JPS6315073B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はワイヤの送給性の優れたアーク溶接用
ワイヤ、特にフラツクス入りアーク溶接用ワイヤ
に関するものである。 一般にガスシールド型アーク溶接用ワイヤは自
動及び半自動溶接に使用されておりその際溶接機
におけるワイヤの送給は、例えば20Kg重量のスプ
ール巻ワイヤから、送給ローラのみでスプールを
回転させながら引出したワイヤをコンジツトチユ
ーブを通じて溶接トーチのコンタクトチツプへ供
給するようにし、かかるワイヤ送給の状態下でア
ーク溶接を実施するものである。従つて、ワイヤ
表面は送給ローラが空転しないような抵抗を有
し、かつコンジツトチユーブ内で抵抗を受けない
程度の潤滑性を有する必要がある。 従来のアーク溶接用フラツクス入りワイヤは銅
メツキを施こしたソリツド状のワイヤと比較し
て、フープによりフラツクスを被包した構造であ
るためワイヤの送給性が悪く、従つてワイヤ表面
には、軸受用潤滑剤として周知である低荷重用の
液状潤滑剤、あるいは高荷重用のグラフアイト、
二硫化モリブデンあるいは四弗化エチレンの如き
固体潤滑剤を塗布している。 前者の液状潤滑剤を塗布したワイヤは、送給ロ
ーラにおいてローラ表面と密着するから、ローラ
の回転がワイヤに伝えられ、他方コンジツトチユ
ーブ内においては潤滑性能を発揮して良好なるワ
イヤ送給性を示すが、炭化水素系の化合物である
から水素源となり、そのため溶着金属に対し多量
の水素を与え、ピツト及びブローホールの発生原
因となつていた。 一方固体潤滑剤は水素源となる物質を含有して
いないので良好な溶着金属を得ることができる
が、ワイヤ表面に塗布された固体潤滑剤がコンジ
ツトチユーブ内やコンタクトチツプに集積されそ
のため送給抵抗が大きくなる場合、あるいは前述
したようにスプールを回転させながらワイヤを引
き出す際にワイヤがたるんだりしてスプール巻ワ
イヤ重量が10〜20Kgと大きい場合に、高荷重負荷
となり、送給ローラのローラに対してワイヤ表面
が潤滑性に富むためか送給ローラが空回転し、そ
のためアークが不安定となりアーク長が長くなつ
たり、短かくなつたりして外気をアーク中へ混入
する事もあり、その結果ピツト及びブローホール
の欠陥が発生したりあるいはワイヤの送給上のト
ラブルが発生する欠点を有していた。 本発明は、かかる現状に鑑み、表面に水素源と
なる物質を有せずかつ送給性の安定したアーク溶
接用フラツクス入りワイヤを提供すべく鋭意研究
開発を行なつた結果、従来の溶接用ワイヤのよう
にワイヤ表面に水素源となる物質を有せずかつ送
給ローラにおいて空回転しないようにワイヤ送給
性を向上させるための、ワイヤ塗布用潤滑剤を開
発したものである。 本発明の要旨とするところは、ワイヤ表面に潤
滑剤として30〜80重量％のグラフアイトあるいは
二硫化モリブデンの何れか１種または両者及び10
〜60重量のガラス粉末の混合物を含む潤滑剤（以
下本発明潤滑剤１という）を塗布してなり該潤滑
剤の量がワイヤ重量の５×10^-4〜５×10^-2％であ
ることを特徴とするアーク溶接用ワイヤである。
かかる潤滑剤が所要量ワイヤに付着することによ
りワイヤ表面に水素源となる物質を有せずかつ送
給ローラにおいて空回転しないようなワイヤ表面
が得られ、安定したワイヤ送給性が得られる。 さらに、本発明はワイヤ表面に潤滑剤として30
〜80重量％のグラフアイト又は二硫化モリブデン
の何れか１種または両者と10〜60重量％のガラス
粉末及び四弗化エチレン、タルク、炭酸石灰、ア
ルミニウム粉のうち１種又は２種以上３〜40重量
％からなる混合物を含む潤滑剤（以下本発明潤滑
剤２という）を塗布してなり該潤滑剤の量がワイ
ヤ重量の５×10^-4〜５×10^-2であることを特徴と
するアーク溶接用ワイヤを要旨とする。四弗化エ
チレン、タルク、炭酸石灰、アルミニウム粉の１
種又は２種以上を３〜40重量％加えることにより
ワイヤ表面への潤滑剤付着性が極めて良くなりか
かるアーク溶接用ワイヤを孔ダイスで伸線加工す
