JPS60191694A - 溶接用鋼ワイヤの製造方法 - 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】 （発明の技術分野） 本発明は送給性のすぐれた銅メツキ処理を行った全自動
および半自動溶接用鋼ワイヤの製造方法に関する。

（従来技術） 一般にＣｏ２−／ｆスシールド溶接、ＭＩＧ溶接等には
Ｏ１８〜２．４咽φの銅メッキした溶接用鋼ワイヤが使
用されている。これらの溶接用ワイヤは通常スプールや
？ビンに巻装された状態で、あるいはペイルパックと呼
ばれる円筒容器に装填された状態で溶接に供せられる。

これらのワイヤが使用されるときは、溶接機の付属装置
である送給機に設置され、送給ローラを通り３〜２０ｍ
におよぶフレキシブルコンジソトチー−ブ、溶接トーチ
、コンタクトチップを通じ、溶接が行われる例が多い。

この他、走行台車にワイヤスプールなどを搭載し、コン
ジットチューブを使用しない装置も使用されているが、
これは前記した設置形式のものに比べて、装置が複雑で
しかも大型化しかつ溶接領域が限定される等の欠点があ
シ用途が限られているＯ さてフレキシブルコンジットチー−ブを用いる溶接ワイ
ヤの送給方式としてはプツシ一式、プル式、ブツシュゾ
ル式の３種類あるが、取扱いの簡便な、ブツシュ式の使
用比率が高い。しかしブツシュ式の送給機のコンジット
チー−ブは通常３ｍ広領域の溶接を行う場合には２０ｍ
程度の長さのものが使用され、この時ワイヤ送給性の問
題が生じる。溶接ワイヤには一定速度で供給されること
がめられるものである。しかしワイヤはフレキシブルコ
ンジットの案内管であるライナー、トーチ、チップとの
間の接触抵抗およびフし・キシブルコンゾットチーープ
の屈曲部とを通シぬけるための抵抗力などが作用する。

フレキシブルコンジットチューブが直線状態である現場
作業はほとんどなく、屈曲状態下で使用されるのが普通
で６Ｄ、屈曲部が多いほどまた屈曲半径が小さいほど屈
曲部通やぬけの抵抗力は大きい。しかして、前記の如き
溶接ワイヤとの接触抵抗力に打克つ力でワイヤは押進せ
しめられ送給されるものであるが、接触抵抗が大きくな
ると溶接ワイヤの送給速度が不均一になりついには送給
停止の事態が生じるようになる。このため、溶接アーク
の不安定、ビード形状の不揃、融合不良、アンダーカッ
トの発生など種々の溶接欠陥を生じるようになる。

最近、溶接作業の複雑化、高速化、広範囲化に伴ないフ
レキシブルコンジットライナーとの摩擦抵抗力が小さく
、送給が円滑でかつ安定し、常に定速送給されうる溶接
用ワイヤ、すなわち送給性が安定な溶接用ワイヤが強く
要求されるようになった。

従来、ワイヤの送給性を改善するために、送給機の送給
Ａワーを高めるかあるいはワイヤ自体の送給性を向上さ
せることが行われてきた。例えば特公昭５０−３２５６
号公報に開示されたワイヤのようにワイヤ自体の送給性
の向上をはかるべく。

表面が充分ミクロ的に緻密平滑なワイヤ表面に液状の潤
滑油を塗布し、ワイヤ表面の潤滑能を上げ送給抵抗の軽
減を計る方法が知られているが必ずしも安定した送給性
を示すものは得られなかった。

その理由はワイヤ表面が緻密平滑であることから液状の
潤滑剤をワイヤ表面に均一にかつ安定した状態で塗布す
ることは困難であり、所定の性能を得るため潤滑油を多
量に塗布せざるを得なかっだからである。また必要以上
に多量に塗布されたワイヤ表面の潤滑油は溶接部の材質
変化を生せしめたりあるいは溶接作業性に悪影響をおよ
ぼすのみであった。第１図は表面が緻密平滑な従来ワイ
ヤの表面状態を示す金属顕微鏡写真（倍率Ｘ４００）で
ある。

