ガスシールドアーク溶接用めっきなし鋼ワイヤ
【課題】 長尺のライナを使用し、かつ屈曲箇所の多い場合においても短時間から長時間の溶接に至るまでワイヤ送給性が良好でチップ摩耗が少なく、アークが安定した溶接を行うことができるガスシールドアーク溶接用めっきなし鋼ワイヤを提供する。
【解決手段】 ガスシールドアーク溶接用めっきなし鋼ワイヤ表面に油脂またはエステルの１種以上の基油に硫黄含有量が５〜２０質量％の硫化油脂、硫化エステル、硫化脂肪酸または硫化オレフィンの１種以上を１５〜６０質量％、二硫化モリブデンを８〜３０質量％、油溶性高分子化合物の１種以上を５〜１５質量％含有し、その他不可避不純物からなる送給潤滑剤がワイヤ１０ｋｇ当たり０．５〜３．０ｇ付着していることを特徴とする。
【解決手段】 ガスシールドアーク溶接用めっきなし鋼ワイヤ表面に油脂またはエステルの１種以上の基油に硫黄含有量が５〜２０質量％の硫化油脂、硫化エステル、硫化脂肪酸または硫化オレフィンの１種以上を１５〜６０質量％、二硫化モリブデンを８〜３０質量％、油溶性高分子化合物の１種以上を５〜１５質量％含有し、その他不可避不純物からなる送給潤滑剤がワイヤ１０ｋｇ当たり０．５〜３．０ｇ付着していることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤ表面に銅めっきが施されていないガスシールドアーク溶接用めっきなし鋼ワイヤに関し、特に軟質で長尺のコンジットケーブルを使用して溶接する場合においても、ワイヤ送給性に優れ、チップ摩耗の少ない全自動および半自動溶接用フラックス入りワイヤ、ソリッドワイヤ等のガスシールドアーク溶接用めっきなし鋼ワイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤは、細径（０．８〜１．６ｍｍ）でワイヤ表面に銅めっきが施されているものが使用されている。これは、ワイヤ表面に銅めっきが施されていないと、溶接時にコンジットケーブルに内包されたライナ内で摩擦抵抗による送給抵抗を受けること、さらにチップも摩擦によって摩耗して、アークが不安定になるからである。
【０００３】
しかし、ワイヤ表面に銅めっきが施されているワイヤを使用した場合は、溶接時にライナ内で摩擦によってワイヤ表面の銅めっきが剥がされ、長時間溶接しているとライナ内に銅屑が堆積して送給抵抗が大きくなり、ワイヤ送給性が不良となってアークが不安定になるという問題もある。一方、ワイヤ表面に銅めっきが施されていないワイヤについても、上記銅めっきの剥離の問題とともに、ワイヤ製造時に工程を大幅に省略できること、およびめっきの廃液の取扱が不要になるなどの利点から従来から種々の研究がされ実用化されている。
【０００４】
例えば、特開昭５３−６２４７号公報（特許文献１）に、ワイヤ表面に燐と硫黄を含む有機金属を添加した防錆潤滑油を塗布して、ワイヤ送給性、通電性および防錆などの諸性能を得るというめっきなし鋼ワイヤが開示されている。特開昭５５−１４１３９５号公報（特許文献２）には、ワイヤ表面に粉末状の硫黄と二硫化モリブデンとグラファイトの混合物を塗布し、溶接性能、通電特性および防錆性能を得るというめっきなし鋼ワイヤが開示されている。
【０００５】
また、特開平１１−１４７１９５号公報（特許文献３）には、ワイヤ表面に環状構造を有する炭化水素化合物を存在させて、潤滑物質の剥離を抑制して良好なワイヤ送給性を得るというめっきなし鋼ワイヤが開示されている。さらに、特開２００５−１６９４１５号公報（特許文献４）には、高級脂肪酸、アルカリ石鹸、金属石鹸、ＭｏＳ2、黒鉛、ＢＮ、フッ化物、タルクおよびマイカのうちの１種以上からなる固形潤滑剤皮膜と、その外周に脂肪酸エステルおよび潤滑油の１種以上の液体潤滑油を塗布し、スパッタ発生量の抑制とワイヤ送給性に優れためっきなし鋼ワイヤが開示されている。
【０００６】
しかし、ガスシールドアーク溶接用溶接用ワイヤを用いて安定した溶接を行うためには、ガスシールドアーク溶接用ワイヤを決められた一定の速度で溶接部に供給すること、つまりワイヤ送給性が良好であることが必要となる。ワイヤは送給ローラの送給力によってライナ内に押し込まれ、一方ライナ内面からは接触摩擦による送給抵抗を受ける。このとき、ライナが直線状態に近い比較的優しい使用環境化の場合には、送給抵抗はそれほど大きくならず、ワイヤ送給性に問題は生じないが屈曲個所が多く、屈曲半径（曲率半径）が小さく、あるいはライナが長尺化した場合等の過酷な使用環境下の場合には、送給抵抗が増加し送給力とのバランスが崩れ、ワイヤ送給性が悪化する。
【０００７】
前述のワイヤ表面に潤滑剤を塗布しためっきなし鋼ワイヤは、特にライナ内入口側でのライナとの接触により潤滑剤がワイヤ表面から脱落しやすく、長尺のライナの場合溶接トーチ近傍においてワイヤ表面の潤滑剤付着量が少なくなって送給抵抗が大きくなる。さらに脱落した潤滑剤、ライナとの摩擦によって削られたＦｅ粉およびワイヤとの摩擦によって削られたライナ表面のＺｎ粉、Ｆｅ粉などがライナ内で堆積するため、長期間溶接すると徐々にワイヤ送給性が劣化し、アークが不安定になる。さらに、チップも摩擦によって摩耗して、アークが不安定になるという問題が生じて満足できるものではない。
【特許文献１】特開昭５３−６２４７号公報
【特許文献２】特開昭５５−１４１３９５号公報
【特許文献３】特開平１１−１４７１９５号公報
【特許文献４】特開２００５−１６９４１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、長尺のライナを使用し、かつ屈曲箇所の多い場合においても短時間から長時間の溶接に至るまでワイヤ送給性が良好でチップ摩耗が少なく、アークが安定した溶接を行うことができるガスシールドアーク溶接用めっきなし鋼ワイヤを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の要旨とするところは、
（１）ガスシールドアーク溶接用めっきなし鋼ワイヤ表面に油脂またはエステルの１種以上の基油に硫黄含有量が５〜２０質量％の硫化油脂、硫化エステル、硫化脂肪酸または硫化オレフィンの１種以上を１５〜６５質量％、二硫化モリブデンを８〜３０質量％、油溶性高分子化合物の1種以上を５〜１５質量％含有し、その他不可避不純物からなる送給潤滑剤がワイヤ１０ｋｇ当たり０．５〜３．０ｇ付着していることを特徴とするガスシールドアーク溶接用めっきなし鋼ワイヤ。
【００１０】
