ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
【課題】 軟質で長尺のコンジットケーブルを使用して長時間溶接する場合においても、コンジットライナ内の詰まり量が少なくワイヤ送給性が良好でアークが安定したガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤを提供する。
【解決手段】 ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤのワイヤ表面下層部に、二硫化モリブデンを５〜３０質量％含むニトロセルロースをワイヤ１０ｋｇあたり０．０５〜１．５ｇ、ワイヤ表面上層部に常温で液体の潤滑油を０．３〜２．５ｇ有することを特徴とする。また、ニトロセルロースに、グラファイトを１〜１５質量％含むことを特徴とする。さらに、常温で液体の潤滑油にリン脂質を１〜３０質量％含むことも特徴とする。
【解決手段】 ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤのワイヤ表面下層部に、二硫化モリブデンを５〜３０質量％含むニトロセルロースをワイヤ１０ｋｇあたり０．０５〜１．５ｇ、ワイヤ表面上層部に常温で液体の潤滑油を０．３〜２．５ｇ有することを特徴とする。また、ニトロセルロースに、グラファイトを１〜１５質量％含むことを特徴とする。さらに、常温で液体の潤滑油にリン脂質を１〜３０質量％含むことも特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤに関し、軟質で長尺のコンジットケーブルを使用して長時間溶接する場合において、ワイヤ送給性が良好でアークが安定したガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、図１（ａ）に示すように鋼製外皮部１内にフラックス２を内包し、鋼製外皮の合わせ目のない断面構造のシームレスタイプのフラックス入りワイヤと図１（ｂ）、（ｃ）に示す鋼製外皮部１に合わせ目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の細径（０．８〜１．６ｍｍ）が多く使用されている。図１（ａ）のシームレスタイプのフラックス入りワイヤは、ワイヤ表面に銅メッキが施され、溶接時にコンジットケーブルに内包されたコンジットチューブ内での摩擦抵抗による送給抵抗の低減と、耐チップ摩耗性を良好にしている。
【０００３】
しかし、ワイヤ表面に銅めっきが施されているシームレスタイプのワイヤを使用した場合には、溶接時に、コンジットチューブ内での摩擦によってワイヤ表面の銅めっきが剥がれ、長時間使用しているとコンジットチューブ内に銅くずが蓄積されて送給抵抗が大きくなり、ワイヤ送給性が悪くなってアークが不安定になるという問題もある。
【０００４】
また、特開昭５０−６４１３６号公報（特許文献１）に、ワイヤ表面に非硬化性の界面活性剤と非硬化性の高分子石油とを混合した液体を塗布して、耐錆性と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。特公昭５５−２４３９３号公報（特許文献２）には、ワイヤ表面にジンクジチオフオスフエート（Ｚｎ−ＤＴＰ）を添加した防錆潤滑油を塗布して、チップ摩耗の減少、耐錆性および良好なワイヤ送給性が得られるというめっきなし鋼ワイヤが、特開昭５５−１２８３９５号公報（特許文献３）には、ワイヤ表面に粉末状の硫黄とグラファイトを塗布して、溶接性能、通電性能および、耐錆性を向上しためっきなし鋼ワイヤが開示されている。さらに、特開平１１−１４７１９５号公報（特許文献４）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。
【０００５】
しかしながら、溶接の対象となる構造物によっては、溶接が狭隘部で行われることが多く、それらの場所での使いやすさという点から、溶接機のワイヤ送給装置の送給ローラから溶接トーチまでのコンジットケーブルは、曲げて使い易くするため、柔らかくかつ長くなる傾向にある。前述の開示技術では長くて曲げやすいコンジットケーブルを用いて溶接すると、ワイヤ送給時、そのコンジットケーブル内のコンジトチューブ内をワイヤが通る時に摩擦抵抗が大きくなり、溶接時のワイヤ送給に支障をきたし、アークが不安定になって溶接ができなくなる。
【０００６】
また、ワイヤとコンジットチューブとの摩擦により銅めっき鋼ワイヤの場合、銅屑がコンジットチューブ内に堆積し、まためっきなし鋼ワイヤの場合、ワイヤ表面の潤滑剤やワイヤ鉄素地が削れて堆積し、コンジットライナ内で前記銅屑、潤滑剤および削れた鉄などの堆積量（以下、詰まり量という。）が増加しワイヤ送給性を不安定にさせるという問題が生じて満足できるものではない。
