(57)【要約】【課題】  ワイヤ送給性が良好で、かつ、拡散性水素量が少ない溶接金属が得られる、ガスシールドアーク溶接用ワイヤを提供する。【解決手段】  ガスシールドアーク溶接用ワイヤにおいて、ワイヤ表面にワイヤ１０ｋｇ当たり、常温で粉末状のポリテトラフルオロエチレンを０．００２〜０．３０ｇ、常温で液体のクロロフルオロカ−ボン、パ−フルオロポリエ−テルおよびフルオロエステルの１種または２種以上を０．２〜１．３ｇ有することを特徴とするガスシールドアーク溶接用ワイヤ。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスシールドアーク溶接用ワイヤにおいて、ワイヤ表面にワイヤ１０ｋｇ当たり、常温で粉末状のポリテトラフルオロエチレンを０．００２〜０．３０ｇ、常温で液体のクロロフルオロカ−ボン、パ−フルオロポリエ−テルおよびフルオロエステルの１種または２種以上を０．２〜１．３ｇ有することを特徴とするガスシールドアーク溶接用ワイヤ。
【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ワイヤに関し、ワイヤ送給性が良好で、かつ、拡散性水素量が少ない溶接金属が得られるガスシールドアーク溶接用ワイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスシールドアーク溶接用ワイヤは、ソリッドワイヤおよびフラックス入りワイヤがあり、全姿勢溶接が可能で、信頼性の高い溶接継手部が得られる。したがって、造船、建築、橋梁を主体とする大型構造物や自動車等の輸送機器の薄板鋼構造物製造に広く用いられている。
【０００３】
ガスシールドアーク溶接用ワイヤを用いたアーク溶接作業は、ワイヤ供給装置の送給ローラにより、コンジットケーブル内部に内包された螺旋状に形成されたコンジットチューブとそれにつながる溶接トーチのチップから連続的に溶接用ワイヤを送り出しながらシールドガスの雰囲気でアーク溶解する方法で使用される。
【０００４】
また、コンジットケーブルは溶接作業を容易にするために６ｍ以上の長尺でかつ軟質の物が用いられ、ワイヤ供給装置から溶接部までの距離の調整や狭隘部の溶接をするために上下あるいは左右に曲げられたり、ループ状に巻きつけて長さを調整して使用されることが多い。このような状況で使用された場合、溶接用ワイヤは螺旋状のコンジットチューブ内の表面と接触摩擦部が増えて送給抵抗が増し送給抵抗が大きくなり、溶接用ワイヤを円滑に送給することが困難となる。
【０００５】
また、溶接継手部に欠陥が発生した場合、溶接構造物に多大な悪影響を与えるため、溶接継手部の欠陥を防止することが重要である。溶接継手部に発生する欠陥として、溶接金属の低温割れがあり、低温割れの主原因としては、溶接金属に進入した拡散性水素が原因となる。拡散性水素の発生源としては、溶接用ワイヤ鋼材中の水素基、溶接用フラックス入りワイヤのフラックス中の水素基および溶接用ワイヤを円滑に送給するために塗布した潤滑油中の水素基がある。そのため、特に溶接用ワイヤの潤滑油を少なくすることが望ましいが、潤滑油の塗布量が少ない場合は、ワイヤ送給性が不良となって融合不良等の低温
割れ以外の欠陥が発生する場合がある。
【０００６】
従って、ワイヤ送給性が良好で、かつ拡散性水素量が少ない溶接金属が得られる溶接用ワイヤが求められている。そのため、例えば特開平５−２３７３１号公報（特許文献１）に、ポリ四弗化エチレン、二硫化モリブデン、グラファイト、マイカ、セリサイトおよびタルクを適量含む固体潤滑剤で乾式伸線し、ワイヤ表面に前記潤滑剤を適量有するフラックス入りワイヤが開示されている。特許文献１に記載のフラックス入りワイヤは、ワイヤ送給性は優れるが、潤滑剤中に水素基を含む鉱物を有しているので、溶接金属の拡散性水素量が高くなり、特に高張力鋼の溶接を行った場合、低温割れが発生する場合がある。
【０００７】
