JP3688531B2

JP3688531B2 - ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ

Info

Publication number: JP3688531B2
Application number: JP29629299A
Authority: JP
Inventors: 庸晴石原; 達也背戸; 利夫織田; 忠盛熊田
Original assignee: 日鐵住金溶接工業株式会社
Priority date: 1999-10-19
Filing date: 1999-10-19
Publication date: 2005-08-31
Anticipated expiration: 2019-10-19
Also published as: JP2001113390A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワイヤ径０．８〜１．６ｍｍのステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤに係り、さらに詳しくは、溶接時にワイヤ送給性が優れたステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤは、溶接の自動化、高能率化が進むとともに、さらに多く使われる傾向にあるが、対象となる構造物によっては溶接が狭隘部で行われる場合が多く、溶接機のワイヤ供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やすくするため、軟らかく、かつ長くなる傾向にある。
【０００３】
このように長くて曲げやすいコンジットケーブルが使用されると、ワイヤ送給時そのコンジットケーブルのコンジッ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、また、ワイヤ送給ローラ部でワイヤがスリップして溶接時のワイヤ送給に支障をきたし、アークが不安定となって溶接ができなくなるという問題が生じる。このため、これまでにステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤには、ワイヤ送給性を良くするために、種々の対策が施されているが未だ十分なものはない。
【０００４】
ワイヤの送給性の問題に関しては、従来炭素鋼用のアーク溶接用ワイヤにおいて、ワイヤ表面に植物油、動物油および鉱物油あるいはそれらの混合油を塗布する。また、特開昭５５−４００６８号公報に高級脂肪酸と高級一価アルコールからなるエステルおよび前記エステルと二硫化モリブデン、グラファイトなどを混合した潤滑剤を塗布したアーク溶接用ワイヤ、あるいは特公昭６３−１５０７３号公報にグラファイト、二硫化モリブデン、ガラス粉末などの固形潤滑剤を混合したものをワイヤ表面に塗布したアーク溶接用フラックス入りワイヤなどが提案されている。
【０００５】
しかしながら、これらの炭素鋼用のアーク溶接用ワイヤにおいても前述した柔軟で長尺のコンジットケーブルを使用し、該コンジットケーブルを曲げて溶接する場合、送給ローラ部でワイヤがスリップしたり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は十分ではなく、ましてやステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤにおいては、ワイヤ外皮が硬いので屈曲したコンジットチューブ内ではワイヤとコンジットチューブの摩擦抵抗が大きくなってさらにワイヤ送給性は不良となり、溶接ができなくなる。
【０００６】
ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤについては、特開平５−２８７２９３号公報に脂肪酸と高級アルコールからなるエステルとナトリウム石鹸を含有した潤滑剤で伸線し、伸線性とワイヤ送給性を改善することが提案されている。しかし、該提案においても前述の長尺なコンジットケーブルを曲げて溶接する場合は十分なワイヤ送給性は得られない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、柔軟で長尺のコンジットケーブルを使用し、かつ、曲げて溶接される場合においても、ワイヤ送給ローラ部でのスリップやコンジットチューブ内での摩擦抵抗が少ないワイヤ送給性の良好なステンレス鋼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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は、ステンレス鋼製外皮内にフラックスを充填してなるワイヤ径０．８〜１．６ｍｍのステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤにおいて、ワイヤ表面下層部にワイヤ１０ｋｇ当たり１．８〜３５．０ｇを有するポリ四弗化エチレンの表面は線状または円状の凹部をもち、該凹部に二硫化モリブデンまたは二硫化タングステンの１種または２種を１．０〜２．８ｇ有し、かつワイヤの表面粗さＲａが０．１５〜０．４５μｍであることを特徴とするステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤにある。
なお、本発明にいうワイヤ表面粗さＲａとは、ＪＩＳＢ０６０１に準じてワイヤ長手方向に測定した値をいう。
【０００９】
