JP2006218491A - アルミニウム合金用溶接材料及び溶接方法 - Google Patents
アルミニウム合金用溶接材料及び溶接方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】Siを質量比で4.5〜13.0%の範囲で含有するAl−Si系溶接材料中に、Srを10〜400ppmの範囲、望ましくは150〜250ppmの範囲で添加する。
【選択図】図1
Description
このようなアルミニウム合金の溶接には、例えばJIS Z3232に規定されているA4043(4.5〜6%Si)やA4047(11.0〜13.0%Si)などのいわゆる4000系合金の溶接材料が用いられているが、このようなAl−Si系溶接材料では、溶接部の強度及び靭性が低くなる傾向があることから、溶接条件、例えば溶接電流、溶接電圧、溶接速度などを最適化することによって、継手強度の向上が行なわれてきた(例えば、特許文献1参照)。
なお、Al−Si系(4000系)溶接材料に代えて、Al−Mg系の5000系材料を適用することによって、強度や靭性が向上するものの、応力腐食割れ感受性及び粒界腐食感受性が高いことから、5000系溶接材料を使用することはできない。
Al合金中において、Siは、溶接時における溶融金属の湯流れ性の向上、及び継手強度の向上に有効な成分元素であるが、溶接材料中のSi含有量が4.5%未満の場合には、このような効果が小さく、逆にSi含有量が13%を超えた場合には、共晶Siの晶出量の増加や、あるいは初晶Siの晶出によって(Al−Si合金における共晶点:11.6%Si)、靭性が低下することから、4.5〜13.0%の範囲とすることが必要である。
Srは、Al−Si系合金中に晶出する共晶Si粒子を微細化し、伸びや靭性、継手強度の向上に寄与する元素であるが、溶接材料中のSr含有量が10ppmに満たない場合には、このような効果が実質的に得られず、逆に溶接材料中のSr含有量が400ppmを超えた場合には、Alとの金属間化合物を形成して靭性が低下するため、Sr無添加の場合と同等の継手強度となってしまうことから、溶接材料中のSr含有量を10〜400ppmの範囲とする必要がある。
なお、Sr含有量については、150〜400ppmの範囲内とすることがさらに望ましく、このような範囲とすることによって、例えばMIG溶接による継手強度をより確実に向上させることができるようになる。
また、電子ビーム溶接や、レーザ溶接などにおいて、溶加材としても使用することができる。
上記6000系アルミニウム合金は、機械的強度、耐食性共に良好で、構造用材料として広く用いられており、アルミサッシに多量に用いられている6063合金、鉄道車両や自動車用部材、陸上構造物、船舶などに使用されている6N01合金、少量のCuを添加して構造用鋼材に匹敵するほどの耐力を有する6061合金に適用することが可能である。なお、Al−Mg系合金へ適用した場合には、継手強度の上昇効果は認められなかった。
表1に示すように、JIS Z3232に規定されるA4047WY及びA4043WYに相当する化学成分を有し、Sr含有量をそれぞれ変化させた6種類のアルミニウム合金を溶解してインゴットとしたのち、1.2mm径のワイヤ状アルミニウム合金用溶接材料を試作した。
次に、上記表1に示した各溶接用ワイヤを用いて、JIS H4100に規定される6063合金から成る厚さ2.mmの板材(T1材)の重ね隅肉溶接継手を下記条件による交流パルスMIG溶接によって作製した。
溶接方法:自動MIG溶接(交流パルス法)
溶接電流:140A
溶接電圧:18V
溶接速度:0.75m/min
シールドガス:アルゴン
シールドガス流量:25L/min
溶接長:300mm
重ね代:40mm
上記により得られた各重ね隅肉溶接継手から、幅40mmの継手引張り試験片をそれぞれ採取し、引張試験によって継手強度を評価した。
図1は、継手強度試験結果をSr含有量を横軸にとって整理したものであって、この図から明らかなように、Sr添加量の増加に伴って継手強度が向上し、Srを160ppm添加した溶接材料(実施例2)において、Srを添加しない従来材料(比較例1)に較べて継手強度が約21%向上することが確認された。
Claims (3)
- 質量比で、4.5〜13.0%のSiと共に、10〜400ppmのSrを含有し、残部Al及び不可避不純物から成ることを特徴とするアルミニウム合金用溶接材料。
- Sr含有量が150〜250ppmであることを特徴とする請求項1に記載のアルミニウム合金用溶接材料。
- 請求項1又は2に記載の溶接材料を用いることを特徴とするアルミニウム合金の溶接方法。
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JPS51136542A (en) * | 1975-05-23 | 1976-11-26 | Hitachi Ltd | Compound for alminum |
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