JPS63108996A - 溶接用鋼ワイヤおよびその製造方法 - 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、自動溶接あるいは半自動溶接として使用され
ているガスシールドアーク溶接法に使用されるソリッド
ワイヤ及びその５！遣方法に関する。

［従来の技術］ ガスシールドアーク溶接法は、溶着速度が速く能率的で
、様々な溶接姿勢に適用でき、またその溶接機が小型で
操作性が良く、溶接金属の機械的性能も良好なため、汎
用性の高い溶接法として一般に使用されている。

このガスシールドアークＲ接７．ｌ：に使用されるソリ
ッドワイヤに要求される性能としては、溶接ビ−ドの外
観、形状、溶接金属の機械的性能、そしてアークの安定
性等に与える影響に関する゛ものが挙げられる。

従来、Ｅ述の性能をＥげるために、ワイヤ中の合金成分
量の調整、ワイヤ自身の物理的な性悦である引張強さ、
キャスト、ピッチの調整、更にワイヤ表面状態を清浄に
し、銅メッキされる場合にはメッキ品質の向上等の面か
ら改善が進められている。

また積極的にアーク安定性を向上する試みとして、ワイ
ヤ表面にアーク安定性を高める物質（例えばイオン化電
位電圧の低い物質、即ちＣｓ（セシウム）、Ｎａ（ナト
リウム）、Ｋ（カリウム）。

Ｌｉ（リチウム）：１？、およびそれらの化合物、）を
付着させたワイヤも提案されている（特開昭５８−３７
９７号等）。

通常、アーク溶接用フラックス入りワイヤには、フラッ
グス中に前述の化合物がアーク安定剤として配合されて
おり、特開昭５８−３７９７号のワイヤは同様の効果を
ソリッドワイヤに利用しようと試みたものである。

（発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、木発明者らが従来例にもとづいてアーク
安定剤をワイヤ表面に付着させたワイヤについて試験し
た結果、従来例では良好な溶接結果が得られる溶接条件
範囲が限定され、ガスシールドアーク溶接法の＃徴であ
る汎用性が得られない、またこのワイヤは表面の化合物
が脱落を生じ易く、付着量の変動によりアーク安定性が
阻害されたり、脱落物によりワイヤ送給性を阻害する等
の欠点があった。

本発明は、特開昭５８−３７９７号の従来の発明につい
て更に改善をはかったもので、広範な溶接条件の下で、
アーク安定性が良好で、スパッターが少なく、かつワイ
ヤ送給性の良好なワイヤの提供を第１の目的とする。ま
た、本発明は、上記ワイヤを得ることのできる製造方法
即ちカリ化合物がワイヤ表面に必要量均一に付着され、
且つ送給時にも付着したカリ化合物が脱落しにくいワイ
ヤの製造方法の提供をｉ２の目的とする。

［問題点を解決するだめの′ｒ一段］ かかる目的を達成するため、本発明のワイヤは、下記式
をみたす表面溝を有するワイヤ表面にカリ化合物をに換
算でワイヤ全重量あたり１〜８ｐｐｍ付着させている。

但し溝の深さおよび幅はワイヤ軸心方向に直交する断面
での値を示す。

また、本発明のワイヤは、カリ化合物としてステアリン
酸カリおよび／または炭酸カリを用いてなることを特徴
とする。

更に本発明の第２の目的を達成するため、本発明の溶接
用ワイヤ製造方法は、ステアリン酸カリおよび／または
炭酸カリを主体とした潤滑剤を用いて溶接用ワイヤを少
なくとも１回以七乾人伸線した後、引き続き油式スキン
パスを少なくとも１回実施し、製品径まで加［するよう
にしている。

また、本発明の溶接用ワイヤ製造方法は、乾式伸線に先
だち銅メッキを施してなることを特徴とする。

本発明者等は、アーク安定性が良好でスパッターが少な
く且つワイヤ送給付性が良好なワイヤを得るために種々
検討した結果、ワイヤ表面に所定量のカリ化合物を付着
させ、且つワイヤ表面には微細な溝を形成することによ
り達成できることを知見し、本発明を完成させるに至っ
た。

