JP2000233295A

JP2000233295A - ガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤ

Info

Publication number: JP2000233295A
Application number: JP3201399A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Yokota; 順弘横田; Toshihiko Nakano; 利彦中野
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1999-02-09
Filing date: 1999-02-09
Publication date: 2000-08-29

Abstract

(57)【要約】【課題】ワイヤの引張特性を規定することにより、溶
接作業時のワイヤ送給性が優れ、その結果アークが安定
し、良好な溶接作業性を得ることができるガスシールド
アーク溶接用ソリッドワイヤを提供する。【解決手段】ガスシールドアーク溶接用ソリッドワイ
ヤの引張強さを７００乃至１０００Ｎ／ｍｍ²、降伏比
を８５乃至９５％とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶接作業性を改善
したガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤに関し、
特に、ワイヤ送給性を向上させることでアークが安定し
良好な溶接作業性のアーク溶接を可能にするガスシール
ドアーク溶接用ソリッドワイヤに関する。

【０００２】

【従来の技術】近時、ガスシールドアーク溶接は省力化
及び施工能率の向上を目的としてワイヤ送給速度が大と
なる溶接条件を採用する傾向にある。また、ワイヤ送給
装置から溶接トーチまでの間においてワイヤが通過する
コンジットケーブルは、曲げやすさの点と溶接作業の広
範囲化の点により軟質で長尺のコンジットケーブルが採
用される傾向にある。

【０００３】しかしながら、このようにコンジットケー
ブルが長尺化すると、ワイヤがコンジットケーブル内に
あるコンジットチューブを通過するときに発生する抵抗
力が増大してしまう。この結果、アークが不安定にな
り、またワイヤ送給停止等のワイヤ送給不良が発生し、
極端な場合には、溶接不可能な状態となる。更に、ワイ
ヤ表面に銅メッキを施したワイヤの場合、抵抗力が増大
すると送給ローラによる銅メッキへの負担も増大し、メ
ッキが剥離しやすくなる。このメッキの剥離により、コ
ンジットチューブ内に蓄積される銅メッキ粉が増大する
と、ワイヤと溶接チップとの融着が発生し、トーチ振
動、ワイヤ送給不良又はコンジットチューブ内の銅メッ
キの詰まりが発生して、ワイヤ送給不良を引き起こす。

【０００４】これらの溶接時のワイヤ送給性に対して、
特開平４−４８５５３号公報には、メッキを施したソリ
ッドワイヤ表面に粒界酸化を起点とする亀裂を発生さ
せ、その割れをオイルポットとし、ワイヤがコンジット
チューブ内を通過するときに発生する抵抗力を低減させ
ることが開示されている。

【０００５】また、特開平６−１７０５７９号公報に
は、ソリッドワイヤの引張強さを調整し、ペイルパック
ワイヤのビード蛇行を防止することが開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
特開平４−４８５５３号公報に記載された従来技術にお
いては、ワイヤ表面に亀裂があるため、メッキが剥離し
やすく、ワイヤ送給不良を起こしやすいという問題点が
ある。

【０００７】また、特開平６−１７０５７９号公報に記
載された従来技術においては、ワイヤの引張強さ、降伏
比及びワイヤ送給性については言及されていない。

【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、ワイヤの引張特性を規定することにより、
溶接作業時のワイヤ送給性が優れ、その結果アークが安
定し、良好な溶接作業性を得ることができるガスシール
ドアーク溶接用ソリッド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】本発明に係るガスシール
ドアーク溶接用ソリッドワイヤは、引張強さが７００乃
至１０００Ｎ／ｍｍ²、降伏比が８５乃至９５％である
ことを特徴とする。

