JP2003019564A - Shield gas for arc-welding aluminum or aluminum-base alloy and arc-welding method - Google Patents
Shield gas for arc-welding aluminum or aluminum-base alloy and arc-welding methodInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はアルミニウムまたは
アルミニウム合金の深溶込み溶接に優れたアーク溶接方
法およびアーク溶接用シールドガスに関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to an arc welding method and a shield gas for arc welding which are excellent in deep penetration welding of aluminum or an aluminum alloy.
【０００２】[0002]
【従来の技術】特開平４−２５１６７３号公報には、不
活性ガスに他の成分を添加することにより純粋不活性ガ
ス下での溶接に比べて溶接過程及び溶接結果が改良さ
れ、しかも有害な副効果を引き起こさないアルミニウム
のア−ク溶接用のアルゴン、又はアルゴン／ヘリウム混
合物をベ−スとする保護ガスが開示されている。この保
護ガスには窒素８０〜２５０ｖｐｍが添加されている。2. Description of the Related Art In Japanese Patent Laid-Open No. 4-251673, the addition of other components to an inert gas improves the welding process and welding result as compared with welding under a pure inert gas, and is harmful. A protective gas based on argon or an argon / helium mixture for arc welding of aluminum which does not cause side effects is disclosed. 80 to 250 vpm of nitrogen is added to this protective gas.
【０００３】特表平８−５０４３６６号公報（特願平６
−５１３７４２号の明細書等）には、ＷＩＧ溶接および
アルミニウムのＭＩＧ溶接に使用されるア−ク溶接用保
護ガスが記載されている。この従来技術では、アーク溶
接用保護ガスとして、可能な限り純粋なアルゴンを用い
るか、または可能な限り純粋なアルゴンとヘリウムから
なる混合物を用いることとし、溶接工程および溶接結果
を改善する目的のために、これらの不活性ガスに８０〜
２５０ｖｐｍ、とくに１２０〜１８０ｖｐｍの亜酸化窒
素が添加されている。Japanese Patent Publication No. 8-504366 (Japanese Patent Application No.
No. 513,742) describes a protective gas for arc welding used for WIG welding and MIG welding of aluminum. In this prior art, the purest possible argon or a mixture of purest argon and helium is used as the protective gas for arc welding, for the purpose of improving the welding process and the welding results. 80 to 80% of these inert gases
250 vpm, especially 120-180 vpm of nitrous oxide are added.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来技術のいずれも窒素添加量が少ないので、アーク安
定性および集中性が低く、溶込み深さが不足して融合不
良を引き起こす場合がある。そこで、従来方法では溶込
み深さを確保するために溶接電流を高くするか、もしく
は溶接速度を遅くするが、これにより溶接入熱量が大き
くなり、ワーク変形量が増大する。However, in all of the above-mentioned prior arts, since the amount of nitrogen added is small, the arc stability and the concentration are low, and the penetration depth may be insufficient to cause poor fusion. Therefore, in the conventional method, the welding current is increased or the welding speed is decreased in order to secure the penetration depth, but this increases the welding heat input amount and the work deformation amount.
【０００５】本発明は上記の課題を解決するためになさ
れたものであって、深溶込み溶接性に優れたアルミニウ
ムまたはアルミニウム系合金のアーク溶接用シールドガ
ス及びアーク溶接方法を提供することを目的とする。The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a shield gas for arc welding of aluminum or an aluminum alloy having excellent deep penetration weldability and a method of arc welding. And
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明に係るアルミニウ
ムまたはアルミニウム系合金のアーク溶接用シールドガ
スは、アルゴンまたはヘリウムガス単体、もしくはアル
ゴンとヘリウムとの混合ガスに１〜４０体積％の窒素ガ
スを添加したことを特徴とする。A shield gas for arc welding of aluminum or an aluminum alloy according to the present invention comprises argon or helium gas alone, or a mixed gas of argon and helium containing 1 to 40% by volume of nitrogen gas. It is characterized by being added.
【０００７】窒素ガス添加量が１体積％を下回ると、深
溶け込み効果がほとんど得られなくなるので、その下限
値を１体積％とした。一方、窒素ガス添加量が４０体積
％を超えると、アークが不安定となり，ビード外観が不
良になるので、その上限値を４０体積％とした。If the amount of nitrogen gas added is less than 1% by volume, the deep penetration effect is hardly obtained, so the lower limit value was made 1% by volume. On the other hand, when the amount of nitrogen gas added exceeds 40% by volume, the arc becomes unstable and the bead appearance becomes poor, so the upper limit value was made 40% by volume.
