JP2723801B2 - ガスシールドアーク溶接用ワイヤ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はガスシールドアーク溶接
用ワイヤの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】産業機械、自動車及び鉄骨等の製造工程
にて使用されるガスシールドアーク溶接は、年々性能向
上の要求が厳しくなっており、高速・高品質・高能率と
するための改良がなされている。このようなガスシール
ドアーク溶接方法の改良の一手段として、シールドガス
成分の検討及び溶接電源のインバータ制御化等が行われ
ている。

【０００３】しかしながら、高品質な溶接部を安価に能
率良く得るためには、溶接アークの不安定さに起因する
欠陥を防ぎ、安定した溶接アークを長時間維持すること
が最も重要である。ここでいう溶接アークの不安定さと
は、肉眼で分かるアーク長の変動は勿論、肉眼では認め
ることができない短時間のアーク切れと、ワイヤと溶融
プールとの間の短時間の短絡（以下、短絡という）等を
含めたものである。溶接ワイヤが不安定となると、溶融
プールの形状が不規則に変動し、アンダーカット及びオ
ーバラップ等のビード形状の欠陥が発生しやすくなる。
また、多層盛り溶接では、スラグ巻き込み欠陥が発生し
やすくなる。また、不安定なアークはスパッタの発生を
促進して溶接品質を低下させると共に、作業者の疲労を
招き、溶接能率の低下をもたらす。

【０００４】これまでにも、アークを安定すべく種々の
努力がなされてきた。例えば、特公平３−７７０３５号
では、残存潤滑剤を除去した後にワイヤ表面にカルボン
酸カリウム塩を固着させ、その固着量と固着過程で発生
する遊離鉄粉又は遊離銅粉の量を規制することにより、
アーク放電現象を安定化させる技術が提案されている。
また、特開昭６１−３６９６号では、銅メッキを有する
ワイヤの表面に残留する銅粉の量を規制することによ
り、通電銅チップの摩耗とワイヤ送給用のフレキシブル
コンジットチューブの閉塞を防止する技術が提案されて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の技術では、肉眼では認めることができない短時
間のアーク切れ及び短絡等の発生を十分に減少させるこ
とができず、溶接欠陥の発生及び作業者の疲労を十分に
防止するには至っていなかった。

【０００６】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、スパッタの発生が少ないと共に、ワイヤと
溶融プールとの間の短時間の短絡及びアーク切れ等のア
ーク不安定状態を著しく低減することができ、溶接欠陥
の発生及び作業者の疲労を十分に減少させることができ
るガスシールドアーク溶接用ワイヤを提供することを目
的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係るガスシール
ドアーク溶接用ワイヤは、ワイヤ表面の不純物をワイヤ
見かけ表面積の１cm²当たり５μｇ以下に規制し、前記
ワイヤ表面不純物のうち、孔径１０μｍのろ紙（メンブ
レンフィルタ）を通過しないものの質量を、全ワイヤ表
面不純物の質量の４０重量％以下に規制し、全ワイヤ表
面不純物中の銅成分量（銅化合物の場合は銅に換算し
て）を３０重量％以上とし、全ワイヤ中のＣａ量を１０
ppm以下、表面Ｃａ量を３ppm以下に規制したことを特徴
とする。

【０００８】但し、本発明において、ワイヤ表面不純物
の質量は下記方法により測定するものである。ワイヤ表面不純物の質量 ワイヤを石油エーテル等の有機溶媒中で超音波洗浄し、
ワイヤ本体を有機溶媒から除去した後に、有機溶媒を孔
径０．２μｍのろ紙（メンブレンフィルタ）を使用して
ろ過し、ろ紙上の残査をワイヤ表面不純物とする。ワイ
ヤ表面不純物の質量はこのろ紙上の残査の重さを測定し
たものである。この方法によれば、有機溶媒に溶ける送
給用潤滑剤及び防錆用油脂等を除き、それ以外のほこ
り、残留した伸線潤滑剤、伸線潤滑剤が変質したもの、
銅粉、鉄粉、及びアーク安定剤として付着させたアルカ
リ又はアルカリ土類化合物等を有効に測定することがで
きる。

【０００９】このワイヤ表面不純物の質量はワイヤ見か
け表面積の１cm²当たりのものである。従って、抽出さ
れた全不純物量をワイヤ見かけ表面積で除したものがワ
イヤ表面不純物量となる。このワイヤ見かけ表面積は、
下記数式１にて表される。

