(57)【要約】  本発明は、概括的に溶接に関し、特に、ガスメタルアーク溶接(GMAW)またはフラックスコアアーク溶接(FCAW)等のアーク溶接用の溶接ワイヤに関する。一実施形態では、中空溶接ワイヤが、シースとコアとを含み、該コアが有機安定剤成分を含む。さらに、該有機安定剤成分が、溶接中にワークの表面付近に水素を放出するように構成される有機的な副次成分を含み、第Ｉ族金属、第ＩＩ族金属、またはそれらの組合せを含む。【特許請求の範囲】
【請求項１】
シースとコアとを含む中空溶接ワイヤであって、
前記コアが有機安定剤成分を含み、該有機安定剤成分が、溶接中にワークの表面付近に水素を放出するように構成される有機的な副次成分を含み、該有機安定剤成分が、第Ｉ族金属、第ＩＩ族金属、またはそれらの組合せを更に含む中空溶接ワイヤ。
【請求項２】
前記有機安定剤成分が、前記コアの約１０重量％未満を構成するか、または前記中空溶接ワイヤの約５重量％未満を構成する請求項１に記載の中空溶接ワイヤ。
【請求項３】
前記有機安定剤成分が、前記コアの約0.05重量％〜約５重量％を構成するか、または前記中空溶接ワイヤの約0.01重量％〜約４重量％を構成する請求項１に記載の中空溶接ワイヤ。
【請求項４】
前記第Ｉ族金属、第ＩＩ族金属、またはそれらの組合せが、前記有機安定剤成分の前記有機的な副次成分と化学結合する請求項１に記載の中空溶接ワイヤ。
【請求項５】
前記有機的な副次成分が高分子である請求項１に記載の中空溶接ワイヤ。
【請求項６】
前記有機安定剤が、アルギン酸塩またはステアリン酸塩を含む請求項１に記載の中空溶接ワイヤ。
【請求項７】
前記有機安定剤成分が、カルボキシメチルセルロースの第Ｉ族または第ＩＩ族の塩を含む請求項１に記載の中空溶接ワイヤ。
【請求項８】
前記コアが、セリウム、ランタン、またはそれらの組合せを含む希土類成分を含み、該希土類成分が、該コアの約１０重量％未満を構成するか、または前記中空溶接ワイヤの約５重量％未満を構成する請求項１に記載の中空溶接ワイヤ。
【請求項９】
前記希土類成分が、前記コアの約0.5重量％〜約５重量％を構成するか、または前記中空溶接ワイヤの約0.01重量％〜約2.5重量％を構成する請求項９に記載の中空溶接ワイヤ。
【請求項１１】
前記コアが、グラファイト、グラフェン、カーボンブラック、ランプブラック、カーボンナノチューブ、ダイアモンドまたはそれらの組合せを含む炭素成分を含み、該炭素成分が、該コアの約１０重量％未満を構成するか、または前記中空溶接ワイヤの約５重量％未満を構成する請求項１に記載の中空溶接ワイヤ。
【請求項１２】
前記炭素成分が、前記コアの約0.01重量％〜約５重量％を構成するか、または前記中空溶接ワイヤの約0.01重量％〜約2.5重量％を構成する請求項１１に記載の中空溶接ワイヤ。
【請求項１３】
前記コアが、１または複数の第Ｉ族金属または第ＩＩ族金属、チタンおよびマンガンの各々の酸化物を含む凝集体を含み、該凝集体が、該コアの約１０重量％未満を構成するか、または前記中空溶接ワイヤの約５重量％未満を構成する請求項１に記載の中空溶接ワイヤ。
【請求項１４】
前記コアが、前記中空溶接ワイヤの約７重量％〜約４０重量％を構成し、前記有機安定剤成分が、該コアの約１０重量％未満を構成する請求項１に記載の中空溶接ワイヤ。
【請求項１５】
シースとコアとを含む中空溶接ワイヤであって、
前記コアが希土類シリサイド成分を含み、該希土類シリサイドが、セリウム、ランタン、またはそれらの組合せを含む、中空溶接ワイヤ。
【請求項１６】
前記希土類成分が、前記中空溶接ワイヤの約0.1重量％〜約５重量％を構成する請求項１５に記載の中空溶接ワイヤ。
【請求項１７】
前記コアが、
１または複数の第Ｉ族金属または第ＩＩ族金属と結合する１または複数の有機分子または有機ポリマーを含む、有機安定剤成分と、
グラファイト、グラフェン、カーボンブラック、ランプブラック、カーボンナノチューブ、ダイアモンド、またはそれらの組合せを含む、炭素成分と、
１または複数の第Ｉ族金属または第ＩＩ族金属、チタンおよびマンガンの酸化物を含む、凝集体とを含む請求項１５に記載の中空溶接ワイヤ。
【請求項１８】
被覆金属ワークを溶接するように構成される中空溶接ワイヤであって、該中空溶接ワイヤが、毎分約３０インチを超える進行速度で、溶接部１インチ当たり約０．２５インチ未満の多孔度を有する溶接部をもたらすように構成される、中空溶接ワイヤ。
【請求項１９】
前記多孔度が、溶接部１インチ当たり約０．１０インチ未満である請求項１８に記載の中空溶接ワイヤ。
【請求項２０】
前記溶接部が、約−４０°Ｆで約20ft.lbs.を超える、また約−３０°Ｆで約30ft.lbs.を超えるシャルピーＶノッチ靭性を有する請求項１８に記載の中空溶接ワイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は包括的には、溶接に関し、より具体的には、ガスメタルアーク溶接(GMAW)またはフラックスコアアーク溶接(FCAW)等のアーク溶接用の電極に関する。
【０００２】
［関連出願の相互参照］
本願は、２０１２年８月２８日出願の米国特許出願第13/596,713号「溶接電極のためのシステムおよび方法（SYSTEMS AND METHODS FOR WELDING ELECTRODES）」の一部継続出願であり、その開示は、あらゆる目的で本願と一体をなすものとして引用する。
【背景技術】
【０００３】
溶接は、多様な用途のために様々な産業に遍在するようになったプロセスである。例えば、溶接は多くの場合、造船、海上プラットフォーム、建設、パイプミル等の用途に用いられる。或る特定の溶接技法（例えば、ガスメタルアーク溶接(GMAW)、ガスシールドフラックスコアアーク溶接(FCAW-G)およびガスタングステンアーク溶接(GTAW)）は通常、溶接プロセス時に、溶接アークおよび溶接プール中およびその周囲に特定の局所的な雰囲気を提供するのにシールドガス（例えば、アルゴン、二酸化炭素または酸素）を用いるのに対し、他の溶接（例えば、フラックスコアアーク溶接(FCAW)、サブマージアーク溶接(SAW)およびシールドメタルアーク溶接(SMAW)）は用いない。さらに、或る特定のタイプの溶接は、溶接ワイヤの形態の溶接電極を伴い得る。溶接ワイヤは一般的に、溶接に用いる或る供給量の溶加金属を供給するとともに溶接プロセス時に電流経路を提供することができる。さらに、或る特定のタイプの溶接ワイヤ（例えば、中空溶接ワイヤ）は、溶接プロセスおよび／または得られる溶接部の特性を概ね変えることができる１または複数の成分（例えば、フラックス、アーク安定剤または他の添加剤）を有することができる。