【０００８】さらに、窒素ガス添加量は５〜２０体積％
とすることがより好ましい。窒素ガス添加量を２０体積
％より大きくすると溶接金属内部に粗大な窒化物が発生
しやすくなり、肉厚や使用条件によっては靭性が不十分
になるからである。一方、窒素ガス添加量が５体積％未
満になると溶込みが低下するからである。Further, the amount of nitrogen gas added is 5 to 20% by volume.
Is more preferable. This is because if the amount of nitrogen gas added is greater than 20% by volume, coarse nitrides are likely to be generated inside the weld metal, and the toughness becomes insufficient depending on the wall thickness and use conditions. On the other hand, if the amount of nitrogen gas added is less than 5% by volume, the penetration decreases.
【０００９】本発明に係るアルミニウムまたはアルミニ
ウム系合金のアーク溶接方法は、アルゴンまたはヘリウ
ムガス単体に、もしくはアルゴンとヘリウムとの混合ガ
スに５〜４０体積％の窒素を添加したガスを用いて、ア
ーク溶接装置で予め設定しておいた駆動電力によって電
極と母材との間にアークを発生させ、該母材を深く溶け
込ますことを特徴とする。The arc welding method for aluminum or aluminum-based alloys according to the present invention uses an arc or helium gas alone or a mixed gas of argon and helium to which 5 to 40% by volume of nitrogen is added. It is characterized in that an arc is generated between the electrode and the base material by the driving power preset by the welding device, and the base material is deeply melted.
【００１０】さらに、窒素ガス添加量は５〜２０体積％
とすることがより好ましい。Further, the amount of nitrogen gas added is 5 to 20% by volume.
Is more preferable.
【００１１】また、電極先端から母材表面までのアーク
長さを２ｍｍ以下に維持すると、アークが母材内部にま
で発生する「埋もれアーク状態」となるため、さらによ
り好ましい。If the arc length from the tip of the electrode to the surface of the base material is maintained at 2 mm or less, the "buried arc state" in which the arc is generated inside the base material is even more preferable.
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照して、本
発明の好ましい実施の形態について説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
【００１３】図２において、溶接機１は、支持台１１に
保持された母材１２にアーク１４を作用させるアーク溶
接装置２と、溶接部分近傍に所定のシールドガス１３を
供給し、この溶接部分近傍を所定ガス雰囲気下にするガ
ス供給装置３とを備えている。In FIG. 2, a welding machine 1 supplies an arc welding device 2 for applying an arc 14 to a base material 12 held on a support 11, and a predetermined shield gas 13 in the vicinity of the welded portion, which welded portion. The gas supply device 3 is provided to bring the vicinity into a predetermined gas atmosphere.
【００１４】アーク溶接装置２は、母材（被溶接物）１
２に近接して設けられた溶接トーチ４と、この溶接トー
チ４から突出する溶接電極（ワイヤ）５と、溶接トーチ
４にワイヤ５を連続的に送給可能なワイヤ送給装置７
と、ワイヤ５及びワイヤ送給装置７に電力を供給する駆
動電源６と、この駆動電源６と母材１２とを連結する給
電ケーブル８と、この給電ケーブル８に設けられた電流
計９及び電圧計１０とを備えている。The arc welding device 2 includes a base material (workpiece) 1
2, a welding torch 4 provided in proximity to the welding torch 4, a welding electrode (wire) 5 protruding from the welding torch 4, and a wire feeding device 7 capable of continuously feeding the wire 5 to the welding torch 4.
A drive power supply 6 for supplying power to the wire 5 and the wire feeding device 7, a power supply cable 8 connecting the drive power supply 6 and the base material 12, an ammeter 9 and a voltage provided on the power supply cable 8. And 10 in total.
【００１５】本実施形態のアーク溶接装置２はＭＩＧ溶
接装置によって構成されているが、これをＴＩＧ溶接等
の他のアーク溶接装置によって構成することも可能であ
る。Although the arc welding apparatus 2 of this embodiment is composed of a MIG welding apparatus, it can be composed of another arc welding apparatus such as TIG welding.
