JPH06226486A - Migろう付け用複合ワイヤ - Google Patents

Migろう付け用複合ワイヤ

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JPH06226486A
JPH06226486A JP1312693A JP1312693A JPH06226486A JP H06226486 A JPH06226486 A JP H06226486A JP 1312693 A JP1312693 A JP 1312693A JP 1312693 A JP1312693 A JP 1312693A JP H06226486 A JPH06226486 A JP H06226486A
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JP
Japan
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wire
bead
brazing
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based material
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Withdrawn
Application number
JP1312693A
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English (en)
Inventor
Shigeru Kurihara
繁 栗原
Yasutoshi Nakada
康俊 中田
Hiroyuki Koike
弘之 小池
Yoshio Kanbe
良雄 神戸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Welding and Engineering Co Ltd
Original Assignee
Nippon Steel Welding and Engineering Co Ltd
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Publication of JPH06226486A publication Critical patent/JPH06226486A/ja
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/16Arc welding or cutting making use of shielding gas
    • B23K9/173Arc welding or cutting making use of shielding gas and of a consumable electrode

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 板厚0.6〜1mm程度の薄板のMIGろう
付けにおいて、低電流・低入熱条件でろう付けが行え、
溶け落ちを発生させることなく、ビード幅が広く、平坦
でビードトウ部のぬれ性が良く、ピット,ブローホール
が無く、耐腐食性の良好なビードを安定して、安価に得
られるワイヤを提供すること。 【構成】 Cu基材料からなる外皮内にAl基材料から
なる芯材線を充填したMIGろう付け用複合ワイヤであ
って、複合ワイヤ全重量に対して、Al:4〜12重量
(%)、Si:0.1〜5.0%含有するとともに、外
皮材のCu基材料の水素量をH1 、酸素量をO1 、芯材
線のAl基材料の水素量をH2 、酸素量をO2 としたと
き、H1 +H2 :30ppm未満、O1 +O2 :500
ppm未満であるMIGろう付け用複合ワイヤ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は薄板のMIGろう付けに
使用する、MIGろう付け用複合ワイヤ(以下ワイヤと
言う)に関するものである。
【0002】
【従来の技術とその課題】MIGろう付けは、ガスろう
付けのフラックスの選定が難しい、ろう付け後のフラッ
クスの除去に煩雑な手間が必要である、自動化が難しい
と言う欠点を補う能率的なろう付け方法として利用され
ている。しかし、板厚0.6〜1mm程度の薄板冷延鋼
板のMIGろう付けは、溶け落ち、歪を防止するために
低電流・低入熱条件で行われ、アークが不安定になった
り、一般的に短絡移行となるため、ガスろう付けに比較
しビードが不揃いになったり、ビード幅が狭く、ビード
余盛高さが高い凸ビード形状で、ビードトウ部のぬれ性
が悪くなり易い。このため継手のギャップ許容範囲、ろ
う付け箇所の狙い許容範囲が狭く、従来より薄板へのM