【０００７】
また、特開平２０００−３１６２９７号公報（特許文献５）には、絶縁性無機質物質および／または導電性無機質粉末が、ポリビニルアルコールと共に付着させアークの安定性が良好なノーめっきワイヤの開示がある。
しかし、ポリビニルアルコールは、水酸基が多いので高温となるコンジットチューブ内で水を吸収して、前記絶縁性無機質物質および導電性無機質粉末とともに脱落して詰まり量が多くなってワイヤ送給抵抗が大きくなりアークが不安定になるという問題がある。
【０００８】
【特許文献１】特開昭５０−６４１３６号公報
【特許文献２】特公昭５５−２４３９３号公報
【特許文献３】特開昭５５−１２８３９５号公報
【特許文献４】特開平１１−１４７１９５号公報
【特許文献５】特開平２０００−３１６２９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、軟質で長尺のコンジットケーブルを使用して長時間溶接する場合においても、コンジットチューブ内の詰まり量が少なくワイヤ送給性が良好でアークが安定したガスシールドアーク溶接用フラックス入り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】
【００１０】
本発明の要旨とするところは、ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤのワイヤ表面下層部に、二硫化モリブデンを５〜３０質量％含むニトロセルロースをワイヤ１０ｋｇあたり０．０５〜１．５ｇ、ワイヤ表面上層部に常温で液体の潤滑油を０．３〜２．５ｇ有することを特徴とする。また、ニトロセルロースに、グラファイトを１〜１５質量％含むことを特徴とする。さらに、常温で液体の潤滑油にリン脂質を１〜３０質量％含むことも特徴とするガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤにある。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤによれば、軟質で長尺のコンジットケーブルを使用して長時間溶接する場合においても、ワイヤ送給ローラでのスリップがなく、コンジットチューブ内への詰まり量が少なくワイヤ送給性が良好で、ワイヤと溶接チップとの通電性も良好であるので安定したアークが確保できる。
【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フラックス入り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、ワイヤ表面下層部に二硫化モリブデンを含むニトロセルロースを、ワイヤ表面上層部に常温で液体の潤滑油を適量塗布することによって、軟質で長尺のコンジットケーブルを使用して長時間溶接する場合においてもコンジットチューブ内への詰まり量が少なくワイヤ送給性が良好となり、さらにニトロセルロースにグラファイト、潤滑油にリン脂質を含ませることによって溶接チップとの通電性が良好となり、安定したアークが得られることを見出した。
【００１３】
ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤのワイヤ表面の下層部に、二硫化モリブデンを５〜３０質量％（以下、％という。）含むニトロセルロースをワイヤ１０ｋｇ当たり０．０５〜１．５ｇ（以下、ｇ／１０ｋｇＷという。）含む。二硫化モリブデンは、コンジットチューブ内での摩擦抵抗を抑制してワイヤ送給性を良好にする。ニトロセルロース中の二硫化モリブデンが５％未満であると、コンジットチューブ内での摩擦抵抗が大きくなってワイヤ送給性が不良となりアークが不安定となる。一方、ニトロセルロース中の二硫化モリブデンが３０％を超えると、二硫化モリブデンがコンジットチューブ内で脱落し、詰まり量が増加して長時間溶接していると送給抵抗が大きくなりワイヤ送給性が不良となりアークが不安定となる。なお、二硫化モリブデンの粒径は１．０μｍ以下であることが脱落性およびワイヤ送給性から好ましい。
【００１４】
ニトロセルロースは、二硫化モリブデンまたは後述するグラファイトと二硫化モリブデンをワイヤ表面に強固に付着させコンジットチューブ内での脱落を防止する。ワイヤ下層部に、前記二硫化モリブデンまたは二硫化モリブデンとグラファイトを含むニトロセルロースの塗布量が０．０５ｇ／１０ｋｇＷ未満であると、ニトロセルロース中の二硫化モリブデンやグラファイトのワイヤへの密着性が弱くなり、コンジットチューブ内での詰まり量が増加して、送給抵抗が大きくなりワイヤ送給性が劣化する。一方、二硫化モリブデンまたは二硫化モリブデンとグラファイトを含むニトロセルロースが１．５ｇ／１０ｋｇＷを超えると、溶接チップでの通電性が劣化しアークが不安定となる。