【発明の概要】
【０００４】
一実施の形態では、中空溶接ワイヤが、シースとコアとを含み、該コアが有機安定剤成分を含む。さらに、該有機安定剤成分が、溶接中にワークの表面付近に水素を放出するように構成される有機的な副次成分を含み、第Ｉ族金属、第ＩＩ族金属、またはそれらの組合せを含む。
【０００５】
別の実施の形態では、中空溶接ワイヤがシースとコアとを含む。さらに、該コアが希土類シリサイド成分を含み、該希土類シリサイドが、セリウム、ランタン、またはそれらの組合せを含む。
【０００６】
別の実施の形態では、中空溶接ワイヤが、被覆金属ワークを溶接するように、および毎分約３０インチを超える進行速度で、溶接部１インチ当たり約０．２５インチ未満の多孔度を有する溶接部をもたらすように構成される。
【０００７】
本発明のこれらの特徴、態様および利点並びに他の特徴、態様および利点は、同様の符号が図全体を通して同様の部品を表す添付の図面を参照しながら以下の詳細な記載を読めば、よりよく理解されることであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本開示の実施形態によるガスメタルアーク溶接(GMAW)システムのブロック図である。
【図２】本開示の実施形態による中空溶接ワイヤの断面図である。
【図３】本開示の実施形態による中空溶接ワイヤを用いてワークを溶接するプロセスを示す図である。
【図４】本開示の実施形態による中空溶接ワイヤを製造するプロセスを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本開示の１または複数の具体的な実施形態を以下に説明する。これらの実施形態の簡潔な説明を提示するために、実際の実施のあらゆる特徴を本明細書中で説明することはできない。当然のことながら、何らかの技術計画または設計計画のような、任意のかかる実際の実施の発展において、開発者の特定の目的、例えばシステム関連および事業関連の制約の順守を実現するために、実施時には多数の固有の判断を行わなければならず、これらの判断は一実施毎に異なる可能性がある。その上、当然のことながら、このような開発努力は、複雑かつ時間を要するにもかかわらず、本開示の利益を有する熟練者にとっては、設計、製作および製造のルーチン的取組みであると考えられる。
【００１０】
本開示の様々な実施形態の要素を採用する際、数量を特定していない冠詞（the articles "a," "an," "the," and "said"）は、要素の１または複数が存在することを意味するように意図されるものである。「構成する」「含む」および「有する」（"comprising," "including," and "having"）という用語は、包括的なものであり、また列挙した要素以外に更なる要素が存在し得ることを意味するように意図されるものである。当然のことながら、本明細書中で使用する場合、「中空溶接電極」または「中空溶接ワイヤ」という用語は、金属シースと粒状コアまたは粉末状コアとを有する何らかの溶接ワイヤまたは溶接電極、例えば、メタルコアのまたはフラックスコアの溶接電極を指し得るものである。また、当然のことながら、「安定剤」または「添加剤」という用語も包括的に、アークの質、溶接の質を改善させるか、またはそうでなければ溶接プロセスに影響を及ぼす、中空溶接材（tubular welding）の何らかの成分を指すのに使用することができる。さらに、本明細書中で使用する場合、「約」は包括的に、或る特定の実施形態において、実際値から０．０１％未満、０．１％未満、または１％未満の差（例えば、より大きいかまたはより小さいもの）を表し得る近似値を指すものとすることができる。すなわち、「近似」値は、或る特定の実施形態において、表示値の０．０１％以内、０．１％以内、または１％以内の精度のもの（例えば、プラスまたはマイナス）とすることができる。
【００１１】
上述のように、或る特定のタイプの溶接電極（例えば、中空溶接ワイヤ）は、溶接プロセス、および得られる溶接部の特性を一般に変え得る１または複数の成分（例えば、フラックス、アーク安定剤、または他の添加剤）を含んでいてもよい。例えば、或る特定の本開示の溶接電極の実施形態は、溶接する被覆ワーク（例えば、亜鉛めっきワーク）と導電性の還元雰囲気をもたらすとともに、アークの安定性を一般に改善させ得る有機安定剤（例えば、誘導体化セルロースベース成分）を含む。或る特定の本開示の溶接電極の実施形態はまた、溶接中にアークの形状および溶け込みの制御を一般に助け得る希土類シリサイド成分を含む。さらに、開示される溶接電極の実施形態は、例えば、炭素成分（例えば、グラファイト、カーボンブラック、または他の好適な炭素成分）および凝集した安定剤成分（例えば、カリウム／チタン酸塩／マンガン酸塩凝集体）等の、以下で詳細に記載されるような他の成分を含んでいてもよい。
【００１２】
したがって、本開示の溶接電極は、高進行速度（例えば、４０in/minより速い）であっても、被覆（例えば、亜鉛めっき、亜鉛めっき後に焼きなまし処理した、塗装等）ワークおよび／またはより薄い（例えば、２０ゲージ、２２ゲージ、２４ゲージ、またはそれよりも薄い）ワークの溶接性を向上させる。加えて、開示される溶接電極は概して、種々の溶接条件（例えば、直流棒マイナス(DCEN)、直流棒プラス(DCEP)、交流（ＡＣ）等）および／または種々の溶接方法（例えば、溶接中に環状のまたは蛇行する溶接電極の運動を伴う）の下で許容可能な溶接部を可能とする。加えて、或る特定の本開示の溶接電極は、良好な熱伝達速度および堆積速度をもたらす特定の直径（例えば、0.030in、0.035in、0.040in、または他の好適な直径）で描かれ得る。
【００１３】
図を参照すると、図１は、本開示に従った溶接電極（例えば、中空溶接ワイヤ）を用いるガスメタルアーク溶接(GMAW)システム１０の一実施形態を示す。本説明は、図１に示されているGMAWシステム１０に特に重点を置くものであり得るが、本開示の溶接電極は、溶接電極を用いる任意のアーク溶接プロセス（例えば、FCAW、FCAW-G、GTAW、SAW、SMAWまたは同様のアーク溶接プロセス）に利することができることを理解すべきである。溶接システム１０は、溶接電源１２と、溶接ワイヤフィーダー１４と、ガス供給システム１６と、溶接トーチ１８とを備える。溶接電源１２は一般的に、溶接システム１０に給電し、ケーブル束２０を介して溶接ワイヤフィーダー１４に接続することができ、また、クランプ２６を有するリードケーブル２４を用いてワーク２２に接続することができる。図示の実施形態では、溶接ワイヤフィーダー１４は、溶接システム１０の動作時に筒状の消耗溶接ワイヤ（すなわち溶接電極）を供給するとともに溶接トーチ１８に給電するために、ケーブル束２８を介して溶接トーチ１８に接続される。別の実施形態では、溶接電力ユニット１２は、溶接トーチ１８と接続して溶接トーチ１８に直接給電することができる。
