JPH01154895A - アーク溶接用シームレスフラックス入りワイヤ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明はアーク溶接用フラックス入りワイヤの製造に係
り、特に溶接特性に優れた二重管構造のシームレスブラ
ックス入りワイヤと、これを低コストで製造し得る方法
に関するものである。 （従来の技術） 従来のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
としては、フープ材を加工して内部にフラックスを挿入
したシーム有すタイプと、パイプの中にフラックスを充
填したタイプ、若しくはフープ材を加工して内部にフラ
ックスを挿入した後。 フープ材のシームを溶接シールしたタイプ等のシームレ
スタイプが実用化されている。 前者のシーム有すタイプのワイヤは、比較的低コストで
生産できるので広く使用されているが、シーム部からの
フラックスのこぼれの問題やフラックス吸湿の問題があ
り、またメツキ処理等の湿式表面処理ができないため、
耐錆性等に問題がある。 一方、後者のシームレスタイプのワイヤは、上記のシー
ム有すタイプのような欠点はカバーできるものの、次の
ような欠点がある。すなわち、パイプ中にフラックス充
填した後に縮径する方法で得られるワイヤでは、■フラ
ックス充填に長時間を要する、■フラックス率のバラツ
キを生じ易い、■連続生産ができない、等の欠点があり
。 また、フープ材を加工してフラックスを充填した後にシ
ーム溶接し、縮径する方法で得られるワイヤでは、前記
方法の欠点は解消できるものの、充填したフラックスの
飛散による溶接欠陥がシーム部に生じ易すく、そのため
、溶接後の加工中に溶接部にワレ等を生じ易いという欠
点があった。 （発明が解決しようとする問題点） したがって、フープ材を加工してフラックスを充填した
後にシームを溶接するタイプのワイヤについては、溶接
部の健全性を確保できれば、かなり低コストなワイヤを
提供できることになるが、この溶接欠陥の問題のために
実用化は困難であることから、従来より、各種対応策が
試みられている。 例えば、特開昭５０−１６０１４９号においては、金属
リボンを挿入して溶接部にフラックスが噛み込まないよ
うにする方法が提案されているが、この方法ではリボン
の厚みに制約されるという問題がある。すなわち、リボ
ンが厚すぎると外皮厚に差異を生じてアーク偏向を生じ
やすく、薄くすると切断し易く、特に低コスト化にとっ
て必要である高速シーム溶接を行う上でリボンを切断さ
せぬよう挿入することは極めて困難である。 一方、特公昭４８−６３７８号には、フラックス入りの
複雑断面ワイヤをフープ材にくるみ、フープ材のシーム
部を溶接して、二重管構造のフラックス入りワイヤを製
造する方法が提案されているが、この方法では、フラッ
クス入りワイヤ材とフラックス材料との接触面積が極め
て大きいため、伸線加工時に不均一な加工が起こり、断
線し易く、フラックス入りワイヤの主用途であるガスシ
ールド溶接に使われる細径ワイヤの製造方法としては不
適当である。 本発明は、上記二重管構造タイプのワイヤに関する従来
技術の欠点を解消し、溶接特性に優れ、且つ低コストな
アーク溶接用フラックス入りワイヤを提供し、また該ワ
イヤを製造する方法を提供することを目的とするもので
ある。 （問題点を解決するための手段） 前記目的を達成するため、本発明者は、従来の二重管構
造タイプのフラックス入りワイヤが伸線加工時にトラブ
ルが発生する原因を究明するべく鋭意努めた結果、内管
が複雑断面を有することに起因することが判明した。 そこで、内管として単純断面形状を有するものを用い、
その場合、溶接特性について検討したところ、単に内管
として単純断面形状のものを使用しただけでは製品ワイ
ヤの溶接特性が劣る場合が生ずることを経験し、その原
因及び対策について更に研究を重ねた。 その結果、製品サイズで内管と外管が必ずしも十分に密
着しておらず、間隙が存在していることが判明した。そ
こで、該間隙を可及的に軽減し得る方策について種々研
究したところ、内管の縮径過程について改善を加える方
法を見い出し、ここに本発明をなしたものである。 すなわち、本発明に係るアーク溶接用シームレスフラッ
クス入りワイヤは、外管の内部に、フラックスを挿入し
た単純断面形状の内管を挿入した二重管構造であって、
内管と外管との間に生ずる間隙が円周方向角度で３０’
以下に抑制されていることを特徴とするものである。 また、該シームレスフラックス入りワイヤの製造方法に
係る本発明は、内部にフラックスを挿入した単純断面形
状の内管を外管に挿入して成形するに際し、内管が実質
的に縮径される最初の工程において内管の外径減面率を
５〜２０％の範囲とし、且つこの加工時に内管に対する
バックテンションを内管の破断荷重の５〜５０％の範囲
に保つことにより、内管と外管を密着せしめることを特
徴とするものである。 以下に本発明を更に詳細に説明する。 第１図は本発明に係る二重管構造のシームレスフラック
ス入りワイヤを加工する製造工程の−例を示している。 まず、内皮とするフープ材１をＵ字形に成形し、この内
側にフラックスＦを充填し、引き続きＵ字形から○形に
成形して内管ワイヤ２を得るが、この際のワイヤ断面は
、第２図に示すように、突合せシームタイプ（ａ）、オ
ーバーラツプタイプ（ｂ）の如く単純断面とし、溶接後
の縮径加工に耐え得るようにする必要がある。 一方、外皮となるフープ材３も同時に並行して流してＵ
字形に成形する。なお、この場合、別に内管ワイヤ２を
コイルに一度巻き取った後、コイルからサプライしても
良い。次いで、このＵ字型内部に単純断面形状の内管ワ
イヤ２を挿入し、Ｑ形に成形した後、外皮のシームを溶
接し、二重管構造のシームレスフラックス入りワイヤと
する。 その後、該ワイヤは伸線加工により縮径し、所定の製品
径に仕上げる。 ところで、このような工程でシームレスフラックス入り
ワイヤを製造すると、シーム溶接が安定し、欠陥が生じ
にくくなるため、高速度の溶接が可能となるが、製品化
したワイヤを用いて溶接すると、アーク偏向現象が発生
することを知見した。 そこで、本発明者はこの現象の原因を調査した結果、内
管と外管の間に生じた間隙が本現象の原因であることを
究明した。第３図は外管内面と内管表面の右上部に間隙
が生じていることを示している。 この間隙が発生すると、ワイヤの断面において円周方向
の皮厚不均一を生じ、電流密度の円周方向での均一性が
悪くなるため、アークの偏向現象を生じる。この状態が
極めて悪くなると、溶接条件によっては、内皮が未溶融
のまま溶融池に短縮するケースもあり、アークの不安定
性を極めて劣化させることになる。このため、スパッタ
ーの増加や溶接ビードの揃いの劣化、スラグの巻き込み
などの溶接欠陥を生じることになる。 間隙の大きさを第４図に示すように円周方向の角度αと
して評価し、このαの程度の異なる試作ワイヤを用いて
溶接テストを行った結果を第１表に示す。なお、溶接条
件は、ワイヤ径：１．２ｍｎ＋φ、シールドガス：　Ｃ
ｏ２２５　ｎ／ｍｉｎ、電流＝２８ＯＡ、電圧：３０〜
３２ｖ、溶接速度：５０ｃｐｍとした。 第１表よりわかるとおり、間隙の大きさを円周方向の角
度で３０’以下に保つと溶接欠陥が生じない良好なワイ
ヤとすることが可能である。