（２）硫化油脂、硫化エステル、硫化脂肪酸または硫化オレフィンは、ＡＳＴＭ Ｄ１６６２に基づいて測定した１５０℃における活性硫黄分が４質量％以下であることを特徴とする前記（１）記載のガスシールドアーク溶接用めっきなし鋼ワイヤ。
（３）送給潤滑剤にリン酸エステル、アルキルホスホン酸誘導体またはレシチンの１種以上を１〜１０質量％含むことを特徴とする前記（１）または（２）記載のガスシールドアーク溶接用めっきなし鋼ワイヤ。
（４）送給潤滑剤にカリウム化合物をＫ換算値で０．５〜５質量％含むことを特徴とする前記（１）乃至（３）のいずれかに記載のガスシールドアーク溶接用めっきなし鋼ワイヤにある。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のガスシールドアーク溶接用めっきなし鋼ワイヤによれば、長尺のライナを使用し、かつ屈曲箇所の多い場合の溶接においても給電チップでの通電が安定してチップの摩耗が少なく、さらに短時間から長時間に至る溶接でも良好なワイヤ送給性およびアークが安定した溶接が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明者らは、前記課題を解決するためにガスシールドアーク溶接用めっきなし鋼ワイヤ表面に塗布する送給潤滑剤について種々検討した。その結果、めっきなし鋼ワイヤ表面に、油脂またはエステルの１種以上の基油に硫黄を適量含んだ硫化油脂、硫化エステル、硫化脂肪酸または硫化オレフィンと二硫化モリブデンおよび油溶性高分子化合物の１種以上を適量含んだ送給潤滑剤を塗布することにより、ライナの長さおよび屈曲に関係なく、短時間から長時間に至る溶接においてもチップの摩耗が少なく、良好なワイヤ送給性およびアークが安定した溶接ができることを見出した。また、前記潤滑剤にリン酸エステル、アルキルホスホン酸誘導体またはレシチンの１種以上を含むことにより、さらに良好なワイヤ送給性が発揮できることも見出した。さらに、カリウム化合物を適量含むことによって、特にめっきなしソリッドワイヤの場合アークが安定する。
以下、本発明の内容を詳細に説明する。
【００１３】
油脂またはエステルの１種以上の基油に硫黄含有量が５〜２０質量％の硫化油脂、硫化エステル、硫化脂肪酸または硫化オレフィンの１種以上を含有させることにより、これらの硫黄成分がワイヤ表面に化学吸着して潤滑膜を形成する。化学吸着した潤滑膜は、ワイヤ表面との化学結合で形成されており、ファンデルワールス力で形成される動植物油および鉱物油での物理吸着よりも結合力が強く、特に長時間溶接した場合のライナが高温になるほど結合力が強くなってワイヤ表面とライナとの摩擦係数を低くしてワイヤ送給性が良好となる。
【００１４】
硫化油脂、硫化エステル、硫化脂肪酸または硫化オレフィンの硫黄含有量が５質量％未満の場合、送給潤滑剤のワイヤ表面への吸着力が弱く送給抵抗の増加抑制効果が認められず、ワイヤ送給性改善は望めない。また、長時間溶接においてはチップが摩耗してアークが不安定になる。一方、２０質量％を超えると、ワイヤ表面の鉄素地と硫黄が反応して硫化鉄を生成してワイヤ表面が変色すると共にチップ部での通電性が不良となってアークが不安定になる。さらに、溶接金属に硫黄が歩留り高温割れ性や衝撃靭性を劣化させる。
【００１５】
また、硫化油脂、硫化エステル、硫化脂肪酸または硫化オレフィンの１種以上の前記基油への含有量が１５質量％未満の場合、ライナとワイヤ間での摩擦係数が高くなり、送給抵抗が増大してワイヤ送給性が不良となる。また、長時間溶接においてはチップが摩耗してアークが不安定になる。一方、６０質量％超では、ワイヤ表面の鉄素地と硫黄が反応して硫化鉄を生成してワイヤ表面が変色すると共にチップ部での通電性が不良となってアークが不安定になる。さらに、長時間溶接ではライナ内に送給潤滑剤が堆積されてワイヤ送給性が不良となる。
【００１６】
硫化油脂、硫化エステル、硫化脂肪酸または硫化オレフィンの活性硫黄分は、ワイヤ表面の鉄素地と反応し、硫化鉄を生成する。したがって、ＡＳＴＭ Ｄ１６６２に基づいて測定した１５０℃における活性硫黄分が４質量％超であると、ワイヤ表面の鉄素地と硫黄が反応して硫化鉄を生成してワイヤ表面が変色すると共にチップ部での通電性が不良となってアークが不安定になる。
【００１７】
二硫化モリブデンは、ライナとの摩擦抵抗を非常に小さくしてワイヤ送給性を良好にする。また、ライナとの接触によって少しずつ脱落した二硫化モリブデンは、長時間溶接によってライナ内に堆積されるが、堆積した二硫化モリブデンはライナとワイヤとの摩擦抵抗をさらに小さくする。さらに、チップとの摩擦抵抗をも少なくして長時間溶接してもチップの摩耗が極めて少ない。したがって、長時間溶接する場合においてもワイヤ送給性が良好で、安定した溶接が可能となる。二硫化モリブデンが８質量％未満であると、特に長時間溶接した場合にワイヤ送給性が不良となる。また、チップが摩耗してアークが不安定になる。一方、二硫化モリブデンが３０質量％を超えると、ワイヤ送給ローラ部でワイヤがスリップしてワイヤの送給が困難となる。
【００１８】
油溶性高分子化合物の１種以上は、前記二硫化モリブデンをワイヤ表面に均一に分散させるとともにワイヤ表面に二硫化モリブデンを強固に付着させる作用がありライナ内への脱落を防止する。油溶性高分子化合物としてはポリブテン、ポリイソブチレン、ポリアクリル酸エステル、ポリメタアクリレート、ポリアクリル酸、マレイン化ポリブテン、ポリエチレンおよびポリプロピレン等の平均分子量が６００から５０万の高分子化合物が挙げられる。
【００１９】
油溶性高分子化合物の１種以上が５質量％未満であると、二硫化モリブデンを均一に分散できず、部分的にワイヤ送給抵抗が大きくなったり、送給ローラ部でワイヤがスリップする。また、長時間溶接ではライナ内に送給潤滑剤が堆積されてワイヤ送給性が不良となる。一方、油溶性高分子化合物の１種以上が１５質量％を超えると、チップ部での通電性が不良となってアークが不安定になる。
【００２０】
ワイヤ表面の送給潤滑剤付着量は、ワイヤ１０ｋｇ当たり０．５〜３．０ｇ（以下、ｇ／１０ｋｇＷという。）とする。ワイヤ表面の送給潤滑剤付着量が０．５ｇ／１０ｋｇＷ未満では、潤滑性能不足によりワイヤ表面とライナとの摩擦係数が増大し、送給抵抗の増加抑制効果は期待できずワイヤ送給性が不良となる。また、チップが摩耗してアークが不安定になる。一方、３．０ｇ／１０ｋｇＷを超えると、過剰付着により送給ローラがスリップするため、ワイヤの安定送給が困難となる。また、長時間の溶接ではライナ内に送給潤滑剤が堆積しワイヤ送給性が不良となる。さらに、潤滑油成分は、Ｃ−Ｈ結合で構成されているため、溶接時に多量の水素が混入し、溶接金属部にピットやブローホールが生じやすくなる。
