KR100321189B1

KR100321189B1 - 용접용와이어의제조방법

Info

Publication number: KR100321189B1
Application number: KR1019980709632A
Authority: KR
Inventors: 사토시 이노우에; 이치로 마스다; 도오루 오노
Original assignee: 기무라 다츠야; 닛데츠 요세츠 고교 가부시키가이샤
Priority date: 1997-03-31
Filing date: 1998-03-27
Publication date: 2002-04-17
Also published as: NO985422D0; JP3474393B2; NO985422L; JPH10272596A; US6079243A; CN1220626A; EP0914899A1; CN1080617C; WO1998043776A1; KR20000016065A

Abstract

용접용 와이어를 제조하는데 있어서, 와이어의 급송성을 확보하기 위해 도포된 윤활제를 남기는데 필요한 조면을 와이어 표면에 형성시킨다. 이를 위해, 미가공 와이어를 신선하여 용접용 와이어를 제조하는 방법에 경우에, 신선공정의 적어도 일부분에 있어서, 분말체 윤활제를 급송하면서 행하는 건식 구멍 다이스 신선, 다음에 롤러 다이스 신선, 다음에 습식 구멍 다이스 신선을 더 행한다. 상기 건식 구멍 다이스 신선으로 와이어 표면에 분말체 윤활제가 강하게 밀려들어간 결과, 와이어 표면이 조면이 된다.

Description

용접용 와이어의 제조방법{METHOD OF PRODUCTION OF WELDING WIRE}

일반적으로 탄산가스 실드 아크 용접, MIG 용접 등에는 작은 직경(0.8-1.6 mm)의 솔리드 와이어 또는 코어드 와이어가 사용된다. 솔리드 와이어는 중심부까지 균질한 와이어이고, 코어드 와이어는 강관의 외피 내부에 플럭스 등이 충전되어 있는 것으로 플럭스 코어드 와이어라고도 칭해진다. 이들 용접용 와이어는 스풀에 말려있거나, 길게 연속된 것이 필요한 경우에는, 페일 팩(pail pack) 내에 장전된 형태로 용접에 제공된다. 용접작업 시에는 상기 스풀 또는 페일 팩 근처에 설치된 와이어 급송장치에 의해 와이어에 구동력을 부여하여, 도관을 통하여 용접위치에 있는 용접토치 내의 전극 팁 부분까지 급송하는 방식이 관용되고 있다. 상기 와이어 급송장치는 모터로부터의 동력에 의해 회전되는 와이어 급송롤러와, 와이어 급송롤러 사이에서 와이어를 끼워 프레스하는 자유회전 핀치 롤러로 구성되어 있다.또 상기 와이어와 접촉하는 상기 도관의 중심부에는 강선(steel wire)을 나선형상으로 하여 형성된 탄력적인 안내관인 라이너가 설치되어 있다.

그런데, 도관의 길이는 통상 3 내지 6m이지만, 넓은 영역의 용접을 행하는 경우에는 20m 정도의 튜브가 요구되고, 용접부위까지의 거리에 맞게 선택사용된다. 이와 같이 도관을 필요에 따라 길게 함으로써, 선박 제조에서의 용접현장과 같은 협소한 공간 및 고저(高低)차이가 있는 장소라고 하더라도, 가벼운 용접 토치만을 이동하면 되므로 용이하게 용접작업을 행할 수 있는 이점이 있다.

한편, 도관을 길게 함으로써 용접용 와이어의 급송에 대한 저항이 커진다고 하는 문제가 생긴다. 와이어는 급송장치의 구동력에 의해 도관의 라이너 내에 밀어넣어지지만, 라이너 내면부터는 접촉마찰에 의한 급송 저항력을 받는다. 이 때 도관이 직선상에 가까운 경우에는 급송 저항력은 그다지 크지는 않으나, 굴곡개소가 많은 경우나 굴곡의 곡률반경이 작은 경우, 특히 도관이 길어진 경우 급송 저항력이 증가한다.

흠결 발생없이 안정한 용접 작업을 수행하기 위해서는, 용접용 와이어를 정해진 일정한 속도에서 용접 개소에 공급하는 것, 즉 급송성이 양호할 것이 필요하다. 그러나, 상기한 바와 같이 도관에 의한 급송 저항력이 크게 되면 급송장치의 구동력과의 균형이 무너져 급송성이 나빠진다.

도관에 의한 와이어의 급송 저항력을 감소시키는 수단으로서 윤활제를 사용하는 것이 필요하다. 이를 위해 도관의 라이너 내에 MoS₂등의 고체 윤활제를 넣는것이 행해졌으나, 이것만으로는 불충분하고, 와이어 자체에 유지 등의 윤활제를 도포할 필요가 있다. 이 경우 와이어 급송장치의 근처에서 와이어에 오일을 도포하는 것을 생각할 수 있으나, 도유량(塗油量)을 정확히 관리하는 것은 용접 작업자에게 과잉의 수고의 부담을 강요하는 것이 되어 사실상 곤란하다. 도유량이 부족하면 윤활이 불충분하게 되어 부적합한 것은 당연하나, 지나치게 되면 와이어 급송롤러와 와이어와의 사이에 슬립(slip)이 생겨 와이어 급송속도가 불안정하게 되기도 하고, 더욱 오일로 인해 용접 금속 중의 수소량이 증가할 염려도 있다. 즉, 와이어 급송롤러로부터 나온 와이어에는 길이방향의 압력이 가해지고 있어, 빼내어 두면 구부러지기 때문에, 와이어 급송롤러를 나오면 곧 도관에 접촉되어 관에 도입되도록 되어 있다. 따라서, 와이어에 오일을 도포하려고 하면 와이어 급송롤러의 상류 측에서 행해지지 않으면 안되기 때문에, 상기와 같이 슬립의 문제가 생긴다.