【００１５】
ワイヤ表面上層部に塗布する常温で液体の潤滑油は、ワイヤ表面に薄い油膜を形成し、ワイヤ送給時に二硫化モリブデンの潤滑作用と共にワイヤ送給性を向上させる。さらにワイヤの耐錆性を向上させる。ワイヤ表面上層部の常温で液体である潤滑油が０．３ｇ／１０ｋｇＷ未満であると、ワイヤの潤滑性が劣り、溶接時にコンジットライナとワイヤの摩擦抵抗が増大し、送給抵抗が大きくなる。一方、２．５ｇ／１０ｋｇＷを超えると、溶接時にワイヤを送給する送給ローラでワイヤがスリップし、円滑にワイヤが送給されなくなり、アークが不安定になる。
【００１６】
なお、常温で液体である潤滑油は、動植物油、鉱物油あるいは合成油のいずれでもよい。動植物油としては、パーム油、菜種油、ひまし油、豚油、牛油、魚油等を、鉱物油としては、マシン油、タービン油、スピンドル油等を用いることができる。合成油としては、炭化水素系、エステル系、ポリグリコール系、ポリフェノール系、シリコーン系、フロロカーボン系を用いることができる。潤滑油中には、さらに潤滑性能を向上させるため、各種脂肪酸をはじめとする油性剤やりん系、ハロゲン系、イオウ系の極圧剤を加えてもよく、また潤滑剤の酸化を防ぐための添加剤（酸化防止剤）を加えてもよい。
【００１７】
さらに、ワイヤ表面下層部の二硫化モリブデンを含むニトロセルロースにグラファイトを含むことによって、溶接チップ部での通電性を向上させアークを安定にする。ニトロセルロース中のグラファイトが１％未満であると、その効果が得られず、１５％を超えると、ニトロセルロースのワイヤ表面への密着性が劣化し、二硫化モリブデンおよびグラファイトを含むニトロセルロースがコンジットチューブ内で剥離して、コンジットチューブ内の詰まり量が増加し、送給抵抗が大きくなりワイヤ送給性が劣化する。なお、グラファイトの粒径は１μｍ以下であることが脱落性および溶接チップ部での通電性から好ましい。
【００１８】
また、ワイヤ表面上層部に塗布する常温で液体の潤滑油にリン脂質を１〜３０％含むことによって、さらに溶接チップでの通電性が向上してアークが安定する。常温で液体である潤滑油中のリン脂質が１％未満であると、その効果が得られず、３０％を超えると、スパッタ発生量が多くなる。
【００１９】
本発明にいうリン脂質とは、レシチン（フォスファチジルコリン）フォスファチジルエタノールアミン、フォスファチジルイノシトールなどのリン脂質を９５％程度含有する粉末状のもの、リン脂質を６５％および大豆油などの植物油を３５％程度含有するペースト状のものなどもあり、いずれも使用することができ、中でも、大豆油から得られるレシチンが好ましい。
【００２０】
本発明のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤの製造方法は、仕上げ伸線後のワイヤ表面下層部に、ニトロセルロースと二硫化モリブデンまたはニトロセルロース、二硫化モリブデンおよびグラファイトを溶剤（有機溶剤等）で溶かし、ワイヤ表面下層部にスプレー塗布または静電塗布などの方法でワイヤ長手方向に均一に付着して乾燥させる。次にワイヤ表面上層部に、潤滑油またはリン脂質を含む潤滑油を静電塗布などの方法でワイヤ長手方向に均一に付着させて製造する。
【実施例】
【００２１】
以下、本発明の効果を実施例にて具体的に説明する。
ワイヤ径１．２ｍｍのめっき無しのガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ（ＪＩＳ Ｚ３３１３ ＹＦＷ−Ｃ５０ＤＲ）を用いて表１に示すワイヤ表面下層部に二硫化モリブデンおよび二硫化モリブデンとグラファイトを含むニトロセルロース、ワイヤ表面上層部に各種潤滑油またはリン脂質を含む潤滑油を塗布した各種フラックス入りワイヤを試作してスプール巻きワイヤとした。なおワイヤは合わせ目のないシームレスタイプとした。
【００２２】
【表１】
【００２３】
各試作ワイヤにつきワイヤ送給性、アーク状態およびコンジットチューブ内の詰まり量を調査した。ワイヤ送給性、ライナ詰まり量およびアーク状態の評価は、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に内包されたコンジットチューブを経てその先端のトーチ８からチップ９まで送給される。そしてチップ９と鋼板１０と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の長さで、送給抵抗を与えるために７５ｍｍ径のループを２つ形成した屈曲部１１を設けた。送給機４には送給ローラの周速度Ｖｒ（設定ワイヤ速度）の検知器（図示せず）、ワイヤ実速度Ｖｗ検出器１２を備えている。
