(57)【要約】ケーブル式溶接ワイヤであって、中心溶接ワイヤと、中心溶接ワイヤに螺旋状に巻き付けられるように設置されたｎ本の周辺溶接ワイヤとを備え、各周辺溶接ワイヤの直径がいずれもｄ外であり、且つ隣接する各周辺溶接ワイヤは相接して設置され、周辺溶接ワイヤの撚りの長さがＴ＝ｍ×（ｄ外＋ｄ中）／２（ここで、ｍは撚りの長さの倍数であり、ｄ中は中心溶接ワイヤの直径であり、３．２≦ｍ＜２０）である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーブル式溶接ワイヤであって、中心溶接ワイヤと、前記中心溶接ワイヤに螺旋状に巻き付けられるように設置されたｎ本の周辺溶接ワイヤとを備え、各前記周辺溶接ワイヤの直径がいずれもｄ外であり、且つ隣接する各前記周辺溶接ワイヤは相接して設置され、前記周辺溶接ワイヤの撚りの長さがＴ＝ｍ×（ｄ外＋ｄ中）／２（ここで、ｍは撚りの長さの倍数であり、ｄ外は前記周辺溶接ワイヤの直径であり、ｄ中は前記中心溶接ワイヤの直径であり、３．２≦ｍ＜２０）であることを特徴とするケーブル式溶接ワイヤ。
【請求項２】
前記周辺溶接ワイヤの回転方向と前記中心溶接ワイヤの長さの垂直方向と、又は周辺溶接ワイヤの法線面と中心溶接ワイヤが位置する平面と、の間の夾角はリード角αであり、且つα＝ａｒｃｔａｎ（ｍ／２π）であることを特徴とする請求項１に記載のケーブル式溶接ワイヤ。
【請求項３】
前記周辺溶接ワイヤの回転方向と前記中心溶接ワイヤの長さの垂直方向と、又は周辺溶接ワイヤの法線面と中心溶接ワイヤが位置する平面と、の間の夾角はリード角αであり、且つα＝−９Ｅ−０８ｍ６＋２Ｅ−０５ｍ５−０．００１１ｍ４＋０．０４０５ｍ３−０．８９６８ｍ２＋１１．９７１ｍ−３．３５０２であることを特徴とする請求項１に記載のケーブル式溶接ワイヤ。
【請求項４】
２６．９９°≦α＜７２．５６°であることを特徴とする請求項２又は３に記載のケーブル式溶接ワイヤ。
【請求項５】
肉盛溶接層の厚さが３ｍｍ以下である必要がある場合、ｍ≦９、α≦５５．０８°であり、肉盛溶接層の厚さが３ｍｍから６ｍｍ以内である必要がある場合、ｍ≦１４、α≦６５．８３°であり、肉盛溶接層の厚さが６ｍｍ以上である必要がある場合、ｍ＜２０、α＜７２．５６°であることを特徴とする請求項４に記載のケーブル式溶接ワイヤ。
【請求項６】
０．５ｍｍ≦ｄ外≦２ｍｍであることを特徴とする請求項５に記載のケーブル式溶接ワイヤ。
【請求項７】
前記周辺溶接ワイヤの数が少なくとも３本であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のケーブル式溶接ワイヤ。
【請求項８】
前記周辺溶接ワイヤはソリッド溶接ワイヤ及び／又はシームレスフラックス入り溶接ワイヤ及び／又はシームフラックス入り溶接ワイヤであることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のケーブル式溶接ワイヤ。
【請求項９】
前記中心溶接ワイヤはソリッド溶接ワイヤ又はフラックス入り溶接ワイヤ又はケーブル式溶接ワイヤであることを特徴とする請求項８に記載のケーブル式溶接ワイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は溶接ワイヤ技術分野に関し、具体的にはケーブル式溶接ワイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
