CN101733572B - 有缝药芯焊丝用带钢、有缝药芯焊丝及其制造方法 - Google Patents

有缝药芯焊丝用带钢、有缝药芯焊丝及其制造方法 Download PDF

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Abstract

在边将带钢成形为管状，边将焊剂封入所述管内的有缝药芯焊丝中，所述带钢由显微维氏硬度为90～140Hv、抗拉强度为280～350N/mm2、拉伸率为35％以上的软钢构成。另外，厚度t为1.2mm以下，宽度为18mm以下，t/D(D：成形为环状之后的焊丝直径)为0.2以下。根据这样的结构，提供一种能够使焊剂的抗吸湿性提高的有缝药芯焊丝用带钢和有缝药芯焊丝。

Description

有缝药芯焊丝用带钢、有缝药芯焊丝及其制造方法
技术领域
本发明涉及制造有缝药芯焊丝时所使用的有缝药芯焊丝用带钢和该有缝药芯焊丝的制造方法，该有缝药芯焊丝是边使带钢沿其宽度方向弯曲成形为管状，边将焊剂供给到所述带钢上，将焊剂填充到管中而成。
背景技术
在现有的有缝药芯焊丝的制造方法中，是一边使由软钢构成的带钢沿其纵长方向进给，一边使之在沿其宽度方向徐徐弯曲，在该弯曲的过程中，向带钢之上供给焊剂，将带钢成为形管状，将焊剂封入管内(日本，特开2005-74438号)。其后，使用含有硫磺系极压剂的拉丝润滑剂对于成形为管状并封入有焊剂的焊丝进行拉丝，从拉丝后的焊丝上除去所述润滑剂，其后将焊丝送给用润滑剂涂布于焊丝表面，由此制造有缝药芯焊丝。在该现有的制造方法中，使拉丝后的焊丝表面的水分量为500ppm以下。
然而，在现有的有缝药芯焊丝的制造方法中，作为带钢使用的是软钢，却没有对此带钢的性状予以关注。但是，若该带钢的性状过硬，则产生成形困难，或者同于瑕疵发生等造成拉丝变得困难等问题点。另一方面，若带钢过软，则在拉丝中产生拉细等问题。另外，在上述的专利文献1中，虽然对于拉丝后的焊丝表面的水分量进行了规定，但从焊剂的抗吸湿性提高这一观点出发仍不充分。
即，通过规定将带钢成形为管状而得到的箍(hoop)的硬度，能够抑制拉丝中的内部焊剂的粉化，得到稳定的水分量，但是在上述专利文献中，只针对拉丝后的焊丝表面规定了维氏硬度，而不能充分抑制拉丝中的内部焊剂的粉化。因此，在现有的有缝药芯焊丝的制造方法中，抗吸湿性不足。
发明内容
本发明鉴于这样的问题点而做，其目的在于，提供一种有缝药芯焊丝用带钢和有缝药芯焊丝的制造方法，其能够将带钢圆滑地成形并进行拉丝，还能够使焊剂的抗吸湿性提高。
本发明的有缝药芯焊丝用带钢，是边将带钢成形为管状，边将焊剂封入所述管内的有缝药芯焊丝的制造所使用的带钢，其中，由显微维氏硬度为90～140Hv、抗拉强度为280～350N/mm2、拉伸率为35％以上的软钢构成。
另外，带钢优选表面的算术平均粗糙度Ra为0.9～1.6μm。此外，本发明的带钢优选其金属组织主要由具有25～100μm的粒径的铁素体相构成。另外，本发明的带钢还优选具有如下组成：C：0.05质量％以下、Si：0.1质量％以下、Mn：0.4质量％以下、P：0.02质量％以下、S：0.02质量％以下，余量是Fe和不可避免的杂质。另外，本发明的带钢还优选其显微维氏硬度为90～110Hv。
本发明的有缝药芯焊丝由所述带钢和焊剂构成，厚度t为1.2mm以下，宽度为18mm以下，t/D(D：成形为环状之后的焊丝直径)为0.2以下。
在该有缝药芯焊丝中，所述焊剂优选焊剂总质量中含有氧化钛30质量％以上。
另外本发明的有缝药芯焊丝的制造方法，具有如下工序：使用上述的有缝药芯焊丝用带钢，边将所述带钢成形为管状，边向所述带钢之上供给含有氧化钛为30质量％以上的焊剂，得到封入有焊剂的管状的焊丝的工序；使用拉丝润滑剂对所述焊丝实施拉丝的工序；从拉丝后的焊丝上除去所述润滑剂的工序；将焊丝送给用润滑剂涂布于焊丝表面的工序。