【００２４】
ワイヤ送給性指標のスリップ率ＳＬは、ＳＬ＝（Ｖｒ−Ｖｗ）／Ｖｒ×１００で表される。また、送給ローラ６の部分に設けられたロードセル１３によりワイヤ送給時にワイヤがコンジットチューブから受ける反力を送給抵抗Ｒとして検出した。溶接は表２に示す条件で３０分間溶接し、スリップ率ＳＬと送給抵抗Ｒを測定してその平均値を求めた。スリップ率ＳＬが５％以下、送給抵抗Ｒが７ｋｇｆ以下の場合にワイヤ送給性良好と判断した。また、アーク安定性の評価は、溶接時のアーク状態を官能評価し、ライナ詰まり量の評価は、試作ワイヤ毎に新品のコンジットチューブを用いて溶接し、溶接終了後コンジットライナを切断し、詰まり量を目視して評価した。それらの結果を表３にまとめて示す。
【００２５】
【表２】
【００２６】
【表３】
【００２７】
表１および表３中のワイヤＮｏ．１〜６が本発明例、ワイヤＮｏ．７〜１２が比較例である。
本発明例であるワイヤＮｏ．１〜６は、ワイヤ表面下層部のニトロセルロースに含有される二硫化モリブデンまたは二硫化モリブデンとグラファイトの量およびそれらの塗布量が適正で、ワイヤ表面上層部の潤滑油塗布量および潤滑油に含有されるリン脂質の量が適正であるので、ワイヤ送給抵抗およびスリップ率が低く、ワイヤと溶接チップとの通電性が良好であるのでアークが安定しており、さらにコンジットチューブ部内への詰まり量も少ないなど、極めて満足な結果であった。
【００２８】
比較例中ワイヤＮｏ．７、ワイヤ表面下層部のニトロセルロース中の二硫化モリブデン含有量が少ないので、溶接のスタート時から送給抵抗Ｒが高くなりアークが不安定になった。また、ワイヤ表面上層部の潤滑油中のリン脂質（レシチン）含有量が多いので、スパッタ発生量が多くなった。
ワイヤＮｏ．８は、ワイヤ表面下層部のニトロセルロース中の二硫化モリブデン含有量が多いので、コンジットチューブ内への詰まり量が多くなって溶接の後半に送給抵抗Ｒが高く、またニトロセルロース中にグラファイト、ワイヤ表層部の潤滑油中にリン脂質を含まないので、アークも不安定となった。
【００２９】
ワイヤＮｏ．９は、ワイヤ表面上層部のリン脂質を含む潤滑油の塗布量が少ないので、溶接のスタート時から送給抵抗Ｒが高くなりアークが不安定になった。また、ワイヤ表面下層部のニトロセルロース中のグラファイト含有量が多いので、コンジットチューブ内への詰まり量が多くなって溶接の後半にさらに送給抵抗Ｒが高くなった。
ワイヤＮｏ．１０は、ワイヤ表面上層部の潤滑油塗布量が多いので、スリップ率が高くなった。また、ワイヤ表面下層部のニトロセルロース中にグラファイト、ワイヤ表面上層部の潤滑油中にリン脂質を含まないので、ワイヤと溶接チップとの間の通電性が悪くなり、アークも不安定になった。
【００３０】
ワイヤＮｏ．１１は、ワイヤ表面上層部の二硫化モリブデンおよびグラファイトを含むニトロセルロースの塗布量が少ないので、コンジットチューブ内への詰まり量が多くなって溶接の後半に送給抵抗Ｒが高くなり、アークもやや不安定となった。
ワイヤＮｏ．１２は、ワイヤ表面上層部の二硫化モリブデンおよびグラファイトを含むニトロセルロースの塗布量が多いので、ワイヤと溶接チップとの間の通電性が悪くなり、アークが不安定になった。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】フラックス入りワイヤの断面構造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試験の装置を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１ 鋼製外皮部
２ フラックス
３ 合わせ目
４ 送給機
５ スプール巻ワイヤ
６ 送給ローラ
７ コンジットケーブル
８ トーチ
９ 溶接チップ
１０ 鋼板
１１ コンジットケーブルの屈曲部
１２ ワイヤの実速度検出器
１３ ロードセル
特許出願人 日鐵住金溶接工業株式会社
代理人 弁理士 椎 名 彊 他１
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤに関し、軟質で長尺のコンジットケーブルを使用して長時間溶接する場合において、ワイヤ送給性が良好でアークが安定したガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、図１（ａ）に示すように鋼製外皮部１内にフラックス２を内包し、鋼製外皮の合わせ目のない断面構造のシームレスタイプのフラックス入りワイヤと図１（ｂ）、（ｃ）に示す鋼製外皮部１に合わせ目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の細径（０．８〜１．６ｍｍ）が多く使用されている。図１（ａ）のシームレスタイプのフラックス入りワイヤは、ワイヤ表面に銅メッキが施され、溶接時にコンジットケーブルに内包されたコンジットチューブ内での摩擦抵抗による送給抵抗の低減と、耐チップ摩耗性を良好にしている。