【００１６】母材１２は板厚８mmのアルミニウム合金Ａ
６Ｎ０１、ワイヤ５は直径１．２ｍｍのアルミニウム合
金Ａ５３５６を使用した。The base material 12 is an aluminum alloy A having a plate thickness of 8 mm.
6N01 and the wire 5 used aluminum alloy A5356 with a diameter of 1.2 mm.
【００１７】ガス供給装置３は、溶接部近傍にシールド
ガス１３を供給し、この溶接部近傍をシールドガス１３
の雰囲気とするものである。ガス供給装置３は、シール
ドガス１３を収容したガス収容部（シールドガスボン
ベ）３ａと、このシールドガスボンベ３ａと溶接トーチ
４とを接続する配管３ｂとを備えている。そして、シー
ルドガス１３は、溶接トーチ４から溶接部分に供給され
るようになっており、溶接部分近傍はこのシールドガス
１３によってシールドされる。なお、溶接部分近傍をシ
ールドボックスで囲み、このシールドボックス内にシー
ルドガス１３を供給する構成とすることも可能である。The gas supply device 3 supplies the shield gas 13 in the vicinity of the welded portion, and the shield gas 13 in the vicinity of the welded portion.
The atmosphere is. The gas supply device 3 includes a gas storage portion (shield gas cylinder) 3a that stores the shield gas 13, and a pipe 3b that connects the shield gas cylinder 3a and the welding torch 4. The shield gas 13 is supplied from the welding torch 4 to the welded portion, and the vicinity of the welded portion is shielded by the shield gas 13. It is also possible to surround the welded portion with a shield box and supply the shield gas 13 into the shield box.
【００１８】シールドガス１３は、アルゴンに対して窒
素添加量をゼロから６０体積％までの範囲で種々変えた
ものである。The shielding gas 13 has various amounts of nitrogen added to argon in the range of zero to 60% by volume.
【００１９】上記シールドガス１３の雰囲気下でアーク
溶接を行った場合、アーク１４は母材１２の内部（深
部）で発生可能となる。すなわち、通常のアーク溶接で
は、アーク１４は母材１２の表面よりも出た状態となる
が、シールドガス１３として上記所定ガスを用いるとと
もに所定の条件下（所定の駆動電力）で溶接を行うこと
により、母材１２の内部でアーク１４を発生させること
ができる。ここで、母材１２内部にアーク１４が発生す
る状態を「埋もれアーク状態」と称することとする。ま
た、母材１２内部にまでアーク１４が発生しない状態を
「オープンアーク状態」と称することとする。このよう
な「埋もれアーク状態」となる溶接条件を把握すること
により、アルミニウムの深溶込み溶接が可能になる。When arc welding is performed in the atmosphere of the shield gas 13, the arc 14 can be generated inside (deep part) of the base material 12. That is, in normal arc welding, the arc 14 is in a state of being projected from the surface of the base material 12, but the above predetermined gas is used as the shield gas 13 and welding is performed under predetermined conditions (predetermined driving power). Thus, the arc 14 can be generated inside the base material 12. Here, a state in which the arc 14 is generated inside the base material 12 will be referred to as a "buried arc state". A state in which the arc 14 does not occur even inside the base material 12 will be referred to as an "open arc state". By understanding the welding conditions that result in such a "buried arc state", deep penetration welding of aluminum becomes possible.
【００２０】図１の（ａ）は、シールドガスをアルゴン
ガス単体とし、ワイヤ径１．２ｍｍのアルミニウム合金
Ａ５３５６を用いて、板厚８mmのアルミニウム合金Ａ６
Ｎ０１を溶接電流２３０Ａ、アーク電圧１９Ｖ、溶接速
度３ｍ／分の条件で上記の溶接機１により溶接したアル
ミニウム溶接部を示す金属組織写真である。また、図１
の（ｂ）は、シールドガスをアルゴンに１０体積％の窒
素を添加した混合ガス（Ａｒ＋１０体積％Ｎ２）とし、
他の条件は上記（ａ）と同じにして溶接したアルミニウ
ム溶接部を示す金属組織写真である。図１の（ａ）と
（ｂ）を比較してみると、後者では前者の２倍以上の溶
け込み深さとなった。In FIG. 1A, a shield gas is argon gas alone, and an aluminum alloy A5356 having a wire diameter of 1.2 mm is used, and an aluminum alloy A6 having a plate thickness of 8 mm is used.
