JPH01143791A - アルミニウム合金溶加材 - Google Patents
アルミニウム合金溶加材Info
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- JPH01143791A JPH01143791A JP62298788A JP29878887A JPH01143791A JP H01143791 A JPH01143791 A JP H01143791A JP 62298788 A JP62298788 A JP 62298788A JP 29878887 A JP29878887 A JP 29878887A JP H01143791 A JPH01143791 A JP H01143791A
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Landscapes
- Nonmetallic Welding Materials (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
この発明は溶接に用いられるアルミニウム合金溶加材、
特にA Q −Z n −M g系、AQ−Zn−Mg
−Cu系その他の合金材料の溶接に用いられる溶加材に
関する。
特にA Q −Z n −M g系、AQ−Zn−Mg
−Cu系その他の合金材料の溶接に用いられる溶加材に
関する。
従来の技術
AQ−Zn−Mg三元系、A、Q−Zn−Mg−Cu四
元系合金材料は溶接凝固割れ感受性が敏感なため、実施
工において溶接条件(入熱オーバー)、拘束条件、継手
形状等により溶接割れを起こすことがある。そこでこの
ような合金材料において溶接凝固割れ感受性を低減させ
るために、微細化元素であるZrを母材や溶加材に添加
したり、パルス溶接法、サイクロマチイック法により溶
湯を撹拌して結晶粒の微細化を図ること等が検討されて
いる。
元系合金材料は溶接凝固割れ感受性が敏感なため、実施
工において溶接条件(入熱オーバー)、拘束条件、継手
形状等により溶接割れを起こすことがある。そこでこの
ような合金材料において溶接凝固割れ感受性を低減させ
るために、微細化元素であるZrを母材や溶加材に添加
したり、パルス溶接法、サイクロマチイック法により溶
湯を撹拌して結晶粒の微細化を図ること等が検討されて
いる。
発明が解決しようとする問題点
しかしながらZrを添加する方法では、通常0.15w
t%程度のZrが母材に添加されているのみであり、従
ってこの程度のZr添加量では溶接時の希釈によりビー
ドにおけるZrQが0.07〜0.08wt%程度とな
るため、微細化効果が小さく溶接割れ改善効果をほとん
ど期待できないものであった。一方溶湯撹拌法では、溶
湯の撹拌には最適パルス周波数(10〜40Hz)があ
り、市販の溶接機(60Hz)では溶湯撹拌効果が小さ
いことから、溶接電源の開発が必要であること、さらに
は溶湯撹拌するためビード外観が不均一となること、さ
らにはまたサイクロマチイック法の場合には母材裏面(
トーチ反対側)にトーチと同時に駆動する電磁コイルが
必要なため実施工では無理な場合が多いことなどの欠点
があった。
t%程度のZrが母材に添加されているのみであり、従
ってこの程度のZr添加量では溶接時の希釈によりビー
ドにおけるZrQが0.07〜0.08wt%程度とな
るため、微細化効果が小さく溶接割れ改善効果をほとん
ど期待できないものであった。一方溶湯撹拌法では、溶
湯の撹拌には最適パルス周波数(10〜40Hz)があ
り、市販の溶接機(60Hz)では溶湯撹拌効果が小さ
いことから、溶接電源の開発が必要であること、さらに
は溶湯撹拌するためビード外観が不均一となること、さ
らにはまたサイクロマチイック法の場合には母材裏面(
トーチ反対側)にトーチと同時に駆動する電磁コイルが
必要なため実施工では無理な場合が多いことなどの欠点
があった。
この発明はかかる技術的背景に鑑みてなされたものであ
って、Afl−Zn−Mg三元系、AQ−Zn−Mg−
Cu四元系合金材料に対してその溶接割れ感受性を改善
し得るアルミニウム合金溶加材の提供を目的とするもの
である。
って、Afl−Zn−Mg三元系、AQ−Zn−Mg−
Cu四元系合金材料に対してその溶接割れ感受性を改善
し得るアルミニウム合金溶加材の提供を目的とするもの
である。
問題点を解決するための手段
上記目的においてこの発明に係る溶加材は、Mg :
6〜10wt%、Zr:0. 26〜1. 5νt%を
含有し、あるいはさらにMn:0.05〜1.5wt%
、Cr:0. 01〜0. 5wt%、Ti :
0. 005〜0. 2wt%、B:0.001〜0.