【００１０】

【数１】（ワイヤ見かけ表面積）＝（ワイヤ直径の平均
値）×（円周率）×（ワイヤの長さ） また、表面Ｃａ量は、以下に示す方法で測定するもので
ある。表面Ｃａ量 ワイヤを塩酸等の適切な酸中に浸漬し、ワイヤ表面のメ
ッキ層を完全に溶解させ、更にその下のワイヤ芯部を若
干量溶解させる。そして、酸に浸漬する前のワイヤ全重
量をａグラム、ワイヤが溶解された重量をｂグラムと
し、更に溶解されたワイヤ中に存在していたＣａ重量を
酸の分析により求めてこれをｃ₁グラムとし、溶解され
ずに残ったワイヤ芯部のＣａ濃度をｄ₁（％）としたと
き、若干溶解されたワイヤ芯部に存在していたＣａ量が
ｂ×ｄ₁／１００により求められるので、表面Ｃａ量は
下記数式２から求められる。

【００１１】

【数２】 表面Ｃａ量（ppm）＝｛（ｃ₁−ｂ×ｄ₁／１００）／ａ｝×１００００００本発明 においては、前述の如くして孔径が０．２μｍの
ろ紙を使用してろ過することにより抽出したワイヤ表面
不純物のうち、孔径１０μｍのろ紙（メンブレンフィル
タ）を通過しないワイヤ表面不純物の質量を、全ワイヤ
表面不純物質量の４０重量％以下にし、全ワイヤ表面不
純物の銅成分量（銅化合物は、銅に換算する）を３０重
量％以上とする。

【００１２】請求項２においては、ワイヤ表面不純物、
送給用潤滑剤及び防錆用油脂等のワイヤ表面付着物を含
む全ワイヤ中に、Ｎａ及び／又はＫを夫々０．１乃至１
０ppm含有する。

【００１３】更に、請求項３においては、ワイヤ固体表
面部を、メッキ層と、メッキ層とワイヤ芯部との界面
と、ワイヤ芯部表面の数十μｍ程度とを合わせたものと
するとき、固体表面Ｎａ及び／又は固体表面Ｋを総量で
０．１ppm以上含むようにしたことを特徴としている。

【００１４】この場合に、固体表面Ｎａとは、下記方法
で測定されたものである。固体表面Ｎａ ワイヤを有機溶剤で脱脂し、塩酸等の適切な酸中に浸漬
し、ワイヤ表面のメッキ層を完全に溶解させ、更にその
下のワイヤ芯部を若干量溶解させる。そして、酸に浸漬
する前のワイヤ全重量をａグラム、ワイヤが溶解された
重量をｂグラムとし、更に溶解されたワイヤ中に存在し
ていたＮａ重量を酸の分析により求めてこれをｃ₂グラ
ムとし、溶解されずに残ったワイヤ芯部のＮａ濃度をｄ
₂（％）としたとき、若干溶解されたワイヤ芯部に存在
していたＮａ量がｂ×ｄ₂／１００により求められるの
で、固体表面Ｎａは下記数式３から求められる。

【００１５】

【数３】固体表面Ｎａ（ppm）＝｛（ｃ₂−ｂ×ｄ₂／１
００）／ａ｝×１００００００ また同様に、固体表面Ｋは、次に示す方法で測定するも
のである。固体表面Ｋ ワイヤを有機溶剤で脱脂し、塩酸等の適切な酸中に浸漬
し、ワイヤ表面のメッキ層を完全に溶解させ、更にその
下のワイヤ芯部を若干量溶解させる。そして、酸に浸漬
する前のワイヤ全重量をａグラム、ワイヤが溶解された
重量をｂグラムとし、更に溶解されたワイヤ中に存在し
ていたＫ重量を酸の分析により求めてこれをｃ₃グラム
とし、溶解されずに残ったワイヤ芯部のＫ濃度をｄ
₃（％）としたとき、若干溶解されたワイヤ芯部に存在
していたＫ量がｂ×ｄ₃／１００により求められるの
で、固体表面Ｋは下記数式３から求められる。

【００１６】

【数３】固体表面Ｋ（ppm）＝｛（ｃ₃−ｂ×ｄ₃／１０
０）／ａ｝×１００００００ 請求項５に記載の発明は、ワイヤの全酸素量が３０乃至
２００ppmであると共に、表面酸素量が２０乃至１８０p
pmである。

【００１７】但し、ワイヤの全酸素量は、下記方法によ
り測定するものである。ワイヤの全酸素量 ワイヤの表面を有機溶剤で脱脂し、乾燥した後に測定し
た酸素量を全酸素量（ppm）とする。

【００１８】また、表面酸素量とは、次に示す方法で測
定するものである。表面酸素量 ワイヤ表面の５０μｍ以上の厚さ部分を研削除去した後
のワイヤ芯部の酸素量を、ワイヤの全酸素量から減算し
たものを表面酸素量（ppm）とする。

