JP2860074B2 - ミグ溶接用アルミニウム合金ワイヤ - Google Patents

ミグ溶接用アルミニウム合金ワイヤ

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JP2860074B2
JP2860074B2 JP7291137A JP29113795A JP2860074B2 JP 2860074 B2 JP2860074 B2 JP 2860074B2 JP 7291137 A JP7291137 A JP 7291137A JP 29113795 A JP29113795 A JP 29113795A JP 2860074 B2 JP2860074 B2 JP 2860074B2
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利彦 中野
亮 小川
啓一 鈴木
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はミグ溶接時におけるアー
クの安定性及びワイヤの送給性が向上したミグ溶接用ア
ルミニウム合金ワイヤに関する。
【0002】
【従来の技術】アルミニウム合金のミグ溶接において、
コンジットチューブ内を通過するミグワイヤを安定に供
給することは不可欠な条件である。ワイヤを安定供給す
るためには、ワイヤの表面を平滑にするか又はワイヤ表
面に油を付着させる方法が公知である。これらは、ワイ
ヤ表面とコンジットチューブとの接触による摩擦抵抗を
減少させることより、溶接作業性の安定を図るものであ
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ワイヤ
の送給が不安定になる原因として、従来より着目されて
いる摩擦抵抗以外にも、通電チップとワイヤとの電気的
な抵抗(以下、通電抵抗という)があるため、摩擦抵抗
を減少させるのみでは、ワイヤ送給の安定性が十分に確
保されない。即ち、アルミニウム合金ワイヤを使用して
ミグ溶接する場合の溶接作業性は、摩擦抵抗及び通電抵
抗の両者に支配されるものである。
【0004】この通電抵抗がワイヤの長手方向に一定し
て大きい場合には、チップの温度が上昇することによっ
て、チップの内径が熱膨張するか又は収縮することがあ
る。その結果、ワイヤとチップとの接触給電点が不安定
になるので、アークの安定性が低下することが多い。ま
た、通電抵抗がワイヤの長手方向に局所的なばらつきを
有する場合においても、接触給電点が不安定になって、
アークの安定性が低下すると共に、コンジットチューブ
内を通過するワイヤに負荷がかかるので、ワイヤの安定
供給が阻害される。
【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、ワイヤの摩擦抵抗及び通電抵抗を減少させ
ることによってアークの安定性及びワイヤの送給性を向
上させることができるミグ溶接用アルミニウム合金ワイ
ヤ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】本発明に係るミグ溶接用
アルミニウム合金ワイヤは、表面処理により金属間化合
物を除去することによりその表面に孔が形成されたアル
ミニウム合金ワイヤにおいて、前記孔の最大サイズは4
乃至20μmであることを特徴とする。
【0007】また、ワイヤ表面積の250000μm2
当たりに存在する前記孔の総面積は3000μm2 以上
であることが好ましい。
【0008】更に、前記孔の総面積をAとし、合金中に
含有される成分Si、Fe、Mn、Mg及びCrの含有
量を重量%で[Si]、[Fe]、[Mn]、[Mg]
及び[Cr]とすると、数式(K=A/([Si]+
[Fe]+[Mn]+[Mg]+[Cr]))によって
表されるKが500以上であることが好ましい。
【0009】
【作用】本願発明者等はアルミニウム合金ワイヤのワイ
ヤ−チップ間の通電抵抗を低減できる方法を開発すべ
く、通電性を阻害している因子について検討した。その
結果、不可避的にワイヤの表面に発生する金属間化合物
が、ワイヤの通電抵抗に大きく影響することを見い出し
た。この金属間化合物は、ミグ溶接用アルミニウム合金
ワイヤを製造する過程において必然的に発生するもので
