(57)【要約】【課題】送給系が長い溶接機においても良好な送給性を有すると共に、割れの発生も防止したサブマージアーク溶接用メッキなしワイヤを提供する。【解決手段】ワイヤ径をＬｗ（ｍｍ）、ワイヤ送給系の長さをＬｃ（ｍ）、潤滑剤塗布量をＪｈ（単位ワイヤ１０ｋｇあたりの潤滑剤量（ｇ））とした場合、ワイヤ径Ｌｗが３．２乃至４．８ｍｍ、ワイヤ送給系長さＬｃが１５ｍ以上であると共に、潤滑剤塗布量Ｊｈは０．０２乃至０．２０ｇの範囲にあり、更に、前記Ｊｈは（Ｌｃ／Ｌｗ）×０．００６以上、（Ｌｃ／Ｌｗ）×０．０２２以下である。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤ径をＬｗ（ｍｍ）、ワイヤ送給系の長さをＬｃ（ｍ）、潤滑剤塗布量をＪｈ（単位ワイヤ１０ｋｇあたりの潤滑剤量（ｇ））とした場合、ワイヤ径Ｌｗが３．２乃至４．８ｍｍ、ワイヤ送給系長さＬｃが１５ｍ以上であると共に、潤滑剤塗布量Ｊｈは０．０２乃至０．２０ｇの範囲にあり、更に、前記Ｊｈは（Ｌｃ／Ｌｗ）×０．００６以上、（Ｌｃ／Ｌｗ）×０．０２２以下であることを特徴とするサブマージアーク溶接用メッキなしワイヤ。
【請求項２】
前記Ｊｈは０．０３乃至０．１０ｇであることを特徴とする請求項１に記載のサブマージアーク溶接用メッキなしワイヤ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、送給系長さが１５ｍ以上と長い溶接機において良好な送給性を有するサブマージアーク溶接用メッキなしワイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、サブマージアーク溶接用ワイヤは、表面に厚さが約０．１〜２０μｍ程度の銅メッキを施している。しかし、この銅メッキワイヤは、ワイヤ送給時にワイヤ表面の銅メッキ皮膜が剥離することがあり、剥離した銅メッキ皮膜はワイヤにより運ばれて最終的にフラックス又は溶接部に落下する。この銅メッキ皮膜が溶接金属に入ると、溶接線方向に直交する横割れが発生する。
【０００３】
この横割れの改善策として、ワイヤ面からは、ワイヤに銅メッキを施さない方法と、ワイヤ表面の銅メッキを薄くする方法（特公平５−３２１５６号公報）が提案されている。なお、従来のサブマージアーク溶接用ワイヤは、通常、送給系が短い溶接機で使用されているため、潤滑剤等は塗布されていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ＵＯＥ鋼管の内面溶接のように、ワイヤ送給系が２０ｍの長さになるようなワイヤ送給系が長い溶接機においては、銅メッキがないために、ワイヤの潤滑性が悪くなり、送給不良が発生しやすくなり、溶接部にアンダーカット、ビード蛇行及びスラグ巻込みなどの欠陥が発生しやすくなる。そして、最悪の場合には、送給が停止してしまい、溶接構造物に多大な損害を与える。また、銅メッキを薄くしても、銅が存在していることには代わりがなく、割れに対して根本的な対策とはいえない。このため、送給系が長い溶接において、送給性が良好なメッキなしワイヤの開発が望まれている。
【０００５】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、送給系が長い溶接機においても良好な送給性を有すると共に割れの発生も防止したサブマージアーク溶接用メッキなしワイヤを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るサブマージアーク溶接用メッキなしワイヤは、ワイヤ径をＬｗ（ｍｍ）、ワイヤ送給系の長さをＬｃ（ｍ）、潤滑剤塗布量をＪｈ（単位ワイヤ１０ｋｇあたりの潤滑剤量（ｇ））とした場合、ワイヤ径Ｌｗが３．２乃至４．８ｍｍ、ワイヤ送給系長さＬｃが１５ｍ以上であると共に、潤滑剤塗布量Ｊｈは０．０２乃至０．２０ｇの範囲にあり、更に、前記Ｊｈは（Ｌｃ／Ｌｗ）×０．００６以上、（Ｌｃ／Ｌｗ）×０．０２２以下であることを特徴とする。前記Ｊｈは０．０３乃至０．１０ｇであることが好ましい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。一般に送給性が良好な潤滑剤として、ＭｏＳ２が知られており、細径のソリッドワイヤについては、このＭｏＳ２の好ましい付着量は１ｇ／１０ｋｇ程度である。これをそのままサブマージアーク溶接に使用される太径のソリッドワイヤに適用すると、溶接金属中の水素量が増加し、溶接金属に低温割れが発生する。これは、ＭｏＳ２を油に分散させて塗布するために、油による水素量が増加するためにである。
