JPS61202796A - フラツクス入りワイヤの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は二重型フラックス入りワイヤの改善された製造
方法に関する。

〔従来の技術〕

フラックス入りワイヤはこれまで種々のものが提案され
、それをワイヤの断面形状で示すと第５図のようなもの
である。

第５図（ａ）は合わせ目のないワイヤであって充填フラ
ックス２の耐吸湿性には優れているが、フラックスを挿
入できるパイプの長さには頽約があり、フラックス充填
がバッチ式になること、フラックスのパイプ内の充填の
均一化と密度を高めるためにパイプに与えられるバイブ
レーションによって配合されたフラックスが分離、偏析
することのないよう、挿入前のフラックスの事前処理が
必要になること、２ｍｍφ以下の仕上げ径まで伸線する
ためには、その伸線途中に焼鈍工程を要し、生産コスト
を引とげる要因を抱えていること、およびこの焼鈍温度
で熱分解する原料はフラックスとして使用できない等か
ら、この（ａ）のワイヤが適用できる溶接方法にも限界
が生ずる嫌いがある。

一方第５図の（ａ）以外のフラックス入りワイヤ（ｂ）
〜（ｊ）は帯状の軟鋼材等１でフラックス２，４．５を
巻き込んで成形するもので、一般には巻締めワイヤとも
言われる。これらの巻締めワイヤは製造面では前記（ａ
）ワイヤのような制約が無いので有利である。

これらの（ｂ）〜（ｊ）に示した多種の巻締めワイヤは
それぞれに特徴があり、それぞれの状況に応じて使い分
けられているが、本発明者らの最近の詳細な検討による
と、断面形状（ｊ）のような外包フラックス４と内包フ
ラックス５とを内蔵する２重型のフラックス入りワイヤ
（特公昭４４−２３３６）が溶接時および溶接金属の諸
特性が最も優れている。特に溶接中にアーク被包用のガ
スあるいは溶剤を外部から供給することなく大気中で溶
接を可能にするいわゆる無被包アーク溶接に使用するフ
ラックス入りワイヤについて有利であるとの事実を認識
するに至っている。

しかしながら、このような（ｊ）の断面形状を有するワ
イヤの製造および製品を使用するに当り、次の点が問題
点として挙げられる。

（１）内包フラックス５が外気と通ずる開口部６を有し
ているため、内包フラックス５が吸湿し、その結果、拡
散性水素に起因する割れ、ピットあるいはブローホール
などの気孔が溶接金属に発生する恐れがある。

これまで、フラックス原料、あるいは製品の初期水分値
を下げるための技術的提案は数多くさなれてきたが、巻
締めワイヤでの付き合わせ部に存在する開口部６からの
吸湿防止に対してはこれと言った決め手がないまま今日
に至っている。二重型フラックス入りワイヤでも同様の
問題があった。

（２）製造時に際して、外包フラックス４は問題無いが
、内包フラックス５が成形直後の伸線初期段階でワイヤ
に捩れが生ずると第６図の断面形状のものが第７図のよ
うに開口部６が広がり、内包フラックス５の移動と、フ
ラックス５のワイヤ外へのこぼれ落ちが生じ、当該ワイ
ヤの内部充填フラックス５の分布に粗密を生じ、極端な
場合にはフラックス充填が殆ど無い個所が生じ、溶接不
能となったり、溶接金属の性能劣化の原因となる。