IGろう付けに適用される継手形状及び条件が限られて
いた。また、MIGろう付けにおいては、ろう付け条件
の変動によって、ピット,ブローホールを発生するとい
う問題もある。これに対して、板の洗浄、ろう付け条件
の管理によって対処しているが充分ではない。更に、自
動車のマフラー部分や化学容器などMIGろう付けの適
用部位によっては、耐腐食性を必要とすることもあり、
これらを満足するワイヤの開発が要望されていた。
【0003】この様な問題に対し、特開昭54−959
56号公報では、ワイヤにアーク安定剤としてアルカリ
金属,アルカリ土類金属及び希土類金属を添加し、低電
流での溶接を安定させることが提案されている。しか
し、アルカリ金属、アルカリ土類及び希土類金属を安定
して均一にワイヤ中に添加することが難しく、充分安定
したアークを得ることが難しい。また、ビードを広げる
方法としては、特開昭56−165587号公報にCu
基合金外皮内にAg基合金を充填したろう材が提案され
ている。しかし、Ag基合金はコスト高となり汎用的で
ない。更に、特開昭56−126093号公報では、銅
あるいは銅合金のフープにZn,Si,Ni,Ag,M
n等のろう付け用合金を内包したろう付け材が提案され
ている。しかし、ピット,ブローホールの低減化及び耐
腐食性が良好なビードを得る方法については述べられて
いない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記のような
問題点を解決するべくなされたもので、その目的とする
ところは、板厚0.6〜1mm程度の薄板のMIGろう
付けにおいて、低電流・低入熱条件でろう付けが行え、
溶け落ちを発生させることなく、ビード幅が広く、平坦
で、ビードトウ部のぬれ性が良く、ピット,ブローホー
ルが無く、耐腐食性の良好なビードを安定して、安価に
得られるワイヤを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の、本発明にかかわるワイヤは、Cu基材料からなる外
皮内にAl基材料からなる芯材線を充填したろう付け用
複合ワイヤであって、複合ワイヤ全重量に対して、A
l:4〜12重量%,Si:0.1〜5.0%含有する
ものであり、更にこれに加えて外皮材のCu基材料の水
素量をH1 ,酸素量をO1 、芯材線のAl基材料の水素
量をH2 、酸素量をO2 としたとき、H1+H2 :30
ppm未満、O1 +O2 :500ppm未満であるとこ
ろに要旨がある。
【0006】
【作用】Cu基材料の外皮内にAl基材料からなる芯材
線を充填し、ワイヤ中のAl量及びSi量を特定するこ
とで、低電流・低入熱でアークが安定し、平坦で幅広
く、ビードトウ部のぬれ性が良くなるとともに耐腐食性
が良好なビードが得られ、これに加えて更にワイヤ中の
水素量と酸素量を特定することで、ピット,ブローホー
ルの無い健全なビードが得られることを見いだした。以
下に、本発明を詳細に説明する。
【0007】Cu基材料の外皮内にAl基材料を充填す
るのは、低電流でのアークを安定させ、溶滴の移行性を
向上させるためである。即ち、Cu基材料の内部に、外
皮よりも低融点のAl基材料を充填した場合は、MIG
ろう付け時において、ワイヤ先端では内部のAl基材料
が先に溶融し、外皮材のCu基材料と合金化した溶滴が
低電流で安定に移行できる。この事は次の実験結果から
明かとなった。即ち、酸素量:6ppm、水素量:2p
pmであるCu基材料外皮に酸素量:8ppm、水素
量:3ppmのAl基材料を充填し、かつワイヤ中のA
l量:8%、Si量を1%としたワイヤA(0.8mm
φ)と横断面でワイヤ中の酸素量:10ppm、水素量
6ppm、Al量:8%、Si量を1%としたソリッド
タイプのワイヤB(0.8mmφ)を試作し、以下の条
件でアークの安定性、ビード形状を比較した。調査結果
を図1に示す。
【0008】 ろう付け条件 極性 DCEP ワイヤ(+) 電流 40〜80A アーク電圧 13〜20V 速度 60〜70cm/min ワイヤ突き出し長さ 10mm シールドガス Ar:10 l/min 姿勢 下向:ビードオンプレート 板 SPC:0.8t×60w×4001
【0009】図1より明かな様に、ワイヤAはワイヤB
に比較してアークの安定性域、ビード形状の良好域が低
電流に広くなっている。ワイヤBは電流を高めると板が
溶け落ちてしまい、低電流ではろう付けが困難であっ
た。この様に、ワイヤの複合化によって、ろう付け条件
範囲が拡大している。
【0010】次にワイヤ成分の限定理由を示す。Alは
Cu中に固溶すると、ろう材の融点を下げ、ろうの流動
性を高めるとともに、耐腐食性を向上させることができ
る。なお耐腐食性が向上するのは、ろう付け後金属表面