【発明の実施の形態】
ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ表面に、ポリ四弗化エチレンと二硫化モリブデンまたは二硫化タングステンの１種以上を適量有し、かつ適度な表面粗さとすることにより、柔軟で長尺のコンジットケーブルを使用し、曲げて溶接される場合においても、ワイヤ送給ローラ部でのスリップやコンジットチューブ内での摩擦抵抗が少ないのでワイヤ送給性を極めて良好にする。
これらの効果は、ポリ四弗化エチレンと二硫化モリブデンまたは二硫化タングステンの１種以上およびワイヤ表面粗さＲａの共存効果、相乗効果によりなし得たものであるが、これらの限定理由について以下に述べる。
【００１０】
まず、本発明のステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤの製造方法は、１〜３ｍｍ径のステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ素線表面にポリ四弗化エチレンを塗布して伸線し、図１に模式図で示すように、ワイヤ素線表面に塗布されたポリ四弗化エチレン１が強固に付着すると同時に引き伸ばされて線状あるいは円状の凹部２および孔ダイスを抜け出た後に凸部３が生じさせる。ついで、二硫化モリブデンまたは二硫化タングステンの１種以上を含む固体潤滑剤４を用いて仕上げ伸線して、前記ワイヤ表面の凹部に二硫化モリブデンまたは二硫化タングステンの１種以上を保持させる。
【００１１】
このようにして製造されたステンレス溶接用フラックス入りワイヤは、ワイヤ表面のポリ四弗化エチレンは摩擦係数が低いので溶接時にコンジットチューブ内でワイヤの摩擦抵抗を低減する。さらに、ワイヤ製造時にワイヤ表面に塗布したポリ四弗化エチレンは伸線でワイヤ表面に強固に付着すると同時に引き伸ばされ線状あるいは円状の凹部および孔ダイスを抜けた後に膨らんだ凸部が生じる。したがって、ワイヤ表面に凹凸部を有するのでワイヤ送給ローラ部に送られたワイヤはＶ溝付送給ローラと平形加圧ローラに摩擦力が働きスリップすることなく送給できる。また、前記凹部に二硫化モリブデンまたは二硫化タングステンの１種以上を保有しコンジットチューブ内での摩擦抵抗を極めて低くする。
【００１２】
ポリ四弗化エチレンは、ワイヤ表面にワイヤ１０ｋｇ当たり１．８〜３５．０ｇとする。ポリ四弗化エチレンが１．８ｇ未満であると、溶接時に屈曲したコンジットチューブ内の摩擦抵抗が大きくなるとともに、伸線時にワイヤ表面に凹凸部が形成されず溶接時にワイヤ送給ローラ部でワイヤがスリップする。また凹部に二硫化モリブデンまたは二硫化タングステンの１種以上を適量保持できないのでコンジットチューブ内での摩擦抵抗が低減されずワイヤの送給性が不良となり、アークが不安定となる。逆に３５．０ｇを超えるとチップとワイヤ間の通電が不良となってアークが不安定となる。
【００１３】
二硫化モリブデンまたは二硫化タングステンの１種以上は、前述のポリ四弗化エチレンの線状あるいは円状の凹部に保持された状態で二硫化モリブデンまたは二硫化タングステンの１種以上を保持することによって、溶接時に屈曲したコンジットチューブ内での摩擦抵抗をさらに低くする。
二硫化モリブデンまたは二硫化タングステンの１種以上は、ワイヤ表面にワイヤ１０ｋｇ当たり１．０〜２．８ｇとする。二硫化モリブデンまたは二硫化タングステンの１種以上が１．０ｇ未満であると、ワイヤ送給時に屈曲したコンジットチューブ内では摩擦抵抗が大きくなりアークが不安定となる。逆に２．８ｇを超えると溶接時にワイヤ送給ローラ部でワイヤがスリップしてアークが不安定となる。
【００１４】
ワイヤ表面粗さＲａは、前述のようにポリ四弗化エチレンを塗布後の伸線によって生じたワイヤ表面の線状あるいは円状の凹部および凸部によって付与され、固体潤滑剤を用いた仕上げ伸線で調整される。
ワイヤ表面粗さＲａは、０．１５〜０．４５μｍとする。ワイヤ表面粗さＲａが０．１５μｍ未満であると、溶接時にワイヤ送給ローラ部でワイヤがスリップしたり、ワイヤ表面の凹部に二硫化モリブデンや二硫化タングステンを均一に保有できず、コンジットチューブ内での摩擦抵抗が大きくなってアークが不安定となる。逆に０．４５μｍを超えると、コンジットチューブ内での摩擦抵抗が大きくなってアークが不安定となる。
【００１５】
また、ワイヤ表面の凹部に二硫化モリブデンや二硫化タングステンを含む固体潤滑剤が多く保有されることから、長時間溶接するとコンジットチューブ内に該固体潤滑剤が蓄積されて、ワイヤ送給抵抗がさらに大きくなるとともに、ワイヤが溶接チップに詰まってワイヤを送給できなくなる場合もある。
なお、本発明でいうステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤの断面形状は、各種合わせ目有りはもちろんのこと、合わせ目なしのシームレスワイヤ等いずれも含む。
【００１６】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。
まず、表１に示す径のステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ表面のポリ四弗化エチレンが伸ばされ線状あるいは円状の凹部に二硫化モリブデンまたは二硫化タングステンの１種以上を保持させ、それらの付着量を変えたＪＩＳＺ３３２３ＹＦ３０９ＬＣ相当のスプール巻のシームレスフラックス入りワイヤ（フラックス充填率２３％）を試作した。
【００１７】
【表１】

