KR100536977B1 - 용접용 무도금 솔리드 와이어 - Google Patents

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KR100536977B1
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Abstract

본 발명의 용접용 무도금 솔리드 와이어는 0.04 내지 0.12 질량%의 C, 0.5 내지 1.1 질량%의 Si, 1.0 내지 1.7질량%의 Mn, 0.03 질량% 이하로 한정된 양의 Ti 및 나머지 양의 Fe를 포함한다. 또한, 하기 수학식 1을 만족한다:
Si + Mn + (10 x Ti) ≤ 2.5
(상기 식에서, Si, Mn 및 Ti는 와이어 중의 각 원소의 함유량(질량%)을 나타낸다).
와이어의 인장강도는 900 내지 1300(N/㎟)이다. 무도금된 와이어의 표면 및/또는 표면 바로 아래에 칼륨 화합물은 칼륨 함유량을 기준으로 2 내지 10ppm으로 존재하고, MoS2은 와이어 10kg 당 0.01 내지 0.5g으로 존재하고, 폴리이소부텐을 함유한 오일은 와이어 10kg 당 0.3 내지 1.5g으로 존재한다. 이러한 구성으로 인해, 와이어 송급성 및 아크 개시 특성이 모두 개선될 수 있다.

Description

용접용 무도금 솔리드 와이어{PLATING-FREE SOLID WIRE FOR WELDING}
본 발명은 도금이 실시되지 않은 무도금(즉, 도금이 없는) 강철 와이어를 포함하는 용접용 솔리드 와이어에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 중간 판(2mm 내지 4mm 두께의 판) 또는 박판(2mm 미만의 두께를 갖는 판)의 반자동 용접 또는 자동 용접에서 와이어 송급성(送給性; feedability) 및 아크 개시 특성이 우수한, 용접용 무도금 솔리드 와이어에 관한 것이다.
특히, 자동차 산업 또는 다른 산업에서의 박판 용접 시공에서 현재 효율의 향상이 진행되어 용접 속도가 또한 증가되고 있다. 한편, 용접 품질의 저하를 피하기 위하여, 아크 발생 직후로부터 아크가 안정화되기까지의 시간을 가능한 짧도록 감소시킬 수 있는 방법, 즉 아크 개시 특성을 향상시키는 방법에 대한 요구가 있어왔다. 더욱이, 아크의 점등과 소등이 자주 반복되는 경우 동일한 것이 또한 요구되고 있다.
반면, 구리 도금된 와이어의 경우, 구리 도금 폐기물이 도관 라이너, 칩의 내부 등에 증착되어 송급성을 억제하는 경향이 있다. 그 결과, 오랜 시간에 걸쳐 우수한 아크 개시 특성을 달성하기가 어렵다.
그러나, 구리 도금 처리를 생략한다고 할지라도 아크 개시 특성의 개선은 이루어지지 않을 것이다. 환언하자면, 구리 도금의 부재는 하기 장점을 준다. 즉, 와이어 표면의 산화가 아크 바로 위 근접 위치에서 가속되어 용접이 완결된 후 와이어 선단부에서 산화물 필름이 증착된다. 만일 이러한 상태에서 아크를 발생시키려고 시도하는 경우, 산화물 필름은 절연체로서 작용하여 아크 개시 특성의 악화를 초래한다. 그러므로, 구리 도금이 없는 와이어에서 아크 개시 특성을 향상시키기 위하여, 산화물 필름의 형성을 최소화하는 것이 바람직하다. 산화물 필름은 솔리드 와이어의 주 성분인 Fe, Si, Mn 및 Ti의 산화물로 주로 구성된다. 이러한 이유 때문에, 첨가되는 상기 성분(Si, Mn 및 Ti)의 함유량은 아크 개시 특성을 유리하게 유지하기 위해 억제될 필요가 있다.
오랜 기간 동안 도관 라이너, 내부 튜브 등의 교환 또는 세정이 없다고 할지라도 우수한 아크 개시 특성을 유지하기 위해, 하기 모든 것이 이행될 필요가 있다: 금속 폐기물로 인한 막힘 현상의 감소, 와이어 송급성의 향상, 아크 안정성의 향상, 화학 성분의 최적화, 및 와이어 선단에서 특정량의 절연 물질의 존재에 상관없이 전류의 안정한 흐름을 허용하기 위한 파쇄 성능, 즉 와이어의 강도의 증가.