【００１４】
溶接電源１２は一般的に、電力変換回路を有することができ、電力変換回路は、交流電源３０（例えば、ＡＣ電力グリッド、エンジン／発電機セット、またはそれらの組合せ）から入力電力を受け取り、その入力電力を調節し、ケーブル２０を介してＤＣ出力電力またはＡＣ出力電力を供給する。そのようなものとして、溶接電源１２は、溶接ワイヤフィーダー１４に給電することができ、この溶接ワイヤフィード１４がさらに、溶接システム１０の要求に従って溶接トーチ１８に給電する。クランプ２６において終端するリードケーブル２４は、溶接電源１２をワーク２２に接続して、溶接電源１２と、ワーク２２と、溶接トーチ１８との間での回路を閉じる。溶接電源１２は、溶接システム１０の要求による指定に応じて、ＡＣ入力電力を直流棒プラス(DCEP)出力、直流棒マイナス(DCEN)出力、ＤＣ可変極性、パルスＤＣまたは可変平衡（例えば、平衡または不平衡）ＡＣ出力に変換することが可能な回路素子（例えば、変圧器、整流器、スイッチ等）を有することができる。本開示の溶接電極（例えば、中空溶接ワイヤ）は、多数の異なる電力構成のために溶接プロセスに対する改善（例えば、アーク安定性の改善および／または溶接品質の改善）を可能にすることができることが理解されるべきである。
【００１５】
図示の溶接システム１０は、ガス供給システム１６を有し、このガス供給システム１６が、シールドガスまたはシールドガス混合気を１または複数のシールドガス源１７から溶接トーチ１８に供給する。図示の実施形態では、ガス供給システム１６は、ガス導管３２を介して溶接トーチ１８に直接接続されている。別の実施形態では、ガス供給システム１６は代わりにワイヤフィーダー１４に接続することができ、ワイヤフィーダー１４は、ガス供給システム１６から溶接トーチ１８へのガスの流れを調整することができる。シールドガスとは、本明細書で用いる場合、（例えば、アークを遮断し、アーク安定性を高め、金属酸化物の形成を制限し、金属表面の湿潤を高め、溶着物の化学的性質を変える等のために）特定の局所的な雰囲気を提供するために、アークおよび／または溶接プールに供給することができる任意のガスまたはガスの混合気を指し得る。或る特定の実施形態において、シールドガス流は、シールドガスまたはシールドガス混合気（例えば、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）、二酸化炭素（ＣＯ2）、酸素（Ｏ2）、窒素（Ｎ2）、類似の好適なシールドガス、またはそれらの任意の混合気）であり得る。例えば、シールドガス流（例えば、導管３２を経由して送達される）として、Ａｒ、Ａｒ／ＣＯ2混合気、Ａｒ／ＣＯ2／Ｏ2混合気、Ａｒ／Ｈｅ混合気等を挙げることができる。具体例において、或る特定の実施形態では、シールドガス流は９０％のＡｒおよび１０％のＣＯ2を含むことができる。
【００１６】
したがって、図示の溶接トーチ１８は一般的に、ワーク２２のGMAWを行うために、溶接ワイヤフィーダー１４からの溶接電極（すなわち、中空溶接ワイヤ）、および電力、並びにガス供給システム１６からのシールドガス流を受け取る。動作時、アーク３４が消耗溶接電極（すなわち、溶接トーチ１８のコンタクトチップから出ている溶接ワイヤ）とワーク２２との間に形成され得るように溶接トーチ１８をワーク２２近くに運ぶことができる。さらに、以下で説明するように、溶接電極（すなわち、中空溶接ワイヤ）の組成を調整することによって、アーク３４および／または得られる溶接部の化学的性質（例えば、組成特性および物理特性）を変えることができる。例えば、溶接電極は、フラックス成分または合金成分を有することができ、これらの成分は、溶接プロセスに影響を及ぼす（例えば、アーク安定剤として働く）ことができ、さらに、溶接部に少なくとも部分的に組み込まれることで、溶接部の機械的特性に影響を及ぼすことができる。さらに、溶接電極（すなわち、溶接ワイヤ）の或る特定の成分は、アーク近くに更なるシールド雰囲気を提供し、アーク３４による移行特性に影響を及ぼし、ワークの表面を還元すること等もできる。
【００１７】
本開示の溶接ワイヤの実施形態の断面図を図２に図示する。図２は、粒状コアまたは粉末状コア５４（フィラーとも称される）を封入する金属シース５２を含む中空溶接ワイヤ５０を図示するものである。或る特定の実施形態では、中空溶接ワイヤ５０が、１または複数のAmerican Welding Society(AWS)の規格に準拠するものであってもよい。例えば、或る特定の実施形態において、中空溶接ワイヤ５０は、AWS A5.18（「ガスシールドアーク溶接のための炭素鋼の電極および溶接棒に関する仕様（SPECIFICATION FOR CARBON STEEL ELECTRODES AND RODS FOR GAS SHEILDED ARC WELDING）」）および／またはAWS A5.36（「フラックスコアードアーク溶接のための炭素鋼および低合金鋼フラックスコアの電極並びにガスメタルアーク溶接のためのメタルコアの電極に関する仕様（SPECIFICATION FOR CARBON AND LOW-ALLOY STEEL FLUX CORED ELECTRODES FOR FLUX CORED ARC WELDING AND METAL CORED ELECTRODES FOR GAS METAL ARC WELDING）」）に従うものであってもよい。
【００１８】
図２に示されている中空溶接ワイヤ５０の金属シース５２は、任意の適した金属または合金、例えば鋼鉄から製造することができる。金属シース５２の組成が、得られる溶接部の組成および／またはアーク３４の特性に影響を及ぼし得ることを理解すべきである。或る特定の実施形態において、金属シース５２は、中空溶接ワイヤ５０の総重量の約８０％〜９０％を占めることができる。例えば、或る特定の実施形態では、金属シース５２が、中空溶接ワイヤ５０の総重量の約８４％または約８６％をもたらすものであってもよい。
【００１９】