る場合、高速伸線が可能となりかつダイス寿命も
向上して生産性を著しく向上させることが可能で
ある。 本発明のワイヤを製造するにあたつてはワイヤ
表面に本発明潤滑剤１または本発明潤滑剤２を混
合物の状態で塗布する。本発明潤滑剤を付着させ
る方法としてはワイヤ製造時に本発明潤滑剤を孔
ダイス前に設けられた容器に入れて、その中にワ
イヤを通してもよいし、また本発明潤滑剤を圧着
ローラで圧着させてもよい。孔ダイスを使用する
場合、本発明潤滑剤は孔ダイスにより極圧力を受
けて粉砕されながらワイヤ表面に付着するが、こ
のとき潤滑剤が粗粒であると孔ダイスとワイヤ表
面間に引き込まれにくいので以後に述べる粒度範
囲であることが望ましい。 以下に本発明潤滑剤の主要部分を占めるグラフ
アイト、二硫化モリブデン及びガラス粉末の混合
量及びこれら潤滑剤のワイヤ表面への付着量をワ
イヤ送給性について第１表に示す実施例にもとづ
いて説明する。 実験での供試ワイヤは、被包材として厚さ0.9
mmの鋼帯（JIS、SPCC）を幅13mmにスリツトし
Ｕ型に成形したものを用いルチールを主成分とす
るフラツクスをワイヤ重量比で15％充てんして常
法により伸線用ワイヤに成形し、JIS W104型の
ダイスで直径1.2mmまで減面伸線して、得られた
ワイヤを20Kg重量にスプール巻したものである。
潤滑剤としては、粒子径50μｍ以下に粉砕したグ
ラフアイト、同じく2μｍ以下に粉砕した二硫化
モリブデンおよび200μｍ以下のガラス粉末の混
合物を用い、この混合物をダイス前に設けられた
箱に満たし、この混合物中にワイヤを通して付着
させた。なお付着量のバラツキとワイヤの送給性
変化を掌握するために伸線終了後のワイヤに、伸
線の際に用いた潤滑剤と同一種の潤滑剤を再塗布
するかもしくは布地で潤滑剤をふきとつた。第１
表中のNo.1〜５ワイヤはガラス粉末の混合割合
変化、No.6〜９ワイヤは付着量変化に対する送
給性を調査するためのワイヤである。 またNo.10、11ワイヤはグラフアイトあるいは
二硫化モリブデンをそれぞれ単独に用いた例であ
る。 なお潤滑剤の付着量は1000℃の酸素雰囲気で燃
焼させ、炭酸ガス量及び又は二酸化いおうの定量
分析値で求め換算したものである。 ワイヤ送給性はガスシールド型溶接機において
３ｍのコンジツトチユーブを、直径400mmのルー
プ状にし、溶接条件を電流270Amp、電圧30V、
速度300mm／分及び炭酸ガス流量20／分として
スプール巻ワイヤ重量が20Kgから15Kgとなるまで
溶接を実施したものであり、この間の送給ローラ
のモータ負荷電流である電機子電流及びアークの
安定性を示すアーク電圧変動幅を測定した。

【表】 注；※その他は消石灰、パラフイン、ステア
リン酸ソーダ等である。
この電機子電流は、コンジツトチユーブ、コン
タクトチツプでのワイヤの送給抵抗が過大になる
と高い値を示すものであり、2.3A以下が好まし
く、またアーク電圧変動幅はワイヤ送給が定速で
なされれば変化しないものであり、±2.0V以下で
あればアークが安定している。 第１表に示す如く、潤滑剤中のグラフアイト又
は二硫化モリブデンもしくは両者の含有量が30〜
80重量％、ガラス粉末の混合量が10〜60重量％で
あり、その付着量が５×10^-4〜５×10^-2ワイヤ重
量％（ワイヤ10Kg重量あたり0.05〜５ｇ）である
ときに、電機子電流及びアーク電圧変動幅も各々
2.3A及び±2.0Vを越える事なくワイヤの送給性
が安定している。 之に反して潤滑剤中のグラフアイトあるいは二
硫化モリブデン又は両者の含有量が30重量％未満
もしくは80重量％超でありガラス粉末の混合量が
10重量％未満であるNo.1ワイヤ及び60重量％超
であるNo.5ワイヤ、そして付着量がワイヤ重量
の５×10^-2％を超えるNo.7ワイヤ及び５×10^-4未
満であるNo.9ワイヤで電機子電流及びアーク電
圧変動幅が2.3A及び±2.0Vより高くワイヤの送
給性が劣化している。 すなわちグラフアイトおよび／又は二硫化モリ
ブデンの配合割合が30重量％未満ではワイヤとチ
ツプの通電性が悪くなり、溶接開始時のアーク発