ケーブル式溶接ワイヤ（多芯撚り溶接ワイヤともいう）は、中心溶接ワイヤと、リード角αで中心溶接ワイヤに巻き付けられ互いに相接する同じ直径の複数の周辺溶接ワイヤとで構成される。ケーブル式溶接ワイヤは、巻き付け性に優れ、溶接ワイヤ送給時の剛性に優れ、溶接時の溶け込み深さと溶接幅が大きく、及び溶着効率が高いなどの利点があり、その理由は以下のとおりである。（１）ケーブル式溶接ワイヤを利用して溶接する時（例えばＣＯ２ガスシールド溶接）に、周辺溶接ワイヤの小型陽極領域は、ケーブル式溶接ワイヤの送給とともに、中心溶接ワイヤの陽極領域を中心に回転し、統合されたビーム状回転アーク柱領域に迅速に合成され、該ビーム状回転溶接アークは溶接ワイヤの溶解、溶滴移行に有益であり、溶融池内の均一な分布に有益であり、それにより溶接ビームの欠陥を減らし、溶接品質を向上させ、（２）ケーブル式溶接ワイヤは、渦流型流体流動モードを有し、溶接中に溶融池内の液体金属は渦流型流動が存在し、液体金属の渦流運動は溶融池の中部を凹ませ、高温の液体金属を溶融池の底部へ流動させ、溶け込み深さの増加に有益である。
【０００３】
従来の肉盛溶接方法には、ホットワイヤＴＩＧ肉盛溶接、手動溶接棒によるアーク溶接と肉盛溶接、帯状電極肉盛溶接、プラズマ肉盛溶接、レーザー肉盛溶接、爆発溶接等があり、そのうち、適用作動状況が厳格で肉盛溶接層の厚さが３−５ｍｍなどのように薄いことが必要な場合、通常、ホットワイヤＴＩＧ肉盛溶接、プラズマ肉盛溶接、レーザー肉盛溶接、手動溶接棒によるアーク溶接と肉盛溶接を用い、肉盛溶接の厚さが８ｍｍ以上である必要がある場合、通常、サブマージドアーク肉盛溶接及び消耗電極ガスシールド肉盛溶接を用いる。そのうち、ホットワイヤＴＩＧ肉盛溶接の場合、単一の溶接ガンの一時間当たりの溶着効率がわずか０．８ｋｇ前後であり、効率が低いが、溶け込み深さが小さいため、溶接ガンはパイプ、設備キャビティに差し込み可能であり、且つ全位置の自動肉盛溶接を実現可能であり、それは、水素化装置、海底送油パイプ、坑口ヘッド、クリスマスツリー、バルブ等の作動状況が厳格な場合に主に適用される。手動溶接棒によるアーク溶接は、操作が柔軟であるが、溶接工による人為的影響及び視線デッドゾーン、腕操作デッドゾーン等に制約されるため、通常、操作しやすく、要件が高くない小型部材の外面などの場合に適用される。帯状電極肉盛溶接は、高効率で、溶け込み深さがやや小さいという利点を有するが、バルブ、エルボなどの異型部品の溶接を実現しにくく、且つ溶接位置が下向き溶接のみに限られ、小さな通路の溶接も実現できないため、圧力容器のシリンダー、大直径のパイプなどの肉盛溶接によく利用される。レーザー及びプラズマ粉末冶金肉盛溶接は、高エネルギーで、高効率で、溶け込み深さが小さいという利点を有するが、設備自体の価格が高いことに制約され、ガンヘッドの制限のため、小型部材の外面の肉盛溶接のみに適用される。爆発複合溶接は、効率が高いが、爆発複合自体の品質が制御されにくいため、作動状況がシンプルで、点検しやすく且つ圧力要件が高くない場合に主に適用される。通常のサブマージドアーク及び消耗電極ガスシールド肉盛溶接は、高効率の特徴を有し、特に消耗電極ガスシールド溶接も全位置、異型部品、小さな通路などの全自動溶接機能を有するが、溶接の溶け込み深さが大きすぎり、希釈率が高すぎることに制約されるため、肉盛溶接の厚さが大きい適用場合にのみ適用される。
【０００４】
中国特許文献ＣＮ１０５６６５９５５Ｂはケーブル式溶接ワイヤを開示し、中心溶接ワイヤと、前記中心溶接ワイヤに螺旋状に巻き付けられるように設置されたｎ本の周辺溶接ワイヤとを備え、各前記周辺溶接ワイヤの直径がいずれもｄであり、且つ隣接する各前記周辺溶接ワイヤは相接して設置され、前記周辺溶接ワイヤの撚りの長さがＴ＝Ｋ×ｍ×ｄ（ここで、Ｋは前記周辺溶接ワイヤの構造係数であり、ｍは撚りの長さの係数であり、ｄは前記周辺溶接ワイヤの直径であり、１≦Ｋ≦１．５、２０≦ｍ≦２５）である。該従来技術のケーブル式溶接ワイヤは、溶接時に荷電粒子の運動方向が基本的に垂直母材を主にし、溶け込み深さが大きく、希釈率が高く、肉盛溶接品質が制御されにくいため、開先突き合わせ溶接継目及び隅肉溶接継目などの分野に主に適用され、溶接の溶け込み深さが小さく、希釈率が低い、多層の厚さが薄いことを必要とする肉盛溶接分野に適用されない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、本出願が解決しようとする技術的問題は、従来技術におけるケーブル式溶接ワイヤの溶け込み深さが大きく、希釈率が高いという欠陥を克服することであり、それにより溶接の溶け込み深さが小さく、希釈率が低いケーブル式溶接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】