根据本发明，因为规定了带钢的性状，所以能够将带钢圆滑地成形并进行拉丝，制造工序中当然不用说，即使是在制造后，也能够抑制焊剂的吸湿，能够显著地提高有缝药芯焊丝的焊剂的抗吸湿性。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的制造装置的模式图。
图2是表示使用氧化钛为100％的焊剂时的吸湿特性的曲线图。
图3是表示使用氧化钛为100％的焊剂时的粉化特性的曲线图。
图4是表示使用氧化钛为50％的焊剂时的吸湿特性的曲线图。
图5是表示使用氧化钛为50％的焊剂时的粉化特性的曲线图。
图6是表示使用氧化钛为30％的焊剂时的吸湿特性的曲线图。
图7是表示使用氧化钛为30％的焊剂时的粉化特性的曲线图。
图8是表示使用氧化钛为15％的焊剂时的吸湿特性的曲线图。
图9是表示使用氧化钛为15％的焊剂时的粉化特性的曲线图。
具体实施方式
以下，参照附图对于本发明的实施方式具体地进行说明。图1是表示本发明的实施方式的有缝药芯焊丝的制造方法的模式图。图1(a)是表示制造工序的图，图1(b)是表示材料的看见截面的变化的图。卷状的带钢100经过适宜的展开被开卷，被送给到图1(a)的右方。该带钢100首先通过清洗脱脂装置102，使钢板被切开加工成带钢时的加工油和污垢得到清洗、脱脂。
其后，利用润滑剂涂布装置103a，带钢100只在构成焊丝外面的面上被涂布润滑剂。其后，截面为形状A，即平板的带钢100经成形辊列104a，以沿着带钢的宽度方向弯曲的方式被形成，加工成形状B这样使宽度方向截面U字形。该带钢100a通过孔型辊(caliber roll)112以压下其侧部的方式被成形，进一步使其截面弯曲成形状C这样，由成形辊列104b沿上下方向压下，如D这样成为正圆形，得到管状焊丝100b。在从该形状B被成形加工至形状D的过程中，焊剂106从焊剂供给装置105被供给到带钢100a和管状焊丝100b上管状焊丝100b中封有焊剂106。
其后，利用润滑剂涂布装置103b，在焊丝外面涂布拉丝润滑剂，其后由多段辊模(roller dies)列201～206进行拉丝加工。在辊模列的后段，分别配置有绞盘(capstan)111，由绞盘111收起拉线后的焊丝，被圆滑地引导到顺次的辊模列，从而可以连续地进行高速的拉丝。此一次拉丝后的卷一下子被卷取为卷116。
还有，焊丝100b被拉丝而成为焊丝100c，该带钢宽度方向两端部的对接部成为缝114，通过成形辊列104b进行的成形加工，形成为两端部有一些间隔的颖114a，通过拉丝加工，得到两端部有若干重合的缝114b，焊剂106被封入焊丝100c内。
接着，该卷116被开卷供二次拉丝工序。即，拉丝焊丝107被辊模列401～405和绞盘111进行二次拉丝加工。其后，拉丝焊丝107通过孔模501和绞盘进行精拉丝加工。接着，利用润滑剂去除装置115和108，润滑剂从焊丝100e的外面被除去，焊丝送给润滑剂113被涂油装置109涂布于焊丝100f的外面，制品焊丝110被卷取机卷取成卷状。
这样的有缝药芯焊丝的制造工序本身与以往一样。本发明作为通过如此拉丝加工而制造的有缝药芯焊丝的原材，使用本申请专利发明范围所述的带钢。
(a)显微维氏硬度：90～140Hv，抗拉强度：280～350N/mm2，拉伸率：35％以上
首先，作为带钢，使用显微维氏硬度为90～140Hv、抗拉强度为280～350N/mm2、拉伸率为35％以上的软钢。