カリ化合物をワイヤ表面に付着させるにあったては、化
合物が脱落すると、溶接作業性が不安定になると共に、
脱落した化合物が、コンジットケーブル等のワイヤ送給
経路に堆積し、ワイヤ送給速度の安定性をも阻害するこ
とから、通常の取扱いによっても容易に脱落しないよう
に強固に付着させる必要がある。

化合物即ちイオン化電位電圧の低い物質をワイヤ表面に
付着させるに際しては、ワイヤ表面に微細な溝を形成し
、ワイヤと化合物との機械的付着力を増加させて溝中に
強固に付着、保持させることにより、連続使用時におけ
るワイヤ表面からの脱落を防止し、安定した溶接作業性
を得られるようにした。

またワイヤ表面に付着させるカリの量について検討した
結果、広範囲な溶接条件下でも良好な溶接作業性が得ら
れるのは、ワイヤ全体としてカリ量換算で１１−８ｐｐ
であることを見出した。

尚、このアーク安定性の向上に使用する化合物として、
入手の容易さ１価格の手頃さ、また工業用原料としての
品質の化合物を使用しても良好な特性を得られること等
を考慮して、ステアリン酸カリおよび／または炭酸カリ
を使用することが望ましい。

ここでいうステアリン酸カリとは、その原料として、容
易に入手できる工業用ステアリン酸を。

ケン化することにより得られるものをいう。

この工業的に生産されるステアリン酸には原料油脂に含
まれる相当用のパルミチン酸やオレイン酸が含まれる。

また未発明のワイヤは、伸線１：Ｊ’＋“の中で、ワイ
ヤ表面に適度な溝を形成する［程、そして溝中にカリ化
合物を付着させる工程及び、ワイヤ表面の平坦度と、カ
リ化合物の付着量を調整する工程を実施することで製造
する。

ワイヤ表面に微細な溝を形成する方法としては、乾式伸
線を利用できる。乾式伸線法において潤滑剤の組成や粒
度をｉ堕することで最終的に本発明で要求される粗さの
ワイヤ表面を形成する素地を得ることができる。

またワイヤ表面に微細な溝を形成する他の方法としては
、若干酸化性の雰囲気の炉内を通す等して、ワイヤ表面
に延性の少ない層を形成し、その後のダイス伸線時にワ
イヤ表面に形成される微細な亀裂を利用することもでき
る。

以上のようにしてワイヤ表面を調整した後に、ステアリ
ン酸カリおよび／または炭酸カリを主体とした潤滑剤を
使用して乾式伸線を１回または数回行う。

ワイヤ表面に適度な溝が形成された後に、カリ化合物を
主体にした潤滑剤で伸線すると、この溝中にカリ化合物
が強固に付着する。銅メッキを施した場合には、直後か
らカリ化合物を主体にした乾式潤滑剤で伸線することで
、ワイヤ表面への溝形成と、カリ化合物の付着を同時に
行うこともできる。

更に、カリ化合物を主体にした潤滑剤で伸線したままで
は、ワイヤ表面のほぼ全面にカリ化合物が付着しており
、その量はワイヤ全体としてカリ量換算で１０　ｐ　ｐ
ｍ以上となって、本発明で目的とする量には過大であり
、また脱落容易な状態に付着している部分もある。

ワイヤ表面の過剰なカリ化合物を除去し、更に強固に付
着させるため、及び、本発明で要求される粗さのワイヤ
表面を得るためワイヤの仕上げ直前に１回または数回の
油脂スキンパスを行なう。