この従来のワイヤは大気焼鈍すなわち酸素の多い状態で
焼鈍するために、ワイヤ表面より数μｍ〜１０μｍ程度
の深さまで鉄酸化物（ＦｅＯＩ　Ｆｅ２Ｏ２゜Ｆ　ｅ　
２０５等）を主成分とする酸化被膜、いわゆる外部酸化
層を生成する。この外部酸化層はワイヤのめっき密着性
に悪影響を及ぼすことから次工程のめっき前処理（酸洗
）で除去し、表面清浄なワイヤとしてその表面に銅めっ
き等のめっきを施こす。

このときの鋼ワイヤは外周部に伸びのあるめっき層、内
部は軟化焼鈍された伸びのある２重構造のワイヤ断面で
ちり、該ワイヤの伸線加工に際して、減面するワイヤに
ともなってめっき層が伸びるので、’Ｒ１ｔＺに示すよ
うな表面が緻密平滑なワイー■となる。

その他特開昭５４−１４１３４９号公報に開示されてい
るように、ワイヤの表面を強制的に７Ｊ１１圧し、表面
粗度を変え接触抵抗を軽減する方法などもあるがその効
果は前記した潤滑油の塗布に２Ｌる送給性の改善の効果
と大同小異でちシ、未だ満足すべきものではない。

このような従来ワイヤの欠点を解消する溶接用ｈＲ方−
ＪＳ＋＋−１４＋ＬｕｍＡＩＪＭ閂Ｒ？１ＪＥＲ−１ｉ
１４８９２号公報に示されたワイヤを開発した。即ち、
原線径５〜６ａφの熱延鋼線材を使用して溶接用銅ワイ
ヤを製造する場合、製品の具備すべ＠適正な引張強さを
得る意味で伸線加工により硬化した線材の応力除去金目
的に伸線加工途中で＃囲気ガス中でのバッチ式軟化焼鈍
を行なう。例えは窒素ガス雰曲気中で７００℃Ｘ　４　
ｈｒのバッチ焼鈍を行なう。

この焼鈍により鏑ワイヤは所定の引張強さに下げられる
とともに、鋼ワイヤの表面層は前工程よりワイヤ表面に
付着して焼鈍炉内に持込まれた水分、潤滑剤等によって
配化されて深さ数μｍ〜１０μｍ程度の硬い内部酸化層
となる。次いでめっき前処理工程の酸洗処理でめ−）き
密着性を匙くするワイヤ表面上層部を除去するとともに
、最終の仕上伸線工程で亀甲状の溝が良好に形成される
ように前記硬い内部叡化層のノ早さを調整した上で銅め
っき等のめっきを行なう。

かくして外周部に軟かく伸ひのあるめっき層、中１Ｂ１
部は焼鈍で生成し調整された鋏い内部に化層。

内部は軟化焼鈍された伸びのある線材の３厘枯造のワイ
ヤ断面を呈する線拐が得られる。

こうしてイｑられためつきされた鋼ワイヤ全仕上伸線工
程でＨ［望製品径まで伸ｉｔ行なう。仕上伸脚工程で伸
線すると、それぞれの層間の密着性が損われず、Ｊイき
調整した中間の内部酸化層の最も薄く伸びの少々い筒用
を基ルにして、横溝がワイヤ表面の円周方向に発達し、
ワ・てヤ衣狗（で亀甲状の溝が生成′Ｉる。

この製造方法はワイヤ表面に前工程にて付着した水分、
＠滑剤等の酸素源のみにょシワイヤ表面層に内部酸化層
を生成せしめようとするいわば消極的な製造方法であっ
た。Ｃのため少なくとも２時間以上の長時間焼鈍を朶儀
なくされ、各工程の連続化を困難なものにしていた。な
ぜならば伸線。