01wt%、V:0,01〜0.7wt%、Zn :
0.05〜8.Owt%の一種または2f!以上を含有
し、残部がアルミニウム及び不可避不純物からなること
を特徴とするものである。
6〜10wt%、Zr:0. 26〜1. 5νt%を
含有し、あるいはさらにMn:0.05〜1.5wt%
、Cr:0. 01〜0. 5wt%、Ti :
0. 005〜0. 2wt%、B:0.001〜0.
01wt%、V:0,01〜0.7wt%、Zn :
0.05〜8.Owt%の一種または2f!以上を含有
し、残部がアルミニウム及び不可避不純物からなること
を特徴とするものである。
溶加材中に含まれる各元素の添加意義と添加範囲の限定
理由について説明すれば、Mgは溶加材自体ひいては溶
接継手の強度向上に寄与するものであるが、その含有量
が6wt%未満ではその効果に乏しく、逆に10wt%
を超える場合には加工性が悪くなったり靭性が低下した
りする欠点を派生する。Mgの特に好ましい含有範囲は
6.5〜g、Owt%である。
理由について説明すれば、Mgは溶加材自体ひいては溶
接継手の強度向上に寄与するものであるが、その含有量
が6wt%未満ではその効果に乏しく、逆に10wt%
を超える場合には加工性が悪くなったり靭性が低下した
りする欠点を派生する。Mgの特に好ましい含有範囲は
6.5〜g、Owt%である。
Zrは溶接部の結晶粒を微細化して溶接割れ防止に寄与
するものである。しかし含有量が0゜26wt%未満で
は溶接時に母材と希釈されるため微細化効果が小さいも
のとなり溶接割れ防止効果に乏しく、逆に1.5wt%
を超えると結晶粒径にバラツキが出るとともに、加工が
困難となる。Zrの特に好ましい含有範囲は0.3〜0
.5wt%である。また溶接割れ感受性を充分に低減す
るには、溶接ビードにおけるZr量が0.35νt%以
上となるのが望ましい。
するものである。しかし含有量が0゜26wt%未満で
は溶接時に母材と希釈されるため微細化効果が小さいも
のとなり溶接割れ防止効果に乏しく、逆に1.5wt%
を超えると結晶粒径にバラツキが出るとともに、加工が
困難となる。Zrの特に好ましい含有範囲は0.3〜0
.5wt%である。また溶接割れ感受性を充分に低減す
るには、溶接ビードにおけるZr量が0.35νt%以
上となるのが望ましい。
上記必須元素のほか、任意元素としてその1種または2
種以上の含有が許容されるMn、Cr、Ti、B、V、
Znは、溶加材ひいては溶接部の諸性質の改善に有効な
ものである。即ち、Mn、Cr、はともに耐食性及び強
度向上に寄与するものである。しかしMnが0,05w
t%未満、Crが0.01wt%未満ではそれらの効果
に乏しく、逆にMnが1.5wt%を超えると粗大金属
間化合物が晶出し靭性を阻害する。またCrが0.5w
t%を超えて含有されても靭性を阻害するものとなる。
種以上の含有が許容されるMn、Cr、Ti、B、V、
Znは、溶加材ひいては溶接部の諸性質の改善に有効な
ものである。即ち、Mn、Cr、はともに耐食性及び強
度向上に寄与するものである。しかしMnが0,05w
t%未満、Crが0.01wt%未満ではそれらの効果
に乏しく、逆にMnが1.5wt%を超えると粗大金属
間化合物が晶出し靭性を阻害する。またCrが0.5w
t%を超えて含有されても靭性を阻害するものとなる。
Ti、BSVは前記2「と同じく結晶粒を微細化し溶接
割れ感受性の改善に寄与するものである。しかしTLが
0゜005wt%未満、Bが0.001wt%未満、V
:0.01wt%未満の場合には該効果に乏しく、逆に
Tiが0.2wt%を超えると靭性を阻害し、またBが
0.01wt%を超えると溶着する溶融金属の流動性を
阻害し、■が0.7wt%を超えると加工性を阻害する
ものとなる。またZnは溶加材や溶接部の継手強度向上
に寄与するものであるが、0.05wt%未満ではその
効果に乏しく、逆に8.0wt%を超えると耐応力腐食