使用する油脂ｆｌｔＪ滑剤としては、溶接用ワイヤのス
キンパス川として使用されているものをそのまま利用で
きる。

（数値限定理由） 溶接作業性とワイヤ表面のカリ化合物付着量との相関を
調べた結果を第１図に示す。

また溶接作業性の評価方法は第２図に示す構成の測定治
具を用いて溶接し、銅製受は皿に補集されるスパッター
の重量を測定し、比較することで行なった。

なお、第２図中、符号１はワイヤ送給装置、２はトーチ
、３は試験板、４は補集量、５は走行台車である。

第１図から明らかなように、カリ化合物量がワイヤ全体
としてカリ量換算で約ｌｐｐｍ以上の場合にアーク安定
性が向上し、スパッター発生量（補集量）が減少する。

さらに、カリ化合物の付着量を増加させて試験した結果
では、カリ量換算で１０ｐｐｍ以北にした場合は、溶接
電流が比較的低い時や、また高電流でも溶接速度が速い
溶接条件の時に、アークの振らつきを生じ易くなった。

アークに振らつきを生じると、ビード形状が不揃いとな
ったり、スパッター発生量が増加した。

従って、広範囲な溶接条件ドで良好な溶接作業性が得ら
れるカリ化合物量は、ワイヤ全体としてカリ漬換算で１
〜８ｐｐｍであることを見出した。

また、ワイヤ表面の溝は、 である、０．１より小さいと、平滑すぎて付着させたカ
リ化合物が脱落しやすい。

他方、ワイヤ表面溝は、 である、０．１より大きいとワイヤ表面の溝が過大なた
め、カリ化合物の付着が不均一になったり付着量が過大
になりやすくなる。

このことから、カリ化合物は、ワイヤ表面にただ単に溝
を設け、その中に付着させて保持させるだけでは効果的
でないことが判明する。゛第３図（ａ）〜（Ｃ）は、ワ
イヤ表面の凹凸状態を先端が５　ｐｍＨの先端子による
触針式電気マ・ｆクロメータにより半径方向に測定した
ものである。

なお、ワイヤ表面には、上記の測定方法では検出できな
い微細な溝も形成されているが、これらを全て測定する
ことは困難であり、本発明では、と述の測定方法による
妥当性も検討した結果、上述の測定方法による測定結果
にもとづいて、ワイヤ表面の荒さを規定したものである
。

この図から以下のことが判明する。

第３図（ａ）はワイヤ表面が平滑すぎる場合の測定結果
を示すもので、付着させたカリ化合物が脱落し易い。

なお、この図において、ワイヤ表面のゆるやかな凹部は
、何ら影響度が無く無視してよい。

ｉ３図（ｂ）は本発明の一例であり、ワイヤ表面には適
度な溝が形成されているため、カリ量換算で１〜８ｐｐ
ｍのカリ化合物を強固に付着、保持できる。

第３図（Ｃ）はワイヤ表面の溝が過大な場合の測定結果
を示すもので、カリ化合物の付着が不均一・になったり
、付着量が過大になり易い。

なお、第３図（ａ）〜（ｅ）に記載したワイヤマークＡ
−Ｅの表面アラサの測定結果は表６に示すとおりであっ
た。

（発明の実施例） 表１に示す公知成分の溶接ワイヤ素材に、表５に示す各
種表面溝及びカリ量のカリ化合物を付着させて以下の製
法に基づき製造し、表２のＮｏｌ及びＮｏ２に示す条件
で溶接試験を行なった。

なお、試験に用いたワイヤは以下の方法で製造した。

■ワイヤＮｏ２及び３ 圧延原線（５，５ｍｍφ）を２．３ｍｍφまで伸線し、
２．３ｍｍφで銅メッキした後、１．５５ｍｍφまでは
ステアリン酸カリ及び／又は炭酸カリを主体とした潤滑
剤を用いて乾式伸線する。

銅メッキ及びそれに続く乾式伸線で、ワイヤ表面に適度
な溝の形成と、ワイヤ表面へのカリ化合物の伺着が行な
われる。

１．５５ｍｍφから仕りげサイズの１．２ｍｍφまでは
２回の油式伸線を行なう、油式伸線によりワイヤ表面の
過剰なカリ化合物の除去と同時に、さらに強固にカリ化
合物をワイヤ表面の溝中に付着させることができる。