이런 점으로부터 용접용 와이어의 제조자에 있어서 정량의 윤활제를 미리 도포한 것을 공급하는 것이 요구되고 있고, 현재에 있어서는 이와 같은 제품이 제조되고 있다. 예를 들면, 일본특허공고 소50-2356호에는, 곱고 평활한 표면에 윤활유를 도포한 용접용 와이어가 개시되어 있다. 그러나, 그 후 와이어 표면이 곱고 평활하면 소정량의 윤활유를 균질하고 안정하게 도포하는 것이 곤란하다는 것이 판명되었다. 이 때문에, 충분한 윤활성을 가지는 와이어를 얻으려고 하면 윤활유를 많이 도포하지 않을 수 없어서, 전술한 바와 같이 와이어 급송롤러가 미끄러지기 쉽게 되기도 하고 용접 금속 중의 수소량이 증가한다고 하는 문제가 생긴다.

그래서, 와이어 표면의 조도(粗度, roughness)를 크게 하여 오목부에 윤활유를 유지시킴으로써, 윤활유를 와이어 길이방향으로 균질하면서도 안정하게 도포하는 기술이 제안되었다. 예를 들면, 일본특허공고 평4-52197호에는 특정 가스 분위기 하에서 어닐링한 후에 신선(伸線, drawing wire)함으로써 와이어 표면의 조도를 크게 하는 기술이 개시되어 있다. 그러나, 와이어 성분 중에 Ti, Si, Mn 등은 어닐링 온도에 있어서 철 이상으로, 산소와 친화력이 강한 합급원소가 충분할 것을 필요로 하기 때문에 일반적으로 부적합하다.

또한, 일본특허공고 소 58-56677호에는 윤활유 압력을 높임과 동시에 구멍 다이스(hole dies)에 의해 신선 가공을 하는 것으로 와이어 표면의 조도를 크게 하는 기술이 개시되어 있다. 그런데, 이 방법은 와이어 표면의 평탄율은 작게 할 수 있음에도 불구하고, 큰 조도, 즉 깊은 요철은 얻기 어렵고, 이 때문에 윤활유 부착량이 와이어 10Kg 당 2.0g 이상으로 많은 양이 아니면 급송성의 개선은 기대할 수 없다. 또 그 다른 레이저 조사에 의한 방법, 숏 블라스팅에 의한 방법, 표면을 요철가공한 초경합금 롤로 가공하는 방법 등의 조면 형성방법이 제안되고 있으나, 이중 어느 것도 설비비와 가공비가 높다고 하는 단점이 있어, 적당한 방법이라고는 말할 수 없다.

발명의 개시

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점으로부터 용접용 와이어를 제조하기에 적당한 가공되지 않은 와이어로부터 차례로 직경을 축소해 가는 공정을 종래와 다른 것으로 함으로써 윤활제를 모아두는데 필요한 거친면을 와이어 표면에 형성시키는 방법을 제공한다. 이러한 와이어의 표면에 급속용 윤활제를 도포하는 것에 의해,가혹한 사용환경하에 있어서도 윤활이 끊어지는 부분을 발생시키지 않고, 양호한 급송성을 발휘하는 용접용 와이어를 제공할 수 있다.

즉, 본 발명은 미가공의 와이어를 신선하여 용접용 와이어를 제조하는 방법에서 신선공정의 적어도 일부분에 있어서, 분말형 윤활제를 공급함과 동시에 행하는 건식 다이스 신선, 다음에 카세트형 롤러 다이스 등에 의한 롤러 다이스 신선, 그 다음에 습식 구멍 다이스 신선을 행하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 다시 그 다음에 구멍 다이스를 사용하여 윤활유를 도포함과 동시에 신선공정에 의해 제품의 직경으로 하는 것도 좋다.

여기에서 상기 건식 구멍 다이스 신선이 행해지기 전의 와이어는, 솔리드 와이어이거나 플럭스 코어드 와이어이고, 또는 바람직하게는 길이 방향의 윤곽 조도 R_a가 0.08μm 이상인 것도 특징으로 한다.

본 발명의 자동 용접과 반자동 용접에서 사용하고 있는 솔리드 와이어(solid wire), 코어드 와이어(cored wire) 등 작은 직경의 용접용 와이어의 제조방법에 관한 것으로, 특히 용접 작업 시에 도관(conduit tube)을 통하여 와이어를 용접 토치(welding torch)에 보낼 때, 원활한 급송(給送, feeding)을 가능하게 하는 것을 제공한다.