【０００３】
しかし、ワイヤ表面に銅めっきが施されているシームレスタイプのワイヤを使用した場合には、溶接時に、コンジットチューブ内での摩擦によってワイヤ表面の銅めっきが剥がれ、長時間使用しているとコンジットチューブ内に銅くずが蓄積されて送給抵抗が大きくなり、ワイヤ送給性が悪くなってアークが不安定になるという問題もある。
【０００４】
また、特開昭５０−６４１３６号公報（特許文献１）に、ワイヤ表面に非硬化性の界面活性剤と非硬化性の高分子石油とを混合した液体を塗布して、耐錆性と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。特公昭５５−２４３９３号公報（特許文献２）には、ワイヤ表面にジンクジチオフオスフエート（Ｚｎ−ＤＴＰ）を添加した防錆潤滑油を塗布して、チップ摩耗の減少、耐錆性および良好なワイヤ送給性が得られるというめっきなし鋼ワイヤが、特開昭５５−１２８３９５号公報（特許文献３）には、ワイヤ表面に粉末状の硫黄とグラファイトを塗布して、溶接性能、通電性能および、耐錆性を向上しためっきなし鋼ワイヤが開示されている。さらに、特開平１１−１４７１９５号公報（特許文献４）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。
【０００５】
しかしながら、溶接の対象となる構造物によっては、溶接が狭隘部で行われることが多く、それらの場所での使いやすさという点から、溶接機のワイヤ送給装置の送給ローラから溶接トーチまでのコンジットケーブルは、曲げて使い易くするため、柔らかくかつ長くなる傾向にある。前述の開示技術では長くて曲げやすいコンジットケーブルを用いて溶接すると、ワイヤ送給時、そのコンジットケーブル内のコンジトチューブ内をワイヤが通る時に摩擦抵抗が大きくなり、溶接時のワイヤ送給に支障をきたし、アークが不安定になって溶接ができなくなる。
【０００６】
また、ワイヤとコンジットチューブとの摩擦により銅めっき鋼ワイヤの場合、銅屑がコンジットチューブ内に堆積し、まためっきなし鋼ワイヤの場合、ワイヤ表面の潤滑剤やワイヤ鉄素地が削れて堆積し、コンジットライナ内で前記銅屑、潤滑剤および削れた鉄などの堆積量（以下、詰まり量という。）が増加しワイヤ送給性を不安定にさせるという問題が生じて満足できるものではない。
【０００７】
また、特開平２０００−３１６２９７号公報（特許文献５）には、絶縁性無機質物質および／または導電性無機質粉末が、ポリビニルアルコールと共に付着させアークの安定性が良好なノーめっきワイヤの開示がある。
しかし、ポリビニルアルコールは、水酸基が多いので高温となるコンジットチューブ内で水を吸収して、前記絶縁性無機質物質および導電性無機質粉末とともに脱落して詰まり量が多くなってワイヤ送給抵抗が大きくなりアークが不安定になるという問題がある。
【０００８】
【特許文献１】特開昭５０−６４１３６号公報
【特許文献２】特公昭５５−２４３９３号公報
【特許文献３】特開昭５５−１２８３９５号公報
【特許文献４】特開平１１−１４７１９５号公報
【特許文献５】特開平２０００−３１６２９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、軟質で長尺のコンジットケーブルを使用して長時間溶接する場合においても、コンジットチューブ内の詰まり量が少なくワイヤ送給性が良好でアークが安定したガスシールドアーク溶接用フラックス入り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】
【００１０】
本発明の要旨とするところは、ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤのワイヤ表面下層部に、二硫化モリブデンを５〜３０質量％含むニトロセルロースをワイヤ１０ｋｇあたり０．０５〜１．５ｇ、ワイヤ表面上層部に常温で液体の潤滑油を０．３〜２．５ｇ有することを特徴とする。また、ニトロセルロースに、グラファイトを１〜１５質量％含むことを特徴とする。さらに、常温で液体の潤滑油にリン脂質を１〜３０質量％含むことも特徴とするガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤにある。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤによれば、軟質で長尺のコンジットケーブルを使用して長時間溶接する場合においても、ワイヤ送給ローラでのスリップがなく、コンジットチューブ内への詰まり量が少なくワイヤ送給性が良好で、ワイヤと溶接チップとの通電性も良好であるので安定したアークが確保できる。