なお、２．３ｍｍφまで伸線した後のダイススケジュル
を表３に示す。

■ワイヤＮｏ４は、圧延原線（５，５ｍｍφ）を２．３
ｍｍφまで伸線し、２．３ｍｍφで弱酸化性に雰囲気調
整された焼鈍炉中を通し、線材表面に薄い酸化層と粒界
酸化部を形成する。その後独立した酸洗工程を通さず、
通常銅メッキ工程に組込まれているところの線材表面の
活性化処理と兼用する短時間の酸洗のみで１表面の薄い
酸化層のみを除去し、粒界酸化部は残留させたまま銅メ
ッキを行なう、銅メツキ以降はＮｏ２及びＮｏ３と同一
・工程で製造した。

この時の伸線加工時にワイヤ表面に微細な亀裂を生じる
と同時に、亀裂中にカリ化合物を付着、保持させること
ができる。

■ワイヤＮｏｌは、圧延原線（５，５ｍｍφ）を２．３
ｍｍφまで伸線し、２ｊｍｍφで銅メツキ後、ステアリ
ン酸カリを主体とした乾式潤滑剤で１回のみ伸ｆｉ（２
，０ｍｍφ）し、その後は全て油式伸線により製造した
。

乾式伸線後の油弐伸線の繰り返しにより、ワイヤ表面の
平滑化と同時に、ワイヤ表面に付着したステアリン酸カ
リが減少している。

■ワイヤＮｏ５及びＮｏ７は、ワイヤＮｏ２及びＮｏ３
より粗い表面を得るための“もので、圧延原線（５，５
ｍｍφ）を２．３ｍｍφまで伸線し、２．３ｍｍφで大
気雰囲気で故意に通常行なわれるより高温で且つ長時間
焼鈍し、厚いスケールと粗い素地を形成したのち、更に
これも通常行なわれるより長時間の酸洗いを行なって凹
凸の大きい表面を形成させた。その後１．３ｍｍφまで
乾式伸線し、１．３ｍｍφで銅メッキした。

ワイヤＮｏ５は銅メツキ後：　ステアリン酸カリを主体
とした乾式潤滑剤で１回伸線（１，２５ｍｍφ）し、更
に１回の油式伸線（１，２ｍｍφ）で仕上げた。

ワイヤＮｏ７は銅メツキ後、ステアリン酸カリ及び炭酸
カリを主体とした乾式潤滑材で１回伸線（１，２５ｍｍ
φ）し、更に１回の油式仲線（１，２ｍｍφ）で仕上げ
た。

ワイヤＮｏ５及び７はいずれも２．３ｍｍφでの焼鈍及
び酸洗い時にワイヤ表面に形成された過大な溝が仕上り
ワイヤまで残留している。

■ワイヤＮｏ６は、Ｎｏ２及びＮｏ３より平滑な表虱を
得るためのもので、圧延原１ｉｉｔ（５、５ｍｍφ）を
２−３ｍｍφまで伸線し、表面粗度を上げる焼鈍工程を
通さず２．３ｍｍφで銅メツキ後、１．３ｍｍφまでは
全て湿式潤滑剤を用いて伸線し、その後炭酸カリを主体
とした乾式潤滑剤を用いて１回のみの伸線（１，２５ｍ
ｍφ）し、更に°１回の油弐伸線（１，２ｍｍφ）で仕
上げた。

銅メツキ後の湿式伸線の緑り返しにより、ワイヤ表面が
平滑化され、また１回のみの油弐仲線では、ワイヤ表面
に過剰なカリ化合物が残留している。

上述の製法に基づいて得られた溶接ワイヤは、溶接試験
の結果、以下の結論に達した。

ワイヤＮｏｌはカリ量が少ないためアークが不安定で、
スパッターの発生が多かった。

ワイヤＮｏ５はカリ量が多くかつワイヤ表面の溝が過大
なため、アークの振らつきが生じるとともにカリ化合物
の付着量不均一によりアークの安定性阻害もみられ、溶
接作業性が悪い。

