JPS61159294A - 溶接用撚合せワイヤ - Google Patents

溶接用撚合せワイヤ

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JPS61159294A
JPS61159294A JP28087284A JP28087284A JPS61159294A JP S61159294 A JPS61159294 A JP S61159294A JP 28087284 A JP28087284 A JP 28087284A JP 28087284 A JP28087284 A JP 28087284A JP S61159294 A JPS61159294 A JP S61159294A
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twisted
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twisted wire
wires
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Naoki Okuda
直樹 奥田
Minoru Yamada
稔 山田
Yoshio Otani
大谷 善男
Kanji Miyamoto
宮本 官士
Keisuke Matsumura
松村 慶介
Tomio Konaka
小中 冨生
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NIKKO YOUZAI KOGYO KK
Kobe Steel Ltd
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NIKKO YOUZAI KOGYO KK
Kobe Steel Ltd
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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
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B23K35/0255Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in welding
    • B23K35/0261Rods, electrodes, wires
    • B23K35/0283Rods, electrodes, wires multi-cored; multiple

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Nonmetallic Welding Materials (AREA)

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】 [産業−I;の利用分野] 本発明は、複数本の鋼製素線を撚合せてなる溶接用撚合
せワイヤに関し、殊に溶接時の送給性及び直進性が良好
で自動溶接装置への適合性が高く、しかも優れた性能の
溶接部を得ることのできる撚合せワイヤに関するもので
ある。
[従来の技術] 溶接用撚合せワイヤとは、例えば 特開昭55−117255号や同57−31494号等
に開示されている如く複数の素線を撚合せて一本化した
もので、ワイヤを直進させるだけでも溶接アークが自然
に回転し、狭開先溶接においても開先側面への溶込みが
均−目、つ確実に進行する為、通常のソリッドワイヤに
比べると溶接能率が高く目、つ優れた性能の溶接継手を
得ることができる。その為この種の撚合せワイヤはTI
G或いはMIG等の自動溶接への適用を主体にして急速
に普及してきている。
[発明が解決しようとする問題点] しかしながらこの撚合せワイヤは、上記の様に複数本の
素線を撚合せたものであるから通常のソリッドワイヤに
比べると直進性が悪く、しかも表面に螺旋溝が形成され
ている為送給抵抗が大きいという問題があり、特に溶接
能率を一段と高めたいとする最近の要請に対応する目的
でワイヤ送給速度を高めていくと、上記の問題はますま
す顕著になってくる。また溶接ワイヤにおいては、伸線
工程等で表面に付着した潤滑油はブローホール等の溶接
欠陥を生ずる大きな原因となるが、撚合せワイヤでは表
面の螺旋溝内に付着した油脂を除去することが極めて困
難である為、溶接部に気孔欠陥が現われることも多い。
本発明はこうした状況のもとで、高速溶接にも十分対応
していくことのできる優れた送給性と直進性を有し、且
つ気孔欠陥等のない高品質の溶接金属を得ることのでき
る溶接用撚合せワイヤを提供しようとするものである。
[問題点を解決する為の手段] 本発明に係る溶接用撚合せワイヤの構成は、炭素鋼、低
合金鋼及び中合金鋼よりなる素線を複数本撚合せてなり
、該ワイヤの引張強さ及び撚ピッチが下記の要件を満足
する他、潤滑油付着量を150 ppm以下に抑えてな
るところに要旨を有するものである。
70 Kg、f/ mm2≦引張強さ≦160Kg、1
7mm215d≦pt≦45d [d :撚合される素線の直PA (mffl) ][
pt:撚ピッチ(mm) ] [作用1 本発明において素線として使用される炭素鋼、低合金鋼
及び中合金鋼について代表例を挙げると下記の通りであ
るが、勿論上記範町;に入る素材をすべて例示すること
は不可能であり、当分野において炭素鋼、低合金鋼、中
合金鋼と認識されるものはすべて本発明において使用す
ることができる。尚これらからなる素線を以下鋼製素線
という。
く炭素鋼〉 C≦0.18重量%(以下%と略記)、Si≦1.5%
、0,30%≦Mn≦2.50%、残部が実質的にFe
或は不可避不純物からなるが、更にAI。
Tf、Zr等を0.3%程度までBにおいては0.01
%程度まで含有させたものも使用される。
〈低合金鋼〉 C≦0.20%、0.30%≦Mn≦2.50%、Si
≦1.50%を含み、更にCr≦3.5゜Mo≦2.0
0%及びNi≦5.00の1種以上を含み、更にはAI
、Ti、Nb又はV ヲ0 、50 %程度マチBにお
いては0.O1%1%程で含有させたものも使用される
。尚残部がFe及び不可避不純物であることは言うまで
もない。
く中合金鋼〉 C≦0.20%、0.30≦Mn≦2.50%、Si≦
1.50%及び3.51%≦Cr≦10.50%を含み
、更にMO≦3.00%及び/又はNi≦5.00%を
含む他、場合によりAI 、Ti 、Nb又はVを0.
