JP2793970B2 - エレクトロスラグ溶接用ワイヤ装填物 - Google Patents

エレクトロスラグ溶接用ワイヤ装填物

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、非消耗ノズル式エレク
トロスラグ溶接に用いられる溶接用ワイヤを円筒状の収
納パックにループ状に積層したエレクトロスラグ溶接用
ワイヤ装填物に関する。
【0002】
【従来の技術及びその問題点】非消耗ノズル式エレクト
ロスラグ溶接を行うに当たり、ペールパックを使用する
場合、パック内に落とし込まれたワイヤには曲げ及びね
じれ等が発生しており、これによりワイヤには残留応力
が存在し、この残留応力により、チップ先端のワイヤが
自然に移動してしまうという難点がある。
【0003】このため、そのまま溶接を行うと、希に、
ワイヤ送給不良又は融合不良、溶込み不足及びスラグ巻
等の溶接欠陥が生じることがあった。本願発明者等が詳
細に観察した結果、これらの不具合は、チップ先端のワ
イヤ軌跡に不均一が生じたときに発生していることが判
明した。
【0004】このような現象に対し、これまでも例えば
特開平6−238470のように、ワイヤ1ループ当た
りの振れ量を限定し、チップ先端でのワイヤの振れを3
0°〜180°に押さえることが提案されているが、上
記問題点を解決できるまでには至っていない。
【0005】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、非消耗ノズル式エレクトロスラグ溶接を施
工するに当たり、送給不良、融合不良、溶け込み不足及
びスラグ巻き等の溶接欠陥が生じにくいエレクトロスラ
グ溶接用ワイヤ装填物を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明に係るエレクトロ
スラグ溶接用ワイヤ装填物は、長さ25〜60mmの交
換式通電チップを使用し、通電チップの直前に長さ60
0mm以上の直線部を有し、そこから方向転換ローラ又
はフレキシブルコンジットケーブルにつながる送給系を
持つ非消耗ノズル式エレクトロスラグ溶接機で使用する
エレクトロスラグ溶接用ソリッドワイヤ装填物におい
て、ワイヤ径が1.4〜2.4mmのエレクトロスラグ
溶接用ソリッドワイヤで、Cuメッキ量は0.12〜
0.55重量%、ワイヤ抗張力は570〜860N/m
2、うねりとしてピッチが1000〜2700mm、
振幅が100〜700mmとなるよう調整されているこ
とを特徴とする。
【0007】
【作用】図1はチップ先端のワイヤ軌跡を表したもので
ある。図1(a)に示すように、ワイヤ先端はX−Y座
標の中心に向けて送給されるものとする。そうすると、
正常な場合は、図1(b)に示すように、ワイヤ先端は
周期的に円弧又は円を描くように移動して行くが、異常
があった場合は、図1(c)に示すように、ある期間、
一部にワイヤ先端が停留し、集中してしまう。
【0008】本願発明者等がこのようなチップ先端のワ
イヤ軌跡異常の原因を調査した結果、ワイヤのうねり形
状が、ワイヤ送給系の曲率を持った部分と干渉して発生
することが分かった。図2に示すように、ワイヤはピッ
チ及び振幅をもつうねりを有して送給される。そこで、
本願発明者等が実際に製造可能なワイヤ抗張力570〜
860N/mm2の範囲でピッチ及び振幅を変化させて
ワイヤの軌跡及び溶接欠陥の発生を確認したところ、異
常が発生しにくいものは、ピッチ1000〜2700m
m、振幅100〜700mmであった。なお、ワイヤ装
填物から非消耗ノズル式エレクトロスラブ溶接機までの
ワイヤ送給経路の長さが長くなると送給負荷が大きくな
るためピッチが1200〜2500mm、振幅が150
〜600mmが望ましい。ピッチ及び振幅は、収納パッ
クより癖がつかないようにワイヤを5輪取り出し、ワイ
ヤの持つ弾性変形分を開放するように平面上に展開した
ときの形状を測定したものである。
【0009】また、溶接中に通電チップ部で微少融着に
よるワイヤ送給抵抗が発生するが、チップ先端のワイヤ
軌跡に異常が生じるとチップ直上の直線部においてワイ
ヤが不規則な挙動を増し、この直線部が600mm未満
では溶接欠陥につながる軌跡不整が助長されることがわ
かった。しかしながら、この直線部分は非消耗ノズル式