ワイヤＮｏ６はカリ量が多いためアークの振らつきが発
生し、また、ワイヤ表面が平滑すぎてカリ化合物がワイ
ヤ送給中に脱落し、コンジット内の詰まりも発生するこ
とから、溶接作業性が悪いといえる。

ワイヤＮｏ７は、ワイヤ表面の溝が過大なためカリ化合
物の付着量が不均一となってアーク安定性が阻害され、
溶接作業性が悪い。

ワイヤＮｏ２〜４はそれぞれ本発明を実施したワイヤで
あり、いずれも溶接作業性が良好であり、トラブル等は
生じなかった。

［発明の効果］ 以上の説明より明らかなように、本発明ワイヤは、ワイ
ヤ表面に一定範囲の溝を設けて機械的付着力を増大させ
て、ワイヤ全重量邑すカリ量換算で１〜８ｐｐｍのカリ
化合物を極めて強固に付着させているので、アークの振
らつきがなく安定するし、カリ化合物の脱落によるトラ
ブルも生じることがない。また、カリ化合物の付Ｒｍの
調整によって、ソリッドワイヤの特徴である広範な溶接
条件のもとで、アーク安定性が良好で、スパッターの少
ない溶接が可能である。

ここで、本発明のワイヤの使用時におけるカリ化合物の
脱落の有無について試験した結果を表４に示す。

試験は第４図に示すような８の字形に曲げたワイヤ送給
用コンジットケーブル８中へ、ワイヤ９を連続送給し、
コンジットケーブル内への付着。

堆積物の重ｈ１−を測定したものである。

なお、第４図中筒号６はワイヤリール、７はワイヤ送給
用モータである。

表４より明らかなように、本発明ワイヤに過酷なワイヤ
送給条件下においてもコンジットケーブル内への付着、
堆積物はわずかであり、実用Ｆ支障のないレベルである
。

表６ （ワイヤの外周長）

【図面の簡単な説明】

第１図は溶接作業性すなわち、スパッター補集量とカリ
化合物ワイヤ表面付着量との相関を示すグラフ、第２図
はスパッター補集器の構成を示す正面図、第３図は溶接
ワイヤの横断面における表面形状を真円度針で測定した
測定結果を示すもので、ＣＬ）は表面が平滑すぎるワイ
ヤ、（ｂ）は本発明のワイヤ、（Ｃ）は表面溝が過大な
ワイヤを示す、第４図は脱落物測定加速試験装置の側面
図である。 ｌｅｅ・ワイヤ送給装置、２・・・トーチ、３・・・試
験板、４・・・補集量、５・・拳歩行台車、６・・・供
試ワイヤ、７・・・ワイヤ送給用モータ、８・・拳コン
ジットケーブル、９・・拳ワイヤ。 第１図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）表面に下記式をみたす溝を有するワイヤの表面に
   カリ化合物をＫ換算でワイヤ全重量あたり１〜８ｐｐｍ
   付着させたことを特徴とする溶接用鋼ワイヤ。 深さ０．１〜１μｍの溝の幅の和／ワイヤ外周長＞０．
   １深さ１μｍ以上の溝の幅の和／ワイヤ外周長＜０．１
   但し溝の深さおよび幅はワイヤ軸心方向に直交する断面
   での値を示す。
2. （２）カリ化合物としてステアリン酸カリおよび／また
   は炭酸カリを用いてなる特許請求の範囲第（１）項記載
   の溶接用鋼ワイヤ。
3. （３）溶接用鋼ワイヤの製造においてステアリン酸カリ
   および／または炭酸カリを主体とした潤滑剤を用いて、
   少なくとも１回以上乾式伸線した後、引き続き油式スキ
   ンパスを少なくとも１回実施し、製品径まで加工するこ
   とを特徴とする溶接用鋼ワイヤの製造方法。
4. （４）乾式伸線に先だち銅メッキを施してなる特許請求
   の範囲第（３）項記載の溶接用鋼ワイヤの製造方法。