통상적으로, 아크 개시 특성의 향상(아크 안정성 및 와이어 송급성의 향상등)에 대한 종래 기술로서, 일본 특허 출원 제 342494/1999 호 및 제 47981/1999 호 등이 구리 도금이 없는 와이어로 한정된 기술에 대해 기술하고 있다. 반면, 특히 구리 도금이 없는 와이어로 한정되지 않지만, 와이어의 화학 성분이 한정된 종래 기술로서 일본 특허 출원 제 129683/2001 호 및 제 23584/1993 호 등이 있다. 그러나, 어느 경우이든, 이러한 종래 기술은 와이어의 인장 강도와 조합되어 전술된 규정을 만족한다. 그럼에도 불구하고, 와이어 선단 상에 산화물 필름의 증착을 억제하는 종래 기술은 없었다. 그러므로, 전술된 종래 기술에 있어서, 아크 개시 특성이 충분히 개선되는데는 한계가 있었다.
전술된 결함의 관점으로부터 본 발명은 완성되었다. 그러므로, 본 발명의 목적은 와이어 송급성 및 아크 개시 특성 모두가 개선될 수 있는 용접용 무도금 솔리드 와이어에 관한 것이다.
본 발명에 따른 용접용 무도금 솔리드 와이어는 0.04 내지 0.12 질량%의 C, 0.5 내지 1.1 질량%의 Si, 1.0 내지 1.7질량%의 Mn, 0.03 질량% 이하로 한정된 양의 Ti 및 나머지 양의 Fe를 포함한다. 더욱이, Si, Mn 및 Ti의 함유량은 하기 수학식 1을 만족하도록 한정된다:
수학식 1
Si + Mn + (10 x Ti) ≤ 2.5
(상기 식에서, Si, Mn 및 Ti는 와이어 중의 각 원소의 함유량(질량%)을 나타낸다).
와이어의 인장강도는 900 내지 1300(N/㎟)이다. 칼륨 화합물; MoS2; 및 무기 오일, 동물성 오일, 식물성 오일 및 합성 오일로 구성되는 그룹으로부터 선택된 하나이상의 오일이 무도금 와이어의 표면 및/또는 표면 바로 아래에 존재한다. 칼륨 화합물의 존재량은 칼륨 함유량을 기준으로 2 내지 10ppm이고, MoS2의 존재량은 와이어 10kg 당 0.01 내지 0.5g이고, 오일의 존재량은 와이어 10kg 당 0.3 내지 1.5g이다.
전술된 구성으로 이루어짐으로써, 도금 처리없이 용접용 무도금 솔리드 와이어에서 아크 개시 특성이 매우 우수한 효과를 얻을 수 있다.
본원에서, 용어 "와이어 표면 및/또는 와이어 표면 바로 아래"는 다음을 나타낸다. 미세 피트가 와이어 표면에 존재하는 경우를 고려하여, 용어 "와이어 표면"은 와이어 표면에서 타겟 물질이 증착되는 상태를 의미한다. 용어 "표면 바로 아래"는 타겟 물질이 각 피트 내부에 존재하는 상태를 의미한다.
용접용 무도금 솔리드 와이어에서, MoS2의 입자 직경은 0.1 내지 10㎛인 것이 바람직하다. 더욱이, 칼륨 화합물은 붕산 칼륨인 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 잇점은 하기 상세한 설명에 의해 더욱 분명해질 것이다.
하기, 본 발명은 더욱 상세히 설명될 것이다. MGA 용접용 솔리드 와이어에 있어서, 본 발명을 적용함으로써 산출된 작용 및 효과가 이후 상세히 설명될 것이다.
구리 도금의 솔리드 와이어와 관련하여 종래 기술 상의 결함으로서 기술된 바와 같이, 도금 폐기물이 칩의 라이너 또는 내부에 증착하여 송급성 및 아크 개시 특성을 방해하는 위험을 증가시킨다. 이어서, 베이스로서 구리 무도금 솔리드 와이어를 사용함으로써, 송급성 및 아크 개시 특성을 개선시키려는 시도가 있어왔다. 그러나, 또 다른 문제로서, 구리 도금된 솔리드 와이어보다 매우 더 큰 양의 산화물 필름이 형성된다는 것이 용접 완결 후에 와이어 선단 근처에서 관찰되었다. 도 1a는 구리 도금된 와이어의 경우를 도시한 것으로, 와이어 선단에 증착된 산화물 필름은 얇고, 아크 개시용 전류의 흐름은 용이하다. 반대로, 도 1b는 구리 무도금 와이어의 경우를 도시한 것으로, 와이어 선단에 증착된 산화물 필름은 두꺼우며, 아크 개시를 위한 전류의 흐름은 어렵다.