It is a metallographic photograph which shows the aluminum welding part which welded N01 by the said welding machine 1 on condition of welding current 230A, arc voltage 19V, and welding speed 3m / min. Also, FIG.
(B) of, the shield gas is a mixed gas (Ar + 10% by volume N 2 ) obtained by adding 10% by volume of nitrogen to argon,
Other conditions are metallographic photographs showing aluminum welds welded in the same manner as in (a) above. Comparing (a) and (b) of FIG. 1, the penetration depth of the latter was more than double that of the former.
【００２１】ここで、埋もれアーク状態とするための所
定の条件は、使用するシールドガス１３の種類やアーク
の駆動電源の出力に応じて変化するものであるので、予
め実証試験によって得ることが可能である。この所定条
件を設定するための実証試験結果の一例を図３に示す。Here, the predetermined condition for establishing the buried arc state varies depending on the type of the shield gas 13 used and the output of the driving power source for the arc, and therefore can be obtained in advance by a verification test. Is. An example of the results of the verification test for setting the predetermined condition is shown in FIG.
【００２２】図３は、横軸に溶接電流（Ａ）をとり、縦
軸にアーク電圧（Ｖ）をとって、シールドガスとしてア
ルゴンに１０体積％の窒素を添加した混合ガス（Ａｒ＋
１０体積％Ｎ２）を用いてワイヤ送給速度を種々変えた
場合の溶接電流とアーク電圧との相関を示す特性線図で
ある。この場合は、板厚さ８ｍｍの平板上に溶接ビード
をおく平板溶接を行った。図中にて特性線Ａはワイヤ送
給速度を１４．１ｍ／分としたときの電流電圧特性を、
特性線Ｂはワイヤ送給速度を１５．６ｍ／分としたとき
の電流電圧特性を、特性線Ｃはワイヤ送給速度を１７．
１ｍ／分としたときの電流電圧特性をそれぞれ示す相関
曲線である。In FIG. 3, the welding current (A) is plotted on the horizontal axis and the arc voltage (V) is plotted on the vertical axis, and a mixed gas (Ar +) in which 10% by volume of nitrogen is added to argon as a shield gas.
With 10 vol% N 2) is a characteristic diagram showing the correlation between welding current and arc voltage when variously changed the wire feed rate. In this case, flat plate welding was performed by placing a welding bead on a flat plate having a plate thickness of 8 mm. In the figure, the characteristic line A is the current-voltage characteristic when the wire feeding speed is 14.1 m / min.
Characteristic line B shows the current-voltage characteristic when the wire feeding speed is 15.6 m / min, and characteristic line C shows the wire feeding speed of 17.
It is a correlation curve which shows each current-voltage characteristic when it is 1 m / min.
【００２３】図中にて２つの破線Ｄ，Ｅの間に挟まれた
斜線領域では埋もれアーク状態の生成が確認された。ち
なみに、図中の丸（○）はアーク長さが２ｍｍ以下とな
り「埋もれアーク状態」となったサンプルを、四角
（□）はアーク長さが２ｍｍ超となり「オープンアーク
状態」となったサンプルを、バツ（×）はビード外観が
不良となったサンプルをそれぞれプロットした。なお、
前記「アーク長さ」とは、電極先端から母材表面までの
距離を称する。In the shaded area sandwiched between two broken lines D and E in the figure, generation of a buried arc state was confirmed. By the way, the circles (○) in the figure are samples with an arc length of 2 mm or less and are in a "buried arc state", and the squares (□) are samples with an arc length of over 2 mm and are in an "open arc state". , X (x) is a plot of each sample having a poor bead appearance. In addition,
The "arc length" refers to the distance from the electrode tip to the surface of the base material.
【００２４】図から明らかなようにシールドガスの組成
やアーク駆動電力をはじめとする溶接時における様々な
条件によって、埋もれアーク状態が生成されるか否かが
決定される。As is clear from the figure, whether or not the buried arc state is generated is determined by various conditions during welding, including the composition of the shield gas and the arc driving power.
【００２５】例えば、ワイヤ送給速度１５．６ｍ／ｍｉ
ｎのときには、アーク電圧が１９Ｖを超える領域では埋
もれアーク状態からオープンアーク状態に移行するの
で、深い溶け込みは得られなくなる。また、アーク電圧
が１５Ｖを下回る領域ではアークが不安定になるので、
ビード外観が不良となる。For example, the wire feeding speed is 15.6 m / mi.