도 1 은 본 발명의 제조방법을 실시하기 위한 장치의 예를 보인 개념도이고,

도 2 는 카세트형 롤러 다이스의 개념도이고,

도 3 은 와이어 급송성 시험을 행한 장치의 개념도이고

도 4 는 본 발명의 제조방법에 의한 용접용 와이어 표면의 주사형 전자 현미경 사진이고,

도 5 은 비교예의 제조방법에 의한 용접용 와이어 표면의 주사형 전자현미경의 사진이다.

본 발명에 있어서는 미가공 와이어를 신선(伸線)하여 더 작은 직경으로 하여 용접용 와이어를 제조하는 방법에 있어서, 신선공정의 후반 단계의 적어도 일부분을 종래로부터 행해지고 있는 방법과 다른 것으로 한다. 즉, 미가공 와이어로서 용접용 와이어의 제조 공정에 제공되는 재료는, 솔리드 와이어를 제조하는 경우는 선재 압연기(線材壓延機, wire rod mill)에 의해 열간 압연(熱間壓延)되어 제조된 선재이고, 예를 들면 직경 10mm의 칫수의 것이다. 또 코어드 와이어를 제조하는 경우에 있어서는 외경 10mm의 칫수의 긴 관에 진동을 가함과 동시에 일단부터 내부에 플럭스 등의 충전제를 보내서 충전한 것과, 띠 상의 판을 연속적으로 보내면서 성형 롤에서 U 자형으로 구부려, 그 안에 충전제를 넣은 후 다시 구부리고 원통상으로 함과 동시에 연속적으로 이음매를 용접한 것이다. 즉 본 발명에 있어서는 코어드 와이어는 상기와 같이 이음매가 폐쇄된 것(closed-type seam)에 한하지 않고, 이음매가 페쇄밀봉되지 않고(open-type seam)접어 넣어진 형상의 것(folded- in seam)도 대상이다.

이러한 미가공 와이어를 신선하여 용접용 와이어의 직경까지 행하는 공정은 한번에 연속적으로 행하는 경우도 있으나, 여기서는 거친(roughing) 신선공정과 다듬질(finishing) 신선공정으로 나누어 행하는 경우를 설명한다. 솔리드 와이어를 제조하는 경우에는, 소재의 선재는 열간 압연시의 고온에 의해 생긴 스케일이 산 세정에 의해 제거되는 동안 인산염 등의 윤활 피막이 표면에 형성되고, 거친 신선공정으로 보내진다. 거친 신선공정에서는 금속 비누가 주성분인 윤활제로 하는 건식 윤활 하에 복수의 구멍 다이스를 연속적으로 통함으로써 와이어의 단면적이 감소된다. 이 신선공정에 있어서, 상기 구멍 다이스 중 몇 개는 상기 와이어를 한 쌍의 자유회전롤러에 통과시키는 롤러 다이스에 의해 대체될 수도 있다. 이것은 구멍 다이스 신선에서는 1회 감면율을 크게 하려고 하면 인발력(drawing force)의 증가가 현저하게 되어 재료가 파괴될 염려가 있으나, 롤러 다이스 신선에서는 이러한 문제가 적어 1회의 감면율을 크게 할 수 있기 때문이다.

제품의 직경의 수배 크기까지 거친 신선된 재료는 가공경화에 의해 단단하게 되어 있으므로 어닐링을 행하여 연화시켜서 이후의 신선공정이 용이하게 행해지도록 한다. 또한, 표면을 깨끗이 하고 구리로 도금한 다음, 이 와이어를 다듬질 신선공정으로 보낸다. 또 상기 공정에 있어서, 스테인레스 구리의 용접용 와이어의 용도 등에 있어 어닐링이 행해지지 않는 것도 있다. 다듬질 신선에서는 복수개의 구멍형 다이스를 연속적으로 통하여 제품의 직경으로 하나, 일반적으로 구멍 다이스를 유화유(乳化油) 속에 침전하거나 구멍 다이스에 유화유를 분사하면서 행하는 습식 신성에 의해 행해진다. 용접용 와이어는 급송시에 좌굴(座屈, buckling)되지 않도록 적당한 강도와 탄력성이 필요한데, 다듬질 신선에 의한 가공 경화에 의해 이것이 만족된다.

상기와 같은 용접용 와이어의 제조 공정에 있어서, 거친 신선을 2 단계 이상으로 나누어 중간에 재료를 연화시키기 위한 어닐링 공정을 넣는 것도 행해진다. 또는 어닐링 공정은 코일형 재료를 노 내에 넣어서 행하는 방법과, 선을 연속적으로 노 내에 통하게 하여 행하는 방법이 있다. 또 이러한 연속적인 어닐링 공정과구리 도금 공정을 하나의 라인으로 연속하여 행하는 것 등, 각각의 제조 공정에 따라 세부적으로 다른 점이 있다. 또 상기는 솔리드 와이어의 제조 공정에 대해서 설명했으나, 코어드 와이어의 경우는 충전제를 넣는 공정이 끝난 채의 상태로 인발을 행하면 충전제가 불균질하게 될 염려가 있으므로, 구멍형 롤에 의한 냉간 압연을 행하여 이 충전제가 관내에서 이동하지 않는 정도로 조밀하게 될 때까지 감면하고 나서 거친 신선을 행해야 할 것이다. 이후의 공정은 솔리드 와이어의 경우와 같다.