如上述通过规定带钢的机械的特性，即使在制造工序中不插入退火工序，仍能够圆滑地实施将带钢成形为环状的工序，此外，还能够圆滑地进行拉丝加工直至有缝药芯焊丝的最终制品直径。还有，该最终制品直径为0.9mm以上。
若带钢的强度过高，则在拉丝工序中，焊丝表面发生瑕疵的可能性高。反之若强度低，则在环状的成形工序和焊丝的拉丝工序中，可见焊丝自身的缩径。
因此，使带钢的显微维氏硬度为90～140Hv。若该显微维氏硬度低于90Hv，则强度过弱，焊丝直径过度变小。另外，若显微维氏硬度超过140Hv，则在成形加工和拉丝加工中硬化进行，需要退火工序。另外，抗拉强度为280～350N/mm2。若抗拉强度低于280N/mm2，则焊丝过度缩径。另一方面，若抗拉强度超过350N/mm2，则在成形加工和拉丝加工中硬化进行，需要退火工序。此外，若拉伸率低于35％，则在成形加工和拉丝加工中发生断裂。
该显微维氏硬度优选为90～110Hv。随着焊丝被进行拉丝加工，填充的焊剂被破碎粉化。由于焊剂粉化，在焊剂上生成新生面。该焊剂破碎而生成的新生面成为水分的吸附部位。因此，为了抑制焊剂的水分的吸收，有效的是抑制粉化。由于粉体的外皮缩径，导致内部间隙变小，焊剂的粉化会在这一情况下发生。假如，若使用硬度小的箍，则即使内部间隙变小，由于一定量的焊剂会埋入外皮中，粉化程度也会变小。通过将带钢的显微维氏硬度规定为90～110Hv，能够抑制拉丝加工中的内部焊剂的粉化。硬度低于90Hv时，在拉丝加工中发生拉细，拉丝困难。另外，若硬度超过110Hv，则在拉丝加工中埋入外皮的焊剂的绝对量变少，粉化的抑制效果变低。
显微维氏硬度通过如下方式计算：沿截面方向埋入带钢，在纵长方向以1mm间距钉入100g的重量5点，根据其平均值计算(依据JIS Z 2242)。另外，拉伸试验根据JIS Z 220113B制成试验片，拉伸试验本身依据JIS Z2241。通过该拉伸试验，测定抗拉强度和拉伸率。
(b)厚度t：1.2mm以下，宽度：18mm以下，t/D(D：成形为环状之后的焊丝直径)：0.2以下
带钢的尺寸为，厚度t为1.2mm以下，宽度为18mm以下，t/D(D：成形为环状之后的焊丝直径)为0.2以下。通过使带钢的厚度和宽度如此，成形为环状的成形性提高。另外，若t/D超过0.2，则成形为圆形困难。
(c)带钢表面的算术平均粗糙度Ra：0.9～1.6μm
若算术平均粗糙度Ra低于0.9μm，则拉丝加工中的拉丝润滑剂的附着量不充分，拉丝加工变得不稳定。作为能够得到稳定的焊丝品质的实际成绩值，本发明者们发现了算术平均粗糙度Ra的下限值。另外，若算术平均粗糙度Ra超过1.6μm，则利用润滑除去装置115和108不能除去附着的润滑剂。
还有，使用接触式表面粗糙度测定仪，只测定焊丝制造工序的进行方向。测定的定义依据JIS B 0651，语句的定义依据JIS B 0601。
(d)金属组织主要是具有25～100μm的粒径的铁素体相
优选带钢的金属组织主要由具有25～100μm的粒径的铁素体相占据。如此，带钢的金属组织几乎由铁系体相形成，由于该铁素体相的粒径为25～100μm，因此，即使在制造工序中不插入退火工序，仍能够圆滑地实施将带钢成形为环状的工序，此外，还能够圆滑地进行拉丝加工直至有缝药芯焊丝的最终制品直径。即，本申请发明者们在第五发明所述的组成中，就带钢的金属组织和机械的特性等的相关关系进行了实验研究，其结果是，金属组织由粒径为25～100μm的铁素体相占据，由此能够得到上述的机械的特性。由此，能够圆滑地实施圆形成形工序和拉丝工序。
(e)组成
作为本发明适用对象的带钢，是具有如下组成的软钢：C：0.05质量％以下、Si：0.1质量％以下、Mn：0.4质量％以下、P：0.02质量％以下、S：0.02质量％以下，余量是Fe和不可避免的杂质。
(f)氧化钛：焊剂总质量中占30质量％以上
