KR20030062217A

KR20030062217A - 저 탄소의 고속 금속 와이어

Info

Publication number: KR20030062217A
Application number: KR1020020073859A
Authority: KR
Inventors: 푸후 첸; 선다람 나가라잔
Original assignee: 일리노이즈 툴 워크스 인코포레이티드
Priority date: 2002-01-13
Filing date: 2002-11-26
Publication date: 2003-07-23
Also published as: US8664569B2; US20040169026A1; US20050045612A1; JP2003211285A; CN1432448A; US6787736B1; CN1262388C

Abstract

본 발명은 금속 코어의 충진 비율이 약 12% 이상인, 분말화된 금속으로 만들어진 금속 코어를 캡슐화하는 시드를 포함하는 용접 와이어에 관한 것이다. 금속 코어는 합금 원소 또는 크롬, 몰리브덴, 바나듐, 텅스텐, 하프늄 및 니오븀을 포함하는 원소들 조합 또는 그의 조합들로 합금화되는 코어 조성물을 포함하고, 여기서 코어 조성물에 있는 합금 원소 또는 원소들 조합의 전체 중량 비율은 약 1%를 넘지 않는다. 특정한 실시에서, 합금 원소는 약 0 중량%에서 약 0.5 중량%의 범위에서 선택되는 양의 몰리브덴이고, 금속 코어의 충진 비율은 약 12%에서 약 30%의 범위에서 선택된다. 특정한 실시에서, 원소들 조합의 총 비율은 약 0.4%에서 약 0.8%의 범위에서 선택된다.

Description

저 탄소의 고속 금속 와이어{LOW CARBON HIGH SPEED METAL WIRE}

본 발명은 일반적으로 가스 금속 아크 용접에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 탄소 스틸의 가스 금속 아크 용접을 위한 소모될 수 있는 전극 군(family)의 조성물 및 특성에 관한 것이다.

증가된 전기 아크 용접 생산성에 대한 증대하는 요청은, 특히 자동기계의 응용을 위한 구조물의 생산성을 향상시킴과 동시에 용접 시간을 줄이려는 계속적인 노력을 요구한다. 최대의 성능으로 자동기계의 용접기를 조작하기 위하여, 용접 소모품(welding consumables)이 최대 이동 속도에서 용접 결함의 횟수를 증가시키지 않고 양호한 용접 비드(beads)를 제공할 수 있어야 한다. 생산성을 향상시키고 용접 시간을 줄이기 위한 접근법들 중 하나는, 소정의 용접부 크기가 주어졌을 때 증착율과 이동 속도를 향상시키는 것이다. 불행히도, 용접 공정에서 이동 속도의 증가는 보통 용접 결함의 횟수의 증가를 수반한다.

이러한 문제를 해결하는데 대한 다른 접근법은 용접 공정의 증착율과 이동속도가 바람직하게 증가될 방식으로 용접 전극의 특성들을 변경하기 위해 용접 전극의 조성물과 구조를 조작하려고 시도하는 것이다. 전기 아크 용접 공정은 관모양의 용접 와이어의 형태로 된 금속성 소모될 수 있는 전극을 보통 사용한다. 일반적으로 이들 금속 코어 용접 와이어는 여러 가지의 분말형 물질로 만들어진 코어와 금속 시드(sheath)를 갖는 관 모양의 복합체로 보통 만들어진다. 알려진 관 모양의 와이어 타입은 금속 코어 와이어 또는 플럭스-코어 와이어(flux-core wire)로 분류될 수 있다. 비교적 간단한 화학 조성물과 알려진 야금술(metallurgy)을 사용한, 금속 코어 와이어 전극은 슬래그(slag)를 덜 생산하는 반면, 높은 증착율과 높은 증착효율을 가지기 때문에, 구조물에서 향상된 생산성을 위한 고체 또는 종래의 플럭스 코어 와이어의 대안으로서 점점 사용이 증가되고 있다. 만약 금속 코어 와이어에 의해 나타나는 더 높은 증착율이 높은 이동 속도와 양질의 용접 비드와 결부될 수 있다면, 그러한 금속 코어 와이어를 갖는 용접 전극은 자동기계, 선박건조 및 일반적인 제조산업에서 많은 응용으로 사용된 아크 용접의 생산성을 상당히 증가시킬 것이다.