여기서 본 발명은 미가공 와이어를 신선하고 점차 작은 직경으로 용접용 와이어를 제공하는 상기와 같은 일련의 공정 중에, 신선공정의 적어도 일부분을 종래 구멍 다이스를 사용하는 신선 대신에, 분말체 윤활제를 급송하면서 행하는 건식 구멍 다이스 신선, 다음에 롤러 다이스 신선, 더욱 다음에 습식 구멍 다이스 신선을 행하는 공정으로 하는 것이다. 이것에 의해 윤활제를 모으는데 필요한 거친면을 와이어 표면에 형성시켜, 급송성이 양호한 용접용 와이어를 제조할 수 있다.

본 발명에 있어서 다듬질 신선공정으로는, 일련의 신선공정에 있어서 건식 구멍 다이스 신선 이후의 공정이다. 신선공정의 적어도 일부분에 있어서, 더욱 구체적으로는 신선공정의 최종단계나 그 직전까지의 단계에 있어서, 상기와 같은 3 종류의 신선공정을 조합하여 행한다면 본 발명의 효과가 얻어진다. 따라서, 거친 신선공정을 어떤 식으로 할 것인가는 본 발명에 있어서 특히 특정되는 것이 아니고, 또 다듬질 신선공정에 있어서 본 발명의 상기 공정 전에 별도의 신선공정을 부가하는 것도, 일반적으로 이러한 필요성은 없는 것이지만, 본 발명의 취지로부터벗어나는 것은 아니다. 게다가, 이후에 언급되겠지만, 상기 공정 후에 구멍 다이스를 사용하여 윤활유를 도포하면서, 감면율이 작은 최종적인 다듬질 신선을 행하여 제품의 직경을 다듬는 것도 있다.

본 발명의 제조방법에 의해 제조된 용접용 와이어는 양호한 급송성을 구비하기 위하여 고체 윤활제와 윤활유 모두가 표면에 부착된 상태에서 제공된다. 이들을 균일하게 또한 안정하게 표면에 부착시킨 것과 같은 표면상태의 용접용 와이어를 제공하는 것이 본 발명이 목적으로 하는 점이다. 여기서 고체용 윤활제로서, MoS₂와 WS₂의 1종 또는 2종이 사용된다. 즉, 상기와 같이 용접용 와이어 제품에 부착하는 고체 윤활제와 윤활유를 이하에 있어서는 각각 급송용 고체 윤활제와 급송용 윤활제로 하여, 신선용 윤활제와 구별한다.

도 1 은 본 발명의 제조방법을 실시하기 위한 장치의 예를 보인 개념도이다. 본 발명의 제조 공정에 제공되는 소재(素材) 와이어(11)은 이 예에서는 공급 릴(12)에 감겨 있다. 이 소재 와이어는 구리 도금되어 있거나, 또는 도금되지 않은 솔리드 와이어 또는 코어드 와이어의 제조 공정 공정의 재료이고, 직경 2 내지 5 mm 정도의 것이다. 또 표면 조도는 JIS BO601-1994로 규정된 R_a로 와이어의 길이 방향의 윤곽(profile) 조도 R_a가 0.3㎛ 이상인 것이 바람직하다. 이것은 본 발명의 공정 전의 소재 와이어가 이미 어느 정도의 조도를 가지고 있는 편이 본 발명에 있어서의 제품 조도 형성 효과를 보다 유효하게 발휘할 수 있기 때문이다. 이러한 조도는 거친 신선에 있어서, 건식 윤활제를 사용한 구멍 다이스 신선을 최후에 행함으로써 달성할 수 있는 것이 주로 많지만, 쇼트 블라스트(shot blast) 등에 의해 표면이 조면으로 된 롤러 다이스를 사용하여 신선하여도 좋다. 또, 구리 도금 전처리 공정으로서 행하는 산세정처리 조건을 조정하는 화학적 부식에 의해도 좋다. 즉 상기 조도 R_a은 측정된 조도 곡선 중심선으로부터의 편차의 절대값의 평균치로 표시한 조도이고, 상기 일본 공업 규격(JIS) 이외의 많은 나라의 규격에 있어서도 같은 R_a로서 표시되어 있다. 또한, 본 발명에 있어서 와이어의 표면 조도는 특히 달리 언급되지 않는 경우에 있어서도 상기와 같이 와이어의 길이 방향의 조도 곡선으로서 측정한 값이다.

우선, 본 발명의 최초의 공정인 건식 구멍 다이스 신선공정에서는, 급송용 고체 윤활제를 포함하는 분말 윤활제를 사용하고, 구멍 다이스(13)에 의해 액체 윤할제를 사용하지 않고, 신선을 행한다. 도 1에 있어서 31은 와이어를 인장하여 인발력을 부여하는, 뽑아내기 캡스턴(capstan)이고, 회전운동되는 원통에 여러번 감겨 있다. 다른 개소에 있는 부호 32 내지 36도 같은 기능을 가지는 뽑아내기 캡스턴이다. 구멍 다이스(13)에서 신선함으로써 와이어 표면에 분말 윤활제가 강하게 밀어넣어진 결과, 신선 후의 와이어 표면은 소재 와이어와 같은 정도의 조도가 됨과 동시에, 그 표면의 오목부 중에는 분말체 윤활제가 잔류한다. 즉 건식 다이스 신선에 사용되는 구멍 다이스(13)으로서는 균일한 단면을 유지하기 위해서 회전 다이스를 사용하는 것이 바람직하다.