【００１０】本発明においては、前記引張強さは、７０
０乃至９００Ｎ／ｍｍ²であることが好ましい。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明について、詳細に説
明する。本願発明者等は、良好なワイヤ送給性、アーク
安定性及び溶接作業性を有するガスシールドアーク溶接
用ソリッドワイヤを得るために種々の実験研究を行なっ
た。その結果、ソリッドワイヤの引張強さと降伏比とが
ワイヤ送給性、アーク安定性及び溶接作業性に大きく影
響を及ぼすことを見出した。

【００１２】従来のガスシールドアーク溶接用ソリッド
ワイヤの製造方法には大きく分けて、以下の２種類の方
法がある。即ち、１つの方法としては直径が８ｍｍ程度
の原線（圧延線材）を冷間伸線し、３ｍｍ前後の中間径
に加工した後、焼鈍、酸洗い及び銅メッキを施した後、
最終製品径への仕上げ伸線を行い溶接用ワイヤとする方
法がある。

【００１３】２つめの方法としては、直径が８ｍｍ程度
の原線（圧延線材）の状態で原線焼鈍、酸洗い、銅メッ
キを施した後、冷間伸線して最終製品径まで伸線を行い
溶接用ワイヤとする方法がある。

【００１４】最終製品の引張強さは焼鈍を原線又は中間
の何れかで行うか、またその焼鈍温度、時間及びその後
の最終製品径までの冷間伸線での加工率等により影響を
受ける。従来の方法においては、一般的に初めの方法で
は引張強さが低く、２つめの方法では引張強さは高い傾
向にある。

【００１５】本願発明者等は溶接用ワイヤのワイヤ送給
性に与える因子として上述の引張強さに加えて、降伏比
も重要な因子であることを見出した。

【００１６】従来の１つめの方法では溶接用ワイヤの降
伏比が低めであり、２つめの方法では溶接用ワイヤの降
伏比が高めであることがわかり、本願の引張強さと降伏
比とを分離して溶接ワイヤ送給性との関連を検討した例
は見当たらなかった。

【００１７】引張強さと降伏比とを制御するには、上述
の工程において、焼鈍を行う時点（原線又は中間）、焼
鈍温度、焼鈍時間及びその後の最終製品径までの冷間伸
線での加工率を変化させることにより可能である。ま
た、上述の工程において銅メッキを施した後、焼鈍を行
うことでも制御が可能である。従来は銅メッキの後は焼
鈍を行うことは一般的ではなかったが、鉄地の素線を焼
鈍する場合と銅メッキが施された素線を焼鈍する場合で
は熱吸収が異なり、焼鈍中の素線の温度が異なる。鉄地
の素線の場合では素線表面状態により熱吸収が異なるた
めバラツキが生じ易い。一方、銅メッキの施された素線
では素線表面の状態のバラツキが少ないため焼鈍後の素
材の引張強さ及び降伏比のバラツキも少ない利点があ
る。

【００１８】以下、本発明のガスシールドアーク溶接用
ソリッドワイヤの引張強さ及び降伏比の限定理由につい
て説明する。

【００１９】引張強さ：７００乃至１０００Ｎ／ｍｍ² 引張強さが７００Ｎ／ｍｍ²未満の場合、ワイヤがコン
ジットチューブ内を通過するときに、コンジットチュー
ブ内でワイヤにたわみが発生する。これにより、溶接チ
ップ先端でのワイヤ送給速度が変動し、アーク安定性及
び溶接作業性の低下を引き起こす。

【００２０】一方、引張強さが１０００Ｎ／ｍｍ²を超
える場合、ワイヤがコンジットチューブ内を通過すると
きに発生する抵抗力が増大する。これにより、ワイヤ送
給性、アーク安定性及び溶接作業性が低下する。従っ
て、引張強さの範囲は、７００乃至１０００Ｎ／ｍｍ²
とする。より好ましいワイヤの引張強さの強度は７００
乃至９００Ｎ／ｍｍ²とする。

