技術 マグ溶接用ソリッドワイヤー

0001

本発明は、マグ溶接用ソリッドワイヤーに関し、さらに詳しくは直進性が向上した、蛇行ビードが発生しないマグ溶接用ソリッドワイヤーに関する。

0002

従来の溶接用ソリッドワイヤーでは、溶接の際に発生する斜行ビードを抑制するために、溶接ワイヤーの引張強度を限界値以下に下げる方法、降伏強度比を調整して直進性を向上させる方法、矯正機を用いて強制的に矯正する方法等が提案されていた。

0003

その一は，溶接ワイヤーの引張強度を下げる方法は、熱処理を通じて引張強度を下げることにより、ワイヤーを引張させる際に現れる応力変形曲線において、弾性区域が低くなって溶接用ワイヤーが容易に塑性変形が起こるようにする。これにより、屈曲が厳しい溶接用コンジットケーブル条件で、屈曲を有するコンジットケーブルに沿って容易に変形され、最終給電チップの先端ではワイヤーが直線に引出されるようにして、蛇行ビードを防止した。日本国特許第2542266号では、溶接ワイヤーの引張強度を下げるために熱処理を実施したものについて提示している。

0004

その二は、溶接用ワイヤーの降伏強度比を一定の範囲に調整して、ワイヤーがチップの先端で引出される際に直進性を確保する方法とし、日本国公開特許第2002-301590号に開示されている。

0005

日本国特許第2542266号
日本国公開特許第2002-301590号

0006

しかし、上記2つの方法共にペイルパックのような大容量の包装である場合、巻取されるワイヤーは360度程度で捻りながら、1ループずつ花模様の形態で積層して巻く形態であるので、巻取された溶接用ワイヤー自体に応力が内在され、巻取層の上部と下部との間に引出抵抗を異にして製造されるので、ワイヤー自体の引張強度の低下または降伏強度比の調整だけでは、蛇行ビードを防止できない問題点があった。

0007

又、溶接用ワイヤーを製造した後、溶接の際にペイルパックのヘッドカバーの上段にワイヤー矯正機を付着して、ワイヤーを強制的に矯正する方式の場合は、ペイルパックから引出されたワイヤーが送給装置以後、屈曲が過酷な条件の溶接用コンジットケーブルを通過する途中にコンジットケーブルの内部で再び塑性変形が起こり、斜行ビードを充分に防止できない問題点があった。

0008

本発明は、上記問題点を解決するために開発されたもので、高電流が供給されたり、溶接用コンジットケーブルの屈曲が過酷となる条件の場合でも、蛇行ビードが発生しないマグ溶接用ソリッドワイヤーを提供することを目的とする。

0009

上記目的を達成するために本発明マグ溶接用ソリッドワイヤーは、ペイルパックに巻取されるマグ溶接用ソリッドワイヤーにおいて、上記マグ溶接用ソリッドワイヤーの引張強度は85kgf／mm２〜135kgf／mm２であり、上記ペイルパック内に巻取されたワイヤーの巻取高さと巻取幅の比が5.0〜11.5であることを特徴とする。

0010

上記マグ溶接用ソリッドワイヤーの引張強度は、好ましくは、95kgf／mm２〜125kgf／mm２である。

0011

また、ぺイルパック内に巻取されたワイヤーの巻取高さと巻取幅の比は、好ましくは、6.0〜9.0である 。

0012

以上で説明したように、本発明によるマグ溶接用ソリッドワイヤーは、高電流でワイヤーの直進性を向上し、蛇行ビードを減少させる。

0013

又、コンジットケーブルの長さが長かったり、屈曲部の過酷な溶接条件でもターゲット性を向上して、斜行ビードを防止して溶接部の品質が向上する。

0014

以下、添付された図面を用いて本発明のマグ溶接用ソリッドワイヤーについて説明すると、次の通りである。

0015

溶接用ソリッドワイヤーの製造工程は、引抜き，または押出により製造されたコイルが、酸洗、ショットブラスト、コーティング、乾式伸線、脱脂、熱処理、湿式伸線を経て巻取されて製品に完成される。

