JPS6156795A - 複合溶加ワイヤの製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、炭酸′ガスシールドアーク溶接その他におい
て用いる溶接ワイヤ、特にソリッドワイヤに代わるフラ
ックス入りワイヤに関する改善された新しい製造手段の
提供に係る。

（従来技術） 溶接ワイヤとして、ソリッドワイヤは最も多用されるタ
イプであるが、これを炭酸ガスシールドアーク溶接に用
いるさい、比鮫的スパッタ発生量が多い欠点があり、そ
の改善策として、合金元素の添加や、ワイヤ表面に酸素
源を付着させる等の対策が行なわれていることは既知で
ある。一方、前記ソリッドワイヤに代わるものとしてフ
ランクス入すワイヤも既知である。このフラックス入り
ワイヤは、金属元素以外のアーク安定剤やスラグ造滓剤
を金属錆内に包み込み、屈撓性を持つことにより、作業
性を改善したものであり、その製造方法は、帯鋼を成型
ロールによってＵ型に加工し、Ｕ型の溝内にフラックス
材料を充填して、冷間引抜き加工によりワイヤ化したも
のが一般的であり、またパイプ内にフラックス材料を充
填してワイヤ化する手段も提案されている。

（発明が解決しようとする問題点） 上記フラックス入りワイヤには、ソリッドワイヤに比し
、熔は込みが浅く溶接欠陥が発生し易い傾向にあり、ま
た低電流域での作業性が不良であるという問題点を一般
的に持っている。即ち先に述べたように、フラックス入
りワイヤの製造に当って、帯鋼をＵ型に成形加工し、Ｕ
型）？１７内にフラックスを充填して、冷間引抜き加工
してワイヤ化する金属錆方式のものでは、合せ目を有す
るワイヤとなるため、フラックスの漏れによる送給不良
やフラックスの吸湿トラブル、更には銅メッキができな
いことによる通電不良で、溶接性、作業性の点で問題が
あり、パイプにフラックスを充填する方式のものは、上
記問題点は改善されるのであるが、両方式共に先に述べ
た一般的な問題点は解消されていない。この原因として
は、金属錆、パイプ方式ともに充填フラックスが低密度
に止まること、またフラックスと金属錆およびパイプと
の接触が充分でない等から、溶接電流の分配が鞘やパイ
プ部分に集中し、優先的に金属錆やパイプが溶は落ちる
こと、更に低電流域では前記傾向が益々助長されること
によるものでないかと推測されるのである。即ちアーク
長が長くなるため、フレ、１　　　　　−夕への吹付は
力が弱まることに基因するものと考えられ、フランクス
入すワイヤにおける構造的な欠点と思われるのである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、ソリッドワイヤに対してフラックス入すワイ
ヤの持つ前記問題点を解決するために、金属粉を主とす
るフラックスを、ビレット内充填と該ビレットの熱間押
出し加工によって、フラックスの高密度化とワイヤ化と
を計り、フラックス中に含まぜた金属粉を高温高圧の押
出し加工により、粒子間に拡散に伴う金属体を成形させ
、かつ金属体中に非金属のアーク安定前、スラグ造滓剤
等を一体に埋在させることによって、作業性の良好なフ
ラックス入りワイヤが得られるようにしたものであり、
具体的には、中空のビレット内にフラックスを充填して
密封し、該ビレットを加熱後、引続き熱間押出しして複
合溶加ワイヤを製造するとともに、前記ビレットの状態
におけるフラックス部の断面積を１〜５０％とし、かつ
前記充填フラックスには６０％以上の金属粉を添加する
ことにある。

（作用） 本発明の技術的手段によれば、金属粉を含有したフラッ
クス、例えば金属粉末または金属粉末に酸化物、弗化物
、炭酸塩を混合したフラックスを、中空ビレット内に充
填して密封し、これを加熱後、引続き直接押出しあるい
は静水圧押出し等の熱間押出し成形することによって、
非金属介在物が一体に含有された溶接用ワイヤ素線が容
易に得られ、以後、これを通常の冷間引抜き加工により
所定径のワイヤとして形成できるのであり、従来の金属
錆方式あるいはパイプ方式によるものに比し、きわめて
密度の高いフラックスが一体化された複合溶加ワイヤが
得られるのである。更に本発明においては、前記ビレッ
トにフラックスを充填するに当り、ビレットに対するフ
ラックス部の断面積比を１〜５０％とすることによって
、ワイヤ化に当って予想されるフラックスの１８Ｉ′ｒ
続トラブルをなくし、ワイヤ全長に亘りフラックスが高
密度かつ均一に充填され、更には断線トラブルをなくし
て加工能率を著しく向上させ名ことができるのであり、
またフラックス中に含を（添加）する金泥粉末量を６０
％以上とすることにより、押出し性、冷間加工性の良好
を期するとともに、目的とする熔融特性、即ち溶は込み
を深（して溶接欠陥が発生しないのみならず、低電流域
での作業性を良好化して、ソリッドワイヤに劣らない溶
接機能が得られるようにしたものである。

