JPH11277289A - 溶接ワイヤ及びその製造方法 - Google Patents

溶接ワイヤ及びその製造方法

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JPH11277289A
JPH11277289A JP11038831A JP3883199A JPH11277289A JP H11277289 A JPH11277289 A JP H11277289A JP 11038831 A JP11038831 A JP 11038831A JP 3883199 A JP3883199 A JP 3883199A JP H11277289 A JPH11277289 A JP H11277289A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のフラックス剤又は合金用剤を含む電気
アーク溶接ワイヤの有する欠点を改良する。 【解決手段】 電気アーク溶接に使用される溶接ワイヤ
であって、該ワイヤは、有効な外径を有しそしてそれぞ
れが選択された体積を有する一連の別々のセグメントに
形成されそして相互連接橋かけ要素により互いに連接し
た1本の固体金属からなり、該セグメントにおける該固
体金属の断面積が該橋かけ要素における該固体金属の断
面積より大きい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、以下のタイプの電
気アーク溶接の技術に関する。そのタイプでは、溶接ワ
イヤは工作物に向かい、そして電流は溶接ワイヤを経て
工作物に通り、前進するワイヤの末端を溶かしそして工
作物上に溶けた金属をデポジットするアーク溶接工程を
生ずる。本発明は、さらに特に、このアーク溶接工程に
使用される改良された溶接ワイヤ、並びにこの改良され
た溶接ワイヤを製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】本発明
が関するタイプの電気アーク溶接は、スプール又はリー
ルに通常貯えられる溶接ワイヤの使用を含み、そのワイ
ヤは、管状のコネクタを経て工作物に向かって供給リー
ルから供給されて、電流は、コネクタを経て前進する溶
接ワイヤに流れ、さらに溶接ワイヤを経て工作物に流れ
る。電流は、I2R加熱により前進する溶接ワイヤを加
熱して、溶接ワイヤの末端は溶融し、そしてアークを経
る移動により又は他の電気的及び機械的な現象により工
作物上にデポジットされる。従って、前進するワイヤ
は、溶接電流を伝導し、それは、ワイヤを溶接して工作
物の上へワイヤの末端から溶融した金属をデポジットす
る。長い間、溶接ワイヤに実質的な改良がなされ、それ
は、通常、工作物上でワイヤを溶融し溶融した金属をデ
ポジットするためにコントロールされた供給速度でワイ
ヤが前進できるように、予定された直径及び表面潤滑剤
を有する固体ワイヤである。遮蔽ガスが、前進する溶接
ワイヤの周りに使用できる。
【0003】固体ワイヤは、優れたアーク溶接性をもた
らすが、しかし、溶接工程の所望の冶金学的要求に適合
するように溶融した金属デポジションを調整するため
に、溶接ワイヤにフラックス及び合金用金属成分を設け
ることがしばしば必要となる。これらの追加の特徴を達
成するために、フラックス成分及び/又は合金用粉末か
ら形成される中心の芯を囲む鋼のさやとしてワイヤを形
成するのが普通に行われている。従って、多くの芯付き
の溶接ワイヤが存在する。芯付きワイヤの概念を用いる
ことにより、フラックスは、前進する溶接ワイヤの長さ
に沿って平均に分布している。やや標準的な鋼から金属
さやを製造するとき、芯は合金用粉末を含む。これらの
金属の芯付き電極は、芯に粉末状の金属を使用して、所
定の溶接工程に適合するようにデポジットされた金属を
調整する。フラックス芯又は金属芯のワイヤを使用する
ことが、或る溶接工程では実質的に有利になる。事実、
フラックス及び合金粉末の組合せがワイヤの芯に使用さ
れる場合がある。アーク溶接ワイヤに関するこれらの芯
付きワイヤ又は電極の利点は、固体金属ワイヤが通常優
れたアーク溶接を生ずるという事実により或る程度相殺
されることになる。金属は、フラックス芯付き又は金属
芯付きのワイヤにおけるように、アークの中心そしてア
ークを囲むさやにある。固体金属ワイヤ及び金属芯付き
ワイヤの両者は、ワイヤの長さ当たりの実質的に一定の
抵抗を有し、その抵抗は、特に定電圧溶接法において、
アーク溶接工程をコントロールする。或る溶接工程で
は、溶接工程を最適にするために長さ当たりの増大した
抵抗があることが望ましいが、この改修は、デポジット
される金属の量に影響する。固体金属ワイヤ及び芯付き
金属ワイヤは、電気アーク溶接業界の要求を満たしてい
るが、しかし、それらは、或る場合には溶接工程の最適
な電気的特性を生じないそれらの物理的な特性の制約に