다음에, 롤러 다이스 신선을 행함에 있어서, 도 1의 예에서는 카세트형 롤러 다이스 21, 22, 23, 24를 사용하고 있다. 도 1에 있어서 카세트형 롤러 다이스는 4개 설치되어 있으며, 도 2 는 이 중 하나의 개념도이다. 이 도면에 나타난 바와 같이 가공된 와이어(51)의 크기에 매치되는 윤곽의 홈을 가지는 소경 롤러(41-50)가, 부호 41과 32, 43과 44, 45와 46 등과 같이 쌍을 이루어 각각 한 단위의 롤러 다이스를 형성하고 있다. 따라서 이들 롤러 다이스들, 예를 들어 도 2 에서와 같은 5 대는 그 회전축들을 서로 엇갈려서 수직 방향으로 접근시켜 배치되어 있다. 이들 롤러 다이스 쌍은 전체를 1개의 블록으로 하여 콤팩트하게 조립되어 있으므로 카세트형 롤러 다이스라고 칭해진다. 롤러 다이스에 의한 신선은 더 이상의 윤활제의 사용없이 행해지고 와이어는 차례로 직경이 감소하나, 상기 건식 구멍 다이스 신선에 의해 와이어 표면의 요부에 잔류한 분말체 윤활제의 보형 작용에 의해 표면의 오목부는 손상되기 어렵게 되고, 따라서 조도의 감소는 최소화된다. 즉, 롤러 다이스에 의한 신선에서는 구멍 다이스에 의한 경우와 달리 와이어 표면과 다이스, 즉 롤러와의 미끄러짐이 없기 때문에, 롤러 다이스 신선은 와이어 표면에 잔류한 분말체 윤활제가 당겨 빼내지는 일이 적고, 꽉 눌려짐으로써 남아 있는다.

롤러 다이스 신선에 의해 소정의 직경까지 줄어든 와이어는, 습식 구멍 다이스 신선에 의해 제품의 직경이 1 내지 2mm 정도까지 더욱 신선된다. 습식 구멍 다이스 신선 장치(14)는 윤활유 조 내에 복수의 구멍 다이스(15)가 배치된 다단식 슬립형 신선기로 구성되어 있다. 습식 구멍 다이스 신선은 최종 단계에는 매분 1000m의 속도에 도달하고, 와이어 표면의 여분의 윤활제, 오염물 떨어뜨리는 세정 기능과 와이어의 단면을 정확히 원형으로 만드는 기능을 가진다. 한편, 이 습식구멍 다이스 신선에 있어서는 복수개의 구멍 다이스에 의한 인발 가공에 의해 와이어 표면의 요철은 평평해지고, 이에 따라 요부에 남은 분체 윤활제도 감소하기 시작한다. 따라서, 습식 다이스 신선공정에 있어서 감면율은 제품으로서 급송성의 확보에 필요한 조도와 급송용 윤활제의 부착량을 확보하려는 양에 다다를 필요가 있다. 결국, 앞의 건식 구멍 다이스 신선공정, 롤러 다이스 신선공정 및 이 습식 구멍 다이스 신선공정과의 감면율의 배분을 조정하여, 제품의 조도와 급송용 윤활제의 부착량을 확보하게 된다. 도 1의 예에 있어서는 먼저 습식 구멍 다이스 신선공정 이후, 구멍 다이스(16)을 사용하여 윤활유를 도포하면서 행하는 다듬질 신선에 의해 최종적으로 제품의 직경으로 하고 있다. 이와 같이 습식 신성 후에 와이어 직경의 조정 등의 목적으로 제품의 조도의 확보를 해하지 않는 범위 내에서 신선공정을 부가하는 것은 본 발명의 취지로부터 벗어나지 않는다. 도 1에 있어서 17은 일련의 신선공정에서 제조된 용접용 와이어(18)을 감는 테이크업 릴(take up reel)이다

이와 같이 본 발명은 종래에는 오로지 구멍 다이스에 의해 신선을 행했던 다듬질 신선공정 중 일부를 롤러 다이스 신선으로 대체하여 감면율을 높이고, 습식 구멍 다이스 신선이 감면율을 경감시킨 것이다. 이것에 의해, 건식 구멍 다이스 신선으로 분체 윤활제가 와이어 표면에 눌려 넣어지고, 그 후의 롤러 다이스 신선은 누르는 힘을 주로 하는 감면 가공이므로, 요부 내의 분체 윤활제는 배출되기 어려고, 조도는 유지된다. 이후 습식 구멍 다이스 신선은 액체 중에서의 인발에 의한 감면 가공으로서 요부 중의 분체 윤활제는 더 이상의 보충없이 배출되어 요부는점차 작아지고 좁아진다. 따라서 습식 구멍다이스 신선에 있어서의 감면율을 제한함으로써 용접용 와이어의 제품에 있어서 필요한 조도를 확보할 수 있다.