많은 미국 특허에 기재된 타입의 종래의 금속 코어 와이어는, 기본적인 용접 전극 조성물의 여러 타입, 구조 또는 조합에 관한 것이다. 예를 들어 미국특허 제3,656,918호는 크롬 및 니켈과 조합된 합금 원소(alloying element) 중의 하나와 같은 몰리브덴 약 2%를 구비한 용접-충진제 물질(weld-filler material)로서 사용하기에 적합한 합금에 관한 것이다. 미국 특허 제3,635,698호는 니켈, 크롬 및 몰리브덴의 조합에 의해 합금화되는 저 합금 스틸로 만들어진 용접-충진제 금속에 관한 것이다. 미국 특허 제4,782,211호는 한정된 양의 몰리브덴과 텅스텐에 의해 합금화된 플럭스로 덮여진 로드(rod)를 구비한 클러스터 용접 전극 조립체에 관한 것이다. 상기 특허는 바람직하게 페로텅스텐(ferrotungsten) 합금의 형태로 된 한정된 양의 텅스텐이 용접 금속의 작동 특성을 변경하는 것으로 보인다고 기재하고 있다. 미국 특허 제5,523,540호는 특정한 기본적인 조성물 범위내의 조성물로 된 용접 전극에 관한 것이다. 상기 특허의 용접 전극은 고강도의 스틸을 용접하기 위해 충분한 강도를 가진 저 탄소의 베이나이트 페라이트 미세구조(low carbon bainitic ferrite microstructure)로 용접 증착물(weld deposits)을 형성한다. 미국 특허 제5,824,992호는 금속 코어 와이어 전체 중량 중 약 2.5% 내지 6.0% 또는 2.5% 내지 12%사이의 코어 조성물을 가진 금속 코어 와이어에 관한 것이다.

금속 코어 와이어를 제조하는 것은 보통 성형단계, 충진단계 그리고 그 후 와이어를 인발 또는 압연하는 단계를 포함한다. 먼저, 스틸 시드(steel sheath)가 성형되고 구부러져 U-형 튜브가 되고, 그 후 상당량의 철 분말과 같은 금속 분말이 U-형 튜브에 공급된다. 후속의 성형 및 인발 공정은 와이어를 형성하기 위해 분말을 넣어 성형하고, 상기 와이어를 최종 형태로 변형한다. 만약 상술한 바와 같이 제조된 향상된 금속 코어 와이어가 더 높은 증착율과 이동 속도를 구비한다면, 자동기계의 아크 용접기의 생산성은 현저하게 상승될 수 있을 것이다.

그러므로, 본 발명의 목적은 증착율에서 15 내지 20%의 증가를 가져오는 금속 코어 와이어 및 그러한 와이어를 제조하는 방법을 제공하고자 하는 것이다.

또한 본 발명의 목적은 45 내지 50%의 용접 전극 이동 속도의 증가를 가져오는 금속 코어 와이어 전극의 조성물을 제공하고자 하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 높은 융점과 용융된 와이어의 적절한 표면 장력을 가진 조합으로서, 용접 공정에서 높은 증착율과 이동 속도를 일으키는 조합을 나타내는 탄소강의 복합체 코어 와이어(carbon steel composite core wire)를 제공하고자 하는 것이다.

도 1 : 금속 코어 와이어의 단면도.

도 2 : 전압과 와이어의 공급속도 관계를 나타내는 그래프.

도 3 : 증착율과 코어 충진 비율 사이의 관계를 나타내는 그래프.

도 4 : 이동 빈도와 코어 충진 비율 사이의 관계를 나타내는 그래프.

도 5a 내지 도 5h : 표 4에 있는 용접 실시예의 사진.

본 발명은 분말화된 금속으로 만들어진 금속 코어를 캡슐화하는 시드를 포함하는 용접 와이어에 관한 것으로서, 금속 코어의 충진 비율은 약 12%이상이다. 금속 코어는 합금 원소 또는 크롬, 몰리브덴, 바나듐, 텅스텐, 하프늄 및 니오븀을 포함하는 원소들 조합 또는 그의 조합들로 합금화된 코어 조성물을 포함하는데, 코어 조성물에 있는 합금 원소 또는 원소들 조합의 총 중량 비율은 약 1%를 넘지 않는다. 특정한 실시예에서 합금 원소는 약 0 중량%에서 약 0.5 중량%의 범위에서 선택되는 양의 몰리브덴이고 금속 코어의 충진 비율은 약 12% 내지 약 30%의 범위에서 선택된다. 본 발명의 특정한 실시예에서 원소들의 조합의 총 비율은 약 0.4% 내지 약 0.8%의 범위에서 선택된다.

