JP2000117483A

JP2000117483A - 溶接用ワイヤ

Info

Publication number: JP2000117483A
Application number: JP29423698A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Shimizu; 弘之清水
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1998-10-15
Filing date: 1998-10-15
Publication date: 2000-04-25

Abstract

(57)【要約】【課題】優れたアークスタート性を有する溶接用ワイ
ヤを提供する。【解決手段】溶接用ワイヤは、付着物が除去されたワ
イヤ表面に、周方向に沿って波長が２０乃至５００μｍ
である波状の凹凸を有する。また、前記周方向に沿って
前記凹凸をΔｘμｍ間隔で測定した場合に、前記測定値
を周波数解析して得られたパワースペクトルにおいて前
記波長の逆数の位置に現れるピーク強度の総和が０．０
２乃至０．８（μｍ）²である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は炭素鋼及びステンレ
ス鋼等を自動溶接又は半自動溶接により溶接する場合に
好適である溶接用ワイヤに関し、特に、溶接ロボット等
による自動溶接時にアークスタート性を向上させること
ができる溶接用ワイヤに関する。

【０００２】

【従来の技術】近時、溶接作業のロボット化及び自動化
が著しく発展しており、溶接作業者の負担が軽減されて
いる。また、ロボット等を使用した溶接により、溶接作
業者による溶接では困難である長時間の連続溶接及び断
続的な溶接を容易に実現することができる。

【０００３】そこで、従来より溶接用ワイヤの送給性を
向上させることを目的として、表面に凹凸が形成された
種々のワイヤが提案されている。例えば、凹部を設けた
ローラをワイヤ表面に連続的に押しつけることにより、
ワイヤ表面に突起を形成する技術は公知である（特開平
７−３２８７８９号公報、特開平８−２５２６９１号公
報、特開平８−１９７２７８号公報及び特開平９−１５
０２９２号公報等）。このようにして、ワイヤ表面に突
起を形成することにより、ワイヤの送給性を向上させる
ことができる。

【０００４】また、ワイヤ送給性を安定化するために、
比表面積の値が適切に規制された種々のワイヤも開示さ
れている（特開平７−１００６８７号公報、特開平７−
３２１８７号公報、特開平７−３２１８６号公報、特開
平７−２９９５８２号公報、特開平７−２９９５８３号
公報、特開平７−２９９５７９号公報、特開平７−１７
８５８６号公報、特開平９−１４１４８９号公報及び特
開平９−３１４３７５号公報等）。更に、ワイヤの送給
性を向上させるために、表面に凹部を設けたアーク溶接
用ワイヤも開示されている（特開平８−９９１８８及び
９−７０６８５号公報）。

【０００５】一方、ロボットを使用して溶接する場合に
は、溶接ワイヤに種々の新たな特性が要求されており、
その１つとして特に、アークスタート性が要求されてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のいずれのワイヤを使用して溶接しても、アーク
スタート性を十分に向上させることはできない。断続的
に長時間の溶接を繰り返すことが多いロボット溶接にお
いては、アークスタート性が悪くなると、作業効率が著
しく低下する。これは、所定の溶接箇所の溶接が終了し
て、次の溶接箇所において再度溶接を開始する場合に、
アークが発生しないとロボットがアラームを発して停止
するからである。そうすると、オペレータが不具合を取
り除く処理をした後に、スタートボタンを押して再度溶
接を開始する必要がある。

【０００７】アークスタートが不良となる原因の殆ど
は、ワイヤのチップとの融着である。この融着は、連続
溶接後にアークが停止した場合に、溶接電流によって溶
融した給電チップとワイヤ表面とが凝固して固着するこ
とによって発生する。従って、特にロボット溶接時にお
いては、給電チップとワイヤ表面との融着を防止するこ
とができ、優れたアークスタート性を有する溶接用ワイ
ヤが要求されている。

【０００８】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、優れたアークスタート性を有する溶接用ワ
イヤを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る溶接用ワイ
ヤは、付着物が除去されたワイヤ表面に、周方向に沿っ
て波長が２０乃至５００μｍである波状の凹凸を有し、
前記周方向に沿って前記凹凸をΔｘμｍ間隔で測定した
場合に、前記測定値を周波数解析して得られたパワース
ペクトルにおいて前記波長の逆数の位置に現れるピーク
強度の総和が０．０２乃至０．８（μｍ）²であること
を特徴とする。