【００１９】

【作用】溶接アーク現象を高速度ビデオカメラ及びデー
タレコーダを使用して観察した結果と、ワイヤ及びワイ
ヤ表面の分析結果とから、ワイヤ表面に付着している物
質は、通電チップとワイヤとの電気的な接触を妨害し、
アークを不安定にさせることが判明した。このワイヤ表
面の付着物とは、ほこり、残留した伸線潤滑剤、この伸
線潤滑剤が変質したもの、銅粉、鉄粉、及びアーク安定
剤として付着させたアルカリ又はアルカリ土類化合物等
である。

【００２０】つまり、通電チップとワイヤとの電気的な
接触を考えるならば、ワイヤ表面に付着している物質は
全て悪い影響を与えるものである。但し、物質により影
響の大小があり、寸法が大きい物質は成分の違い以上に
大きな悪影響を与え、また、金属系のワイヤ表面不純物
は非金属系のワイヤ表面不純物に比較して悪影響が小さ
い傾向が認められた。

【００２１】ワイヤ表面に付着している物質を分析する
方法は種々考えられるが、本願発明者等による多数の実
験研究の結果、ワイヤを石油エーテル等の有機溶媒中で
超音波洗浄する方法が最も有効であった。この方法では
数ｋｇ以上のワイヤを容易に分析することができるの
で、微量のワイヤ表面不純物を精度良く捕らえることが
できる。

【００２２】このときの超音波洗浄の程度は、健全なワ
イヤ表面が傷ついて銅粉及び鉄粉を生じるようでは強す
ぎ、ワイヤ表面が傷つかないようなものにする必要があ
る。また、洗浄時間については、ワイヤの超音波洗浄時
間を次第に増加していき、ワイヤ表面不純物量が安定し
た時点で終了とする。

【００２３】また、本発明においては、通電チップとワ
イヤとの電気的な接触の観点から、ワイヤ表面不純物の
量（μｇ）を、ワイヤ見かけ表面積１cm²当たりの量で
規定した。

【００２４】更に、スパッタの発生量を減少させるため
には、ワイヤ表面不純物を少なくさせてアークを安定化
させることに加えて、ワイヤのＣａ量を減少させる必要
があることを見い出した。特に、ワイヤ全体のＣａ量を
減少させるだけではなく、メッキ及びメッキとワイヤ芯
部との界面及びワイヤ芯部表面のＣａを減少させること
が有効である。

【００２５】ワイヤ表面部のＣａを分析する方法は種々
考えられるが、本願発明者等による実験給の結果、前述
の表面Ｃａ量の測定方法が最も有効であった。この方法
によれば、表面部のみを容易に分析することができるの
で、微量のＣａを精度良く捕らえられことができる。こ
のときの酸溶解の程度については、メッキがほぼ溶解す
る時間から溶解時間を次第に増加させていき、ワイヤ芯
部表面が若干溶解するまでのＣａ量が安定した時点を終
点とする。

【００２６】また、アークをより一層安定化させるため
には、ワイヤ先端での溶滴移行をより安定にすることが
必要である。そのために、ワイヤ表面不純物を少なく
し、ワイヤのＣａ量を減少させることに加えて、Ｎａ及
びＫの１種又は２種を含有させることが有効であること
を見い出した。特に、これらのＮａ及びＫをワイヤ全体
に含有させるだけではなく、ワイヤ固体表面部と考えら
れる部分、即ちメッキ層と、メッキ層とワイヤ芯部との
界面と、ワイヤ芯部表面とに、Ｎａ及び／又はＫを含有
させることがより有効であることが判明した。これは、
ワイヤ表面部のＮａ及びＫが、ワイヤ表面付着物のＮａ
及びＫ並びにワイヤ芯部のＮａ及びＫよりも、アーク安
定に有効な場所でアーク空間に放出されているためと推
定される。ワイヤ表面付着物中のＮａ及びＫは、通電チ
ップを出た部分から早期に放出されてしまい、また、ワ
イヤ芯部のＮａ及びＫは、懸垂溶滴になるまで有効に放
出されないためと思われる。

【００２７】ワイヤ表面部のＮａ及びＫを分析する方法
は種々考えられるが、諸々の試験の結果、Ｃａと同様の
方法である前述の固体表面Ｎａ及び固体表面Ｋの測定方
法が有効であった。この方法では表面部のみを容易に分
析することができるので微量のＮａ及びＫを精度良く捕
らえられることができる。このときの酸溶解の程度につ
いても、メッキ層がほぼ溶解する時間から溶解時間を増
加させていき、ワイヤ芯部表面が若干溶解するまでの範
囲で、Ｎａ量又はＫ量が安定した時点を終点とする。