あるいはフラックスが偏って過剰になった所では、伸線
中に破断し易くなる傾向があった。

以上の（１）、（２）の問題について、以下の解決を試
みたが、次のような問題から不成功に終った。

まず、このワイヤの成形工程を第８図に模式的に示した
。

第５図（ｊ）断面の二重型フラックス入りワイヤは第５
図の（ｂ）、（ｃ）、（ｆ）　　。（ｈ）のワイヤに比
べると板厚が薄い帯鋼材が使われる。

ワイヤ仕上り径で、使い分けられるが、仕上り径２ｍｍ
〜１．６ｍｍφのワイヤ用には一般には板厚０、１５　
ｍｍ−０，２５ｍｍのものが使われる。

この帯鋼は成形ロールでフラックスが充填された母線に
成形され、その後、ダイスを通して伸線される。成形ロ
ールにはロール自体を駆動するドライブロールタイプと
ロールは駆動せずに帯鋼に引張機で引張駆動を与え成形
するアイドルロールタイプがあるが、ドライブロールタ
イプでは成形時に生ずるワイヤの圧延延びを微妙に調節
するスピード制御が難しく、また装置が非常に高価なも
のとなるため、最近では二重型フラックス入りワイヤで
もアイドルロールタイプの成形機が使われるし、また使
えるようにする必要に迫られている。

ここではアイドルロールタイプの成形機を用いる場合に
ついて概略説明する。

：ＦｆＪ９図に示す如く帯鋼は引張４！！１０２により
駆動され、成形機１０１の一連のアイドル成形ロ−ルを
通過し成形される。

成形工程を第８図（イ）〜（す）によって詳細に説明す
ると、 第１工程・・・・・・帯鋼は（イ）の状態で供給され（
ロ）を経て（）＼）のように帯鋼の両側がＵ形樋状に成
形された後、Ｕ型機内に外包フラックス４がホッパー１
１より投入され、その後（ニ）。

（ホ）のようにＵ型機状帯鋼の両エツジ部を内側に折り
曲げて重ね矩形断面をもつ外包フラックス充填体２１が
まず成形される。

第２工程・・・・・・この矩形断面の外包フラックス充
填体２１は（へ）、（ト）に示すように更にＵ型機状に
成形され、そのＵ字溝内に内包フラックス５がフラック
スホツパ−１２より投入される。

第３工程・・・・・・その後、（チ）、（す）のように
Ｕ形樋状充填体２２を締めつけ円形の充填体２３．２４
に成形し内包フラックス４を中心部に内蔵させる。

前述したように、このＵ形樋状充填体２２から成形され
る充填体２４はフラックスを包み込んだもので、かなり
大きな圧下を加えないと内包フラックス５が簡単に移動
できる状態にとどまってしまい、前述のワイヤ内のフラ
ックスの分布に粗密を生ずる問題がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような問題を防ぐために、上記第３工程での成形時
のロール圧下刃を増したり、あるいは成形ロール数を増
して絞り込みを強化すると、内包フラックスの移動を止
めることはできる。しかし、このＵ形樋状充填体２２、
円形充填体２３゜２４に大きな圧下刃が加えられると過
剰な負荷が生じ、この帯鋼を引張るために大きな引張り
トルクを要することになり、成形後の帯鋼引張機１０２
との間に大きな引張力が生じ、その結果当該ブラックス
入りワイヤ母線が破断してしまう。

また大きな圧下刃を加え過ぎると当該ワイヤの表皮とな
る薄い帯鋼上に傷が生じ易くなり、これもワイヤ破断の
一因となる。

本発明はこのような新たな問題を生ずることなく、前記
問題点の（１）と（２）を解決することのできる二重型
フラッグス入りワイヤの製造方法を提供することを目的
とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は次の＆）、ｂ）、ｃ）３つの工程から成る従来
の二重型ブラックス入りワイヤの製造方法を改善した新
しい技術手段から成るものである。

ａ）帯鋼を連続的に成形する装置を用いてまずＵ形樋状
に曲げ、Ｕ形樋状帯鋼のＵ字内側に外包フラックスを供
給し、該Ｕ形樋状帯鋼の両側エツジ部を内側に折り曲げ
て重ね、外包フラックスを包み込んだ平たい矩形断面の
外包フラックス充填体を形成する第１工程。

ｂ）この外包フラックス充填体をＵ形樋状に曲げ、該Ｕ
形樋状充填体のＵ字内側に内包フラックスを供給する第
２工程。

Ｃ）次いで該Ｕ形樋状充填体を円形断面に締めつけ成形
し、内包フラックスを中心部に内蔵させる第３工程。

以上の従来の二重型フラックス入り溶接ワイヤの連続的
成形工程において、 Ａ）前記第１工程では帯鋼の重なり部の表層側の板の幅
を円形断面に成形される二重型フラックス入りワイヤの
内側円の周長より長くしておくこと。

