項又は第２項記載の方法。 ７ 金属管及び該金属管内に充填された粉体材料
   からなる任意長さのフイラーワイヤの連続製造装
   置であつて、金属ストリツプ供給装置と、金属ス
   トリツプを上部が長手方向に沿つて開口した溝形
   の管に加工するロール装置と、該長手方向の開口
   部に粉体を充填する充填装置と、前記長手方向開
   口部のエツジを溶接又はロールプレスにより接合
   するための接合装置を含む粉体材料封入のための
   充填管形成装置と、前記粉体材料充填装置の下流
   側に配置され前記接合装置の上流側近傍で前記溝
   形の管及び閉じられた管内に発生する空気流れを
   吸引する吸引装置とを備えている製造装置。 ８ 前記吸引装置が１又は２以上の吸引パイプを
   備え、該吸引パイプは前記管を囲むケーシングに
   配置されている特許請求の範囲第７項記載の装
   置。 ９ 前記接合装置が高周波装置を備え、該高周波
   装置は、前記合わせ目の開いた管との間に間〓を
   おいて該管を囲む連結ピースと、該連結ピースに
   巻回された高周波コイルとを備え、前記吸引装置
   は該連結ピースに対する前記合わせ目の開いた管
   の進入側の近傍に固定されている特許請求の範囲
   第７項又は第８項記載の装置。 １０ 前記接合装置のあとに、延伸により径を縮
   小するための圧延装置が設けられ、該圧延装置は
   管を所望径まで縮小させるための少なくとも10個
   のロール装置を備えていることを特徴とする特許
   請求の範囲第７項から第９項のいずれかに記載の
   フイラーワイヤの製造装置。 １１ 焼きなまし装置が前記圧延装置の下流側に
   設けられており、該焼きなまし装置は前記管が前
   記圧延装置から送り出されるのと同じ速度で該管
   を連続的に焼きなますようになつている特許請求
   の範囲第１０項記載の装置。 １２ 前記焼きなまし装置が高周波、中周波、又
   は抵抗による加熱装置を備えている特許請求の範
   囲第１１項記載の装置。