JPH0732186A - アルミ溶接用ミグワイヤ - Google Patents

アルミ溶接用ミグワイヤ

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JPH0732186A
JPH0732186A JP20004093A JP20004093A JPH0732186A JP H0732186 A JPH0732186 A JP H0732186A JP 20004093 A JP20004093 A JP 20004093A JP 20004093 A JP20004093 A JP 20004093A JP H0732186 A JPH0732186 A JP H0732186A
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川崎英一郎
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亮 小川
Mitsuo Matsuda
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 長時間の連続溶接やコンジットがきつく曲げ
られた状態であっても安定したアークが得られるアルミ
溶接用ミグワイヤを提供する。 【構成】 ワイヤ表面の実表面積を測定した測定部分の
見掛け上の面積をSm(mm2)、測定部分のワイヤ表面の実
表面積をSa(mm2)とした場合、{(Sa/Sm)−1}×10
00で表されるワイヤ比表面積が0.50以下であるこ
とを特徴とするアルミ溶接用ミグワイヤである。ワイヤ
比表面積は0.30以下が好ましい。このようなワイヤ
比表面積の平滑度を有するワイヤは、例えば、加工工程
のうちワイヤ表面を皮剥きした後の伸線加工において、
その伸線回数を増やし潤滑油の粘度を低くしたり、また
少なくとも研磨粒子を混合した潤滑剤を用いて1回以上
伸線ダイスによる伸線を施すこと等により得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はアルミニウム或いはアル
ミニウム合金をミグ溶接する際に用いる消耗電極ワイヤ
に関するものである。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】アルミ
ニウム或いはアルミニウム合金のミグ溶接は、通常スプ
ールに巻かれた5kgから10kgのミグ溶接用ワイヤをプ
ッシュ方式の送給ローラで送り出し、フレキシブルに配
置されるコンジットチューブ内を通過させ、その先端に
配置される溶接トーチ内の通電チップでワイヤに接触給
電する。
【0003】給電されたワイヤ先端と母材の間にはアー
クが発生する。母材はアーク力により溶融・掘り下げら
れ、ワイヤは大気と遮断されたシールドガス中を溶滴状
になって母材側に移行し、溶融プールが凝固し溶接部が
形成される。
【0004】良好な溶接部を得る上でアルミのミグ溶接
が抱える大きな問題点の1つに溶接ワイヤの均一送給性
がある。
【0005】すなわち、コンジットチューブ内を送ら
れ、通電チップを通過する際のワイヤの通過速度(送給
速度)が不安定になると、良好な溶接部が得られるよう
に予め設定された溶接電流とアーク電圧の関係が保てな
くなる。このような不具合現象が一般にアーク不安定と
称する。その結果、安定した溶接部が形成できず、融合
不良や形状不良を起こす。
【0006】このような現象は、コンジットチューブ
(送給経路)が長い場合、溶接トーチの近傍でコンジット
を強く曲げた場合、長時間連続して溶接を行う場合に顕
著に生ずる。このようなアーク不安定を生じさせる原因
の1つに、アルミ溶接用ワイヤは例えば鋼ワイヤに比べ
柔らかいことで、送給ローラで削られ易く、アルミ微粉
がコンジットチューブ内に堆積し、ワイヤの定速送給を
阻害することがある。
【0007】このため、従来より、ワイヤ製造に当たっ
ては表面の疵をできるだけ少なくし、送給性を高める工
夫が施されている。一方、溶接施工に当たっては送給経
路を頻繁に清掃するなど厳しい管理が必要とされてい
る。
【0008】しかしながら、そのような工夫や管理によ
つても、従来のアルミミグ溶接ワイヤでは根本的な解決
に至っていないのが実情である。
【0009】本発明は、かゝる状況に鑑みて、長時間の
連続溶接やコンジットがきつく曲げられた状態であって
も安定したアークが得られるアルミ溶接用ミグワイヤを
提供することを目的とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者は、前記課題を