氧化钛抑制焊剂的粉化。若氧化钛在焊剂总质量中低于30质量％，则得不到抑制焊剂粉化的效果。因此，本发明的带钢优选用于含有氧化钛占焊剂总质量的30质量％以上的有缝药芯焊丝。
【实施例1】
以下，就显示本发明的效果的实施例，与脱离本发明的范围的比较例加以比较而进行说明。下述表1显示带钢的组成，下述表2显示带钢的尺寸、机械的特性、铁素体相的粒径和算术平均粗糙度Ra。使用这些带钢制造有缝药芯焊丝。在此，焊剂含有氧化钛50质量％。下述表3显示成形性和拉丝性的结果。作为成形性的评价标准，是将带钢成形为管状，利用显微镜观察截面，判定优良与否。作为拉丝性的评价标准，是调查有无拉细发生，并且，东京精密社制RONDCOM30B圆度为低于±5μm的偏差的为○，±5～10μm的偏差的为△，超过±10μm的偏差的为×。
【表1】
【表2】
  No.   尺寸(mm)厚度×宽度   显微维氏硬度Hv   抗拉强度T.S(N/mm2)   拉伸率(％)   铁素体相的粒径(μm)   算术平均粗糙度Ra(μm)
  1   0.9×13   139   348   35   25   1.2
  2   0.9×13   100   290   45   100   0.9
  3   0.9×13   160   397   30   10   1.2
  4   0.9×13   125   331   45   25   1.3
  5   0.9×13   105   280   47   35   1.4
  6   0.9×13   85   270   49   120   1.3
  7   0.9×13   132   348   37   30   1.5
  8   1.0×14   117   320   40   30   0.7
  9   1.2×14   140   346   35   20   1.4
【表3】
  No.   成形性   拉丝性   状况
  1   ○   ○   作为机械特性上限附近也良好
  2   ○   ○   机械特性和表面粗糙度下限附近也良好
  3   △   ×   机械特性脱离上限值，导致成形性和拉丝性均不充分，不能加工
  4   ○   ○   大致在数值范围的中央，因此成形性和拉丝性良好
  5   ○   ○   机械特性在下限附近，表面粗糙度在上限附近，成形性和拉丝性良好
  6   ○   ×   机械特性脱离下限值，导致拉丝中发生拉细
  7   ○   ○   机械特性和表面粗糙度在上限附近，成形性和拉丝性良好
  8   ○   △   表面粗糙度脱离下限，拉丝性差
  9   △   △   t/D为0.25，成形性和拉丝性差
如该表3所示，机械的特性、尺寸、算术平均粗糙度Ra、铁素体相的粒径和组成满足本发明的范围时，成形性和拉丝性良好。相对于此，上述性质的任何一种脱离本发明的范围时，成形性和拉丝性差。
此外，对于制造的有缝药芯焊丝的抗吸湿性进行评价。在30℃、80％RH的气氛中使焊丝吸湿72小时后，根据JIS K 0113所规定的K.F.(Karl Fischer′s)水分测定法，测定焊丝的水分量。即，将焊丝加热至750℃，使载气为氩，从焊丝抽取水分，使用电量滴定法测定该抽取水分。作为抗吸湿性的评价标准，根据上述测定得到的水分值超过500ppm的不可以使用，为×，500ppm以下可以使用为○或◎。在此，◎为水分值在400ppm以下的，抗吸湿性特别优异，
【表4】
  No.   K.F.水分值(ppm)   抗吸湿性
  1   495   ○
  2   365   ◎
  3   520   ×