【００２８】また、ワイヤ表面部の酸素量を適切な範囲
に制御すると、溶滴の移行がスムースになる。

【００２９】次に、本発明における数値限定理由につい
て説明する。ワイヤ表面不純物量：５μｇ／cm² ワイヤ表面不純物量が５μｇ／cm²を超えるとアークが
不安定となり、アーク切れ及び短絡が著しく増大し、ア
ンダーカット及びオーバラップ等の溶接欠陥が生じ易く
なると共に、作業者が疲労を感じやすくなる。ワイヤ表
面不純物量を更に減少させて２μｇ以下にすると、より
一層優れた効果が得られる。

【００３０】大粒不純物：４０重量％以下、不純物中の
銅成分量：３０重量％以上 孔径１０μｍのろ紙（メンブレンフィルタ）を通過しな
い大粒のワイヤ表面不純物の質量を抽出された全表面不
純物質量の４０重量％以下にし、抽出された全不純物中
のの銅成分量（銅化合物は、銅に換算する）を３０重量
％以上として、大きな粒の不純物を所定量以下に減少さ
せ、また不純物中の銅成分量を増すことにより、作業性
が向上する。

【００３１】全ワイヤ中のＣａ量：１０ppm以下、表面
Ｃａ量：３ppm以下 ワイヤ中のＣａ量が１０ppmを超えると、スパッタ発生
量が急増する。このため、ワイヤ中のＣａ量を１０ppm
以下にすることが好ましいが、更に減少させて３ppm以
下にすると、スパッタ発生量が急減するのでより良い結
果が得られる。

【００３２】また、表面Ｃａ量が３ppmを超えると、ス
パッタ発生量が急増する。このため、表面Ｃａ量を３pp
m以下にすることが好ましいが、この表面Ｃａ量を更に
減少させて１ppm以下にすると、スパッタ発生量が急減
するのでよりよい結果が得られる。

【００３３】全ワイヤ中のＮａ及び／又はＫ：夫々０．
１乃至１０ppm ワイヤ表面不純物、送給潤滑剤又は防錆用油脂等のワイ
ヤ表面付着物を含む全ワイヤ中に、Ｎａ及びＫの１種又
は２種を夫々０．１ppm以上含むと、アークが安定して
作業者の疲労感が減少するが、０．１ppm未満では不十
分である。更に、Ｎａ及び／又はＫを夫々０．２ppmか
ら５ppmの範囲で含むと、アークの安定性が大きく向上
して、よりよい結果が得られる。また、Ｎａ又はＫのい
ずれかでも１０ppmを超えると、アークの集中性が大き
く劣化するので望ましくない。Ｎａ及びＫはその少なく
とも一方を添加すればよいが、添加する場合は０．１乃
至１０ppmにすることが必要である。

【００３４】固体表面Ｎａ及び固体表面Ｋ：夫々０．１
乃至１０ppm ワイヤ固定表面部にＮａ又はＫを１種又は２種含むと、
アーク安定性が著しく向上し、作業性の疲労感がより減
少するが、０．１ppm未満では不十分である。０．５ppm
以上含有させると、アークの安定性が大きく向上して、
よりよい結果が得られる。また、Ｎａ又はＫのいずれか
でも１０ppmを超えると、アークの集中性が大きく劣化
するので望ましくない。

【００３５】ワイヤの全酸素量：３０乃至２００ppm、
表面酸素量：２０乃至１８０ppm そして、ワイヤの全酸素量を３０乃至２００ppmとし、
且つ、表面酸素量を２０乃至１８０ppmとすると、溶滴
の移行がスムースとなり、作業者の疲労感が減少する。
この範囲では、ワイヤ表面には長さ数十μｍ程度のワイ
ヤ周方向から４５°程度まで傾いた方向の微細な亀裂が
認められることが多く、また、ワイヤ表層部には数μｍ
から数十μｍの深さの粒界酸化と、サブミクロンの大き
さの微細酸化物が多くの場合に認められる。しかし、ワ
イヤの全酸素量が、３０ppm未満では効果が不十分であ
り、２００ppmを超えると、メッキの密着性が悪くな
る。また、表面酸素量が２０ppm未満では効果が不十分
であり、１８０ppmを超えるとメッキの密着性が悪くな
る。表面酸素量が３０ppmから１００ppmまでの範囲で
は、アークの安定性が大きく向上して疲労感がより少な
いので、よりよい結果が得られる。