より生ずるという不利がある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、優れた小滴の
移動を助ける別々の量子化した(quantized)
セグメントを有する固体金属溶接ワイヤである。セグメ
ントは、それぞれ本質的に同じ体積を有する。橋かけ要
素により分離された量子化した別々のセグメントを有す
る固体溶接ワイヤのこの使用は、従来の定電圧溶接電源
により十分に行いうることが分かった。電流及び加熱
は、有効な抵抗又は長さ当たりの抵抗によりコントロー
ルされ、その抵抗は、より大きなセグメント間に相互連
接のより小さい橋かけ要素を使用することにより増大す
る。このタイプの固体ワイヤは、それが、隣接するくぼ
み(indentation)間に量子化したセグメン
トを生成する一連の間隔のあいたくぼみを生ずるやり方
で、現存する固体MIGワイヤをたんに加工することに
より容易に製造されるという利点を有する。このくぼみ
は、しばしばロボット溶接ステーションである溶接ステ
ーションでワイヤ供給機に隣接する装置又は固体ワイヤ
を製造する製造装置で行うことができる。固体溶接ワイ
ヤで量子化された間隔のあいたセグメントを使用するこ
とにより、パルス化アーク溶接は、パルス周波数及びワ
イヤの供給速度がそれぞれの電流パルスのときに量子化
セグメントを提供するように、調整される。この調整
は、パルス化モードの移動を安定化して、たった一つの
小滴の脱離がそれぞれの電流パルスで達成されて当業者
に周知のやり方で溶接特性を最適にする。電極は、ワイ
ヤを通る電流により加熱される。ワイヤの抵抗は、加熱
に直接の効果を有する。従って、量子化したセグメント
間により小さい領域を使用することにより、有効な抵抗
又は長さ当たりの抵抗は増大し、そして定電圧が溶接工
程に適用されるとき、低下する。抵抗のこの調節は、間
隔のあいた量子化セグメントを画成するくぼみにより生
ずる橋かけ要素の領域及び長さにより決定されるやり方
で、前進する溶接ワイヤの加熱をコントロールする。本
発明を使用することにより、ワイヤの長さ当たりの抵抗
は、同じ外径を有する固体ワイヤによるのより高い。こ
れは、早いデポジション速度で利点である。それは、ワ
イヤの単位重量当たりの工作物中への熱入力が低下して
定電圧工程の安定な範囲を増大するからである。量子化
したセグメント間の橋かけ要素の金属の断面積を減少さ
せることにより、長さ当たりの抵抗は、規定されたやり
方で改修できる。固体ワイヤ電極の量子化セグメント間
に橋かけ要素を生ずるくぼみの形状は、面積を小さく
し、従って量子化したセグメント間の固体のワイヤの抵
抗を増大する環状の溝又は他の構造の形である。もし橋
かけ要素が環状の溝の形であるならば、固体金属ワイヤ
には、フラックス剤、充填剤又は合金用剤が設けられ、
それらの剤は金属ワイヤの外径に影響することなく、溝
により運ばれる。電気的接触は、量子化されたセグメン
トの外側の部分で維持される。量子化したセグメントの
相対的な長さ及び連接要素を形成する溝の長さを調節す
ることにより、所望の量のフラックス剤又は合金用剤が
前進する固体金属溶接ワイヤの長さ当たりに提供でき
る。
【0005】この固体ワイヤは、フラックス芯付き又は
金属芯付きのワイヤの利点の追加とともに、標準の固体
ワイヤの利点を有する。橋かけ要素を形成するくぼみに
より生ずる間隔へのフラックス剤、充填剤又は合金用剤
を保護するために、本発明の他の態様は、金属電極の周
りの金属さやの使用を含む。このさやは、鋼又は銅であ
って、前進する固体金属溶接ワイヤへの溶接装置の電気
的接触から電気的伝導を増大する。従って、水分の混入
及びフラックス剤、充填剤又は合金用剤への物理的な損
傷が阻止される。さや又はジャケットを、標準のらせん
状の包装手法を使用することにより、間隔のあいた量子
化したセグメントを有するワイヤの周りに機械的に包む
ことができる。さや又はジャケットは、ワイヤの周りに
配置され、そして従来の芯付きワイヤの製造技術で使用
されるものに似た技術を使用して、ワイヤとともに延ば
されるか又は卷かれる。さや又はジャケットは、また、
量子化したセグメントの周りのさや又はジャケットが電
気的に伝導性である限り、メッキ技術又はプラズマスプ
レイ技術により設けられる。事実、このさや又はジャケ
ットは、自動的又は半自動的な電気アーク溶接工程で使
用されるスプールに貯えられる前進する金属ワイヤの電
気的特性又は外観をたんに増大する充填剤の使用なし
に、固体金属溶接ワイヤを形成する量子化したセグメン
トの周りに配置することができる。本発明によれば、溶
接ワイヤは、有効な外径を有しそしてそれぞれが選択さ
れた体積を有する一連の別々のセグメントに形成されそ
して相互連接橋かけ要素により互いに連接した1本の固
体金属からなり、該セグメントにおける該固体金属の断
面積が該橋かけ要素における該固体金属の断面積より大
