(57)【要約】【課題】溶接ビードの蛇行や跳ねの生じない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。【解決手段】ペール容器内に装填されたガスシールドアーク溶接用ワイヤにおいて、ワイヤ長さ３００ｍｍ間を捩ったときの降伏開始角度が２０〜６０゜のワイヤを、ワイヤ１巻き当たりの弾性捩り角度が２７０〜３６０°で装填したものであることを特徴とする。【選択図】　　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペール容器内に装填されたガスシールドアーク溶接用ワイヤにおいて、ワイヤ長さ３００ｍｍ間を捩ったときの降伏開始角度が２０〜６０゜のワイヤを、ワイヤ１巻き当たりの弾性捩り角度が２７０〜３６０°で装填したものであ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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ペール容器内に積層収納してなるガスシールドアーク溶接用ワイヤに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動および半自動溶接において、溶接能率向上を図る目的で大容量のガスシールドアーク溶接用ワイヤ（以下、ワイヤという。）収納容器が用いられ、その代表的なものにペールパックがある。これは、１００〜３５０ｋｇのワイヤをペール容器内に積層収納し、ワイヤ取り出し装置やワイヤ送給機により溶接トーチへワイヤを送給する方法で広く使用されている。
【０００３】
最近、全自動溶接の普及が著しいが、溶接部へのワイヤ狙い精度の高いペール容器入りワイヤが望まれている。全自動溶接の場合、半自動溶接のようにオペレータが目視しながら溶接トーチの溶接部へのねらい位置を微調整することができないからである。
【０００４】
ペール容器入りワイヤはワイヤを引き出したとき、コイルばねを引き伸ばした場合と同様な捩れがワイヤに発生する。このため使用時にワイヤが捩れずにペールパックから上方に取り出すことができるように、予めペールパックへの装填工程において、取り出し時に発生する捩りとは反対方向にワイヤ１巻き当たり３６０°の捩りを付与して装填している。これにより取り出し時に捩りを戻してワイヤの捩りを無くして溶接ビードの蛇行や跳ねの防止している。なお、この捩りを付与するのはワイヤ装填時にペール容器をターンテーブル上で回転させれば行なえる。
【０００５】
しかし、実際にはワイヤの機械的性質やワイヤ装填時にワイヤがワイヤ中心軸の周りに回転しながら装填されることや直進性不足などにより、ワイヤ１巻き当たり３６０°の捩りを与えても塑性変形を受けて、装填されたワイヤの弾性捩り角度は２００〜２６０°程度になる。このようにワイヤの弾性捩り角度が小さくなるとワイヤ取り出し時にワイヤが回転し、そのワイヤの回転は弾性捩り角度が小さい程大きくなり、溶接ビードの蛇行を引き起こす。また、上記ワイヤの回転が大きいと、ワイヤ送給経路内でワイヤの捩りエネルギーが溜まり、溶接トーチ先端部のワイヤが突然回転して溶接ビードが溶接部から部分的に大きく外れ、いわゆる跳ねが発生する。さらに、ワイヤ装填時の塑性変形により、ワイヤ取り出し時にワイヤ長手方向にうねりが生じて、溶接トーチから出たワイヤが不規則な挙動で溶接部へ供給されてビードが蛇行する。
【０００６】
溶接ビードの蛇行や跳ねを防止する方法として、例えば特開平９−２７７０４７号公報に開示されているように、ワイヤ送給経路中にワイヤ矯正機を入れることが行われており、ある程度の効果は認められている。しかし、ワイヤ矯正機の使用によっても、使用ワイヤの種類毎の矯正調整が必要で、矯正条件が不適切であると溶接ビードの蛇行や跳ねが発生する。また、ワイヤ矯正機を用いると、ワイヤ送給抵抗の増加に伴いアークの安定性が阻害されることもある。これらのことから、溶接ビードの蛇行や跳ねを根本的に防止できてないのが現状である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記ペール容器入りワイヤの問題点を解決し、溶接トーチから出たワイヤの溶接部へのターゲット性を安定に維持することを課題とする。