이것은 하기 사실 때문이다. 무도금 와이어의 경우, 와이어 표면의 산화는 용접동안 아크 바로 위에서 촉진된다. 본 발명가들은 하기 사실을 알게 되었다. 상부 한계치가 슬래그 형성제로서 작용하는 Si, Mn 및 Ti의 각 함유량에 영향을 받으며, 따라서 슬래그 형성제의 함유량이 적절하도록 상기 함유량을 제한한다. 그 결과, 산화물 필름의 형성이 감소될 수 있다.
그러나, 와이어 선단에 증착된 산화물 필름을 소량 및 작은 두께로 유지하는 것이 가능하다고 할지라도, 전류의 흐름은 산화물 필름이 절연물질이기 때문에 적지 않게 억제되는 경향이 있다. 더욱 부드러운 아크 개시 특성을 수득하기 위하여, 전류의 흐름을 허용하도록 절연 물질을 통해 가능한 빨리 파쇄할 필요가 있다. 이것은 와이어 인장 강도를 증가시킴으로써 실시될 수 있다. 와이어의 인장 강도를 비교적 높게 함으로써, 용접될 물체에 대한 와이어 선단의 압축력을 증가시킨다. 그 결과, 즉각적인 절연 물질의 파쇄에 의해 빠른 아크 발생이 일어날 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 각각 와이어의 인장 강도가 낮은 경우 및 와이어의 인장 강도가 높은 경우의 아크의 개시 동안의 전류 흐름 상태를 도시한 것이다. 와이어의 인장 강도가 높은 경우, 와이어의 압축력이 높아서 와이어의 선단에서 절연 물질을 빠르게 파쇄하는 것이 가능하다.
더욱이, 와이어의 표면 또는 표면의 바로 아래에 알칼리 금속인 K가 적절하게 존재하면 전자 방출이 용이해진다. 이로인해 아크가 용적 상부까지 상승하는 것이 촉진된다. 도 3a 및 도 3b는 각각 K가 와이어 표면에 존재하지 않은 경우와 K가 와이어 표면에 존재하는 경우에서의 아크 개시 동안 아크의 상승 상태를 도시하여 두 경우에서의 아크 개시시의 아크의 상승 상태를 보여주는 도면이다. 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, K가 와이어 표면에 존재하는 경우 아크 상승은 촉진된다. 그 결과, 안정한 아크 개시 특성이 이루어진다.
또한, 아크 안정제로서 유용한 칼륨원은 바람직하게는 붕산 칼륨이다. 붕산 칼륨은 미세 입자 크기로 용이하게 입수가능하다. 붕산 칼륨은 점도 개질제인 오일과 함께 존재하여 와이어 표면으로부터 덜 떨어질 것 같다. 오일은 무기 오일, 동물성 오일, 식물성 오일 및 합성 오일로 구성되는 그룹으로부터 선택된 하나이상의 오일이다.
붕산 칼륨 이외에, 스테아르산 칼륨, 팔미트산 칼륨, 올레산 칼륨, 벤헨산 칼륨과 같은 칼륨의 유기산염; 및 칼륨 유리 분말, 칼륨 펠드스파(feldspar) 분말 및 칼륨 실리코플루오라이드와 같은 무기 칼륨 화합물을 사용하는 것이 가능하다. 그러나, 와이어 인장 윤활제로서 사용되는 스테아르산 칼륨 등과 같은 긴 탄소 사슬을 갖는 유기 칼륨 화합물의 경우, 칼륨 화합물이 오일과 함께 존재하는 경우라 할지라도 비교적 와이어 표면으로부터 떨어지는 경향이 있다.