【００２１】
さらに、リン酸エステル、アルキルホスホン酸誘導体またはレシチンの１種以上は、各潤滑成分を均一に分散させてワイヤ表面に均一に塗布するとともに、潤滑剤の通電性を向上させる。リン酸エステル、アルキルホスホン酸誘導体またはレシチンの１種以上が１質量％未満では、各潤滑成分がワイヤ表面で偏析しやすくなり、ワイヤ送給性が安定しない部分が生じる。一方、１０質量％を超えるとスパッタ発生量が多くなり溶接作業性が劣化する。
【００２２】
また、送給潤滑剤にカリウム化合物をカリウム換算値で０．５〜５質量％含むことによって、特にめっきなしソリッドワイヤの場合アークが安定する。カリウム化合物のカリウム換算値が０．５質量％未満では効果が発揮できず、５質量％を超えると、スパッタ発生量が多くなる。カリウム化合物としては塩化カリウム、ステアリン酸カリウム、硝酸カリウム、硫酸カリウム、フッ化カリウム、臭化カリウム、クエン酸カリウム、炭酸カリウム等を用いることができる。
【００２３】
本発明で用いられる基油は、油脂とエステルとする。ここで油脂とは牛脂、ラード、パーム油、ヤシ油、ナタネ油または大豆油等をいう。エステルは、脂肪酸とアルコールから合成されるエステルであり、脂肪酸としては炭素数１２〜３６の一塩基酸または二塩基酸であり、アルコールとしては炭素数１〜１８の一価または多価アルコールが挙げられる。具体例としてはパルミチン酸エチルヘキシルエステル、オレイン酸ブチルエステル、イソステアリン酸ブチルカルビトールエステル、ベヘニン酸ラウリルエステル、ネオペンチルグリコールオレイン酸エステル、トリメチロールプロパンイソステアリン酸エステル、ペンタエリスリトールオレイン酸エステル、トリメチロールプロパンダイマー酸エステル等をいう。前記油脂またはエステルの１種以上の基油は、ワイヤ表面との物理吸着により潤滑膜を形成するとともに耐錆性を向上させる。
【００２４】
なお、ワイヤ表面の送給潤滑剤の粘性はワイヤ送給性に影響を与える要因となる。粘性が低いとライナとの接触により特に二硫化モリブデンがワイヤ表面から剥離しやすくなり、送給抵抗が増大する。逆に粘性が高いとワイヤ表面の送給潤滑剤が均一に塗布されず、部分的に送給抵抗が増大する。したがって、送給潤滑剤の粘度は３００〜１４００ｍｍ2／ｓであることが好ましい。
【００２５】
本発明の対象とするめっきなし鋼ワイヤは、図１（ａ）、（ｂ）に示すように鋼製外皮１内にフラックス２を充填し、合せ目３を有する断面構造のシームタイプのフラックス入りワイヤ、図１（ｃ）に示す断面構造のシームレスタイプのフラックス入りワイヤおよびソリッドワイヤを対象とする。
【実施例】
【００２６】
以下、本発明の効果を実施例により具体的に説明する。
表１に示す製品径１．２ｍｍのシームタイプ（図１の（ａ））およびシームレスタイプ（図１の（ｃ））めっきなしフラックス入りワイヤ（ＪＩＳ Ｚ ３３１３ ＹＦＷ−Ｃ５０ＤＲ）とめっきなしソリッドワイヤ（ＪＩＳ Ｚ ３３１２ ＹＧＷ１２）に各種送給潤滑剤を塗布してスプール巻きワイヤとした。なお、基油のエステルは表２に示すものを用いた。また、硫化油脂、硫化エステル、硫化脂肪酸または硫化オレフィンの１種以上は、表３に示すものを用いた。また、各試作ワイヤの送給潤滑剤の付着量は温トルエン抽出法により測定した。
【００２７】
【表１】
【００２８】
【表２】
【００２９】
【表３】
各試作ワイヤを１５０℃の恒温炉に６０日間保管して、ワイヤ表面状態を観察した後ワイヤ送給性および溶接後のライナ内への潤滑剤、他の堆積量を調べた。
【００３０】
ワイヤ送給性評価試験は、図２に示す装置を用いて行った。図２において送給機４にセットされたスプール巻きワイヤ５は、送給ローラ６により引き出され、コンジットケーブル７に内包したライナを経てその先端のトーチまで送給される。そして給電チップと鋼板１０の間でビードオンプレート溶接を行う。コンジットケーブル７は６ｍ長で、ワイヤに送給抵抗を与えるために、トーチ手元のコンジットケーブル屈曲をＳ字にした。
【００３１】
また、１５０ｍｍ径のループを２つ形成した屈曲部９を設けた。送給器には送給ローラの周速度Ｖｒ（＝設定ワイヤ速度）の検出器、ワイヤの実速度（Ｖｗ）検出器１１を備えている。送給性評価指標のスリップ率ＳＬはＳＬ＝（Ｖｒ−Ｖｗ）／Ｖｒ×１００％で表される。また、送給ローラ部に設けられたロードセル１２により送給時にワイヤがライナから受ける反力を送給抵抗Ｒとして検出した。
【００３２】
短時間溶接試験は、表４に示す溶接条件で２分間溶接して送給抵抗Ｒとスリップ率ＳＬを測定し、平均値を求めた。送給抵抗Ｒが４ｋｇｆ以下、スリップ率ＳＬが２％以下の場合に送給性良好と判定した。また、通電不良等により瞬間的に高くなる送給抵抗Ｒおよびスリップ率ＳＬの最大値を測定し、送給抵抗Ｒ：５ｋｇｆ以下、スリップ率ＳＬ：３％以下を送給性良好と判定した。
【００３３】
【表４】
長時間溶接試験は、表４に示す溶接条件で１０分溶接後５分休憩を１０回繰り返し合計１００分溶接し、１０分毎の送給抵抗Ｒとスリップ率ＳＬを測定し、平均値を求めた。各溶接時間で送給抵抗Ｒが５ｋｇｆ以下、スリップ率ＳＬが３％以下の場合に送給性良好と判定した。
【００３４】
また、１００分間溶接後のライナ内の堆積量を調査した。堆積量は、ライナを５０ｃｍ間隔で切断し、温トルエン抽出法により全ての堆積物の重量を測定した。堆積量がライナ長さ１００ｃｍ当たり５０ｍｇ以下を良好と判定した。
アークの安定性は、アーク状態を観察して評価した。スパッタ発生状態の評価は、小粒で少ないものを○、小粒または大粒で多いものを×として評価した。また、チップの摩耗量は、試験毎に新しい市販のチップ（内径１．４ｍｍ）を用いて、長期溶接試験終了後最も摩耗量の多い箇所の内径を測定した。チップ摩耗量の評価は、摩耗量が０．１ｍｍ以下を良好として評価した。それらの結果を表５にまとめて示す。
【００３５】
【表５】
表１および表５中、ワイヤＮo.１〜８が本発明例、ワイヤＮo.９〜１８は比較例である。
【００３６】