【００３６】なお、溶接用ソリッドワイヤの組成につい
ては、ＪＩＳ Ｚ３３１２に規定されている範囲内で
は、いずれのものであっても良く、本発明の効果を十分
に発揮できる。例えば、Ｃ；０．００１〜０．１５重量
％、Ｓｉ；０．３０〜１．１０重量％、Ｍｎ；０．８５
〜２．６０重量％、Ｐ；０．００１〜０．０３０重量％
以下、Ｓ；０．００１〜０．０３０重量％以下、Ｃｕ；
０．０１〜０．５０重量％以下を含み、残部が鉄及び不
可避的不純物からなる組成が望ましい。

【００３７】Ｃ：０．００１〜０．１５重量％ Ｃは溶接金属の脱酸及び強度を得る上で必要不可欠の成
分であるが、０．００１重量％未満では脱酸と強度共に
不十分であり、また、０．１５重量％を超えると溶接金
属に高温割れが発生しやすくなるため、０．００１〜
０．１５重量％が望ましい。

【００３８】Ｓｉ：０．３０〜１．１０重量％ Ｓｉは溶接金属の脱酸に必要不可欠の成分であるが、
０．３０重量％未満では脱酸不十分であり、また、１．
１０重量％を超えると溶接金属の靱性が低下しやすくな
るため、０．３０〜１．１０重量％が望ましい。

【００３９】Ｍｎ：０．８５〜２．６０重量％ Ｍｎは溶接金属の脱酸及び強度を得る上で必要不可欠の
成分であるが、０．８５重量％未満では脱酸と強度共に
不十分であり、また、２．６０重量％を超えると溶接金
属に低温割れが発生し易くなるため、０．８５〜２．６
０重量％が望ましい。

【００４０】Ｐ：０．００１〜０．０３０重量％以下 Ｐはワイヤ先端からの溶滴の滑らかな離脱を得る上で必
要不可欠の成分であるが、０．００１重量％未満ではそ
の効果が不十分であり、また、０．０３０重量％を超え
ると溶接金属に高温割れが発生しやすくなるなるため、
０．００１〜０．０３０重量％が望ましい。

【００４１】Ｓ：０．００１〜０．０３０重量％以下 Ｓはワイヤ先端からの溶滴の滑らかな離脱を得る上で必
要不可欠の成分であるが、０．００１重量％未満ではそ
の効果が不十分であり、また、０．０３０重量％を超え
ると溶接金属に高温割れが発生しやすくなるなるため、
０．００１〜０．０３０重量％が望ましい。

【００４２】Ｃｕ：０．０１〜０．５０重量％以下 Ｃｕはワイヤの通電性及び溶接金属の強度を得る上で必
要不可欠の成分であるが、０．０１重量％未満では通電
性と強度共に不十分であり、また、０．５０重量％を超
えると溶接金属に高温割れが発生し易くなるため、０．
０１〜０．５０重量％が望ましい。Ｃｕは、ワイヤ表面
のメッキの形でも、固溶した形でも、ワイヤ結晶粒界析
出物の形のいずれであってもかまわないが、ワイヤの通
電性をより良くするためには、ワイヤ表面のメッキの形
で０．１０〜０．４０重量％であることが望ましい。

【００４３】残部：鉄及び不可避的不純物 不可避的不純物としては、例えばＢｅ、Ｂ、Ｎ、Ｍｇ、
Ｃａ、Ｖ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｓｒ、Ｙ、Ｎｂ、
Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｂａ、Ｗ、Ｈｇ、Ｔ
ｌ、Ｐｂ、Ｂｉ等があり、これらの不純物を夫々０．０
５重量％以下、合計で０．５０重量％以下を含有しても
よい。ワイヤ表面不純物は少ない方が望ましいが、いた
ずらにワイヤ表面不純物を取り除くことは製造費用の急
増につながる。上記元素のいずれか一つでも０．０５重
量％を超えると、アーク不安定が増加し、割れ感受性の
上昇等の悪影響を与えるのでいずれも０．０５重量％以
下が望ましい。また、それらの元素の総量で０．５０重
量％を超えても同様な悪影響を与えるので、総量で０．
５０重量％以下が望ましい。

【００４４】上記成分の他、必要に応じて以下の成分の
１種又は２種以上を適量にて含有させることができる。Ｎｉ：０．０１〜１．８０重量％ Ｎｉは溶接金属の低温靱性及び強度を得る上で有効な成
分であるが、０．０１重量％未満では、低温靱性と強度
がいずれも不十分であり、また、１．８０重量％を超え
ると、溶接金属に高温割れが発生し易くなるため、０．
０１〜１．８０重量％が望ましい。