When it is n, in the region where the arc voltage exceeds 19V, the buried arc state shifts to the open arc state, so that deep penetration cannot be obtained. Also, since the arc becomes unstable in the region where the arc voltage is lower than 15V,
Bead appearance is poor.
【００２６】なお、図３に示す埋もれアーク状態は一例
であって、使用するシールドガス１３やアーク溶接装置
２の種類によって、あるいはアーク電圧によって埋もれ
アーク状態の生成領域は異なるので、予め実験によって
最適な条件を求めておく必要がある。予備実験を行うこ
とにより埋もれアーク状態が生成されるか否かの条件を
予め把握しておき、この条件に基づいて製造ラインの溶
接機を制御することにより実際の製品を高品質に製造す
ることができるようになる。The buried arc state shown in FIG. 3 is an example, and the generation region of the buried arc state varies depending on the type of the shield gas 13 and the arc welding device 2 used, or the arc voltage. It is necessary to ask for such conditions. Preliminary experiments should be performed to understand in advance the conditions under which a buried arc state will be generated, and the welding machine on the production line will be controlled based on these conditions to produce high-quality actual products. Will be able to.
【００２７】図４は、横軸に窒素混合量（体積％）をと
り、縦軸に溶け込み深さ（ｍｍ）をとって、シールドガ
ス中の窒素ガス混合量に対する溶込み深さの変化をそれ
ぞれ示す特性線図である。溶接電流を２３０Ａ、アーク
電圧を１９Ｖ、溶接速度を３ｍ／分、ワイヤ送給速度を
１５．６ｍ／分とする条件下で、シールドガスの窒素混
合量をゼロから６０体積％までの間で種々変化させて板
厚８ｍｍの平板溶接を行った。図中にて特性線Ｒ１は溶
込み深さ／窒素混合量の関係を示す相関曲線である。ま
た、図中にて破線Ｆは、ビード外観の良好と不良との境
界を示す臨界線である。この臨界線Ｆよりも図中の右側
領域（窒素混合量が過大な領域）に斜線を施して示した
が、この斜線領域ではビード外観が不良になることが判
明した。In FIG. 4, the horizontal axis represents the amount of mixed nitrogen (% by volume) and the vertical axis represents the depth of penetration (mm). The changes in the penetration depth with respect to the amount of nitrogen gas mixed in the shield gas are shown in FIG. It is a characteristic diagram shown. Under conditions where the welding current is 230 A, the arc voltage is 19 V, the welding speed is 3 m / min, and the wire feeding speed is 15.6 m / min, the nitrogen mixture amount of the shield gas varies from 0 to 60% by volume. By changing the thickness, flat plate welding with a plate thickness of 8 mm was performed. In the figure, the characteristic line R1 is a correlation curve showing the relationship between the penetration depth and the nitrogen mixture amount. Further, in the figure, a broken line F is a critical line indicating a boundary between good appearance and poor bead appearance. The region on the right side of this critical line F (region where the amount of nitrogen mixture is excessive) is shaded and shown, but it was found that the bead appearance becomes poor in this shaded region.
【００２８】この図から明らかなように、シールドガス
１３の窒素添加量に応じて溶け込み深さは変化する。例
えば、窒素添加量を１０体積％としたもの（Ａｒ＋１０
体積％Ｎ２）と窒素添加量ゼロとしたもの（純アルゴン
ガス）とを比較してみると、前者の溶け込み深さは後者
のそれの約２倍に増加する結果となった。さらに、ビー
ド外観においても良好であった。これらのことからアル
ゴンガスに１０体積％の窒素ガスを添加することにより
アルミニウムの深溶け込み溶接が可能になることが判明
した。As is clear from this figure, the penetration depth changes depending on the amount of nitrogen added to the shield gas 13. For example, the amount of nitrogen added is 10% by volume (Ar + 10
Comparing the volume% N 2 ) with the one in which the amount of nitrogen added was zero (pure argon gas), the penetration depth of the former increased to about twice that of the latter. Furthermore, the bead appearance was also good. From these facts, it was revealed that deep penetration welding of aluminum is possible by adding 10% by volume of nitrogen gas to argon gas.