割れ性が低下するとともに溶接割れを生じる虞れがある
。
割れ感受性の改善に寄与するものである。しかしTLが
0゜005wt%未満、Bが0.001wt%未満、V
:0.01wt%未満の場合には該効果に乏しく、逆に
Tiが0.2wt%を超えると靭性を阻害し、またBが
0.01wt%を超えると溶着する溶融金属の流動性を
阻害し、■が0.7wt%を超えると加工性を阻害する
ものとなる。またZnは溶加材や溶接部の継手強度向上
に寄与するものであるが、0.05wt%未満ではその
効果に乏しく、逆に8.0wt%を超えると耐応力腐食
割れ性が低下するとともに溶接割れを生じる虞れがある
。
ところで、上記のような溶加材の製造はZr添加量が多
くなると、常法に従う連続あるいは半連続鋳造法による
製造が困難であり、高2「含を合金材料の製造を特徴と
する特別な製造法を採用しなければならない。かかる製
造法として、例えば加圧凝固押出法を挙げうる。この方
法を説明すると次のとおりである。すなわち、上記各元
素を添加したアルミニウム合金を溶解し、その溶湯を加
圧凝固用金型に注湯して加圧凝固せしめることにより、
欠陥のない結晶粒の均一かつ微細なビレットの作製を行
うものである。加圧凝固用金型は、これに押出機のコン
テすを利用するものとしても良い。即ち、アルミニウム
合金溶湯を直接該コンテナに注入し、ステムで加圧しつ
つ凝固させるものとしても良い。
くなると、常法に従う連続あるいは半連続鋳造法による
製造が困難であり、高2「含を合金材料の製造を特徴と
する特別な製造法を採用しなければならない。かかる製
造法として、例えば加圧凝固押出法を挙げうる。この方
法を説明すると次のとおりである。すなわち、上記各元
素を添加したアルミニウム合金を溶解し、その溶湯を加
圧凝固用金型に注湯して加圧凝固せしめることにより、
欠陥のない結晶粒の均一かつ微細なビレットの作製を行
うものである。加圧凝固用金型は、これに押出機のコン
テすを利用するものとしても良い。即ち、アルミニウム
合金溶湯を直接該コンテナに注入し、ステムで加圧しつ
つ凝固させるものとしても良い。
もちろんこの場合、上記コンテナの前面は盲ダイスを付
設して塞ぎ、加圧凝固中の溶湯の噴き出しを防ぐものと
することが必要である。また上記の注湯に際しては、前
記金型を予め300〜350℃程度に加熱しておくもの
とすることが望ましい。これによりビレットに一層微細
な組織を得ることを可能にする。即ち300℃程度未満
であると、注湯後前記アルミニウムの凝固がすぐに開始
してしまい、加圧凝固による効果が充分に達成され難い
。一方350℃を超える高温に加熱しておくと、冷却速
度が遅くなり、晶出物が成長して上記微細化効果を充分
に達成し難いものとなる傾向がみられる。注湯後、すぐ
さま前記金型内の溶湯を加圧ピストンにより加圧し、凝
固を進行せしめることによってビレットを作製する。す
なわち加圧凝固法によってビレットを作製する。この際
の加圧力は50Ktf/7以上であれば良く、望ましく
は500〜100ONjf/cd程度とするのが良い。
設して塞ぎ、加圧凝固中の溶湯の噴き出しを防ぐものと
することが必要である。また上記の注湯に際しては、前
記金型を予め300〜350℃程度に加熱しておくもの
とすることが望ましい。これによりビレットに一層微細
な組織を得ることを可能にする。即ち300℃程度未満
であると、注湯後前記アルミニウムの凝固がすぐに開始
してしまい、加圧凝固による効果が充分に達成され難い
。一方350℃を超える高温に加熱しておくと、冷却速
度が遅くなり、晶出物が成長して上記微細化効果を充分
に達成し難いものとなる傾向がみられる。注湯後、すぐ
さま前記金型内の溶湯を加圧ピストンにより加圧し、凝
固を進行せしめることによってビレットを作製する。す
なわち加圧凝固法によってビレットを作製する。この際
の加圧力は50Ktf/7以上であれば良く、望ましく