Ｂ）前記第３工程では、前記表層側の板の幅方向自由端
部をＵ字の内側に先ず曲げ、次いで前記Ｕ形樋状充填体
を円形に曲げること。

の技術手段を採った。

第１図（ａ）〜第１図（ｆ）は上記第８図の従来成形工
程の（ホ）〜（す）に対応する部分の工程を示す成形過
程のワイヤの断面形状である。

本発明が従来技術と最も違う所は、上記第１工程におけ
る矩形断面の外包フラックス充填体２１の断面形状にあ
る。従来技術と比較し、外側からｔ面に折り曲げられた
帯鋼のエツジ部が外包フラックス充填体２１より外側に
突出しているか、もしくは外包フラックス充填体２１を
Ｕ形樋状に曲げたとき帯鋼エツジ部の表層側の板３１が
突出すこと、すなわち折り曲げ重ねられた帯鋼エッジ部
の表層側の板３１の板幅を円形断面に成形されるワイヤ
の内側円の周長より長くしておくことが本発明の第１の
特徴である。

この形状を得るためには上記第１工程での帯鋼左右エツ
ジ部の折り曲げ部の幅を調整すればよい。

以下にその調整方法について説明する。

従来は、第８図に明らかなように帯鋼の両エツジ部がＵ
形樋状から円形に成形される前記第３工程のと３に横方
向に突出さないように矩形に折り込まれている。

これは、外包フラックス充填体２１の折り込み両エツジ
部の板幅を大きくしておくと、０字成形時に折り込まれ
た内側のエツジ部は内部で第１０図に示すように複雑に
座屈し、外包フラックスの分布に粗密が生じやすく、伸
線時断線が生じやすくなる。

一方折り込まれた表層側エツジ部は第１１図に示す如く
Ｕ時成形する前記第２工程で突出し、次の第３工程の円
形締めつけ成形時および伸線工程でダイス荒れや、ロー
ラーダイスの異常摩耗を生じたり５　さらには断線が生
じやすくなるためである。

本発明は、前述のように矩形断面の板状外包フラックス
充填体２１を成形する際、表層側上面に位置する折り込
み帯鋼エツジ部の板幅を円形断面に成形されるワイヤの
内側円の周長より長くしておき、外包フラックス充填体
２１をＵ形樋状に成形されたとき突出るようにする。こ
の突出し部は本発明では次の第３工程でＵ形樋状内部に
折り込み成形するので前記のダイス荒れその他の問題は
ない。

矩形断面の板状外包フラックス充填体２１成形時におけ
る表層側折り込みエツジ部３１の板輻立は次のようにし
て決定される。

第２図（ａ）、（ｂ）に示すように矩形断面の板状フラ
ックス充填体２１は、厚みＷを有しておりＵ形樋状成形
時当然Ｕ形樋状内径ｒは外径Ｒよりも小さくなる。

Ｕ形樋状外周長りは０式で表わされ、 πＲ＋２Ｈ＝Ｌ　　　　　　・・・・・・■一方Ｕ形樋
状内周全長は０式で表される。

πｒ　＋　２　Ｈ＋　Ｘ　＝　Ｌ　　・・・・・・■■
、■式から Ｘ＝π（Ｒ−ｒ） ＝π（ｒ＋Ｗ）　　　・・・・・・■ となる。

ここで０字成形時所望の突出し長さＸを得るだには、下
式で表すことができる。

Ｘ＝又−（πｒ＋２Ｈ）・・・・・・＠従って、帯鋼か
ら矩形成形体のり、Ｗおよび０字成形の内径ｒが決まれ
ば０式よりＨが求まり、所望の突出し長さＸを決めれば
０式から文が求まる。

