JP3529669B2 - アーク溶接用ノーメッキワイヤおよびアーク溶接法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アーク溶接用のノ
ーメッキワイヤと該ワイヤを用いたアーク溶接法に関
し、より詳細には、溶接時におけるアーク安定性が良好
でスパッタやヒュームの発生量が非常に少なく、円滑な
溶接作業性の下で良好な溶接ビードを形成することので
きるアーク溶接用のノーメッキワイヤ、およびこれを用
いたアーク溶接法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車、造船、鉄骨などの分野ではガス
シールドアーク溶接法が広く採用されている。アーク溶
接法を採用することによって得られる良好な溶接ビード
は、安定したアークによる規則正しい溶滴移行によって
もたらされるもので、アークが不安定になるとビードの
乱れが生じるばかりでなく、スパッタ発生による溶接部
の外観不良、溶接欠陥の増大、溶接作業性の悪化など、
多くの障害を引き起こす。従って、溶接継手の要求品質
が益々高まってきている昨今、アークの安定化および低
スパッタ化に対する要望は一段と高まっている。

【０００３】尚、溶接ワイヤ表面に銅などの導電性金属
材をメッキしたものは、通電チップとの通電性が良好で
あるためアーク安定性が良好であり、スパッタやヒュー
ム発生量も少なく、良好な溶接作業性を確保できるが、
ノーメッキワイヤではアーク不安定によるスパッタやヒ
ュームの多発や溶接ビードの形状不良がしばしば問題と
なっている。

【０００４】そこで、ノーメッキワイヤについてもアー
クを安定化してスパッタを抑制するための手段が種々提
案されており、たとえば、溶接ワイヤの送給性を安定化
する方法、ワイヤへの充填フラックスやワイヤ表面塗布
物質によってアークを安定化させる方法などが試みられ
ている。

【０００５】特に、ワイヤ送給装置の送給ローラーから
溶接トーチまでのコンジットチューブ内での摩擦による
送給抵抗の増大は、溶接ワイヤの安定送給を阻害し、ア
ーク長の大きな変動をもたらすことから、送給抵抗を低
下させることによりアークを安定化させる手法が多数提
案されている。これらには、特開平１−１６６８９９
号、同２−２８４７９２号、同６−２８５６７８号、同
８−１５５６７１号、同８−２０６８７９号、同９−７
０６８４号、同９−３２３１９１号に開示されている如
く、ワイヤ表面に油性潤滑剤や固体潤滑剤を塗付し、あ
るいは固体潤滑剤と安定化剤であるＴｉＯ₂を塗布して
送給性を改善する方法、特開平７−４７４９０号、同７
−３２８７８９号、同７−２２３０８７号、同８−１９
７２７８号などに示されている如く、ワイヤ表面に凹凸
を設けたり、更にはその凹凸内に潤滑剤を充填してコン
ジットチューブ内での摩擦を低減する方法、さらには特
開平１０−１９３１７５号に記載されている如く、鉄鋼
材の溶接ヒューム粉末を伸線用潤滑剤に添加しておき、
伸線工程で溶接ワイヤ表面の窪みに該ヒューム粉末を埋
め込んでから潤滑油を含侵させることにより、潤滑剤の
保持性を高めてコンジットチューブ内での送給抵抗を低
減させる手法などが挙げられる。

【０００６】ところがこれらの手法は、元々の送給抵抗
が著しく大きい場合にはある程度有効であるが、これら
の手法により送給抵抗を充分に低下させたとしてもスパ
ッタの発生などを皆無にできるわけではなく、市場の厳
しい品質要求を満たすまでには至っていない。つまりス
パッタの発生を送給安定性の改善だけで完全に解消する
ことはできず、他の改善手法と併用しなければ需要者の
要望を十分に満たすことはできない。

【０００７】ところで、アーク溶接時における溶滴移行
を安定化させるには、アークの収斂状態を緩和させるこ
とが有効と考えられており、よりソフトなアークが得ら
れ易いＡｒガスシールド溶接法が一般的に採用されてい
る。