きい、電気アーク溶接に使用される溶接ワイヤが提供さ
れる。このやり方では、固体金属溶接ワイヤは、別々の
量子化したセグメントを有する。連接橋かけ要素の外形
をコントロールすることにより、溶接ワイヤの長さ当た
りの抵抗を、電流のより少ない量が所定の量の溶融金属
をデポジットするのに必要であるように、溶接工程をコ
ントロールするのに変化できる。本発明の他の態様によ
れば、橋かけ要素は、くぼみ例えば環状の溝により形成
され、そのくぼみは、フラックス剤、合金用金属粉末又
は他の成分により充填されて、固体金属アーク溶接ワイ
ヤの利点を維持しつつ、金属ワイヤの冶金学的及びフラ
ックス特性をコントロールする。
【0006】本発明の他の態様によれば、量子化した別
々の金属セグメントは、固体金属溶接ワイヤの有効な外
径を本質的に画成する最大の断面積を有し、一方ワイヤ
の橋かけ要素は、量子化したセグメントの最大の断面積
より実質的に小さい断面積を有する。本発明の他の態様
によれば、所定の路に沿って固体金属溶接ワイヤを運ぶ
工程、間隔が等しい位置で該ワイヤに一連のくぼみを形
成してそれぞれが選択された体積を有する一連の別々の
金属セグメントを画成する工程からなる電気アーク溶接
用の固体溶接ワイヤを製造する方法を提供する。これら
の量子化した金属セグメントは、分離するくぼみの形状
により決定される橋かけ要素により互いに連接される。
実際には、くぼみは、固体溶接ワイヤの量子化した金属
セグメント間の環状の溝である。本発明の他の態様によ
れば、この方法は、顆粒状のフラックスをくぼみ中にデ
ポジットする工程又は粉末合金用金属をくぼみ中にデポ
ジットする工程を含む。このやり方では、くぼみは、芯
付きワイヤの概念の使用を要することなく、固体溶接ワ
イヤの長さに沿う合金用剤及び/又はフラックス剤の均
一な分布をコントロールできる。方法は、また、鋼又は
他の伝導性物質の金属さやを固体金属溶接ワイヤの周り
に配置する本発明の態様のさらなる実施を包含する。本
発明を使用することにより、相互連接橋かけ要素により
互いに連接する一連の別々な量子化した金属セグメント
は、セグメント及び橋かけ要素の関係を調節することに
より正確にコントロールされる固体金属溶接ワイヤの有
効な抵抗を有することができる。本発明の他の態様で
は、電気アーク溶接に使用される固体金属溶接ワイヤの
長さ当たりの抵抗をコントロールする方法が提供され、
それは、固体金属溶接ワイヤを設ける工程、間隔をおい
た位置で該ワイヤに一連のくぼみを形成し、それにより
該くぼみの該ワイヤの長さ当たりの抵抗は、該くぼみ間
の該ワイヤの長さ当たりの抵抗より大きい工程、そして
該ワイヤの長さ当たりの抵抗をコントロールするために
該くぼみのサイズをコントロールする工程を含む。この
方法は、金属のほぼ等しい体積の量子化したセグメント
を提供するように、くぼみ間の間隔をコントロールする
工程を含むことによりさらに改修される。
【0007】本発明の主要な目的は、そのワイヤが、橋
かけ要素により互いに連接される一連の別々な量子化し
たセグメントを有する、固体金属溶接ワイヤの提供であ
る。本発明の他の目的は、固体金属ワイヤが製造設備又
は溶接現場のワイヤ供給装置の隣接場所で標準MIGワ
イヤから製造できる、上記の固体金属ワイヤの提供であ
る。本発明の他の目的は、ワイヤが改良されたアーク安
定性及びコントロールされた熱入力を有する、上記の固
体金属溶接ワイヤの提供である。本発明のさらなる他の
目的は、ワイヤが、同じ直径の金属ワイヤの長さ当たり
の抵抗より大きい長さ当たりのコントロールされた抵抗
を有するように製造できる、上記の固体金属溶接ワイヤ
の提供である。本発明の他の目的は、ワイヤが、工作物
に向かうワイヤの単位体積当たりのワイヤの棒の抵抗を
コントロールするように製造できる、上記の固体金属溶
接ワイヤの提供である。本発明の他の目的は、ワイヤ
が、同じ直径の固体ワイヤより大きい長さ当たりの抵抗
を有する、固体金属溶接ワイヤの提供である。この目的
は、ワイヤの単位長さ当たりの工作物への低下した熱入
力による、非常に高いデポジション速度での利点であ
る。本発明のさらなる他の目的は、溶接ワイヤが、ワイ
ヤの別々の量子化したセグメントを画成する一連のくぼ
みをたんに利用することにより、棒のコントロールされ
た抵抗又は単位長さ当たりのコントロールされた抵抗を
有する、上記の固体金属溶接ワイヤの提供である。本発
明の他の目的は、ワイヤの量子化したセグメントがそれ
ぞれの電流パルスと同時に溶接工程のアークに提供され
るように、溶接ワイヤがパルス溶接工程と調整できる、
上記の固体金属溶接ワイヤの提供である。本発明のさら
なる目的は、溶接ワイヤの固体金属特性を維持しつつワ
イヤにより運ばれる、フラックス剤、充填剤及び/又は
合金用剤が溶接ワイヤに設けられる、上記の固体金属溶
接ワイヤの提供である。さらに、本発明のワイヤには、
フラックス剤、充填剤又は合金用剤を保持する及び/又