【０００８】
そこで、本発明者は、図１に示すように、鋼製パイプを送給系に使用して簡易ワイヤ送給装置を試作し、これを使用して、ワイヤ径と潤滑剤の量を種々変更して、ワイヤの送給性及び溶接金属の割れ発生を試験した。図１において、ワイヤ１はリール２に巻回されており、このリール２から巻き解かれたワイヤ１は送給モータ３により送り出され、鋼製パイプからなる送給パイプ４内を通過し、カーブドノズル５を経て鉛直下方に向かい、溶接部に供給される。リール２及び送給モータ３はスライドテーブル６上に設置されており、このスライドテーブル６は固定テーブル１０上に送給パイプ４の長手方向にスライド可能に設置されている。また、固定テーブル１０の一端部には、支点１１が立設され固定されており、この支点１１とスライドテーブル６との間には、ロードセル７が設置されている。このロードセル７により、送給モータ３から送り出されるワイヤの送給抵抗が測定され、ロードセル７の検出信号はアンプ８により増幅された後、レコーダ９により記録される。これにより、ワイヤ径と潤滑剤の量を種々変更したときのワイヤの送給抵抗を測定することができる。
【０００９】
一般に、潤滑剤が少ないと送給性を向上させる効果が得られず、逆に潤滑剤が多いと溶接金属の水素量が増加して溶接金属に低温割れが発生する。従って、適正な潤滑剤量が存在する。潤滑剤塗布量Ｊｈが０．０２ｇ未満の場合は、送給不良が発生し、０．２０ｇを超えると、溶接金属に低温割れが発生する。しかし、単純にワイヤの潤滑剤塗布量のみではなく、以下に述べる送給系長さによって影響される。即ち、ワイヤ径及び送給系長さによって適正な潤滑剤の量は異なってくる。本発明者等は、適正な潤滑剤の量について、種々実験研究した結果、適正な潤滑剤の量は送給系長さとワイヤ径との比に依存することを見いだした。ワイヤ潤滑剤の量が（送給系長さ／ワイヤ径）×０．００６未満であと、潤滑剤の量が過少であるため、送給不良が発生し、溶接部にアンダーカットが発生する。一方、ワイヤ潤滑剤の量が（送給系長さ／ワイヤ径）×０．０２２を超えて過大であると、溶接金属に低温割れが発生する。メッキなしワイヤにおいて、良好な送給性を得るためには、潤滑剤の量を、ワイヤ径及び送給系長さを基準として管理すればよい。潤滑剤塗布量はより好ましくは０．０３ｇ〜０．１０ｇである。
【００１０】
即ち、ワイヤ径をＬｗ（ｍｍ）とし、ワイヤ送給系の長さをＬｃ（ｍ）とし、潤滑剤塗布量をＪｈ（単位ワイヤ１０ｋｇあたりの潤滑剤量（ｇ））とした場合に、Ｊｈが下記数式１を満足するように潤滑剤量を決めるか、又は送給系長さを設定する。
【００１１】
【数１】
（Ｌｃ／Ｌｗ）×０．００６≦Ｊｈ≦（Ｌｃ／Ｌｗ）×０．０２２
【００１２】
なお、この数式１にて潤滑剤量を設定する場合の適用対象は、ワイヤ径が３．２乃至４．８ｍｍ、ワイヤ送給系長さは１５ｍ以上である。また、潤滑剤塗布量Ｊｈは０．０２乃至０．２０ｇの範囲にある。
【００１３】
これらの条件を満足する場合に、送給不良を回避し、また低温割れを防止することができる。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明の実施例の効果について、本発明の範囲から外れる比較例と比較して説明する。下記表１に示す仕様のソリッドワイヤを作製した。このワイヤをＪＩＳ　Ｚ３３５２　ＦＳ−ＦＧ３の溶融フラックスと組み合わせて、前述の実験装置（図１）にて板厚１６ｍｍの鋼板を１層溶接した。開先形状を図２に、溶接条件を下記表２に、また鋼板の化学組成を下記表３に示す。また、図３は表１のデータをグラフ化したものであり、横軸にＬｃ／Ｌｗをとり、縦軸に潤滑剤塗布量をとって低温割れ及びアンダカットが発生した領域と、これらが発生しない領域とを図示するものである。図３において、上の破線はＪｈ＝（Ｌｃ／Ｌｗ）×０．０２２であり、下の破線はＪｈ＝（Ｌｃ／Ｌｗ）×０．００６である。また、図３に示すプロットの近傍の数字は、表１の実施例比較例の番号である。なお、割れ発生有無は、銅メッキ皮膜による横割れは表面に発生するので磁粉探傷により確認し、低温割れは超音波探傷により内部まで確認した。