와이어의 증착율을 15% 내지 20% 증가시키기 위해, 본 발명은 12% 이상의 코어 충진 비율을 갖는 스틸 코어를 캡슐화하는 시드와 크롬, 몰리브덴, 바나듐, 텅스텐, 하프늄 및 니오븀 또는 그의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택된 합금 원소를 포함하는 조성물을 구비한 스틸 코어를 제공한다. 그러한 와이어의 증착율은 와이어가 용접 공정에서 사용될 때 코어 충진 비율의 증가에 따라 증가한다. 특히 증착율은 약 12% 의 코어 충진 비율에 대해 약 15 lb/hr에서 약 30%의 코어 충진 비율에 대해 약 20 lb/hr의 증착율까지 증가한다. 특정한 실시예에서, 몰리브덴의 총 중량 비율은 약 0%에서 약 0.4%로 변하고 합금 원소의 총 중량 비율은 약 1%를 넘지 않는다.

이동속도를 40 내지 50% 증가시키기 위해, 본 발명의 와이어는 금속 코어의 코어 충진 비율이 12%이상인 금속 코어를 캡슐화하는 시드를 포함하는데, 여기서 금속코어는 합금 원소 또는 크롬, 몰리브덴, 바나듐, 텅스텐, 하프늄 및 니오븀을 포함하는 원소들의 조합 또는 그의 조합들로 합금화된 조성물을 가지고, 여기서 코어 조성물에 있는 합금 원소 또는 원소들 조합의 총 중량 비율은 약 1%를 넘지 않고, 용접에 사용될 때 용접 와이어의 이동속도는 약 65 in/min에서 약 145in/min까지의 범위내에 있다. 용접에서 사용될 때 와이어의 이동 속도는 약 12%에서 약 30%까지 변하는 코어 충진 비율에 대해 약 80 in/min에서 약 145in/min 까지 변하는 최대 이동속도에 의해 특징지워질 수 있다. 본 발명의 용접 실험 동안 측정된 와이어의 최대 이동속도는 약 0%에서 약 0.4%까지 변하는 몰리브덴의 비율을 포함하는 조성물에 대응된다.

용접 와이어를 제조하는 방법은 시드를 금속 분말로 충진될 수 있는 형태로 성형하는 단계와 시드를 금속 분말로 충진하는 단계를 포함하는데, 상기 금속 분말은 합금 원소 또는 크롬, 몰리브덴, 바나듐, 텅스텐, 하프늄 및 니오븀을 포함하는 원소들 조합 또는 그의 조합들로 합금화된 조성물을 가지고, 여기서 코어 조성물에 있는 합금 원소 또는 원소들의 조합의 총 중량 비율은 약 1%를 넘지 않는다. 또한 제조 공정에서, 금속 분말은 금속 코어를 형성하기 위해 성형되고, 와이어는 금속 코어의 코어 충진 비율이 12% 이상이 되도록 인발된다. 본 발명에 따르면, 코어 충진 비율은 약 12%에서 약 30%까지의 범위이고, 합금 원소는 약 0%에서 약 0.4%까지 범위의 몰리브덴이다. 조합의 총 중량 비율은 약 0.4%에서 약 0.8%까지의 범위이다.

본 발명의 이들 및 다른 목적, 특징 및 이점은, 다음의 첨부된 도면과 함께 본 발명의 상세한 설명을 고려할 때 보다 더 완전히 명백해질 것이다.

본 발명은 철, 망간 및 실리콘의 연강(軟鋼)의 금속 코어로 된 금속 코어 와이어에 기초한 것인데, 여기서 망간과 실리콘이 주 합금 원소이다. 와이어의 보다 상세한 조성물은 표 1에 있고, 이러한 조성물은 미국 용접단체(AWS)의 시방서(specification) A5.18의 E70C-6C 타입의 전극에 상응하는 것이다.