【０００８】また最近、ワイヤ内の充填フラックス内、
あるいはワイヤ表面に低電離性の元素、例えばカリウム
やリチウムなどを含有させる方法が提案されており、た
とえば特開平７−４７４９０号、同７−３１４１７９
号、同７−１７８５８８号、同９−１３６１８６号など
には、ワイヤ表面にカリウム源を付着させることによ
り、アークを安定化すると共にスパッタ低減を図る手法
が示されている。

【０００９】しかし消耗電極型溶接であるそれらの溶接
法では、アーク溶接工程で蒸発するプラズマ構成元素の
大半が鉄原子であるため、フラックスの一部としてカリ
ウム源を添加したりワイヤ表面に相当量のカリウム源を
存在させたとしても、鉄蒸気に対して十分量のカリウム
をアークプラズマ内へ供給することは難しく、アーク状
態に顕著な影響を及ぼしてアークを安定化させるに足る
カリウム源を確保することは現実問題として非常に困難
であるため、満足のいく改質効果は得られ難い。

【００１０】この他、特開平５−６９１８１号や同７−
５１８８２号には、スパッタ低減を目的としてワイヤ表
面のメッキ層に酸化物を含有させる提案がなされてい
る。これらの方法では、伸線加工時に酸化物粉末をメッ
キ層内へ押し込み、アーク溶接用メッキワイヤとしての
スパッタ低減を図るものであるが、伸線加工によりメッ
キ皮膜中に酸化物粉末を押し込む必要があるため、ダイ
スの摩耗など製造上の問題が生じてくる。またメッキ皮
膜中に酸化物を分散させる方法も提案されているが、製
造上の問題から品質安定性に難がある。

【００１１】更に、規則正しい溶滴移行を促すことによ
りスパッタを低減する他の方法として、アーク溶接用の
電源にパルス電源を使用する方法も提案されている。こ
の方法は、通常用いられる定常溶接電流に対し意図的に
電流波形を変化させ、具体的には周期的なパルス波形を
定常電流に重畳させて溶滴移行を促す方法であるが、こ
の方法を実用化するには、高価な溶接電源を必要とし既
存の溶接設備を有する施工現場では利用できない、適用
条件範囲が狭い、パワーケーブルの長さ等の影響を受け
てパルス波形が変化する、といった様々の問題が指摘さ
れる。

【００１２】また、溶接ワイヤの表面に塗布された前記
固体潤滑剤やアーク安定化剤は、長時間の使用によって
送給用コンジットチューブや給電チップの内面で脱落し
て堆積し、コンジットチューブや給電チップの詰まりを
引き起こすという問題がある。コンジットチューブや給
電チップ内で詰まりが生じると、溶接ワイヤの送給抵抗
が増大して送給安定性が阻害され、アーク状態はかえっ
て不安定になるため、特に長時間の安定操業が求められ
る自動溶接では大きな問題となる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の様な事
情に着目してなされたもので、その目的は、たとえば長
尺のコンジットチューブを屈曲して用いた場合でも、コ
ンジットチューブ内での詰まりを起こすことなく優れた
送給安定性を示し、しかもアーク状態や溶滴移行が良好
で安定した溶接状態を継続することのできるアーク溶接
用ノーメッキワイヤを提供し、また該溶接用ノーメッキ
ワイヤを使用することにより少ないスパッタやヒューム
発生量の下で均質で良好な溶接ビードを形成することの
できるアーク溶接法を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すること
のできた本発明に係るアーク溶接用ノーメッキワイヤと
は、平均粒子径が０．００１〜２μｍである絶縁性無機
質粉末及び／又は平均粒子径が０．０１〜５μｍである
導電性無機質粉末を、水溶性高分子により、溶接ワイヤ
表面にワイヤ１０ｋｇ当たり０．００１〜２ｇ付着せし
めてなり、スパッタおよびヒューム発生量の低減された
アーク溶接用ノーメッキワイヤである。

【００１５】本発明において、溶接用ノーメッキワイヤ
の表面に付着される上記絶縁性無機質粉末としては、カ
ーボン、炭化チタン、炭化タングステン、酸化アルミニ
ウム、酸化珪素、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化錫、酸化チタ
ン、弗化カーボン、硫化モリブデン、硫化タングステ
ン、硫化鉄、窒化チタン、窒化クロム、窒化硼素などが
例示され、また上記導電性無機質粉末の具体例として
は、錫、亜鉛、銅、鉄などが挙げられ、これらは単独で
使用し得る他、必要により２種以上を併用することがで
きる。