のAlが酸素と反応して非常に薄いAl2 3 の絶縁被
膜を形成するためと考えられる。その効果は4%未満で
は少なく、下限を4%とした。また、過大な添加はAl
とCuの金属間化合物が晶出し、ビードが硬化し割れが
発生する。従って上限を12%とした。
【0011】Siはろう材の蒸気圧を上げることなくC
uと共晶をつくり融点を下げ、アークを安定させるとと
もに、ろうの流動性を増加させる。その結果ビードが平
坦でしかも幅広になる。その効果は0.1%未満では、
少なく下限を0.1%とした。また、過大な添加は、再
び融点が上昇するとともにビードが硬くなり、ビードの
切削性が悪くなる。即ち、5.0%を超えると著しくビ
ードが硬くなり、切削性が悪くなるとともにビードに割
れが発生するため、上限を5.0%とした。これに加え
更に、ワイヤ中に含まれる水素量及び酸素量を特定する
ことで、ろう付け金属のブローホール,ピットを低減さ
せることができる。
【0012】即ち、Cuを主成分とするろう付けでは、
ブローホール,ピットの発生原因の大きな要因はワイヤ
中に含まれる水素、酸素等のガス、または水分があげら
れる。特に、外皮材のCu基材料の水素量H1 と芯材線
のAl基材料の水素量H2 との総量が30ppm以上に
なると肉盛金属中に水素に起因するブローホール,ピッ
トが急激に発生する。従ってH1 +H2 は30ppm未
満に限定する。なお、外皮材の水素量H1 には外皮材中
に存在する水素及び外皮材表面に付着する水素が含まれ
る。また、H1 +H2 が30ppmを超えると、アーク
が強くなり、低電流でのアークの安定性が劣り、ビード
外観が劣化する。
【0013】尚、水素量の測定方法としては、真空加熱
抽出法で測定する。また、Cu基材料の酸素量O1 とA
l基材料の酸素量O2 は、Cu2 O+H2 =2Cu+H
2 Oで示す様に雰囲気中の水素と反応し水蒸気を発生さ
せ、ブローホール,ピットを形成する。即ち、外皮材の
Cu基材料の酸素量O1 と芯材線のAl基材料の酸素量
2 との総量が500ppm以上では、上記反応が活発
となり、ブローホール,ピットが発生する。また、Cu
を主成分とするろう付けでは、酸素量が多いとろう付け
金属内に割れが発生することがある。従って、O1 +O
2 は500ppm未満に限定する。
【0014】本発明によるCu基材料からなる外皮材内
にAl基材料からなる芯材線を充填したワイヤの製造方
法としては、特開昭62−244519号公報に提案さ
れるように金属製パイプ内に芯材金属線を振動方式で挿
入し線引きする方法や、Cu基フープを管状に湾曲成形
しながらAl基材料からなる芯材を包み込んだ後、伸線
加工する等の方法によれば良い。また、Al基材料から
なる芯材の横断面形状は円形,楕円形,矩形等の線材も
しくはパイプが適用できる。
【0015】
【実施例】本発明の効果を確認するため、0.8mm厚
の冷延鋼板(SPC)の表面に表1に示す0.8mm径
のワイヤを試作し、以下に示すろう付け条件でMIGろ
う付け試験を行い、アーク状態、ビード幅(w)、ビー
ド余盛り高さ(h)、ビードトウ部のぬれ角度(θ)、
ブローホール,ピットおよび割れの有無を調査した。な
お図3にビード幅(w)、ビード余盛り高さ(h)、ビ
ードトウ部のぬれ角度(θ)の測定箇所を示す。更に耐
腐食性を評価するために、以下に示したろう付け条件で
得られたビードからその余盛り部を切削し、その表面を
機械仕上げした後、ガス腐食試験を行い、外観の変化を
調査した。なお、試験ガスには亜硫酸ガスを使用した。
【0016】
【表1】
【0017】ブローホールの評価方法は放射線透過試験
を行ない、ブローホールの有無を調査し、ピットは目視
による外観検査により評価した。各調査結果を表2に示
す。 ろう付け条件 極性 DCEP ワイヤ(+) 電流 70A アーク電圧 17V 速度 60cm/min ワイヤ突き出し長さ 10mm シールドガス Ar:10 l/min 姿勢 下向:ビードオンプレート
【0018】表2におけるNo.1〜10は本発明の要
件を全て満たす本発明例であり、アークは安定し、ビー
ド幅は7mm以上と広くビード高さは1mm未満と平坦
で、ビードトウ部のぬれ角は30未満でなじみが良好な
ビードである。また、ブローホール,ピット、割れも発
生せず、耐腐食性も良好な健全なビードが得られた。こ
れに対してNo.11はワイヤのO1 +O2 が高い比較
例であり、ビード幅、高さ、ビードトウ部のぬれ角は良
好であるが、ビードにブローホール,ピット、割れが発
生した。なお耐腐食性は良好であった。No.12はH
1 +H2 が高い比較例であり、ビード幅、高さ、ビード
トウ部のぬれ角は良好であるが、ビードにブローホー
ル,ピットが発生した。なおビードの割れはなく、耐腐