生を悪くする。一方80重量％を超えると通電性は
よくなるが、ワイヤ表面が滑り易くなつてワイヤ
と送給ローラとの間で滑りが生じ、安定した送給
性が得られない。 ここで第１表中の電機子電流の最低値を比較す
ると潤滑剤は付着量の増加及びガラス粉末混合量
の減少に応じて低くなる傾向を示している。これ
はワイヤ表面の潤滑性の増大に起因しているもの
と考えられるが、潤滑剤付着量がワイヤ重量の５
×10^-2％超及びガラス粉末の混合量が10重量％未
満であればコンジツトチユーブ内でのワイヤの送
給抵抗及びスプール巻ワイヤ重量によつて送給ロ
ーラに荷重がかかつていくため、ワイヤの送給性
の劣化が大きくなつたものと考えられる。逆に潤
滑剤の付着量の減少及び潤滑剤中のガラス粉末の
混合量増加によつてワイヤ表面の潤滑性がなくな
るものと考えられるが、付着量がワイヤ重量の５
×10^-4％未満及びガラス粉末の混合量が60重量％
超のときは、コンジツトチユーブ内でのワイヤの
送給抵抗が増大しすぎかつスプール巻ワイヤ重量
と合わせて高荷重となるためにワイヤの送給性の
劣化が著しくなつたものと考える。 上述の如くワイヤの安定した送給性を得るため
にはワイヤ表面に潤滑剤として30〜80重量％のグ
ラフアイトあるいは二硫化モリブデンの１種また
は両者及び10〜60重量％のガラス粉末の混合物を
含む潤滑剤を塗布しその量がワイヤ重量の５×
10^-4〜５×10^-2％であれば良いことが明らかにな
つた。 この様に本発明潤滑剤１を所定量付着させれば
安定した送給性が得られるので、圧着ローラで圧
着させたり、潤滑剤ボツクスの中をワイヤを通過
させた後孔ダイスを通してワイヤ表面に潤滑剤を
塗布する場合は問題なく生産可能である。 しかし潤滑剤ボツクスでワイヤ表面に本発明潤
滑剤１を付着させた後、孔ダイスで減面加工する
場合、ダイスによる減面加工に十分な潤滑剤を付
着させる必要があるが、本発明潤滑剤１の場合、
ワイヤへの付着性があまり良くないので所要量の
潤滑剤を付着させ、かつ高速で伸線することはむ
ずかしい。そのため伸線は400ｍ／分以下の速度
に制限される。伸線速度を400ｍ／分以上にした
場合は潤滑剤の不足からダイス焼付き現象を生じ
ワイヤ表面にダイス荒れが発生し、このため溶接
時のワイヤの送給性が悪くなる。 そこでワイヤ表面へ潤滑剤の付着を良くし、高
速伸線にも耐えうる材料として種々検討した結果
四弗化エチレン、タルク、炭酸石灰、アルミニウ
ム粉が潤滑剤の付着性及び高速伸線性に効果があ
ることを見出した。四弗化エチレンは（CF₂）_oの
多重結合体で微粉末（10μｍ以下）状態のもので
あり、潤滑剤に適量混合して用いると極めてすぐ
れた潤滑性を示し高速伸線に耐える。しかし混合
割合が多くなるとワイヤ表面に電気絶縁性皮膜を
形成し溶接時の通電性を悪くし安定した溶接を阻
害する。 タルク、炭酸石灰及びアルミニウム粉の微粉末
は潤滑剤のキヤリヤー材料として有効であり、高
速伸線時潤滑剤ボツクス内でワイヤ近傍における
トンネル現象が発生し潤滑剤がワイヤ表面に付か
なくなることを防ぐ。 そこで前記の材料を本発明潤滑剤１に添加する
と潤滑剤のワイヤへの付着性が向上しかつ高速伸
線が可能になることを見出した。 之等材料は単体で用いても効果があるが二種以
上を組合せるとそれぞれの効果が重畳し更に効果
を発揮する。 四弗化エチレン、タルク、炭酸石灰、アルミニ
ウム粉の１種または２種以上の合計量が全潤滑剤
の内に占める割合は３〜40％が効果的であり３％
未満では、潤滑剤のワイヤへの付着性及び伸線性
が不十分であり又40％を超えると溶接時にアーク
が不安定となりワイヤ送給性が悪くなる。 次に本発明潤滑剤２に係るワイヤの実施例とし
てガスシールドアーク溶接用フラツクス入りワイ
ヤ（直径1.2mm）の例を第２表に示す。 之等のワイヤは以下の如くして製造された。
JIS、SPCCの厚さ0.9mmの鋼帯を巾13mmにスリツ
トし、成形ローラで横断面Ｕ型からワイヤの横断
面が単純なＯ型になる如く成形し、途中でＵ型溝
部内にルチルを主成分とするフラツクスをワイヤ
重量あたり15％充てんし、直径3.0mmの伸線用素