양호한 급송성능을 발휘하는 용접용 와이어로서 바람직한 조도는, 길이방향의 윤곽의 조도 R_a가 0.08㎛ 이상이다. 또 급송용 고체 윤활제와 급송윤활유와의 합계인 급송용 윤활제의 바람직한 부착량은 와이어 10㎏ 당 0.3g 이상이다. 급송용 고체 윤활제는 상기한 것처럼, MoS₂단독, WS₂단독 또는 MoS₂와 WS₂를 혼합하여도 좋으나, 와이어 10kg 당 0.01g 이상 부착되는 것이 좋다. MoS₂와 WS₂는 도관의 라이너 내벽과 와이어와의 마찰을 저감하고, 급송 저항의 증가를 억제하는 작용이 있다. 급송용 고체 윤활제는 상기 건식 구멍 다이스 신선공정에서 사용하는 분체 윤활제에 적어도 10%의 비율로 함유시킴으로써 와이어 표면에 부착된다.

또, 급송용 윤활유는 동물유, 식물유, 광물유 또는 합성유 등의 어느 것이라도 놓으나, 와이어 10kg 당 0.2g 이상 부착하는 것이 좋다. 급송용 윤활유는 와이어 표면 전체에 부착함으로써, 주로 와이어의 요부에 부착한 급송용 고체 윤활제의 윤활 작용을 보완하는 역할을 한다. 이 급송용 윤활유는 도 1에 의해 앞서 설명한 바와 같이, 구멍 다이스(16)를 사용하는 다듬질 신선에 있어서 신선용 윤활유로서 사용함으로써 제품에 부착하는 것이 가능하다. 또, 릴에 감겨진 제품을 그 후에 다시 감을 때 와이어 표면에 도포하여 부착하는 것도 가능하다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 구체적으로 설명한다. 거친 신선공정에 의해 직경 3.3mm로 한 후, 어닐링, 구리 도금처리를 행한 와이어를 소재로 하여 도 1 에 나타난 공정에 따라 직경 1.4mm의 스풀 코일 와이어 제품을 시험 작성하였다. 제품의 타입은 플럭스 코어드 와이어(JIS Z3313 YFW-C50DR, 플럭스 충전율 15%)와 솔리드 코어드 와이어(JIS X3312 YGW11)였고, 이들 표면 성상과 급송 성능을 조사하였다. 소재 와이어의 길이방향의 윤곽의 조도 R_a는 0.7㎛의 것과 1.5㎛의 것을 사용하였다.

건식 구멍 다이스 시선에 있어서는 회전 다이스 방식의 구멍 다이스에 의해 감면율 20%로 신선하였다. 사용한 분체 윤활제는 그라파이트, PTFE, 칼슘 비누, 산화티탄, 활석, 왁스 등을 혼합한 윤활제 중에, 급송용 윤활제로서, MoS₂와 WS₂를 전체 30 내지 50%이 되도록 혼합한 것이다.

카세트형 롤러 다이스에 의한 신선에서는 윤활제를 사용하지 않고 감면율 40 내지 70%으로 신선하였다.

습식 구멍 다이스 신선에 있어서는 신선 조 내에 합성유와 음이온 활성제를 주성분으로 하는 유화유를 넣고, 5 내지 10 개의 구멍 다이스에 의해 감면율 30 내지 60%이 되도록 신선을 행하였다. 이어서 최종 다듬질 신선 다이스(도1의 부호 16)에서 급송용 윤활제로서 작용하는 팜유를 사용하여 신선을 행하여 제품의 직경을 마무리하였다.

번호	와이어종류*	소재와이어 표면조도R_a(㎛)	분체 윤활제 중 급송용 윤활제의 종류 및 양(%)	신선 스케쥴
1	F	0.7	MoS₂40	건식 구멍 다이스 신선	롤러 다이스 신선	습식구멍다이스신선
2	F	0.7	MoS₂40	마무리직경(mm)	감면율(%)	마무리직경(mm)	감면율(%)	감면율(%)
3	F	0.7	MoS₂40	3.04	15.1	1.70	68.7	32.2
4	F	0.7	MoS₂30	2.95	20.1	1.70	66.8	32.2
5	F	0.7	MoS₂40	2.86	24.9	1.70	64.7	32.2
6	F	0.7	MoS₂50	2.95	20.1	2.20	44.4	59.5
7	F	1.5	MoS₂40	2.95	20.1	2.20	44.4	59.5
8	F	0.7	WS₂40	2.95	20.1	2.20	44.4	59.5
9	F	0.7	MoS₂+ WS₂40	2.95	20.1	2.20	44.4	59.5
10	S	0.7	MoS₂40	2.95	20.1	1.70	68.8	32.2
11	F	0.7	MoS₂30	2.95	20.1	-	-	77.5
12	F	0.7	WS₂30	2.95	20.1	-	-	77.5
13	S	0.7	WS₂30	2.95	20.1	-	-	77.5
14	F	0.7	-	-	-	-	-	82.0
15	S	0.7	-	-	-	-	-	82.0
* F : 플럭스 코어드 와이어 S: 솔리드 와이어