エレクトロスラグ溶接においては、1500mm位まで
はノズルとして必ず存在するものであり、本発明は12
00mmを基準として実験を進めたが、ノズル長さとし
ては1700mmまでは本発明の範囲でカバーすること
が確認された。なお、ワイヤ径については、1.4mm
未満では開先内を溶かすための十分な電流を流すことが
できず融合不良が発生する。また2.4mmを超える
と、ワイヤの剛性が上がり、送給負荷が大きくなるとと
もに市販の溶接電流では十分に電流を上げることができ
ず溶込み不足が生じ易くなる。なお、本発明においてワ
イヤ径とは公称径を示す。
【0010】更に、上記ワイヤ送給異常に関して、以下
に示す項目も重要な因子となる。1.Cuメッキ量 Cuメッキ量は0.12〜0.55重量%とするのが適
正であり、この範囲では微少融着に起因する送給抵抗が
小さくなり、軌跡異常が生じにくい。仮に、軌跡異常が
生じても、その程度が小さい。Cuメッキ量が0.55
重量%より多い場合は、メッキコストが高くなり、しか
もメッキ剥離によるノズル詰まりが発生したり、溶接金
属の耐割れ性が低下する等の不都合がある。また、Cu
メッキ量が0.12重量%未満の場合、微少融着に起因
する送給抵抗が大きくなり、チップ先端のワイヤ軌跡異
常が生じやすく、かつその程度は大きくなる。望ましく
は、Cuメッキ量を0.18〜0.35重量%の範囲と
する。2.ワイヤ抗張力 ワイヤ抗張力は570〜860N/mm2とするのが適
当である。860N/mm2を超えると、ワイヤ送給経
路中での摩擦及び変形抵抗が大きく、安定して送給でき
なくなり、溶接が不安定になる。ワイヤ抗張力が570
N/mm2未満になると、チップ先端のワイヤ軌跡異常
が生じやすくなり、かつその程度が大きい。望ましく
は、ワイヤ抗張力は600〜840N/mm2の範囲で
ある。3.通電チップ 通電チップは交換式のものを使用するが、通電部の長さ
は25〜60mmとする。通電部の長さが60mmより
長いと、主通電点がチップ上部に移動した場合に、チッ
プ内でワイヤが加熱され、ワイヤがチップに融着してし
まう。また、通電部の長さが25mm未満であると、通
電が安定せず、微少融着が発生しやすくなるため、送給
抵抗が大きくなってしまう。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例について、その比較例
と比較して説明する。図3は非消耗ノズル式エレクトロ
スラグ溶接方法を示す模式図である。溶接すべき母材1
と母材2と垂直に突き合わせ、この突合せ開先部を1対
の鋼製当金3、4で挟み、母材1と母材2との間の間隙
に、通電チップ7及び溶接ワイヤ8を上方から垂直に挿
入する。この通電チップ7は直線状の非消耗ノズル6の
下端に設置されており、この非消耗ノズル6を母材の上
方に配置した送給ローラ5により上方に引き上げるよう
になっている。本発明において、通電チップの直前の直
線部といっているのは、本実施例においては、このチッ
プの上方に配置された非消耗ノズル6のことであり、非
消耗ノズル6の長さが直線部の長さとなる。
【0012】このエレクトロスラグ溶接装置において
は、開先深部まで挿入されたチップ7から下方に突出す
るワイヤ8と母材との間でアークが形成され、溶融金属
10とその上の溶融スラグ9とが生成される。溶融金属
10が凝固して溶接金属11となる。
【0013】本実施例においては、ピッチ及び振幅等を
調整したペイルパックに装填されたワイヤを用い、図3
に示す装置を用いて非消耗ノズル式エレクトロスラグ溶
接法にて溶接した。各ワイヤ径にピッチ、振幅、ワイヤ
抗張力、Cuメッキ量、通電チップ長さを種々変化組み
合わせて、溶接長当たりの送給停止回数、融合不良及び
溶込み不良発生並びにスラグ巻き発生の有無を調査し、
総合的に評価した。
【0014】スキンプレート、ダイヤフラム及び鋼製当
金からなる開先形状は図4に示すとおりであり、使用鋼
材(母材)の組成は下記表1に示すとおりである。ま
た、表2はワイヤ径、うねりのピッチ、振幅、抗張力、
メッキ量、通電チップの長さ、直線部の長さを示す。そ
して、溶接試験の結果を下記表3に示す。
【0015】
【表1】
【0016】
【表2】
【0017】
【表3】
【0018】溶接ワイヤはJIS Z3312 YGW