あり、その発生量は合金系統によって変動するが、基本
的には避けられないものである。
【0010】そこで、本発明においては、このワイヤの
表面に発生する金属間化合物を除去することによって、
ワイヤ−チップ間の通電抵抗を低減させ、アークの安定
性及びワイヤの送給性の向上を図る。ワイヤの表面に発
生した金属間化合物を除去する方法は、例えば、ワイヤ
を機械的に研磨する方法、又は酸若しくはアルカリ液を
使用して化学的に処理する方法等がある。これらの金属
間化合物が除去されたワイヤの表面には、金属間化合物
の欠落痕である孔が確認される。
【0011】以下、本発明におけるミグ溶接用アルミニ
ウム合金ワイヤの表面状態の数値限定理由について説明
する。
【0012】ワイヤ表面の孔の最大サイズ:4乃至20
μm 前述の如く、ワイヤ表面に対して機械的研磨又は化学的
処理を施すことにより金属間化合物を脱落させると、ワ
イヤの表面には金属間化合物の欠落痕である孔が形成さ
れる。この孔の最大サイズが4μm未満であると、ワイ
ヤの表面の金属間化合物全体が、十分に除去されていな
いことを示す。このため、アークの安定性が阻害される
可能性がある。一方、金属間化合物の欠落痕である孔の
最大サイズが20μmを超えると、ワイヤ表面の平滑性
が低下して、送給不良が発生する虞がある。従って、ワ
イヤ表面の孔の最大サイズは4乃至20μmとする。な
お、ワイヤの長手方向のサイズを孔の長さL(μm)、
これに直交する方向のサイズを孔の幅W(μm)とする
と、孔の最大サイズはL及びWの双方における最大サイ
ズとする。
【0013】ワイヤ表面積250000μm2 当たりに
存在する孔の総面積A:3000μm2 以上 前述の如く、ワイヤ表面の孔の大きさは、ワイヤ表面に
形成された金属間化合物の除去の度合いを示している。
ワイヤ表面積250000μm2 当たりに存在する孔の
総面積をAとすると、このAが3000μm2 以上であ
ると、金属間化合物が十分に除去されていることを示
し、良好なアーク安定性を得ることができる。従って、
ワイヤ表面積250000μm2 当たりに存在する孔の
総面積Aは、3000μm2 以上であることが好まし
い。
【0014】ワイヤ中に存在する特定合金成分の総量に
対する孔の総面積Aの比K:500以上 アルミニウム合金ワイヤの表面には、鋳塊時に生成した
Mg2Si、Al6(Fe、Mn)、Al12(Fe、M
n)3Si及びCrAl7等の金属間化合物が存在する。
ワイヤの単位表面積当たりに存在するこれら金属間化合
物の総面積は、ワイヤの合金成分量によって異なるた
め、アークの安定性に必要な孔の総面積Aもワイヤの合
金成分量に応じて変化する。即ち、成分量が異なるアル
ミニウム合金ワイヤについて、下記数式1に示すKが5
00以上であるときに、アークの安定性が向上する。従
って、ワイヤ中に存在する合金成分の総量に対する孔の
総面積の比Kは500以上であることが好ましい。
【0015】
【数1】K=A/([Si]+[Fe]+[Mn]+
[Mg]+[Cr]) 但し、Aはワイヤ表面積250000μm2 当たりに存
在する孔の総面積とし、[X]はワイヤ中に含有される
X成分の含有量(重量%)とする。
【0016】なお、本発明において使用されるワイヤに
は、JISに規定されているA5183−WY、A55
54−WY、A5654−WY、A5356−WY、A
5556−WY及びA4043−WY等がある。
【0017】これらの主な成分であるSi、Fe、M
n、Mg及びCrの各成分範囲については、例えば、A
5183−WYはSiが0.40重量%以下、Feが
0.40重量%以下、Mnが0.50乃至1.0重量
%、Mgが4.3乃至5.2重量%、Crが0.05乃
至0.25重量%である。
【0018】また、A5554−WYはSiが0.25
重量%以下、Feが0.40重量%以下、Mnが0.5
0乃至1.0重量%、Mgが2.4乃至3.0重量%、
Crが0.05乃至0.20重量%である。
【0019】更に、A5654−WYはSi+Feが
0.45重量%以下、Mnが0.01重量%以下、Mg
が3.1乃至3.9重量%、Crが0.15乃至0.3
5重量%である。
【0020】更にまた、A5356−WYはSiが0.