【００１８】
ワイヤ送給性の調査は図２に示す装置を用いた。すなわち、送給抵抗を高める目的で直径１５０ｍｍのループ９を２回転設けた６ｍのコンジットケーブル５に、スプール６から引き出されたワイヤをワイヤ送給モータ７によって送給してトーチ８に送り、ワイヤ各１０ｋｇをステンレス鋼板１０に溶接した。その時の溶接条件は表２の通りである。
【００１９】
【表２】

【００２０】
ワイヤ送給性は、ワイヤ送給モータ７の電機子電流の測定により調べた。なお、電機子電流が３．５Ａを超えるとアーク長が変化してアークが不安定となる。
また、ワイヤ送給ローラ部でのワイヤスリップは、ワイヤ送給ローラの周速（Ｔ）とワイヤ送給ローラ出口側のワイヤ速度（Ｗ）を測定し、下記式でスリップ率を算出して調べた。ワイヤのスリップ率は５％を超えると、ワイヤ送り速度に緩急が生じてワイヤの送給むらによってアークが不安定になる。
スリップ率＝（Ｔ−Ｗ）／Ｔ×１００
それらの結果を表１にまとめて示す。
表１において、試験Ｎｏ．１〜６が本発明例、試験Ｎｏ．７〜１２が比較例である。
【００２１】
本発明例の試験Ｎｏ．１〜６は、ワイヤ表面のポリ四弗化エチレンと二硫化モリブデン、二硫化タングステンの１種以上を適量有し、ワイヤ表面粗さＲａが適正であるので、長尺のコンジットケーブルを曲げて溶接してもワイヤ送給ローラ部でのワイヤスリップ率が小さく、コンジットチューブ内での摩擦抵抗も少なく電機子電流が低くアークが安定しており極めて満足な結果であった。
【００２２】
比較例中試験Ｎｏ．７は、ポリ四弗化エチレンの量が少ないので、試験Ｎｏ．１２は、ワイヤ表面粗さＲａが低いので、いずれも溶接時にコンジットチューブ内で摩擦抵抗が大きくなって電機子電流が高くなり、またワイヤ送給部でワイヤがスリップしてスリップ率が高くなってアークが不安定となった。
試験Ｎｏ．８は、ワイヤ表面のポリ四弗化エチレンの量が多いので、溶接トーチのチップとワイヤとの通電が不良となってアークが不安定となった。
【００２３】
試験例Ｎｏ．９は、二硫化モリブデンと二硫化タングステンの合計量が多いので、ワイヤ送給部でワイヤがスリップしてスリップ率が高くアークが不安定となった。
試験Ｎｏ．１０は、二硫化モリブデンと二硫化タングステンの合計量が少ないので、また、試験Ｎｏ．１１は、ワイヤ表面粗さＲａが高いので、溶接時にコンジットチューブ内で摩擦抵抗が大きくなり電機子電流が高くなってアークが不安定となった。
【００２４】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明のステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤによれば、柔軟で長尺のコンジットチューブを曲げて溶接しても、ワイヤ送給部でのスリップおよびコンジットチューブ内での摩擦抵抗が少なくアークが安定した溶接が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤの模式図を示す図である。
【図２】本発明の実施例に使用した溶接装置を示す図である。
【符号の説明】
１ポリ四弗化エチレン
２凹部
３凸部
４固体潤滑剤
５コンジットケーブル
６スプール
７ワイヤ送給モータ
８トーチ
９ループ
１０ステンレス鋼板

Claims

ステンレス鋼製外皮内にフラックスを充填してなるワイヤ径０．８〜１．６ｍｍのステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤにおいて、ワイヤ表面下層部にワイヤ１０ｋｇ当たり１．８〜３５．０ｇを有するポリ四弗化エチレンの表面は線状または円状の凹部をもち、該凹部に二硫化モリブデンまたは二硫化タングステンの１種または２種を１．０〜２．８ｇ有し、かつワイヤの表面粗さＲａが０．１５〜０．４５μｍであることを特徴とするステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ。