JPS5913957B2 - 溶接用ワイヤ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は溶接性能、通電性能、防錆性能などの諸性能の
優れた溶接用ワイヤを安価に得ることを目的とするもの
である。

従来、自動および半自動溶接において、炭酸ガスやアル
ゴンガスなどの保護雰囲気中で使用する溶接用ワイヤは
、表面に銅メッキを施したものが一般的であつた。

また、従来の溶接用ワイヤのうち鉄鋼溶接用ソリッドワ
イヤを例にとると、通常このソリッドワイヤは、Ｓｉや
Ｍｎなどの合金成分を規定量含有した原線と呼ばれる５
．５ｍｍφの鋼５ 線に酸洗、伸線、焼純などの処理を
施した後、表面に所定厚の銅メッキを施して１．６ｍｍ
φや１．２ｍｍφなどの実用上必要な線径にし、種々の
溶接性能を得ていた。ところで、この銅メッキは溶接中
電源からワイ１０ ヤヘの通電性およびワイヤの耐錆性
を改善する目的で溶接用ワイヤ表面に施されるものであ
る。

特に、ガス保護雰囲気中での自動および半自動溶接にお
いては、ワイヤ径は概して２．０ｍｍφ以下のものが常
用され、溶接中のワイヤ送給速度は非常に１５早い。し
たがつて、トーチ先端通電部におけるワイヤの通電性と
供給性は満足な溶接結果を得る上で極めて重要な因子と
なつている。しかしながら、従来施されてきた銅メッキ
には次のような欠点がある。すなわち、ソＯ（ｌ）溶接
性の面では、 １ 銅メッキは電気メッキ法によるのが普通のため、メ
ッキ工程中に発生する水素かワイヤに侵入する現象があ
り、これは特に水素をきらう高張力鋼の溶接において溶
接部の水素わ２５れや、胞化の原因になることがある。

２ 溶着金属にメッキ銅が蓄積されやすく、溶接部の高
温われや機械的性質の劣化をきたすことがある。

３ 溶接時、溶接用ワイヤは通常コンジツトチ３０ ユ
ーブと呼ばれる通路を通して溶接部へ送給されるが、こ
の時ワイヤ表面とコンジツトチユーブ内面との摩擦接触
により銅メツキカ哨ｌれ、コンジツトチユーブ内に蓄積
されてワイヤ送給性を悪化させ良好な溶接結果を阻害す
３５ることもある。

（２）生産性の面では、 銅メッキを施すためには、伸線後のワイヤを酸洗または
電解酸洗などによりワイヤ表面を清浄にした後に、シア
ン化銅メツキ、硫酸銅メツキなどのメツキを施すので、
メツキの前処理とメツキおよびそれらの廃液処理に大き
な設備と費用が必要である。

しかも、近年の溶接コスト低減が強く望まれる背景も加
わつて、わが国でも銅メツキの施されていない溶接用ワ
イヤが序々に実用化される状況にある。

しかし、この銅メツキの施されていないワイヤは、次の
ような欠点を有する。つまり、このワイヤを用いて長時
間溶接を行うとワイヤへ溶接電流を供給する通常チツプ
と呼ばれる給電子の摩粍が従来の銅メツキワイヤよりも
著しく大きいということと、保存中の耐錆性が銅メツキ
ワイヤより劣ることである。すなわち、チツプは銅また
は銅合金からなりワイヤ径より若干大きめの穴を有して
いるのが一般的であるが、溶接トーチの先端にあつてワ
イヤを貫通させながらワイヤへの給電を行うため、長時
間の溶接により穴が摩耗して大きくなり、ワイヤへの給
電が不安定になる。そして、良好な溶接結果の得られな
いこともしばしば発生する。また、チツプは通常消耗品
として用いられているためチツプの摩擦は溶接コストの
増大の要因ともなり、銅メツキの施されていないワイヤ
の実用化を阻害することは、はなはだ大であつた。そこ
で、かかる銅メツキの施されていないワイヤの欠点を解
消するために、本発明者等は先に特開昭５３−６２４７
号公報に示されているような溶接用鋼ワイヤを提供した
が、３００Ａ以上の高電流域における溶接やワイヤ抗張
力が１００ｋ９／Ｉｔｄ以上のワイヤを使用しての溶接
においては、その効果は銅メツキを施したワイヤに十分
対抗できるだけのものではなかつた。また、特公昭５１
一４５０３号公報に見られるような表面処理方法の提供
もなされているが、溶接時のチツプ摩擦量や保存中の防
錆性は銅メツキにかわるはどのものではないのが現状で
、銅メツキの施されていない溶接用ワイヤの実用化を促
進するには、ほど遠い感があつた。そこで、本発明者等
は、銅メツキの施されていない溶接用ワイヤの溶接時の
チツプ摩耗量が銅メツキを施した溶接ワイヤより著しく
大きいという欠点を解消し、かかるワイヤの実用化を促
進するために種々検討を重ねた結果、伸線後のワイヤ表
面に溶接での溶着金属に入ると、溶接われなどの害を及
ぼす原因になると今まで考えられてきた粉末状の硫黄お
よび二硫化モリブデン、そしてグラフアイトの混合物を
適量塗布することによつて溶接時のチツプ摩耗量が大幅
に少なくなることを見出した。