線を作成する。この素線の伸線は減面率20％以下
でJIS・W104型の９個の孔ダイスにより行なわ
れ、直径1.2mmに引き抜き減面されるが、各孔ダ
イス前に第２表に示される潤滑剤を満たし、ワイ
ヤを通過させるものでワイヤは各潤滑剤の伸線に
合せて200〜700ｍ／分の最終伸線速度で実施され
た。伸線が終了したワイヤについては潤滑剤の付
着量が前述の方法にて測定され20Kg重量でスプー
ル巻されている。

【表】

【表】 なお第２表中に示されるグラフアイト、二硫化
モリブデン、四弗化エチレン、ソーダガラス、カ
リガラス、タルク、炭酸石灰、アルミニウム粉は
各々粒子径50μｍ以下、2μｍ以下、10μｍ以下、
200μｍ以下、200μｍ以下、10μｍ以下、200μｍ以
下及び200μｍ以下に粉砕されてある。 この様にして製造されたワイヤの生産性、送給
性及び溶着金属の拡散性水素量について調査した
結果を第２表に示す。 ワイヤの送給性は３ｍのコンジツトチユーブを
直径400mmのループ状にした状態で、ワイヤのス
プール巻重量20Kgから15Kgまでを連続溶接し、送
給モータの電機子電流及びアーク電圧変動巾を測
定したもので、溶接電流270Amp、溶接電圧
30V、溶接速度300mm／分及び炭酸ガス流量20
／分で実施した。なお拡散性水素量の試験も同
じ条件で実施した。 No.1、２のワイヤは除滑剤の種類が本発明範
囲外でありかつ、No.1は成分的に炭化水素化合
物であるためワイヤの送給性は良好であるが拡散
性水素量が多くて品質的に劣る。又No.2のワイ
ヤは通常の伸線に使用される金属石けんの例で、
生産性は極めて優れているが、ワイヤの送給性が
悪く、かつ溶着金属の拡散性水素量も多い。
No.3のワイヤは拡散性水素量が低い点ですぐれ
ているが、電機子電流及びアーク電圧変動巾にお
いて劣り、ワイヤの送給性が悪い。No.4〜No.9
のワイヤは潤滑剤の種類及び付着量において本発
明範囲内であり、電機子電流及びアーク電圧変動
巾においてすぐれており、ワイヤの送給性がすぐ
れかつ拡散性水素量も低い。又その内でもNo.6、
No.7、No.9のワイヤはグラフアイト、二硫化モ
リブデン、ガラス粉に加えて四弗化エチレン、タ
ルク、炭酸石灰、アルミニウム粉の一種もしくは
二種以上を加えているため潤滑剤の付着性がすぐ
れ伸線速度が早くかつダイス寿命が長く生産性に
おいてすぐれている。 No.10及びNo.11のワイヤは潤滑剤の種類が本
発明範囲外であるため、拡散性水素量が低い点で
はすぐれているが、電機子電流及びアーク電圧変
動巾において劣りワイヤの送給性が悪い。 以上、本発明を主としてアーク溶接用フラツク
ス入りワイヤについて説明したが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、他のアーク溶接用ワ
イヤについても本発明の範囲を逸脱しない限り、
本発明の範囲に含まれる。 以上詳述した如く本発明によれば従来の潤滑剤
によるワイヤ送給性の不安定あるいは溶着金属の
水素量増加による品質劣化の問題を完全に解決す
ることができるワイヤを提供しうるもので、その
工業的価値は極めて大である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ワイヤ表面に潤滑剤として30〜80重量％のグ
   ラフアイトあるいは二硫化モリブデンの何れか１
   種または両者及び10〜60重量％のガラス粉末の混
   合物を含む潤滑剤を塗布してなり、該潤滑剤の量
   がワイヤ重量の５×10^-4〜５×10^-2％であること
   を特徴とするアーク溶接用ワイヤ。 ２ ワイヤ表面に潤滑剤として30〜80重量％のグ
   ラフアイトあるいは二硫化モリブデンの何れか１
   種または両者、10〜60重量％のガラス粉末、及び
   四弗化エチレン、タルク、炭酸石灰、アルミニウ
   ム粉の１種又は２種以上３〜40重量％からなる混
   合物を含む潤滑剤を塗布してなり、該潤滑剤の量
   が、ワイヤ重量の５×10^-4〜５×10^-2％であるこ
   とを特徴とするアーク溶接用ワイヤ。