は溶接工程中前進する金属溶接ワイヤに伝導性を増大さ
せるために、外側の金属さやが設けられる。本発明の他
の主要な目的は、電気アーク溶接のための溶接ワイヤを
製造する方法の提供であり、その方法は、ワイヤの量子
化したセグメントにワイヤの一連のくぼみを形成し、ワ
イヤがフラックス剤、充填剤及び/又は合金用剤を受容
できそしてワイヤの長さ当たりのコントロールされた抵
抗を有することができる。本発明の他の目的は、その方
法が標準のMIG溶接ワイヤを使用できそして比較的低
いコストで行うことができる、上記の方法の提供であ
る。
【0008】これら及び他の目的並びに利点は、図とと
もに以下の記述から明らかになるだろう。図について説
明するが、図は本発明の好ましい態様を説明するための
ものであり、本発明を制限するためのものではない。図
1及び2は、本発明により構築された溶接ワイヤWを示
す。このワイヤは、連接又は橋かけ要素Bにより分離さ
れている一連の別々の量子化したセグメントQを有す
る。これらの橋かけ要素は、溶接ワイヤWのための円筒
状の表面12の内側の一連の軸方向に間隔のあいたくぼ
み10により形成される。量子化したセグメントQは、
円筒状から球状の種々の形状をとることができ、そして
連接要素Bは、くぼみ10又は表面12の内側に延在し
ている他の溝様の改修により決定される種々の形状を有
することができる。本発明によれば、量子化したセグメ
ントQは、ワイヤWの直径aに相当する最大の直径を有
する。セグメントの最大の直径は、ワイヤWの円筒状の
表面12を決定する。連接要素Bは直径bを有する。図
2に画かれているように、セグメントQの断面積A
1 は、要素Bの断面積A2より実質的に大きい。従っ
て、ワイヤWの長さ当たりの抵抗は、橋かけ要素Bを形
成するくぼみ10により増大する。セグメントQの長さ
cと橋かけ要素Bの長さdとの関係は、直径aを有する
標準のワイヤの長さ当たりの抵抗に対するワイヤWの長
さ当たりの抵抗の変化又は改修を決定する。従って、く
ぼみ10は、二つの総合的な機能を有する。くぼみは、
ワイヤWを、それぞれ本質的に同じ体積の金属を有する
一連の量子化したセグメントQに分ける。これらのくぼ
みは、また、ワイヤWの長さ当たりの有効な抵抗が、く
ぼみ10の外形、サイズ及び構造によりコントロールさ
れるように、ワイヤWの抵抗を増大する。従って、くぼ
み10は、ワイヤWの有効な抵抗をコントロールするの
に使用される一方、量子化したセグメントQは、アーク
溶接工程中ワイヤWからの溶融した金属のコントロール
された小滴の移動をもたらす。理解されるように、種々
の寸法がセグメントQ及びくぼみ10に設けられて、固
体ワイヤWの抵抗及び溶接特性を正確にコントロールで
きる。しかし、ワイヤWは、さらに固体溶接ワイヤとし
て機能する。固体溶接ワイヤに対するセグメントの量子
化、及びワイヤの抵抗のコントロールは、独特のもので
あり、前記のように、本発明の利点を形成する。
【0009】図1及び2に示される好ましい態様では、
くぼみ10は、直径b及び長さdを有するほぼ環状の溝
の形である。これを使用することにより、又はくぼみの
任意の同様な構造を使用することにより、フラックス
剤、充填剤及び/又は合金用剤を固体溶接ワイヤWに装
填することができる。図3に示されるように、溝又は刻
め目10は、通常、性質上顆粒状でありペーストに形成
されるフラックス剤により充填される。ペーストは、溝
10に容易にデポジットされ、そしてくぼみ又は溝10
に維持される。従って、溶接工程のアークに向かうフラ
ックスの量は、溝又はくぼみ10のサイズ及び軸方向の
間隔によりコントロールされる。ワイヤは、なお固体金
属ワイヤの特性を有し、その特性は安定性を生じ、一方
溶接工程中アークにコントロールされた量のフラックス
を運ぶ能力を有する。過去では、フラックスの使用は、
フラックス芯付き溶接ワイヤを含み、そのワイヤは固体
ワイヤの有益な特性を有しなかった。電極の外側に被覆
されたフラックス剤を有する棒状の電極が存在する。こ
の外側の被覆は、本発明が関係するタイプの溶接ワイヤ
には使用できなかった。或る場合には、図4に画かれて
いるように、適切な金属さや30によりくぼみ10をカ
バーするのが望ましい。このさやは、フラックス芯付き
ワイヤで使用されるように、鋼のさやである。さらに、
それは、溶接装置でワイヤWとの電気的接触を増大する
ために銅のさやでもよい。さや30を使用することによ
り、くぼみ又は溝10は、それらが図4のAに示される
ように合金用粉末32、又は図4のBに示されるように
顆粒状のフラックス剤34を保持できるように、閉じた
ものである。
【0010】図3、4、4A及び4Bの記述は、種々の
構造が、間隔のあいた刻め目10の使用により得ること
のできる抵抗コントロール特性、又はワイヤWの固体ワ
イヤ特性を妥協することなく、数種の追加の構成成分と