このように、金属シース５２は、所望の溶接特性をもたらすように選択され得る或る特定の添加剤または不純物（例えば、合金成分、炭素、アルカリ金属、マンガン、または同様の化合物若しくは元素）を含んでいてもよい。或る特定の実施形態では、中空溶接ワイヤ５０の金属シース５２が、比較的小（例えば、より少ないかまたは低減された）量の炭素（例えば、約0.06重量％未満、約0.07重量％未満、または約0.08重量％未満の炭素）を含む低炭素ストリップであってもよい。例えば、一実施形態では、中空溶接ワイヤ５０の金属シース５２が、約0.07重量％〜0.08重量％の炭素を含んでいてもよい。加えて、或る特定の実施形態では、金属シース５２が、わずかな包有物を一般に有する鋼鉄からなるものであってもよい。例えば、或る特定の実施形態では、金属シース５２が、約0.25重量％〜約0.5重量％、または約0.34重量％のマンガンを含んでいてもよい。更なる例として、或る特定の実施形態では、金属シース５２が、約0.02重量％未満のリンまたは硫黄を含んでいてもよい。金属シース５２はまた、或る特定の実施形態において、約0.04重量％未満のケイ素、約0.05重量％未満のアルミニウム、約０．１重量％未満の銅、および／または約0.02重量％未満のスズを含んでいてもよい。
【００２０】
図示される中空溶接ワイヤ５０の粒状コア５４は概して圧縮粉末であってもよい。或る特定の実施形態では、粒状コア５４が、中空溶接ワイヤ５０の総重量の約７％〜約４０％、または約１０％〜約２０％を占めるものであってもよい。例えば、或る特定の実施形態では、粒状コア５４が、中空溶接ワイヤ５０の総重量の約１４％、約１５％、または約１６％を定めるものであってもよい。さらに、或る特定の実施形態では、後述される粒状コア５４の成分が、粒状コア５４内に均質にまたは不均質に（例えば、クランプまたはクラスタ５６形態で）配されていてもよい。例えば、或る特定の溶接電極の実施形態（例えば、メタルコアの溶接電極）の粒状コア５４が、溶接部のための溶加金属の少なくとも一部をもたらし得る１または複数の金属（例えば、鉄、鉄チタン、鉄シリコン、または他の合金若しくは金属）を含んでいてもよい。具体例として、或る特定の実施形態では、粒状コア５４が、約７０％〜約７５％の鉄粉、並びに他の合金成分、例えば、フェロ−チタン（例えば、４０％グレード）、フェロ−マグネシウム−シリコンおよびフェロ−シリコン粉末（例えば、５０％グレード、不安定）を含んでいてもよい。中空溶接ワイヤ５０内に（すなわち、１または複数の炭素源、並びに１または複数のアルカリ金属および／またはアルカリ土類金属化合物に加えて）存在し得る成分の他の例としては、Illinois Tool Works, Inc.から入手可能なＭＥＴＡＬＬＯＹ  Ｘ−ＣＥＬ（商標）溶接電極に見ることができるような、他の安定化成分、融剤成分および合金成分が挙げられる。
【００２１】
加えて、中空溶接ワイヤ５０の本開示の実施形態は、粒状コア５４中に配される有機安定剤を含んでいてもよい。有機安定剤は、１または複数のアルカリ金属イオン（例えば、第Ｉ族：リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）、セシウム（Ｃｓ））またはアルカリ土類金属イオン（例えば、第ＩＩ族：ベリリウム（Ｂｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、またはバリウム（Ｂａ））を含むいずれの有機分子であってもよい。すなわち、或る特定の実施形態では、有機安定剤が、炭素、水素および酸素を含み、またアルカリ金属イオンまたはアルカリ土類金属イオンと化学結合（例えば、共有結合またはイオン結合）し得る有機的な副次成分（例えば、有機分子または有機ポリマー）を含む。他の実施形態では、有機安定剤が、アルカリ金属塩および／またはアルカリ土類金属塩（例えば、酸化カリウム、硫酸カリウム、酸化ナトリウム等）と混合された（例えば、化学結合していない）有機的な副次成分（例えば、セルロース等の有機分子または有機ポリマー）を含んでいてもよい。
【００２２】
具体例として、或る特定の実施形態では、有機安定剤が、ナトリウム塩またはカリウム塩（例えば、ナトリウムカルボキシメチルセルロースまたはカリウムカルボキシメチルセルロース）を形成するように誘導体化されたセルロース鎖を含むセルロースベース（例えば、セルロース系）成分であってもよい。例えば、或る特定の実施形態では、セルロースベース有機安定剤が、約０．５〜約２．５の範囲の置換度（ＤＳ）を有するナトリウムカルボキシメチルセルロースであってもよい。概して、誘導体化セルロースのＤＳは、多糖類の各モノマー単位における置換されたヒドロキシル部位の平均数を示す０〜３の実数とすることができる。他の実施形態では、有機安定剤が、１または複数の第Ｉ族／第ＩＩ族イオンを含む他の有機分子であってもよい。例えば、或る特定の実施形態では、有機安定剤が、アルカリ金属塩またはアルカリ土類金属塩を形成するのに利用可能な１または複数のカルボン酸または硫酸塩部位を有する、誘導体化された糖（例えば、誘導体化されたスクロース、グルコース等）または多糖類を含んでいてもよい。他の実施形態では、有機安定剤が、セッケンのような分子（例えば、ドデシル硫酸ナトリウムまたはステアリン酸ナトリウム）またはアルギン酸塩を含んでいてもよい。加えて、或る特定の実施形態では、有機安定剤が、粒状コア５４の約10重量％未満、約0.05重量％〜約５重量％、約0.1重量％〜約３重量％、約0.25重量％〜約2.5重量％、約0.5重量％〜約1.5重量％、または約１重量％を占めるものであってもよい。加えて、或る特定の実施形態では、有機安定剤が、中空溶接ワイヤ５０の約５重量％未満、約0.05重量％〜約３重量％、約0.08重量％〜約２重量％、約0.1重量％〜約１重量％、または約0.15重量％を占めるものであってもよい。
【００２３】
溶接アーク付近に還元環境（例えば、水素が豊富な環境）をもたらし得るものの、重大な多孔度を溶接部に導かないような好適なレベルで中空溶接ワイヤ５０の有機安定剤成分を維持し得ることが認識され得る。更に当然のことながら、有機分子を、溶接アークへの第Ｉ族／第ＩＩ族イオンの少なくとも一部のための送達担体として利用することは、本開示のように、軟鋼に対して多孔質および／または弱い溶接部をもたらすおそれのあるアーク条件下で、有機分子が水素を発生させる可能性があることから、広範に使用することができない。しかしながら、以下で記載するように、本開示の有機安定剤を使用することによって、被覆（例えば、亜鉛めっき）および／または薄いワーク上において高進行速度で溶接を行っても、高品質の溶接部（例えば、低多孔性溶接部）がもたらされる。
