JP2005052858A

JP2005052858A - アルミニウム材料の高速突合せ溶接方法

Info

Publication number: JP2005052858A
Application number: JP2003285187A
Authority: JP
Inventors: Kazuaki Yamamoto; 和明山本
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2003-08-01
Filing date: 2003-08-01
Publication date: 2005-03-03

Abstract

【課題】溶接速度を上げても材料の溶け込み不足や溶け落ちが発生し難く、また、アークのふらつき、溶接棒の劣化や消耗が発生し難い、アルミニウム材料の高速突合せ溶接方法を提供する。
【解決手段】裏当て材を用いないアルミニウム材料の突合せＴＩＧ溶接において、棒径が２．０〜３．５ｍｍの溶接棒を用い、１７〜３２Ａ／ｍｍ²の電流密度で溶接する。また、アルミニウム材料からなる帯状金属板をその両側縁部を突き合わせ円筒状に成形し、その突き合わせ部をＴＩＧ溶接により互いに接合して金属管を連続的に製管する際に用いられるアルミニウム材料の高速突合せ溶接方法において、裏当て材を用いず、棒径が２．０〜３．５ｍｍの溶接棒を用い、１７〜３２Ａ／ｍｍ²の電流密度で溶接する。
【選択図】なし

Description

本発明は、アルミニウム材料の高速突合せ溶接方法に関し、特に突合せ部を連続的に溶接しつつ金属管を製管する際に好適なアルミニウム材料の高速突合せ溶接方法に関する。

従来、金属管の内面を合成樹脂でライニングした金属複合管の製造方法としては種々のものがあるが、なかでも、例えば特許文献１に開示されるように、帯状金属板をその両側縁部を突き合わせ円筒状に成形し、その突き合わせ部を溶接等により互いに接合して金属管を連続的に製管しつつ、その内面に溶融樹脂を押し出すことによって被覆する方法は、あらかじめ金属管および樹脂管を製造して、金属管内に樹脂管を挿入して両者を接着剤で接合する等のバッチ式の製造方法等に比して、特に製造効率およびスペース効率の点で優れている。

ところで、このような連続製管による方法においては、金属としてアルミニウム材料が用いられ、溶接方法としてＴＩＧ溶接（タングステンイナートガスアーク溶接）が多用されるが、一般にアルミニウム材料におけるＴＩＧ溶接は、例えばＪＩＳＺ３６０４−１９８５で規定されるイナートガスアーク溶接標準によれば、その溶接速度は１０〜１００ｃｍ／分とされるため、十分な製管速度が得られがたいものであった。このため、更に製管速度を向上することが可能な高速溶接方法が求められていた。

しかし、上記ＴＩＧ溶接においては、単に溶接速度を上げた場合、入熱不足による材料の溶け込み不足が生じやすくなる反面、熱量を上げすぎると入熱過大となって材料の溶け落ちやアンダーカットが生じやすくなるという問題があった。また、溶接時の電流が過小になると、アークのふらつきが生じやすくなる反面、電流を大きくし過ぎると溶接棒の劣化や消耗が促進されるという問題があった。

特開平５−２４５５３５号公報

本発明の目的は、上記従来の問題に鑑み、溶接速度を上げても材料の溶け込み不足や溶け落ちが発生し難く、また、アークのふらつき、溶接棒の劣化や消耗が発生し難い、アルミニウム材料の高速突合せ溶接方法を提供することにある。

請求項１記載のアルミニウム材料の高速突合せ溶接方法は、裏当て材を用いないアルミニウム材料の突合せＴＩＧ溶接において、棒径が２．０〜３．５ｍｍの溶接棒を用い、１７〜３２Ａ／ｍｍ²の電流密度で溶接することを特徴とする。

請求項２記載のアルミニウム材料の高速突合せ溶接方法は、アルミニウム材料からなる帯状金属板をその両側縁部を突き合わせ円筒状に成形し、その突き合わせ部をＴＩＧ溶接により互いに接合して金属管を連続的に製管する際に用いられるアルミニウム材料の高速突合せ溶接方法であって、裏当て材を用いず、棒径が２．０〜３．５ｍｍの溶接棒を用い、１７〜３２Ａ／ｍｍ²の電流密度で溶接することを特徴とする。

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明におけるアルミニウム材料としては、特に限定されず、アルミニウム金属、及びアルミニウム金属を主成分とするアルミニウム合金などが挙げられる。

アルミニウム材料の厚みとしては、特に限定されないが、厚すぎると入熱不足の問題が起こりやすくなり、薄すぎると溶け落ちの問題が起こりやすくなるので、通常０．２ｍｍ〜１．７ｍｍとされる。

本発明における溶接棒の棒径は２．０〜３．５ｍｍとされる。棒径が２．４ｍｍに満たない場合には、高速で溶接した場合溶接棒の加熱損傷が起こりやすくなり、溶接不良が発生し易くなる。また、棒径が３．２ｍｍを超える場合には、溶接アークの集中性低下による入熱不足となり、溶接強度が不十分になることがある。

尚、本発明において「高速」とは、溶接速度５〜３０ｍ／分を意味する。

本発明における電流密度は１７〜３２Ａ／ｍｍ²とされる。ここで電流密度とは電流を溶接棒の断面積で除した値であり、電流密度が小さすぎると、高速で溶接した場合アークのふらつきが発生しやすくなることがある。また、電流密度が大きすぎると、溶接棒の劣化や摩耗が進行し易くなる傾向があり好ましくない。より好ましい範囲は２５〜２９Ａ／ｍｍ²である。

上記アルミニウム材料の高速突合せ溶接方法が、アルミニウム材料からなる帯状金属板をその両側縁部を突き合わせ円筒状に成形し、その突き合わせ部をＴＩＧ溶接により互いに接合して金属管を連続的に製管する際に用いられた場合には、裏当て材を用いる必要が無く、製管速度を大幅に向上し得る点で好ましい。
（作用）