적절한 양의 MoS2 및 오일이 와이어 표면 또는 와이어 표면의 바로 아래에 존재하여 와이어의 송급성을 안정화시키는 효과를 산출한다. 아크 개시가 일어나는 순간에서도 와이어를 안정적으로 공급할 수 있기 때문에, 와이어 표면 또는 와이어 표면 바로 아래에서의 상기 성분의 존재는 아크 개시 에러를 최소화할 수 있다. 더욱이, 상기 오일은 와이어 표면에 MoS2를 효과적으로 유지하기 위한 오일로서 최적이다.
다음, 각 성분을 분석하는 방법이 기술될 것이다.
K의 분석 방법
K-증착된 와이어의 컷 샘플(cut samples)을 약 20mm 내지 30mm의 길이 및 약 20g의 양으로 제조한다. 염산 및 과산화 수소의 혼합된 액체를 수정 비이커에 넣는다. 컷 샘플을 수정 비이커에 넣은 후, 수초 동안 침지시킨다. 다음, 컷 샘플을 꺼내고 잔류 액체를 여과시킨다. 여과 후 액체 중의 K의 농도를 원자 흡수 방법에 의해 측정하여 와이어 10kg당 K의 코팅 중량을 정량화한다.
MoS 2 의 분석 방법
와이어를 유기 용매(예, 에탄올, 아세톤, 석유 에테르 등)로 세정한다. 다음, 세정액을 여과지를 통해 여과시키고, 여과지를 건조시킨다. 여과지를 습식법(습식 애싱(ashing), 이때 여과지 및 MoS2는 질산, 황산 및 과염소산에서 백색 연기를 발생하도록 완전히 용해되고 이온화된다)으로 처리하여 MoS2를 용해시키고 Mo(a)를 원자 흡수 방법에 의해 정량화시킨다. 또한, 에탄올 세정 후 와이어를 염산(HCl : H2O = 1 : 1)에 침지시키고 용해시켜 MoS2를 유리시킨다. 다음, 유리된 MoS2를 여과지를 통해 여과시킨 후, MoS2를 백색 발연 처리에 의해 용해시켜 Mo(b)를 원자 흡수 방법에 의해 정량화시킨다. 다음, Mo(a) + Mo(b)의 총량을 MoS2에 대해 측정하고 와이어 질량으로 나누어 와이어 10kg 당 MoS2의 코팅 중량을 측정한다.
오일량 정량 분석 방법
무기오일, 동물성 및 식물성 오일 및 합성 오일로 구성되는 그룹으로부터 선택된 하나이상의 오일을 소정의 농도로 함유한 사염화 탄소 용액을 제조한다. 이 용액을 표준 용액으로서 사용한다. 와이어의 컷 샘플을 약 20 내지 40mm의 길이 및 약 20g의 양으로 제조한다. 다음, 컷 샘플을 사염화 탄소에 침지시키고 세정한다. 세정액을 적외선 흡수 방법에 의해 측정하고, 표준 용액과 비교하여 와이어 10kg 당 오일 코팅 중량을 결정한다.
하기에, 본 발명의 와이어 조성물 중의 각 성분을 첨가하는 이유 및 그 조성을 제한하는 이유를 기술한다.
"C : 0.04 내지 0.12 질량%"
첨가되는 C의 양이 0.04 질량% 보다 작으면, 아크 개시 특성은 와이어 인장 강도의 감소 때문에 악화된다. 반면, 첨가된 C의 양이 0.12 질량%를 초과하면, 와이어 인장 강도가 너무 커서 와이어 송급성이 억제된다.
"Si : 0.5 내지 1.1 질량%"
첨가되는 Si의 양이 0.5 질량% 보다 작으면, 아크 개시 특성은 와이어 인장 강도의 감소 때문에 악화된다. 반면, 첨가된 Si의 양이 1.1 질량%를 초과하면, 산화물이 와이어 선단부에 형성되어 아크 개시 특성이 마찬가지로 악화된다.
"Mn : 1.0 내지 1.7 질량%"
첨가되는 Mn의 양이 1.0 질량% 보다 작으면, 아크 개시 특성은 와이어 인장 강도의 감소 때문에 악화된다. 반면, 첨가된 Mn의 양이 1.7 질량%를 초과하면, 산화물이 와이어 선단부에 형성되어 아크 개시 특성이 마찬가지로 악화된다.