【００２４】
加えて、中空溶接ワイヤ５０の本開示の実施形態はまた、粒状コア５４中に配される炭素成分を含んでいてもよい。例えば、粒状コア５４および／または金属シース５２に存在する炭素源は、多数の形態とすることができ、アーク３４を安定させることができ、および／または溶接部の炭素含有量を増加させることができる。例えば、或る特定の実施形態では、グラファイト、グラフェン、ナノチューブ、フラーレンおよび／または同様の実質的にｓｐ2混成の炭素源を、中空溶接ワイヤ５０における炭素源として用いることができる。さらに、或る特定の実施形態では、グラフェンまたはグラファイトを用いて、炭素シート間の間質空間内に存在し得る他の成分（例えば、水分、ガス、金属等）を提供することもできる。他の実施形態では、実質的にｓｐ3混成の炭素源（例えば、マイクロダイヤモンドまたはナノダイヤモンド、カーボンナノチューブ、バッキーボール）を炭素源として用いることができる。更に他の実施形態では、実質的に非晶質の炭素（例えば、カーボンブラック、ランプブラック、煤および／または同様の非晶質炭素源）を炭素源として用いることができる。さらに、本開示は、この成分を「炭素源」と呼び得るが、炭素源は、炭素以外の元素（例えば、酸素、ハロゲン、金属等）を含有し得る化学修飾された炭素源とすることができることを理解すべきである。例えば、或る特定の実施形態では、中空溶接ワイヤ５０は、約２０％のマンガン含有量を含有することができるカーボンブラック成分を粒状コア５４中に含むことができる。或る特定の実施形態では、中空溶接ワイヤ５０の炭素成分が、粉末状または粒状グラファイトであってもよい。加えて、或る特定の実施形態では、炭素成分が、粒状コア５４の約１０重量％未満、約0.01重量％〜約５重量％、約0.05重量％〜約2.5重量％、約0.1重量％〜約１重量％、または約0.5重量％を占めるものであってもよい。或る特定の実施形態では、炭素成分が、中空溶接ワイヤ５０の約５重量％未満、約0.01重量％〜約2.5重量％、約0.05重量％〜約0.1重量％、または約0.08重量％を占めるものであってもよい。
【００２５】
さらに、上述の有機安定剤に加えて、中空溶接ワイヤ５０はまた、アーク３４を更に安定化させる１または複数の無機安定剤を含んでいてもよい。すなわち、中空溶接ワイヤ５０の粒状コア５４は、１または複数の第１族元素および第２族元素の化合物（例えば、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）を含み得る。化合物の例の非限定的なリストとして、第１族（すなわち、アルカリ金属）元素および第２族（すなわち、アルカリ土類金属）元素のケイ酸塩、チタン酸塩、炭酸塩、ハロゲン化物、リン酸塩、硫化物、水酸化物、酸化物、過マンガン酸塩、シリコハライド（silicohalides：ハロゲン化ケイ素）、長石、ポルサイト、モリブデナイト、およびモリブデン酸塩が挙げられる。例えば、一実施形態において、中空溶接ワイヤ５０の粒状コア５４は、チタン酸カリウムマンガン、硫酸カリウム、ナトリウム長石、カリウム長石、および／または炭酸リチウムを含み得る。具体例により、粒状コア５４は、カリウム源として、ケイ酸カリウム、チタン酸カリウム、アルギン酸カリウム、炭酸カリウム、フッ化カリウム、リン酸カリウム、硫化カリウム、水酸化カリウム、酸化カリウム、過マンガン酸カリウム、ケイフッ化カリウム、カリウム長石、モリブデン酸カリウム、またはそれらの組合せを含むことができる。用いることができる安定化化合物の同様の例が、米国特許第7,087,860号「STRAIGHT POLARITY METAL CORED WIRES」、および、米国特許第6,723,954号「STRAIGHT POLARITY METAL CORED WIRE」に記載されており、これら双方の米国特許は、あらゆる目的で本願と一体をなすものとして引用する。
【００２６】
さらに、本開示の中空溶接ワイヤ５０の或る特定の実施形態について、１または複数の無機安定剤が、凝集体またはフリットの形態で粒状コア５４中に含まれていてもよい。すなわち、中空溶接ワイヤ５０の或る特定の実施形態は、溶接中にアークを安定化させ得る、凝集体またはフリットの上記の無機安定剤の１または複数を含んでいてもよい。「凝集体」または「フリット」という用語は、本明細書で使用する場合、混合物の成分が互いに密接に接触するように、か焼炉または炉内で燃焼または加熱された化合物の混合物を指す。凝集体は、凝集体を形成するのに使用される混合物の個々の成分とは微妙にまたは実質的に異なる化学的性質および／または物理的性質を有し得ることを理解すべきである。例えば、本開示の通りに凝集させることは、凝集されていない材料よりも溶接環境に適するフリットを提供することができる。
【００２７】
或る特定の実施形態において、中空溶接ワイヤ５０の粒状コア５４は、１または複数のアルカリ金属化合物またはアルカリ土類金属化合物（例えば、酸化カリウム、酸化ナトリウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、または他の好適なアルカリ金属化合物若しくはアルカリ土類金属化合物）の凝集体を含み得る。他の実施形態では、中空溶接ワイヤ５０の粒状コア５４が、アルカリ金属化合物またはアルカリ土類金属化合物と、他の酸化物（例えば、二酸化ケイ素、二酸化チタン、二酸化マンガン、または他の好適な金属酸化物）との混合物の凝集体を含み得る。例えば、中空溶接ワイヤ５０の一実施形態は、酸化カリウムとシリカとチタニアとの混合物を含む凝集したカリウム源を含み得る。更なる例では、中空溶接ワイヤ５０の別の実施形態が、粒状コア５４中に、酸化カリウム（例えば、約２２重量％〜２５重量％）と、酸化ケイ素（例えば、約１０重量％〜１８重量％）と、二酸化チタン（例えば、約３８重量％〜４２重量％）と、酸化マンガンまたは二酸化マンガン（例えば、約１６重量％〜２２重量％）との混合物を有する別の安定化凝集体を含み得る。或る特定の実施形態において、凝集体は、約５重量％〜７５重量％のアルカリ金属化合物および／またはアルカリ土類金属化合物（例えば、酸化カリウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、または他の好適なアルカリ金属化合物および／またはアルカリ土類金属化合物）、または、約５重量％〜９５重量％のアルカリ金属および／またはアルカリ土類金属（例えば、カリウム、ナトリウム、カルシウム、マグネシウム、または他の好適なアルカリ金属および／またはアルカリ土類金属）を含み得る。