  4   448   ○
  5   373   ◎
  6   298   ◎
  7   481   ○
  8   423   ○
  9   500   ○
【实施例2】
接下来，使用下述表5的组成的带钢，对于吸湿特性和粉化特性的调查结果进行说明。
【表5】
使用该带钢，焊剂使用其中含有氧化钛为100％的，以900m/min的拉丝速度进行拉丝，制造直径1.2mm的焊丝。这种情况下得到的焊丝的抗吸湿性和粉化特性显示在图2和图3中。吸湿特性其测定与实施例1相同。粉化特性以焊剂粉末的比表面积评价。比表面积使用Quantachrome公司制比表面积测量装置“形式AUTOSORB-1MP”测定。若经拉丝加工而被填充的焊剂破碎而粉化，则焊剂生成新生成。该新生成致使比表面积增加，因此测定比表面积，能够把握粉化的程度。
因为钢材C其显微维氏硬度超过110Hv，所以吸湿特性和粉化特性劣化。相对于此，钢材A、B因为显微维氏硬度满足90～110Hv，所以吸湿特性和粉化特性优异。
另外，使用表5所述的钢材A、B、C，焊剂使用其中含有氧化钛50质量％的，制造直径为1.2mm的焊丝。这种情况下得到的焊丝的吸湿特性和粉化特性显示在图4和图5中。该图4和图5中，也是钢材A、B其吸湿特性和粉化特性优异，但钢材C其吸湿特性和粉化特性差。
此外，使用表5所述的钢材A、B、C，焊剂使用其中含有氧化钛30质量％的，制造直径为1.2mm的焊丝。这种情况下得到的焊丝的吸湿特性和粉化特性显示在图6和图7中。如该图6和图7所示，钢材A、B其吸湿特性和粉化特性比钢材C优异一些，但与氧化钛为50％或80％的情况相比，两者的差别小。
另外，使用表5所述的钢材A、B、C，焊剂使用其中含有氧化钛15质量％的，制造直径为1.2mm的焊丝。这种情况下得到的焊丝的吸湿特性和粉化特性显示在图8和图9中。如该图8和图9所示，钢材A、B、C的吸湿特性和粉化特性为同程度。但是，图8和图9所示的是氧化钛为15％的情况，与图6和图7所述的氧化钛为30质量％的情况相比，吸湿特性和粉化特性稍差。

Claims (6)

1.一种有缝药芯焊丝用带钢，使用于将带钢成形为管状，同时将焊剂封入所述管内的有缝药芯焊丝的制造，其特征在于，由显微维氏硬度为90～110Hv、抗拉强度为280～350N／mm2、拉伸率为35％以上的软钢构成，其中，金属组织主要由具有25～100μm的粒径的铁素体相构成。
2.根据权利要求1所述的有缝药芯焊丝用带钢，其特征在于，表面的算术平均粗糙度Ra为0.9～1.6μm。
3.根据权利要求1所述的有缝药芯焊丝用带钢，其特征在于，具有如下组成：C：0.05质量％以下、Si：0.1质量％以下、Mn：0.4质量％以下、P：0.02质量％以下、S：0.02质量％以下，余量是Fe和不可避免的杂质。
4.一种由权利要求1～3中任一项所述的有缝药芯焊丝用带钢和焊剂构成的有缝药芯焊丝，其特征在于，所述带钢的厚度t为1.2mm以下，宽度为18mm以下，在设所述有缝药芯焊丝被成形为环状之后的焊丝直径为D时，t／D为0.2以下。
5.根据权利要求4所述的有缝药芯焊丝，其特征在于，在所述焊剂中，以焊剂总质量计含有30质量％以上的氧化钛。
6.一种有缝药芯焊丝的制造方法，其特征在于，具有如下工序：使用权利要求1～3中任一项所述的有缝药芯焊丝用带钢，将所述带钢成形为管状，同时向所述带钢之上供给含有30质量％以上的氧化钛的焊剂，得到封入有焊剂的管状的焊丝的工序；使用拉丝润滑剂对所述焊丝实施拉丝的工序；从拉丝后的焊丝上除去所述润滑剂的工序；将焊丝送给用润滑剂涂布于焊丝表面的工序。
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