【００１０】本発明に係る溶接用ワイヤは、表面にＭｏ
Ｓ₂、ＷＳ₂及びＣからなる群から選択された少なくとも
１種が付着していることが好ましく、前記ＭｏＳ₂、Ｗ
Ｓ₂及びＣからなる群から選択された１種又は２種以上
の総量は、ワイヤ１０ｋｇあたり０．０１乃至３．０ｇ
であることが望ましい。また、これらのＭｏＳ₂、ＷＳ₂
及びＣからなる群から選択された少なくとも１種は、前
記凹凸の凹部に埋め込まれていることが好ましい。更
に、本発明に係る溶接用ワイヤは、表面にＭｏＳ₂、Ｗ
Ｓ₂及びＣからなる群から選択された少なくとも１種が
付着している場合に、その表面に銅メッキが施されてい
ないことが望ましい。

【００１１】

【発明の実施の形態】本願発明者等が前記課題を解決す
るために鋭意実験研究を重ねた結果、アークスタート性
とワイヤ表面に形成された凹凸の規則性との間に相関性
があることを見い出した。即ち、ワイヤ表面に、周方向
に沿って規則的な波形状の凹凸が形成されていると、ワ
イヤの化学組成に拘わらず、アークスタート性を向上さ
せることができる。

【００１２】ワイヤ表面に存在する規則的な波形状の凹
凸について、以下に説明する。ワイヤを伸線する場合
に、伸線方法及び潤滑剤を適切に規制すると、ワイヤ表
面には、伸線方向、即ち、ワイヤの長手方向に延びる溝
状又は畝状の凹凸が形成される。この凹凸をワイヤの周
方向に沿って真円度計により測定すると、ワイヤ表面の
凹凸を実測することができる。

【００１３】図１乃至図５は横軸にワイヤ表面における
周方向に沿う距離をとり、縦軸にワイヤ表面の真円から
のずれをとって、ワイヤ表面に形成された種々の波長を
有する正弦波形状の凹凸を示すグラフ図である。また、
図６乃至図１０は横軸にワイヤ表面における凹凸の波長
の逆数をとり、縦軸に強度をとって、夫々、図１乃至図
５に示すワイヤ表面に形成された凹凸を周波数解析して
得られたパワースペクトルを示すグラフ図である。な
お、図１乃至５は円周方向におけるワイヤ表面を直線状
に表示しており、縦軸の０の位置が真円を示す。

【００１４】図１に示すワイヤは、その表面に波長が５
００（μｍ）である正弦波形状の凹凸が形成されている
ので、図６に示すように、０．００２（μｍ）^-1の位置
にピークが現れており、図２に示すワイヤは、その表面
に波長が１００（μｍ）である正弦波形状の凹凸が形成
されているので、図７に示すように、０．０１（μｍ）
^-1の位置にピークが現れている。また、図３及び図４に
示すワイヤは、夫々、その表面に波長が５０（μｍ）又
は２０（μｍ）である正弦波形状の凹凸が形成されてい
るので、図８及び図９に示すように、０．０２（μｍ）
^-1の位置又は０．０５（μｍ）^-1の位置にピークが現れ
ている。

【００１５】更に、図５に示すワイヤは、互いに異なる
波長を有する複数の波が重ね合わされた形状の凹凸が形
成されており、図１０に示すように、０．００２（μ
ｍ）^-1、０．０１（μｍ）^-1、０．０２（μｍ）^-1及び
０．０５（μｍ）^-1の位置にピークが現れている。本発
明において、規則的な波形状の凹凸とは、例えば図１乃
至図５に示すような波形状の凹凸を示す。但し、この凹
凸は図１乃至図５に示すように厳密な正弦波形状である
必要はなく、実質的に正弦波形状であって滑らかな波形
状であればよい。

【００１６】表面に不規則に凹凸が形成されたワイヤ、
例えば、従来技術による穴ダイスにより伸線されたワイ
ヤでは、アークスタート性を向上させることはできず、
ワイヤ表面の不規則な凹凸は、ワイヤとチップとの融着
を助長する。これは、ワイヤ全表面に周方向に沿って微
細な凹凸が規則的に存在しないと、チップとワイヤとの
間の接触状態が不均一となるからであり、その結果、ア
ークスタート性が劣化する。

【００１７】前述の如く、表面に凸部又は凹部を設けた
ワイヤは従来より開示されているが、これらのワイヤは
全て凸部又は凹部が単独で不規則に存在するものであっ
て、その規則性及び凸部又は凹部間の距離（波長）等に
ついては規制されていない。このように、ワイヤ表面に
凸部又は凹部が存在しても、これらの凸部又は凹部が規
則的に存在しないと、アークスタート時にチップとワイ
ヤとが容易に融着するので、アークスタート性を向上さ
せることはできない。