【００１６】また上記水溶性高分子は、前述した無機質
粉末をワイヤ表面に付着させるためのバインダーとして
機能するをものであり、様々の水溶性高分子が挙げられ
るが、中でも特に好ましいのはバインダーとしての性能
に加えて防錆効果を発揮するポリビニルアルコールであ
り、また該ポリビニルアルコールのワイヤ表面への好ま
しい付着量は、ワイヤ１０ｋｇ当たり０．００１〜０．
５ｇの範囲である。

【００１７】また本発明のワイヤには、更にその表面
に、植物油、動物油、鉱物油または合成油を、好ましく
はワイヤ１０ｋｇ当たり０．１〜２ｇ程度塗付し、送給
性を一段と高めることも有効である。

【００１８】更に本発明に係る溶接法は、水溶性高分子
を介して表面に無機質粉末が付着された上記アーク溶接
用ノーメッキワイヤを使用し、通電チップとの間で断続
的な通電、遮断を繰り返すことによって溶滴の離脱を促
進し、スパッタおよびヒューム発生量を低減するところ
に要旨を有している。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明のアーク溶接用ノーメッキ
ワイヤ（以下、単に溶接用ワイヤということがある）
は、所定量の無機質粉末を水溶性高分子によりワイヤ表
面に付着させたもので、コンジットチューブ内での送給
抵抗を低く維持すると共に溶滴移行も円滑であり、これ
まで以上にスムーズな溶滴移行を実現することにより、
ヒュームやスパッタの発生量を激減しつつ良好な溶接ビ
ードを形成可能にしたものである。

【００２０】ここで、溶接用ワイヤの表面に付着させる
無機質粉末としては、絶縁性の無機質粉末あるいは導電
性の無機質粉末が挙げられ、これら無機質粉末の具体例
としては、カーボンおよび炭化物(Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，
Ｎｂ，Ｗ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｖ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，
Ｃｒ，Ｓｉ，Ｂ，Ｆなどの炭化物)、酸化物（Ａｌ，Ｓ
ｉ，Ｓｎ，Ｃｕ，Ｆｅ，Ｔｉ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｎｂ，Ｚ
ｒ，Ｉｎ，Ｚｎ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔａなどの酸化物、あるい
は溶接ヒューム等の複合酸化物）、窒化物（Ａｌ，Ｔ
ｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｗ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｖ，Ｍｎ，Ｆ
ｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｂ，Ｓｉなどの窒化物）、硫化
物（Ｓｎ，Ｐｂ，Ｃｄ，Ｓｂ，Ｃｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｆｅ，
Ｍｎ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｚｎなどの硫化物）、金属粉末（Ｓ
ｉ，Ｓｎ，Ｃｕ，Ｆｅ，Ｔｉ，Ｃｏ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｉ
ｎ，Ｚｎ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔａなど）が挙げられる。

【００２１】これらの無機質粉末は、平均粒子径として
金属粉末の場合は０．０１μｍ以上５μｍ以下、より好
ましくは０．０５μｍ以上、１μｍ以下、その他の無機
質粉末（炭化物、酸化物、窒化物、硫化物など）の場合
は、０．００１μｍ以上２μｍ以下、より好ましくは
０．０１μｍ以上、０．５μｍ以下のものであり、これ
ら無機質粉末の溶接用ワイヤ表面への総付着量は、溶接
用ワイヤ１０ｋｇ当たり０．００１ｇ以上２ｇ以下、よ
り好ましくは０．０１ｇ以上、０．５ｇ以下である。

【００２２】送給性を安定化することによってアーク安
定性を高め、スパッタを低減させる方法は、長尺のコン
ジットチューブを使用し且つこれを大きく屈曲させて使
用したときに発生する不安定なアーク状態の解消には有
効である。しかし送給抵抗を安定化させたからといっ
て、必ずしもスパッタが無くなるわけではなく、特に大
きな溶滴の成長が生じるクロビュラー移行の場合は、溶
滴の成長に伴って溶滴の位置が大きく変動するため、そ
れに伴なうアーク不安定によってアーク状態の大きな変
動が生じ、ひいては溶滴の異常な移行により発生するス
パッタ、あるいは急激な電流サージによるワイヤや溶滴
温度の急上昇によって引き起こされるヒュームの発生に
顕著な悪影響をもたらす。