종래의 저 탄소 스틸 금속 코어 전극의 용접 금속 조성물(AWSA.5.18)

기본 조성물AWS A5.18Mn1.7까지Si0.9까지Cu0.5까지S0.03까지P0.03까지Fe나머지

이러한 와이어에서 망간과 실리콘의 주 기능은 용접 공정 동안 증착된 금속을 환원시키고 요구되는 기계적인 특성을 얻기 위하여 상기 증착된 금속의 미세구조를 변경하는 것이다. 또한, 실리콘은 비드의 습윤(wetting)을 증가시키고, 그럼으로써 증착된 와이어의 용접 가능성을 향상시킨다. 표 1에 제공된 바와 같이, 금속 분말에 대한 작은 양의 금속 및 비금속의 첨가물(CU, S, P)은 아크를 안정화시키고, 용접 공정동안 확산 가능한 수소의 양을 줄인다. 와이어 전극의 금속 분율은 일반적으로 전극의 총 중량 중 약 95중량% 이상인 반면, 코어 조성물의 중량은 총 와이어 중량 중 약 10중량% 내지 약 20중량%의 범위이다.

본 발명의 금속 코어 와이어는 이전의 그래프에서 기술된 복합체 와이어의 용융된 용접 금속의 표면 장력을 줄이는 특정의 일반적인 조성물을 특징으로 한다. 표면 장력의 감소는 크롬, 몰리브덴, 바나듐, 텅스텐, 하프늄 및 니오븀의 조합 또는 단일 첨가물을 가진 와이어의 코어 조성물의 합금화 때문에 일어난다. 감소된 표면 장력은 아크 가우즈 영역(arc gouge area), 즉 아크에 의해 용융되지만, 용융된 용접 금속 또는 충진제 금속으로 아직 충진되지 않은 베이스 금속의 부분에 용융된 용접 금속을 분산시키는데 도움을 준다. 본 발명의 금속 코어 전극 와이어에 대한 조성물은 표 2에 주어진다.

본 발명의 금속 코어 전극의 용접 금속 조성물에 대한 기본 조성물(Cr, Mo, W, V, Hf 및 Nb의 총 비율이 1%를 넘지 않음).

Mn1.7까지Si0.9까지Hf0.5까지Cr0.5까지Mo0.5까지W0.5까지V0.5까지Nb0.5까지Cu0.5까지S0.03까지P0.03까지Fe나머지

크롬, 몰리브덴, 바나듐, 텅스텐, 하프늄 및 니오븀의 조합 또는 단일 첨가물로 금속 코어 와이어 전극을 합금화하는 다른 이유는 용융된 용접부의 프리징(freezing) 범위의 증가(그럼으로써, 고체화 속도가 감소됨) 때문에 발생하는 용접 속도의 증가에 기인한다. 높은 이동 속도는 높은 고체화 속도를 야기하기 때문에, 보통 용융된 용접부가 가우즈를 채우기 위해 필요한 시간이 충분하지 않은 이유로 가우즈를 완전히 채울 수 없고, 이는 아크 가우즈 영역에서 형성될 수 있는 언더컷(undercut), 험프(hump) 및 다른 결함을 생성시킨다. 본 발명에서 달성될 수 있는 바와 같이, 와이어의 프리징 범위를 증가시키는 것은 베이스 금속의 습윤성을 향상시키고 고체화 과정을 느리게 하는데, 이는 용융된 용접부가 가우즈를 훨씬 더 잘 채울 수 있는 충분한 시간을 허용한다. 표 3에는 실험 와이어의 예들과 이들의 조성물이 제공된다. 특히 실험 와이어는 충진 비율이 12%에서 30%로 변하는 동안, 여러 몰리브덴 비율(약 0%, 약 0.2% 및 약 0.4%)로 합금화된다.

실험 와이어(직경 1.4mm) 및 그의 조성물.