【００１８】以下、凹凸の規則性に関する評価方法につ
いて説明する。ワイヤ表面に存在する凹凸の規則性は、
接触式の真円度計を使用してワイヤ表面を周方向に沿っ
て測定し、得られたデータ列をワイヤの周方向に周波数
解析することにより定量化することができる。図１１は
ワイヤ表面の凹凸を測定する方法を示す模式図である。
差動トランス３には接触端子４が設けられており、この
接触端子４をワイヤ１の表面に接触させるようになって
いる。また、差動トランス３はアンプ５を介してコンピ
ュータ６に接続されている。なお、接触端子４の先端は
ダイヤモンドからなり、その曲率半径は、例えば０．８
（μｍ）とする。

【００１９】このように構成された真円度計２によりワ
イヤ表面に凹凸を測定する前に、先ず、ワイヤ表面をア
セトン等により超音波洗浄して、ワイヤ表面の付着物を
除去する。その後、接触端子４の先端をワイヤ１の表面
に接触させた後、ワイヤ１をその軸を中心として回転さ
せる。例えば、真円度計２はワイヤ１の表面をその周方
向に沿って、０．０４８°間隔で７５００点を測定する
ように設定されている。従って、ワイヤ１の回転に伴っ
て、差動トランス３によりワイヤ１の表面の凹凸が検出
され、この凹凸が例えば５０００倍に拡大されてコンピ
ュータ６により解析される。

【００２０】なお、ワイヤ表面の周方向に沿う凹凸の高
さは、約０．１（μｍ）の精度で測定することができれ
ばよく、例えば、レーザを使用した非接触式の粗さ計に
よっても、ワイヤ１の表面の凹凸を測定することができ
る。また、測定値をコンピュータ６に記録する場合に
は、測定値の最大値及び最小値が所定のビット数に入る
ようにデジタル値で記録すればよい。例えば、記録計の
１点の分解能が８ビットであれば、測定値の最大値及び
最小値が８ビットに入るように、分解能が１２ビットで
あれば、最大値及び最小値が１２ビットに入るように、
分解能が１６ビットであれば、最大値及び最小値が１６
ビットに入るように設定すればよい。更に、測定点につ
いては、７５００点とする必要はなく、記録計のメモリ
に余裕があれば、１００００点又は５００００点等に設
定してもよい。しかし、ワイヤ表面の周方向の距離で２
（μｍ）よりも良い分解能で測定することができれば十
分である。

【００２１】図１２はワイヤ表面の凹凸を測定する原理
を示す模式図である。図１１に示す真円度計２を使用し
てワイヤ表面の凹凸を測定する場合に、先ず、マイクロ
メータを使用して、ワイヤ１の公称直径を測定する。次
に、図１２に示すように、ワイヤ１の公称直径により決
定される真円７を仮想的に定義して、ワイヤ１の周方向
に沿う距離Δｘ（μｍ）毎に、実際のワイヤ１の表面１
ａにおける真円７との高さの差ｘ_iを測定する。

【００２２】測定されたワイヤ表面のうねりの規則性
は、コンピュータを使用して周波数解析することにより
定量化できる。測定されたワイヤ表面の仮想的な基準
面、即ちマクロ的直径の真円からの高さの差のデータ
を、測定点の数ｎを例えば７５００点として、ｘ_i（μ
ｍ）（ｉ＝０〜７４９９）とすると、コンピュータ６に
より下記数式１に従ってｘ_iをフーリエ変換（ＤＦＴ）
する。ＤＦＴ解析については、例えば、「スペクトル解
析」（日野幹雄、朝倉書店、１９９３年、１９５頁）に
記載された方法に基づいて、実施することができる。な
お、実際の解析については、例えば、米国 National In
struments 社製の汎用計測用ソフトウェア「LabVIEW」
のオートパワースペクトルＶＩ等を使用すればよい。そ
の後、数式１により得られたＸ_kを基に、下記数式２に
示す片側のパワースペクトルを計算することにより、ワ
イヤ表面のうねり（凹凸）の規則性を求めることができ
る。

【００２３】

【数１】但し、ｉ＝０、１、２、・・・、７４９９ｋ＝０、１、２、・・・、７４９９ｎ＝７５００

【００２４】

【数２】（Ｘ_k ^*×Ｘ_k）／ｎ² 但し、Ｘ_k ^*はＸ_kの複素共役である。

【００２５】本発明において規定するピーク強度の総和
の具体的な計算方法について、以下に説明する。先ず、
ワイヤ表面の凹凸を例えば７５００点の測定点で測定
し、測定データ（μｍ）を得る。次に、測定データにつ
いて、例えば汎用計測用ソフトウェア「LabVIEW」のオ
ートパワースペクトルＶＩ等を使用して離散的フーリエ
解析を実施する。この工程により、縦軸に強度（μｍ）
²をとり、横軸に周波数の逆数（μｍ）^-1をとったパワ
ースペクトルが得られる。その後、得られたパワースペ
クトルにおいて、波長２０乃至５００μｍの逆数０．０
０２乃至０．０５（μｍ）^-1の範囲でピークを合計する
ことにより、ピーク強度の総和を計算することができ
る。