【０００６】
上記技術的問題を解決するために、本出願はケーブル式溶接ワイヤを提供し、中心溶接ワイヤと、前記中心溶接ワイヤに螺旋状に巻き付けられるように設置されたｎ本の周辺溶接ワイヤとを備え、各前記周辺溶接ワイヤの直径がいずれもｄ外であり、且つ隣接する各前記周辺溶接ワイヤは相接して設置され、前記周辺溶接ワイヤの撚りの長さがＴ＝ｍ×（ｄ外＋ｄ中）／２（ここで、ｍは撚りの長さの倍数であり、ｄ外は前記周辺溶接ワイヤの直径であり、ｄ中は前記中心溶接ワイヤの直径であり、３．２≦ｍ＜２０）であることを特徴とする。
【０００７】
前記周辺溶接ワイヤの回転方向と前記中心溶接ワイヤの長さの垂直方向と、又は周辺溶接ワイヤの法線面と中心溶接ワイヤが位置する平面と、の間の夾角はリード角αであり、且つα＝ａｒｃｔａｎ（ｍ／２π）である。
【０００８】
前記周辺溶接ワイヤの回転方向と前記中心溶接ワイヤの長さの垂直方向と、又は周辺溶接ワイヤの法線面と中心溶接ワイヤが位置する平面と、の間の夾角はリード角αであり、且つα＝−９Ｅ−０８ｍ６＋２Ｅ−０５ｍ５−０．００１１ｍ４＋０．０４０５ｍ３−０．８９６８ｍ２＋１１．９７１ｍ−３．３５０２である。
【０００９】
２６．９９°≦α＜７２．５６°である。
【００１０】
肉盛溶接層の厚さが３ｍｍ以下である必要がある場合、ｍ≦９、α≦５５．０８°であり、肉盛溶接層の厚さが３ｍｍから６ｍｍ以内である必要がある場合、ｍ≦１４、α≦６５．８３°であり、肉盛溶接層の厚さが６ｍｍ以上である必要がある場合、ｍ＜２０、α＜７２．５６°である。
【００１１】
０．５ｍｍ≦ｄ外≦２ｍｍ。
【００１２】
前記周辺溶接ワイヤの数は少なくとも３本である。
【００１３】
前記周辺溶接ワイヤはソリッド溶接ワイヤ及び／又はシームレスフラックス入り溶接ワイヤ及び／又はシームフラックス入り溶接ワイヤである。
【００１４】
前記中心溶接ワイヤはソリッド溶接ワイヤ又はフラックス入り溶接ワイヤ又はケーブル式溶接ワイヤである。
【発明の効果】
【００１５】
本出願の技術的解決手段は、以下の利点を有する。
【００１６】
１．本出願が提供するケーブル式溶接ワイヤによれば、ケーブル式溶接ワイヤの撚りの長さの倍数が小さいため、溶接パラメータが不変である時に、小さな溶け込み深さを取得でき、溶接アーク電流をさらに低減でき、溶接電流の低減のため、溶接の溶け込み深さの低減により有益であり、肉盛溶接層の希釈率の制御に顕著に寄与し、該ケーブル式溶接ワイヤは溶接時に溶け込み深さが小さく、希釈率が低いため、溶接の溶け込み深さが小さく、希釈率が低い、多層の厚さが薄いことを必要とする肉盛溶接分野に適用することができる。
【００１７】
２．本出願が提供するケーブル式溶接ワイヤによれば、２６．９９°≦α＜７２．５６°であり、他の条件が不変である場合に、周辺ワイヤのリード角αが小さいほど、溶け込み深さが小さくなり、溶接幅が大きくなり、それにより溶接速度をさらに加速させやすく、即ち溶接の溶け込み深さをさらに小さくし、特に母材の希釈率に厳しい制限がある耐腐食や耐摩耗などの肉盛溶接方法に適する。
【００１８】