"Ti : 0.03 질량% 이하"
Ti는 아크 안정성을 개선시키는 효과적인 원소이지만, 슬래그를 형성하는 성분 중의 하나이다. 이러한 이유 때문에, Ti의 함유량은 0.03 질량%이하로 제한된다. 만일 Ti의 양이 0.03 질량%를 초과하면, 산화물이 와이어 선단부에 형성되어 아크 개시 특성은 악화된다.
"수학식 1의 값 : Si + Mn + (10 x Ti) : 2.5 이하"
Si + Mn + (10 x Ti)(상기 식에서, Si, Mn 및 Ti는 와이어 중의 각 원소의 함유량(질량%)을 의미한다)의 값이 2.5를 초과하면, 와이어 선단부에 산화물이 형성되어 아크 개시 특성을 악화시킨다. Si + Mn + (10 x Ti)의 값을 2.5이하로 정함으로써 형성되는 슬래그의 양이 확실하게 감소될 수 있다.
발명의 효과가 상실되지 않는 한, C, Si 및 Mn 이외의 원소가 필요에 따라 임의적으로 첨가될 수 있다. 예를들면, Cr, Mo, V 및 Nb가 첨가될 수 있다.
"와이어의 인장 강도 : 900 내지 1300 N/㎟"
만일 와이어의 인장 강도가 900 N/㎟ 보다 낮으면, 아크 개시 특성은 와이어의 불충분한 강도 때문에 악화된다. 반면, 와이어의 인장 강도가 1300 N/㎟를 초과하면, 와이어의 인장강도가 너무 높아 와이어의 송급성이 억제된다.
와이어의 인장 강도를 임의적으로 조절하는 한 방법으로서 용접용 와이어를 제조하는 방법이 언급될 수 있다. 용접용 와이어의 제조 설비에 있어서, 제조 비용이 얼마나 낮은 가가 매우 중요하다. 또한, 본 발명의 용접 와이어에 있어서, 용접 와이어는 어닐링 단계가 생략된 제조 공정을 포함하는 설비에 의해 제조된다는 가정을 전제로 한다. 이것의 특정 제조 방법이 기술된다. 먼저, 용접 와이어의 "원료 와이어"를 열간 압연에 의해 제조한다. 결과의 원료 와이어를 염산 등으로 산 피클링(pickling) 처리시키고 냉간 가공에 의해 인장시킨다. 산 피클링 처리는 열간 압연으로부터 초래된 원료 와이어의 산화물 스케일을 화학적으로 제거하는 단계이다. 산화물 스케일은 벤딩 및 트위스팅 처리와 같은 공정에 의해 기계적으로 제거될 수 있다. MoS2, K 등은 또한 와이어 인장 공정에서 도포될 수 있다. 다르게는, 최종 생성물의 직경으로 처리된 후, 이것들은 폴리이소부텐 함유 오일과 혼합되어 도포될 수 있다. 원료 와이어로의 처리 공정에서 열간 압연의 압연 온도 및 감소율을 조절하거나, 또는 냉간 가공의 와이어 인장 공정의 감소율을 조절함으로써 첨부된 청구범위 내에서 최종 제품의 와이어 인장 강도를 조절할 수 있다.
최종 제품 직경으로의 와이어 인장 단계에 있어서, 와이어는 와이어 인장 다이, 마이크로 밀 또는 롤러 다이에 의해 처리될 수 있다. 제조 공정으로부터의 어닐링 단계의 생략으로 열간 압연의 조건에 대한 최적화, 즉 압연 온도의 조절 및 감소율의 최적화가 가능해진다. 만일 와이어의 인장 강도가 상기와 같은 상태에서 1300(N/㎟)를 초과한다면, 다른 방법으로 마이크로 밀 또는 롤러 다이에 의해 와이어를 인장하여 가공 경화를 최소화하고 강도를 상술한 값의 범위로 조절한다.
상기 이외에, 와이어 인장 강도의 값을 조절하는 수단으로서 첨가되는 C(탄소)의 양을 적절하게 조절하는 것이 효과적이다. 또한, Si, Mn, Ti 등의 첨가에 의해 와이어 인장 강도를 증가시키는 것이 가능하다. 그러나, 상술한 바와 같이, 이것들은 와이어 선단에 산화물 필름을 형성한다. C와 관련하여, C가 산소와 반응할지라도, 이것은 CO 또는 CO2가 되어 시일딩 가스(shielding gas)로 전환된다. 그러므로, C는 산화물 필름을 형성하지 않고 와이어 인장 강도의 준위를 조절할 수 있다. 그러나, 와이어 인장 강도가 과정 중에 와이어의 화학 성분인 C에 의해 조절되는 경우, 결과의 용접 금속의 기계적 성능이 충분히 만족된다는 가정을 전제로 한다.