【００１５】
なお、ワイヤ径Ｌｗが３．２ｍｍ未満の場合は、溶着量が少なく、低速で溶接する必要があり、能率が下がる。一方、ワイヤ径Ｌｗが４．８ｍｍを超える場合は、ワイヤの剛性が高くなりすぎ、本発明が対象としているような長い送給系での送給はほぼ不可能になる。本発明は、１５ｍ以上の長い送給系を対象としており、これより短い送給系では特に本発明を適用する必要がない。
【００１６】
【表１】
2004025200.tif 000003
【００１７】
【表２】
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【００１８】
【表３】
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【００１９】
溶接終了後、溶接作業性を評価し、磁粉探傷試験と超音波探傷試験により溶接部の割れの有無を調査した。調査結果を前記表１に合わせて示す。本発明の実施例１乃至９、２１乃至２４及び２６は、磁粉探傷及び超音波探傷のいずれの検査においても割れが発生しなかった。また、送給抵抗も低く、溶接作業性も良好であった。
【００２０】
これに対し、本発明の範囲から外れる比較例１０乃至２０、２５及び２７は以下に示すように、良好な結果が得られなかった。即ち、比較例１０は、潤滑剤塗布量Ｊｈが所定の範囲内であるものの数式の範囲を超えているため、溶接金属中の水素量が高くなり溶接金属に水素に起因する低温割れが認められた。比較例１１は、潤滑剤塗布量Ｊｈが所定の範囲未満であるため、送給性が悪くなり、その結果アンダカットが発生した。比較例１２は、潤滑剤塗布量Ｊｈが所定の範囲内であるものの、前記数式１の下限値未満であるため、送給性が悪くなり、その結果アンダーカットが発生した。また、溶接金属中の水素量が高くなり、溶接金属に水素に起因する低温割れが認められた。比較例１３は、潤滑剤塗布量Ｊｈが所定の範囲を超えているため、溶接金属中の水素量が高くなり、溶接金属に水素に起因する低温割れが認められた。比較例１４は、潤滑剤塗布量Ｊｈが所定の範囲内であるものの、数式１の上限値を超えているため、溶接属中の水素量が高くなり、溶接金属に水素に起因する低温割れが認められた。比較例１５は、潤滑剤塗布量Ｊｈが所定の範囲内であるものの、数式１の下限値未満であるため、送給性が悪くなり、その結果ビードが蛇行した。比較例１６は、メッキがあるために、ビード表面にメッキの銅に起因する高温割れが認められた。比較例１７は潤滑剤塗布量Ｊｈが下限値未満であるため、送給性が悪くなり、その結果、アンダカットが発生した。比較例１８、２５、２７は潤滑剤塗布量Ｊｈは所定の範囲内であるものの、数式１の下限値未満であるため、送給性が悪くなり、その結果アンダカットが発生した。比較例１９、２０は潤滑剤塗布量Ｊｈは所定の範囲内であるものの、数式１の上限値を超えているため、溶接金属中の水素量が高くなり、溶接金属に水素に起因する低温割れが認められた。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のメッキなしワイヤによれば、送給系が長い溶接機においても、ワイヤ送給性が良好であると共に、水素に起因する低温割れが防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】送給性試験装置を示す図である。
【図２】溶接試験における開先形状を示す図である。
【図３】表１のデータをグラフ化したものであり、横軸にＬｃ／Ｌｗをとり、縦軸に潤滑剤塗布量をとって低温割れ及びアンダカットが発生した領域と、これらが発生しない領域とを示すグラフ図である。
【符号の説明】
１：ワイヤ
２：リール
３：送給モーター
４：送給パイプ
５：カーブドノズル
６：スライドテーブル
７：ロードセル
８：アンプ
９：レコーダ
１０：固定テーブル
１１：支点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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