【００２１】降伏比：８５乃至９５％ワイヤの降伏比が８５％未満の場合には、ワイヤは塑性
変形しやすいためにワイヤとコンジットチューブの接触
面積が増大する。その結果、ワイヤとコンジットチュー
ブとの摩擦抵抗が増大する。これにより、ワイヤがコン
ジットチューブ内を通過するときの抵抗力が増大し、ワ
イヤ送給性が低下し、ひいてはアーク安定性及び溶接作
業性が低下する。

【００２２】一方、ワイヤの降伏比が９５％を超える場
合には、ワイヤが屈曲したコンジットチューブ内を通過
するとき、ワイヤが塑性変形するのに必要な力が増大
し、ワイヤがコンジットチューブの屈曲部を通過するの
に必要な力が増大する。これにより、ワイヤ送給性が低
下し、ひいてはアーク安定性及び溶接作業性が低下す
る。また、キャストのあるワイヤが溶接チップ内の真っ
直ぐな穴を通過するとき、ワイヤが塑性変形されにくい
ため、溶接チップ内を通過するときの抵抗力が増大し、
アーク不安定又はワイヤ送給停止等のワイヤ送給不良を
引き起こす。従って、降伏比の範囲は８５乃至９５％と
する。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。

【００２４】第１実施例ＪＩＳＺ３３１２ＹＧＷ１１に属するワイヤの表面
に銅メッキを施した。このワイヤに冷間伸線加工の途中
で焼鈍径、焼鈍温度及び焼鈍時間を種々に変化させた軟
化焼鈍を行ない、仕上伸線にて直径１．２ｍｍまで伸線
加工を行なった。そして、これらのワイヤに対し、ワイ
ヤ引張強さ、降伏比、溶接時のワイヤ送給性を評価し
た。

【００２５】ワイヤ引張強さ及び降伏比の測定は、図１
に示すように、ワイヤＷの長さ１ｍから長さ１６ｃｍの
引張試験片ｐを採取した。これをワイヤ長手方向に対
し、連続７０回行ない、長さ７０ｍのワイヤから７０本
引張試験片ｐを採取し、引張試験を行なった。なお、降
伏比は（ワイヤの上降伏点又は耐力）／ワイヤ引張強
さ、とした。また、ワイヤの原断面積はワイヤの鋼部の
断面積とした。

【００２６】溶接時のワイヤ送給性の評価は、表１に示
す溶接条件で溶接を行ない、図２に示すように、長さ６
ｍのコンジットケーブル１に直径１５０ｍｍのループを
２ヶ所設け、ワイヤＷがコンジットチューブ内を通過す
るときの抵抗力を高めた装置を使用し、ワイヤ送給モー
タ２の負荷電流値を測定して評価した。ワイヤ送給モー
タ２の負荷電流が３．０Ａを超える場合には、ワイヤが
コンジットチューブ内を通過するときの抵抗力が大き
く、ワイヤ送給性が低下しアークが不安定になる。これ
らの結果を表２に示す。なお、ワイヤ送給性の評価は、
送給モータの負荷電流の値により評価し、負荷電流の値
が２．０Ａ以下を良好、即ち◎とし、２．０Ａを超え
３．０Ａ以下を可、即ち○とし、３．０Ａを超えるもの
を不可、即ち×とした。送給モータの負荷電流は送給機
の形式などにより変動するが、上記の基準は電源として
松下製Pana−Auto New K500（モータ；PMED 12 MA1
4K）を使用した場合である。

【００２７】

【表１】

【００２８】

【表２】

【００２９】上記表２に示すように、ワイヤ引張強さ及
び降伏比が本発明の特許請求の範囲内にある実施例１乃
至１０は、ワイヤ送給性が優れた結果を得ることができ
た。

【００３０】一方、ワイヤ引張強さ及び降伏比が本発明
の特許請求の範囲外にある比較例２１乃至３０は、ワイ
ヤ送給性について良好な結果を得ることができなかっ
た。

【００３１】比較例２１は、ワイヤ引張強さ及び降伏比
が本発明の範囲未満であるために、送給モータ負荷電流
値が上昇し、ワイヤ送給不良及びアーク不安性が認めら
れた。

【００３２】比較例２２及び２３はワイヤ引張強さは本
発明の範囲内にあるが、比較例２は、降伏比が本発明の
範囲未満であり、比較例３は降伏比の上限が本発明の範
囲を超えているために、送給モータ負荷電流値が上昇
し、ワイヤ送給不良及びアーク不安定性が認められた。

【００３３】比較例２４は、降伏比は本発明の範囲内に
あるが、ワイヤ引張強さが本発明の範囲を超えているた
めに、送給モータ負荷電流値が上昇し、ワイヤ送給不良
及びアーク不安性が認められた。

【００３４】比較例２５は、ワイヤ引張強さ及び降伏比
が共に本発明の範囲を超えているために、送給モータ負
荷電流値が上昇し、ワイヤ送給不良及びアーク不安性が
認められた。

【００３５】比較例２６は、降伏比は本発明の範囲内に
あるが、ワイヤ引張強さの下限が本発明の範囲未満であ
るために、送給モータ負荷電流値が上昇し、ワイヤ送給
不良及びアーク不安性が認められた。

【００３６】比較例２７及び３０は、ワイヤ引張強さ及
び降伏比の上限が本発明の範囲を超えているために、送
給モータ負荷電流値が上昇し、ワイヤ送給不良及びアー
ク不安性が認められた。

【００３７】比較例２８及び２９は、ワイヤ引張強さ及
び降伏比の下限が本発明の範囲未満であるために、送給
モータ負荷電流値が上昇し、ワイヤ送給不良及びアーク
不安性が認められた。

【００３８】本実施例においては、ガスシールドアーク
溶接用ソリッドワイヤの引張強さ及び降伏点を適性に調
整することによりワイヤ送給性、アーク安定性及び溶接
作業性が良好になることがわかった。

【００３９】第２実施例ＪＩＳＺ３３１２ＹＧＷ１１に属するワイヤの表面
に銅メッキを施した。このワイヤに冷間伸線加工の途中
で焼鈍径、焼鈍温度及び焼鈍時間を種々に変化させた軟
化焼鈍を行ない、仕上伸線にて直径１．６ｍｍまで伸線
加工を行なった。そして、これらのワイヤに対し、ワイ
ヤ引張強さ、降伏比、溶接時のワイヤ送給性を評価し
た。なお、降伏比は（ワイヤの上降伏点又は耐力）／ワ
イヤ引張強さ、とした。また、ワイヤの原断面積はワイ
ヤの鋼部の断面積とした。

【００４０】ワイヤ引張強さ及び降伏比の測定は、第１
実施例と同様に図１に示すように、長さ７０ｍのワイヤ
Ｗから７０本引張試験片ｐを採取し、引張試験を行なう
ことにより求めた。

【００４１】溶接時のワイヤ送給性の評価は、表３に示
す溶接条件で溶接を行ない、第１実施例と同様に図２に
示すように、長さ６ｍのコンジットケーブル１に直径１
５０ｍｍのループを２ヶ所設け、ワイヤＷがコンジット
チューブ内を通過するときの抵抗力を高めた装置を使用
し、ワイヤ送給モータ２の負荷電流値を測定して評価し
た。負荷電流が４．５Ａを超える場合には、ワイヤＷが
コンジットチューブ内を通過するときの抵抗力が大き
く、ワイヤ送給性が低下しアークが不安定になる。これ
らの結果を表４に示す。なお、評価は、送給モータの負
荷電流値により評価し、負荷電流の値が３．５Ａ以下を
良好、即ち◎とし、３．５Ａを超え４．５Ａ以下を可、
即ち○とし、４．５Ａを超えるものを不可、即ち×とし
た。送給モータの負荷電流は送給機の形式などにより変
動するが、上記の基準は電源として松下製Pana−Auto
new K500（モータ；PMED 12 MA14K）を使用した場合
である。