３．本出願が提供するケーブル式溶接ワイヤによれば、実験的研究の結果、肉盛溶接層の厚さが６ｍｍ以上である必要がある場合、ｍ＜２０、α＜７２．５６°であり、より低い溶接電流とより速い溶接速度を制御することにより、ケーブル式溶接ワイヤの消耗電極肉盛溶接の溶け込み深さを３ｍｍ以下に制御することができ、肉盛溶接層の厚さが３ｍｍから６ｍｍ以内である必要がある場合、ｍ≦４、α≦６５．８３°であり、より低い溶接電流とより速い溶接速度を制御することにより、ケーブル式溶接ワイヤの消耗電極肉盛溶接の溶け込み深さを２ｍｍ以下に制御することができ、肉盛溶接層の厚さが３ｍｍ以下である必要がある場合、ｍ≦９、α≦５５．０８°であり、より低い溶接電流とより速い溶接速度を制御することにより、ケーブル式溶接ワイヤの消耗電極肉盛溶接の溶け込み深さを１ｍｍ以下に制御することができ、肉盛溶接分野における通常の消耗電極ガスシールド溶接及びサブマージドアーク溶接の応用のために重要な理論的および実験的研究の基礎を築くことが明らかになる。ケーブル式溶接ワイヤの消耗電極ガスシールド溶接及びサブマージドアーク溶接の肉盛溶接は、溶接の生産コストを大幅に削減し、経済的効果を高めることができ、ケーブル式溶接ワイヤ溶融池の撹拌は、ガス、スラグなどの急速な排出を加速させることができ、肉盛溶接金属の品質を保証する上で重要な役割を果たす。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
本出願の具体的な実施形態又は従来技術における技術的解決手段をより明確に説明するために、具体的な実施形態又は従来技術の記述において使用すべき図面を以下に簡単に説明し、当然ながら、以下に記載する図面は単に本出願の一部の実施形態であり、当業者であれば、創造的な労力を要することなく、これらの図面に基づいて他の図面に想到し得る。
【図１】１＋６等径ケーブル式溶接ワイヤの最小の撚りの長さの倍数ｍが２０である場合、周辺ワイヤの中心線のリード角αが７２．５６°である場合の横断面構造の模式図である。
【図２】１＋６等径ケーブル式溶接ワイヤの最小の撚りの長さの倍数ｍが２０である場合、周辺ワイヤの中心線のリード角αが７２．５６°である場合の正面構造及びリード角α値模式図である。
【図３】１＋５等径ケーブル式溶接ワイヤの撚りの長さの倍数ｍが９である場合、周辺ワイヤの中心線のリード角αが５５．０８°である場合の横断面構造の模式図である。
【図４】１＋５等径ケーブル式溶接ワイヤの撚りの長さの倍数ｍが９である場合、周辺ワイヤの中心線のリード角αが５５．０８°である場合の正面構造及びリード角α値の模式図である。
【図５】１＋４等径ケーブル式溶接ワイヤの撚りの長さの倍数ｍが５である場合、周辺ワイヤの中心線のリード角αが３８．５１°である場合の横断面構造の模式図である。
【図６】１＋４等径ケーブル式溶接ワイヤの撚りの長さの倍数ｍが５である場合、周辺ワイヤの中心線のリード角αが３８．５１°である場合の正面構造及びリード角α値の模式図である。
【図７】１＋７ケーブル式溶接ワイヤのｄ外＝ｌｍｍ、ｄ中＝２ｍｍ、ｎ＝７、撚りの長さの倍数ｍが７．３３である場合、周辺ワイヤの中心線のリード角αが４９．４１°である場合の横断面構造の模式図である。
【図８】１＋７ケーブル式溶接ワイヤのｄ外＝ｌｍｍ、ｄ中＝２ｍｍ、ｎ＝７、撚りの長さの倍数ｍが７．３３である場合、周辺ワイヤの中心線のリード角αが４９．４１°である場合の正面構造及びリード角α値の模式図である。
【図９】（１＋６）＋１０ケーブル式溶接ワイヤのｄ外＝１ｍｍ、ｄ中＝３ｍｍ（１＋６ケーブル式溶接ワイヤ）、ｎ＝１０、撚りの長さの倍数ｍが９である場合、周辺ワイヤの中心線のリード角αが５５．０８°である場合の横断面構造の模式図である。
【図１０】（１＋６）＋１０ケーブル式溶接ワイヤのｄ外＝１ｍｍ、ｄ中＝３ｍｍ（１＋６ケーブル式溶接ワイヤ）、ｎ＝１０、撚りの長さの倍数ｍが９である場合、周辺ワイヤの中心線のリード角αが５５．０８°である場合の正面構造及び周辺ワイヤの中心線のリード角α値の模式図である。
【図１１】１＋３ケーブル式溶接ワイヤのｄ外＝０．８ｍｍ、ｄ中＝０．８ｍｍ、ｎ＝３、撚りの長さの倍数ｍが３．２である場合、周辺ワイヤの中心線のリード角αが２６．９９°である場合の横断面構造の模式図である。