特に、ワイヤ送給経路にワイヤ矯正機などの新たな手段を講じることなく、ワイヤそれ自体の特性の改良により溶接ビードの蛇行や跳ねの生じない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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するものであって、その要旨は、ペール容器内に装填されたガスシールドアーク溶接用ワイヤにおいて、ワイヤ長さ３００ｍｍ間を捩ったときの降伏開始角度が２０〜６０゜のワイヤを、ワイヤ１巻き当たりの弾性捩り角度が２７０〜３６０°で装填したものであることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明のペール容器に装填されたワイヤについて詳細に説明する。
ワイヤの溶接部へのターゲット性について種々検討した結果、スプールに巻かれたワイヤのターゲット性がペールパックされたワイヤに比べ、極めて良好であることが判明した。スプールに巻かれたワイヤは巻き方向に巻き癖がついており、これが溶接トーチの曲がりと一致するように規制されて、溶接トーチ出口で一定方向にワイヤが出るためである。一方、ペール容器入りワイヤは、取り出し時に発生する捩りとは反対方向にワイヤ１巻き当たり３６０°の捩りを付与して装填し、取り出し時に３６０°捩りを戻し、捩りの発生を無くすようにしている。このためスプール巻きワイヤのように一定方向に巻き癖をつけている訳ではなく、ワイヤ装填時に塑性変形を受けた場合、弾性捩り角度が小さくなる。したがって、ペールパックから取り出されたワイヤは、ワイヤ長手方向に不規則なうねりと回転を伴ったまま溶接トーチから出てくるので、溶接ビードの蛇行や跳ねが発生して、溶接部へのターゲット性が悪くなる。
【００１０】
ペール容器入りワイヤに、スプール巻きワイヤと同様な巻き癖をつけることも考えられるが、これを行なうと取り出し時に数巻きまとまってワイヤ積層体上部へ引き出され、捩りを戻そうとしてワイヤが回転してもつれてしまうので、実際には困難である。そこで、種々検討を重ねた結果、取り出したワイヤのワイヤ長手方向の不規則なうねりを極めて小さくすることと、ワイヤの回転を少なくすることにより、ワイヤが溶接トーチから出る方向を一定にでき、溶接部へのターゲット性を極めて良好にできることを見出した。
【００１１】
まず、ワイヤは、ワイヤ１巻き当たりの弾性捩り角度を２７０〜３６０°とする。ワイヤ１巻き当たりの弾性捩り角度が２７０°未満になると、ワイヤはワイヤ送給経路内で回転し、溶接トーチ先端部とペールパック取り出し部間で、ワイヤに捩りエネルギーが蓄積され、そのエネルギーが開放されたとき、溶接トーチ先端のワイヤは瞬間的に回転して跳ねが生じる。さらに、ワイヤは塑性変形によりワイヤ長手方向に不均一なうねりが大きくなり、ワイヤは不規則な挙動のまま溶接トーチから送給される。したがって、ワイヤの振れが大きくなり、溶接部へのターゲット性が悪くなりビート蛇行が生じる。一方、ワイヤ１巻き当たりの弾性捩り角度が３６０°を超えると、ペールパックからワイヤを取り出す時に、ワイヤが２〜３巻きまとまってワイヤ積層体上部へ飛び出し、捩りを戻そうとしてワイヤが回ってもつれ、ワイヤを送給することができなくなるという問題が生じる。したがって、ワイヤ１巻き当たりの弾性捩り角度の範囲は２７０〜３６０°とする必要がある。
【００１２】
さらに、弾性捩り角度を安定して得るためには、ワイヤ長さ３００ｍｍ間を捩ったときの降伏開始角度を２０〜６０°にする必要がある。このワイヤの降伏開始角度は以下のように測定する。まずワイヤを両端のつかみ個所間の長さが３００ｍｍになるように切断し、ワイヤの両端部を回らないように固定する。ワイヤを５°時計方向に捩ったところで開放する。この時、ワイヤは降伏してなければ元の位置に戻る。これを５°刻みで繰り返して行い、ワイヤを開放した時に元の位置から１°降伏した時の角度を降伏開始角度とした。なお、理論的に考えると同じワイヤについてつかみ個所間の距離と降伏開始角度とは比例関係にある筈である。しかし実際にやってみると、たとえばつかみ個所間の距離が６００ｍｍでは３００ｍｍのときの倍より大きな降伏開始角度になる。これはたとえば直径数十ｍｍの棒材といったものと異なり、細径のワイヤではつかみ個所間の距離が長くなると、うねりなどの副次的変形が生じるためと考えられる。したがって本発明においてはワイヤ長さ３００ｍｍ間を捩ったときの値に限定した。