めっき前処理、めっき処理等の各工程のＤ［要時間は数
分以内であり、焼鈍のみ数時［肯を要した場合、連続化
のためには膨大な長石の焼鈍炉ｒ￥ｉ置しなけれはなら
ないからである。そこで従来パッチ式の焼鈍炉が採用さ
れている。

第２図はこの溶接用銅ワイヤの表面状態を示す金属顕微
鐘写真（倍率Ｘ４００）であシ、ワイヤ表面に亀甲状の
横溝が形成されていることがわかる。この横溝はワイヤ
円周方向に形成された溝であシ、この溝が全体として亀
甲模様を呈する。このワイヤによれはできるだけ少ない
液状潤滑剤を安定した状態でワイヤ長手方向に均一に付
着させることが可能となる。すなわちワイヤ表面の亀裂
内に液状潤滑剤を床侍しワイヤの表面はミクロ的な含油
状態になるのでワイヤ表面の潤滑能が給めて良好となシ
コンジットライナーとの接触抵抗が＠減される。この結
果送給抵抗そのものも低く、変動範四が狭くなりワイヤ
送給性が安定する。ワイヤ送給性の安定・均一化によシ
アークは安定し、ビード形状の不揃、融合不良などの溶
接欠陥が生じない。さらにメッキ亀裂内に液状潤滑剤が
安定した状態で保持されるため液状潤滑剤は最小限のワ
イヤや１着量で安定した送給性が得られるので過剰な向
滑剤によるビット、ブローホールなどの溶接欠陥の発生
がなく、すぐれた溶接作業性が達成される。

（発明の目的） 本発明はこのようにワイヤ表面に亀甲状の溝を形成した
送給性の良好な溶接用ワイヤの最も好ましい製造方法で
あって、短時間にかつ安定してワイヤ表面に亀甲状の溝
を有する溶接用鋼ワイヤを得ることのできる製造方法を
提供することを目的とする。

又本発明の他の目的は製造工程を連続化しうる溶接用鋼
ワイヤの製造方法を提供することを目的とするり （発明の構成・作用） この目的を達成する本発明の要旨とするところは銅ワイ
ヤ表面に炭酸塩を圧着塗布した後、非酸化性雰囲気中で
焼鈍を行ない、次いで伸線加工合胞すことを特徴とする
溶接用銅ワイヤの製造方法にある。

以下本発明の詳細な説明する。

本発明では非酸化性雰囲気で軟化ｂ’ａｂしワイヤに内
部酸化層を生成させる。焼ψじ炉内の酸素量を少なくす
るためには、アルゴンガス等の不活性ガスあるいは窒素
ガス、−酸化炭素と二酸化炭素の混合ガス等のいわゆる
中性又は還元性ガスを使用ずればよいがランニングコス
ト、安全性等を考慮して例えば窒素ガスを使用する。又
本発明ではワイヤに内部酸化層を生成させる時間を短縮
化するために焼鈍前のワイヤに炭酸塩を圧着塗布して力
）ら、上記雰囲気の焼鈍炉内で焼鈍温度６５０℃以上で
１分以上保持することでル「望の内部酸化層全生成せし
める。ワイヤ表面に塗布した炭酸塩がワイヤの内部酸化
層の生成を促進するのは、炭酸塩として炭酸カリウムを
例にして説明すると、該炭酸カリウムが６５０℃以上の
高温で分解し、Ｋ２ＣＯ３→に２０＋ＣＯ２ となって発生する酸化カリウムの触媒作用によシワイヤ
表面層に内部酸化が進むものと考えられる。

酸素の供給源は焼鈍に供されるワイヤに刺着している水
分、伸線潤滑剤あるいは雰囲気ガス中の不純物であシ、
これらの酸素の供給源からもたらされる酸素が高温状態
で銅ワイヤ中の鉄よシも親和力の強いケイ素、マンガン
等の合金元素と炭酸塩の存在によシ良好に反応してワイ
ヤ表面からほぼ１０μｍ以内にＦｅ　ＳｉＯＦｅＭｎ０
□等の酸化物からなる２　４’ 内部酸化層を生成する。このとき屋素ガス雰囲気中での
焼鈍ならば、該窒素およびワイヤに付着した涌滑剤中の
炭素によシネ可避的に生成する若干の窒化物、炭化物も
内部酸化層中に含有される。