【図１２】１＋３ケーブル式溶接ワイヤのｄ外＝０．８ｍｍ、ｄ中＝０．８ｍｍ、ｎ＝３、撚りの長さの倍数ｍが３．２である場合、周辺ワイヤの中心線のリード角αが２６．９９°である場合の正面構造及びリード角α値の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図面を組み合わせて本出願の技術的解決手段を以下に明確かつ完全に記述し、当然ながら、記述される実施例は本出願の一部の実施例であり、全ての実施例ではない。本出願における実施例に基づき、当業者は、創造的労力を要さずに想到し得る全ての他の実施例は、いずれも本出願の保護範囲に属する。
【００２１】
本出願の記述において、説明すべきことは、用語「中心」、「上」、「下」、「左」、「右」、「垂直」、「水平」、「内」、「外」などが指示する方位や位置関係が図面に示す方位や位置関係に基づくものであり、単に本出願の記述の便宜及び記述の簡素化を図るためのものであり、言及された装置や素子が必ず特定の方位を有することや、特定の方位で構造し及び操作することを指示又は暗示しないため、本出願に対する制限として理解され得ない。また、用語「第１」、「第２」、「第３」は、単に記述の目的であり、相対的な重要性を指示又は暗示するものとして理解され得ない。
【００２２】
本出願の記述において、説明すべきことは、明確な規定と限定が別途存在しない限り、用語「取り付け」、「連結」、「接続」は、広義で理解されるべきであり、例えば、固定接続、取り外し可能な接続又は一体的な接続であってもよいし、機械的接続又は電気的接続であってもよいし、直接連結、中間媒体を介する間接連結、又は２つの素子内部の連通であってもよい。当業者であれば、具体的な状況に応じて上記用語の本出願での具体的な意味を理解することができる。
【００２３】
また、以下に記述される本出願の異なる実施形態に関する技術的特徴は、互いに矛盾しない限り、互いに組み合わせることができる。
【００２４】
本出願は、大量の実験によって、溶接電流などのパラメータが一定の場合、周辺溶接ワイヤの撚りの長さの倍数ｍが小さいほど、そのリード角αが小さくなり、他のパラメータが不変である場合、この時に溶接の溶け込み深さが小さいほど、希釈率が低くなり、また、撚りの長さの倍数ｍが小さい場合、依然として６本の等直径の周辺ワイヤと１本の中心ワイヤを使用すれば、撚り加工中に溶接ワイヤの硬さが大きく溶接ワイヤ間に押出による塑性変形が生じにくい場合にロープを形成しにくく、該状況において５本の周辺ワイヤと１本の中心ワイヤ又は４本の周辺ワイヤプと１本の中心ワイヤなどを用いるか周辺ワイヤの直径を小さくするようにロープに撚り、さらにより小さいリード角αを保証でき、リード角αの減少によって、肉盛溶接の溶接ビームの溶接幅をより大きくし、溶け込み深さをより小さくし、且つ溶接ワイヤの総数の減少のため、溶接ワイヤアーク電流をより低くし、それにより溶け込み深さをさらに小さくすることを容易にし、そのため、高効率の消耗電極ガスシールド肉盛溶接及びサブマージドアーク肉盛溶接の適用を期待するために、どのように溶接ワイヤの構造が緊密でワイヤを安定して送給することに基づいてリード角αをさらに小さくして溶接の溶け込み深さを小さくすることによってより薄い肉盛溶接層の厚さの設計での品質保証を実現するかは、非常に緊急かつ重要であることを発見した。これに基づき、本出願は、大量の理論的および実験的研究を行った後、ケーブル式溶接ワイヤを提供し、中心溶接ワイヤと、前記中心溶接ワイヤに螺旋状に巻き付けられるように設置されるｎ本の周辺溶接ワイヤとを備え、各前記周辺溶接ワイヤの直径がいずれもｄ外であり、且つ隣接する各前記周辺溶接ワイヤは相接して設置され、前記周辺溶接ワイヤの撚りの長さがＴ＝ｍ×（ｄ外＋ｄ中）／２（ここで、ｍは撚りの長さの倍数であり、ｄ外は前記周辺溶接ワイヤの直径であり、ｄ中は前記中心溶接ワイヤの直径であり、３．２≦ｍ＜２０）であることを特徴とする。
【００２５】