【００１３】
ワイヤ長さ３００ｍｍ間を捩ったときのワイヤ降伏開始角度が２０°未満であると、ワイヤを装填する前に直進性が得にくくなり、屈曲した箇所に応力が集中して塑性変形が起きやすくなる。また、ワイヤそのものが降伏し易いので、ワイヤ装填時の塑性変形が大きくなり、装填されたワイヤの弾性捩り角度が部分的に少なくなる。また、ワイヤ送給時にワイヤ送給経路で座屈し易くなることや、曲げ部が数ヶ所あるワイヤ送給経路を通した時、ワイヤ長手方向にうねりを与えてしまい、溶接部へのターゲット性を損ねてしまう。逆にワイヤ長さ３００ｍｍ間を捩ったときのワイヤの降伏開始角度が６０°を超える場合は、ワイヤの強度が高くなり、ワイヤ装填前の直進性が得難く、捩り角度も均一に付与しにくくなるので、ワイヤの振れが大きくなり、溶接部へのターゲット性が悪くなりビート蛇行が生じる。
【００１４】
したがって、ペール容器入りワイヤのワイヤ１巻き当たりの捩り角度を２７０〜３６０°、ワイヤ長さ３００ｍｍ間を捩ったときの降伏開始角度を２０〜６０°とすることにより、取り出し時のワイヤは直線形状となり、ワイヤ全長に亘って溶接部へのターゲット性が良好でワイヤ跳ねが生じることがない。
【００１５】
なお、本発明ワイヤのペール容器への装填に際しては、ワイヤの長手方向のうねりを極めて小さくするために、ワイヤに直進性を持たせて、ワイヤに局部的な応力がかからないようにして装填時の塑性変形を防止する。更に、ワイヤの回転を止めて装填する。すなわち、ペール容器へのワイヤの装填は一般にペールパックの真上から見て時計回り方向（右回り）に装填するが、ワイヤは反時計回り方向に捩られる。したがって、送給されてくるワイヤが仮に時計方向の回転を有していた場合、弾性捩りを減じる方向に作用し、結果としてワイヤ１巻き当たりの弾性捩り角度は小さくなってしまう。そのため、ワイヤの回転を止めるか、または僅かに反時計方向に捩るようにして装填する。
【００１６】
【実施例】
ペール容器にワイヤ径１．２ｍｍ、１．４ｍｍおよび１．６ｍｍのソリッドワイヤ（ＪＩＳ　Ｚ３３１２　ＹＧＷ１１およびＹＧＷ２１）とフラックス入りワイヤ（ＪＩＳ　Ｚ３３１３　ＹＦＷ−Ｃ５０ＤＲおよびＹＦＷ−Ｃ６０２Ｒ）を各２００ｋｇ積層収納した。表１に各ペール容器入りワイヤの１巻き当たりの弾性捩り角度を１０回測定したときの範囲と平均値を示す。またワイヤ長さ３００ｍｍ間を捩ったときの降伏開始角度も表１に示す。
【００１７】
【表１】
2004025242.tif 000002
【００１８】
弾性捩り角度の測定は以下のようにして行なった。まずペール容器内のワイヤ数巻きを、捩りが戻らないように束ねて拘束した状態で切断して取り出す。この数巻きのワイヤの輪を、拘束した状態のまま輪の円周の１箇所を円周の面内で直角に曲げる。その後に輪をほどいて、曲げた箇所が両端に残るように切断する。図１はこのときのワイヤの状態を示しているが、面１１の上にワイヤ２を置いたもので、両端の曲げた部分１２が指針の役をしており、Ｌで示す曲げた箇所間の距離がペール容器内のワイヤの１巻きの長さになる。図１（ａ）のように両端の曲げた部分１２が同一方向なら、弾性捩りが３６０°あったのがちょうど１回転戻ってこのようになったことになる。一方、図１（ｂ）のように両端の曲げた部分１２が同一面内に無く、角度１３がたとえば３００°であったら、弾性捩りが３００°ということになる。
【００１９】
ターゲット性評価は、図２に示すようなアークを出さない状態で試験を行った。これは、実際の溶接試験よりも溶接条件などの影響を受けることなく、また精度良く試験できるためである。図２において、ペールパック１から取り出されたワイヤ２は、コンジットケーブル３、ワイヤ送給装置４、溶接トーチ５を経て給電チップ６先端に送られ、ターゲット面７に当たる。ターゲット面７は給電チップ６先端から１５０ｍｍとした。