解決するために鋭意研究を重ねた結果、ワイヤ表面の平
滑度を通常の伸線では得られないレベルまで高めること
で送給ローラで削られにくくなることを確認し、更にそ
のための具体的な方策について実験研究を重ね、ここに
本発明をなしたものである。
【0011】すなわち、本発明は、ワイヤ表面の実表面
積を測定した測定部分の見掛け上の面積をSm(mm2)、測
定部分のワイヤ表面の実表面積をSa(mm2)とした場合、
{(Sa/Sm)−1}×1000で表されるワイヤ比表面積
が0.50以下であることを特徴とするアルミ溶接用ミ
グワイヤを要旨としている。
【0012】
【作用】以下に本発明を更に詳細に説明する。
【0013】前述のように、本発明では、アルミ溶接用
ミグワイヤのワイヤ表面の平滑度を極めて高いレベルに
調整したものであるが、このように従来にない平滑度
は、種々の方法によって得られる。例えば、伸線ダイス
に単結晶のダイヤモンドダイスを用いること、皮剥き工
程後にできるだけ伸線回数を増やすこと、及び伸線に用
いる潤滑油を通常用いられる粘度以下、例えば150cs
t(38℃)以下にすることを組み合わせることで得られ
る。
【0014】更に、工業的に容易な別の手段を検討した
結果、潤滑剤中に微粒の研磨剤を混合することが効果的
なことを見い出した。
【0015】本発明のアルミ溶接用ミグワイヤの一般的
な製造工程は以下のとおりである。勿論、この製造工程
だけに限定されないことは云うまでもない。
【0016】所定の成分に調整されたアルミビレットを
圧延後、焼鈍、伸線を適宜繰り返し線径を細径化してい
く。最終焼鈍が施された後の伸線工程の途中又は最終で
ワイヤ表面のアルミナ形成層等溶接部の品質に悪影響を
及ぼす表面層を薄く皮剥き(シェービング)することで除
き去る。その後、必要に応じて更に伸線を行って所定の
製品径に仕上げた後、ワイヤ表面に付着した潤滑油や汚
れを除去するため有機溶剤中で洗浄された後、スプール
に巻かれる。
【0017】そして、伸線工程では、ワイヤ表面の疵の
発生を抑えるためや伸線に用いるダイス寿命を延長する
ため、潤滑油は厳しく管理され、伸線中に発生するアル
ミ粉や持ち込まれる異物は可能な限り除去され使用され
る。
【0018】研磨剤を潤滑油に混合することは、厳しく
清浄度を管理されるべき潤滑油の中に言わば固形の異物
を混入させることであり、従来の考えからは生まれない
新規な発想である。
【0019】用いる研磨剤の材質は特に問わず、例え
ば、黒色炭化ケイ素、緑色炭化ケイ素、白色アルミナ、
褐色アルミナ、酸化ジルコニウム、酸化セリウム等、研
磨用微粒子として市販されているものを用いれば良い。
なお、市販の研磨剤はこれらの成分を混合したものも多
い。
【0020】重要なことは研磨剤の粒度である。最大粒
子径が50μmを超えない範囲で粒度構成されているこ
とが必要で、最も適切なものは、粒子径が約30μm以
下で、10μm以下が約70%で構成されているもので
ある。
【0021】その使用方法は、上記研磨剤を通常用いら
れている潤滑油中に5〜30vol%混合すれば良く、こ
の範囲であれば、表面を平滑にする効果が得られ、且つ
伸線性は阻害されない。
【0022】次に重要なことは、研磨剤入り潤滑油で伸
線する位置と回数であり、伸線は皮剥き後に行う。伸線
回数は1回で充分な効果が得られ、2回、3回と回を増
す毎に少しずつ改善効果は増す。
【0023】以上のような製造工程で本発明のアルミ溶
接用ミグワイヤが得られ、そのワイヤ表面は、以下のよ
うに定義されるワイヤ比表面積である。
【0024】すなわち、ワイヤ表面の実表面積を測定し
た測定部分の見掛け上の面積をSm(mm2)、測定部分のワ
イヤ表面の実表面積をSa(mm2)とした場合、{(Sa/S
m)−1}×1000で表されるワイヤ比表面積が0.50
以下である。ここで、測定部分の見掛け上の面積(Sm)
とは、測定部分を平面に展開した場合に縦×横で表わさ
れる面積である。本発明では測定部分を平面に展開した
後、500μm×600μm(=300000μm2)の部分
の実表面積を測定した。ワイヤ比表面積は、画像処理方
法で測定できる。
【0025】上記ワイヤ比表面積が0.50を超える平
滑度では、送給ローラで発生するアルミ微分がコンジッ
ト中に堆積する量が多くなり、長時間にわたって安定し
たアークが得られない。より好ましくは0.30以下で
ある。
【0026】次に本発明の実施例を示す。
【実施例】
【0027】まず、アルミニウム合金ワイヤ(品種51
83)を用いて皮剥き後、3回の伸線を施し、製品径1.