本発明例であるワイヤＮo.１、２は、めっきなしソリッドワイヤ表面の油脂またはエステルの基油に硫黄含有量が適量で活性硫黄分の少ない硫化油脂、硫化エステル、硫化脂肪酸または硫化オレフィンの１種以上、二硫化モリブデン、油溶性高分子化合物の１種以上を適量含有し、さらに、リン酸エステル、アルキルホスホン酸誘導体またはレシチンの１種以上、カリウム化合物のＫ換算値を適量含む送給潤滑剤が適量塗布されているので、ワイヤ表面の変色がなく短時間溶接試験および長時間溶接試験とも送給抵抗Ｒおよびスリップ率ＳＬが低くアークが安定し、ライナ内の堆積量およびチップ磨耗も少ないなど極めて満足な結果であった。
【００３７】
なお、ワイヤＮo.３は、めっきなしソリッドワイヤ表面の潤滑剤中にＫを含まないのでアークがやや不安定であった。ワイヤＮo.４〜７は、めっきなしフラックス入りワイヤ表面の油脂またはエステルの基油に硫黄含有量が適量で活性硫黄分の少ない硫化油脂、硫化エステル、硫化脂肪酸または硫化オレフィンの１種以上、二硫化モリブデン、油溶性高分子化合物の１種以上を適量含有し、さらにリン酸エステル、アルキルホスホン酸誘導体またはレシチンの１種以上を適量含む送給潤滑剤が適量塗布されているので、ワイヤ表面の変色がなく短時間溶接試験および長時間溶接試験とも送給抵抗Ｒおよびスリップ率ＳＬが低くアークが安定し、ライナ内の堆積量およびチップ磨耗も少ないなど極めて満足な結果であった。
【００３８】
なお、ワイヤＮo.８は、送給潤滑剤中にリン酸エステル、アルキルホスホン酸誘導体またはレシチンの１種以上を含んでいないので、短時間溶接試験および長時間溶接試験とも送給抵抗Ｒが若干高くなった。比較例中ワイヤＮo.９は、送給潤滑剤中の硫化油脂と硫化オレフィンの硫黄含有量が多いので、ワイヤ表面が変色し、チップ部での通電性が不良となってアークがやや不安定となるとともに送給抵抗Ｒおよびスリップ率ＳＬの最高値が高くなった。
【００３９】
ワイヤＮo.１０は、送給潤滑剤中の硫化エステルの硫黄含有量が少ないので、短時間溶接試験および長時間溶接試験とも送給抵抗Ｒが高くアークが不安定であった。また、チップの摩耗量が多く長時間溶接試験ではアークが非常に不安定であった。さらに、リン酸エステル、アルキルホスホン酸誘導体およびレシチンの合計量が多いのでスパッタ発生量も多くなった。
【００４０】
ワイヤＮo.１１は、送給潤滑剤中の硫化エステルが多いので、ワイヤ表面が変色し、短時間溶接試験ではチップ部での通電性が不良となってアークがやや不安定となった。また、長時間溶接試験ではライナ内の堆積量が多くなり送給抵抗Ｒが高くアークが不安定であった。さらに、リン酸エステルが少ないので、短時間溶接試験で送給抵抗Ｒの最高値が高くなった。
【００４１】
ワイヤＮo.１２は、送給潤滑剤中の硫化脂肪酸と硫化エステルの合計量が少ないので、短時間溶接試験および長時間溶接試験とも送給抵抗Ｒが高くアークが不安定であった。また、チップの摩耗量が多く長時間溶接試験ではアークが非常に不安定であった。ワイヤＮo.１３は、送給潤滑剤中の二硫化モリブデンが多いので、短時間溶接試験および長時間溶接試験ともスリップ率ＳＬが高く、また、硫化脂肪酸および硫化エステルの活性硫黄含有量が多いので、ワイヤ表面が変色してチップ部での通電性が不良となってアークが非常に不安定であった。
【００４２】
ワイヤＮo.１４は、送給潤滑剤中の二硫化モリブデンが少ないので、長時間溶接試験では送給抵抗Ｒが高く、また、チップが摩耗してアークが非常に不安定であった。ワイヤＮo.１５は、送給潤滑剤中のポリブテンとポリメタアクリレートの合計量が多いので、チップ部での通電性が不良となってアークが不安定になった。また、カリウム化合物のＫ換算値が多いのでスパッタ発生量が多かった。
【００４３】
ワイヤＮo.１６は、送給潤滑剤中のポリブテンが少ないので、短時間溶接試験では部分的にアークがやや不安定となるとともに送給抵抗Ｒおよびスリップ率ＳＬの最高値が高くなった。また、長時間溶接試験ではライナ内の堆積量が多く送給抵抗Ｒが高くなってアークが不安定であった。ワイヤＮo.１７は、ワイヤ表面の送給潤滑油量が多いので、短時間溶接試験および長時間溶接試験ともスリップ率ＳＬが高くアークが不安定であった。また、長時間溶接試験ではライナ内の堆積量が多く送給抵抗Ｒも高くなった。
【００４４】
ワイヤＮo.１８は、ワイヤ表面の送給潤滑油量が少ないので、短時間溶接試験および長時間溶接試験とも送給抵抗Ｒが高くアークが不安定で、長期間溶接試験ではチップが摩耗し、さらに、カリウム化合物のＫ換算値が少ないのでアークが非常に不安定であった。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】フラックス入りワイヤの断面構造例を示した模式図である。
【図２】本発明の実施例におけるワイヤ送給性評価試験の装置を示す図面である。
【符号の説明】
【００４６】
１ 鋼製外皮
２ フラックス
３ 合せ目
４ 送給機
５ スプール巻きワイヤ
６ 送給ローラ
７ コンジットケーブル
８ トーチ
９ コンジットケーブル屈曲部
１０ 鋼板
１１ ワイヤ実速度検出器
１２ ロードセル
特許出願人 日鐵住金溶接工業株式会社 他１名
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤ表面に銅めっきが施されていないガスシールドアーク溶接用めっきなし鋼ワイヤに関し、特に軟質で長尺のコンジットケーブルを使用して溶接する場合においても、ワイヤ送給性に優れ、チップ摩耗の少ない全自動および半自動溶接用フラックス入りワイヤ、ソリッドワイヤ等のガスシールドアーク溶接用めっきなし鋼ワイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤは、細径（０．８〜１．６ｍｍ）でワイヤ表面に銅めっきが施されているものが使用されている。これは、ワイヤ表面に銅めっきが施されていないと、溶接時にコンジットケーブルに内包されたライナ内で摩擦抵抗による送給抵抗を受けること、さらにチップも摩擦によって摩耗して、アークが不安定になるからである。
【０００３】
しかし、ワイヤ表面に銅めっきが施されているワイヤを使用した場合は、溶接時にライナ内で摩擦によってワイヤ表面の銅めっきが剥がされ、長時間溶接しているとライナ内に銅屑が堆積して送給抵抗が大きくなり、ワイヤ送給性が不良となってアークが不安定になるという問題もある。一方、ワイヤ表面に銅めっきが施されていないワイヤについても、上記銅めっきの剥離の問題とともに、ワイヤ製造時に工程を大幅に省略できること、およびめっきの廃液の取扱が不要になるなどの利点から従来から種々の研究がされ実用化されている。