【００２９】図５は、横軸に窒素混合量（体積％）をと
り、縦軸に曲げ角度（°）および最大窒化物長さ（ｍ
ｍ）をとって、シールドガス中の窒素ガス混合量に対す
る曲げ角度および最大窒化物長さの変化をそれぞれ示す
特性線図である。溶接電流を２３０Ａ、アーク電圧を１
９Ｖ、溶接速度を３ｍ／分、ワイヤ送給速度を１５．６
ｍ／分とする条件下で、シールドガスの窒素混合量をゼ
ロから４０体積％までの間で種々変化させて板厚８ｍｍ
の平板溶接を行った。In FIG. 5, the horizontal axis represents the amount of mixed nitrogen (volume%), and the vertical axis represents the bending angle (°) and the maximum nitride length (m).
FIG. 6 is a characteristic diagram showing changes in bending angle and maximum nitride length with respect to the mixed amount of nitrogen gas in the shield gas, by taking m). Welding current 230A, arc voltage 1
9V, welding speed 3m / min, wire feeding speed 15.6
Under the condition of m / min, the thickness of the shield gas was changed to various values from 0 to 40% by volume, and the plate thickness was 8 mm.
Flat plate welding was performed.
【００３０】図中にて特性線Ｒ２は最大窒化物長さ／窒
素混合量の関係を、特性線Ｒ３は曲げ角度／窒素混合量
の関係をそれぞれ示す相関曲線である。また、図中にて
破線Gは、曲げ延性の良好と不良との境界を示す臨界線
である。この臨界線Gよりも図中の右側領域（窒素混合
量が過大な領域）に斜線を施して示したが、この斜線領
域では粗大窒化物が発生し、曲げ延性が不良になること
が判明した。In the figure, the characteristic line R2 is a correlation curve showing the relationship of the maximum nitride length / nitrogen mixture amount, and the characteristic line R3 is the bending angle / nitrogen mixture amount relationship. Further, in the figure, a broken line G is a critical line indicating a boundary between good and poor bending ductility. The area to the right of this critical line G in the figure (area with an excessive amount of nitrogen mixed) is shown with diagonal lines, but it was revealed that coarse nitrides were generated in this hatched area and bending ductility became poor. .
【００３１】したがって、窒素ガスの添加量を２０体積
％より更に大きくすると、溶接金属内部に粗大な窒化物
が発生し、曲げ延性が低下するようになる。すなわち、
隅肉継手のような曲げ延性が必要でなく、深い溶込みを
得たい場合は、窒素ガス添加量の上限値は４０体積％と
することが肝要である。一方、突合せ継手のような曲げ
延性が必要な継手では窒素ガス添加量の上限値は２０体
積％とすることが肝要である。一方、窒素ガスの添加量
が５体積％未満になると、母材の溶込みが極端に低下す
るので、その下限値は５体積％とする。したがって窒素
ガスの添加量は５体積％以上２０体積％以下の範囲とす
ることが望ましい。Therefore, when the amount of nitrogen gas added is further increased to more than 20% by volume, coarse nitride is generated inside the weld metal, and bending ductility decreases. That is,
When bending ductility like fillet joint is not required and deep penetration is desired, it is important to set the upper limit of the nitrogen gas addition amount to 40% by volume. On the other hand, in joints such as butt joints that require bend ductility, it is important to set the upper limit of the amount of nitrogen gas added to 20% by volume. On the other hand, when the amount of nitrogen gas added is less than 5% by volume, the penetration of the base material is extremely reduced, so the lower limit value is made 5% by volume. Therefore, the amount of nitrogen gas added is preferably in the range of 5% by volume to 20% by volume.
【００３２】なお、上記実施例ではシールドガスとして
アルゴンに窒素を添加した２種混合ガスを用いた場合に
ついて説明したが、本発明はこれのみに限られることな
く、ヘリウムガス単体に窒素を添加した２種混合ガス、
アルゴンの一部をヘリウムに置き換えた３種混合ガスを
シールドガスに用いた場合も同様の深溶け込み効果が得
られる。Ｈｅ＋Ｎ２からなる２種混合ガスをシールドガ
スとして用いる場合は、Ｈｅ：Ｎ２＝８０〜９５：５〜
２０の体積比率で混合することが望ましい。In the above embodiment, the case of using the two-type mixed gas in which nitrogen is added to argon as the shield gas has been described, but the present invention is not limited to this, and nitrogen is added to the helium gas simple substance. Two kinds of mixed gas,
The same deep penetration effect can be obtained also when a three-type mixed gas in which a part of argon is replaced by helium is used as the shield gas. When two kinds of mixed gas composed of He + N 2 is used as a shield gas, He: N 2 = 80 to 95: 5
It is desirable to mix in a volume ratio of 20.