표 1에 시험조건을 나타낸다. 표 1에서 번호 1 내지 10은 본 발명의 조건의 것이다. 번호 1 내지 3은 분체 윤활제 중 MoS₂함유율을 40%로 하고, 건식 구멍 다이스 신선 감면율을 15,20,25%로 변화시킨 것이다. 또, 번호 4 내지 6은 건식 다이스 신선 감면율을 20%로 하고, 분체 윤활제 중의 MoS₂함유량을 30,40,50%로 변화시킨 것이다. 또, 롤러 다이스 신선의 마무리 직경을 번호 1부터 3에서는 1.70mm(감면율 65 내지 69%)로 하고, 번호 4부터 6에서는 2.20mm(감면율 44%)로 하였다. 또 번호 7은 번호 5에 있어서 소재의 표면 조도를 변경시킨 예, 번호 8 및 9는 각각 번호 5에 있어서 급송용 고체 윤활제의 종류를 변경시킨 예이다. 또 번호 10은 번호 2의 플럭스를 넣은 와이어에 대신하여 솔리드 와이어로 한 예이다.

번호 11내지 15는 본 발명의 조건으로부터 벗어난 비교예이다. 번호 11부터 13은 건식 구멍 다이스 신선공정과 습식 구멍 다이스 신선공정 사이에서 롤러 다이스 신선을 행한 것이고, 이를 위한 습식 구멍 다이스 신선 감면율은 70% 이상으로 크다. 또 번호 14 및 15는 건식 구멍 다이스 신선과 롤러 다이스 신선을 행하지 않고, 종래 기술에 의한 용접 와이어의 제조방법에 의한 것이다.

이들 시험에 있어서의 효과의 확인을 위해, 시험작성 와이어의 표면 성상의 조사 및 급송성 시험을 행하였다. 표면 성상 조사는 와이어의 길이 방향의 윤곽의 조도 R_a, 급송성 고체 윤활제 및 급송용 윤활제의 부착량을 조사하였다. 와이어 급송성 시험은 다음에 설명하는 요령으로 실시하여, 급송 저항력과 와이어의 슬립율을 조사하였다. 이로서 측정치가 다음의 범위이면 양호하다고 판단하였다.

조도 R_a-----0.10㎛ 이상

급송용 고체 윤활제 -----와이어 10kg당 0.10g 이상

급송용 윤활유 ----- 와이어 10kg당 0.10g 이상

급송 저항력 -----6.0kgf 이하

슬립율 -----10.0% 이하

상기 와이어 급송성 시험은 도 3에 개념도를 보인 장치에 의해 행하였다. 스풀(73)에 감긴 용접용 와이어(62)은 와이어 급송장치(61)에 접속된 도관(65)를 통하여 용접위치(66)까지 급송된다. 용접위치(66)에는 동판(68)이 턴테이블장치(69)상에 배치되고, 도관(65)의 선단에 결합된 용접 토치(67)로부터 나온 용접용 와이어에 의해 동판(68)에 비드-온-플레이트(bead-on-plate) 용접이 행해진다.

도관(65)은 길이 6m의 것을 사용하고, 와이어에 급송저항을 부여하기 위해 도관의 도중에는 직경 150mm의 바퀴(70)를 2개 형성하였다. 와이어 급송장치(61)의 와이어 급송롤러(64)의 둘레 속도 Vλ(=와이어의 설정속도)를 계측함과 동시에 주행하는 용접용 와이어(62)에 접촉하여 측정하는 와이어 속도검출기(72)를 설치하여 와이어 속도 Vω를 계측하였다. 또 도면 중 63은 핀치 롤러이다. 이들 계측치가 연산기(미도시)에 보내지고, 다음 식의 계산에 의해 슬립율 SL을 구하여 표시된다.

SL = (Vλ-Vω)/Vγ×100%

또, 와이어 급송롤러(64)의 기구 부분에 설치된 로드 셀(71)에 의해, 용접용 와이어가 도관을 통과할 때 받는 급송 저항력을 반응력으로서 검출하였다. 이로서 시험 와이어의 급송 성능을 상기와 같이 급송 저항력과 슬립율의 값으로 평가하였다.

상기의 급송성 시험에 있어서 용접 조건은, 실드 가스로서 탄산 가스를 사용하고, 용접 전압 33V, 용접 전류 300A , 용접 속도 30cm/min이고, 와이어 급송 속도는 10 m/min으로 설정하였다.

번호	표면 성상	급송성 시험	총합 평가
	제품 표면 조도 R_a(㎛)	급송용 윤활제(g/와이어 10kg당)		급송 저항력(kgf)	슬립율(%)
	제품 표면 조도 R_a(㎛)	고체윤활제		급송 저항력(kgf)	슬립율(%)	윤활유
1	0.18	0.66	0.64	2.4	5.5	양호
2	0.17	0.54	0.53	2.5	5.3	양호
3	0.17	0.67	0.55	2.3	5.6	양호
4	0.12	0.20	0.49	3.3	3.0	양호
5	0.13	0.24	0.56	3.5	3.5	양호
6	0.13	0.30	0.54	3.4	4.3	양호
7	0.19	0.73	0.63	2.1	6.9	양호
8	0.12	0.18	0.57	3.2	3.2	양호
9	0.12	0.21	0.71	3.3	3.5	양호
10	0.17	0.53	0.82	2.5	5.7	양호
11	0.08	0.06	0.51	6.7	11.1	약간 불량
12	0.08	0.05	0.48	7.2	13.8	약간 불량
13	0.08	0.07	0.52	6.8	12.7	약간 불량
14	0.06	0	0.56	8.9	30.5	불량
15	0.06	0	0.49	9.0	36.7	불량