【００２３】こうした不安定なアーク状態は、溶滴の移
行周期が不規則なことに大方の原因があり、これを解消
することが、安定でクリーンな溶接を実現するために必
須の要件となってくる。

【００２４】従ってこの様な場合は、ワイヤの送給安定
化によるアーク安定化法に加えて、積極的に溶滴移行を
促進させるための手法の併用が必要となってくる。その
ための手法の一つとして、溶接時にパルス電流を供給し
強制的に溶滴移行を促す方法が有効であるが、この方法
では、定電圧電源によって一定の電流をワイヤに給電す
る通常の方法とは異なり、断続的な電流供給、あるいは
連続電流に周期的に電流パルスを重畳することにより溶
滴の離脱を促進しなければならず、高価な電源と高度な
制御技術が必要になるばかりでなく、既存設備を有する
施工現場ですぐに利用できる技術でないことは前述した
通りである。

【００２５】本発明の骨子であるワイヤ表面に付着され
る無機質粉末は、チップ先端からワイヤヘ大電流を通電
する際に、チップとワイヤ間の断続的な通電と融着を引
き起こし、チップ出口でのワイヤの微振動、さらには溶
接電流の周期的な微変動による溶滴の離脱を促進し、ス
パッタやヒュームの大幅な減少に寄与する。しかも、こ
うした無機質粉末の存在による効果の発現には格別特殊
な電源を必要とせず、且つパルス溶接を採用したのと同
等以上の溶滴離脱促進効果を与える。

【００２６】こうした無機質粉末の効果は、該粉末がワ
イヤ表面でチップ内面との通電面に断続的に供給される
ことによって通電点の接触面積が不連続に変動し、一時
的な点接触状態になることによる電流の一点集中によっ
て、溶接ワイヤ表面がチップ内面への断続的な融着を繰
り返し、これがチップ出口における溶接ワイヤの微振動
を促して溶滴の離脱を促進し、スパッタやヒュームの大
幅低減に寄与するものと考えている。

【００２７】従ってこうした無機質粉末の効果は、無機
質粉末が一時的にワイヤと給電チップ内面の接触面に介
在し、面接触による安定した通電を極く短かい周期で遮
断し、更に引き続く面接触回復時のパルス的な電流回復
と、再接触通電開始点での大電流による融着の繰り返し
によるワイヤの微振動を促し、それに伴って溶滴移行を
促進するものと考えられる。従って、該無機質粉末に求
められる特性としては、絶縁性があって一時的な通電障
害をもたらすもの（具体的には比抵抗が１０^-4Ω程度以
上であるもの）、あるいは絶縁性が無くとも通電によっ
て容易に溶融して融着するものであればよく、前述した
様な様々の無機質粉末が有効に使用できる。

【００２８】無機質粉末の粒径は、小さ過ぎるとワイヤ
と給電チップ内面の接触面に介在して面接触による安定
した通電を一時的に遮断する上記効果が得られないた
め、平均粒径で０．００１μｍ以上が好ましく、より好
ましい平均粒径は０．０１μｍ以上である。無機質粉末
として金属粉末を使用する場合は、粒子径の低下に伴っ
て表面の酸化、窒化などの劣化を起こし易く、またそれ
自身が溶融・融着を引き起こすのに十分な大きさを有し
ていることが必要であることから、金属粉末を使用する
ときの好ましい平均粒子径は０．０１μｍ以上とするこ
とが望ましい。また該粉末のワイヤ表面への付着量がワ
イヤ１０ｋｇ当たり０．００１ｇを下回る場合は、上記
の効果が実質的に有効に発揮されない。

【００２９】逆に無機質粉末の平均粒子径が大き過ぎた
り、ワイヤ表面への付着量が多過ぎると、粗大な無機質
粉末の介在もしくは過多の該粉末によってワイヤと給電
チップ間の安定通電が阻害され、給電点の大幅移動や大
幅な通電状態の変化を引き起こし、却ってアーク不安定
によるスパッタ発生量の増大を招く様になる。さらに平
均粒子径が大き過ぎたり付着量が多過ぎると、送給途中
でワイヤ表面から無機質粉末が容易に脱落し、コンジッ
トチューブなどの送給系で詰まりを起こす原因になる。
この様なところから、無機質粉末の付着量はワイヤ１０
ｋｇ当たり２ｇ以下、粒径は平均粒径で３μｍ以下、導
電性金属粉末の場合でも５μｍ以下に抑えることが望ま
しい。