충진율(%) C Mn Si Ni Mo테스트067120.0411.4370.5490.0180.026테스트068180.0281.3940.5400.0280.027테스트069240.0251.6930.6620.0320.032테스트070300.0241.0180.3250.0330.030테스트066120.0431.3140.4970.0160.219테스트056180.0331.2560.4560.0220.196테스트058240.0271.1830.4280.0230.206테스트059300.0311.3200.4560.0210.192테스트071120.0211.2780.4190.0160.403테스트072180.0391.2460.4560.0190.421테스트073240.0361.2750.4890.0160.418테스트074300.0351.1730.4140.0200.415

본 실험적인 결과는 몰리브덴으로 테스트 와이어를 합금화하는 것에 속하지만, 크롬, 몰리브덴, 바나듐, 텅스텐, 하프늄 및 니오븀의 조합 또는 단일 첨가물로 와이어를 합금화하는 것은 몰리브덴을 위해 제공된 것들과 비교할 수 있는 실험적인 결과를 가져온다는 것이 입증된다는 것을 이해하여야 한다. 보통 합금 조합의 중량 비율은 1%를 넘지 않고, 대부분의 경우에 합금 조합의 중량 비율은 약 0.4%에서 0.8%까지의 범위 내에 있다.

표 1의 실험적인 와이어에 있는 합금 원소의 높은 충진 비율은 용융된 금속의 증착율과 습윤 작용 모두를 향상시키는데 중요하다. 표 3에 리스트된 조성물에 따른 12개의 다른 테스트 와이어의 증착율은 와이어의 충진 비율에 따라 350A, 34V, DCEP에서 1.4mm 직경의 실험 와이어에 대해 측정되었다. 표 3에 있는 와이어의 충진 비율은 약 0%, 0.2% 및 0.4%의 몰리브덴 각각으로 합금화된 와이어의 시리즈에 대해 약 12%에서 약 30%까지 변한다.

도 3은 거의 0%의 몰리브덴을 가진 조성물에 상응하는 실험적인 와이어 067에서 070에 대한 증착율의 이들 측정치 결과를 나타낸다. 도 3에 알 수 있는 바와같이, 약 30%의 코어 충진 비율을 가진 와이어 070의 증착율은 약 20lb/h이고, 이는 약 12%의 코어 충진비율만을 가진 와이어 060의 약 15.6lb/h의 증착율보다 훨씬 높다. 증착율에서 관찰된 증가는 더 높은 코어 충진 비율을 가진 와이어의 전기 저항의 증가 때문에 생긴다. 보다 특정하게는, 코어 충진이 더 높을수록 와이어의 전체 단면에 비례하는 와이어의 단면에 있는 금속 분말 물질의 비율을 더 높게 한다. 고체 금속 코어를 가진 동일한 직경의 와이어보다 분말 금속 코어 와이어가 더 높은 전기 저항을 나타내기 때문에, 용접 과정동안 충진 금속 분말의 코어 와이어가 더 많을수록 더 많은 열을 생성하고, 그 결과 더 높은 증착율을 야기한다. 본 발명의 명세서에서 사용된 용어 "고체 금속 코어"는 성형된 금속 분말이 아닌 벌크 금속으로 만들어진 금속코어를 의미한다는 것이 주목되어야 한다.

높은 증착율과 높은 이동 속도를 나타내는 용접 공정에서 일관된 결과를 제공하기 위하여, 그러한 공정을 위한 최적화된 용접 파라미터를 결정하고 선택하는 방법을 구비하는 것이 중요하다. 소모될 수 있는 전극을 사용한 전기 아크 용접에서 중요한 파라미터들은 와이어 공급 속도, 전압 및 이동속도이다. 만약 최적화되지 않은 용접 파라미터들이 선택되면, 높은 결함 비율과 낮은 질의 용접부가 생성될 것이다. 증착 효율이 일정하다고 가정했을때, 일정한 전압을 사용하는 고정 크기의 필렛(fillet) 용접 공정에 대해서, 와이어 공급 속도는 보통 와이어 이동 속도에 비례한다. 증착 효율은 슬래그, 스퍼터(sputter) 또는 퓸(fume)의 형태로 손실되지 않고 베이스 금속에 실제로 증착된 와이어 중량의 비율을 말한다. 대부분의 금속 코어의 소모될 수 있는 용접 와이어에 대해, 증착 효율은 보통 90 내지 98%범위에 있는데, 이는 용접 공정동안 약간 변할 수 있을 것이다. 설명예를 고려하면, 1/8인치(0.3175cm)의 조인트 필렛 용접부에 대해, 이동 속도는 약 20 내지 25%의 와이어 속도 및 거의 일정한 전압과 동일하다. 도 2는 리스트된 많은 실시예에 대한 와이어 공급 속도와 전압에 대한 데이터를 제공한다. 도 2는 약 1/8인치(0.3175cm)의 고정된 아크 길이에서 1.4mm 와이어에 대한 테스트 와이어의 실험에 사용된 최적화된 전압과 와이어 공급속도 사이의 관계를 도시한다. 도 2의 결과를 얻기 위해 사용된 다른 용접 파라미터는 1/8인치(0.3175cm) 랩 조인트(lap joint), DCEP, 100% 이산화탄소 차폐가스, 15도 다운힐 배향에서 1F 전극 위치이다. 아크의 길이는 고속의 CCD 카메라를 사용하여 측정되었다. 용접 공정이 표 4의 실시예에서 수행된 후에 얻어지는 용접부의 질은 도 5a 내지 5h에 도시된다.