50%程度までBにおいては0.01%程度まで含有さ
せたものも使用される。尚残部がFe及び不可避不純物
であることは言うまでもない。
一方」−記の様な鋼製素線を用いた撚合せワイヤの断面
形状は例えば第1図(A)〜(C)に示す通りであり、
通常は略同−断面形状の素線1a。
lb・・・を、横断面において各素線1a、lb・・會
の中心Pを結ぶ線が正多角形を形成する様に束ねて撚合
せたものであり、溶接時には撚合せワイヤの軸心0を中
心にしてアークが円周方向へ万遍なく広がる様に構成さ
れている。第2図(A)〜(C)は本発明に係る他の撚
合せワイヤを示す横断面図であり、中央部に芯線1oを
配置し、略同−断面形状の複数の素線1a、lbの中心
Pを結ぶ線が正多角形を形成する様に前記芯線lOのま
わりに束ねて撚合せている。
第3図は上記撚合せワイヤの一部側面図であり、撚ピッ
チ(p’ )とは撚合される素線1a、 1 bΦ・・
の撚合せ螺旋のピッチを言う。
この様な撚合せワイヤをTIG溶接やMIG溶接等の自
動溶接装置に適用する場合に最も問題になるのは、該ワ
イヤの直進性及び送給安定性である。しかし撚合せワイ
ヤは前述の如く細い鋼製素線1. a 、 1 bを撚
合せたものであり、外周面には複数条の螺旋溝が形成さ
れている為送給抵抗が大きく、しかも送給抵抗に遭遇し
たときに座屈を起こし易いという欠点もあり、通常のソ
リッドワイヤに比べると直進性及び送給性が悪い。その
為撚合せワイヤ本来の特長を十分に生かしているとは言
えないのが実情である。そこで撚合せワイヤの送給性及
び直進性を改善すべく種々研究を行なったところ、撚ピ
ッチ(pt)を、鋼製素線の直径(d)に応じて前記条
件を満たす様に適正に調整してやれば、送給性及び直進
性を満足のいく程度まで高め得ることが分かった。
ちなみに第4図は、直径0.53mmの炭素鋼素線7本
を用いて横断面形状が第2図(A)に示した形状となる
様に設定し、撚合せピッチ(pt)を種々変えた場合の
ワイヤ送給抵抗に与える影響を示したものである。尚撚
合せワイヤとしての直径は1.8mm、引張強さは75
Kg、f/am2であった。また送給抵抗は下記の方法
で測定した。
く送給抵抗の測定方法〉 第5図に略示する如くワイヤリール2、加圧送給ローラ
ー3、コンジットケーブル4及びトーチノズル5を備え
た試験装置を使用し、コンジットケーブル4の長さは3
000mmとしその途中3カ所に半径150IIIII
lの曲り部を有する送給経路を形成し、ワイヤリール2
から各撚合せワイヤを送給した場合におけるワイヤ送給
モータにかかる負荷を送給抵抗として測定した。
第4図からも明らかな様に、撚ピッチ(p’ )を撚合
される素線の直径(d)に対して15d〜45dの範囲
に設定することによって送給抵抗を最小限に抑えること
ができる。この様に送給抵抗が撚ピッチの影響を著しく
受ける理由は次の様に考えることができる。即ち素線の
直径に対して撚ピッチが小さ過ぎると、撚合せワイヤの
外径が不均一になり易く、しかも撚合される素線の螺旋
方向と送給方向との交差角が大きくなる為、コンジット
ケーブル内面との摩擦が増大し送給抵抗が大きくなるも
のと考えられる。逆に撚ピッチが大き過ぎると、撚合せ
による相互の拘束が低下して湾曲したときに素線がばら
ける現像が起こり、撚合せワイヤの断面形状がくずれて
外径が不均一となる他、該ワイヤ全体としての剛性が低
下する結果、やはり送給抵抗が増大するものと考えられ
る。何れにしても素線の直径に対して撚ピッチが(15
d〜45d)の範囲に収まる様に設定してやれば、撚合
