JPH05249087A - 粉粒体充填率の測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 溶接用フラックス入りワイヤ等金属管に粉粒
体を充填したものの充填率を製造工場において連続的に
高速で測定する。 【構成】 粉粒体を金属管に充填し、縮径して粉粒体充
填管を製造する過程において、粉粒体充填時の断面積か
らの減面率が７５〜９５％の時、超音波のパルスを充填
管に入射し、受信された信号から金属管の肉厚を測定
し、これから粉粒体の充填率を算定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は炭素鋼、ステンレス鋼、
銅合金、アルミニウム合金、その他の金属管に粉粒体を
充填した、粉粒体充填管内の粉粒体充填率の測定方法に
関する。ここで、粉粒体とは溶接用フラックス、酸化物
超電導材、溶鋼用添加剤などの粉体、粒体または粉体と
粒体との混合物をいう。この発明は、溶接用フラックス
入りワイヤ、酸化物超電導材入りワイヤ、その他の粉粒
体充填管の製造に利用される。

【０００２】

【従来の技術】粉粒体充填管の一つとして、溶接用フラ
ックス入りワイヤがある。フラックス入りワイヤの製造
方法は、シームレス管の鋼パイプにフラックスを振動充
填して製造、又は金属帯板をＵ断面からＯ断面に連続的
に成形して管状体とし、この成形過程において、粉粒体
を管状体の開口部から管状体内部へ供給充填した後、管
状体の対向する開口エッジ面を突合せ溶接して製造する
フラックス入りワイヤが知られている。

【０００３】これらのフラックス入りワイヤは、他の方
法すなわち帯鋼を折り曲げ、その内部にフラックスを充
填して製造したフラックス入りワイヤに比し、完全に閉
塞された表面を有する。よって内面のフラックスの吸湿
がない、銅メッキ等の表面処理が可能で溶接時にワイヤ
送給性、給電性などが良好であるなどのすぐれた特徴を
持っている。

【０００４】しかしながら、これらの方法により製造さ
れたフラックス入りワイヤはフラックスが鋼パイプ長手
方向全長にわたって均一に充填されない場合があり、最
悪の場合は充填されない箇所も生じる。このようにフラ
ックス充填率が不均一又は、充填されていないフラック
ス入りワイヤで溶接を行った場合、溶接部にピット、ブ
ロホール等の溶接欠陥を生ずることもあり、製造過程で
の正確なフラックス充填率測定が必要である。

【０００５】従来、フラックス入りワイヤの非破壊的に
充填率を測定する方法は、特開昭６０−１８８８３３号
公報にある放射線による透過検査、特開昭６１−１０７
５３号公報にあるインピーダンスの変化による測定方法
が知られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記放射
線透過によるフラックス充填率の測定では近年の高速伸
線速度へ対応できる検知能力はなく精度においても問題
がある。また、インピーダンスの変化による測定は材料
の寸法によって測定周波数を変えないと感度が得られ
ず、装置の管理が面倒である。また材料の透磁率や電気
抵抗に測定値が依存しているので管の肉厚の絶対値を知
ることが難しい。そのため充填率の絶対値を知ることが
困難となる。

【０００７】そこで、この発明は高速伸線によるフラッ
クス入りワイヤ製造過程においてフラックスの充填率を
正確に測定する方法を提供しようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は前記問題点を解
決するものであって、粉粒体を金属管に充填し、縮径し
て粉粒体充填管を製造する過程において、粉粒体充填時
の断面積からの減面率が７５〜９５％の時、超音波のパ
ルスを充填管に入射し、受信された信号から金属管の肉
厚を測定し、これから粉粒体の充填率を算定することを
特徴とする粉粒体充填率の測定方法である。

【０００９】

【作用】本発明においては超音波により管の外皮肉厚を
測定することにより、充填率を測定する。これは以下に
示すように充填率と管の外皮肉厚とに一定の関係がある
という事実にもとづいている。

【００１０】図１は原管の径が１４．０ｍｍ、肉厚が
１．５５ｍｍの鋼パイプについて、一方は充填率２０％
でフラックスを充填したもの、他方はフラックスを充填
しないものをそれぞれ伸線して縮径し、外皮の肉厚変化
を調べたものである。フラックスを充填していない管に
おいては減面率８０％程度までは外皮の肉厚変化がない
のに対し、フラックス充填の場合減面率が約７０％以上
になると、ほぼ減面率に比例して肉厚が減少する。これ
はフラックスが充填されていない場合には外皮が伸線時
に内側に入る予地が十分あるのに対し、フラックスが充
填されているとフラックスに隙間がある間は内側に入れ
るが、それを過ぎると外皮は内側のフラックスと外側の
ダイスとに挟まれて薄くならざるを得ないからである。