【００２６】図１３（ａ）及び図１４（ａ）は横軸にワ
イヤ表面における周方向に沿う距離をとり、縦軸にワイ
ヤ表面の真円からのずれをとって、ワイヤ表面に形成さ
れた凹凸の形状を示すグラフ図である。また、図１３
（ｂ）及び図１４（ｂ）は横軸にワイヤ表面における凹
凸の波長の逆数をとり、縦軸に強度をとって、夫々、図
１３（ａ）及び図１４（ａ）に示すワイヤ表面に形成さ
れた凹凸を周波数解析して得られたパワースペクトルを
示すグラフ図である。但し、図１３（ａ）及び図１３
（ｂ）は、直径が１，１９０（μｍ）であり、表面に周
方向に沿って規則的な凹凸を有するワイヤを示してい
る。また、図１４（ａ）及び図１４（ｂ）は、直径が
１，３９０（μｍ）であり、表面に周方向に沿って凹凸
が形成されたワイヤを示しているが、その波長は約２０
００（μｍ）であり、規則的な凹凸ではない。

【００２７】図１３に示すように、ワイヤ表面に周方向
に沿って規則的な凹凸が形成されていると、波長の逆数
の位置にピークが現れる。一方、図１４に示すように、
ワイヤ表面に周方向に沿って不規則な凹凸が形成されて
いると、パワースペクトルにおいて明瞭なピークが現れ
ない。

【００２８】本願発明者等は、ワイヤ表面に存在する波
形状の凹凸の波長が２０乃至５００（μｍ）であって、
周波数解析により得られたパワースペクトルにおいて、
０．００２乃至０．０５（μｍ）^-1の位置にピークが存
在し、このピーク強度の総和が０．０２乃至０．８（μ
ｍ）²であると、アークスタート性が著しく向上するこ
とを見い出した。ワイヤ表面の凹凸の波長が２０μｍ未
満であると、凹凸が微細になりすぎて、アークスタート
性を向上させることはできない。一方、ワイヤ表面の凹
凸の波長が５００μｍを超えても、凹凸が粗くなりすぎ
て、アークスタート性を向上させることができない。

【００２９】また、ピーク強度の総和が０．０２（μ
ｍ）²未満である場合には、ワイヤ表面に存在する凹凸
は不規則であるので、アークスタート性を向上させるこ
とはできない。一方、ピーク強度の総和が大きくなるほ
どアークスタート性は良好となり、この総和が０．８
（μｍ）²を超えても不都合は発生しないが、実操業を
考慮するとうねりの規則性（ピーク強度の総和）は０．
８（μｍ）²が上限となる。なお、本願発明者等はワイ
ヤ表面に形成された凸部の高さ、平均間隔及び平均粗さ
について解析し、調査したが、アークスタート性との相
関性を見い出すことはできなかった。

【００３０】このように、アークスタート性はワイヤ表
面に周方向に沿って存在する凹凸の規則性と関係してい
る。これは、ワイヤ表面に規則的な凹凸が形成されてい
ると、チップとワイヤとの溶損を効率よく防止すること
ができるためである。一方、ワイヤ表面に凸部若しくは
凹部のみ、又は凹凸が存在してもそれが不規則である
と、チップの溶損確率が増加して、再アーク性を向上さ
せることはできない。

【００３１】本発明において、ワイヤ表面に周方向に沿
って規則的な凹凸を形成する方法は特に限定しないが、
従来のように、特に表面処理を施していない穴ダイスで
伸線すると、ワイヤ表面に規則的な凹凸は形成されな
い。特に、伸線が良好である場合にはワイヤ表面は平滑
となるので、凹凸の規則性は極めて小さくなり、ピーク
強度の総和は０．０１（μｍ）²未満となる。また、焼
鈍等によってワイヤ表面に粒界酸化が形成されると、表
面に若干の凹部が形成されるが、この凹凸の規則性を示
すピーク強度の総和は、０．０１（μｍ）²以上で０．
０２（μｍ）²未満となる。

【００３２】そこで、ワイヤ表面に規則的な凹凸を形成
する方法としては、例えば、レーザビーム等を使用して
表面に規則的な凹凸を形成したダル加工による穴ダイス
又はローラダイスを使用して、ワイヤを伸線する方法が
ある。また、ワイヤの全表面にわたって規則的な凹凸を
形成するためには、特に、ワイヤとダイスとの位置合わ
せが重要であるので、ダイスに導入されるワイヤの位置
をガイドローラを介してマイクロメータで微調整すれば
よい。また、ワイヤの長手方向に延びる凹凸をワイヤ表
面に形成するためには、水系又は油系の潤滑剤を使用し
てワイヤを伸線すればよい。更に、より一層規則的で微
細な凹凸をワイヤ表面に形成するためには、伸線潤滑剤
の軟化点及び無機粒子成分を調整して、軟化点が高い潤
滑剤を使用すればよい。このようにして、潤滑剤の軟化
点を高くすると、ワイヤ表面により一層規則的に凹凸を
形成することができる。