17相当品、使用フラックスはJIS Z3352 F
S−FG3相当品を使用した。ワイヤ径が1.6mmの
ものは溶接電流380A、アーク電圧45Vであり、ワ
イヤ径が1.4mmのものは溶接電流300A、アーク
電圧42Vであり、ワイヤ径が2.4mmのものは溶接
電流560A、アーク電圧44Vで溶接を行った。
【0019】表3に示すように、No.2,9,10,
13,22のワイヤは、ピッチ、振幅、ワイヤ抗張力及
びメッキ量の全てに本発明条件を満足するものであり、
溶接欠陥がない良好な溶接結果が得られた。
【0020】一方、No.1,8,21は、ピッチが短
く、このため、送給不良が発生し、欠陥が発生した。N
o.3,11,23は、ピッチが長く、開先内でのワイ
ヤの軌跡が不安定となり、溶込み不良が発生した。N
o.12は、振幅が狭いため、送給不良が発生し、融合
不良が発生した。No.14は、振幅が大きいため、ワ
イヤ軌跡が不安定となり、溶込み不良が発生した。N
o.4,16,24はワイヤ抗張力が低く、ワイヤ軌跡
異常からか、融合不良及びスラグ巻が発生した。No.
15はワイヤ抗張力が高く、送給不良が発生した。N
o.5,17,25はCuメッキが少なく、チップ内で
送給不良が発生し、一部に融合不良が発生した。No.
18は溶接中にメッキ剥離が見られ、送給不良が発生し
た。No.7,20,27は通電チップ長さが短く、通
電の不安定がみられ、送給不良が発生した。No.6,
19,26は通電チップ長さが長く、チップ内でワイヤ
融着が起き、送給不良が発生した。No.28,29は
チップ前の直線部が短く、ワイヤ軌跡異常が見られ、融
合不良及びスラグ巻が発生した。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るエレ
クトロスラグ溶接用ワイヤ装填物を使用すれば、非消耗
ノズル式エレクトロスラグ溶接による施工に際し、融合
不良、溶け込み不良及びスラグ巻等の溶接欠陥がない良
好な溶接施工を実施できる。このように、本発明は非消
耗ノズル式エレクトロスラグ溶接の分野において、極め
て優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】チップ先端でのワイヤ軌跡を説明する図であ
る。
【図2】ワイヤのうねり(ピッチ及び振幅)を説明する
図である。
【図3】非消耗ノズル式エレクトロスラグ溶接方法を示
す模式図である。
【図4】開先形状を示す模式図である。
【符号の説明】
1、2:母材 3、4:鋼製当金 5:送給ローラ 6:非消耗ノズル 7:通電チップ 8:溶接ワイヤ 9:溶融スラグ 10:溶融金属 11:溶接金属
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B23K 35/30 B23K 9/12 B23K 35/02

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 長さ25〜60mmの交換式通電チップ
    を使用し、通電チップの直前に長さ600mm以上の直
    線部を有し、そこから方向転換ローラ又はフレキシブル
    コンジットケーブルにつながる送給系を持つ非消耗ノズ
    ル式エレクトロスラグ溶接機で使用するエレクトロスラ
    グ溶接用ソリッドワイヤ装填物において、ワイヤ径が
    1.4〜2.4mmのエレクトロスラグ溶接用ソリッド
    ワイヤで、Cuメッキ量は0.12〜0.55重量%、
    ワイヤ抗張力は570〜860N/mm2、うねりとし
    てピッチが1000〜2700mm、振幅が100〜7
    00mmとなるよう調整されていることを特徴とするエ
    レクトロスラグ溶接用ソリッドワイヤ装填物。
  2. 【請求項2】 Cuメッキ量は0.18〜0.35重量
    %、ワイヤ抗張力は600〜840N/mm2、うねり
    としてピッチが1200〜2500mm、振幅が150
    〜600mmとなるよう調整されていることを特徴とす
    る請求項1に記載のエレクトロスラグ溶接用ソリッドワ
    イヤ装填物。
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