食性は良好であった。
【0019】No.13はワイヤ全重量に対するAl量
が高い比較例であり、ビード幅、高さ、ビードトウ部の
ぬれ角は良好で、ブローホール,ピットはなく、耐腐食
性も良好であったが、ろう付け金属にAlとCuの金属
間化合物が晶出して割れが発生した。No.14はワイ
ヤ全重量に対するAl量が低い比較例で、ブローホー
ル,ピット、割れはないが、ろうの流動性が悪く、ビー
ド幅は7mm未満で狭く、ビード高さは1mm以上で高
く凸形状であり、ビードトウ部のぬれ角は30度以上で
ぬれ性が悪いビードとなった。また、耐腐食性ではビー
ド表面が変色し不良であった。No.15はワイヤ全重
量に対するSi量が低い比較例で、ブローホール,ピッ
ト、割れ、耐腐食性は良好であるが、ろうの流動性が悪
く、ビード幅は7mm未満で狭く、ビード高さは1mm
以上で高く凸形状であり、ビードトウ部のぬれ角は40
度以上でぬれ性が悪いビードとなった。
【0020】No.16はワイヤ全重量に対するワイヤ
全重量に対するSi量が高い比較例であり、ビード幅、
高さ、ビードトウ部のぬれ角は良好で、ブローホール,
ピットはなく、耐腐食性も良好であったが、ろう付け金
属にAlとCuの金属間化合物が晶出して割れが発生し
た。No.17はワイヤ横断面形状がソリッドタイプの
比較例であり、ブローホール,ピット、割れ、耐腐食性
は良好であるが、ろう付け電流が70Aではアークが安
定せず、得られたビードも凸形状でビードの揃い、なじ
みが悪かった。
【0021】
【表2】
【0022】
【発明の効果】以上のことにより、本発明のワイヤを用
いれば、板厚0.6〜1mm程度の薄板のMIGろう付
けにおいて、低電流・低入熱条件でろう付けが行え、溶
け落ちを発生させることなく、ビード幅が広く、平坦
で、ビードトウ部のぬれ性が良く、ピット,ブローホー
ルが無く、耐腐食性の良好なビードを安定して、安価に
得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ろう付け条件範囲の調査結果を示す図、
【図2】ワイヤの横断面形状を示す図、
【図3】ビード幅(w)、ビード余盛り高さ(h)、ビ
ードトウ部のぬれ角度(θ)の測定箇所を示す図であ
る。
【符号の説明】
1 Cu基材料外皮 2 Al基材料芯材 w ビード幅 h ビード高さ θ ビードトウ部のぬれ角度
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神戸 良雄 東京都中央区築地三丁目5番4号 日鐵溶 接工業株式会社研究所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Cu基材料からなる外皮内にAl基材料
    からなる芯材線を充填したMIGろう付け用複合ワイヤ
    であって、複合ワイヤ全重量に対して、Al:4〜12
    重量%(以下%と略す)、Si:0.1〜5.0%含有
    するとともに、外皮材のCu基材料の水素量をH1 、酸
    素量をO1 ,芯材線のAl基材料の水素量をH2 、酸素
    量をO2 としたとき、H1 +H2 :30ppm未満、O
    1 +O 2 :500ppm未満であることを特徴とするM
    IGろう付け用複合ワイヤ。
JP1312693A 1993-01-29 1993-01-29 Migろう付け用複合ワイヤ Withdrawn JPH06226486A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10124443B2 (en) 2014-02-20 2018-11-13 Morgan Advanced Ceramics, Inc. Brazing and soldering alloy wires
CN113953713A (zh) * 2021-10-20 2022-01-21 西安理工大学 铜-钢复合板高效高强度对接焊接用材料及方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10124443B2 (en) 2014-02-20 2018-11-13 Morgan Advanced Ceramics, Inc. Brazing and soldering alloy wires
CN113953713A (zh) * 2021-10-20 2022-01-21 西安理工大学 铜-钢复合板高效高强度对接焊接用材料及方法
CN113953713B (zh) * 2021-10-20 2022-12-06 西安理工大学 铜-钢复合板高效高强度对接焊接用材料及方法

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