【００４５】Ｃｒ：０．０１〜０．７０重量％ Ｃｒは溶接金属の強度を得る上で有効な成分であるが、
０．０１重量％未満では不十分であり、また、０．７０
重量％を超えると、溶接金属の伸びが不足しやすくな
り、また、低温割れが発生しやすくなるため、０．０１
〜０．７０重量％が望ましい。

【００４６】Ｍｏ：０．０１〜０．６５重量％ Ｍｏは溶接金属の低温靱性及び強度を得る上で有効な成
分であるが、０．０１重量％未満では、低温靱性と強度
共に不十分であり、また、０．６５重量％を超えると、
溶接金属に高温割れが発生し易くなり、また、溶接金属
の伸びが不足し易くなるため、０．０１〜０．６５重量
％が望ましい。

【００４７】Ａｌ：０．０１〜０．５０重量％ Ａｌは溶接金属の脱酸及び溶接ビードを整形する上で有
効な成分であるが、０．０１重量％未満では、脱酸とビ
ード整形性がいずれも不十分であり、また、０．５０重
量％を超えると、溶接金属に高温割れが発生しやすくな
るため、０．０１〜０．５０重量％が望ましい。

【００４８】Ｔｉ＋Ｚｒ：０．０１〜０．３０重量％ Ｔｉ及びＺｒはいずれも溶接金属の脱酸及びスパッタの
減少に有効な成分である。このため、Ｔｉ及びＺｒを単
独で、又は複合添加するが、総量で０．０１重量％未満
の場合は、脱酸及びスパッタの減少がいずれも不十分で
あり、また、０．３０重量％を超えると、溶接金属に高
温割れが発生しやすくなるため、総量で０．０１〜０．
３０重量％が望ましい。また、ＺｒよりもＴｉのほうが
スパッタの減少にはより有効であり、Ｔｉの含有量をＺ
ｒの含有量より多くすることがより望ましい。

【００４９】

【実施例】次に本発明の実施例について説明する。圧延
又は伸線処理後、必要に応じて熱処理し、その後、洗浄
工程、銅メッキ工程、洗浄工程、仕上げ伸線工程、洗浄
工程、送給用又は防錆用の油付与工程、スプール巻き替
え又は大容量パック製造工程の各工程を順次実施した。
なお、各工程の条件は適宜変更した。得られた溶接ワイ
ヤの直径は１．２ｍｍである。これらの溶接ワイヤにつ
いて、ワイヤ表面不純物量、１０μｍ以上の大粒のワイ
ヤ表面不純物の割合、ワイヤ表面不純物中の銅の割合、
Ｃａ量、及び表面Ｃａ量と、アーク安定性、官能作業
性、及び作業者の疲労感との関係を調べたところ、下記
表１及び表２に示す結果を得た。

【００５０】また、Ｎａ量、Ｋ量、固体表面Ｎａ量、及
び固体表面Ｋ量と、官能作業性及び作業者の疲労感との
関係を調べたところ、下記表３に示すような結果を得
た。

【００５１】また、全酸素量、及び表面酸素量と、官能
作業者性及び作業者の疲労感との関係を調べたところ、
下記表４に示すような結果を得た。

【００５２】なお、各表中のワイヤ表面不純物量、表面
Ｃａ量、固体表面Ｎａ量、固体表面Ｋ量、全酸素量、及
び表面酸素量は前述の各方法で測定した量である。

【００５３】また、アーク安定性については、ＤＣＥＰ
（直流、ワイヤプラス）、溶接電流：２２０Ａ、アーク
電圧：３０Ｖ、溶接時間：６０cm／分、シールドガス：
ＣＯ₂の溶接条件でアーク電圧の変化を測定し、４０Ｖ
以上をアーク切れと判定し、１秒当たりの発生回数を調
べた。

【００５４】また、官能作業性及び作業者の疲労感につ
いては、ＤＣＥＰ、溶接電流：２５０Ａ〜３４０Ａ、ア
ーク電圧：３２Ｖ〜３４Ｖ、溶接時間：２０〜４０cm／
分、シールドガス：ＣＯ₂の溶接条件で調べた。

【００５５】なお、使用したソリッドワイヤの化学成分
は、Ｃ；０．０４重量％、Ｓｉ；０．７５重量％、Ｍ
ｎ；１．７０重量％、Ｐ；０．０１５重量％以下、Ｓ；
０．０１０重量％、Ｃｕ；０．２５重量％、Ｎｉ；０．
０２重量％、Ｃｒ；０．０４重量％、Ｍｏ；０．００５
重量％以下、Ａｌ；０．００８重量％、Ｔｉ；０．１８
重量を含み、残部が９６．５重量％以上のＦｅと不可避
的不純物である。