【００３３】Ａｒ＋Ｈｅ＋Ｎ２からなる３種混合ガスを
シールドガスとして用いる場合は、Ａｒ：Ｈｅ：Ｎ２＝
５〜６５：３０〜７５：５〜２０の体積比率で混合する
ことが望ましい。When a mixed gas of three types consisting of Ar + He + N 2 is used as a shield gas, Ar: He: N 2 =
It is desirable to mix in a volume ratio of 5 to 65:30 to 75: 5 to 20.
【００３４】また、母材としてアルミニウム合金Ａ６Ｎ
０１を用いた場合について説明したが、これに限定され
るものではなく、溶接対象（母材）はアルミニウムまた
はアルミニウム系合金であればよい。Aluminum alloy A6N is used as the base material.
Although the case where 01 is used has been described, the present invention is not limited to this, and the welding target (base material) may be aluminum or an aluminum-based alloy.
【００３５】[0035]
【発明の効果】本発明のシールドガスを用いることによ
りアルミニウムおよびアルミニウム合金のミグ、ティグ
等のアーク溶接においてアークの集中性が向上し、深溶
け込み溶接が可能となる。その結果、高速かつ低歪みの
アルミニウム溶接が可能となる。EFFECTS OF THE INVENTION By using the shielding gas of the present invention, the arc concentration is improved in arc welding of MIG, TIG, etc. of aluminum and aluminum alloys, and deep penetration welding becomes possible. As a result, high speed and low distortion aluminum welding becomes possible.
【図１】（ａ）は従来の溶接部を示す金属組織写真、
（ｂ）は本発明の溶接部を示す金属組織写真。FIG. 1A is a metallographic photograph showing a conventional welded portion,
(B) is a metallographic photograph showing the welded portion of the present invention.
【図２】本発明の実施形態に係るアーク溶接方法に用い
られる装置の概要を示すブロック構成図。FIG. 2 is a block configuration diagram showing an outline of an apparatus used in the arc welding method according to the embodiment of the present invention.
【図３】本発明の実施形態に係るアーク溶接方法におい
て埋もれアーク状態になる溶接条件を示す特性線図。FIG. 3 is a characteristic diagram showing welding conditions that result in a buried arc state in the arc welding method according to the embodiment of the present invention.
【図４】窒素添加量と溶込み深さとの関係を示す特性線
図。FIG. 4 is a characteristic diagram showing a relationship between a nitrogen addition amount and a penetration depth.
【図５】窒素添加量と曲げ延性および最大窒化物長さの
関係を示す特性線図。FIG. 5 is a characteristic diagram showing the relationship between the amount of nitrogen added and bending ductility and maximum nitride length.
１…溶接機、 ２…アーク発生装置、 ３…ガス供給装置、 ４…溶接トーチ、 ５…電極、 ６…駆動電源、 ７…ワイヤ供給装置、 ９…電流計、 １０…電圧計、 １１…支持台、 １２…母材、 １３…シールドガス、 １４…アーク。 1 ... Welder, 2 ... Arc generator, 3 ... Gas supply device, 4 ... Welding torch, 5 ... electrode, 6 ... Drive power supply, 7 ... Wire supply device, 9 ... ammeter, 10 ... Voltmeter, 11 ... support base, 12 ... Base material, 13 ... Shield gas, 14 ... Ark.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡部 裕二郎 広島県広島市西区観音新町四丁目６番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内 Ｆターム(参考） 4E001 AA03 BB05 CB01 DD02 DD03 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Yujiro Watanabe 4-6-22 Kannon Shinmachi, Nishi-ku, Hiroshima City, Hiroshima Prefecture Mitsubishi Heavy Industries Ltd. Hiroshima Research Center F term (reference) 4E001 AA03 BB05 CB01 DD02 DD03
Claims (5)
しくはアルゴンとヘリウムとの混合ガスに１〜４０体積
％の窒素を添加したことを特徴とするアルミニウムまた
はアルミニウム系合金のアーク溶接用シールドガス。1. A shield gas for arc welding of aluminum or an aluminum-based alloy, characterized in that 1 to 40% by volume of nitrogen is added to argon or helium gas alone or to a mixed gas of argon and helium.