【００２０】
試験方法は、インチング操作によりワイヤをターゲット面７に当たるまで送給し、ワイヤを給電チップの所で切断して再度ターゲット面に当たるまで送給することを連続で５０回繰り返して測定した。さらにワイヤを２０ｋｇ取り除いた後同様に５０回繰り返して測定した。図３は、ターゲット試験の測定結果例を示す。図３に示すようにＸ軸方向の最大距離（ΔＸ）とＹ軸方向の最大距離（ΔＹ）を調べた。通常溶接時のワイヤ突き出し長さは２５ｍｍ程度であり、ワイヤ突き出し長さ１５０ｍｍにおけるΔＸおよびΔＹが２０ｍｍ以下は、実際の溶接においてはワイヤの中心位置に対し±１．５ｍｍに該当する。したがってターゲット性の評価は、ΔＸおよびΔＹがそれぞれ２０ｍｍ以下を良好とした。
【００２１】
また、溶接トーチ先端でのワイヤ跳ねの評価は、板厚１２ｍｍ、幅１５０ｍｍ、長さ１５００ｍｍのＳＭ−４９０Ｂ鋼をＴ字型に組み、表２に示す溶接条件で水平すみ肉溶接を３回繰り返して実施し、跳ねの発生した回数を調べた。それらの試験結果も表１に示す。
【００２２】
【表２】
2004025242.tif 000003
【００２３】
表１中、試験Ｎｏ．１〜５が本発明例、試験Ｎｏ．６〜９は比較例である。
本発明例である試験Ｎｏ．１〜５は、ワイヤ１巻き当たりの弾性捩り角度および降伏開始角度が適正であるので、ターゲット性が良好ですみ肉溶接時もワイヤの跳ねが生じることなく極めて満足な結果であった。
【００２４】
比較例中、試験Ｎｏ．６は、ワイヤ１巻き当たりの弾性捩り角度が大きすぎるので、すみ肉溶接時にワイヤが３巻きペールパックのワイヤ積層体上部へ飛び出してもつれが生じた。
試験Ｎｏ．７は、ワイヤ１巻き当たりの弾性捩り角度が小さいので、ターゲット性が悪くなった。また、すみ肉溶接時に跳ねが２回生じた。
【００２５】
試験Ｎｏ．８は、ワイヤの降伏開始角度が大きく、ワイヤ１巻き当たりの弾性捩り角度も均一でないので、ターゲット性が悪かった。また、すみ肉溶接時に跳ねが１回生じた。
試験Ｎｏ．９は、ワイヤの降伏開始角度が小さく、ワイヤ１巻き当たりの弾性捩り角度も部分的に低いので、ターゲット性が悪かった。また、すみ肉溶接時にコンジットチューブ内でワイヤが座屈した。
【００２６】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明のガスシールドアーク溶接用ワイヤによれば、溶接ビードの蛇行や跳ねの生じないガスシールドアーク溶接用ワイヤを提供することができ、溶接部の品質および溶接作業性の向上に大きく貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）と（ｂ）はそれぞれ弾性捩り角度測定のときのワイヤの状態を示す図
【図２】本発明の実施例におけるターゲット性の評価方法を示す図
【図３】ターゲット試験の測定結果例を示すグラフ
【符号の説明】
１　　ペールパック
２　　ワイヤ
３　　コンジットケーブル
４　　ワイヤ送給装置
５　　溶接トーチ
６　　給電チップ
７　　ターゲット面
１１　　面
１２　　両端の曲げた部分
【図１】
2004025242.tif 000004
【図２】
2004025242.tif 000005
【図３】
2004025242.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成14年6月28日(2002.6.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
ペール容器内に装填されたガスシールドアーク溶接用ワイヤにおいて、ワイヤ長さ３００ｍｍ間を捩ったときの降伏開始角度が２０〜６０゜、ワイヤ１巻き当たりの弾性捩り角度が２７０〜３６０°であることを特徴とするガスシールドアーク溶接用ワイヤ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するものであって、その要旨は、ペール容器内に装填されたガスシールドアーク溶接用ワイヤにおいて、ワイヤ長さ３００ｍｍ間を捩ったときの降伏開始角度が２０〜６０゜、ワイヤ１巻き当たりの弾性捩り角度が２７０〜３６０°であることを特徴とする。