（実施例） 本発明技術的手段による製造方法の具体的実施例の１つ
を、第１図乃至第６図および第１表乃至第７表について
説示する。

第１．２図に例示したものは、本発明において用いるビ
レットの実施例を示しているが、咳ビレットはその中空
内部に、金属粉末または金属粉末の酸化物、弗化物、炭
酸塩を混合したフラックスが充填されるとともに、加熱
後、直接押出しまたは静水圧押出し等の熱間押出し手段
を受けるものであり、かかる供用条件を満足させる形状
と構造を持つことが必要で、例えば第１．２図に示した
ものでは、その中心にフラックス充填部ＩＦが明けられ
た鞘筒部ＩＣと、鞘筒部ＩＣの軸方向両端を閉塞する蓋
部１６．　ＩＢとによってビレット１が形成され、この
さい蓋部ＩＡ、　１’Ｂばビレット１の押出しく汝は、
この両部を削除して、鞘筒部ＩＣと充填部ＩＦ内に充填
されたフラックスとが、溶接用ワイヤに供用されるので
あり、尚ＩＤは蓋部ＩＡ側に設けられる孔で、こればビ
レット１の加熱時に発生するガスによるビレット内圧力
上昇の防止を目的とするガス抜き孔である。かかるビレ
ット１の形成に当っては、例えば蓋部ＩＢ基以外、素材
から機械加工によって削り出し、そのフラ・ノクス充填
部ＩＦ内に、振動またはプレス手段によってフラックス
を充填した後、蓋部ＩＢを取付け、鞘筒部ＩＣの一端と
蓋部ＩＢの嵌合部分をシール溶接により密封一体化させ
るのであり、ビレット素材としては、例えば丸棒材、厚
肉パイプ材、あるいは予め成形された鋳鋼材を用いるこ
とができる。またビレット１の組立手段としては、蓋部
ＩＡ、　ＩＢおよびそのフラックス充填部ＩＦにフラッ
クスを充填した鞘筒部ＩＣの３個のパーツ、１　　　　
を製１乍し、これら３（固のパーツをシールｌ容接によ
り密封一体化することも可能であり、これによって組立
作業をより単純化させることも可能である。

ビレット１のフラックス充填部ＩＦにフラックスを充填
させるに当り、第３図Ｉ、■、■にビレット横断面図を
例示するように、鞘筒部ＩＣの中心部に、第３図■に示
す通り、唯一の充填部ＩＦを明けてこれにフラックス２
を集中充填させる型式でも、また同図■、■に例示する
ように、複数の充壜部１Ｆを均等分散状に形成し、これ
らにフラックス２を分散充填させる型式の何れでも可能
である。両型式は後の溶接効果として大きな差異はない
が、同図■、■に示した多穴タイプの方が、同図Ｉに示
した一穴タイブに比し、押出し性、冷間引抜き加工性を
多少容易にするが、ビレット製作工数を増す不利もある
。ビレット１の形状は、勿論箱、１．２図例のみに限定
されるものでなく、使用する押出プレスに適した形状、
構造のものを用いることが適当である。

上記のようにしてフラックス２が中空内部に充填された
ビレット１に対しては、熱間押出しに備えて、予めガス
炉または高周波炉等、通宙使用される加熱炉等を用い、
これを９００〜１３００°Ｃ程度に加熱し、加熱後、直
ちにこれを押出プレスに装入し、５０００〜１００００
気圧下に、熱間押出し加工を行なうのである。

前記ビレット１の事前加熱は、大きな押出し比を得るた
めに必要な条件であり、このさい９００℃以下の加熱温
度でもその押出しは可能であるが、押出し比が小さいた
め、所定寸法のワイヤを得るためには、事後の冷間引抜
き加工率が多く、実用的でない。また１３００°Ｃ以上
の加熱は、ビレット１の外殻強度が極端に低下すること
により、押出し加工時に成型困難で飛散のおそれが大で
あることから好ましくない。