【００３３】本発明においては、ワイヤ表面にＭｏ
Ｓ₂、ＷＳ₂及びＣからなる群から選択された少なくとも
１種が付着していると、より一層アークスタート性を向
上させることができる。また、その付着量の総量がワイ
ヤ１０ｋｇあたり０．０１乃至３．０ｇであると、更に
一層アークスタート性を向上させることができる。更
に、ワイヤ表面に銅メッキが施されていない場合には、
ＭｏＳ₂、ＷＳ₂及びＣにより得られる効果をより一層高
めることができる。

【００３４】なお、ワイヤ表面の凹部にＭｏＳ₂、ＷＳ₂
及びＣからなる群から選択された少なくとも１種を埋め
込むためには、これらの成分を伸線潤滑剤に添加して伸
線してもよいし、最終線径でこれらの成分を塗布した後
に、バフ等により研磨してもよい。

【００３５】本発明においては、ワイヤ表面における伸
線潤滑剤の油量、油種及び粒界酸化もアークスタート性
に影響する。例えば、ワイヤ表面に塗布する油としては
通常の合成油を使用して、油量はワイヤ１０ｋｇあたり
０．７乃至１．３ｇとすればよい。粒界酸化はワイヤ表
面に凹部を形成させるが、粒界酸化のみではワイヤ表面
に規則的な波形状の凹凸を形成させることはできない。
従って、粒界酸化されたワイヤに関しても、ワイヤ表面
に積極的に凹凸を形成することにより、アークスタート
性を向上させることができる。

【００３６】ワイヤ表面におけるＭｏＳ₂量は、例えば
以下に示すようにして測定することができる。先ず、ワ
イヤ５０ｇをサンプリングした後、２０ｍｍの長さに切
断して、ワイヤ表面に付着した油脂等をエタノール中で
攪拌洗浄する。次に、表面に付着した油脂等を除去した
ワイヤ５０ｇを濃塩酸と水との混合比が１：１である塩
酸５０ｃｍ³中に投入して、１分間放置することによ
り、凹部に埋め込まれたＭｏＳ₂をワイヤ表面から剥離
させる。次いで、塩酸に水を添加して全液量を１００ｃ
ｍ³とした後、ＭｏＳ₂が分散した塩酸液を濾紙により濾
過する。その後、濃硫酸と水との混合比が１：１である
硫酸１０ｃｍ³と、過塩素酸５ｃｍ³と硝酸２０ｃｍ³と
の混合液に濾紙を投入して、白煙処理により濾紙に付着
したＭｏＳ₂を溶解する。その後、混合液に水を添加し
て全液量を１００ｃｍ³とした後、塩溶解する。そし
て、溶解後の酸液をＩＰＣ分析して、金属Ｍｏの濃度を
測定することにより、測定されたＭｏ濃度からワイヤ１
０ｋｇあたりのＭｏＳ₂量を算出することができる。な
お、ワイヤ表面に付着したＭｏＳ₂を凹部に埋め込まれ
たＭｏＳ₂と同時に測定する場合には、ワイヤ表面を洗
浄したエタノール液を濾過し、濾紙上のＭｏＳ₂量を上
述の方法と同様の方法で分析すればよい。

【００３７】ワイヤ表面のＭｏがＭｏＳ₂であるかどう
かは、Ｘ線光電子分光法等の分析装置により、Ｍｏ−Ｓ
の結合手が存在しているかどうかを確認し、この結合手
が検出されれば、測定されたＭｏは全てＭｏＳ₂である
とすることができる。