さらに、或る特定の実施形態では、凝集体混合物中に存在する各成分の相対量を選択する際に、他の化学的要素および／または物理的要素（例えば、凝集体のアルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の最大装填量、酸性度、安定性、および／または吸湿性）を考慮することができる。加えて、或る特定の実施形態では、凝集体が、粒状コア５４の約１０重量％未満、約0.1重量％〜約６重量％、約0.25重量％〜約2.5重量％、約0.5重量％〜約1.5重量％、または約１重量％を占めるものであってもよい。或る特定の実施形態では、凝集体が、中空溶接ワイヤ５０の約５重量％未満、約0.05重量％〜約2.5重量％、約0.1重量％〜約0.5重量％、または約0.15重量％を占めるものであってもよい。
【００２８】
加えて、中空溶接ワイヤ５０の粒状コア５４はまた、溶接プロセスを制御する他の成分を含んでいてもよい。例えば、希土類元素は概して、アーク３４の安定性および熱伝達特性に影響を及ぼし得る。このように、或る特定の実施形態では、中空溶接ワイヤ５０が、希土類元素（例えば、セリウムおよびランタン）を含み得る、希土類シリサイド（例えば、Miller and Company of Rosemont, Illinoisから入手可能）等の希土類成分および他の非希土類元素（例えば、鉄およびケイ素）を含んでいてもよい。他の実施形態では、セリウムまたはランタン（例えば、ニッケルランタン合金）を含む任意の材料を、本件のアプローチの効果を損なわない量で使用することができる。具体例として、或る特定の実施形態では、希土類成分が、粒状コア５４の約１０重量％未満、約0.01重量％〜約８重量％、約0.5重量％〜約５重量％、約0.25重量％〜約４重量％、約１重量％〜約３重量％、約0.75重量％〜約2.5重量％、または約２重量％を占めるものであってもよい。或る特定の実施形態では、希土類成分が、中空溶接ワイヤ５０の約５重量％未満、約0.01重量％〜約2.5重量％、約0.1重量％〜約0.75重量％、または約0.3重量％を占めるものであってもよい。
【００２９】
さらに、中空溶接ワイヤ５０は付加的または代替的に、アーク安定性を与えるとともに、得られる溶接部の化学的性質を調整する、他の元素および／または無機物を有してもよい。例えば、或る特定の実施形態において、中空溶接ワイヤ５０の粒状コア５４および／または金属シース５２は、或る特定の元素（例えば、チタン、マンガン、ジルコニウム、フッ素、またはその他の元素）および／または無機物（例えば、パイライト、マグネタイト等）を含み得る。具体例により、或る特定の実施形態は、ケイ化ジルコニウム、ニッケルジルコニウム、またはチタン、アルミニウムおよび／またはジルコニウムの合金を粒状コア５４に含み得る。特に、様々な硫化物化合物、硫酸化合物、および／または亜硫酸化合物（例えば、二硫化モリブデン、硫化鉄、亜硫酸マンガン、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、または硫酸カリウム等）または硫黄含有化合物若しくは硫黄含有無機物（例えば、パイライト、石膏、または類似の硫黄含有種）を含む硫黄含有化合物は、ビーズ形状を改良し、かつスラッグが離れるのを促進することで、得られる溶接の質を改良するために粒状コア５４中に含まれることができ、これは以下に説明されるように、亜鉛めっきワークの溶接の際に特に有益であり得る。さらに、或る特定の実施形態において、中空溶接ワイヤ５０の粒状コア５４は、複数の硫黄源（例えば、亜硫酸マンガン、硫酸バリウム、およびパイライト）を含んでいてもよく、一方中空溶接ワイヤ５０の別の実施形態は、かなりの量の別の硫黄源（例えば、パイライトまたは硫化鉄）を含むことなく単一の硫黄源（例えば、硫酸カリウム）のみを含んでいてもよい。例えば、一実施形態では、中空溶接ワイヤ５０の粒状コア５４が、約０．０１ ％〜約０．５％、または約０．２％の硫酸カリウムを含んでいてもよい。
【００３０】
包括的に言えば、中空溶接ワイヤ５０は、ワーク２２に対するアーク３４の形成を一般に安定化させることができる。このように、開示される中空溶接ワイヤ５０は、溶接プロセスの２つ以上の側面（例えば、堆積速度、進行速度、スプラッタ、ビーズ形状、溶接品質等）を改善させることができる。さらに当然のことながら、アーク３４の改善された安定性は概して、被覆金属ワークおよびより薄いワークの溶接を可能とするとともに改善させることができる。例えば、或る特定の実施形態では、被覆金属ワークとして、亜鉛めっき、亜鉛めっき後に焼きなまし処理した（例えば、亜鉛めっきおよび焼きなましの組合せ）、または同様の亜鉛で被覆されたワークが挙げられ得る。例示の被覆ワークの非限定的な列挙としては更に、浸漬、めっき（例えば、ニッケルめっき、銅めっき、スズめっき、または同様の金属を用いた電気めっき若しくは化学めっき）、クロムめっき、亜硝酸塩で被覆された、アルミニウム蒸着された、または浸炭されたワークが挙げられる。例えば、亜鉛めっきワークの場合、本開示の中空溶接ワイヤ５０は概して、ワーク２２の外側に亜鉛コーティングがあるにもかかわらず良好な溶接部を実現し得るように、アーク３４の安定性を改善させるとともに、溶け込みを制御することができる。加えて、アーク３４の安定性を改善することによって、開示される中空溶接ワイヤ５０は概して、他の溶接電極を用いて行い得るものよりも薄いワークの溶接を可能とし得る。例えば、或る特定の実施形態において、開示される中空溶接ワイヤ５０は、約１４ゲージ、１６ゲージ、１８ゲージ、２０ゲージ、２２ゲージ、２４ゲージ、または更に薄いワークを有する金属を溶接するのに使用することができる。例えば、或る特定の実施形態において、開示される中空溶接ワイヤ５０は、約５ｍｍ未満、３ｍｍ未満、または更に約１．５ｍｍ未満の厚みを有するワークを溶接することを可能とし得る。
【００３１】