시험 결과를 표 2에 보인다. 본 발명의 조건인 번호 1부터 10은 어느 것이나 급송 저항력이 2 내지 4kgf, 슬립율 3 내지 7%으로 낮은 값을 보이고, 급송성이 양호하여 원호가 안정되어 있다. 이중에서 번호 1,2,3 및 10은 번호 4,5,6,8 및 9와 비교하여 카세트형 롤러 다이스 신선의 마무리 직경이 좁고, 습식 구멍 다이스 신선의 감면율이 작기 때문에 조도의 감소가 작아지며, 제품의 조도가 커서 급송 윤활제의 부착량이 많다. 따라서, 번호 1,2,3 및 10에서는 급송 저항력이 낮아짐과 동시에, 슬립율은 양호한 범위에서 약간 높아져 있다. 또 번호 7은 소재 와이어의 조도 R_a이 1.5㎛로 커서 제품의 조도도 높고, 급송용 고체 윤활제의 부착량이 약간 높아져 있어, 그 결과 슬립율도 번호 5에 비해 약간 높아져 있다.

비교예인 번호 11 내지 13은 제품의 조도 R_a이 0.08㎛로 작고, 급송용 윤활제의 부착량이 약간 적다. 그 결과, 공급 저항력, 슬립율이 모두 본 발명의 것인번호 1 내지 10에 비하여 크고, 급송성이 다소 나쁜 결과가 되었다. 또 번호 14 및 15는 제품의 조도 R_a가 0.08㎛로 작고, 또 급송용 고체 윤활제의 부착량은 없었다. 그 결과, 공급 저항력, 슬립율이 모두 크고, 급송성이 불량하여 원호가 안정하지 않아 용접이 양호하지 않았다.

도 6 내지 도 7은 각각 상기 실시예에 있어서 번호 2와 번호 11의 조건에서 제조된 용접용 와이어의 주사형 전자 현미경에 의한 표면의 사진이다. 도 6의 본 발명의 제조 방법에 의한 용접용 와이어의 표면은 충분한 조도를 가지지 않으나, 도 7의 비교예의 제조방법에 의한 용접용 와이어의 표면은 다소 평활한 것을 알 수 있다.

본 발명은 와이어 소선을 신선하고 순차적으로 세경으로 하여 용접용 와이어를 제조하는 일련의 신선공정에 있어서, 오로지 구멍 다이스를 사용하는 종래부터의 신선 대신에, 건식 구멍 다이스 신선, 롤러 다이스 신선 등에 의한 공정으로 바꾸어 설치한 것으로서, 제품의 용접용 와이어에 윤활제를 남기는데 필요한 조면을 낮은 비용으로 형성시키는 것이다. 이와 같은 와이어의 표면에 급송용 윤활제를 도포함으로써 가혹한 사용환경 하에 있어서도 윤활의 열화가 발생하지 않고 양호한 급송성을 발휘할 수 있는 용접용 와이어를 제공할 수 있다.

Claims

미가공 와이어를 신선하여 용접용 와이어를 제조하는 방법에 있어서, 구멍다이스를 사용하여 MoS₂및 WS₂중 어느 하나 또는 둘다를 포함하는 분말체 윤활제를 공급하면서 신선하는 건식 구멍 다이스 신선 공정, 상기 건식구멍 다이스 신선된 선을 롤러 다이스를 사용하여 신선하는 롤러다이스 신선공정, 그리고 상기 롤러다이스 신선된 선을 구멍다이스를 사용하여 액체중에서 신선하는 습식 구멍 다이스 신선 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 용접용 와이어의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 습식구멍 다이스 신선된 선을 구멍 다이스를 사용하여 윤활유를 도포하면서 신선하여 제품의 직경으로 하는 것을 특징으로 하는 용접용 와이어의 제조방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 롤러 다이스 신선은 카세트형 롤러 다이스에 의해 행하는 것을 특징으로 하는 용접용 와이어의 제조방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 건식 구멍 다이스 신선을 행하기 전에 와이어는 어닐링 및 구리 도금 중 어느 하나 또는 둘 다 되어있는 상태인 것을 특징으로 하는 용접용 와이어의 제조방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 건식 구멍 다이스 신선을 행하기 전의 와이어는 길이 방향 윤곽의 조도 R_a가 0.3㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 용접용 와이어의 제조방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 용접용 와이어는 솔리드 와이어인 것을 특징으로 하는 용접용 와이어의 제조방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 용접용 와이어는 이음매 부분이 폐쇄되어 있는 코어드 와이어인 것을 특징으로 하는 용접용 와이어의 제조방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 용접용 와이어는 길이 방향 윤곽의 조도 R_a가 0.08㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 용접용 와이어의 제조방법.