ともに、閉じたくぼみ10及び/又は装填くぼみ10の
何れかを使用することができることを示している。図3
に示されるように、電気的な接触は、表面12により維
持され、そして直径a対直径bの比及び長さc対長さd
の比は、ワイヤWの体積に関して物質20、32及び3
4の量の比をコントロールするように調節できる。ジャ
ケット又はさや30は、くぼみ10に水分及び他の汚染
物質が入ることを防ぎ、そして剤32及び34をその場
に維持する。実際には、さや30が使用されるとき、そ
れは、らせんに包む技術を利用して金属フォイルジャケ
ットとして量子化したワイヤの周りを包む。くぼみ10
は、種々の形状を有することができ、そして種々のやり
方により提供できる。事実、くぼみは、量子化した要素
Qを連続するワイヤW中にともに連接することによりた
んに形成できる。従って、「くぼみ」は、直径12の内
側の減少した体積の存在を指示するが、要素Bの体積の
減少したサイズ及び増大した抵抗を達成するためのやり
方を必ずしも指示していない。くぼみ10を達成するた
めの一つのやり方は、図5、5A、5B、5C及び5D
に概略的に画かれ、そこでは、成形大歯車50、52
が、標準のMIGワイヤCを製造するワイヤ押し出し機
60の入口に隣接して配置される。大歯車50、52
は、溝又はくぼみ10を生成するための軸方向に間隔の
あいた位置で、ワイヤCをかしめるために図5Aで示さ
れるように、継ぎ目74で一緒になる一連の周縁で間隔
のあいたはめ歯又はブレード70、72を有する。浮き
上がり領域80、82は、図5Bに示されるように、ワ
イヤWを製造するために、間隔のあいた量子化したセグ
メントQを受容するためにそれぞれ大歯車50、52上
に設けられている。図5Dに示されるように、ワイヤの
外側の表面12は、間隔のあいた量子化したセグメント
Qを生成するために金属形成ワイヤCをかしめることに
より、生成した或る不均一さを有することができる。こ
のかしめる作用は小さく、そしてなおほぼ円筒状の外側
の表面を生成し、その表面は、溶接工程中ワイヤW中に
電流を導くのに使用できる。
【0011】成形大歯車50、52は、溶接現場へ溶接
ワイヤWを駆動するために、ワイヤ供給機の前の溶接操
作に隣接して配置されるだろう。このやり方では、操作
者は、実施される実際の溶接工程に応じてセグメントQ
のサイズ及びくぼみ10の構造をカスタマイズできるだ
ろう。大歯車50、52の異なるセットは、種々の溶接
操作に設けることができるだろう。標準MIGは、溶接
の場所に設けられ、そして量子化したセグメントQは、
その場でワイヤ上に形成されるだろう。これは、本発明
の利点であり、橋かけ要素Bにより分離された量子化し
たセグメントQを有する固体溶接ワイヤのカスタマイズ
された生産を可能にする。他の配置は、くぼみ10、例
えばレーザーカッター、エンドミル、のこぎりなどを生
成するために設けられるだろう。本発明で構築された固
体溶接ワイヤの一つの利点は、図6に概略的に画かれて
いるように、それがパルス溶接工程と調整できることで
あり、その場合、定電圧電源からの一連の電流パルス1
00が、時間間隔t1−t2を有する。パルス100のパ
ルス周波数は、周知の値、例えば毎分Xパルスである。
図7は、溶接工程を概略的に画いており、負のリード1
20及び正のリード122に接続した電源からのパルス
によりワイヤWがアークDで溶融するように、工作物1
12に向かう接触スリーブ110を経てワイヤWが通
る。パルス100がアークDに導かれるにつれ、ワイヤ
Wはワイヤ供給速度で移動し、電流パルス100として
同時に量子化したセグメントQをもたらす。ワイヤ供給
速度は、電流パルスの周波数により調整されて、金属の
量子化した量は、パルス溶接工程中溶融するために各パ
ルスに提供される。各電流パルスについて特定の量の金
属を調整するこの能力は、本発明の利点である。前述の
ように他の利点が存在し、それにより固体金属溶接ワイ
ヤを形成するためにともに連接した量子化したセグメン
トの新規な概念は、コントロールされた抵抗及び優れた
小滴の移動を生ずることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に従って構築された固体金属溶接ワイヤ
を示す側面図である。
【図2】図1の線2−2にほぼ沿ってとられた断面図で
ある。
【図3】橋かけ要素を形成したくぼみがフラックス剤に
より満たされた、図1及び2に示されたワイヤの一つの
量子化したセグメントを画いた拡大部分的断面図であ
る。
【図4】金属溶接ワイヤの上の外側の金属さやを有する
図3に類似の図である。図4のAは、粉末状の合金用金
属を満たしたくぼみを有する図4に類似の図である。図
4のBは、フラックス剤を満たしたくぼみを有する図4
に類似の図である。
【図5】2個の回転する成形大歯車を使用することによ
り固体金属溶接ワイヤに間隔のあいた量子化したセグメ