【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フラックス入り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、ワイヤ表面下層部に二硫化モリブデンを含むニトロセルロースを、ワイヤ表面上層部に常温で液体の潤滑油を適量塗布することによって、軟質で長尺のコンジットケーブルを使用して長時間溶接する場合においてもコンジットチューブ内への詰まり量が少なくワイヤ送給性が良好となり、さらにニトロセルロースにグラファイト、潤滑油にリン脂質を含ませることによって溶接チップとの通電性が良好となり、安定したアークが得られることを見出した。
【００１３】
ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤのワイヤ表面の下層部に、二硫化モリブデンを５〜３０質量％（以下、％という。）含むニトロセルロースをワイヤ１０ｋｇ当たり０．０５〜１．５ｇ（以下、ｇ／１０ｋｇＷという。）含む。二硫化モリブデンは、コンジットチューブ内での摩擦抵抗を抑制してワイヤ送給性を良好にする。ニトロセルロース中の二硫化モリブデンが５％未満であると、コンジットチューブ内での摩擦抵抗が大きくなってワイヤ送給性が不良となりアークが不安定となる。一方、ニトロセルロース中の二硫化モリブデンが３０％を超えると、二硫化モリブデンがコンジットチューブ内で脱落し、詰まり量が増加して長時間溶接していると送給抵抗が大きくなりワイヤ送給性が不良となりアークが不安定となる。なお、二硫化モリブデンの粒径は１．０μｍ以下であることが脱落性およびワイヤ送給性から好ましい。
【００１４】
ニトロセルロースは、二硫化モリブデンまたは後述するグラファイトと二硫化モリブデンをワイヤ表面に強固に付着させコンジットチューブ内での脱落を防止する。ワイヤ下層部に、前記二硫化モリブデンまたは二硫化モリブデンとグラファイトを含むニトロセルロースの塗布量が０．０５ｇ／１０ｋｇＷ未満であると、ニトロセルロース中の二硫化モリブデンやグラファイトのワイヤへの密着性が弱くなり、コンジットチューブ内での詰まり量が増加して、送給抵抗が大きくなりワイヤ送給性が劣化する。一方、二硫化モリブデンまたは二硫化モリブデンとグラファイトを含むニトロセルロースが１．５ｇ／１０ｋｇＷを超えると、溶接チップでの通電性が劣化しアークが不安定となる。
【００１５】
ワイヤ表面上層部に塗布する常温で液体の潤滑油は、ワイヤ表面に薄い油膜を形成し、ワイヤ送給時に二硫化モリブデンの潤滑作用と共にワイヤ送給性を向上させる。さらにワイヤの耐錆性を向上させる。ワイヤ表面上層部の常温で液体である潤滑油が０．３ｇ／１０ｋｇＷ未満であると、ワイヤの潤滑性が劣り、溶接時にコンジットライナとワイヤの摩擦抵抗が増大し、送給抵抗が大きくなる。一方、２．５ｇ／１０ｋｇＷを超えると、溶接時にワイヤを送給する送給ローラでワイヤがスリップし、円滑にワイヤが送給されなくなり、アークが不安定になる。
【００１６】
なお、常温で液体である潤滑油は、動植物油、鉱物油あるいは合成油のいずれでもよい。動植物油としては、パーム油、菜種油、ひまし油、豚油、牛油、魚油等を、鉱物油としては、マシン油、タービン油、スピンドル油等を用いることができる。合成油としては、炭化水素系、エステル系、ポリグリコール系、ポリフェノール系、シリコーン系、フロロカーボン系を用いることができる。潤滑油中には、さらに潤滑性能を向上させるため、各種脂肪酸をはじめとする油性剤やりん系、ハロゲン系、イオウ系の極圧剤を加えてもよく、また潤滑剤の酸化を防ぐための添加剤（酸化防止剤）を加えてもよい。
【００１７】
さらに、ワイヤ表面下層部の二硫化モリブデンを含むニトロセルロースにグラファイトを含むことによって、溶接チップ部での通電性を向上させアークを安定にする。ニトロセルロース中のグラファイトが１％未満であると、その効果が得られず、１５％を超えると、ニトロセルロースのワイヤ表面への密着性が劣化し、二硫化モリブデンおよびグラファイトを含むニトロセルロースがコンジットチューブ内で剥離して、コンジットチューブ内の詰まり量が増加し、送給抵抗が大きくなりワイヤ送給性が劣化する。なお、グラファイトの粒径は１μｍ以下であることが脱落性および溶接チップ部での通電性から好ましい。
【００１８】