見＝πｒ＋２Ｈ＋Ｘ　　　・・・・・・■また、突出し
長さＸはＵ字内に内包フラックス供給後、Ｕ字内に折り
込むための機器成形上少なくとも０．５　ｍ　ｍ以上突
出すようにする必要があり、またＵ字内のフラー、クス
上面全体を覆う長さとする方が好ましい、あまり長いと
Ｕ字内に折り込み成形が難しくなることを考慮し決定す
ることができる。

このようにして得られた矩形断面の板状フラックス充填
体がＵ形樋状に成形された後、フラックスホッパ−１２
から内包用充填フラックス５が０字の内側に投入される
のは従来法と変りない。

フラックスの締付は工程であるが、従来法ではＵ形樋状
そのものを圧下成形することで締付も同時に行おうとす
るものであったが、本発明によれば、第１図（Ｃ）、（
ｄ）、（ｅ）に示すようにＵ形樋状の板状フラックス充
填棒全体を締付けるに先立って、予め突出している帯鋼
エツジ部３１のみを内側に折り込み、内包フラックス５
に蓋を覆せるように圧下するものである。

本方法によると、わずかな圧下力、で当該突出し帯鋼エ
ツジ部３１は容易に変形し、内包用充填フラックスを確
実に締めつけることが可能となった。これが本発明の第
２の特徴である。

このようにして内包フラックスの締付けを完了した後、
フラックス充填体全体を締め、円形に仕上げ成形するこ
とにより得られるワイヤの断面を模式的に示したのが、
第３図である。

〔実施例〕

本発明の方法により、第３図に示す断面形状の二重フラ
ックス入りワイヤ（実施例）を製造した。また比較のた
めに、第６図に示す断面形状の二重フラックス入りワイ
ヤ（比較例）を製造した。その製造諸元は以下の通りで
ある。

実施例　　　　　比較例 帯鋼の板厚　　　０．１５ｍｍ　　　　０．１８ｍｍ帯
鋼の幅　　　２２ｍｍ　　　　２０ｍｍ外包フラックス 充填体の形状 （第２図参照） Ｌ　　　　　　８　ｍｍ　　　　　　８　ｍｍＷＯ９８
ｍｍ　　　　　０．８ｍｍ Ｗ　ＩＯ，７ｍ　ｍ　　　　　０．８　ｍ　ｍ見　　　
　　７．５　ｍ　ｍ　　　　　５．２　ｍ　ｍｒ　　　
　　　１．３５ｍｍ Ｘ　　　　　　　　　　　２．Ｏｍ　ｍワイヤ形状　　
　　　第３図　　　　第６図仕上りワイヤ線径　１．８
　ｍ　ｍφ　　１．８ｍｍφフランクス包含比 外包フラックス　　１５％　　　　　１５％内包フラッ
クス　　ｉｏ％　　　　　１０％上記実施例と比較例と
を３０℃、湿度８０％の雰囲気で吸湿促進試験を行った
後、Ｊ　Ｉ　ＳＺ３１１３に準拠した拡散性水素量の測
定を行った結果を第４図に示した。

溶接条件は次の通りである。

溶接時の雰囲気＝１５℃×湿度６８％ 溶接電流　　　：２５０Ａｍｐ 溶接電圧　　　：　２３ｖｏ　ｌ　を 溶接速度　　　：２５ｃｍ／ｍｉｎ ワイヤエクステンション：２５ｍｍ 極性　　　　　：　ＤＣ−ＲＰ 第４図から明らかなように、比較例では放置時間と共に
拡散性水素量が増加し、また第４図中のＡ−Ｆで示す点
では次のような溶接欠陥が発生した。

Ａ　　　・・・溶接時ビード表面にアバタ発生ＢＣＤＥ
Ｆ・・・溶接時ビード表面にヘリンボーン発生 ＣＤＥＦ・・・Ｘ線試験の結果溶接金属内部にブローホ
ール発生 Ｆ　　　・・・溶接ビードにピット発生これに比し実施
例では放置時間による拡散性水素量の変化はなく、また
溶接時のビードは全て無欠陥であった。