また、特開平６−２７７８７７号公報（特許文献２）には、パ−フルオロポリエ−テルをワイヤ表面に１〜５００ｐｐｍ塗布したワイヤの開示がある。特許文献２に記載の溶接用ワイヤを用いて溶接した場合、溶接時の屈曲が少ない場合は、ワイヤ送給性に優れ、アークも安定するが、粉末溶接時の屈曲が多い場合は、溶接用ワイヤとコンジットチューブとの摩擦で溶接用ワイヤ表面がコンジットチューブに削られ、溶接用ワイヤの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り、融合不良等の欠陥が発生しやすくなる。
【０００８】
さらに、特開２００１−１５０１８６号公報（特許文献３）には、溶接用フラックス入りワイヤのフラックスに有機化合物を付着させ、拡散性水素を低減させるフラックス入りワイヤが開示されている。特許文献３に記載の溶接用フラックス入りワイヤは、フラックス中に有機化合物を含むので溶接金属の拡散性水素量が高くなり、特に高張力鋼の溶接を行った場合、低温割れが発生する場合がある。また、ワイヤ送給性も劣るという問題もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平５−２３７３１号公報
【特許文献２】特開平６−２７７８７７号公報
【特許文献３】特開２００１−１５０１８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、ワイヤ送給性が良好で、かつ、拡散性水素量が少ない溶接金属が得られるガスシールドアーク溶接用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】
【００１１】
本発明の要旨は、ガスシールドアーク溶接用ワイヤにおいて、ワイヤ表面にワイヤ１０ｋｇ当たり、粉末状のポリテトラフルオロエチレンを０．００２〜０．３０ｇ、常温で液体のクロロフルオロカ−ボン、パ−フルオロポリエ−テルおよびフルオロエステルの１種または２種以上を０．２〜１．３ｇ有することを特徴とするガスシールドアーク溶接用ワイヤにある。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のガスシールドアーク溶接用ワイヤによれば、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、ワイヤ送給性が良好で、かつ拡散性水素量が少ない溶接金属を得ることが可能で、溶接欠陥のない高品質の溶接継手を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例におけるワイヤ送給性試験の装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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ワイヤのワイヤ表
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、ワイヤ表面に常温で粉末状のポリテトラフルオロエチレンと常温で液体であるクロロフルオロカ−ボン、パ−フルオロポリエ−テルおよびフルオロエステルを１種または２種以上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ワイヤ送給性が良好で、かつ、拡散性水素量が少ない溶接金属が得られることを見出した。
【００１５】
ワイヤ表面に塗布する潤滑剤は、ワイヤ１０ｋｇ当たり、常温で粉末状のポリテトラフ
ルオロエチレンを０．００２〜０．３０ｇ、常温で液体であるクロロフルオロカ−ボン、パ−フルオロポリエ−テルおよびフルオロエステルの１種または２種以上を０．２〜１．３ｇ（以下、ｇ／１０ｋｇＷという。）とする。
【００１６】
常温で粉末状のポリテトラフルオロエチレンは、コンジットチューブ内で溶接用ワイヤの送給抵抗を抑制してワイヤ送給性を良好にする。ポリテトラフルオロエチレンが０．００２ｇ／１０ｋｇＷ未満であると、コンジットチューブ内で溶接用ワイヤの送給抵抗が大きくなりワイヤ送給性が不良で、アークが不安定となる。一方、ポリテトラフルオロエチレンが０．３０ｇ／１０ｋｇＷを超えると、送給ローラでワイヤがスリップし、アークが不安定になってスパッタ発生量が多くなる。従って、常温で粉末状のポリテトラフルオロエチレンは０．００２〜０．３０ｇ／１０ｋｇＷとする。
【００１７】