また、ワイヤ表面上層部に塗布する常温で液体の潤滑油にリン脂質を１〜３０％含むことによって、さらに溶接チップでの通電性が向上してアークが安定する。常温で液体である潤滑油中のリン脂質が１％未満であると、その効果が得られず、３０％を超えると、スパッタ発生量が多くなる。
【００１９】
本発明にいうリン脂質とは、レシチン（フォスファチジルコリン）フォスファチジルエタノールアミン、フォスファチジルイノシトールなどのリン脂質を９５％程度含有する粉末状のもの、リン脂質を６５％および大豆油などの植物油を３５％程度含有するペースト状のものなどもあり、いずれも使用することができ、中でも、大豆油から得られるレシチンが好ましい。
【００２０】
本発明のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤの製造方法は、仕上げ伸線後のワイヤ表面下層部に、ニトロセルロースと二硫化モリブデンまたはニトロセルロース、二硫化モリブデンおよびグラファイトを溶剤（有機溶剤等）で溶かし、ワイヤ表面下層部にスプレー塗布または静電塗布などの方法でワイヤ長手方向に均一に付着して乾燥させる。次にワイヤ表面上層部に、潤滑油またはリン脂質を含む潤滑油を静電塗布などの方法でワイヤ長手方向に均一に付着させて製造する。
【実施例】
【００２１】
以下、本発明の効果を実施例にて具体的に説明する。
ワイヤ径１．２ｍｍのめっき無しのガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ（ＪＩＳ Ｚ３３１３ ＹＦＷ−Ｃ５０ＤＲ）を用いて表１に示すワイヤ表面下層部に二硫化モリブデンおよび二硫化モリブデンとグラファイトを含むニトロセルロース、ワイヤ表面上層部に各種潤滑油またはリン脂質を含む潤滑油を塗布した各種フラックス入りワイヤを試作してスプール巻きワイヤとした。なおワイヤは合わせ目のないシームレスタイプとした。
【００２２】
【表１】
【００２３】
各試作ワイヤにつきワイヤ送給性、アーク状態およびコンジットチューブ内の詰まり量を調査した。ワイヤ送給性、ライナ詰まり量およびアーク状態の評価は、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に内包されたコンジットチューブを経てその先端のトーチ８からチップ９まで送給される。そしてチップ９と鋼板１０と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の長さで、送給抵抗を与えるために７５ｍｍ径のループを２つ形成した屈曲部１１を設けた。送給機４には送給ローラの周速度Ｖｒ（設定ワイヤ速度）の検知器（図示せず）、ワイヤ実速度Ｖｗ検出器１２を備えている。
【００２４】
ワイヤ送給性指標のスリップ率ＳＬは、ＳＬ＝（Ｖｒ−Ｖｗ）／Ｖｒ×１００で表される。また、送給ローラ６の部分に設けられたロードセル１３によりワイヤ送給時にワイヤがコンジットチューブから受ける反力を送給抵抗Ｒとして検出した。溶接は表２に示す条件で３０分間溶接し、スリップ率ＳＬと送給抵抗Ｒを測定してその平均値を求めた。スリップ率ＳＬが５％以下、送給抵抗Ｒが７ｋｇｆ以下の場合にワイヤ送給性良好と判断した。また、アーク安定性の評価は、溶接時のアーク状態を官能評価し、ライナ詰まり量の評価は、試作ワイヤ毎に新品のコンジットチューブを用いて溶接し、溶接終了後コンジットライナを切断し、詰まり量を目視して評価した。それらの結果を表３にまとめて示す。
【００２５】
【表２】
【００２６】
【表３】
【００２７】
表１および表３中のワイヤＮｏ．１〜６が本発明例、ワイヤＮｏ．７〜１２が比較例である。
本発明例であるワイヤＮｏ．１〜６は、ワイヤ表面下層部のニトロセルロースに含有される二硫化モリブデンまたは二硫化モリブデンとグラファイトの量およびそれらの塗布量が適正で、ワイヤ表面上層部の潤滑油塗布量および潤滑油に含有されるリン脂質の量が適正であるので、ワイヤ送給抵抗およびスリップ率が低く、ワイヤと溶接チップとの通電性が良好であるのでアークが安定しており、さらにコンジットチューブ部内への詰まり量も少ないなど、極めて満足な結果であった。
【００２８】
比較例中ワイヤＮｏ．７、ワイヤ表面下層部のニトロセルロース中の二硫化モリブデン含有量が少ないので、溶接のスタート時から送給抵抗Ｒが高くなりアークが不安定になった。また、ワイヤ表面上層部の潤滑油中のリン脂質（レシチン）含有量が多いので、スパッタ発生量が多くなった。
ワイヤＮｏ．８は、ワイヤ表面下層部のニトロセルロース中の二硫化モリブデン含有量が多いので、コンジットチューブ内への詰まり量が多くなって溶接の後半に送給抵抗Ｒが高く、またニトロセルロース中にグラファイト、ワイヤ表層部の潤滑油中にリン脂質を含まないので、アークも不安定となった。