【００３８】また、ワイヤ表面におけるＷＳ₂量は、例
えば以下に示すようにして測定することができる。先
ず、ワイヤ５０ｇをサンプリングした後、２０ｍｍの長
さに切断して、ワイヤ表面に付着した油脂等をエタノー
ル中で攪拌洗浄する。次に、表面に付着した油脂等を除
去したワイヤ５０ｇを濃塩酸と水との混合比が１：１で
ある塩酸５０ｃｍ³中に投入して、１分間放置すること
により、凹部に埋め込まれたＷＳ₂をワイヤ表面から剥
離させる。次いで、塩酸に水を添加して全液量を１００
ｃｍ³とした後、ＷＳ₂が分散した塩酸液を濾紙により濾
過する。その後、濃硫酸とリン酸と水との混合比が３：
２：１である硫酸／リン酸混合液１０ｃｍ ³と、過塩素
酸５ｃｍ³と硝酸２０ｃｍ³との混合液に濾紙を投入し
て、白煙処理により濾紙に付着したＷＳ₂を溶解する。
その後、混合液に水を添加して全液量を１００ｃｍ³と
した後、塩溶解する。そして、溶解後の酸液をＩＰＣ分
析して、金属Ｗの濃度を測定することにより、測定され
たＷ濃度からワイヤ１０ｋｇあたりのＷＳ₂量を算出す
ることができる。なお、ワイヤ表面に付着したＷＳ₂を
凹部に埋め込まれたＷＳ₂と同時に測定する場合には、
ワイヤ表面を洗浄したエタノール液を濾過し、濾紙上の
ＷＳ₂量を上述の方法と同様の方法で分析すればよい。

【００３９】なお、ワイヤ表面のＷがＷＳ₂であるかど
うかは、Ｘ線光電子分光法等の分析装置により、Ｗ−Ｓ
の結合手が存在しているかどうかを確認し、この結合手
が検出されれば、測定されたＷは全てＷＳ₂であるとす
ることができる。

【００４０】更に、ワイヤ表面におけるＣ量は、例えば
以下に示すようにして測定することができる。先ず、ワ
イヤ２０ｇをサンプリングした後、２０ｍｍの長さに切
断して、ワイヤ表面に付着した油脂等をエタノール中で
攪拌洗浄する。次に、表面に付着した油脂等を除去した
ワイヤ２０ｇを濃硝酸と水との混合比が１：２である硝
酸１５０ｃｍ³中に投入して、１分間放置することによ
り、凹部に埋め込まれたＣをワイヤ表面から剥離させ
る。次いで、Ｃが分散した硝酸液を石英フィルタにより
濾過する。その後、石英フィルタを誘導炉中において酸
素雰囲気下で燃焼させた後、発生した炭酸ガスを赤外吸
収法により測定することにより、ワイヤ１０ｋｇあたり
のＣ量を算出することができる。なお、ワイヤ表面に付
着したＣを凹部に埋め込まれたＣと同時に測定する場合
には、ワイヤ表面を洗浄したエタノール液を石英フィル
タにより濾過し、この石英フィルタ上のＣ量を誘導炉中
において上述の方法と同様の方法で分析すればよい。

【００４１】なお、本発明においては、Ｃの形態は結晶
質であっても非晶質であってもよく、硝酸液で溶解され
るのは金属中の固溶Ｃのみであり、結晶質Ｃ及び非晶質
Ｃは溶解しないので、これらは全て石英フィルタにより
捕捉することができる。

【００４２】

【実施例】以下、本発明の実施例に係る溶接用ワイヤを
使用してアークスタート試験を実施した試験結果につい
て、その比較例による試験結果と比較して具体的に説明
する。

【００４３】先ず、下記表１に示す組成を有する金属外
皮（フープ）に、下記表２に示す組成を有する炭素鋼用
フラックスを種々の組み合わせで充填して、原線を作製
した。そして、得られた原線を伸線することにより、ワ
イヤ径が０．８乃至１．６ｍｍである炭素鋼用フラック
ス入りワイヤを作製した。但し、下記表２に示すよう
に、フラックスは含有されるＭｎ及びＦｅ粉末の含有量
を増減させており、ワイヤ全重量あたりのフラックス重
量（フラックス率）を種々に変更して、フラックスをフ
ープ内に充填した。なお、下記表１に示すフープの化学
組成において、銅メッキ分のＣｕは記載していない。

【００４４】

【表１】

【００４５】

【表２】

【００４６】また、下記表３に示す組成を有する原線を
伸線することにより、ワイヤ径が０．８乃至１．６ｍｍ
である炭素鋼用ソリッドワイヤを作製した。なお、得ら
れた全てのソリッドワイヤについては、銅メッキを施し
たものと銅メッキを施していないものとの２種類を作製
した。また、下記表３に示すワイヤの化学組成におい
て、銅メッキ分のＣｕは記載していない。

【００４７】

【表３】

【００４８】更に、下記表４に示す組成を有するフープ
に、下記表５に示す組成を有するステンレス鋼用フラッ
クスを種々の組み合わせで充填して、原線を作製した。
そして、得られた原線を伸線することにより、ワイヤ径
が０．８乃至１．６ｍｍであるステンレス鋼用フラック
ス入りワイヤを作製した。但し、ワイヤ全重量あたりの
フラックス重量が１５乃至２５重量％となるように、フ
ラックスをフープ内に充填した。なお、下記表４に示す
フープの化学組成において、銅メッキ分のＣｕは記載し
ていない。