は500〜100ONjf/cd程度とするのが良い。
この加圧力の大小はビレットの品質にさして大きな影響
を与えるものではない。しかしながら50に9f/cI
i未満では加圧凝固法による鋳造割れ防止及び結晶粒の
微細化効果に不十分であり、反面例えば1500幻f/
aIを超えるような高圧を付加しても、それに要するエ
ネルギの増大に見合う効果の比例的向上を見ることがで
きないためむしろ無益である。このように、所定の加圧
状態下においてアルミニウム合金を凝固させることによ
り、鋳造割れを生じさせることなく、かつ晶出物の小さ
なビレットを作製しうる。こうして加圧凝固法により作
製したビレットは、次にこれを押出加工して所期する溶
加材とする。
を与えるものではない。しかしながら50に9f/cI
i未満では加圧凝固法による鋳造割れ防止及び結晶粒の
微細化効果に不十分であり、反面例えば1500幻f/
aIを超えるような高圧を付加しても、それに要するエ
ネルギの増大に見合う効果の比例的向上を見ることがで
きないためむしろ無益である。このように、所定の加圧
状態下においてアルミニウム合金を凝固させることによ
り、鋳造割れを生じさせることなく、かつ晶出物の小さ
なビレットを作製しうる。こうして加圧凝固法により作
製したビレットは、次にこれを押出加工して所期する溶
加材とする。
該溶加材は一般的にはJISZ3232に規定する径及
び許容差の溶接棒及び電極ワイヤとして使用されるもの
である。
び許容差の溶接棒及び電極ワイヤとして使用されるもの
である。
なおZ「の高含有を可能とする溶加材の製造方法の1例
として加圧凝固押出法を示したが、本発明に係る溶加材
は該方法によって製造されたものに限定されるものでは
ない。
として加圧凝固押出法を示したが、本発明に係る溶加材
は該方法によって製造されたものに限定されるものでは
ない。
発明の効果
この発明に係るアルミニウム合金溶加材によれば、溶接
凝固割れ感受性の敏感なAΩ−Zn−Mg系、Afl−
Zn−Mg−Cu系合金材料においても溶接部の凝固組
織を微細化でき、溶接割れ感受性を改善しつるとともに
、継手強度を向上することができる。この結果談合金材
料の溶接構造材としての使用範囲を格段に拡大すること
ができる。
凝固割れ感受性の敏感なAΩ−Zn−Mg系、Afl−
Zn−Mg−Cu系合金材料においても溶接部の凝固組
織を微細化でき、溶接割れ感受性を改善しつるとともに
、継手強度を向上することができる。この結果談合金材
料の溶接構造材としての使用範囲を格段に拡大すること
ができる。
実施例
次にこの発明の詳細な説明する。
[以下余白]
上記第2表に示す組成の直径1.6mの各種溶加材と、
第1表に示す組成の7N01アルミニウム合金母材をT
5処理してなる試験片を用いてMIG Hould
craft割れ試験を実施した。なおNo6に示す溶
加材は通常の連続鋳造法により作製し、No1〜5の溶
加材は以下に示す加圧凝固押出法により作製した。
第1表に示す組成の7N01アルミニウム合金母材をT
5処理してなる試験片を用いてMIG Hould
craft割れ試験を実施した。なおNo6に示す溶
加材は通常の連続鋳造法により作製し、No1〜5の溶
加材は以下に示す加圧凝固押出法により作製した。
すなわち各合金を液相線温度+100℃に溶解し、その
溶湯を予め約300℃に加熱した加圧凝固用金型に注湯
したのち、すぐさまこれを1000Ktf/aiに加圧
し、該加圧下に凝固させた。そして、およそ液相線温度
の172程度の温度にまで冷却したとき、加圧凝固工程
を終了し、得られたビレット(直径75m5+、長さ1
00M)をすぐさま押出機のコンテナに装入し、直径1
2履の丸棒に押出し、該押出材を溶加材として用いた。
溶湯を予め約300℃に加熱した加圧凝固用金型に注湯
したのち、すぐさまこれを1000Ktf/aiに加圧
し、該加圧下に凝固させた。そして、およそ液相線温度