【００３０】ワイヤ表面に付着させる無機質粉末のコン
ジットチューブ内での脱落を防止し、コンジットチュー
ブ内での詰まりを防止して安定した送給性を維持するに
は、該粉末をワイヤ表面に固着させることが必要であ
り、そのため本発明では、バインダーとして水溶性高分
子を用いて前記無機質粉末をワイヤ表面に付着させるこ
とが必須となる。ここで用いられる水溶性高分子として
は、例えばポリビニルアルコール、フェノール系樹脂、
メラミン系樹脂、アルキド系樹脂などを使用できるが、
中でも特に好ましいのはポリビニルアルコールであり、
これは優れた固着力を有しワイヤ送給系内での無機質粉
末の脱落をより確実に抑えると共に、溶接ワイヤに対す
る防錆効果も発揮する。

【００３１】そして、これらの水溶性高分子を介して前
記無機質粉末をワイヤ表面に付着させる方法は特に制限
されないが、好ましい方法としては、水溶性高分子を溶
解した水溶液に無機質粉末を分散させて水溶性塗布剤を
調製し、これを例えば特開平６−１０６１２９号などに
記載した様な回転霧化型静電塗油装置によってワイヤ表
面に塗布し乾燥、固着させる方法である。水溶性高分子
は塗布・乾燥の際にワイヤ表面に無機質粉末を固着し、
コンジットチューブ内での脱落を防止するうえで重要な
使命を果たす。水溶性高分子としてポリビニルアルコー
ルを使用する場合は、その付着量をワイヤ１０ｋｇ当た
り０．００１ｇ以上とすることが望ましく、付着量が不
足する場合は、無機質粉末に対する固着効果が不足気味
となり、コンジットチューブ内での詰り防止効果が有効
に発揮され難くなる。逆にポリビニルアルコールの付着
量が多過ぎると、塗布・乾燥後にワイヤ表面が絶縁性の
被膜に覆い尽くされてしまい、通電性の極端な悪化によ
るアーク不安定をもたらし、かえってスパッタが増加傾
向を示す様になる。こうした観点から、最終的にワイヤ
表面に残留するポリビニルアルコールの付着量は、ワイ
ヤ１０ｋｇ当たり２ｇ以下に抑えることが望ましい。

【００３２】なお先にも延べた如く、固体潤滑剤を溶接
ワイヤ表面に付着させてコンジットチューブ内での送給
安定性を高める方法は公知であり、かかる固体潤滑剤と
してはＭｎＳ₂の如く層状構造を有するものが好ましい
とされている。すなわち層状構造の固体潤滑剤は、送給
時にコンジットチューブ内で送給抵抗を受けて圧迫され
ると砕けて層状部分で滑り、送給抵抗低減効果を発揮す
るからである。また液状潤滑剤と固体潤滑剤を併用する
ことによっても、同様の送給抵抗低減効果が発揮される
と考えられる。

【００３３】ところが、ワイヤ表面に油と共に塗付され
た固体潤滑剤は、コンジットチューブ内での送給抵抗を
低減させることはできるものの、コンジットチューブ内
で殆どがワイヤ表面から脱落してしまうため、通電チッ
プ部分までは殆ど持ち込まれず、また脱落した該固体潤
滑剤はコンジットチューブ内で詰まりを起こす原因にな
るため十分な量を塗付することができず、結果的に本発
明で意図する効果を得ることができない。

【００３４】一方本発明では、前述の如く水溶性高分子
をバインダーとして使用することによりコンジットチュ
ーブ内での脱落を防止しているので、固体潤滑剤として
用いられる無機質粉末を使用することも可能である。