25重量%以下、Feが0.40重量%以下、Mnが
0.05乃至0.20重量%、Mgが4.5乃至5.5
重量%、Crが0.05乃至0.20重量%である。
【0021】更にまた、A5556−WYはSiが0.
25重量%以下、Feが0.40重量%以下、Mnが
0.50乃至1.0重量%、Mgが4.7乃至5.5重
量%、Crが0.05乃至0.20重量%である。
【0022】更にまた、A4043−WYはSiが4.
5乃至6.0重量%、Feが0.8重量%以下、Mnが
0.05重量%以下、Mgが0.05重量%以下であ
る。
【0023】
【実施例】以下、本発明に係るミグ溶接用アルミニウム
合金ワイヤの実施例についてその比較例と比較して具体
的に説明する。
【0024】先ず、ワイヤの合金成分量が、アークの安
定性に必要な孔の総面積に対して、どのような影響を及
ぼすものであるかを確認した。
【0025】図1は縦軸に孔の総面積Aをとり、横軸に
ワイヤ中に存在する特定合金成分の含有量B(B=[S
i]+[Fe]+[Mn]+[Mg]+[Cr])をと
って、ワイヤ中の特定合金成分量とアークの安定性に必
要な孔の総面積との関係を示すグラフ図である。図1に
おいて、白丸はアークの安定性が良好であることを示
し、黒丸はアークが不安定であることを示している。図
1に示すように、ワイヤに含有される特定合金成分の含
有量の増加に伴って、アークの安定性の向上に寄与する
孔の総面積も増加している。このため、この両者の関係
は比例式で表すことができ、図1中に示す比例直線(A
=500×B)よりも孔の総面積Aが減少すると、アー
クの安定性が低下する。従って、本発明においては、合
金成分1重量%に対する孔の総面積Aの比Kが500以
上であると、アークの安定性がより一層向上するものと
した。但し、孔の総面積Aとは、ワイヤ表面積2500
00μm2 当たりに存在する孔の総面積を示す。
【0026】次に、JIS Z3232に規定された化
学成分を有する線材(A5183−WY 1.2mm径
用)を使用して、この線材に通常の伸線工程を施した後
に、ワイヤ表面に形成された金属間化合物を除去する処
理を実施した。その後、このワイヤを実際に使用して、
アークの安定性及びワイヤの送給性について評価した。
但し、金属間化合物の除去方法は、研磨剤によりワイヤ
表面を機械的に処理する方法、及び酸又はアルカリ溶液
にワイヤを浸漬させることによる化学的処理方法のいず
れかを適用した。
【0027】図2はアーク安定性及びワイヤの送給性を
評価するために使用した溶接装置の側面図である。金属
間化合物の除去処理が施されたワイヤ2は送給ローラ1
から送り出され、コンジットケーブル4内を通過して、
溶接トーチ3まで供給される。このコンジットケーブル
4はその途中で1周巻回され、ループ4aを形成してい
る。その後、コンジットケーブル4は溶接トーチ3に供
給される直前に、小さな半円を描くように湾曲して下方
に向けられる。本実施例及び比較例においては、例えば
ループ4aの直径を280mmとし、溶接トーチに供給
される直前のコンジットケーブル4の湾曲部4bの曲率
半径を100mmとした。溶接条件は、溶接電流が約2
00Aであり、溶接電圧が22Vである。
【0028】ワイヤ表面の金属間化合物の除去方法、孔
の状態、ワイヤに含有される合金成分及びこれらから算
出されるK値を下記表1〜4に示す。また、各実施例及
び比較例について評価したアーク安定性及びワイヤの送
給性の評価結果を下記表5及び6に示す。
【0029】
【表1】
【0030】
【表2】
【0031】
【表3】
【0032】
【表4】
【0033】
【表5】
【0034】
【表6】
【0035】上記表1〜6に示すように、ワイヤ表面の
孔の長さL及び孔の幅Wが請求項1に規定した本発明の
範囲内である実施例については、ワイヤの送給性が優れ
たものとなった。特に、実施例No.1〜6、9〜1
1、13、15〜17、19及び21については、請求