一般に、アルミニウム材料の突合せ溶接は、その溶接条件が把握しにくく、その溶接速度の向上が困難であったが、本発明によれば、特定の範囲の棒径と電流密度を組み合わせることで、溶接速度の高速化が可能となり、溶接速度が５〜３０ｍ／分の溶接速度においても良好なＴＩＧ溶接が可能となるものである。

更に、本発明によれば、一般に裏当て材を用いることが困難な、突合せ部を連続的に溶接しつつ金属管を製管する際にも好適に用いることができ、製管速度を向上することができる。

本発明のアルミニウム材料の高速突合せ溶接方法は、裏当て材を用いないアルミニウム材料の突合せＴＩＧ溶接において、棒径が２．０〜３．５ｍｍの溶接棒を用い、１７〜３２Ａ／ｍｍ²の電流密度で溶接することを特徴とするので、溶接速度を上げても材料の溶け込み不足や溶け落ちが発生し難く、また、アークのふらつき、溶接棒の劣化や消耗が発生し難い、アルミニウム材料の高速突合せ溶接方法を提供することができる。

本発明のアルミニウム材料の高速突合せ溶接方法が、アルミニウム材料からなる帯状金属板の両側縁部を突き合わせ円筒状に成形し、その突き合わせ部をＴＩＧ溶接により互いに接合して金属管を連続的に製管する際に用いられる場合には、上記効果が発揮されることにより製管速度を大幅に向上することが可能となる。

以下に実施例および比較例を示すことにより、本発明を具体的に説明する。
尚、本発明は下記実施例のみに限定されるものではない。

（実施例１）
アルミニウム材料（材質：ＪＩＳＨＡ１１００Ｐ−Ｏ、厚み０．４５ｍｍ）製の帯状金属板を半円筒状に予備成形した後、その両側縁部を突合せ円筒状に成形し、その突合せ部を棒径３．２ｍｍの溶接棒を用い、電流密度が１７．４Ａ／ｍｍ²の条件のもとで１７ｍ／分の溶接速度で、裏当て材を用いずにＴＩＧ溶接し金属管を連続的に製管した。

（実施例２）
棒径２．４ｍｍの溶接棒を用い、電流密度を２２．０Ａ／ｍｍ²としたこと以外は実施例１と同様にして金属管を連続的に製管した。

（実施例３）
棒径２．４ｍｍの溶接棒を用い、電流密度を２４．２Ａ／ｍｍ²としたこと以外は実施例１と同様にして金属管を連続的に製管した。

（実施例４）
棒径２．４ｍｍの溶接棒を用い、電流密度を２６．４Ａ／ｍｍ²としたこと以外は実施例１と同様にして金属管を連続的に製管した。

（実施例５）
棒径２．４ｍｍの溶接棒を用い、電流密度を２８．６Ａ／ｍｍ²としたこと以外は実施例１と同様にして金属管を連続的に製管した。

（実施例６）
棒径２．４ｍｍの溶接棒を用い、電流密度を３０．８Ａ／ｍｍ²としたこと以外は実施例１と同様にして金属管を連続的に製管した。

（比較例１）
棒径３．２ｍｍの溶接棒を用い、電流密度を１３．６Ａ／ｍｍ²としたこと以外は実施例１と同様にして金属管を連続的に製管した。

（比較例２）
棒径３．２ｍｍの溶接棒を用い、電流密度を１４．９Ａ／ｍｍ²としたこと以外は実施例１と同様にして金属管を連続的に製管した。

（比較例３）
棒径３．２ｍｍの溶接棒を用い、電流密度を１６，１Ａ／ｍｍ²としたこと以外は実施例１と同様にして金属管を連続的に製管した。

（比較例４）
棒径３．８ｍｍの溶接棒を用い、電流密度を２６．４Ａ／ｍｍ²としたこと以外は実施例１と同様にして金属管を連続的に製管した。

（比較例５）
棒径２．４ｍｍの溶接棒を用い、電流密度を３３．２Ａ／ｍｍ²としたこと以外は実施例１と同様にして金属管を連続的に製管した。

（比較例６）
棒径１．８ｍｍの溶接棒を用い、電流密度を２８．６Ａ／ｍｍ²としたこと以外は実施例１と同様にして金属管を連続的に製管した。

上記実施例及び比較例について、以下の評価を行った。評価結果は表１に示した。
（溶接強度）
得られた金属管を用いて水圧破壊試験を行い以下の基準で溶接強度を評価した。
○：溶接部以外で破壊
×：溶接部破壊
（不良発生頻度）
実施例１〜６について、金属管の連続製管中１２時間当たりの溶接部における不良発生頻度を求めた。

表１に示すように、本発明の実施例においては、１７ｍ／分の高速溶接においても、不良発生頻度が極めて小さく、また、十分な溶接部強度を有することが判明した。

Claims

裏当て材を用いないアルミニウム材料の突合せＴＩＧ溶接において、棒径が２．０〜３．５ｍｍの溶接棒を用い、１７〜３２Ａ／ｍｍ²の電流密度で溶接することを特徴とするアルミニウム材料の高速突合せ溶接方法。
アルミニウム材料からなる帯状金属板をその両側縁部を突き合わせ円筒状に成形し、その突き合わせ部をＴＩＧ溶接により互いに接合して金属管を連続的に製管する際に用いられるアルミニウム材料の高速突合せ溶接方法であって、裏当て材を用いず、棒径が２．０〜３．５ｍｍの溶接棒を用い、１７〜３２Ａ／ｍｍ²の電流密度で溶接することを特徴とするアルミニウム材料の高速突合せ溶接方法。