높은 코어 충진 금속와이어의 장점을 나타내는 다른 방법은 용접 공정 중에 그의 작은 방울의 이동 빈도(droplet transfer frequency)를 분석하는 것이다. 작은 방울의 이동 빈도는 아크의 안정성을 평가하는데 사용되는 주요 인덱스이다. 작은 방울의 이동 빈도가 높을수록 아크의 안정성이 좋아질 뿐만 아니라 용접 풀(pool)내의 전도가 잘되고, 액체 금속의 습윤 작용이 강화되며 와이어의 스패터(spatter) 정도를 감소시키는 결과를 초래한다. 표 3의 테스트 와이어 067 내지 070에 대해, 작은 방울의 이동 빈도는, 도 4에 도시된 바와 같이 와이어의 코어 충진 비율이 증가함에 따라 현저하게 증가한다. 도 4의 작은 방울의 이동 빈도 데이터는 고속의 CCD 카메라를 사용하여 얻어졌고, 측정은 350A, 43V, DCEP에서 행해졌다.

도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 와이어의 전체 용접가능성은 본 발명에 기재된 화학 조성물로 된 와이어를 사용하고 와이어의 코어 충진 비율을 증가시킴으로써 향상된다. 이러한 사실을 더 설명하기 위해, 표 4는 실험 와이어를 사용한 용접 공정의 증가된 증착율과 용접 속도를 보여주는 데이터를 리스트한다. 실험은 몰리브덴 약 0%, 0.2% 및 0.4%를 갖는 와이어 시리즈의 여러 충진 비율에 대해 행해졌다.

실험 와이어의 증착율과 최대 이동속도.

몰리브덴충진율증착율최대 이동속도(%)(%)(lb/hr)(in/min)테스트0670.0261215.680테스트0680.0271816.780테스트0690.0322418.780테스트0700.0303020.0100테스트0660.2191215.495테스트0560.1961815.8100테스트0580.2062418.2140테스트0590.1923019.5145테스트0710.4031216.095테스트0720.4211817.1110테스트0730.4182419.0140테스트0740.4153020.8140

도 4의 이동속도 측정은 AWS/ANSI D8.8-89(SAE HS J1196)(Specification for Automotive and Light Truck Components Weld Quality-Arc Welding)에 따라 수행되는데, 이 사양은 본 명세서에 참조로서 병합된다. 표 4에 있는 테스트 와이어 067은 10 내지 20%의 코어 충진 비율을 가지고 망간 및 실리콘 밖에는 0.1% 이상의 합금 원소가 없는 종래의 금속 코어 와이어의 예이다. 이 와이어의 증착율은 80in/min의 최대 이동 속도에 대해 약 15.6lb/h 이다. 표 4에서 명확히 알 수 있는바와 같이, 본 발명의 실시예인 테스트 와이어 058은 140in/min의 훨씬 더 큰 증착 속도(최대 이동 속도)에 대하여 18.2lb/h의 더 높은 증착율을 나타낸다. 명백히, 최상의 증착율과 이동속도는 높은 코어 충진 비율을 조절된 양의 합금 원소인 몰리브덴의 첨가물과 결합한 테스트 와이어에 의해 나타난다.