なお、常温で粉末状のポリテトラフルオロエチレンは、コンジットチューブとの接触により長時間溶接しているとコンジットチューブ内に少量蓄積されるが、この蓄積されたポリテトラフルオロエチレンは溶接用ワイヤの送給抵抗を小さくする働きをする。また、ポリテトラフルオロエチレンの粒径は１０μｍ以下であることが溶接用ワイヤの送給抵抗を低減してワイヤ送給性を良好にするので好ましい。
【００１８】
常温で液体であるクロロフルオロカ−ボン、パ−フルオロポリエ−テルおよびフルオロ
エステルの１種または２種以上は、ワイヤ表面に皮膜を形成してワイヤ送給性を向上すると共に、ワイヤ表面にポリテトラフルオロエチレンを付着させて、さらにワイヤ送給性を向上させる。また、クロロフルオロカ−ボン、パ−フルオロポリエ−テルおよびフルオロエステルは、水素基を含まないので溶接金属中の拡散性水素量を増加させることがない。ワイヤ表面の常温で液体であるクロロフルオロカ−ボン、パ−フルオロポリエ−テルおよびフルオロエステルの１種または２種以上が０．２ｇ／１０ｋｇＷ未満であると、コンジットチューブ内で溶接用ワイヤの送給抵抗が大きく、ワイヤ送給性が不良となりアークがやや不安定となる。
【００１９】
一方、ワイヤ表面のクロロフルオロカ−ボン、パ−フルオロポリエ−テルおよびフルオロエステルの１種または２種以上が１．３ｇ／１０ｋｇＷを超えると、送給ローラでワイヤがスリップするとともにクロロフルオロカ−ボン、パ−フルオロポリエ−テルおよびフルオロエステルは、絶縁抵抗が高く、溶接チップでの通電性が悪くなりア−クが不安定となる。従って、ワイヤ表面の常温で液体であるクロロフルオロカ−ボン、パ−フルオロポリエ−テルおよびフルオロエステルの１種または２種以上は０．２〜１．３ｇ／１０ｋｇＷとする。なお、クロロフルオロカ−ボン、パ−フルオロポリエ−テルおよびフルオロエステルは、溶接用ワイヤ表面への塗布を容易とするため、粘度は４０℃で１０〜２００ｍｍ2 ／Ｓが望ましい。
【００２０】
本発明のガスシールドアーク溶接用ワイヤの製造方法は、フラックス入りワイヤ素線や
ソリッドワイヤ素線を、製品径まで仕上げ伸線して、常温で粉末状のポリテトラフルオロエチレンを、常温で液体であるクロロフルオロカ−ボン、パ−フルオロポリエ−テルおよびフルオロエステルの１種または２種以上に分散させた潤滑剤をワイヤ表面に塗布してスプール巻きまたはペールパック入りワイヤとする。
【００２１】
なお、ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、鋼製外皮の合わせ目を溶接
して得られる鋼製外皮に合わせ目が無いワイヤと、鋼製外皮の合わせ目の溶接を行わないままの鋼製外皮に継目を有するワイヤとに大別できるが、本発明においては、何れの断面形状のワイヤを用いることができる。
【実施例】
【００２２】
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に示すワイヤ径１．２ｍｍのガスシールドアーク溶接用ワイヤ（ＪＩＳ  Ｚ３３１３  Ｔ５９１Ｔ１−１ＣＡ−Ｎ２Ｍ１−Ｕ、フラックス充填率１３％の鋼製外皮に継目に無いガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤおよびＪＩＳ  Ｚ３３１２  Ｇ５９ＪＡ１ＵＣ３Ｍ１Ｔのガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤ）に、常温で粉末状であるポリテトラフルオロエチレンと常温で液体であるクロロフルオロカ−ボン、パ−フルオロポリエ−テルおよびフルオロエステルの１種または２種以上の塗布量を種々変えて試作してスプール巻きワイヤとした。なお、粉末状のポリテトラフルオロエチレンの平均粒径は３μｍのものを用いた。また、クロロフルオロカ−ボン、パ−フルオロポリエ−テルおよびフルオロエステルの粘度は、４０℃で２０〜６０ｍｍ2 ／Ｓのものを用いた。
【００２３】
【表１】
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表１に示すワイヤＮｏ．１〜７は本発明例であり、Ｎｏ．８〜１２は比較例である。