【００５６】

【表１】

【００５７】但し、実施例１乃至１８は請求項１に相当
するものである。また、比較例１９乃至２３は請求項１
から外れるものである。

【００５８】

【表２】

【００５９】但し、表２において、官能作業性は、１が
劣る場合、２及び３が良好な場合、４及び５が優秀な場
合であり、いずれも数字が大きい方が優れている。

【００６０】また、作業者の疲労感は、１が疲労感が大
きい場合、２及び３が良好な場合、４及び５が疲労感が
少ない場合である。この場合も、数字が大きい方が疲労
感が少なくて良好である。

【００６１】

【表３】

【００６２】但し、実施例２４乃至３１は請求項２に相
当するものであり、実施例３２乃至４０は請求項３に相
当するものである。また、比較例４１乃至４４は請求項
２又は３から外れるものであり、請求項１は満足する。

【００６３】また、 ワイヤ表面不純物 ：３〜４μｇ／cm² １０μｍ以上のワイヤ表面不純物 ：５〜３５重量％ ワイヤ表面不純物中の銅 ：５０〜９５重量％ ワイヤのＣａ量 ：３ppm以下 ワイヤの表面Ｃａ量 ：１ppm以下 官能作業性 ：１（劣）−２−３（良好）−４−５
（優） 作業者の疲労感：１（大）−２−３（良好）−４−５
（小）。

【００６４】

【表４】

【００６５】実施例４５乃至５４は本発明の請求項４に
相当するものであり、比較例５５乃至６１は請求項４か
ら外れるが、請求項１は満足するものである。

【００６６】但し、 ワイヤ表面不純物 ：３〜４μｇ／cm² １０μｍ以上のワイヤ表面不純物 ：５〜３５重量％ ワイヤ表面不純物中の銅 ：５０〜９５重量％ ワイヤのＣａ量 ：３ppm以下 ワイヤの表面Ｃａ量 ：１ppm以下 ワイヤのＮａ量 ：０．８〜２．５ppm ワイヤのＫ量 ：０．７〜２．９ppm ワイヤの固体表面Ｎａ量 ：０．５〜２．４ppm ワイヤの固体表面Ｋ量 ：０．５〜２．８ppm 官能作業性 ：１（劣）−２−３（良好）−４−５
（優） 作業者の疲労感：１（大）−２−３（良好）−４−５
（小）。

【００６７】これらの表からわかるように、本発明の実
施例の溶接ワイヤは比較例の溶接ワイヤに比して優れた
効果を有する。

【００６８】即ち、表１、２において、本発明の実施例
１〜１３に示すように、ワイヤ表面不純物量をワイヤ見
かけ表面積の１cm²当たり５μｇ以下にし、ワイヤ中の
Ｃａ量を１０ppm以下にし、更に、表面Ｃａ量を３ppm以
下にすることにより、アークが安定になり、作業性が改
善され、作業者の疲労感が減少することがわかる。ワイ
ヤ表面不純物量、Ｃａ量及び表面Ｃａ量は少ない方がよ
く、夫々、同２μｇ以下、３ppm以下、１ppm以下にでき
れば更にアークを安定できる。

【００６９】また、表１、２において、実施例１４〜１
８に示すように、ワイヤ表面不純物の１０μｍ以上のも
のの割合を４０重量％以下にし、ワイヤ表面不純物中の
銅の割合を３０重量％以上にすることにより、更に一層
よい結果が得られることがわかる。

【００７０】また、表３において、本発明の実施例２４
〜３１に示すように、Ｎａ及びＫを夫々１０ppm以下、
且つＮａ及び／又はＫを０．１ppm以上含有させること
により、アークを安定にし、作業者の疲労感を減少でき
ることが分かる。Ｎａ及びＫは０．２ppmから５ppmの範
囲が良く、この場合に更に一層アークを安定化できる。

【００７１】また、表３において、実施例３２〜４０に
示すように、ワイヤ固体表面部に、固体表面Ｎａ及び／
又は固体表面Ｋを０．１ppm以上含ませることにより、
更にアークを安定にし、作業者の疲労感を減少できるこ
とが分かる。固体表面Ｎａ及び固体表面Ｋは、０．２pp
mから５ppmの範囲がよく、この場合に、更に一層作業性
を向上させ、疲労感を少なくできる。