項2又は3に規定した範囲も満足しているので、アーク
安定性についても良好な結果となった。
【0036】一方、比較例No.22は従来技術による
ものであり、ワイヤの表面の金属間化合物を除去する処
理を施していないので、アークが不安定となった。比較
例No.23、25、27及び29は孔の長さL又は幅
Wが本発明範囲の下限未満であり、金属間化合物の除去
が不完全であったので、ワイヤの送給性は良好であった
が、アークが不安定となった。また、比較例No.2
4、26、28及び30は孔の長さL又は幅Wが本発明
範囲の上限を超えており、ワイヤ表面の平滑性が低下す
ることによって、ワイヤの送給不良が生じると共に、ア
ーク安定性も若干低下した。
【0037】更に、ワイヤ中の合金成分量が多い線材に
金属間化合物の除去処理を施し、これを使用して同様に
評価した。その結果、含有される合金成分量が多いワイ
ヤは金属間化合物が多量に存在するので、確実にアーク
を安定させるためには、孔の総面積Aが大きいものが必
要であった。
【0038】このように、本発明はワイヤ表面の金属間
化合物を除去することによって、ワイヤ表面の処理方法
に関係なく、アークの安定性及びワイヤの送給性を向上
させることができる。
【0039】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
ワイヤの表面処理時に形成される孔の大きさを適切に規
定しているので、ワイヤの摩擦抵抗及び通電抵抗が減少
し、アークの安定性及びワイヤの送給性が向上したミグ
溶接用アルミニウム合金ワイヤを得ることができる。ま
た、ワイヤの単位面積当たりの孔の総面積又はワイヤ中
の合金含有量当たりの孔の総面積を適切に規制すると、
更にワイヤの送給性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】縦軸に孔の総面積Aをとり、横軸にワイヤ中に
存在する特定合金成分の含有量Bをとって、ワイヤ中の
特定合金成分量とアークの安定性に必要な孔の総面積と
の関係を示すグラフ図である。
【図2】アーク安定性及びワイヤの送給性を評価するた
めに使用した溶接装置の側面図である。
【符号の説明】
1;送給ローラ 2;ワイヤ 3;溶接トーチ 4;コンジットケーブル 4a;ループ 4b;湾曲部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI // B23K 103:10 (56)参考文献 特開 平7−32186(JP,A) 特開 平6−114590(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B23K 35/02

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面処理により金属間化合物を除去する
    ことによりその表面に孔が形成されたアルミニウム合金
    ワイヤにおいて、前記孔の最大サイズは4乃至20μm
    であることを特徴とするミグ溶接用アルミニウム合金ワ
    イヤ。
  2. 【請求項2】 更に、ワイヤ表面積の250000μm
    2 当たりに存在する前記孔の総面積は3000μm2
    上であることを特徴とする請求項1に記載のミグ溶接用
    アルミニウム合金ワイヤ。
  3. 【請求項3】 前記孔の総面積をAとし、合金中に含有
    される成分Si、Fe、Mn、Mg及びCrの含有量を
    重量%で[Si]、[Fe]、[Mn]、[Mg]及び
    [Cr]とすると、数式(K=A/([Si]+[F
    e]+[Mn]+[Mg]+[Cr]))によって表さ
    れるKが500以上であることを特徴とする請求項1又
    は2に記載のミグ溶接用アルミニウム合金ワイヤ。
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