【以下余白】

Δ　：不揃いが少し有り Ｘ：／／　　　　多い ＸＸ：ｌ／　　　極めて多い この結果に基づき、本発明者は、製品サイズの断面にて
間隙の大きさを円周方向の角度で３０゜以下に保つ方法
について、製造面から種々の検討を進めた結果、内管が
実質的に縮径される最初の工程（第１図の工程の場合、
■から［相］に至る最初の工程）において、内管の外径
減面率を５〜２゜％の範囲に保ち、且つ内管に対するバ
ンクテンションを内管の破断荷重の５〜５０％の範囲に
保てば良い事を確認した。 すなわち、内管の外径減面率が５％より低すぎると、内
管と外管内面との密着度が劣化し、一方、減面率が２０
％よりも大きすぎると、縮径が安定せず、長手方向に縮
径の程度がバラツキ易いことがわかった。 また、内管に対するバックテンションの大きさは、内管
シームからのフラックスの吹き出しに大きな影響を与え
、バックテンションが内管の破断荷重の５％未満では内
管の縮径加工工程への入線角度が動き昌＜、振動や捩じ
れを生じ、フラックスを吹き出すことになり、一方、バ
ックテンションが内管の破断荷重の５０％を超えると、
縮径の安定性を損ない、加工の不均一から間隙を生ずる
ことになることがわかった。 なお、内管に対するバックテンションをコントロールす
る方法としては、主として、内管に対する矯正ローラー
を調整することにより可能である。 この場合、矯正の程度によりバックテンションの大きさ
を容易に調整できる。勿論、外管の接触抵抗を調整する
等の他の方法によっても可能であることは云うまでもな
い。 以上のとおり、本発明では、二重管構造のシームレスフ
ラックス入りワイヤの製造工程にて、内管として単純断
面形状のものを用い、内管の外径減面率並びに内管に対
するバックテンションの大きさを適切にコントロールす
るので、内管と外管との間の間隙を著滅することが可能
である。なお、外・内管の材質、フラックス組成、フラ
ックス率、線径、その他の条件は特に制限されないこと
は云うまでもなく、２ｍｍφ以下の細径ワイヤの場合に
効果が顕著である。 次に本発明の実施例を示す。 （実施例） 板厚０．８ｍｍ、幅２４ｍｍの内皮と板厚１　、４　ａ
ｍ、幅３５ｍｍの外皮（内・外皮材質：ＪＩＳ　　５Ｐ
ＣＣ−５Ｄ）、並びに第２表に示す成分組成のフラック
ス原料を準備し、第１＠に示す製造工程により、内管の
外径減面率と内管のバックテンションの大きさを第３表
に示すように変化させ、製品径１゜２ｍｍφの二重管構
造シームレスフラックス入りワイヤを製造した。 なお、内管断面は第５図に示すオーバーラツプタイプの
ものであり、外皮溶接時の寸法は第５図に示すとおりで
ある。またフラックス率（＝（フラックス重量）パワイ
ヤ重量））は１４％、溶接条件は、シールドガス：ＣＯ
２２５Ｑ／ｍｉｎ、電流＝２８０Ａ、電圧：３０〜３２
ｖ、溶接速度：５Ｑｃｐｍとした。