ントを形成するためのやり方を概略的に画いた側面図で
ある。図5のAは、橋かけ要素を形成するくぼみで図5
の線5A−5Aにほぼ沿ってとられた拡大断面図であ
る。図5のBは、ワイヤの量子化したセグメントの線5
A−5Aにほぼ沿ってとられた拡大断面図である。図5
のCは、金属溶接ワイヤにおいて間隔のあいた量子化し
たセグメントを画成するためにくぼみを形成するのに使
用される成形大歯車の拡大部分断面図である。図5のD
は、図5に示されるように、回転成形大歯車により生成
されるワイヤを示す部分断面の側面図である。
【図6】パルスアーク溶接工程における電流パルス間の
調整を示す図である。
【図7】本発明により構築された溶接ワイヤの量子化し
たセグメント及びパルスの間の関係を示す溶接工程の機
械的な態様である。
【符号の説明】
a Wの直径 A1 Qの断面積 A2 Bの断面積 B 連接要素 c Qの長さ C 標準MIGワイヤ d Bの長さ D アーク Q 量子化したセグメント t1 時間間隔 t2 時間間隔 W ワイヤ 10 くぼみ又は溝 12 Qの表面 20 フラックス剤 30 さや 32 合金用粉末 34 顆粒状フラックス剤 50 成形大歯車 52 成形大歯車 60 ワイヤ押し出し機 70 はめ歯 72 はめ歯 74 継ぎ目 80 浮き上がり領域 82 浮き上がり領域 100 電流パルス 110 接触スリーブ 112 工作物 120 負のリード 122 正のリード
フロントページの続き (72)発明者 エドワード エイ エニディ アメリカ合衆国オハイオ州 44095 イー ストレーク ギャレッツ コーブ ドライ ブ 36580

Claims (56)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電気アーク溶接に使用される溶接ワイヤ
    であって、該ワイヤは、有効な外径を有しそしてそれぞ
    れが選択された体積を有する一連の別々のセグメントに
    形成されそして相互連接橋かけ要素により互いに連接し
    た1本の固体金属からなり、該セグメントにおける該固
    体金属の断面積が該橋かけ要素における該固体金属の断
    面積より大きいことを特徴とする溶接ワイヤ。
  2. 【請求項2】 該セグメントが、該ワイヤの前記の有効
    な外径に相当する外径を有するほぼ円筒状である請求項
    1の溶接ワイヤ。
  3. 【請求項3】 該連接橋かけ要素が、該セグメント間の
    環状の溝を画成する前記の有効な直径より小さい直径を
    有する請求項1又は2の溶接ワイヤ。
  4. 【請求項4】 該溝が顆粒状のフラックスを含む請求項
    1−3の何れか一つの項の溶接ワイヤ。
  5. 【請求項5】 該溝が合金用金属粉末を含む請求項1−
    4の何れか一つの項の溶接ワイヤ。
  6. 【請求項6】 前記の1本の固体金属を囲む外側の金属
    のさやを含む請求項1−5の何れか一つの項の溶接ワイ
    ヤ。
  7. 【請求項7】 前記の連接橋かけ要素が、該セグメント
    間の環状の溝を画成する前記の有効な直径より小さい直
    径を有するほぼ円筒状である請求項1−6の何れか一つ
    の項の溶接ワイヤ。
  8. 【請求項8】 電気アーク溶接に使用される溶接ワイヤ
    であって、該ワイヤは、有効な外径を有する固体金属か
    ら形成されそして相互連接橋かけ要素により互いに連接
    した一連の別々のセグメントからなり、該セグメント
    は、所定の体積並びに前記の有効な外径によりほぼ決定
    される最大の断面積を有し、さらに該セグメントの前記
    の最大の断面積が該橋かけ要素の前記の最大の断面積よ
    り実質的に大きいとき、該橋かけ要素が最大の断面積を
    有する溶接ワイヤ。
  9. 【請求項9】 該セグメントが、該ワイヤの前記の有効
    な外径に相当する外径を有するほぼ円筒状である請求項
    8の溶接ワイヤ。
  10. 【請求項10】 該連接橋かけ要素が、該セグメント間
    の環状の溝を画成する前記の有効な直径より小さい直径
    を有する請求項8又は9の溶接ワイヤ。
  11. 【請求項11】 前記の連接橋かけ要素が、該セグメン
    ト間の環状の溝を画成する前記の有効な直径より小さい
    直径を有するほぼ円筒状である請求項8−10の何れか
    一つの項の溶接ワイヤ。
  12. 【請求項12】 前記の相互連接橋かけ要素が、該セグ
    メント間の該固体金属の一連のくぼみにより形成される
    請求項8−11の何れか一つの項の溶接ワイヤ。
  13. 【請求項13】 (a)所定の路に沿って固体金属溶接
    ワイヤを運ぶ工程;(b)間隔が等しい位置で該ワイヤ
    に一連のくぼみを形成してそれぞれが選択された体積を
    有する一連の別々の金属セグメントを画成する工程から