【００３５】さらに本発明においては、前述した特定の
無機質粉末を水溶性高分子によりワイヤ表面に塗布・乾
燥して固着させた後、従来広く用いられている植物油、
動物油、鉱物油または合成油などの潤滑油、あるいはこ
れらの潤滑油に固体潤滑材であるＭｏＳ₂やＷＳ₂、ポリ
４弗化エチレンなどを混合した潤滑剤を表面に上塗りす
ることも可能であり、それにより、コンジットチューブ
内でのワイヤの送給性は一段と改善される。この場合、
コンジットチューブ内でのワイヤ送給性の改善と詰まり
防止およびスパッタ発生量の低減をより有効に発揮させ
るには、ワイヤ表面の潤滑油付着量をワイヤ１０ｋｇ当
たり０．１ｇ以上、２ｇ以下に調整することが望まし
い。

【００３６】上記の様に本発明では、前述の如く平均粒
子径の特定された無機質粉末を水溶性高分子によってワ
イヤ表面に特定量固着させ、通電チップと溶接ワイヤ間
の極短い周期の通電と融着によりワイヤに微振動を与え
て溶滴の意向を促進し、スパッタやヒュームの大幅低減
を可能とするもので、こうした効果は通常の定常電流溶
接によっても勿論有効に発揮される。しかしこうした溶
接用ワイヤを用いて溶接を行なう際に、先に述べた様
な、溶接時にパルス電流を供給して溶滴移行を促進させ
る方法や、連続電流に周期的な電流パルスを重畳して溶
滴移行を促進させる方法を併用し、溶接ワイヤ自体の特
長と溶接法の特長を相乗的に発揮させることも有効であ
り、その様な実施態様も本発明の技術的範囲に包含され
る。

【００３７】

【実施例】以下、実験例を挙げて本発明をより具体的に
説明するが、本発明はもとより下記実験例によって制限
を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範
囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、そ
れらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。

【００３８】実験例１ 直径１．２ｍｍのノーメッキソリッドワイヤを使用し、
炭酸ガスシールド溶接での全スパッタ発生量を比較し
た。溶接条件は電圧３５Ｖ、電流３００Ａ、溶接速度３
０ｃｍ／ｍｉｎ、シールドガス流量２５リットル／ｍｉ
ｎとし、溶接姿勢は下向きで溶接を行ない、溶接ビード
外に飛散したスパッタの全てを捕集し、１分間当たりの
スパッタ発生量を計算で求めた。尚該スパッタ測定で
は、コンジットの長さを６ｍとした。また詰まり量は、
３ｍのスプリンクライナーを直径３００ｍｍの円筒２個
に８の字に巻き付けた送給系で、ワイヤ１０ｋｇを速度
１２ｍ／ｍｉｎで送給したときの詰まり量(コンジット
チューブの質量増加)で評価した。またワイヤ表面への
粉末塗布は、次の様にして行なった。

【００３９】まず、無機質粉末を室温の水に投入し攪拌
してスラリーとし、更に攪拌しながら所定量のポリビニ
ルアルコール粉末を投入して混合スラリーとする。この
水溶性塗付剤を、先に開示した特開平６−１０６１２９
号公報に記載した回転霧化型静電塗油装置によってワイ
ヤ表面に塗布し、熱風乾燥した。

【００４０】コンジットチューブ内での送給性を安定化
させるため、乾燥後のワイヤにはＭｏＳ₂を５重量％混
合した油をワイヤ１０ｋｇ当たり約０．３ｇバフ塗布で
塗布した。

【００４１】ワイヤ表面の付着粉末量およびポリビニル
アルコール付着量は、ワイヤ表面に塗布した最終潤滑油
を有機系溶剤により洗い落とした後、下層に固着してい
るポリビニルアルコールと無機質粉末を沸騰水で洗い流
し、乾燥後の残渣を分析することによって求めた。

【００４２】表１，２に、ワイヤ表面に付着した無機質
粉末とポリビニルアルコールの量、およびスパッタ発生
量と詰まり量の関係を示す。尚、ワイヤ表面には不可避
的に伸線加工時に生成した鉄粉の如き粒径が５μｍ以上
のものが微量残留することがあるが、粗粒の金属粉微量
残留していてもその影響は軽微であることを確認してい
る。また同様に水溶性高分子と共存させてワイヤ表面に
付着させる無機質粉末中にもまれに５μｍ以上の粗粒物
が存在することがあるが、この様な微量の粗粒物の存在
も、スパッタ発生量や詰まり量に与える影響は少ないこ
とが確認された。

【００４３】

【表１】

【００４４】

【表２】

【００４５】表１からも明らかな様に、実施例１から実
施例２７では、無機質粉末の粒径と付着量、ポリビニル
アルコールの付着量が本発明で定める好適範囲にあるた
め、スパッタ発単量が２５００ｍｇ／ｍｉｎ以下と何れ
も少なく、またコンジットの詰まりもワイヤ１０ｋｇ当
たり約０．１ｇ以下の低い値が得られている。

【００４６】これらに対し、表２におけるＮｏ．２８か
ら４４は、無機質粉末を付着させなかった場合、あるい
は無機質粉末の粒径が本発明で定める好適樋囲を外れる
場合、更にはポリビニルアルコール付着量が不足し、あ
るいは多過ぎる場合の、スパッタ発生量とコンジットチ
ューブ内の詰まり量の測定結果である。

【００４７】これらの結果からも明らかな様に、無機質
粉末を付着させなかった場合、あるいは無機質粉末の粒
径が本発明で定める好適範囲を外れる場合は、いずれも
スパッタ発生量低減効果が少なく、スパッタ発生量は２
５００ｍｇ／ｍｉｎ以上となっている。また、ポリビニ
ルアルコール付着量がワイヤ１０ｋｇ当たり０．００１
ｇ以下の場合は、コンジットチューブ内への詰まり量が
急増しスパッタ発生量も急増している。逆にポリビニル
アルコール量がワイヤ１０ｋｇ当たり０．５ｇを超える
と、通電障害のためスパッタ発生量が増大している。

【００４８】実験例２ 直径１．２ｍｍのノーメツキフラックス入りワイヤを用
い、炭酸ガスシールドアーク溶接法を採用した時のスパ
ッタ発生量を比較した。ワイヤ外皮の化学成分およびフ
ラックス組成は、下記表３,４に示す通りである。

【００４９】

【表３】

【００５０】

【表４】

【００５１】溶接条件は電圧３２Ｖ、電流２８０Ａ、溶
接速度３０ｃｍ／ｍｉｎ、シールドガス流量２５リット
ル／ｍｉｎとし、溶接姿勢は下向きとした。各溶接時の
溶接ビード外に飛散したスパッタを全量捕集し、１分間
当たりのスパッタ発生量を計算によって求めた。尚、コ
ンジットチューブの長さは６ｍとした。

【００５２】また詰まり量は、３ｍのスプリングライナ
ーを直径３００ｍｍの円筒２個に８の字に巻き付けた送
給系でワイヤ１０ｋｇを速度１２ｍ／ｍｉｎで送球した
ときの詰まり量(コンジットチューブの質量増加)で評価
した。

【００５３】ワイヤ表面ヘの無機質粉末の塗布は、次の
様にして行なった。まず無機質粉末を室温の水中に投入
して攪拌しスラリーとし、更に攪拌しながら所定量のポ
リビニルアルコール粉末を投入して攪拌混合しスラリー
を作製し、このこの水溶性塗布剤を、先に提案した特開
平６−１０６１２９号公報に開示した回転霧化型静電塗
油装置を用いてワイヤ表面に塗布してから熱風乾燥し
た。また、コンジットチューブ内での送給性を安定化さ
せるため、乾燥後のワイヤにＭｏＳ₂を５重量％混合し
た油をワイヤ１０ｋｇ当たり約０．３ｇバフ塗布で塗布
した。

【００５４】ワイヤ表面の無機質粉末およびポリビニル
アルコールの付着量は、ワイヤ表面に塗布した最終潤滑
油を有機系溶剤によって洗い落とし、下層に固着してい
るポリビニルアルコールと無機質粉末を沸騰水で洗い流
し、乾燥後の残渣を分析することにより求めた。表５，
６に、ワイヤ表面の無機質粉末およびポリビニルアルコ
ールの付着量と、スパッタ発生量および詰まり量を示
す。

【００５５】

【表５】

【００５６】

【表６】

【００５７】表５からも明らかな様に、Ｎｏ．４５から
６３は、無機質粉末の粒径、付着量、ポリビニルアルコ
ールの付着量が何れも本発明の好適範囲にあるため、ス
パッタ発生量は１９００ｍｇ／ｍｉｎ以下の値に低減し
ており、またコンジットの詰まりもワイヤ１０ｋｇ当た
り約０．０９ｇ以下の低い値に抑えられている。