【００４９】

【表４】

【００５０】

【表５】

【００５１】更にまた、下記表６に示す組成を有する原
線を伸線することにより、ワイヤ径が０．８乃至１．６
ｍｍであるステンレス鋼用ソリッドワイヤを作製した。
なお、下記表６に示すワイヤの化学組成において、銅メ
ッキ分のＣｕは記載していない。

【００５２】

【表６】

【００５３】次に、得られた炭素鋼用フラックス入りワ
イヤ、炭素鋼用ソリッドワイヤ、ステンレス鋼用フラッ
クス入りワイヤ及びステンレス鋼用ソリッドワイヤを、
選択的にレーザダル加工を施した穴ダイス又はローラダ
イスにより伸線し、表面に規則的で微細な波形状の凹凸
を有する実施例のワイヤを作製した。また、表面に規則
的な凹凸が形成されていないか、又は不規則な凹凸が形
成されている比較例のワイヤを作製した。なお、これら
のうちの一部のワイヤについては、ＭｏＳ₂、ＷＳ₂及び
Ｃの伸線潤滑剤の添加量を調整すると共に、最終伸線後
にバフを使用して塗布することにより、凹凸の凹部内に
ＭｏＳ₂、ＷＳ₂及びＣを埋め込んだ。

【００５４】次いで、図１１に示す真円度計を使用し
て、下記表７に示す条件で周波数解析を実施し、パワー
スペクトルを得ることにより、実施例及び比較例の全て
のワイヤ表面に形成された凹凸の規則性を調査した。そ
の後、全てのワイヤを使用して、ロボットを使用したア
ークスタート試験を実施した。アークスタート性は、ア
ークスタート時の電流波形を測定し、良好なアークスタ
ートの比率を調査することにより評価した。なお、アー
クスタート性の評価は、各ワイヤに対して適正電流で、
ワイヤ先端を切断することなく、連続して１０００回の
再アーク試験を実施することにより評価した。

【００５５】図１５（ａ）乃至図１５（ｄ）は横軸に時
間をとり、縦軸に電流値をとって、アークスタート時の
電流波形を示すグラフ図である。測定された電流波形に
ついて、図１５（ａ）乃至図１５（ｄ）に示す４種類の
電流波形に分類した。なお、図１５（ａ）はスムーズな
アークスタートが得られた場合を示し、図１５（ｂ）は
断続的なアークスタートが得られた場合を示す。また。
図１５（ｃ）は、ワイヤの飛散を伴うアークスタートが
得られた場合を示し、図１５（ｄ）はアークがスタート
しない場合を示す。アークスタート性が良好であるワイ
ヤは図１５（ａ）の電流波形を示す比率が高いと共に、
図１５（ｂ）及び図１５（ｃ）の電流波形を示す比率が
低く、図１５（ｄ）の電流波形を示さない。従って、ス
ムーズなアークスタートを示す図１５（ａ）の電流波形
が９９％以上であり、アークがスタートしない場合を示
す図１５（ｄ）の電流波形が１回も得られなかったワイ
ヤを良好と評価した。ワイヤの作製条件並びにワイヤ表
面の付着物及び付着量を下記表８に示し、ピーク強度の
総和、凹凸の波長及びアークスタート性の評価結果を下
記表９に示す。

【００５６】

【表７】

【００５７】

【表８】

【００５８】

【表９】

【００５９】上記表１乃至６、８及び９に示すように、
実施例Ｎｏ．１乃至１２はピーク強度の総和が０．０２
（μｍ）²以上であり、ワイヤ表面に規則的に凹凸が形
成されているので、ワイヤの組成等に拘わらず、比較例
Ｎｏ．１３乃至２３と比較して再アーク性が良好となっ
た。また、いずれのワイヤを使用してロボットによりア
ーク溶接しても、不都合は生じなかった。特に、実施例
Ｎｏ．１、３、５及び９乃至１２は、ワイヤ表面にＭｏ
Ｓ₂、ＷＳ₂及びＣからなる群から選択された少なくとも
１種が付着していると共に、銅メッキが施されていない
ので、他の実施例と比較してアークスタート性が向上し
た。

【００６０】一方、比較例Ｎｏ．１３乃至１７、及び１
９乃至２３はワイヤ表面に規則的な凹凸が形成されてお
らず、ピーク強度の総和が０．０２（μｍ）²未満であ
るので、アークがスタートしない確率が０．７乃至５．
２％であって、アークスタート性が不良となった。ま
た、比較例Ｎｏ．１８はピーク強度の総和は本発明の範
囲内であるが、凹凸の波長が本発明範囲から外れている
ので、他の比較例と同様に、アークスタート性が不良と
なった。従って、比較例Ｎｏ．１３乃至２３は、溶接と
溶接との間にワイヤ先端を切断することが必要となり、
ロボットを使用した自動溶接に適用させることが困難と
なった。また、規則的な凹凸が形成されていないワイヤ
表面に、ＭｏＳ₂、ＷＳ₂及びＣからなる群から選択され
た少なくとも１種を付着させても、再アーク性を向上さ
せることはできなかった。