【００４２】

【表３】

【００４３】

【表４】

【００４４】上記表４に示すように、ワイヤ引張強さ及
び降伏比が本発明の特許請求の範囲内にある実施例１１
乃至２０は、ワイヤ送給性が優れた結果を得ることがで
きた。

【００４５】一方、ワイヤ引張強さ及び降伏比が本発明
の特許請求の範囲外にある比較例３１乃至４０は、ワイ
ヤ送給性について良好な結果を得ることができなかっ
た。

【００４６】比較例３１は、ワイヤ引張強さ及び降伏比
が本発明の特許請求の範囲未満であるために、送給モー
タ負荷電流値が上昇し、ワイヤ送給不良及びアーク不安
性が認められた。

【００４７】比較例３２は、送給モータ負荷電流値は
４．５Ａ以下であり、ワイヤ送給性は良好であったが、
ワイヤ引張強さの下限が本発明の範囲未満であるため
に、ワイヤがコンジットチューブ内でたわみ、その結
果、溶接チップの先端でのワイヤ送給速度が変化したた
めにアーク不安定による溶接作業性劣化が認められた。

【００４８】比較例３３及び３４は、ワイヤ引張強さは
本発明の範囲内にあるが、比較例３は降伏比が本発明の
範囲未満であり、比較例４は降伏比の上限が本発明の範
囲を超えているために、送給モータ負荷電流値が上昇
し、ワイヤ送給不良及びアーク不安性が認められた。

【００４９】比較例３５は、ワイヤ引張強さ及び降伏比
がいずれも本発明の範囲を超えているために、送給モー
タ負荷電流値が上昇し、ワイヤ送給不良及びアーク不安
性が認められた。

【００５０】比較例３６は、降伏比が本発明の範囲未満
であるために、送給モータ負荷電流値が上昇し、ワイヤ
送給不良及びアーク不安性が認められた。

【００５１】比較例３７は、降伏比の下限が本発明の範
囲未満であるために、送給モータ負荷電流値が上昇し、
ワイヤ送給不良及びアーク不安性が認められた。

【００５２】比較例３８及び４０は、ワイヤ引張強さ及
び降伏比の上限が本発明の範囲を超えているために、送
給モータ負荷電流値が上昇し、ワイヤ送給不良及びアー
ク不安性が認められた。

【００５３】比較例３９は、ワイヤ引張強さ及び降伏比
の下限が本発明の範囲未満であるために、送給モータ負
荷電流値が上昇し、ワイヤ送給不良及びアーク不安性が
認められた。

【００５４】本実施例においては、ガスシールドアーク
溶接用ソリッドワイヤの引張強さ及び降伏点を適性に調
整することによりワイヤ送給性が向上し、ひいてはアー
ク安定性及び溶接作業性が良好になる。

【００５５】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、ガ
スシールドアーク溶接用ソリッドワイヤの引張強さ及び
降伏比を適正に調節することにより、溶接作業時のワイ
ヤ送給性が優れ、その結果アークが安定し、良好な溶接
作業性を具備するガスシールドアーク溶接用ソリッドワ
イヤを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】引張試験片の採取方法を示す模式図である。

【図２】ワイヤ送給性及びアーク安定性の測定方法を示
す概略図である。

【符号の説明】

１：コンジットケーブル２：ワイヤ送給モータｐ：引張試験片Ｗ：ワイヤ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】引張強さが７００乃至１０００Ｎ／ｍｍ
²、降伏比が８５乃至９５％であることを特徴とするガ
スシールドアーク溶接用ソリッドワイヤ。
【請求項２】前記引張強さは、７００乃至９００Ｎ／
ｍｍ²であることを特徴とする請求項１に記載のガスシ
ールドアーク溶接用ソリッドワイヤ。