    なる電気アーク溶接用の溶接ワイヤを製造する方法。
  14. 【請求項14】 該くぼみが、前記の等しい体積の金属
    セグメント間の環状の溝である請求項13の方法。
  15. 【請求項15】 顆粒状のフラックスを該くぼみ中にデ
    ポジットするさらなる工程を含む請求項13又は14の
    方法。
  16. 【請求項16】 粉末の合金用金属を該くぼみ中にデポ
    ジットするさらなる工程を含む請求項13−15の何れ
    か一つの項の方法。
  17. 【請求項17】 該ワイヤの周りに金属のさやを配置す
    る工程を含む請求項13−16の何れか一つの項の方
    法。
  18. 【請求項18】 電気アーク溶接に使用される溶接ワイ
    ヤであって、該ワイヤが有効な外径を有し、そして相互
    連接橋かけ要素により互いに連接した一連の別々のセグ
    メントに形成される1本の固体金属からなり、該セグメ
    ントの長さ当たりの抵抗が、該要素の長さ当たりの抵抗
    より実質的に小さい溶接ワイヤ。
  19. 【請求項19】 該セグメントが、該ワイヤの前記の有
    効な外径に相当する外径を有するほぼ円筒状である請求
    項18の溶接ワイヤ。
  20. 【請求項20】 該連接橋かけ要素が、該セグメント間
    の環状の溝を画成する前記の有効な直径より小さい直径
    を有するほぼ円筒状である請求項18又は19の溶接ワ
    イヤ。
  21. 【請求項21】 該溝が顆粒状のフラックスを含む請求
    項18−20の何れか一つの項の溶接ワイヤ。
  22. 【請求項22】 該溝が合金用金属粉末を含む請求項1
    8−21の何れか一つの項の溶接ワイヤ。
  23. 【請求項23】 前記の1本の固体金属を囲む外側の金
    属のさやを含む請求項18−22の何れか一つの項の溶
    接ワイヤ。
  24. 【請求項24】 該相互連接橋かけ要素が、該セグメン
    ト間の該固体金属の一連のくぼみにより形成される請求
    項18−23の何れか一つの項の溶接ワイヤ。
  25. 【請求項25】 該セグメントがそれぞれ所定の体積を
    有する請求項18−24の何れか一つの項の溶接ワイ
    ヤ。
  26. 【請求項26】 セグメントよりほぼ小さい相互連接橋
    かけ要素により互いに連接したほぼ等しい体積の一連の
    別々のセグメントを有するワイヤにより工作物をアーク
    溶接する方法であって、該セグメントが、選択された距
    離で該ワイヤに沿って間隔をおいて配置され、該溶接
    は、 (a)1分当たり所定の数のセグメントを運ぶコントロ
    ールされた供給速度で該工作物に対して該ワイヤを移動
    させる工程; (b)1分当たり所定の数のパルスのパルス繰り返し数
    で該ワイヤと該工作物との間にパルス溶接電流を流す工
    程;そして (c)前記の所定の数のセグメントが前記の所定の数の
    パルスにほぼ等しいように該パルス繰り返し数及び該供
    給速度をコントロールする工程からなるアーク溶接方
    法。
  27. 【請求項27】 該パルス溶接電流に、該パルスのそれ
    ぞれの間に一定の電圧を付与する請求項26のアーク溶
    接方法。
  28. 【請求項28】 (a)固体金属溶接ワイヤを設ける工
    程; (b)間隔をおいた位置で該ワイヤに一連のくぼみを形
    成し、それにより該くぼみの該ワイヤの長さ当たりの抵
    抗は、該くぼみ間の該ワイヤの長さ当たりの抵抗より大
    きい工程;そして (c)該ワイヤの長さ当たりの抵抗をコントロールする
    ために該くぼみのサイズをコントロールする工程を含む
    電気アーク溶接に使用される固体金属溶接ワイヤの長さ
    当たりの抵抗をコントロールする方法。
  29. 【請求項29】 該くぼみ間にほぼ等しい体積の量子化
    したセグメントを設けるためにくぼみ間に該間隔を選択
    するさらなる工程を含む請求項28の方法。
  30. 【請求項30】 該くぼみが該ワイヤを変形することに
    より形成される請求項28又は29の方法。
  31. 【請求項31】 (a)所定の路に沿って固体金属溶接
    ワイヤを運ぶ工程;そして(b)それぞれ選択された体
    積を有する一連の別々の金属セグメントを画成するため
    にほぼ等しい間隔をおいた位置で該ワイヤに一連のくぼ
    みを形成し、該くぼみはワイヤの周縁の表面の少なくと
    も部分的に位置する工程からなる電気アーク溶接用の溶
    接ワイヤを製造する方法。
  32. 【請求項32】 該金属セグメントがほぼ等しい体積を
    有する請求項31の方法。
  33. 【請求項33】 該くぼみがほぼ方形の断面形を有する
    請求項31又は32の方法。
  34. 【請求項34】 該くぼみ中に顆粒状のフラックスをデ