又ワイヤ表面に若干の鉄の酸化物（Ｆ　ｅ　Ｏ、Ｆ　ｅ
　３０４゜Ｆｅ２Ｏ３等）も生成するが、炉内の酸素が
非常に少ないので餅記した鉄の酸化被膜の状態、すなわ
ち外部酸化の状態にはならない。

このようにワイヤの焼鈍に先立ってワイヤ表面に炭酸塩
を塗布するが、本発明ではこれを圧凋゛塗布によシ行な
う。圧着塗布の手段として■　焼鈍前伸巌工程の最終ダ
イスボックス（潤滑剤ボックス）内の粉状潤滑剤（例え
ば金属石けん）と混合し孔ダイスあるいはローラダイス
によシ圧着塗布する。

■　伸線工程と焼鈍工程との間に圧着塗布工程を別途設
け、 （１）炭酸塩ボックス後の孔ダイスあるいは同ボックス
中のローラダイスにより実質的にワイヤを減面すること
なく圧着塗布する。

（１１）　炭酸塩ボックス中に設けたローラにより予備
圧着した後孔ダイスにより実質的にワインに減面するこ
となく圧着塗イＤする。

等が考えられる。このうち■の手段が最もた１便である
。

このようにしてワイヤ１９面がらはｔ”１１０μｍ以内
に上記の酸化物、窒化物、炭化物からなる硬い内（Ｘ１
５酸化層が生成する。焼鈍工程に次いで任゛洗工竹で、
焼鈍で生成しためつき＠泉１性を悪くする鉄酸化物等の
衣［ｊ上槽部全除去すると共に最終仕上伸線工程で亀甲
模様の溝が良好に形成てれるように前記の（ロ）い内部
酸化ノ脅のしＪ厚を調整し次いでめっき（必須ではない
）を行なう。かくして外周部に軟かく伸びのあるめっき
層、中ＩＨｊ部は焼鈍で生成し調整された硬い内部酸化
ノ凸、内部は軟化焼鈍された伸ひのある鋼ワイヤの３Ｎ
構造のワイヤ断面を呈する線材が得られる。

この３Ｎ構造のワイヤを仕上伸線工程で伸線するとそれ
ぞれの層間の密着性が損われず、硬い中間層の最も伸び
の少ない’６　Ｆｌ＋を基点にして、亀甲模様の溝がワ
イヤ底面の円周方向に発生する。

ここで好ましい焼鈍条件について説明する。本発明では
炉内雰囲気を非酸化性雰囲気とするが、ワイヤに内部酸
化層を効果的に生成させるためには酸素５ｒ　２　ｖｏ
１％以下、好ましくは１　ｖｏ１％以下の雰囲気とする
。又、前記したように炭酸塩を塗布した銅ワイヤを非酸
化性雰囲気中で餅、鈍する駅舎、焼ｔｉＡ度６５０℃以
上で１分以上保持することが必要である。すなわち、焼
鈍湿度の下限値６５０℃は炭限塩を分解させるに必要な
湿間である。他方、上限値は特に限定しないがエネルギ
ーコストを考えれは９００℃り下が望ましい。

焼鈍時間は什ｊワイヤの温度６５０℃以上で１分間以上
保持すれば亀甲模様の溝を生成する目的において充分で
ある。焼鈍湿度を１分間以上長く保持すれは内部酸化層
の厚さは焼鈍時間が長くなるのにつれて厚くなるが、こ
の内部酸化層の八にさは少々厚くなっても弊害はないこ
とから焼鈍時間の上限値は特に限定ぜす、エネルギーコ
スト箸から適宜決定ずれはよい。