参考例 本誌と同じ効果を期待するものとして前記第８図の第３
工程で外側上面に折り込み済みの帯鋼エツジ部のみを選
択的に内側にフラックスを覆うように折り込む方法も考
えられるが、研究の結果、４ｍｍφ以下の母線を得るよ
うな成形課程では当該帯鋼エツジ部のみを選択的に加工
するにはラインの精度を飛躍的に向上させ、ローラーも
非常に高価なものを必要とし、実用性はなかった。

〔発明の効果〕

本発明のフラックス入りワイヤの製造方法によれば、 １）上述するように内包フラックスが小さな圧下刃でも
十分に帯鋼内に締めつけ固定されるため、成形母線を得
るためにはその後の成形ロールの圧下刃は単に円形にす
るだけのものでよいことになった。

従って、帯鋼の引張りトルクは小さくて済み、成形機と
引張期間で過剰な張力が発生せず、破断も回避された。

２）　第３′５！Ｊの断面形状をみて明らかな如く、内
包用充填フラックスは前述の突出した帯鋼エツジ部によ
って開口と完全に遮断されているため、成形後の伸線工
程の初期段階でワイヤに捩りが生じても、充填フラック
スのこぼれ落ちを生じない、さらに内側に折り込まれた
内包フラックス分布が粗密となることも解消される。

３）　内包フラックスが開口部と完全に遮断されている
ことによって外気と充填フラックスが遮断されるため、
充填フラックスの吸湿もほぼ完全に防止できることが確
認された。

以上詳述した如く本発明方法によれば、フラー。

クスの均一な吸湿性のない、フラックス充填ワイヤを常
に安定して製造できるもので、工業的価値は極めて高い
。

本発明はセルフシールドアーク溶接用ワイヤの製造に適
用されるが、当然のことながら、溶接部分を炭酸ガスま
たはアルゴン等の不活性ガスで被包するガス被包溶接用
や、溶剤で溶接部分を覆う潜弧自動溶接用のフラックス
入りワイヤにも全く同じ効果を発揮することはいうまで
もない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の工程を示す成形体の横断面図、第
２図は本発明の帯鋼の寸法関係を示す説明図、第３図は
本発明による仕上りワイヤの横断面図、第４図は実施例
の効果を示すグラフ、第５ｒｌ！Ｊは従来のフラッグス
入すワイヤの断面図。 第６図、第７図は従来の二重型フラックス人すワイヤの
断面図、第８図は従来の二重型フラッグク入すワイヤの
製造丁程図、第９図はその製造ラインの配置図、第１０
図　第１１図は二重型フラックス入りワイヤの製造工程
における好ましくない断面形状図である。 ■・・・帯鋼 ２．４．５・・・フラックス ６・・・開口部 １１．１２・・・ホッパ ２１・・・外包フラックス充填体 ２２・・・Ｕ型機状充填体 ２３．２４・・・円形充填体

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　帯鋼を連続的にＵ形樋状に曲げ、該Ｕ形樋状帯鋼の
   Ｕ字内側に外包フラックスを供給し、該Ｕ形樋状帯鋼の
   両エッジ部を内側に折り曲げて重ね、矩形断面の外包フ
   ラックス充填体を形成する第１工程、 該外包フラックス充填体をＵ形樋状に曲げ、該Ｕ形樋状
   充填体のＵ字内側に内包フラックスを供給する第２工程
   、 次いで該Ｕ形樋状充填体を円形断面に締めつけ成形し、
   内包フラックスを中心部に内蔵させる第３工程、 からなる二重型フラックス入り溶接ワイヤの連続成形方
   法において、 前記第１工程では折り曲げ重ねるエッジ部の表層側の板
   の幅を円形断面に成形される二重型フラックス入りワイ
   ヤの内側円の周長より長くしておくと共に、 前記第３工程では、前記エッジ部の表層側の板の幅方向
   自由端部をＵ字の内側に先ず曲げ、次いで前記Ｕ形樋状
   充填体を円形断面に締めつけ成形することを特徴とする
   二重型フラックス入りワイヤの製造方法。