しかも、有機金属を添加した防錆潤滑油を合せて塗布す
ることによりチツプの摩耗量を一層減少させることがで
きるとともに、長時間の保存に対する耐錆性を銅メツキ
を施したワイヤより飛躍的に向上させることができた。
すなわち、硫黄および二硫化モリブデンは本来入手しや
すい極圧添加剤および固形潤滑剤に適用されており、ワ
イヤ製造程でも伸線潤滑剤に実用ダイス寿命を延す、す
なわち高温高圧下でのダイスの摩耗を減少させるのに役
立つている。

この粉末状の硫黄および二硫化モリブデンを伸線後のワ
イヤ表面に多量塗布すると、銅メツキを施していなくて
も、溶接時のチツプ摩粍量は銅メツキの施したワイヤよ
り十分少なくすることができる。しかし、硫黄および二
硫化モリブデンはもともと電気絶縁物質であるため、多
量の硫黄および二硫化モリブデンの付着はワイヤ表面の
通電性を阻害し、溶接時にアーク不安定が発生しやすい
。しかも、前述したように硫黄および二硫化モリブデン
が溶着金属に入ると、粒界われと呼ばれる溶接われが発
生しやすくなるため、おのずとその塗布量が制約される
。そこで、種々の実験をした結果、硫黄をワイヤ単位表
面積１Ｔｒｉ！′当り０．００５９以上０．１ｇ未満塗
布するとともに、二硫化モリブデンを０．０１９以上０
．２９未満塗布すれば、第１図のイオウ塗布量と割れ率
の関係からも明らかなように粒界われを発生させずにチ
ツプ摩耗量を減少させることができることが判つた。

しかしながら、この硫黄および二硫化モリブデンは電気
絶縁物質であるため、わずかでもワイヤ表面に硫黄を添
加した場合には、通電性の面で十分な溶接用ワイヤとす
ることができない。この通電性の面をカバーするのが導
電性のあるグラフアイトであり、このグラフアイトと硫
黄と二硫化モリブデンとの混合物を伸線後のワイヤ表面
に塗付することにより、下記の表１に示すように溶接時
のチツプ摩耗量が銅メツキのない場合でも銅メツキを施
したワイヤよりも少なくなり、しかも通電性も第２図に
示すアークスタート時間からも明らかなように十分満足
できるものとすることができる。なお、第２図は線径１
．２ｍｍφの試料ワイヤＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄについて、溶接
条件を変えた場合のアークスタート時間を示すもので、
試料ワイヤＡは従来の銅メツキワイヤ、試料ワイヤＢは
硫黄を０．００５〜０．１９／Ｍ２、二硫化モリブデン
を０．０１〜０．２９／Ｍ２、グラフアイトを０．０１
〜１．０９／Ｍ２、有機金属を含有する防錆潤滑油を０
．０５〜０．５９／Ｍ２の塗布量で塗布した銅メツキな
しのワイヤ、試料ワイヤＣは硫黄を０．００５〜０．１
９／Ｍ２、二硫化モリブデンを０．０１〜０．２９／Ｍ
２の塗布量で塗布した銅メツキなしのワイヤ、試料ワイ
ヤＤは硫黄を０．１〜１．０９／Ｍ２の塗布量で塗布し
た銅メツキなしのワイヤであり、プロツトした各点は２
０回測定した平均値である。また、グラフアイトの塗布
量は、ワイヤ単位表面積１ｍ２当り０．０１９以上１．
０ｇ未満が好ましい。これは、塗布量が０．０１未満の
場合には、通電性を改善するという効果がなく、また１
．０９以上の場合には、溶着金属への加炭現象により溶
接われの危険性があるためである。さらに、硫黄および
二硫化モリブデン、そしてグラフアイトの塗布量は言う
までもなく、溶接作業性の面からも可求的に少量である
ことが望ましい。以上説明したように、粉末状の硫黄と
二硫化モリブデンとグラフアイトの混合物を伸線後のワ
イヤ表面に適量塗布することによつて銅メツキを施して
いなくても実用上銅メツキの施したワイヤより優れた溶
接性能を得ることができる。

ところで、実際の生産において、粉末状の硫黄、二硫化
モリブデンおよびグラフアイトをワイヤ表面に均一にか
つ可求的少量を塗布するためには、相当高度な生産技術
を要する。