0016

ここで、上記で提示した引張強度の範囲を調整するために、酸洗工程で表面粗度(粗さ)の調整、リン酸塩被膜などをコーティングする工程を通じて、乾式伸線の際に潤滑剤の担体としての特性を確保する。これと同時に伸線速度、ダイス減面率、ローラーダイを用いて引張強度を均一にし、溶接用ワイヤーの引張強度を上記で提示した85kgf／mm２〜135kgf／mm２または95kgf／mm２〜125kgf／mm２の範囲に調整する。

0017

この時、60kg級以上の高張力鋼または耐熱鋼などの合金成分が添加される場合、部分的な熱処理を並行して引張強度を調整する。

0018

引張強度を調整する方法をより詳しく説明すると、炭素、ケイ素およびマンガンが含まれた熱延鋼線材を原線にして、デスケーリングで原線表面のスケールを除去するように酸洗する。

0019

スケール(Scale)が除去された原線をリン酸塩被膜処理の後、乾燥させる。

0020

以後、伸線の潤滑剤としてナトリウム系金属石鹸を使用して伸線して、圧力水を用いて洗浄、焼鈍(必要により選択的に実施)、メッキ前処理工程およびメッキ工程を経て、溶接用ワイヤーを製造する。

0021

又、ペイルパックに溶接用ワイヤーを巻取させる時、ペイルパックで巻取高さによる巻取幅を巻取機の偏心軸調整と巻取速度による減速比を調整して、巻取高さ／巻取幅の比を5.0〜11.5になるようにする。

0022

ここでいう巻取高さとは、ペイルパックの底から巻取層の最上部までの高さをいい、巻取幅は溶接用ワイヤーの巻取時に、ループ状の花模様の形態で積層される時に作られる、ペイルパックの中空部同心円の外接点から外筒の間の巻取幅をいう。

0023

上記のような方法で製造されたマグ溶接用ソリッドワイヤーの直進性と蛇行ビード有無の測定は、次のような方法により実施された。

0024

本発明による溶接用ワイヤーの直進性は、次の方法を用いて測定した。

0025

ペイルパック5に巻取されたワイヤー1を5mの長さを持つコンジットケーブル2を通過させ、カーブトーチの給電チップ3の先端から引出されるようにして、ワイヤーの端部が進行する方向を測定する。ワイヤー1端部の進行方向は、カーブトーチの給電チップ3と150mmの間隔を置いて座標平面4を設け、最初に引出されたワイヤー1と座標平面4の交点を原点にして、この後引出されるワイヤー1と座標平面4の交点を測定する。

0026

この時、コンジットケーブル2は通常的に使用する屈曲した部分の直径が300mmとなる‘W’の字を形成して測定する。

0027

従来の比較例と本発明の実施例について、各々試料当り300回ずつ座標計測を実施した。そして表1の条件のように溶接を実施して蛇行ビード有無を測定した。

0028

給電チップ(3)に供給されたマグ溶接用ソリッドワイヤーと座標平面(4)との交点を測定して、分散を求めてワイヤーの直進性を評価する。
各交点の座標は、(X１,Y１)、(X２,Y２)、…、(X３００,Y３００)となる。
又、直進性(T)を数式で表すと、
T=[{(X１‐Xa)２+(X２‐Xa)２+…(X３００‐Xa)２}／300]+[{(Y１‐Ya)２+(Y２‐Ya)２+…(Y３００‐Ya)２}／300]
の通りである(但し、ここでXa、YaはそれぞれX、Yの平均である)
さらに、蛇行ビード有無の判断は、建設重装備のブーム(Boom)またはアーム部の直線溶接部を狙って、表1のように溶接条件で直線5mに下向ビードオンプレート(Bead on Plate)溶接を実施して、全体5m以内に蛇行ビードが‘多い(○)’、‘少し有り(△)’、‘無し(×)’の3つを観察評価した。