본 발명에 따라, 높은 충진 비율과 조성물을 가진 금속 코어 와이어를 제조하는 방법은 시드(스틸 시드와 같은)를 제공하는 단계 및 상기 시드를 예를 들어 철 분말과 같은 금속 분말로 채워질 수 있는 형태로 성형하는 단계(보통 굽히는 단계)를 포함한다. 종종 그러한 형태는 U-형태가 될 수 있을 것이다. 금속 분말은 시드로 공급되는 크롬, 몰리브덴, 바나듐, 텅스텐, 하프늄 및 니오븀의 조합 또는 단일 첨가물로 합금화된 조성물을 가진다. 합금 원소의 조합의 비율은 보통 1%를 넘지 않고, 한편 바람직한 비율은 약 0.4% 내지 0.8%사이의 범위이다. 몰리브덴이 단일의 합금 원소로 사용될 때 그 비율은 약 0%에서 약 0.4%까지 변한다. 후속의 성형 및 인발 공정은 와이어를 형성하기 위해 분말을 넣어 성형하고, 이미 상술한 바와 같이, 상기 와이어를 12% 이상의 코어 충진 비율을 가진 최종 형태로 변형한다.

그러므로 0.4% 까지의 몰리브덴을 12% 이상의 코어 충진 비율을 가진 금속 코어 전극 와이어로 첨가하는 것은 생성되는 용접부의 질을 저하시키지 않고 그의 증착율과 이동속도를 현저하게 증가시키고, 그 결과 용접 공정의 생산성을 현저하게 증가시킨다고 설명되어질 수 있다. 본 발명의 기재된 설명은 당업자가 현재 본 발명의 베스트 모드라고 여겨지는 것을 만들고 사용할 수 있게 하고, 당업자는 변형체, 조합체, 변경체 및 균등물의 존재가 여기에 기재된 특정한 예시적인 실시예의 사상과 범위내에 들어간다는 것을 인식하고 이해하여야 한다. 또한 여기에 기재된 예시적인 실시예들은 어떠한 방법으로든 본 발명을 한정하는 것으로서 이해되어서는 안된다는 것을 이해하여야 한다. 첨부된 청구항에서 청구하고 있는 것 같은 본 발명에 대한 목적, 특징 및 장점은 저 탄소 금속 코어 와이어, 스테인레스 스틸 금속 코어 와이어 및 저 합금 금속 코어 와이어와 같은 모든 타입의 금속 코어 와이어에 응용가능하다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 용접부의 질을 저하시키지 않고 그의 증착율과 이동속도를 현저하게 증가시키고, 그 결과 용접 공정의 생산성을 현저하게 증가시킬 수 있는 등의 효과가 있다.

Claims

금속 코어의 충진 비율이 약 12% 이상인, 분말화된 금속으로 만들어진 상기 금속 코어를 캡슐화하는 시드와,

합금 원소 또는 크롬, 몰리브덴, 바나듐, 텅스텐, 하프늄 및 니오븀을 포함하는 원소들 조합 또는 그의 조합들로 합금화되는 코어 조성물을 구비하고, 여기서 상기 코어 조성물에 있는 상기 합금 원소 또는 상기 원소들 조합의 총 중량 비율은 약 1%를 넘지 않는, 상기 금속 코어를 포함하는, 용접 와이어.
제 1항에 있어서,

상기 합금 원소는 약 0 중량%에서 약 0.5 중량%의 범위에서 선택되는 양의 몰리브덴인, 용접 와이어.
제 1항에 있어서,

상기 금속 코어의 상기 충진 비율은 약 12%에서 약 30%의 범위에서 선택되는, 용접 와이어.
제 1항에 있어서,

상기 원소들 조합의 총 비율은 약 0.4%에서 약 0.8%의 범위에서 선택되는, 용접 와이어.
제 1항에 있어서,

상기 조성물은 약 0.021 내지 0.043%의 C, 1.0 내지 1.69%의 Mn, 0.33 내지 0.66%의 Si 및 0.016 내지 0.033%의 Ni을 주로 포함하고,

상기 금속 코어의 상기 충진 비율은 약 12% 이상인, 용접 와이어.
제 1항에 있어서,

상기 합금 조합은 약 0.5%까지의 Cr, 0.5%까지의 Mo, 0.5%까지의 W, 0.5%까지의 V, 0.5%까지의 Hf, 및 0.5%까지의 Nb를 포함하는, 용접 와이어.
12% 이상의 코어 충진 비율을 가진 스틸 코어를 캡슐화하는 시드와

크롬, 몰리브덴, 바나듐, 텅스텐, 하프늄과 니오븀 및 그의 조합들으로 구성된 그룹으로부터 선택된 합금 원소를 포함하는 조성물을 가진 상기 스틸 코어를 포함하는 향상된 생산성을 가진 용접 와이어로서,