せワイヤに対して十分な剛性が保障されると共に素線相
互の拘束力も十分な値が保障され、送給抵抗を最小限に
抑えることができる。
また送給抵抗の減少に伴なって送給時の湾曲乃至座屈と
いった現象も生じなくなるから、撚合せワイヤの直進性
も高まる。
尚溶接能率を高めるべくワイヤ送給速度を高めようとす
ると、それに比例して送給抵抗は加速度的に増大してく
る。そして撚合せワイヤ自身の軸心方向の強度が不十分
であるとコンジットケーブル内でワイヤが座屈し送給不
能になることがある。そこで送給抵抗がかなり高くなっ
ても座屈を起こさない様な軸心方向強度を明らかにする
必要性があると考え実験を行なったところ、第6図に示
す様な結果が得られた。
即ち第6図は、引張強さの異なる鋼製素線(0,53m
mφ)を第2図(A)に示す断面形状となる様に撚合せ
て(撚ピッチ:16d、全体としての径: 1.6 a
mφ)引張強Sの異なる種々の撚合せワイヤを製作し、
送給抵抗と引張強さの関係を調べた結果を示したもので
ある。この図からも明らかな様に、ワイヤの送給抵抗を
小さくする為には、撚合せワイヤ全体としての引張強さ
を70 Kg、f/mvs2以上にすべきであることが
分かる。但し引張強さが過大になると、コンジット内の
送給路に沿った湾曲自在性が低下して送給抵抗がかえっ
て増大する他コンジットチューブの損れが著しくなり、
更には素線を撚合せるときに素線が折損する等撚合せ操
作が困難になる傾向がある。従ってこうした問題を回避
する為には、撚合せワイヤの引張強さを160Kg、f
/i+m2程度以下に抑える必要がある。
ところで上記の様な撚合せワイヤは、まず伸線加工によ
って細径の素線を得た後、これを所定本数束ねて撚線機
に通すことによって製造されるが、これらの加工二「程
では加工性を高める為に鉱物油等の潤滑油が使用される
。この潤滑油は製品ワイヤの表面に付着したままで相当
量残ることになるが、この潤滑剤は溶接熱で燃焼若しく
は分解してガスを発生し、ブローホール等の気孔欠陥を
起こす原因となる。殊に撚合せワイヤは通常のソリッド
ワイヤに比べて表面積が大きく、撚合せによって形成さ
れる螺旋溝の存在とも相まって潤滑剤付着量が多くなり
易い為、上記気孔欠陥が顕著に現われることがある。従
ってこうした問題を解消する為には、気孔欠陥と潤滑油
付着量の関係を正確に把握しておく必要がある。そこで
、低合金鋼素線(化学成分−−−C:0.11%、 M
 n :Oo、75%、 S i : 0.32%、 
P : 0.007%、 S : 0.008%、 C
r : 2.37%、 M o : 1.01%直径0
.53mg+) 7木を使用し第2図(A)の断面形状
となる様に撚合せた撚合せワイヤ(撚ピッチ:16d)
を対象とし、潤滑油(油脂)付着量がブローホール発生
数に及ぼす影響を調べた。尚溶接条件は下記の通りとし
、溶接ビーIF500mm当たりのブローホール発生数
を比較した。
く溶接条件〉 溶接t44     :  270A、DC−RP溶接
電圧  : 30V 溶接速度  :25Cm/分 シールドガス: Ar+20%CO2<251/分 結果は第7図に示す通りであり、簡滑油イ4着吊=が1
50 ppm以下であればブローホールは殆ど発生しな
いが、150ppmを超えるとブローホール発生数が急
激に増大してくる。即ち撚合せワイヤの潤滑油付着量を
150 ppm以下に抑えてやれば、溶接時のブローホ
ール欠陥を実質的に皆無とすることができる。
[実施例] 第1表に示す8種類の成分組成の鋼製素線を用いて、形
状・寸法及び撚ピッチ等の異なる種々の撚合せワイヤを
作製し、夫々についてMIG溶接又はTIG溶接に適用
した場合の性能を調べた。
<MIG溶接条件〉 <TIGW接条件〉 実験条件及び実験結果を第2表(1)、(2)に一括し
て示す。尚第2表(1)−V(3)において、送給抵抗
とは前記第5図に示した方法で測定した値であり、また
直進性は、第5図に示す方法で各ワイヤを送給する場合
において、第8図に示す如く送給端のコンタクトチップ
6から供試ワイヤWを25mm突出させたときにおける
、ワイヤW先端部の送給中心からのはずれ幅(X)の大
小により判定した。
第2図(1)〜(3)より次の様に考察することができ
る。
ワイヤNo11,13,26,27,28゜33 、3
4 :伺れも撚合せワイヤの撚ピッチ(pt)が規定範
囲を外れている為、送給抵抗が大きく目一つ直進性も悪
い。
ワイヤNo10,12:撚合せワイヤの引張強さが不足
する為送給抵抗の変動が著しく、座屈現象を生じ易い他
、ビート幅が不揃いになり易い。
ワイヤNo14,29,35:撚ピッチ及び中張強さの
双方共規定範囲を外れる比較例であり、送給性及び直進
性共に極めて悪い。
No1B、32:油脂付着量が多すぎる比較例であり、
何れの場合も溶接ビート中に多数のブローホールの存在
が確認された。
[発明の効果] 本発明は以上の様に構成されるが、要は撚合せワイヤの
引張強さ及び素線の撚ピッチを厳密に規定することによ
って、送給抵抗を最小限に抑えると共に直進性を高める
ことができ、更には潤滑油の付着量を制限することによ
って気孔欠陥の発生を確実にド旧1−することができ、
撚合せワイヤの性能を一段と高めることができた。
【図面の簡単な説明】
第1,2図は撚合せワイヤの断面形状を例示する説明図
、第3図は撚合せワイヤの一部側面図、第4図は撚ピッ
チと送給抵抗の関係を示すグラフ、第5図は送給抵抗の
測定法を示す説明図、第6図は撚合せワイヤの引張強さ
と送給抵抗の関係を示すグラフ、第7図は潤滑油付着量
とブローホール発生数の関係を示すグラフ、第8図は撚
合せワイヤの直進性試験法を示す説明図である。 la、lb、1csss鋼製素線 2・・・ワイヤリール 3・・・加圧送給ローラ 4・・・コンジットケーブル ・・3− ミ ゛ヘロー七−東隅佃蔵(賜\Q の 転 ; 牝渾願謳 ・ 手続補正書 昭和60年11月28日 1、事件の表示 昭和59年特許願第280872号 2、発明の名称 溶接用撚合せワイヤ 3、補正をする者 事件との関係  特許出願人 4、代理人 住 所 大阪市北区堂島2丁目3番7号シシコーいル4
075、補正命令の日付 昭和 年 月 口  (発送日) 別紙「正誤表」の通り訂正します。 正  誤  表

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 炭素鋼、低合金鋼及び中合金鋼からなる素線を複数本撚
    合せてなる溶接用撚合せワイヤにおいて、該ワイヤの引
    張強さ及び撚ピッチが下記の要件を満たすものであり、
    且つ潤滑油付着量を150ppm以下に抑えてなること
    を特徴とする溶接用撚合せワイヤ。 70Kg.f/mm^2≦引張強さ≦160Kg.f/
    mm^2[引張強さ=撚合せワイヤの破断荷重(Kg.
    f)/素線の断面積の和(mm^2)15d≦p^t≦
    45d [d:素線の直径(mm)] [p^t:撚ピッチ(mm)]
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