【０００４】
例えば、特開昭５３−６２４７号公報（特許文献１）に、ワイヤ表面に燐と硫黄を含む有機金属を添加した防錆潤滑油を塗布して、ワイヤ送給性、通電性および防錆などの諸性能を得るというめっきなし鋼ワイヤが開示されている。特開昭５５−１４１３９５号公報（特許文献２）には、ワイヤ表面に粉末状の硫黄と二硫化モリブデンとグラファイトの混合物を塗布し、溶接性能、通電特性および防錆性能を得るというめっきなし鋼ワイヤが開示されている。
【０００５】
また、特開平１１−１４７１９５号公報（特許文献３）には、ワイヤ表面に環状構造を有する炭化水素化合物を存在させて、潤滑物質の剥離を抑制して良好なワイヤ送給性を得るというめっきなし鋼ワイヤが開示されている。さらに、特開２００５−１６９４１５号公報（特許文献４）には、高級脂肪酸、アルカリ石鹸、金属石鹸、ＭｏＳ2、黒鉛、ＢＮ、フッ化物、タルクおよびマイカのうちの１種以上からなる固形潤滑剤皮膜と、その外周に脂肪酸エステルおよび潤滑油の１種以上の液体潤滑油を塗布し、スパッタ発生量の抑制とワイヤ送給性に優れためっきなし鋼ワイヤが開示されている。
【０００６】
しかし、ガスシールドアーク溶接用溶接用ワイヤを用いて安定した溶接を行うためには、ガスシールドアーク溶接用ワイヤを決められた一定の速度で溶接部に供給すること、つまりワイヤ送給性が良好であることが必要となる。ワイヤは送給ローラの送給力によってライナ内に押し込まれ、一方ライナ内面からは接触摩擦による送給抵抗を受ける。このとき、ライナが直線状態に近い比較的優しい使用環境化の場合には、送給抵抗はそれほど大きくならず、ワイヤ送給性に問題は生じないが屈曲個所が多く、屈曲半径（曲率半径）が小さく、あるいはライナが長尺化した場合等の過酷な使用環境下の場合には、送給抵抗が増加し送給力とのバランスが崩れ、ワイヤ送給性が悪化する。
【０００７】
前述のワイヤ表面に潤滑剤を塗布しためっきなし鋼ワイヤは、特にライナ内入口側でのライナとの接触により潤滑剤がワイヤ表面から脱落しやすく、長尺のライナの場合溶接トーチ近傍においてワイヤ表面の潤滑剤付着量が少なくなって送給抵抗が大きくなる。さらに脱落した潤滑剤、ライナとの摩擦によって削られたＦｅ粉およびワイヤとの摩擦によって削られたライナ表面のＺｎ粉、Ｆｅ粉などがライナ内で堆積するため、長期間溶接すると徐々にワイヤ送給性が劣化し、アークが不安定になる。さらに、チップも摩擦によって摩耗して、アークが不安定になるという問題が生じて満足できるものではない。
【特許文献１】特開昭５３−６２４７号公報
【特許文献２】特開昭５５−１４１３９５号公報
【特許文献３】特開平１１−１４７１９５号公報
【特許文献４】特開２００５−１６９４１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、長尺のライナを使用し、かつ屈曲箇所の多い場合においても短時間から長時間の溶接に至るまでワイヤ送給性が良好でチップ摩耗が少なく、アークが安定した溶接を行うことができるガスシールドアーク溶接用めっきなし鋼ワイヤを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の要旨とするところは、
（１）ガスシールドアーク溶接用めっきなし鋼ワイヤ表面に油脂またはエステルの１種以上の基油に硫黄含有量が５〜２０質量％の硫化油脂、硫化エステル、硫化脂肪酸または硫化オレフィンの１種以上を１５〜６５質量％、二硫化モリブデンを８〜３０質量％、油溶性高分子化合物の1種以上を５〜１５質量％含有し、その他不可避不純物からなる送給潤滑剤がワイヤ１０ｋｇ当たり０．５〜３．０ｇ付着していることを特徴とするガスシールドアーク溶接用めっきなし鋼ワイヤ。
【００１０】
（２）硫化油脂、硫化エステル、硫化脂肪酸または硫化オレフィンは、ＡＳＴＭ Ｄ１６６２に基づいて測定した１５０℃における活性硫黄分が４質量％以下であることを特徴とする前記（１）記載のガスシールドアーク溶接用めっきなし鋼ワイヤ。
（３）送給潤滑剤にリン酸エステル、アルキルホスホン酸誘導体またはレシチンの１種以上を１〜１０質量％含むことを特徴とする前記（１）または（２）記載のガスシールドアーク溶接用めっきなし鋼ワイヤ。
（４）送給潤滑剤にカリウム化合物をＫ換算値で０．５〜５質量％含むことを特徴とする前記（１）乃至（３）のいずれかに記載のガスシールドアーク溶接用めっきなし鋼ワイヤにある。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のガスシールドアーク溶接用めっきなし鋼ワイヤによれば、長尺のライナを使用し、かつ屈曲箇所の多い場合の溶接においても給電チップでの通電が安定してチップの摩耗が少なく、さらに短時間から長時間に至る溶接でも良好なワイヤ送給性およびアークが安定した溶接が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明者らは、前記課題を解決するためにガスシールドアーク溶接用めっきなし鋼ワイヤ表面に塗布する送給潤滑剤について種々検討した。その結果、めっきなし鋼ワイヤ表面に、油脂またはエステルの１種以上の基油に硫黄を適量含んだ硫化油脂、硫化エステル、硫化脂肪酸または硫化オレフィンと二硫化モリブデンおよび油溶性高分子化合物の１種以上を適量含んだ送給潤滑剤を塗布することにより、ライナの長さおよび屈曲に関係なく、短時間から長時間に至る溶接においてもチップの摩耗が少なく、良好なワイヤ送給性およびアークが安定した溶接ができることを見出した。また、前記潤滑剤にリン酸エステル、アルキルホスホン酸誘導体またはレシチンの１種以上を含むことにより、さらに良好なワイヤ送給性が発揮できることも見出した。さらに、カリウム化合物を適量含むことによって、特にめっきなしソリッドワイヤの場合アークが安定する。
以下、本発明の内容を詳細に説明する。
【００１３】
油脂またはエステルの１種以上の基油に硫黄含有量が５〜２０質量％の硫化油脂、硫化エステル、硫化脂肪酸または硫化オレフィンの１種以上を含有させることにより、これらの硫黄成分がワイヤ表面に化学吸着して潤滑膜を形成する。化学吸着した潤滑膜は、ワイヤ表面との化学結合で形成されており、ファンデルワールス力で形成される動植物油および鉱物油での物理吸着よりも結合力が強く、特に長時間溶接した場合のライナが高温になるほど結合力が強くなってワイヤ表面とライナとの摩擦係数を低くしてワイヤ送給性が良好となる。
【００１４】
硫化油脂、硫化エステル、硫化脂肪酸または硫化オレフィンの硫黄含有量が５質量％未満の場合、送給潤滑剤のワイヤ表面への吸着力が弱く送給抵抗の増加抑制効果が認められず、ワイヤ送給性改善は望めない。また、長時間溶接においてはチップが摩耗してアークが不安定になる。一方、２０質量％を超えると、ワイヤ表面の鉄素地と硫黄が反応して硫化鉄を生成してワイヤ表面が変色すると共にチップ部での通電性が不良となってアークが不安定になる。さらに、溶接金属に硫黄が歩留り高温割れ性や衝撃靭性を劣化させる。
【００１５】
また、硫化油脂、硫化エステル、硫化脂肪酸または硫化オレフィンの１種以上の前記基油への含有量が１５質量％未満の場合、ライナとワイヤ間での摩擦係数が高くなり、送給抵抗が増大してワイヤ送給性が不良となる。また、長時間溶接においてはチップが摩耗してアークが不安定になる。一方、６０質量％超では、ワイヤ表面の鉄素地と硫黄が反応して硫化鉄を生成してワイヤ表面が変色すると共にチップ部での通電性が不良となってアークが不安定になる。さらに、長時間溶接ではライナ内に送給潤滑剤が堆積されてワイヤ送給性が不良となる。
【００１６】
硫化油脂、硫化エステル、硫化脂肪酸または硫化オレフィンの活性硫黄分は、ワイヤ表面の鉄素地と反応し、硫化鉄を生成する。したがって、ＡＳＴＭ Ｄ１６６２に基づいて測定した１５０℃における活性硫黄分が４質量％超であると、ワイヤ表面の鉄素地と硫黄が反応して硫化鉄を生成してワイヤ表面が変色すると共にチップ部での通電性が不良となってアークが不安定になる。
【００１７】
二硫化モリブデンは、ライナとの摩擦抵抗を非常に小さくしてワイヤ送給性を良好にする。また、ライナとの接触によって少しずつ脱落した二硫化モリブデンは、長時間溶接によってライナ内に堆積されるが、堆積した二硫化モリブデンはライナとワイヤとの摩擦抵抗をさらに小さくする。さらに、チップとの摩擦抵抗をも少なくして長時間溶接してもチップの摩耗が極めて少ない。したがって、長時間溶接する場合においてもワイヤ送給性が良好で、安定した溶接が可能となる。二硫化モリブデンが８質量％未満であると、特に長時間溶接した場合にワイヤ送給性が不良となる。また、チップが摩耗してアークが不安定になる。一方、二硫化モリブデンが３０質量％を超えると、ワイヤ送給ローラ部でワイヤがスリップしてワイヤの送給が困難となる。
【００１８】
油溶性高分子化合物の１種以上は、前記二硫化モリブデンをワイヤ表面に均一に分散させるとともにワイヤ表面に二硫化モリブデンを強固に付着させる作用がありライナ内への脱落を防止する。油溶性高分子化合物としてはポリブテン、ポリイソブチレン、ポリアクリル酸エステル、ポリメタアクリレート、ポリアクリル酸、マレイン化ポリブテン、ポリエチレンおよびポリプロピレン等の平均分子量が６００から５０万の高分子化合物が挙げられる。
【００１９】
油溶性高分子化合物の１種以上が５質量％未満であると、二硫化モリブデンを均一に分散できず、部分的にワイヤ送給抵抗が大きくなったり、送給ローラ部でワイヤがスリップする。また、長時間溶接ではライナ内に送給潤滑剤が堆積されてワイヤ送給性が不良となる。一方、油溶性高分子化合物の１種以上が１５質量％を超えると、チップ部での通電性が不良となってアークが不安定になる。
【００２０】
ワイヤ表面の送給潤滑剤付着量は、ワイヤ１０ｋｇ当たり０．５〜３．０ｇ（以下、ｇ／１０ｋｇＷという。）とする。ワイヤ表面の送給潤滑剤付着量が０．５ｇ／１０ｋｇＷ未満では、潤滑性能不足によりワイヤ表面とライナとの摩擦係数が増大し、送給抵抗の増加抑制効果は期待できずワイヤ送給性が不良となる。また、チップが摩耗してアークが不安定になる。一方、３．０ｇ／１０ｋｇＷを超えると、過剰付着により送給ローラがスリップするため、ワイヤの安定送給が困難となる。また、長時間の溶接ではライナ内に送給潤滑剤が堆積しワイヤ送給性が不良となる。さらに、潤滑油成分は、Ｃ−Ｈ結合で構成されているため、溶接時に多量の水素が混入し、溶接金属部にピットやブローホールが生じやすくなる。
【００２１】
さらに、リン酸エステル、アルキルホスホン酸誘導体またはレシチンの１種以上は、各潤滑成分を均一に分散させてワイヤ表面に均一に塗布するとともに、潤滑剤の通電性を向上させる。リン酸エステル、アルキルホスホン酸誘導体またはレシチンの１種以上が１質量％未満では、各潤滑成分がワイヤ表面で偏析しやすくなり、ワイヤ送給性が安定しない部分が生じる。一方、１０質量％を超えるとスパッタ発生量が多くなり溶接作業性が劣化する。
【００２２】
また、送給潤滑剤にカリウム化合物をカリウム換算値で０．５〜５質量％含むことによって、特にめっきなしソリッドワイヤの場合アークが安定する。カリウム化合物のカリウム換算値が０．５質量％未満では効果が発揮できず、５質量％を超えると、スパッタ発生量が多くなる。カリウム化合物としては塩化カリウム、ステアリン酸カリウム、硝酸カリウム、硫酸カリウム、フッ化カリウム、臭化カリウム、クエン酸カリウム、炭酸カリウム等を用いることができる。
【００２３】
本発明で用いられる基油は、油脂とエステルとする。ここで油脂とは牛脂、ラード、パーム油、ヤシ油、ナタネ油または大豆油等をいう。エステルは、脂肪酸とアルコールから合成されるエステルであり、脂肪酸としては炭素数１２〜３６の一塩基酸または二塩基酸であり、アルコールとしては炭素数１〜１８の一価または多価アルコールが挙げられる。具体例としてはパルミチン酸エチルヘキシルエステル、オレイン酸ブチルエステル、イソステアリン酸ブチルカルビトールエステル、ベヘニン酸ラウリルエステル、ネオペンチルグリコールオレイン酸エステル、トリメチロールプロパンイソステアリン酸エステル、ペンタエリスリトールオレイン酸エステル、トリメチロールプロパンダイマー酸エステル等をいう。前記油脂またはエステルの１種以上の基油は、ワイヤ表面との物理吸着により潤滑膜を形成するとともに耐錆性を向上させる。
【００２４】
なお、ワイヤ表面の送給潤滑剤の粘性はワイヤ送給性に影響を与える要因となる。粘性が低いとライナとの接触により特に二硫化モリブデンがワイヤ表面から剥離しやすくなり、送給抵抗が増大する。逆に粘性が高いとワイヤ表面の送給潤滑剤が均一に塗布されず、部分的に送給抵抗が増大する。したがって、送給潤滑剤の粘度は３００〜１４００ｍｍ2／ｓであることが好ましい。
【００２５】
本発明の対象とするめっきなし鋼ワイヤは、図１（ａ）、（ｂ）に示すように鋼製外皮１内にフラックス２を充填し、合せ目３を有する断面構造のシームタイプのフラックス入りワイヤ、図１（ｃ）に示す断面構造のシームレスタイプのフラックス入りワイヤおよびソリッドワイヤを対象とする。
【実施例】
【００２６】
以下、本発明の効果を実施例により具体的に説明する。
表１に示す製品径１．２ｍｍのシームタイプ（図１の（ａ））およびシームレスタイプ（図１の（ｃ））めっきなしフラックス入りワイヤ（ＪＩＳ Ｚ ３３１３ ＹＦＷ−Ｃ５０ＤＲ）とめっきなしソリッドワイヤ（ＪＩＳ Ｚ ３３１２ ＹＧＷ１２）に各種送給潤滑剤を塗布してスプール巻きワイヤとした。なお、基油のエステルは表２に示すものを用いた。また、硫化油脂、硫化エステル、硫化脂肪酸または硫化オレフィンの１種以上は、表３に示すものを用いた。また、各試作ワイヤの送給潤滑剤の付着量は温トルエン抽出法により測定した。
【００２７】
【表１】
【００２８】
【表２】
【００２９】
【表３】
各試作ワイヤを１５０℃の恒温炉に６０日間保管して、ワイヤ表面状態を観察した後ワイヤ送給性および溶接後のライナ内への潤滑剤、他の堆積量を調べた。
【００３０】
ワイヤ送給性評価試験は、図２に示す装置を用いて行った。図２において送給機４にセットされたスプール巻きワイヤ５は、送給ローラ６により引き出され、コンジットケーブル７に内包したライナを経てその先端のトーチまで送給される。そして給電チップと鋼板１０の間でビードオンプレート溶接を行う。コンジットケーブル７は６ｍ長で、ワイヤに送給抵抗を与えるために、トーチ手元のコンジットケーブル屈曲をＳ字にした。
【００３１】
また、１５０ｍｍ径のループを２つ形成した屈曲部９を設けた。送給器には送給ローラの周速度Ｖｒ（＝設定ワイヤ速度）の検出器、ワイヤの実速度（Ｖｗ）検出器１１を備えている。送給性評価指標のスリップ率ＳＬはＳＬ＝（Ｖｒ−Ｖｗ）／Ｖｒ×１００％で表される。また、送給ローラ部に設けられたロードセル１２により送給時にワイヤがライナから受ける反力を送給抵抗Ｒとして検出した。
【００３２】
短時間溶接試験は、表４に示す溶接条件で２分間溶接して送給抵抗Ｒとスリップ率ＳＬを測定し、平均値を求めた。送給抵抗Ｒが４ｋｇｆ以下、スリップ率ＳＬが２％以下の場合に送給性良好と判定した。また、通電不良等により瞬間的に高くなる送給抵抗Ｒおよびスリップ率ＳＬの最大値を測定し、送給抵抗Ｒ：５ｋｇｆ以下、スリップ率ＳＬ：３％以下を送給性良好と判定した。
【００３３】
【表４】
長時間溶接試験は、表４に示す溶接条件で１０分溶接後５分休憩を１０回繰り返し合計１００分溶接し、１０分毎の送給抵抗Ｒとスリップ率ＳＬを測定し、平均値を求めた。各溶接時間で送給抵抗Ｒが５ｋｇｆ以下、スリップ率ＳＬが３％以下の場合に送給性良好と判定した。
【００３４】
また、１００分間溶接後のライナ内の堆積量を調査した。堆積量は、ライナを５０ｃｍ間隔で切断し、温トルエン抽出法により全ての堆積物の重量を測定した。堆積量がライナ長さ１００ｃｍ当たり５０ｍｇ以下を良好と判定した。
アークの安定性は、アーク状態を観察して評価した。スパッタ発生状態の評価は、小粒で少ないものを○、小粒または大粒で多いものを×として評価した。また、チップの摩耗量は、試験毎に新しい市販のチップ（内径１．４ｍｍ）を用いて、長期溶接試験終了後最も摩耗量の多い箇所の内径を測定した。チップ摩耗量の評価は、摩耗量が０．１ｍｍ以下を良好として評価した。それらの結果を表５にまとめて示す。
【００３５】
【表５】
表１および表５中、ワイヤＮo.１〜８が本発明例、ワイヤＮo.９〜１８は比較例である。
【００３６】
本発明例であるワイヤＮo.１、２は、めっきなしソリッドワイヤ表面の油脂またはエステルの基油に硫黄含有量が適量で活性硫黄分の少ない硫化油脂、硫化エステル、硫化脂肪酸または硫化オレフィンの１種以上、二硫化モリブデン、油溶性高分子化合物の１種以上を適量含有し、さらに、リン酸エステル、アルキルホスホン酸誘導体またはレシチンの１種以上、カリウム化合物のＫ換算値を適量含む送給潤滑剤が適量塗布されているので、ワイヤ表面の変色がなく短時間溶接試験および長時間溶接試験とも送給抵抗Ｒおよびスリップ率ＳＬが低くアークが安定し、ライナ内の堆積量およびチップ磨耗も少ないなど極めて満足な結果であった。
【００３７】
なお、ワイヤＮo.３は、めっきなしソリッドワイヤ表面の潤滑剤中にＫを含まないのでアークがやや不安定であった。ワイヤＮo.４〜７は、めっきなしフラックス入りワイヤ表面の油脂またはエステルの基油に硫黄含有量が適量で活性硫黄分の少ない硫化油脂、硫化エステル、硫化脂肪酸または硫化オレフィンの１種以上、二硫化モリブデン、油溶性高分子化合物の１種以上を適量含有し、さらにリン酸エステル、アルキルホスホン酸誘導体またはレシチンの１種以上を適量含む送給潤滑剤が適量塗布されているので、ワイヤ表面の変色がなく短時間溶接試験および長時間溶接試験とも送給抵抗Ｒおよびスリップ率ＳＬが低くアークが安定し、ライナ内の堆積量およびチップ磨耗も少ないなど極めて満足な結果であった。
【００３８】
なお、ワイヤＮo.８は、送給潤滑剤中にリン酸エステル、アルキルホスホン酸誘導体またはレシチンの１種以上を含んでいないので、短時間溶接試験および長時間溶接試験とも送給抵抗Ｒが若干高くなった。比較例中ワイヤＮo.９は、送給潤滑剤中の硫化油脂と硫化オレフィンの硫黄含有量が多いので、ワイヤ表面が変色し、チップ部での通電性が不良となってアークがやや不安定となるとともに送給抵抗Ｒおよびスリップ率ＳＬの最高値が高くなった。
【００３９】
ワイヤＮo.１０は、送給潤滑剤中の硫化エステルの硫黄含有量が少ないので、短時間溶接試験および長時間溶接試験とも送給抵抗Ｒが高くアークが不安定であった。また、チップの摩耗量が多く長時間溶接試験ではアークが非常に不安定であった。さらに、リン酸エステル、アルキルホスホン酸誘導体およびレシチンの合計量が多いのでスパッタ発生量も多くなった。
【００４０】
ワイヤＮo.１１は、送給潤滑剤中の硫化エステルが多いので、ワイヤ表面が変色し、短時間溶接試験ではチップ部での通電性が不良となってアークがやや不安定となった。また、長時間溶接試験ではライナ内の堆積量が多くなり送給抵抗Ｒが高くアークが不安定であった。さらに、リン酸エステルが少ないので、短時間溶接試験で送給抵抗Ｒの最高値が高くなった。
【００４１】
ワイヤＮo.１２は、送給潤滑剤中の硫化脂肪酸と硫化エステルの合計量が少ないので、短時間溶接試験および長時間溶接試験とも送給抵抗Ｒが高くアークが不安定であった。また、チップの摩耗量が多く長時間溶接試験ではアークが非常に不安定であった。ワイヤＮo.１３は、送給潤滑剤中の二硫化モリブデンが多いので、短時間溶接試験および長時間溶接試験ともスリップ率ＳＬが高く、また、硫化脂肪酸および硫化エステルの活性硫黄含有量が多いので、ワイヤ表面が変色してチップ部での通電性が不良となってアークが非常に不安定であった。
【００４２】
ワイヤＮo.１４は、送給潤滑剤中の二硫化モリブデンが少ないので、長時間溶接試験では送給抵抗Ｒが高く、また、チップが摩耗してアークが非常に不安定であった。ワイヤＮo.１５は、送給潤滑剤中のポリブテンとポリメタアクリレートの合計量が多いので、チップ部での通電性が不良となってアークが不安定になった。また、カリウム化合物のＫ換算値が多いのでスパッタ発生量が多かった。
【００４３】
ワイヤＮo.１６は、送給潤滑剤中のポリブテンが少ないので、短時間溶接試験では部分的にアークがやや不安定となるとともに送給抵抗Ｒおよびスリップ率ＳＬの最高値が高くなった。また、長時間溶接試験ではライナ内の堆積量が多く送給抵抗Ｒが高くなってアークが不安定であった。ワイヤＮo.１７は、ワイヤ表面の送給潤滑油量が多いので、短時間溶接試験および長時間溶接試験ともスリップ率ＳＬが高くアークが不安定であった。また、長時間溶接試験ではライナ内の堆積量が多く送給抵抗Ｒも高くなった。
【００４４】
ワイヤＮo.１８は、ワイヤ表面の送給潤滑油量が少ないので、短時間溶接試験および長時間溶接試験とも送給抵抗Ｒが高くアークが不安定で、長期間溶接試験ではチップが摩耗し、さらに、カリウム化合物のＫ換算値が少ないのでアークが非常に不安定であった。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】フラックス入りワイヤの断面構造例を示した模式図である。
【図２】本発明の実施例におけるワイヤ送給性評価試験の装置を示す図面である。
【符号の説明】
【００４６】
１ 鋼製外皮
２ フラックス
３ 合せ目
４ 送給機
５ スプール巻きワイヤ
６ 送給ローラ
７ コンジットケーブル
８ トーチ
９ コンジットケーブル屈曲部
１０ 鋼板
１１ ワイヤ実速度検出器
１２ ロードセル
特許出願人 日鐵住金溶接工業株式会社 他１名
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスシールドアーク溶接用めっきなし鋼ワイヤ表面に油脂またはエステルの１種以上の基油に硫黄含有量が５〜２０質量％の硫化油脂、硫化エステル、硫化脂肪酸または硫化オレフィンの１種以上を１５〜６０質量％、二硫化モリブデンを８〜３０質量％、油溶性高分子化合物の１種以上を５〜１５質量％含有し、その他不可避不純物からなる送給潤滑剤がワイヤ１０ｋｇ当たり０．５〜３．０ｇ付着していることを特徴とするガスシールドアーク溶接用めっきなし鋼ワイヤ。
【請求項２】
硫化油脂、硫化エステル、硫化脂肪酸または硫化オレフィンは、ＡＳＴＭ Ｄ１６６２に基づいて測定した１５０℃における活性硫黄分が４質量％以下であることを特徴とする請求項１記載のガスシールドアーク溶接用めっきなし鋼ワイヤ。
【請求項３】
送給潤滑剤にリン酸エステル、アルキルホスホン酸誘導体またはレシチンの１種以上を１〜１０質量％含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガスシールドアーク溶接用めっきなし鋼ワイヤ。
【請求項４】
送給潤滑剤にカリウム化合物をＫ換算値で０．５〜５質量％含むことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のガスシールドアーク溶接用めっきなし鋼ワイヤ。
【請求項１】
ガスシールドアーク溶接用めっきなし鋼ワイヤ表面に油脂またはエステルの１種以上の基油に硫黄含有量が５〜２０質量％の硫化油脂、硫化エステル、硫化脂肪酸または硫化オレフィンの１種以上を１５〜６０質量％、二硫化モリブデンを８〜３０質量％、油溶性高分子化合物の１種以上を５〜１５質量％含有し、その他不可避不純物からなる送給潤滑剤がワイヤ１０ｋｇ当たり０．５〜３．０ｇ付着していることを特徴とするガスシールドアーク溶接用めっきなし鋼ワイヤ。
【請求項２】
硫化油脂、硫化エステル、硫化脂肪酸または硫化オレフィンは、ＡＳＴＭ Ｄ１６６２に基づいて測定した１５０℃における活性硫黄分が４質量％以下であることを特徴とする請求項１記載のガスシールドアーク溶接用めっきなし鋼ワイヤ。
【請求項３】
送給潤滑剤にリン酸エステル、アルキルホスホン酸誘導体またはレシチンの１種以上を１〜１０質量％含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガスシールドアーク溶接用めっきなし鋼ワイヤ。
【請求項４】
送給潤滑剤にカリウム化合物をＫ換算値で０．５〜５質量％含むことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のガスシールドアーク溶接用めっきなし鋼ワイヤ。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００９−９０３３９（Ｐ２００９−９０３３９Ａ）
【公開日】平成２１年４月３０日（２００９．４．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２６３８７５（Ｐ２００７−２６３８７５）
【出願日】平成１９年１０月１０日（２００７．１０．１０）
【出願人】（３０２０４０１３５）日鐵住金溶接工業株式会社 (172)
【出願人】（０００２０７３９９）大同化学工業株式会社 (22)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月３０日（２００９．４．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月１０日（２００７．１０．１０）
【出願人】（３０２０４０１３５）日鐵住金溶接工業株式会社 (172)
【出願人】（０００２０７３９９）大同化学工業株式会社 (22)
【Ｆターム（参考）】
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