さらに、本開示の中空溶接ワイヤ５０は、毎分３０インチ、または更には毎分４０インチを超える進行速度における溶接（例えば、薄いゲージの亜鉛めっき鋼の溶接）を可能とする。例えば、中空溶接ワイヤ５０は容易に、低溶接部多孔度を有する、毎分４０インチを上回る進行速度（例えば、毎分３５インチまたは４５インチ）における高品質の隅肉溶接を可能とする。すなわち、本開示の中空溶接ワイヤ５０は、他のソリッドコア、メタルコアまたはフラックスコアの溶接ワイヤよりも速い（例えば、５０％〜７５％速い）進行速度を可能とし得る。進行速度が速いほど、生産速度（例えば、生産ラインにおける）が速く、コストも低減され得ることを理解すべきである。加えて、本開示の中空溶接ワイヤ５０は、広いオペレーティングプロセスウィンドウを用いて、良好なギャップハンドリング（gap handling）を示すとともに、優れた溶接特性（例えば、強度、延展性（ductility）、外観等）を提供する。さらに、中空溶接ワイヤ５０は概して、他のソリッドコア、メタルコアまたはフラックスコアの溶接ワイヤよりも煙およびスパッタを発生させない。
【００３２】
さらに、本開示の中空溶接ワイヤ５０は、或る特定の溶接方法または溶接技法（例えば、溶接動作時に特定の方法で溶接電極を動かす技法）と組み合わせることもでき、この溶接方法または溶接技法は、特定のタイプのワーク用に溶接システム１０の堅牢性を更に高めることができる。例えば、或る特定の実施形態では、溶接トーチ１８は、中空溶接ワイヤ５０とワーク２２との間（例えば、中空溶接ワイヤ５０のシース５２とワーク２２との間のみ）にアーク３４を維持するために、溶接トーチ１８の内部で所望のパターン（例えば、円形パターン、スピンアークパターンまたは蛇行パターン）で電極をサイクル的にまたは周期的に動かすように構成することができる。特定の例として、或る特定の実施形態では、開示の中空溶接ワイヤ５０は、米国仮特許出願第61/576850号「DC ELECTRODE NEGATIVE ROTATING ARC WELDING METHOD AND SYSTEM」、米国特許出願第13/681687号「DC ELECTRODE NEGATIVE ROTATING ARC WELDING METHOD AND SYSTEM」、および、米国仮特許出願第61/676563号「ADAPTABLE ROTATING ARC WELDING METHOD AND SYSTEM」に開示されている溶接方法等の溶接方法とともに用いることができる。上記米国仮特許出願は、全て、あらゆる目的から本願と一体をなすものとして引用する。そのような溶接技法は、上述したように、薄いワーク（例えば、２０ゲージ厚、２２ゲージ厚または２４ゲージ厚を有する）を溶接する際に特に有用であり得ることを理解すべきである。
【００３３】
図３は、本開示の溶接システム１０および中空溶接ワイヤ５０を用いて、ワーク２２を溶接することができるプロセス６０の一実施形態を示す。図示のプロセス６０は、中空溶接電極５０（すなわち、中空溶接ワイヤ５０）を溶接装置（例えば、溶接トーチ１８）に給送する（ブロック６２）ことによって開始する。上記のように、或る特定の実施形態では、中空溶接ワイヤ５０が、１または複数の有機安定剤成分（例えば、ナトリウムカルボキシメチルセルロース）と、１または複数の炭素成分（例えば、グラファイト粉末）と、１または複数の希土類成分（例えば、希土類シリサイド）とを含んでいてもよい。さらに、中空溶接ワイヤ５０は、約0.024in〜約0.062in、約0.030in〜約0.060in、0.035in〜約0.052in、または約0.040inの外径を有していてもよい。また、或る特定の実施形態では、溶接システム１０が、進行速度を30in/minより速く、または40in/minより速くするのを可能とするのに適した速度で、中空溶接ワイヤ５０を供給し得ることが認識され得る。
【００３４】
さらに、プロセス６０は、シールドガス流（例えば、１００％アルゴン、１００％二酸化炭素、７５％アルゴン／２５％二酸化炭素、９０％アルゴン／１０％二酸化炭素、または同様のシールドガス流）を溶接装置のコンタクトチップ（例えば、トーチ１８のコンタクトチップ）近くに供給する（ブロック６４）ことを含む。他の実施形態では、ガス供給システム（例えば、図１に示されているガス供給システム１６等）を用いない溶接システムを用いることができ、中空溶接ワイヤ５０の１または複数の成分（例えば、炭酸カリウム）がシールドガス成分（例えば、二酸化炭素）を提供するように分解することができる。
【００３５】
次に、アーク３４が中空溶接ワイヤ５０とワーク２２との間に生じるとともに、維持されるように中空溶接ワイヤ５０をワーク２２近くに運ぶ（ブロック６６）ことができる。アーク３４は、例えば、GMAWシステム１０用のDCEP、DCEN、ＤＣ可変極性、パルスＤＣ、平衡ＡＣ電源構成または不平衡ＡＣ電源構成を用いて生成することができることを理解すべきである。アーク３４をワーク２２に築いたら、中空溶接ワイヤ５０の一部（例えば、溶加金属および合金成分）を、溶着物の溶接ビードを形成するようにワーク２２の表面上の溶接プールに動かす（ブロック６８）ことができる。それと同時に、中空溶接ワイヤ５０の成分の残りが、アークの電気的特性並びに溶着物の得られる化学的性質および機械的性質を制御するように、アーク安定剤、スラッグ形成剤および／または脱酸素剤として機能するために、中空溶接ワイヤ５０から放出され得る（ブロック７０）。
【００３６】
具体例として、或る特定の実施形態では、有機安定剤の第Ｉ族金属または第ＩＩ族金属（例えば、カリウムイオンおよびナトリウムイオン）が包括的に、有機安定剤と分離して、アークに安定化作用をもたらし得ると考えられる。その一方で、有機部分（例えば、少なくとも炭素と水素とを含むものの、場合によっては酸素も含む）が、溶接位置にまたはその付近に還元（例えば、水素の豊富な）雰囲気をもたらすアーク条件下で分解し得ると考えられる。したがって、理論に拘束されることを望むものではないが、場合によっては第Ｉ族／第ＩＩ族の安定化金属、希土類成分、循環的な動き等と併せて、本開示の得られる還元雰囲気は、被覆ワークを溶接するかまたは間隙充填を実施する場合であっても、高進行速度および低多孔度を可能とする溶接ソリューションをもたらすと考えられる。例えば、或る特定の実施形態では、中空溶接ワイヤ５０が包括的に、より薄いワーク、並びに、塗装、亜鉛めっき、亜鉛めっき後に焼きなまし処理した、めっき、アルミニウム蒸着された、クロムめっき、浸炭された、または他の同様の被覆ワークの溶接を可能とし得ると考えられる。例えば、本開示の中空溶接ワイヤ５０の或る特定の実施形態は、間隙充填（例えば、１ｍｍ〜３ｍｍの間隙充填）を実施する場合であっても、高進行速度（例えば、３０in/min超）および低多孔度を維持しながら、５ｍｍ未満若しくは４ｍｍ未満の厚みを有するワーク、または約１．３ｍｍ若しくは１．２ｍｍの厚みを有するワークを溶接することを可能とし得る。