【００６１】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
ワイヤ表面に周方向に沿って波状の凹凸を有し、この凹
凸の規則性を示すピーク強度の総和を適切に規制してい
るので、ロボットを使用した断続的な自動溶接時におい
ても溶接の間にワイヤ先端を切断する必要がなく、給電
チップとワイヤ表面との融着を効率的に防止することが
でき、優れたアークスタート性を有する溶接用ワイヤを
得ることができる。従って、溶接時の作業効率を向上さ
せることができる。また、ワイヤ表面に付着させる成分
及び付着量を調整すると、より一層アークスタート性を
向上させることができ、更に、表面に銅メッキを施さな
いものとすると、ワイヤ表面の付着物により得られる効
果を著しく高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ワイヤ表面に形成された種々の波長を有する正
弦波形状の凹凸を示すグラフ図である。

【図２】ワイヤ表面に形成された種々の波長を有する正
弦波形状の凹凸を示すグラフ図である。

【図３】ワイヤ表面に形成された種々の波長を有する正
弦波形状の凹凸を示すグラフ図である。

【図４】ワイヤ表面に形成された種々の波長を有する正
弦波形状の凹凸を示すグラフ図である。

【図５】ワイヤ表面に形成された種々の波長を有する正
弦波形状の凹凸を示すグラフ図である。

【図６】図１に示すワイヤ表面に形成された凹凸を周波
数解析して得られたパワースペクトルを示すグラフ図で
ある。

【図７】図２に示すワイヤ表面に形成された凹凸を周波
数解析して得られたパワースペクトルを示すグラフ図で
ある。

【図８】図３に示すワイヤ表面に形成された凹凸を周波
数解析して得られたパワースペクトルを示すグラフ図で
ある。

【図９】図４に示すワイヤ表面に形成された凹凸を周波
数解析して得られたパワースペクトルを示すグラフ図で
ある。

【図１０】図５に示すワイヤ表面に形成された凹凸を周
波数解析して得られたパワースペクトルを示すグラフ図
である。

【図１１】ワイヤ表面の凹凸を測定する方法を示す模式
図である。

【図１２】ワイヤ表面の凹凸を測定する原理を示す模式
図である。

【図１３】（ａ）はワイヤ表面に形成された凹凸の形状
を示すグラフ図であり、（ｂ）は（ａ）に示すワイヤ表
面に形成された凹凸を周波数解析して得られたパワース
ペクトルを示すグラフ図である。

【図１４】（ａ）はワイヤ表面に形成された凹凸の形状
を示すグラフ図であり、（ｂ）は（ａ）に示すワイヤ表
面に形成された凹凸を周波数解析して得られたパワース
ペクトルを示すグラフ図である。

【図１５】（ａ）乃至（ｄ）はアークスタート時の電流
波形を示すグラフ図である。

【符号の説明】

１；ワイヤ１ａ；ワイヤ表面２；真円度計３；作動トランス４；接触端子５；アンプ６；コンピュータ７；真円

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】付着物が除去されたワイヤ表面に、周方
向に沿って波長が２０乃至５００μｍである波状の凹凸
を有し、前記周方向に沿って前記凹凸をΔｘμｍ間隔で
測定した場合に、前記測定値を周波数解析して得られた
パワースペクトルにおいて前記波長の逆数の位置に現れ
るピーク強度の総和が０．０２乃至０．８（μｍ）²で
あることを特徴とする溶接用ワイヤ。
【請求項２】表面にＭｏＳ₂、ＷＳ₂及びＣからなる群
から選択された少なくとも１種が付着していることを特
徴とする請求項１に記載の溶接用ワイヤ。
【請求項３】前記ＭｏＳ₂、ＷＳ₂及びＣからなる群か
ら選択された１種又は２種以上の総量は、ワイヤ１０ｋ
ｇあたり０．０１乃至３．０ｇであることを特徴とする
請求項２に記載の溶接用ワイヤ。
【請求項４】前記ＭｏＳ₂、ＷＳ₂及びＣからなる群か
ら選択された少なくとも１種は、前記凹凸の凹部に埋め
込まれていることを特徴とする請求項２又は３に記載の
溶接用ワイヤ。
【請求項５】表面に銅メッキが施されていないことを
特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の溶接
用ワイヤ。