"칼륨 화합물의 와이어 상의 코팅 중량 : 칼륨 면에서 2 내지 10 ppm"
칼륨 화합물의 와이어 표면 또는 와이어 표면 바로 아래의 코팅 중량이 칼륨 면에서 2 ppm 미만이라면, 아크가 용적 상부로 상승하는 것이 어려워져서 유리한 아크 개시 특성을 수득하는 것이 가능하지 않다. 반면, 칼륨 화합물의 코팅 중량이 칼륨 면에서 10 ppm을 초과한다면, 도관 라이너의 내부의 막힘 현상이 일어나고 송급성의 악화가 초래된다.
"0.1 내지 10㎛의 입자 직경을 갖는 MoS2의 코팅 중량 : 와이어 10kg 당 0.01 내지 0.5 g"
MoS2의 입자 직경은 0.1 내지 10㎛ 인 것이 바람직하다. 만일 MoS2의 입자 직경이 0.1㎛ 미만이라면, 슬립 특성이 나타나지 않는다. 따라서, 유리한 송급성을 수득하는 것이 가능하지 않다. 한편, 만일 MoS2의 직경이 10㎛ 이상이라면 슬립성이 나타날 수 있다. 그러나, MoS2 입자가 표면으로부터 박리되어, 막힘 현상이 일어나고 송급성이 악화된다. MoS2의 코팅 중량이 와이어 10kg 당 0.01g 미만이라면 슬립성이 불충분하여 송급성이 안정되지 않는다. 반면, MoS2의 코팅 중량이 0.5g을 초과한다면 막힘 현상이 일어나 송급성이 악화된다.
"무기 오일, 동물성 오일, 식물성 오일 및 합성 오일로 구성되는 그룹으로부터 선택된 하나이상의 오일의 코팅 중량 : 와이어 10kg 당 0.3 내지 1.5g"
무기 오일, 동물성 오일, 식물성 오일 및 합성 오일로 구성되는 그룹으로부터 선택된 하나이상의 오일의 코팅 중량이 와이어 10kg 당 0.3 g 미만이라면, 슬립성이 불충분하여 송급성이 안정되지 않는다. 반면, 오일의 코팅 중량이 1.5g을 초과하면다면, 막힘 현상이 일어나고 송급성은 악화된다. 합성 오일의 보기로서 폴리이소부텐이 언급될 수 있다. 반면, 동물성 오일 및 식물성 오일의 보기로서 우지, 평지씨 오일 및 팜 오일을 들 수 있다. 또한, 무기 오일의 보기로서는 기계 오일 및 스핀들 오일을 들 수 있다.
실시예
하기 실시예는, 본 발명의 범위로부터 벗어나는 비교 실시예와 비교하여 기술될 것이다. 하기 표 1은 용접 조건을 나타낸 것이며, 표 2는 아크 개시 특성의 평가 기준을 나타낸 것이다. 하기 내용은 실시예 및 비교 실시예에 관한 것으로, 용접 와이어가 모두 무도금된 강철 와이어를 포함하며 1.2mm의 용접 직경을 갖는다. 실시예 및 비교 실시예에 사용된 모든 오일은 주요 성분으로서 각각 폴리이소부텐을 함유한 오일이다.
시일딩 가스 100% CO2
용접 전류 200(A)
와이어 연신 20(mm)
토치 각 표면에 수직
시험 시이트 SM490
용접 위치 판 상의 용접 비이드(편평한 위치)
와이어 직경 1.2mm 직경
아크 개시 특성 평가 점수
안정 2점
약간 안정 1점
불안정 0점
다음, 용접 시험에서 3초 동안의 아크 발생 시간 동안의 작동과 30초 동안의 아크 정지 시간 동안의 작동이 한 세트인 것으로 가정했다. 이 세트를 100번 반복했다. 100세트에 주어진 평가 점수의 합계가 얼마인 가에 따라 하기 표 3의 기준에 기초하여 등급화했다.