【００３７】
プロセス６０に従う、開示される中空溶接ワイヤ５０の実施形態を用いた、例示の全ての溶接金属の溶接実験についての結果を以下の表１に記載する。当然のことながら、表１に示される溶接の化学的性質は、鉄によって提示される残存パーセンテージを用いて、溶接金属の或る特定の成分（例えば、全溶接金属の約３％）を説明するものである。表１に示されるように、得られる溶接部についてのシャルピーＶノッチ値は、約−３０℃で約３５ft.lbs.であり、約−４０℃で約２４ft.lbs.である。或る特定の実施形態では、開示される中空溶接ワイヤ５０を用いて形成される溶接部のシャルピーＶノッチ値が概して、約２０ft.lbs.〜約４５ft.lbs.の範囲をとり得る。加えて、表１に示される実験では、得られる溶接部が、約１１６キロポンド毎平方インチ（kpsi）の極限引張強度（ＵＴＳ）および約１０５kpsiの降伏強度（ＹＳ）（例えば、２０％伸長）をもたらした。或る特定の実施形態では、開示される中空溶接ワイヤ５０を用いて形成される溶接部が、約１００kpsi〜約１３０kpsiの範囲のＵＴＳ、および／または約９５kpsi〜約１１５kpsiの範囲のＹＳ、および／または約１０％〜約４０％の伸長を有し得る。
【００３８】
さらに、本件のアプローチが、被覆ワークを溶接する場合であっても、低多孔性（例えば、低表面多孔性および／または低全多孔性）溶接部を、高進行速度（例えば、３０in/min超または４０in/min超）で得ることを可能とすることが認識され得る。或る特定の実施形態では、本開示の中空溶接ワイヤ５０によって可能とされる低多孔度が、実質的に非多孔性の溶接部をもたらし得る。他の実施形態では、開示される中空溶接ワイヤ５０によって、各孔のそれぞれの直径以上の距離で互いに離れる、ほんの小さな間隙または孔（例えば、直径約１．６ｍｍ未満）を有する低多孔性溶接部がもたらされ得る。さらに、或る特定の実施形態では、一定方向（例えば、溶接軸）における溶接部の単位距離毎に生じる孔の直径の合計として、多孔度が表され得る。かかる実施形態では、溶接部が、溶接部１インチ当たり約０．３インチ未満、溶接部１インチ当たり約０．２５インチ未満、溶接部１インチ当たり約０．２インチ未満、または溶接部１インチ当たり約０．１インチ未満の多孔度を有し得る。溶接部の多孔度は、Ｘ線解析、顕微鏡解析、または別の好適な方法を用いて測定され得ることが認識され得る。
【表１】
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【００３９】
図４は、中空溶接ワイヤ５０を製造し得るプロセス８０の実施形態を図示するものである。プロセス８０は、中空溶接ワイヤ５０を製造する一例を単に提供するものであるが、他の実施形態では、本件のアプローチの作用を損なうことなく、中空溶接ワイヤ５０を作製するのに他の製造方法を使用することができることが認識され得る。すなわち、例えば、或る特定の実施形態では、中空溶接ワイヤ５０が、ロール成形法を介して、またはコア組成物を中空の金属シース中に装填することにより形成することができる。図４に図示されるプロセス８０は、ストリップを（例えば、半円形または溝を作る）部分的に円形の金属シース５２へと成形する数あるダイを通して平らな金属ストリップを供給することから始まる（ブロック８２）。金属ストリップを金属シース５２へと少なくとも部分的に成形した後、金属シース５２をフィラー（例えば、粒状コア５４）で充填することができる（ブロック８４）。すなわち、部分的に成形された金属シース５２を、様々な粉末状合金成分、アーク安定化成分、スラグ形成成分、脱酸素成分および／または充填成分で充填することができる。例えば、様々な融剤成分および合金成分の中でも、１または複数の有機安定剤成分（例えば、ナトリウムカルボキシメチルセルロース）、１または複数の炭素成分（例えば、グラファイト粉末）、および１または複数の希土類成分（例えば、希土類シリサイド）を金属シース５２に添加することができる。さらに、或る特定の実施形態では、他の成分（例えば、希土類シリサイド、マグネタイト、チタン酸塩、パイライト、鉄粉、および／または他の同様の成分）を、部分的に成形された金属シース５２に添加することもできる。
【００４０】
次に、図示されるプロセス８０において、粒状コア材料５４の成分が、部分的に成形された金属シース５２に添加されると、次に、部分的に成形された金属シース５２が粒状コア材料５４を実質的に囲む（例えば、シーム５８を形成する）ように、金属シース５２を概ね閉じることができる１または複数のデバイス（例えば、引抜ダイスまたは他の好適な閉鎖デバイス）の中に部分的に成形された金属シース５２を給送する（ブロック８６）ことができる。さらに、閉じた金属シース５２をその後、粒状コア材料５４を圧縮することによって中空溶接ワイヤ５０を縮径する（reduce the circumference）ように複数のデバイス（例えば、引抜ダイスまたは他の好適なデバイス）の中に給送する（ブロック８８）ことができる。或る特定の実施形態では、続いて、中空溶接ワイヤをスプール、リールまたは輸送用ドラム上に装填する前に、中空溶接ワイヤ５０を約３００°Ｆ〜約６５０°Ｆに約４時間〜６時間加熱することができるのに対し、他の実施形態では、中空溶接ワイヤ５０をこの焼成工程なしに装填してもよい。
【００４１】
本明細書において、本発明の或る特定の特徴だけが図示および説明されてきたが、当業者には多くの変更および変形が思い浮かぶであろう。それゆえ、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の趣旨に入る全てのこのような変更および変形を包含することを意図していることを理解されたい。
【符号の説明】
【００４２】
１０    溶接システム
１２    溶接電源
１４    溶接ワイヤフィーダー
１６    ガス供給システム
１７    シールドガス源
１８    溶接トーチ
２０    ケーブル
２２    ワーク
２４    リードケーブル
２６    クランプ
２８    ケーブル束
３０    交流電源
３２    ガス導管
３４    アーク
５０    中空溶接ワイヤ
５２    金属シース
５４    粒状コア材料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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