ケーブル式溶接ワイヤの撚りの長さの倍数が小さいため、溶接パラメータが不変である時に、小さな溶け込み深さを取得でき、溶接アーク電流をさらに低減でき、溶接電流の低減のため、溶接の溶け込み深さの低減により有益であり、肉盛溶接層の希釈率の制御に顕著に寄与し、該ケーブル式溶接ワイヤは溶接時に溶け込み深さが小さく、希釈率が低いため、溶接の溶け込み深さが小さく、希釈率が低い、多層の厚さが薄いことを必要とする肉盛溶接分野に適用することができる。
【００２６】
好ましい実施形態として、前記周辺溶接ワイヤの回転方向と前記中心溶接ワイヤの長さの垂直方向と、又は周辺溶接ワイヤの法線面と中心溶接ワイヤが位置する平面と、の間の夾角はリード角αであり、且つα＝ａｒｃｔａｎ（ｍ／２π）又はα＝−９Ｅ−０８ｍ６＋２Ｅ−０５ｍ５−０．００１１ｍ４＋０．０４０５ｍ３−０．８９６８ｍ２＋１１．９７１ｍ−３．３５０２である。
【００２７】
上記の実施形態は以下の計算方式によって取得される。ケーブル式溶接ワイヤの各周辺ワイヤの中心線に対して、それは本質的に中心ワイヤの中心線を中心に螺旋状に巻き付ける円筒スパイラル線であり、リード角は一定であり、リード角の計算公式はα＝ａｒｃｔａｎ（Ｈ／πＤ）（ここで、Ｈはリードであり、Ｄは円筒スパイラル線の直径である）であり、本実施形態において、周辺溶接ワイヤの撚りの長さＴ＝ｍ×（ｄ外＋ｄ中）／２であり、撚りの長さはリードに相当し、Ｄ＝ｄ外＋ｄ中であり、そのため、α＝ａｒｃｔａｎ（ｍ／２π）を取得でき、α＝−９Ｅ−０８ｍ６＋２Ｅ−０５ｍ５−０．００１１ｍ４＋０．０４０５ｍ３−０．８９６８ｍ２＋１１．９７１ｍ−３．３５０２はこの公式の多項式関数関係式である。好ましい実施形態として、２６．９９°≦α＜７２．５６°であり、他の条件が不変である場合に、周辺ワイヤのリード角αが小さいほど、溶け込み深さが小さくなり、溶接幅が大きくなり、それにより溶接速度をさらに加速させやすく、即ち溶接の溶け込み深さをさらに小さくし、特に母材の希釈率に厳しい制限がある耐腐食や耐摩耗などの肉盛溶接方法に適する。
【００２８】
実験的研究の結果、肉盛溶接層の厚さが６ｍｍ以上である必要がある場合、ｍ＜２０、α＜７２．５６°であり、より低い溶接電流とより速い溶接速度を制御することにより、ケーブル式溶接ワイヤの消耗電極肉盛溶接の溶け込み深さを３ｍｍ以下に制御することができ、肉盛溶接層の厚さが３ｍｍから６ｍｍ以内である必要がある場合、ｍ≦１４、α≦６５．８３°であり、より低い溶接電流とより速い溶接速度を制御することにより、ケーブル式溶接ワイヤの消耗電極肉盛溶接の溶け込み深さを２ｍｍ以下に制御することができ、肉盛溶接層の厚さが３ｍｍ以下である必要がある場合、ｍ≦９、α≦５５．０８°であり、より低い溶接電流とより速い溶接速度を制御することにより、ケーブル式溶接ワイヤの消耗電極肉盛溶接の溶け込み深さを１ｍｍ以下に制御することができ、肉盛溶接分野における通常の消耗電極ガスシールド溶接及びサブマージドアーク溶接の応用のために重要な理論的および実験的研究の基礎を築くことが明らかになる。ケーブル式溶接ワイヤの消耗電極ガスシールド溶接及びサブマージドアーク肉盛溶接は、溶接の生産コストを大幅に削減し、経済的効果を高めることができ、ケーブル式溶接ワイヤ溶融池の撹拌は、ガス、スラグなどの急速な排出を加速させることができ、肉盛溶接金属の品質を保証する上で重要な役割を果たす。
【００２９】
好ましい実施形態として、０．５ｍｍ≦ｄ外≦２ｍｍであり、前記周辺溶接ワイヤの数は少なくとも３本であり、前記周辺溶接ワイヤはソリッド溶接ワイヤ及び／又はシームレスフラックス入り溶接ワイヤ及び／又はシームフラックス入り溶接ワイヤであり、前記中心溶接ワイヤはソリッド溶接ワイヤ又はフラックス入り溶接ワイヤ又はケーブル式溶接ワイヤである。
【００３０】