また、粉末状の硫黄と二硫化モリブデンとグラフアイト
を適量塗布しただけでは、長期間の保存に耐える十分な
耐錆性は得られない。これを解決するための検討の結果
、防錆潤滑油、特にジンク・ジ・チオ・フォスフェート
のような下記に示す構造式で表わされる金属ジ・チオ・
フォスフェートや金属ジ・チオ・カルバメートのような
有機金属１，０％以上１０％未満添加した防錆潤滑油を
合せて塗布すればよいことが判明した。

（金属ジ・チオ・フォスフェート）このような防錆潤滑
油を合せて塗布することにより、下記の表２に示すよう
に耐錆性が良好でしかも上記表１で示したように硫黄、
二硫化モリブデンおよびグラフアイトの混合物の不均一
な塗布状態にもかかわらず、硫黄、二硫化モリブデンお
よびグラフアイトの混合物のみの塗布時よりさらに溶接
時のチツプ摩耗量の少ない溶接用ワイヤを工業上容易に
得ることができる。

以上のように適量の硫黄、二硫化モリブデンおよびグラ
フアイトの混合物および有機金属入り防錆潤滑油を塗布
することによつで、硫黄および二硫化モリブデンの減摩
効果、グラフアイトの通電効果、有機金属入り防錆潤滑
油の溶接時の高温下での有機金属の分解による減摩効果
と本来の防錆効果を得ることができ、銅メツキを施さな
くても従来の銅メツキワイヤより優れた溶接性能、すな
わち少ないチツプ摩耗量と優れた通電性、耐錆性を有す
る溶接用ワイヤを容易に生産することができる。

なお、本発明におけるこのような効果は、銅メツキの施
されていない溶接用ソリツドワイヤに限定されるもので
はなく、もともと銅メツキのない溶接用コンポジツトワ
イヤについても同様に得ることができる。

このような本発明の溶接用ワイヤは、次に示すような多
大な効果を有している。

すなわち、溶接性の面では、１銅メツキの施されたワイ
ヤより溶接時のチツプ摩粍量が少なく、溶接コストの低
減が図れる。

２防錆潤滑油の効果により長期の保存に対して銅メツキ
の施されたワイヤより発錆しにくい。

３従来の防錆潤滑油のみ塗布されていた時に比べ、より
高い電流域での溶接やより高いワイヤ抗張力のもつワイ
ヤを使用しての溶接においてもチツプ摩耗量が銅メツキ
のあるワイヤより少ないため、銅メツキの施されていな
いワイヤの広範囲の実用化が促進できる。

４従来銅メツキワイヤの銅メツキの一部は溶接中に燃焼
し、酸化銅などの微粒子となつて大気中に浮遊し、この
浮遊している銅またはその化合物は人体の安全衛生面か
ら許容量は０．１ｍｇ／Ｍ２であるが、本発明のワイヤ
は銅メツキがなくてもよいため銅メツキワイヤのそれよ
り少ないので人体の安全衛生面でも従来の銅メツキワイ
ヤより優れている。

５従来の銅メツキワイヤのもつ欠点を全て解消できる。

．という効果を得ることができ、またワイヤ生産性の面
では、１メツキ設備、メツキ前処理設備、廃液処理設備
が不要になる。

２上記不要設備分の工場スペースが少くてよいことにな
る。

ノ ３メツキ廃液にともなう公害発生のおそれがない。

４メツキ処理にかかわる薬品や水、エネルギーが不要と
なる。

５一般にワイヤ抗張力が高くなるとチツプの摩耗量は大
きくなるが、本発明ではワイヤ抗張力が高くてもチツプ
の摩耗量は少ないため、ワイヤ製造工程の中間焼純工程
を省略してワイヤを生産することができるようになり、
焼純にかかわる設備および熱エネルギーなどが不要とな
り、生産時間の大幅な短縮を図ることができる。

という効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は溶接用ワイヤ単位表面積１ｍ２当りのイオウ塗
布量と割れ率（？？や云×１００）とゐ関係を示す特性
図、第２図は本発明の溶接用ワイヤの効果を説明するた
めに、本発明品、従来品とについて溶接条件を変えて溶
接を行つた場合のアークスタート時間を比較して示す特
性図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ワイヤ表面に粉末状の硫黄と二硫化モリブデンとグ
   ラファイトの混合物を塗布し、かつ有機金属を１．０％
   以上１０％未満含有する防錆潤滑油を塗布した溶接用ワ
   イヤにおいて、硫黄の塗布量をワイヤ単位表面積１ｍ＾
   ２当り０．００５ｇ以上０．１ｇ未満、二硫化モリブデ
   ンの塗布量をワイヤ単位表面積１ｍ＾２当り０．０１ｇ
   以上０．２ｇ未満、グラファイトの塗布量をワイヤ単位
   表面積１ｍ＾２当り０．０１ｇ以上１．０ｇ未満とした
   ことを特徴とする溶接用ワイヤ。