ビレット１の熱間押出し加工手段としては、第４図に例
示する静水圧押出し手段、また第５図に例示する直押し
プレス手段等を用いることができる。これらは何れも従
来のこの種押出し技術と大差なく、その概略のみを模式
的に説示する。第４図に示した静水圧押出し手段によれ
ば、本発明に係るビレット１はコンテナ３内に装入され
、コンテナ３の開口両端は成形ダイス５とプレスステム
４のシールピストン６によって閉塞状とされるとともに
、ダイス５ピストン６間のコンテナ３内には圧媒７が封
入され、プレスステム４の押圧前進と圧媒７の昇圧を介
し、ビレット１はダイス５から押出材８として押出され
ることになる。尚９はマンドレルロックを示しているが
、このようにして押出成形された押出材８を図示省略し
であるが、周知のダイス、ローラ等による伸線機を用い
て、冷間引抜き加工して、所要径の複合溶加ワイヤに仕
上げ成形するのである。

第５図に示したものは、直接押出プレス手段による場合
を示し、コンテナ３に装入したビレット１を、成形ダイ
ス５を介し、プレスステム４の直接押出しによって、同
様の押出材８を押出し成形し、第４図の場合と同じく、
押出材８を伸線機にかけて冷間引抜き加工して、所要径
の複合溶加ワイヤに仕上げ成形するのである。

このさい本発明においては、前記ビレット１の状態にお
いて、該ビレットｌ内に充ｊ眞されるフラックス２の、
ビレット１に対する断面積比を、ｌ〜５０％とするので
ある。これは冷間引抜き加工性の点から限定されるもの
で、この限定理由は別掲第１表に示したフラックスの断
面積比と押出し性および冷間加工性の関係でも明らかな
ように、ビレット１内のフラックス２の断面積比が１％
以下では、冷間引抜き加工時にフラックスの断続現象が
認められ、フラックスが全長に亘り均一に充填されたワ
イヤを得ることが困２．ｌｆｆ１であり、アークの安定
性に欠けるからである。また断面積比が５０％以上にな
ると、フラックスによっても異なるが、冷間引抜き加工
時に断線が頻繁に発生し、引抜き加工能率が著しく低下
するためである。

更に本発明においては、ビレット１に充填するフラック
ス２の組成において、フラックス２に金属粉を６０％以
上含有させることを条件とする。このように特定する理
由は、別掲第２表に示したフラックス組成における金属
粉末量と押出し性およ１）　　　　　　　び冷間加工性
の関係でも明らかなように、金属粉末の含有量が６０％
未満の場合は、フラックス中の硬度が上昇して、冷間引
抜き加工が著しく困難化するとともに、また本発明の目
的とする溶は込みが深く、溶接欠陥が発生しないのみな
らず、低電流域での作業性を良化するというｔ８接特性
が得られないからである。前記金泥粉末自体の組成は、
ワイヤ′Ｍ造上、特に制約を受けることなく、目的に応
じて必要なものを選ぶことができ、また金属粉末は一般
にアトマイズ法もしくは溶１荊、１′２）砕によって製
造したものを用いるとともに、１２メソシユ以下の程度
の粉末であれば、特にワイヤ製造」：の支障はない。前
記製造過程において金泥粉末には若干の酸化が生じ、５
０〜１００００　ｐｐｍ程度の酸素を含むが、この酸化
は特に製造上の制限にはならない。また金泥粉末に含ま
れる酸化物の存在は、溶接にさいしワイヤからの溶滴離
脱を容易にし、スパッタを減少させる上において効果が
ある。更に本発明においては、スラグの発生が少ないソ
リッドワイヤの作業性改善を目的とする時は、フラック
ス２に金属粉末のみを使用し、該金属粉末中に含まれる
酸化物量をコントロールすることによって可能であり、
例えば酸化物量０．１％の添加によっても、スパッタ減
少に効果が認められる。

金属粉末中の酸素源は、金属粉末中に含まれるものだけ
でなく、積極的に硅酸塩や金泥酸化物を添加してコント
ロールすることも可能であり、また前記酸化物と併せて
弗化物等をも同時に添加し、これによりスラグ発生を良
化させることも可能である。但し上記添加に当っては、
押出し加工後のフラックスが硬化して、冷間引抜き加工
を困難化する等の、ワイヤ製造上の制約があることから
、フラックス中に含ませる酸化物、弗化物等の添加総量
は４０％未満とする配応；が必要である。

本発明によって得られる複合溶加ワイヤは、溶接ワイヤ
として、炭酸ガスシールドアーク溶接法に適切に用いら
れることはいうまでもないが、該溶接法のみに止まるこ
となく、既知のＭ　Ａ　Ｇ　／＄接接法更にはＭＩＧ溶
接法に用いても、良好な作業性が得られるものである。