このように所定湿度、７り１定時間で加熱−ｇｈて内部
酸化層が形成さＪ′１．かつ帖化された焼鈍ワイヤは冷
却されて次工ｆ？に伊−給芒れる。

？！２迄された溶接用鋼ワイヤ表面にね、ワイヤ送給性
、′＃ｊ銘性のだめの４司滑剤が刺着さノ１．るが、こ
の潤滑剤ｔ；Ｉ、油脂、鉱′吻油、湿式伸秤用潤ｒｉＪ
剤等の滴状潤滑剤であり、これら４７Ｉ滑剤中に添加場
才する界面活性剤を含むものである。

本発明の製】る方法よシπ′ｊ造された溶接用ワイヤが
送給性良好なワイヤになる胛由は前記したようにワイヤ
ず−ｍ１の色甲状の亀裂に伸線時の液状豹滑剤等の？Ｉ
ｊ’ｔ　７ｇ剤か入シ込み、ワイヤ表面がミクロ的給油
状態になっているので溶接時にコンジットライナー内壁
キ〕と、接触し、たとき、亀裂内に存在する液状潤滑剤
が刊出芒わ、これにより接触抵抗の転減が泪れ、よシバ
ラツキのない安定した送給性が有られるものである。

以下本発明の製造方法の実施例を述べる。

原線径５．５ｍφ、化学成分Ｃ：０．０８％、Ｓｔ：０
．８０％、　Ｍｎ　：　１．５３係の熱延銀線劇を原線
として、製品径１２覇φの溶接用鋼ワイヤを第１表に示
す工程を経て製造した。

第１表 第３図は第１衣に基づいて製造された溶接用鋼ワイヤの
界面状態を示す金属顕微鏡写真（倍率×４００）であシ
、この写葬から明らかなように亀甲状の亀裂がワイヤ弄
面上に形成されている。なお第２図と第３図は同様にワ
イヤ光面に亀甲状の亀裂が形成されているが焼鈍に要す
る時間が大幅に異なシ、本発明では６分間に対して第２
図のワイヤの場合は４時間であシ、本発明に従えは亀甲
状の溝を肩するワイヤ光面状態を得るのに極めて短時間
の軟化焼鈍でよい。従って本発明では工程の連続化が可
能となる。

第４図はワイヤ人面に付着した液状潤滑剤の刺着月と送
給抵抗との関係を示す図である。なお送給性は第２表に
示す条件によシ行なった。

第２宍 ワイヤの送給性は送給モータ電機子石、流で等測的に示
すことができ、このｔ様子電流値が大きい程送給抵抗が
大きくて送給性の悪いことを意味し、逆に値が小さい程
送給性は良好である。図から明らかなように界面が緻密
平滑な従来ワイヤ（Ｑに比べて表面に亀甲状、の亀裂を
有するワイヤは、本発明の製造方法によるワイヤ鉋）、
従来の製造方法によるワイヤ（Ｂ）ともに送給抵抗が但
＜、ワイヤの送給性が良好である。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によればワイヤ表面に亀甲状
の溝を形成した溶接用鋼ワイヤを短時間でかつ安定して
製造することができる。従って各工程の連続化が可能と
なる。このような効果を奏する本発明は産業上稗益する
ところが極めて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図は溶接用鋼ワイヤの弐面状態を
丞ず金属顕微鏡写真（倍率Ｘ４００）で第１図は底面が
緻密平滑な従来ワイヤ、第２図は鉄面に亀甲状の亀裂を
有するワイヤで従来の製造方法によるもの、第３図　は
本発明の製造方法によるワイヤである。第４図は液状潤
滑剤の付沼舊と送給抵抗との関係を示す図である。 第４図において： へ二鉄面に亀甲状の亀裂を有するワイヤで本発明方法に
よるもの Ｂ−底面に亀甲状の亀裂を有するワイヤで従来の方法に
よるもの Ｃ：吹口が緻密平滑な従来ワイヤ 特許出願人　日鐵溶接工業株式会社 第ａ図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 鋼ワイヤ表面に炭酸塩を圧着塗布した後、非酸化性雰囲
   気中で焼鈍し、次いで伸線加工を施すことを特徴とする
   溶接用鋼ワイヤの製造方法。