【００２４】
各試作ワイヤにつきワイヤ送給性、アークに安定性および溶接金属の拡散性水素量を調査した。ワイヤ送給性の評価は、図１に示す装置を用いて行った。図１において送給機１にセットされたスプール巻きワイヤ２は、送給ローラ３により引き出され、コンジットケーブル４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５から溶接チップ６まで送給される。そして溶接チップ６と鋼板７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４は６ｍ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８を設けた。送給機１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）およびワイヤの実速度Ｖｗ検出器９を備えている。
【００２５】
ワイヤ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、送給ローラ部分に設けられたロードセル１０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。溶接は試作ワイヤ毎に新しいコンジットチューブを用いて表２に示す溶接条件で１２０分溶接し、溶接開始後１００分から溶接終了までの２０分間スリップ率ＳＬと送給抵抗Ｒを測定して平均値を求めた。スリップ率ＳＬが１０％以下で送給抵抗Ｒが６ｋｇｆ以下の場合にワイヤ送給性良好と判定した。溶接金属の拡散性水素量の測定は、ＪＩＳ  Ｚ３１１８の鋼溶接部の水素量測定方法に準じて実施した。溶接金属の拡散性水素量は、２．４ｍＬ／１００ｇ以下の場合に良好とした。それらの結果を表３にまとめて示す。
【００２６】
【表２】
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【００２７】
【表３】
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表３に示すワイヤＮｏ．１〜７が本発明例、ワイヤＮｏ．８〜１２は比較例である。
【００２８】
本発明例であるワイヤＮｏ．１〜７は、ワイヤ表面の常温で粉末状潤滑剤のポリテトラフルオロエチレンと常温で液体の潤滑剤クロロフルオロカ−ボン、パ−フルオロポリエ−テルおよびフルオロエステルの１種または２種以上の付着量が適正であるので、スリップ率ＳＬおよび送給抵抗Ｒが低くワイヤ送給性が良好でアークが安定し、溶接金属の拡散性水素量も少なく極めて満足な結果であった。
【００２９】
比較例中ワイヤＮｏ．８は、常温で粉末状潤滑剤のポリテトラフルオロエチレンの付着量が少ないので、送給抵抗Ｒが高くややアークが不安定であった。ワイヤＮｏ．９は、常温で粉末状潤滑剤のポリテトラフルオロエチレンの付着量が多いので送給ロ−ラでの滑りが発生してスリップ率ＳＬが高くなりアークが不安定で、スパッタ発生量も多かった。
【００３０】
ワイヤＮｏ．１０は、常温で液体の潤滑剤のクロロフルオロカ−ボンとフルオロエステルの合計の付着量が少ないので、送給抵抗Ｒが大きくワイヤ送給性が悪くなりアークがやや不安定となった。ワイヤＮｏ．１１は、常温で液体の潤滑剤のクロロフルオロカ−ボン、パ−フルオロポリエ−テルおよびフルオロエステルの合計の付着量が多いので、スリップ率ＳＬが高く、溶接チップでの通電性が劣りアークが不安定になった。ワイヤＮｏ．１２は、水素基を含む合成エステルを使用したため、溶接金属の拡散性水素量が多くなった。
【符号の説明】
【００３１】
１    送給機
２    スプール巻きワイヤ
３    送給ローラ
４    コンジットケーブル
５    トーチ
６    溶接チップ
７    鋼板
８    コンジットケーブルの屈曲部
９    ワイヤの実速度検出器
１０    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
【図１】
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