次に本発明の前記した方法による製造例のＬつを示す。

製造例１ 別掲第３表に示した組成の丸棒素材から、第６図に示す
形状のビレット１において、蓋部ＩＢを除くフラックス
充填部ｔｉｔを中心に有する鞘筒部ＩＣおよび蓋部ＩＡ
から成るビレット主体を、機械切削仕上げにより製作す
る。同図に付記した数字は何れも各部寸法（車位關）値
を示しており、またフラックス充愼部ＩＦの断面積比は
約２３％である。次に別↑ｂ第４表にＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、
Ｅ　（但し第４表中の鉄粉組成は別掲第６表に示した）
として示す各組成のフラックス２の何れかを、約１０分
ドライ混合し１、ビレット主体を振’ＴｉＪ＋させなが
らフラックス充填部ＩＦ内に充填して後、別途製作した
蓋部１１３を嵌合して後、シール溶接して気密封緘し、
このフラックス入りビレット１を別掲第５表に示した押
出し条件で、熱間静水圧押出しして比３φの押出材８、
即ち／８接用素線を製作し、この押出しした溶接用素線
を既知の冷間引抜き加工に付して、銅メッキの施された
１、２　φの溶接用ワイヤ　（複合溶加ワイヤ）をコイ
ル状に製作し、炭酸ガスシールドアーク溶接に供し、別
掲第７表に示すような溶接結果を得ることができ、同表
に従来のフラ・ノクス入りワイヤおよびソリッドワイヤ
による溶接結果を対比的に示す通り、きわめて良好な溶
接結果がｉＭられたのである。尚別掲第６表は、第４表
に示したフラックス組成表における金泥粉末の使用例で
ある鉄粉並びに合金鉄粉の組成内容を示したものである
。

（次　葉） ＼； 第１表 第２表 ※１　ビレット組成；第３表と同一 ※２　押出し条件　加熱温度：　１２００℃　押出し比
：３５．１第３表　　ビレット組成 第４表　　フラッフ久組成　　　　　　　　　　（％）
第５表　　押出し劇牛 第７表　　／８接結果 （発明の効果） 本発明によれば、フラックス入りワイヤとして、従来の
フランクス入すワイヤにおける通有の欠点である処の、
ソリッドワイヤに比しその溶は込みが桟＜、溶接欠陥が
発止し易いとともに低電流域での作業性が不良である点
を解消し、またソリ・ノドワイヤにおけるスパッタ発生
量が過剰である問題点をも同時に１つ？消し、優れた溶
接特性を持つ新しい複合溶加ワイヤを提供できるのであ
る。即ぢ本発明においては、ビレット内にフラックスを
充填して密封し、このビレット熱間押出し加工によって
溶接用素線とし、これを溶接ワイヤとして冷間引を友き
加工して得ることにより、従来の金属錆方式やパイプ方
式によるフラックス入りワイヤの構造的な欠陥をなくし
、全長に亘りフラックスが均一にかつ金属外皮と緊密な
接触下に高密度に充填された所要径のワイヤを確実かつ
容易に得られ１　　　　　　　お、）７あお。換言すれ
ば、７’ｔ　、ｙ　’）ユ中６．含有させた金属粉を高
温高圧の押出し加工により、粒子間に拡散を伴う屈撓可
能な金属体が容易に成形でき、しかも、この金属体中に
非金属のアーク安定剤やスラグ造滓剤等が一体に埋め込
まれることになり、きわめて良好な作業性を持つ溶接ワ
イヤが得られ、別掲第７表において比軸表示されＺ】よ
うに、優れた溶接効果を奏することが可能となるのであ
り、フラックスの断面積比の特定また金属粉の含有量特
定と相まって、その農作を著しく容易化するとともに安
定化し、優れた熔１妾特性、＋２ｆｌらソリッドワイヤ
の特性に劣らない１代能を具備させることができるので
あり、新しいタイプの複合溶加ワイヤとして利用価値大
である。

【図面の簡単な説明】

第１．２図は本発明方法において用いるビレット実施例
の縦断正面図、第３図は同横断平面図、第４．５図は同
熱間押出し加工手段実施例の各説明図、第６図は同ビレ
ット実施例のサイズを含む縦断正面図である。 １・−・ビレット、ＬＡ、ｌ１１−蓋部、ＩＣ−鞘筒部
、ＩＤ−ガス抜き孔、Ｉ　Ｆ−・フラックス充填部、２
・・・フラ・ノクス、３−コンテナ、４・・・プレスス
テム、５−・・ダイス、７−・・圧媒、８−・・押出材
（ワイヤ用素線）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、中空のビレット内にフラックスを充填して密封し、
   該ビレットを加熱後、引続き熱間押出しして、複合溶加
   ワイヤを製造する方法であって、前記ビレットの状態に
   おけるフラックス部の断面積を１〜５０％とし、かつ前
   記充填フラックスには６０％以上の金属粉を添加するこ
   とを特徴とする複合溶加ワイヤの製造方法。