【００５８】これらに対し、表６のＮｏ．６４から７５
は、無機質粉末を付着させなかった場合、あるいは該粉
末の粒径が本発明の好適範囲を外れる場合、もしくはポ
リビニルアルコールの付着量が好適範囲を外れる場合で
あり、何れもスパッタ発生量低減効果が乏しく、１９０
０ｍｇ／ｍｉｎ以上のスパッタ発生量となっている。ま
たポリビニルアルコールの付着量がワイヤ１０ｋｇ当た
り０．００１ｇ未満の例では、コンジット内への詰まり
量が極めて多く、スパッタ発生量も増大している。逆に
ポリビニルアルコール付着量がワイヤ１０ｋｇ当たり
０．５ｇを超える場合は、スパッタ発生量が増大してい
る。

【００５９】

【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、平
均粒子径の特定された無機質粉末を水溶性高分子によっ
てワイヤ表面に特定量固着させ、通電チップと溶接ワイ
ヤ間の極短い周期の通電と融着によりワイヤに微振動を
与えることにより、溶滴の意向が著しく促進され、スパ
ッタやヒュームの大幅低減を可能にすると共に、均質で
美麗な溶接ビードを効率よく形成することができる。

フロントページの続き (72)発明者 浅井 法廣 神奈川県藤沢市宮前字裏河内100番１ 株式会社神戸製鋼所 藤沢事業所内 (72)発明者 政家 規生 神奈川県藤沢市宮前字裏河内100番１ 株式会社神戸製鋼所 藤沢事業所内 (72)発明者 水野 雅夫 神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式 会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 森本 啓之 神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式 会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (56)参考文献 特開 平６−306385（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−19893（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−40068（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−285678（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−51882（ＪＰ，Ａ) 溶接技術，日本，産報出版株式会社, 2000年 ８月 １日，68−72 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 35/365 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平均粒子径が０．００１〜２μｍである
   絶縁性無機質粉末及び／又は平均粒子径が０．０１〜５
   μｍである導電性無機質粉末が、水溶性高分子と共に、
   溶接ワイヤ表面にワイヤ１０ｋｇ当たり０．００１〜２
   ｇ付着したものであることを特徴とするスパッタ発生量
   の少ないアーク溶接用ノーメッキワイヤ。
2. 【請求項２】 上記絶縁性無機質粉末が、カーボン、炭
   化チタン、炭化タングステン、酸化アルミニウム、酸化
   珪素、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化錫、酸化チタン、弗化カ
   ーボン、硫化モリブデン、硫化タングステン、硫化鉄、
   窒化チタン、窒化クロム、窒化硼素よりなる群から選択
   される少なくとも１種であり、上記導電性無機質粉末
   が、錫、亜鉛、銅、鉄よりなる群から選択される少なく
   とも１種である請求項１に記載のアーク溶接用ノーメッ
   キワイヤ。
3. 【請求項３】 水溶性高分子がポリビニルアルコールで
   ある請求項１または２に記載のアーク溶接用ノーメッキ
   ワイヤ。
4. 【請求項４】 ワイヤ表面へのポリビニルアルコールの
   付着量が、ワイヤ１０ｋｇ当たり０．００１〜０．５ｇ
   である請求項２または３に記載のアーク溶接用ノーメッ
   キワイヤ。
5. 【請求項５】 ワイヤ表面に、更に植物油、動物油、鉱
   物油または合成油が塗付されている請求項１〜４のいず
   れかに記載のアーク溶接用ノーメッキワイヤ。
6. 【請求項６】 植物油、動物油、鉱物油または合成油の
   塗付が、ワイヤ１０ｋｇ当たり０．１〜２ｇである請求
   項５に記載のアーク溶接用ノーメッキワイヤ。
7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれかに記載されたア
   ーク溶接用ノーメッキワイヤを使用し、通電チップとの
   間で断続的な通電、遮断を繰り返すことによって溶滴の
   離脱を促進させ、スパッタおよびヒューム発生量を低減
   することを特徴とするアーク溶接法。