0029

上記、溶接ワイヤーの直進性と蛇行ビードの有無に関する結果は、次の表２−１〜表２−３の通りである。

0030

0031

0032

0033

ペールパックの上層部より下層部でワイヤーの引張強度による塑性変形量が変わるが、これは溶接用ワイヤーの引出時に直進性に影響を及ぼし、結果的にビードの形態を決め付ける。

0034

しかし、表２−１〜表２−３で提示されたように、溶接用ソリッドワイヤーの引張強度の調整だけでは、蛇行ビードを防止することはできない。これを解消するためにペイルパックの包装特性上、巻取されたワイヤーの上層部と下層部との間の塑性変形量の差異を減少させ、特に下層部の塑性変形量を減らすために、巻取された溶接用ワイヤーの高さと幅を調節して、蛇行ビードを防止することができる。

0035

表２−１〜表２−３の比較例1〜比較例20のように引張強度が過度に低いと、巻取高さ／巻取幅の比を調整しても、保管中にペイルパックの下層部で発生する塑性変形量とコンジットケーブルの屈曲部を通過しながら、コンジットケーブル内部で発生する塑性変形量のため、蛇行ビードを防止することができない。

0036

又、比較例81〜比較例100のように引張強度が過度に高いと、ペイルパック内部に保管中やコンジットケーブルを通過する時に変形が発生しないが、コンジットケーブル通過の際にコンジットケーブルの内壁とワイヤーの摩擦により送給抵抗が増加し、送給抵抗の増加により給電チップ先端でワイヤーの震えを誘発させ、結果的に蛇行ビードが発生する。

0037

しかし、本発明に該当する引張強度の範囲である85kgf／mm2〜135kgf／mm2の中で、直進性を改善するためにペイルパック内での巻取高さ／巻取幅の比を様々に調整した結果、 巻取高さ／巻取幅の値が5.0〜11.5である範囲で直進性が良好で蛇行ビードが発生しなく、良好なビードを得ることができた。

0038

特に、巻取高さ／巻取幅の値が6.0〜9.0である範囲では、他の範囲におけるより分散値がさらに小さく、上記範囲での直進性が他の区間に比べてさらに優れていることが分かる。表２−１〜表２−３の各実施例で巻取高さ／巻取幅の値が7.5である時、分散値が最小になり直進性が最も優秀であり、巻取高さ／巻取幅の値が7.5より小さくなるか、大きくなると分散値が大きくなることが分かる。

0039

一方、巻取高さ／巻取幅の比が5.0未満、11.5を越える範囲では、蛇行ビードの発生が見られる。

0040

これは、巻取高さ／巻取幅の比が5.0未満であると、ペイルパックのループ直径が限界値以下になり積層幅が余りにも大きくなり、ペイルパックに巻取された溶接用ワイヤーの上部に位置した引出用押板の幅も広くなり、押板からワイヤーが引出される時に、ワイヤーの角度が余りにも大きくなり引出負荷が増加し、ワイヤーに微細の塑性変形が発生し、本発明の範囲から外れる範囲に比べ直進性は良好となるが、なお，蛇行ビードが発生している。

0041

又、巻取高さ／巻取幅の比が11.5を越えると、巻取積層の高さが幅に比べて限界値を越える場合であって、積層荷重が余りにも大きくてワイヤーの弾性限界を越えるため、直進性が不良になる。

0042

本発明によるマグ溶接用ソリッドワイヤーの直進性を評価する方法を示した図面
本発明によるマグ溶接用ソリッドワイヤーの引張強度及び巻取高さ／巻取幅の比に対する直進性を示したグラフ

0043

1：溶接用ワイヤー
2：コンジットケーブル
3：給電チップ
4：座標平面
5：ペイルパック