6mmφを製造する工程において、そのうち研磨剤を混合
した潤滑油を用いて伸線する回数を1回、2回、3回と
変えて製造し、所定の製品径に仕上げた。また、皮剥き
後の伸線回数を4〜6回に増やし、かつ潤滑油の粘度を
下げ、一部に天然ダイヤモンドダイスで伸線したものを
製造した。
【0028】ワイヤ比表面積を測定するためのワイヤサ
ンプルは、スプールに巻かれた製品ワイヤからできるだ
け疵を付けないように約20mmを任意の3ヶ所から採取
し、金属表面を腐食させない石油エーテル、アセトン、
四塩化炭素、フロン等の有機溶剤中で、或いは加工工程
中で使用する潤滑剤の種類によってはそれを除くために
最も適当と思われる液(湯やその他の脱脂液)で超音波洗
浄することによりワイヤ表面に付着している汚れや油脂
分等の不純物を取り除いた。超音波洗浄はワイヤが互い
に擦れあって疵を付けないように1本づつ行った。
【0029】ワイヤ比表面積の測定は、(株)エリオニク
ス製の電子線三次元粗さ解析装置型式(ERA−800
0)で行い、これに装備されている画像処理方法から、
ワイヤ表面の実表面積を測定した測定部分の見掛け上の
面積Sm(mm2)と、測定部分のワイヤ表面の実表面積Sa
(mm2)を測定し、{(Sa/Sm)−1}×1000で表され
るワイヤ比表面積を算出し平滑度とした。
【0030】なお、ワイヤ比表面積は、1サンプルの任
意の1断面(周囲)から約120度ずらした3ヶ所を測定
し、3サンプルの合計9ヶ所の測定値の単純平均をワイ
ヤ比表面積とした。また、実際のワイヤの製造に当たっ
ては伸線によってダイスから受ける疵、設備各所や線同
士の接触で生じる打ち疵や擦り疵などは可能な限り発生
させないように留意されているので、実情と同じ状況と
する意味で平滑度は疵のない部分を選んで測定した。
【0031】また、コンジットを極端に曲げた送給系
(3mのコンジットの途中に270mmφのループを作
り、且つトーチ直上で曲率半径100mmに曲げた)で5
分間溶接したコンジット中に堆積したアルミ合金粉を溶
剤(アセトン)で流しながら濾紙に採取し、純アルミとし
て定量分析することでアルミ粉の発生量を比較すると共
に、溶接中の溶接電流・アーク電圧の変動を記録し、ア
ークの安定性を比較した。
【0032】表1に皮剥き後に研磨剤を混合した潤滑油
で伸線したワイヤの比表面積、アルミ粉の堆積量、アー
ク安定性を示す。
【0033】ワイヤ比表面積に関しては、従来例のワイ
ヤでは約0.80であるのに対し、本発明例のワイヤの
うち、研磨剤を混合した潤滑油で1回伸線したNo.2は
0.17と大幅に向上し、更に2回伸線したNo.3は0.
10、3回伸線したNo.4は0.08と徐々に向上して
いることがわかる。また、皮剥き後の伸線回数を4〜6
回と増やし潤滑油の粘度を低くした等のものもワイヤ比
表面積は0.50以下に向上していることがわかる。
【0034】また、通常では用いられない程度にまでコ
ンジットを極端に曲げた送給系でのアルミ粉の発生量に
関しても、従来例のワイヤでは2.5mgであるのに対
し、本発明例のワイヤのうち、1回伸線のNo.2では
1.0mgに急減し、2回伸線のNo.3では0.7mg、3回
伸線のNo.4では0.5mgと減少した。
【0035】アルミ粉の発生量と平滑度との関係では、
ワイヤ比表面積0.3以下の本発明例のワイヤは特に良
好であり、アルミ粉の堆積量は従来例のワイヤの3分の
1以下に減少している。
【0036】一方、約260A、30Vで溶接したアー
クの安定性については、従来例のワイヤでは溶接開始か
ら3分間ほどで電流・電圧が乱れ始めたが、本発明例の
ワイヤではいずれも5分間安定して溶接できた。
【0037】この実施例からわかるように、ワイヤ比表
面積(平滑度)とアルミ粉の発生量、及び安定したアーク
の継続時間は良く相関している。
【0038】なお、平滑度を向上させるために研磨微粒
子を用いる手段は、実施例に示した潤滑油中に混合する
他に、溶媒に混合した後フェルト等に含ませワイヤ表面
に押し当てることで研磨するか、予め研磨剤を分散保持
させたロール状バフ材で研磨しても良い結果が得られ
た。
【0039】
【表1】
【0040】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明のアルミ溶
接用ミグワイヤを使用すれば、長時間の連続溶接やコン
ジットがきつく曲げられた状態でも安定したアークが得
られるので、施工管理が容易になると共に溶接継手品質
の安定性が向上する。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ワイヤ表面の実表面積を測定した測定部
    分の見掛け上の面積をSm(mm2)、測定部分のワイヤ表面
    の実表面積をSa(mm2)とした場合、{(Sa/Sm)−1}×
    1000で表されるワイヤ表面の比表面積(以下、ワイ
    ヤ比表面積という)が0.50以下であることを特徴とす
    るアルミ溶接用ミグワイヤ。
  2. 【請求項2】 前記ワイヤ比表面積が0.30以下であ
    る請求項1に記載のアルミ溶接用ミグワイヤ。
  3. 【請求項3】 加工工程のうちワイヤ表面を皮剥きした
    後の伸線加工において、少なくとも研磨粒子を混合した
    潤滑剤を用いて1回以上伸線ダイスによる伸線を施した
    請求項1又は2に記載のアルミ溶接用ミグワイヤ。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100405855B1 (ko) * 2001-04-19 2003-11-14 고려용접봉 주식회사 용접용 무도금 와이어
US8901455B2 (en) 2008-06-18 2014-12-02 Lincoln Global, Inc. Welding wire for submerged arc welding
US8952295B2 (en) 2008-06-18 2015-02-10 Lincoln Global, Inc. Welding wire with perovskite coating

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5756170A (en) * 1980-09-22 1982-04-03 Osaka Denki Kk Method for feeding welding wire

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