용접동안 사용될 때 상기 용접 와이어의 증착율은 상기 코어 충진 비율이 증가함에 따라 증가하는, 향상된 생산성을 가진 용접 와이어.
제 7항에 있어서,

상기 증착율은 약 12%의 상기 코어 충진 비율에 대해 약 15 lb/hr에서부터 약 30%의 상기 코어 충진 비율에 대해 약 20 lb/hr의 증착율까지 증가하는, 향상된생산성을 가진 용접 와이어.
제 7항에 있어서,

상기 합금 원소 전체 중량 비율은 약 1%를 넘지 않는, 향상된 생산성을 가진 용접 와이어.
제 8항에 있어서,

몰리브덴의 총 중량 비율은 약 0 %에서 약 0.4%까지 변하는, 향상된 생산성을 가진 용접 와이어.
제 7항에 있어서,

상기 스틸 코어는 성형된(compacted) 금속 분말로 만들어지는, 향상된 생산성을 가진 용접 와이어.
금속 코어의 충진 비율이 12% 이상인, 상기 금속 코어를 캡슐화하는 시드와,

합금 원소 또는 크롬, 몰리브덴, 바나듐, 텅스텐, 하프늄 및 니오븀을 포함하는 원소들 조합 또는 그의 조합들로 합금화되는 코어 조성물을 구비하고, 여기서 상기 코어 조성물에 있는 상기 합금 원소 또는 상기 원소들 조합의 총 중량 비율은 약 1%를 넘지 않고, 용접에 사용될 때 상기 용접 와이어의 이동속도가 약 65in/min에서 약 145in/min까지의 범위에 있는 금속 코어를 포함하는, 향상된 생산성을 가진 용접 와이어.
제 12항에 있어서,

용접에 사용될 때, 상기 와이어의 상기 이동속도는 약 12%에서 약 30%까지의 범위에 있는 상기 코어 충진 비율에 대해 약 80in/min에서 약 145in/min까지의 범위에 있는 최대 이동 속도인, 향상된 생산성을 가진 용접 와이어.
제 12항에 있어서,

용접에 사용될 때 상기 와이어의 상기 이동 속도는 약 65in/min에서 약 90in/min까지 증가하는, 향상된 생산성을 가진 용접 와이어.
제 13항에 있어서,

용접에 사용될 때 상기 와이어의 최대 이동속도는 약 0%에서 0.4%까지 변하는 몰리브덴 비율을 포함하는 조성물에 대응하는, 향상된 생산성을 가진 용접 와이어.
용접 와이어를 제조하는 방법으로서,

시드를 금속 분말로 채워질 수 있는 형태로 성형하는 단계와,

합금 원소 또는 크롬, 몰리브덴, 바나듐, 텅스텐, 하프늄 및 니오븀을 포함하는 원소들 조합 또는 그의 조합들로 합금화된 코어 조성물을 가진 상기 금속 분말로 상기 시드를 충진하는 단계로서, 여기서 상기 코어 조성물에 있는 상기 합금 원소 또는 원소들 조합의 총 중량 비율이 약 1%를 넘지 않는 단계와,

금속 코어를 형성하기 위해 상기 금속 분말을 성형하는 단계와,

상기 금속 코어의 코어 충진 비율이 12% 이상이 되도록 상기 와이어를 인발하는 단계를 포함하는, 용접 와이어를 제조하는 방법.
제 16항에 있어서,

상기 코어 충진 비율은 약 12%에서 약 30%까지의 범위에 있는, 용접 와이어를 제조하는 방법.
제 17항에 있어서,

상기 합금 원소는 몰리브덴이고, 상기 몰리브덴의 총 중량 비율은 약 0%에서 약 0.4%까지의 범위에 있는, 용접 와이어를 제조하는 방법.
제 16항에 있어서,

상기 조합의 총 중량 비율은 약 0.4%에서 약 0.8%까지의 범위에 있는, 용접 와이어를 제조하는 방법.
제 16항에 있어서,

상기 합금 조합은 약 0.5%까지의 Cr, 0.5%까지의 Mo, 0.5%까지의 W, 0.5%까지의 V, 0.5%까지의 Hf, 및 0.5%까지의 Nb를 포함하는, 용접 와이어를 제조하는 방법.