【００７２】また、表４において、実施例４５〜５４に
示すように、全酸素量を３０ppmから２００ppm以下と
し、且つ表面酸素量を２０ppmから１８０ppmとすると、
作業者の疲労感を減少できることが分かる。更に、表面
酸素量を３０ppmから１００ppmとすることにより、更に
一層アークを安定にし、作業者の疲労感を大きく減少で
きることが分かる。このとき、ワイヤ表面には均一な亀
甲状の表面亀裂が認められた。

【００７３】これらの工程の中では、熱処理以降の工程
の寄与が相対的に大きく、各工程で適切な管理を行わな
ければ十分な結果が得られなかった。

【００７４】また、各洗浄工程においてワイヤ表面を傷
めることを極力防止しなければ、ワイヤが使用されると
きに、ワイヤ表面がフレキシブルコンジットチューブと
の接触で剥離し易くなり、送給を阻害することになる。

【００７５】なお、表１に示した直径１．２ｍｍのワイ
ヤだけでなく、他の直径及び成分を有するワイヤでも同
様な結果が得られている。また、銅メッキを施したフラ
ックス入りワイヤでも同様な結果が得られている。

【００７６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ワイヤ表面のワイヤ表面不純物量及びＣａ量を所定範囲
内に規定したワイヤは、溶接アークの安定性が著しく向
上し、高速溶接でもアーク不安定による溶接欠陥が発生
し難く、また、作業者の疲労が減少して品質及び作業能
率が向上する。このように、本発明はガスシールドアー
ク溶接を行う技術分野において、多大の貢献をなす。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−80196（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−249291（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−327395（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−248594（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−46994（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−164185（ＪＰ，Ａ) 小林実編「ＪＩＳ使い方シリーズ 新 版 溶接材料選択のポイント」（平成４ −５−20）、財団法人日本規格協会、第 213−215頁

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワイヤ表面の不純物をワイヤ見かけ表面
   積の１cm²当たり５μｇ以下に規制し、前記ワイヤ表面
   不純物のうち、孔径１０μｍのろ紙（メンブレンフィル
   タ）を通過しないものの質量を、全ワイヤ表面不純物の
   質量の４０重量％以下に規制し、全ワイヤ表面不純物中
   の銅成分量（銅化合物の場合は銅に換算して）を３０重
   量％以上とし、全ワイヤ中のＣａ量を１０ppm以下、表
   面Ｃａ量を３ppm以下に規制したことを特徴とするガス
   シールドアーク溶接用ワイヤ。
2. 【請求項２】 前記ワイヤ表面不純物を含む全ワイヤ中
   に、Ｎａ及び／又はＫを夫々０．１乃至１０ppm含有す
   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
   ク溶接用ワイヤ。
3. 【請求項３】 ワイヤ固体表面部に、固体表面Ｎａ及び
   ／又は固体表面Ｋを総量で０．１ppm以上含有すること
   を特徴とする請求項２に記載のガスシールドアーク溶接
   用ワイヤ。
4. 【請求項４】 ワイヤの全酸素量が、３０乃至２００pp
   mであると共に、表面酸素量が２０乃至１８０ppmである
   ことを特徴とする請求項３に記載のガスシールドアーク
   溶接用ワイヤ。
5. 【請求項５】 ワイヤ組成は、Ｃ：０．００１乃至０．
   １５重量％、Ｓｉ：０．３０乃至１．１０重量％、Ｍ
   ｎ：０．８５乃至２．６０重量％、Ｐ：０．００１乃至
   ０．０３０重量％、Ｓ：０．００１乃至０．０３０重量
   ％、Ｃｕ：０．０１乃至０．５０重量％を含有し、残部
   が鉄及び不可避的不純物であることを特徴とする請求項
   ４に記載のガスシールドアーク溶接用ワイヤ。
6. 【請求項６】 ワイヤ組成は、Ｃ：０．００１乃至０．
   １５重量％、Ｓｉ：０．３０乃至１．１０重量％、Ｍ
   ｎ：０．８５乃至２．６０重量％、Ｐ：０．００１乃至
   ０．０３０重量％、Ｓ：０．００１乃至０．０３０重量
   ％、Ｃｕ：０．０１乃至０．５０重量％を含有し、更
   に、Ｎｉ：０．０１乃至１．８０重量％、Ｃｒ：０．０
   １乃至０．７０重量％、Ｍｏ；０．０１乃至０．６５重
   量％、Ａｌ：０．０１乃至０．５０重量％及び［Ｔｉ＋
   Ｚｒ］：０．０１乃至０．３０重量％からなる群から選
   択された少なくとも１種の成分を含有し、残部が鉄及び
   不可避的不純物であることを特徴とする請求項４に記載
   のガスシールドアーク溶接用ワイヤ。