実験的研究の結果、Ｈ２Ｓ腐食環境を含み及び肉盛溶接層の有効厚さが３ｍｍ以内である必要がある作動状況において、下地の肉盛溶接はα≦５０°のケーブル式溶接ワイヤを用い、充填層はα≦６５°のケーブル式溶接ワイヤを用い、表面層はα≦７５°のケーブル式溶接ワイヤを用いるべきであることがわかった。リード角α≦６０°のフラックス入り溶接ワイヤの場合、周辺ワイヤがフラックスである時に生産加工が困難であるため、周辺ワイヤがソリッド極細溶接ワイヤで、中心ワイヤがフラックス入り溶接ワイヤである構造を下地移行層として用い、充填層及びそれ以上の各層はα≧６０°の全フラックス入りケーブル式溶接ワイヤを用いることが好ましい。
【００３１】
＜実施例１＞
本実施例が提供する肉盛溶接用ケーブル式溶接ワイヤの構造は、図１と図２に示す構造のように、１＋６であり、即ち周辺溶接ワイヤの数が６で、中心溶接ワイヤの数が１で、各溶接ワイヤの直径がいずれも１．３３ｍｍで、且ついずれもソリッド溶接ワイヤで、撚りの長さの倍数ｍが１８で、リード角αが７０．７６°である。
【００３２】
＜実施例２＞
本実施例が提供する肉盛溶接用ケーブル式溶接ワイヤの構造は、図３と図４に示す構造のように、１＋５であり、即ち周辺溶接ワイヤの数が５で、中心溶接ワイヤの数が１で、各溶接ワイヤの直径がいずれも１．０ｍｍで、且ついずれもソリッド溶接ワイヤで、撚りの長さの倍数ｍが９で、リード角αが５５．０８°である。
【００３３】
＜実施例３＞
本実施例が提供する肉盛溶接用ケーブル式溶接ワイヤの構造は、図５と図６に示す構造のように、１＋４であり、即ち周辺溶接ワイヤの数が４で、中心溶接ワイヤの数が１で、各溶接ワイヤの直径がいずれも２ｍｍで、且ついずれもソリッド溶接ワイヤで、撚りの長さの倍数ｍが５で、リード角αが３８．５１°である。
【００３４】
＜実施例４＞
本実施例が提供する肉盛溶接用ケーブル式溶接ワイヤの構造は、図７と図８に示す構造のように、１＋７であり、即ち周辺溶接ワイヤの数が７で、中心溶接ワイヤの数が１で、中心ワイヤの直径が１ｍｍで、周辺ワイヤの直径が０．５ｍｍで、且ついずれもソリッド溶接ワイヤで、撚りの長さの倍数ｍが７．３３で、リード角αが４９．４１°である。
【００３５】
＜実施例５＞
本実施例が提供する肉盛溶接用ケーブル式溶接ワイヤの構造は、図９と図１０に示す構造のように、（１＋６）＋１０であり、即ち周辺溶接ワイヤの数が１０で、中心溶接ワイヤの数が１で、中心ワイヤの直径が３ｍｍで、周辺ワイヤの直径が１ｍｍで、且ついずれもソリッド溶接ワイヤであり、そのうち、中心ワイヤがソリッドケーブル式溶接ワイヤであり、周辺ワイヤの撚りの長さの倍数ｍが９で、リード角αが５５．０８°である。
【００３６】
＜実施例６＞
本実施例が提供する肉盛溶接用ケーブル式溶接ワイヤの構造は、図１１と図１２に示す構造のように、１＋３であり、即ち周辺溶接ワイヤの数が３で、中心溶接ワイヤの数が１で、周辺及び中心溶接ワイヤの直径がいずれも０．８ｍｍで、且ついずれもソリッド溶接ワイヤで、周辺ワイヤの撚りの長さの倍数ｍが３．２で、リード角αが２６．９９である。
【００３７】
＜比較例１＞
本比較例が提供する溶接ワイヤの構造は直径Φ４ｍｍの単一ワイヤに対してサブマージドアーク溶接を行う。
【００３８】
＜比較例２＞
本比較例が提供する溶接ワイヤの構造は直径Φ１．２ｍｍの単一ワイヤに対してガスシールド溶接を行う。
【００３９】
＜比較例３＞
本比較例が提供するケーブル式溶接ワイヤの構造は、図１と図２に示す構造のように、１＋６であり、即ち周辺溶接ワイヤの数が６で、中心溶接ワイヤの数が１で、各溶接ワイヤの直径がいずれも１．３３ｍｍで、且ついずれもソリッド溶接ワイヤで、撚りの長さの倍数ｍが２０で、リード角αが７２．５６°であり、対応する肉盛溶接方法はサブマージドアーク溶接である。
【００４０】
＜比較例４＞
本比較例が提供するケーブル式溶接ワイヤの構造は、図１と図２に示す構造のように、１＋６であり、即ち周辺溶接ワイヤの数が６で、中心溶接ワイヤの数が１で、各溶接ワイヤの直径がいずれも０．８ｍｍで、且ついずれもソリッド溶接ワイヤで、撚りの長さの倍数ｍが２０で、リード角αが７２．５６°であり、対応する溶接方法はガスシールド溶接である。