の172程度の温度にまで冷却したとき、加圧凝固工程
を終了し、得られたビレット(直径75m5+、長さ1
00M)をすぐさま押出機のコンテナに装入し、直径1
2履の丸棒に押出し、該押出材を溶加材として用いた。
また試験片(1)は第1図に示すように厚さ:6aw、
長さ(L): 25Lw。
長さ(L): 25Lw。
幅(W): 200m、スリット(la)の間隔(Q)
s 10wn、 (X) : 40mw*、 (
Y) : 10Iwとした。なお(2)はタブ板であ
る。試験は下記の溶接条件で同図に矢印(X)で示す方
向にMIG溶接した際の溶接部(3)の割れ長さを測定
し、割れ率を求めたものである。
s 10wn、 (X) : 40mw*、 (
Y) : 10Iwとした。なお(2)はタブ板であ
る。試験は下記の溶接条件で同図に矢印(X)で示す方
向にMIG溶接した際の溶接部(3)の割れ長さを測定
し、割れ率を求めたものである。
溶接条件
電流:220A
電圧:27v
溶接速度:401/*1n
シールドガス流量:25Ω/mIn
試験はそれぞれ3回行った。それらの結果を第3表に示
す。
す。
[以下余白]
第3表
(注)
割れ率(%)−割れ長さ ×100試験片長さ(2
50) また前記試験片の溶接継手の余盛を削除して溶接部の機
械的性質を調べた。その結果を下記第4表に示す。
50) また前記試験片の溶接継手の余盛を削除して溶接部の機
械的性質を調べた。その結果を下記第4表に示す。
第4表
上記結果から明らかなように、本発明に係る溶加材を用
いれば、溶接割れが発生しにくいものであり、また溶接
継手強度にも極めて優れたものとなしうろことがわかる
。また各試験片の溶接ビードの縦断面の平均結晶粒径を
調べたところ、N01:約35 p m %N o 2
;約25μm%No3:約35μm、No4:約30
μm5N05:約35μm%No6:約70〜80u
mであり、割れ率と良く対応していることがわかる。
いれば、溶接割れが発生しにくいものであり、また溶接
継手強度にも極めて優れたものとなしうろことがわかる
。また各試験片の溶接ビードの縦断面の平均結晶粒径を
調べたところ、N01:約35 p m %N o 2
;約25μm%No3:約35μm、No4:約30
μm5N05:約35μm%No6:約70〜80u
mであり、割れ率と良く対応していることがわかる。
【図面の簡単な説明】
第1図は溶接割れ試験片の概略平面図である。
(1)・・・試験片、(la)・・・スリット、(2)
・・・タブ板、(3)・・・溶接部。 以上 第1図
・・・タブ板、(3)・・・溶接部。 以上 第1図
Claims (2)
- (1)Mg:6〜10wt%、Zr:0.26〜1.5
wt%を含有し、残部がアルミニウム及び不可避不純物
からなることを特徴とするアルミニウム合金溶加材。 - (2)Mg:6〜10wt%、Zr:0.26〜1.5
wt%を含有し、さらにMn:0.05〜1.5wt%
、Cr:0.01〜0.5wt%、Ti:0.005〜
0.2wt%、B:0.001〜0.01wt%、V:
0.01〜0.7wt%、Zn:0.05〜8.0wt
%の一種または2種以上を含有し、残部がアルミニウム
及び不可避不純物からなることを特徴とするアルミニウ
ム合金溶加材。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62298788A JPH01143791A (ja) | 1987-11-26 | 1987-11-26 | アルミニウム合金溶加材 |
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- 1987-11-26 JP JP62298788A patent/JPH01143791A/ja active Granted
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