    ポジットするさらなる工程を含む請求項31−33の何
    れか一つの項の方法。
  35. 【請求項35】 該くぼみ中に粉末の合金用金属をデポ
    ジットするさらなる工程を含む請求項31−34の何れ
    か一つの項の方法。
  36. 【請求項36】 該ワイヤの周りに金属のさやを配置す
    る工程を含む請求項31−35の何れか一つの項の方
    法。
  37. 【請求項37】 電気アーク溶接に使用される溶接ワイ
    ヤであって、該ワイヤが有効な外径を有し、そして一連
    の別々のセグメントに再成形される第一の大きな寸法を
    有する1本の固体金属からなり、該セグメントのそれぞ
    れは、選択された体積及び第二の大きな寸法を有しさら
    に相互連接橋かけ要素により互いに連接され、該セグメ
    ントの該固体金属の断面積が、該橋かけ要素の該固体金
    属の断面積より大きく、前記の第一の大きな寸法が前記
    の第二の大きな寸法より大きい溶接ワイヤ。
  38. 【請求項38】 前記の非くぼみセクションが、該ワイ
    ヤの前記の有効な外径に相当する外径を有するほぼ円筒
    状である請求項37の溶接ワイヤ。
  39. 【請求項39】 該セグメントが、該ワイヤの前記の有
    効な外径に相当する最大の外径を有する少なくとも部分
    的に球状である請求項37又は38の溶接ワイヤ。
  40. 【請求項40】 該連接橋かけ要素が、該セグメント間
    に環状のくぼみを画成する前記の有効な外径より小さい
    直径を有する請求項37−39の何れか一つの項の溶接
    ワイヤ。
  41. 【請求項41】 該くぼみセクションが、ほぼ方形の断
    面形を有する請求項37−40の何れか一つの項の溶接
    ワイヤ。
  42. 【請求項42】 該くぼみセクションが、該非くぼみセ
    クションの該直径より小さい直径を有する請求項37−
    41の何れか一つの項の溶接ワイヤ。
  43. 【請求項43】 該セグメントのそれぞれが、実質的に
    同じ体積の固体金属を有する請求項37−42の何れか
    一つの項の溶接ワイヤ。
  44. 【請求項44】 該くぼみの少なくとも一つが顆粒状フ
    ラックスを含む請求項37−43の何れか一つの項の溶
    接ワイヤ。
  45. 【請求項45】 該くぼみの少なくとも一つが合金用金
    属粉末を含む請求項37−44の何れか一つの項の溶接
    ワイヤ。
  46. 【請求項46】 該固体金属の前記の1本を囲む外側の
    金属のさやを含む請求項37−45の何れか一つの項の
    溶接ワイヤ。
  47. 【請求項47】 該連接橋かけ要素が、該セグメント間
    に環状のくぼみを画成する前記の有効な外径より小さい
    直径を有するほぼ円筒状である請求項37−46の何れ
    か一つの項の溶接ワイヤ。
  48. 【請求項48】 該溶接ワイヤがたった一つの固体金属
    物質から形成される請求項37−47の何れか一つの項
    の溶接ワイヤ。
  49. 【請求項49】 (a)所定の路に沿って固体金属溶接
    ワイヤを運び、該固体ワイヤは第一の大きな寸法を有す
    る工程;そして (b)固体ワイヤを、第二の大きな寸法を有しさらにそ
    れぞれ選択された体積を有する一連の別々の金属セグメ
    ントを画成するほぼ等しい間隔をおいた位置で前記の再
    成形されたワイヤに一連のくぼみを有する固体ワイヤに
    再成形し、前記の第一の大きな寸法が前記の第二の大き
    な寸法より大きい工程からなる電気アーク溶接用の溶接
    ワイヤを製造する方法。
  50. 【請求項50】 該くぼみが、前記の等しい体積の金属
    セグメント間のほぼ環状の溝である請求項49の方法。
  51. 【請求項51】 該くぼみ中に顆粒状のフラックスをデ
    ポジットするさらなる工程を含む請求項49又は50の
    方法。
  52. 【請求項52】 該くぼみ中の粉末の合金用金属をデポ
    ジットするさらなる工程を含む請求項49−51の何れ
    か一つの項の方法。
  53. 【請求項53】 該ワイヤの周りに金属のさやを配置す
    る工程を含む請求項49−52の何れか一つの項の方
    法。
  54. 【請求項54】 該金属セグメントがほぼ等しい体積を
    有する請求項49−53の何れか一つの項の方法。
  55. 【請求項55】 該くぼみがほぼ方形の断面形を有する
    請求項49−54の何れか一つの項の方法。
  56. 【請求項56】 該溶接ワイヤがたった一つの固体金属
    物質から形成される請求項49−55の何れか一つの項
    の方法。
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