총 평가 점수 평가
171 내지 200 점 ◎
121 내지 170 점 Ｏ
61 내지 120 점 △
0 내지 60점 X
결과가 하기 표 4 및 5에 기록되어 있다. 비교 실시예 1, 3, 5, 11, 13, 15 및 17의 각 샘플에서, 이 조건은 본 발명에서 규정된 조건보다 하나 또는 두 면에서 부족하고, 아크 개시 특성은 열등하다. 특히, 비교 실시예 15 및 17의 각 샘플에서는 와이어의 슬립성이 크게 열등하므로 아크 개시 특성 또한 매우 열등하다. 반면, 비교 실시예 2, 4, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 14, 16 및 18 각각의 샘플에서, 이들의 조건은 본 발명에 필요한 조건 보다 하나 또는 두 면에서 우수하나, 아크 개시 특성은 유사하게 열등하다. 특히, 비교 실시예 2 및 12의 각 샘플에서 와이어의 인장 강도가 너무 높아 송급성을 억제하고 아크 개시 특성 또한 매우 열등하다. 또한, 비교 실시예 14, 16 및 18의 각 샘플에서 장시간의 용접 때문에 막힘 현상이 발생한다. 이러한 상황하에서, 아크 개시 특성이 또한 매우 열등하다. 한편, 본 발명에서 필요한 조건을 만족하는 실시예 19 내지 29의 샘플에서 아크 개시 특성은 매우 우수했다. 실시예 20A 및 실시예 24A에서 스테아르산 칼륨이 K원으로서 사용되었다. 상기 두 실시예를 제외한 모든 실시예에서 붕산 칼륨이 사용되었다.
또한, 스테아르산 칼륨을 사용한 실시예 20A 및 24A에서 연속 용접시 아크 개시 특성이 약간 열등했다. 실시예 20B 및 24B의 샘플에서, MoS2의 입자 직경 각각은 본 발명의 바라는 MoS2의 입자 직경의 하한치보다 작은 0.07(㎛) 및 본 발명의 바라는 MoS2의 입자 직경의 상한치보다 큰 18(㎛)이었다. 그러므로, 각 경우에서, 실시예 20 및 24와 비교하여 송급 안정성은 약간 열등하고 아크 개시 특성 또한 약간 열등하였다.
본 발명에 따른 용접용 무도금 솔리드 와이어가 특정한 화학성분을 포함하고, 그들의 성분 비가 특정한 수학식을 만족하도록 구성됨으로써 와이어의 송급성과 아크 개시 특성이 모두 개선되는 효과가 제공된다.
도 1a 및 도 1b는 각각 용접동안 와이어 선단의 상태를 보여주는 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 각각 아크 개시 동안 전류 흐름 상태를 보여주는 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 각각 아크 개시 동안 산출된 K의 효과를 보여 주는 도면이다.

Claims (3)

  1. 0.04 내지 0.12 질량%의 C, 0.5 내지 1.1 질량%의 Si, 1.0 내지 1.7질량%의 Mn, 0.03 질량% 이하로 한정된 양의 Ti 및 나머지 양의 Fe를 포함하며,
    이때 Si, Mn 및 Ti의 함유량(질량%)은 하기 수학식 1을 만족하도록 한정되며:
    수학식 1
    Si + Mn + (10 x Ti) ≤ 2.5
    (상기 식에서, Si, Mn 및 Ti는 와이어 중의 각 원소의 함유량(질량%)을 나타낸다),
    와이어의 인장강도는 900 내지 1300(N/㎟)이며,
    칼륨 화합물; MoS2; 및 무기 오일, 동물성 오일, 식물성 오일 및 합성 오일로 구성되는 그룹으로부터 선택된 하나이상의 오일이 무도금 와이어의 표면 및/또는 표면 바로 아래에 존재하며,
    칼륨 화합물의 존재량이 칼륨 함유량을 기준으로 2 내지 10ppm이고, MoS2의 존재량이 와이어 10kg 당 0.01 내지 0.5g이고, 오일의 존재량이 와이어 10kg 당 0.3 내지 1.5g인,
    용접용 무도금 솔리드 와이어.
  2. 제 1 항에 있어서,
    MoS2의 입자 직경이 0.1 내지 10㎛인 용접용 무도금 솔리드 와이어.
  3. 제 1 항에 있어서,
    칼륨 화합물이 붕산 칼륨인 용접용 무도금 솔리드 와이어.
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