【００１１】図２は図１の場合と同じ原管において減面
率が８９％一定でフラックス充填率を変化させたときの
外皮肉厚を示すが、外皮肉厚を測定することによりフラ
ックス充填率を知ることができることがわかる。フラッ
クス充填率を測定するときの減面率は、図１に示すよう
に充填率による外皮厚さの差が現れる７５％以上のとき
が適当である。一方、あまり減面率が大きくなると外皮
が薄くなり、線径自体も細くなることから正確な外皮肉
厚の測定が困難になる。このため測定するときの減面率
の上限は９５％が適当である。したがって最終製品で９
５％以上の減面率とするときには製造工程の途中で測定
を行えばよい。

【００１２】超音波による肉厚測定はパルス反射法が適
当である。本発明の場合、探触子の寸法より被測定物の
幅寸法が小さいことが多く、また高速で連続的に測定す
るために水浸法によることが最も適当である。この場合
外皮の表面の反射エコーと内面の反射エコーが現れ、こ
の間の時間差により探触子に面した部分の肉厚を知るこ
とができる。肉厚の相対的変化だけでなく絶対値を知る
ためには超音波の音速を知る必要があるが、材料の種類
がわかれば測定時の温度によって知ることができる。

【００１３】この点インピーダンス測定などの電磁誘導
作用を利用したものは材料の透磁率、電気抵抗など要因
が多く、さらには被測定物の寸法によって測定周波数を
変えないと感度が十分にとれないといった問題がある。
周波数によって電気抵抗の影響も変わってくるなど肉厚
の絶対値を測定することは電磁誘導作用の場合複雑な検
討が必要となるが、超音波の場合上記のように簡単であ
る。

【００１４】

【実施例】図３は本発明の方法を実施するための装置の
例である。被測定物である粉粒体を充填した金属管１は
超音波探触子２を浸した水槽３を通過するようになって
いる。水は貯水槽４からポンプ５で絶えず送られ、ワイ
ヤの通過用の穴等から失われる分を補給している。６は
測定装置で超音波厚さ計７、これに測定タイミングの指
令を出す一方測定結果を受信するインターフェース８、
超音波厚さ計の測定結果から管の肉厚を算出する演算ユ
ニット９、測定値等を印字するプリンター１０より構成
されている。

【００１５】本発明方法の効果を確認するため下記の方
法で試験を行った。すなわち短尺の原管（外径１３．８
ｍｍ、肉厚１．６ｍｍ、長さ２ｍ）に一方は充填率２０
±１％の範囲に入るように溶接用フラックスを充填し、
他方は故意に不均一（充填率０〜２０％）に充填したも
のを作製した。これを伸線して縮径し、図３の装置によ
り外皮肉厚を測定した。

【００１６】充填率２０％のときの図１のデータ等をも
とに計算した外皮の肉厚と上記試験における実測値との
差を減面率によって整理したのが図４のグラフである。
減面率７５％未満ではフラックスを不均一充填したもの
でも外皮肉厚の測定値のばらつきは無く、充填率の測定
はできないことがわかる。減面率７５％以上９５％まで
の範囲では均一に充填したものでは計算値との差が小さ
く、一方、不均一充填のものはばらつきが大きく出てお
り、本発明の測定方法の有効性を示している。減面率が
９５％を超えると均一充填のものでも肉厚の測定値がば
らついており、充填率測定データとしては不適当である
ことがわかる。

【００１７】

【発明の効果】本発明の粉粒体充填率の測定方法は材料
が高速で送られているときでもオンラインで測定でき、
また材料の寸法や種類が変わっても同じ測定条件が適用
できて作業の管理が容易である。また肉厚の相対的変動
はもちろん、絶対値についても測定データから直接容易
に把握できるので有用性の高い管理データが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】フラックスを充填した管と充填しない管の伸線
の減面率と外皮肉厚の関係を示すグラフ

【図２】伸線の減面率８９％のときのフラックス充填率
と外皮肉厚の関係を示すグラフ

【図３】本発明の測定方法を実施するための装置の例を
示す概念図

【図４】フラックスを充填した管の肉厚の実測値と計算
値との偏差を示すグラフ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粉粒体を金属管に充填し、縮径して粉粒
   体充填管を製造する過程において、粉粒体充填時の断面
   積からの減面率が７５〜９５％の時、超音波のパルスを
   充填管に入射し、受信された信号から金属管の肉厚を測
   定し、これから粉粒体の充填率を算定することを特徴と
   する粉粒体充填率の測定方法。