(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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の表面下層部にワイヤ１０ｋｇ当たりポリ四弗化エチレンを０．２〜１．５ｇ、ワイヤ表面上層部に動植物油、鉱物油および合成油の１種または２種以上からなる液体潤滑剤を０．０５〜０．５ｇ有す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。
【発明の詳細な説明】
【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内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ＭｏＳ2 、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軟質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、軟質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の表面下層部にワイヤ１０ｋｇ当たりポリ四弗化エチレンを０．２〜１．５ｇ、ワイヤ表面上層部に動植物油、鉱物油および合成油の１種または２種以上からなる液体潤滑剤を０．０５〜０．５ｇ有す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。
【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の表面に、ポリ四弗化エチレンと液体潤滑剤を適量有することにより、軟質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液体潤滑剤の共存効果、相乗効果によりなし得たものであるが、これら組成物の限定理由について以下に述べる。
【００１０】
まず、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、後述するが、ワイヤ製造時の仕上げ伸線前にワイヤ表面に塗布したポリ四弗化エチレンは、仕上げ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。
【００１１】
ワイヤ表面下層部のポリ四弗化エチレンは、ワイヤ表面にワイヤ１０ｋｇ当たり０．２〜１．５ｇとする。ポリ四弗化エチレンが０．２ｇ未満であると、溶接時に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、仕上げ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して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１．５ｇ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。
【００１２】
ワイヤ表面上層部の動植物油、鉱物油および合成油の１種または２種以上からなる液体潤滑剤は、前述のポリ四弗化エチレン塗布後の仕上げ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に保持され、溶接時にコンジットチューブ内での摩擦抵抗をさらに低くする。
液体潤滑剤はワイヤ表面にワイヤ１０ｋｇ当たり０．０５〜０．５ｇとする。液体潤滑剤が０．０５ｇ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０．５ｇ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。
【００１３】
以下、本発明のステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤの好ましい製造方法を述べる。
仕上げ伸線前の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を塗布してから仕上げ伸線することにより、図１に模式図で示すようにワイヤ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た後に膨らんだ凸部３が生じる。溶接時に前記ワイヤ表面の凹凸部（２，３）によって送給ローラ部でＶ溝付送給ローラと平形加圧ローラとに摩擦力が働きワイヤがスリップすることなく送給される。
【００１４】
ワイヤ表面にポリ四弗化エチレン１を塗布して仕上げ伸線し、液体潤滑剤４を塗布してワイヤ表面に生じた線状あるいは円状の凹部２に保持させることにより、液体潤滑剤４の付着性と均一性が向上し溶接時のコンジットチューブ内での摩擦抵抗がさらに低くなり、ワイヤ送給性が良好となってアークが安定する。
なお、ワイヤ表面に塗布する液体潤滑剤は仕上げ伸線時の湿式伸線潤滑剤として、あるいは仕上げ伸線後に静電塗布または液体潤滑剤を浸したフェルト等にワイヤを挟んで塗布する。
【００１５】
仕上げ伸線前にワイヤ表面に塗布するポリ四弗化エチレンはメタノール、エタノール等のアルコールまたはメチルエーテル、エチルエーテル等のエーテルにワイヤ表面に塗布する量を考慮して１〜１５％懸濁させて、該懸濁液の槽内にワイヤを通過させたり、懸濁液槽内に浸漬、あるいは該懸濁液を噴霧して塗布する。ポリ四弗化エチレンはアルコールまたはエーテルに均一に懸濁するので、ワイヤ表面の塗布量にばらつきがなく、またアルコールまたはエーテルは仕上げ伸線前に揮発するのでポリ四弗化エチレンがワイヤ表面に均一かつ強固に付着する。
【００１６】
また、ワイヤ表面にポリ四弗化エチレンを塗布した後の仕上げ伸線は孔ダイス１〜４個用いて行うが、仕上げ伸線における減面率は線状または円状の凹凸部を均一に付与するために５〜５０％とする。仕上げ伸線の減面率が５％未満であると、線状または円状の凹凸部が付与され難く、溶接時に送給ローラ部でワイヤがスリップするとともにコンジットチューブ内でやや摩擦抵抗が大きくなり、アークが不安定となる。逆に５０％を超えると、仕上げ伸線後のワイヤ表面にポリ四弗化エチレンをワイヤ１０ｋｇ当たり０．２〜１．５ｇ塗布することが困難となり、溶接時に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、仕上げ伸線時にワイヤ表面に凹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してワイヤの送給性が不良となり、アークが不安定となる。
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。
【００１７】
【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に示す径の仕上げ伸線前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、アルコールまたはエーテルに懸濁したポリ四弗化エチレンを塗布して、液体潤滑剤を用いて孔ダイスで最終径（製品径）まで仕上げ伸線したＪＩＳ  Ｚ３３２３  ＹＦ３０９ＬＣ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。
【００１８】
【表１】
0003681890.tif 000002
【００１９】
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回転に設けた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。
【００２０】
【表２】
0003681890.tif 000003
【００２１】
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。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。
【００２２】
表１において、試験Ｎｏ．１〜６が本発明例、試験Ｎｏ．７〜１１が比較例である。
本発明例の試験Ｎｏ．１〜６は、ワイヤ素線表面にアルコールまたはエーテルに懸濁したポリ四弗化エチレンを塗布した後に、ワイヤ表面に線状または円状の凹凸部が生じる適度の減面率で液体潤滑剤を用いて仕上げ伸線したので、ワイヤ表面に適度のポリ四弗化エチレンおよび液体潤滑剤を有し、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。
【００２３】
試験Ｎｏ．７は、仕上げ伸線の減面率が高いのでワイヤ表面のポリ四弗化エチレンの付着量が少なくなって、ワイヤ表面に線状または円状の凹凸部が生じず、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ワイヤ送給性が悪くなりアークが不安定となった。
【００２４】
試験Ｎｏ．８は、アルコールへのポリ四弗化エチレンの懸濁量が少ないのでワイヤ表面のポリ四弗化エチレンの付着量が少なくなって、ワイヤ表面に線状または円状の凹凸部が生じず、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ワイヤ送給性が悪くなりアークが不安定となった。
試験Ｎｏ．９は、アルコールへのポリ四弗化エチレンの懸濁量が多く、ワイヤ表面へのポリ四弗化エチレンの付着量が多くなって、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。
【００２５】
試験Ｎｏ．１０は、ワイヤ表面への液体潤滑剤の付着量が少ないので、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ワイヤ送給性が悪くなりアークが不安定となった。
試験Ｎｏ．１１は、ワイヤ表面への液体潤滑剤の付着量が多いので、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。
【００２６】
【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、軟質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表面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    液体潤滑剤
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
【図１】
0003681890.tif 000004
【図２】
0003681890.tif 000005