【００２９】
ワイヤＮｏ．９は、ワイヤ表面上層部のリン脂質を含む潤滑油の塗布量が少ないので、溶接のスタート時から送給抵抗Ｒが高くなりアークが不安定になった。また、ワイヤ表面下層部のニトロセルロース中のグラファイト含有量が多いので、コンジットチューブ内への詰まり量が多くなって溶接の後半にさらに送給抵抗Ｒが高くなった。
ワイヤＮｏ．１０は、ワイヤ表面上層部の潤滑油塗布量が多いので、スリップ率が高くなった。また、ワイヤ表面下層部のニトロセルロース中にグラファイト、ワイヤ表面上層部の潤滑油中にリン脂質を含まないので、ワイヤと溶接チップとの間の通電性が悪くなり、アークも不安定になった。
【００３０】
ワイヤＮｏ．１１は、ワイヤ表面上層部の二硫化モリブデンおよびグラファイトを含むニトロセルロースの塗布量が少ないので、コンジットチューブ内への詰まり量が多くなって溶接の後半に送給抵抗Ｒが高くなり、アークもやや不安定となった。
ワイヤＮｏ．１２は、ワイヤ表面上層部の二硫化モリブデンおよびグラファイトを含むニトロセルロースの塗布量が多いので、ワイヤと溶接チップとの間の通電性が悪くなり、アークが不安定になった。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】フラックス入りワイヤの断面構造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試験の装置を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１ 鋼製外皮部
２ フラックス
３ 合わせ目
４ 送給機
５ スプール巻ワイヤ
６ 送給ローラ
７ コンジットケーブル
８ トーチ
９ 溶接チップ
１０ 鋼板
１１ コンジットケーブルの屈曲部
１２ ワイヤの実速度検出器
１３ ロードセル
特許出願人 日鐵住金溶接工業株式会社
代理人 弁理士 椎 名 彊 他１
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスシールドアーク溶接用フラックッス入りワイヤのワイヤ表面下層部に、二硫化モリブデンを５〜３０質量％含むニトロセルロースをワイヤ１０ｋｇあたり０．０５〜１．５ｇ、ワイヤ表面上層部に常温で液体の潤滑油を０．３〜２．５ｇ有することを特徴とするガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
【請求項２】
ニトロセルロースに、グラファイトを１〜１５質量％含む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フラックス入りワイヤ。
【請求項３】
常温で液体の潤滑油にリン脂質を１〜３０質量％含むことを特徴とする請求項１または請求項２記載のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
【請求項１】
ガスシールドアーク溶接用フラックッス入りワイヤのワイヤ表面下層部に、二硫化モリブデンを５〜３０質量％含むニトロセルロースをワイヤ１０ｋｇあたり０．０５〜１．５ｇ、ワイヤ表面上層部に常温で液体の潤滑油を０．３〜２．５ｇ有することを特徴とするガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
【請求項２】
ニトロセルロースに、グラファイトを１〜１５質量％含む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フラックス入りワイヤ。
【請求項３】
常温で液体の潤滑油にリン脂質を１〜３０質量％含むことを特徴とする請求項１または請求項２記載のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００７−１８１８６７（Ｐ２００７−１８１８６７Ａ）
【公開日】平成１９年７月１９日（２００７．７．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２２５９（Ｐ２００６−２２５９）
【出願日】平成１８年１月１０日（２００６．１．１０）
【出願人】（３０２０４０１３５）日鐵住金溶接工業株式会社 (172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年７月１９日（２００７．７．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月１０日（２００６．１．１０）
【出願人】（３０２０４０１３５）日鐵住金溶接工業株式会社 (172)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]