【以下余白】

第２表　フラックス成分組成 得られた製品の間隙角度並びに溶接時のアーク偏向程度
と溶接ビードの揃い具合を第３表に併記する。 ここで、内管の外径減面率は、内管が最初に縮径される
工程における内管断面積の減面率であり、内管の（バッ
クテンション）／（破断強さ）は、内管が最初に縮径さ
れる工程での内管に対するバンクテンションと内管の破
断強さの比である。また製品での間隙角度（α）は第４
図に示す方法で測定した。 第３表より明らかなとおり、内管の外径減面率が小さす
ぎる比較例（Ｎ（１１〜Ｎα４）と内管の外径減面率が
大きすぎる比較例（庖２１〜魔２２）は、いずれも内管
と外管との間に大きな間隙が生じ、また溶接時にアーク
偏向があり、溶接ビードが不揃いである。 また、内管の外径減面率が適正であっても、内管のバッ
クテンションが小さすぎるか或いは大きすぎる場合（比
較例Ｎａ４、Ｎｎ　３、Ｈａ　１．３、Ｎα１７；Ｎ（
Ｌ　８、丸１２、Ｎα２０）も、いず九も大きな間隙が
生じ、はぼ同様の結果であった。 一方、本発明例では、いずれも間隙が３０°以下で未密
着部が著しく減少しており、その結果、溶接時のアーク
偏向がなく、溶接ビードの不揃いの問題がなかった。第
６図に本発明例魔１０のワイヤの断面例を示すように、
内管と外管との間に未圧着部が全く認められない６

【以下余白】

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、二重管構造のシ
ームレスフラックス入りワイヤにおいて内管と外管との
間の間隙が著しく減じられているので、溶接時にアーク
が偏向したり、溶接ビードが不揃いになる等々の問題が
なく、優れた溶接特性のワイヤを提供することができる
。また内管として単純断面形状のものを用いるので、高
速の加工でも伸線時の断線発生等のトラブルが解消され
、低コストで製造することが可能である。特に細径ワイ
ヤの製造に適している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る二重管構造シームレスフラックス
入りワイヤの製造工程の一例を示す図、第２図（ａ）、
（ｂ）はそれぞれ単純断面形状の内管を示す断面図。 第３図は従来のワイヤの断面構造を示す拡大図で、内管
と外管との間に大きな間隙が生じていることを示し、 第４図は内管と外管との間に生ずる間隙及びその測定要
領を示す説明図、 第５図は実施例における外皮溶接時の形状寸法（＋ｎ＋
ｎ）を示す図、 第６図は実施例で得られたワイヤの断面構造を示す拡大
図で、内管と外管が間隙がなく密着されていることを示
している。 ｌ・・・フープ材（内皮）、２・・・内管、３・・・フ
ープ材（外皮）、Ｆ・・・フラックス。 特許出願人　　株式会社神戸製鋼所 代理人弁理士　中　　村　　　尚 第１図 第２図 （ａ）　　　　　　　（ｂ） 第３１　　　　第６゜

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）外管の内部に、フラックスを挿入した単純断面形
   状の内管を挿入した二重管構造であって、内管と外管と
   の間に生ずる間隙が円周方向角度で３０°以下に抑制さ
   れていることを特徴とするアーク溶接用シームレスフラ
   ックス入りワイヤ。
2. （２）内部にフラックスを挿入した単純断面形状の内管
   を外管に挿入して成形するに際し、内管が実質的に縮径
   される最初の工程において内管の外径減面率を５〜２０
   ％の範囲とし、且つこの加工時に内管に対するバックテ
   ンションを内管の破断荷重の５〜５０％の範囲に保つこ
   とにより、内管と外管を密着せしめることを特徴とする
   アーク溶接用シームレスフラックス入りワイヤの製造方
   法。