【００４１】
＜比較例５＞
本比較例が提供するケーブル式溶接ワイヤの構造は、図１と図２に示す構造のように、１＋６であり、即ち周辺溶接ワイヤの数が６で、中心溶接ワイヤの数が１で、各溶接ワイヤの直径がいずれも２ｍｍで、且ついずれもソリッド溶接ワイヤで、撚りの長さの倍数ｍが２０で、リード角αが７２．５６°であり、対応する溶接方法はサブマージドアーク溶接である。
【００４２】
実施例１、３、５及び比較例１、３、５が提供するケーブル式溶接ワイヤに対してそれぞれ肉盛溶接の溶け込み深さの試験を行い、溶接機はＡｏｔａｉＭＺＥ−１０００型を選択し、直流逆接続を用いる。母材はＱ３４５Ｅを用い、肉厚が１５．６ｍｍである。溶接剤はＳＪ１０１を用い、関連する溶接パラメータ及び溶け込み深さの詳細は、表２を参照する。
【００４３】
【表１】
2021531976.tif 000003
【００４４】
表１はリード角αと撚りの長さの倍数ｍとの相互関係であり、周辺ワイヤの直径ｄ外が中心ワイヤの直径ｄ中に等しいか等しくない場合、いずれも同様のリード角αを取得でき、且つ撚りの長さの倍数ｍが変わり、それに応じてリード角αも変わり、即ち空間曲線のリード角αは、溶接ワイヤの直径とは関係がなく、周辺ワイヤの撚りの長さの倍数ｍにのみ関係することがわかる。
【００４５】
【表２】
2021531976.tif 000004
【００４６】
表２から分かるように、単一ワイヤと比べ、同等のサブマージドアーク溶接の場合に、ケーブル式溶接ワイヤの溶け込み深さがより小さく、特にケーブル式溶接ワイヤの撚りの長さの倍数ｍが小さいほど、溶け込み深さが小さくなる。且つ撚りの長さの倍数が小さい場合、周辺溶接ワイヤの数の減少は溶接電流の低減に有益であり、より小さいリード角αと組み合わせ、肉盛溶接の溶け込み深さの低減により有益であり、且つ実施例１、３、５が提供する肉盛溶接用ケーブル式溶接ワイヤの設計は、本出願の一部の内容にすぎず、実施例に示されていないが、本出願に近似又は類似している他のものは、本出願の特許保護範囲に属すべきである。
【００４７】
実施例２、４、６及び比較例２、４が提供するケーブル式溶接ワイヤに対して、それぞれ肉盛溶接の溶け込み深さ試験を行い、溶接機は漢神ＨＣ６５０Ｄ型を選択し、直流逆接続を用いる。母材はＱ３４５Ｅを用い、肉厚が１５．６ｍｍである。保護ガスは８２％Ａｒ＋１８％ＣＯ２を用い、関連する溶接パラメータ及び溶け込み深さの詳細は、表３を参照する。
【００４８】
【表３】
2021531976.tif 000005
【００４９】
表３から分かるように、単一ワイヤと比べ、同等のガスシールド溶接の場合に、ケーブル式溶接ワイヤの溶け込み深さがより小さく、特にケーブル式溶接ワイヤの撚りの長さの倍数ｍが小さいほど、溶け込み深さが小さくなる。且つ撚りの長さの倍数が小さい場合、周辺溶接ワイヤの数が減少するか周辺溶接ワイヤが細くなることは、溶接電流の低減に有益であり、より小さいリード角αと組み合わせ、肉盛溶接の溶け込み深さの低減により有益であり、且つ実施例２、４、６が提供する肉盛溶接用ケーブル式溶接ワイヤの設計は、本出願の一部の内容にすぎず、実施例に示されていないが、本出願に近似又は類似しているものは、本出願の特許保護範囲に属すべきである。
【００５０】
明らかに、上記の実施例は、明確な説明のために作られた例に過ぎず、実施形態を限定するものではない。当業者にとって、上記の説明に基づいて、他の異なる形態の変化又は変動を行うこともできる。ここでは全ての実施形態を挙げる必要がなく、全ての実施形態を挙げることもできない。これに由来する明らかな変化又は変動は、依然として本出願によって作られた保護範囲にある。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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