とを特徴とする請求項１記載のアルミニウムまたはアル
ミニウム系合金のアーク溶接用シールドガス。2. The shield gas for arc welding of aluminum or an aluminum alloy according to claim 1, wherein the amount of nitrogen added is 5 to 20% by volume.
のアーク溶接方法において、アルゴンまたはヘリウムガ
ス単体に、もしくはアルゴンとヘリウムとの混合ガスに
１〜４０体積％の窒素を添加したガスを用いて、アーク
溶接装置で予め設定しておいた駆動電力によって電極と
母材との間にアークを発生させ、該母材を深く溶け込ま
すことを特徴とするアルミニウムまたはアルミニウム系
合金のアーク溶接方法。3. An arc welding apparatus for an arc welding method of aluminum or an aluminum alloy, using argon or helium gas alone, or a mixed gas of argon and helium containing 1 to 40% by volume of nitrogen. An arc welding method for aluminum or an aluminum-based alloy, characterized in that an arc is generated between the electrode and the base material by the driving power set in advance to deeply melt the base material.
とを特徴とする請求項３に記載のアルミニウムまたはア
ルミニウム系合金のアーク溶接方法。4. The arc welding method for aluminum or an aluminum alloy according to claim 3, wherein the amount of nitrogen added is 5 to 20% by volume.
ーク長さが２ｍｍ以下に維持されていることを特徴とす
る請求項３または請求項４に記載のアルミニウムまたは
アルミニウム系合金のアーク溶接方法。5. The arc welding method for aluminum or aluminum-based alloy according to claim 3, wherein the arc length from the electrode tip to the surface of the base material is maintained at 2 mm or less. .
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012007663A1 (en) * | 2010-07-13 | 2012-01-19 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Hybrid arc/laser-welding method for aluminized steel part using a gas including nitrogen and/or oxygen |
| CN102971103A (en) * | 2010-07-13 | 2013-03-13 | 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 | Method for arc-welding aluminum-coated metal parts using an inert gas containing nitrogen |
| JP2013086136A (en) * | 2011-10-19 | 2013-05-13 | Taiyo Nippon Sanso Corp | Tig welding method for ferritic stainless steel plate |
| JP2013530051A (en) * | 2010-07-13 | 2013-07-25 | レール・リキード−ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード | Method of arc welding aluminum coated metal parts using oxidizing gas |
| US8901198B2 (en) | 2010-11-05 | 2014-12-02 | Ppg Industries Ohio, Inc. | UV-curable coating compositions, multi-component composite coatings, and related coated substrates |
| US9321132B2 (en) | 2010-07-13 | 2016-04-26 | L'Air Liquide, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude | Hybrid arc/laser-welding method for aluminized steel parts using gammagenic elements and a gas containing less than 10% of nitrogen or oxygen |
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2001
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Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012007663A1 (en) * | 2010-07-13 | 2012-01-19 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Hybrid arc/laser-welding method for aluminized steel part using a gas including nitrogen and/or oxygen |
| FR2962674A1 (en) * | 2010-07-13 | 2012-01-20 | Air Liquide | ARC / LASER HYBRID WELDING PROCESS OF ALUMINIZED STEEL PARTS |
| CN102971103A (en) * | 2010-07-13 | 2013-03-13 | 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 | Method for arc-welding aluminum-coated metal parts using an inert gas containing nitrogen |
| CN102985216A (en) * | 2010-07-13 | 2013-03-20 | 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 | Hybrid arc/laser-welding method for aluminized steel part using a gas including nitrogen and/or oxygen |
| JP2013530052A (en) * | 2010-07-13 | 2013-07-25 | レール・リキード−ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード | Method of arc welding metal parts coated with aluminum using an inert gas containing nitrogen |
| JP2013530051A (en) * | 2010-07-13 | 2013-07-25 | レール・リキード−ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード | Method of arc welding aluminum coated metal parts using oxidizing gas |
| US9321132B2 (en) | 2010-07-13 | 2016-04-26 | L'Air Liquide, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude | Hybrid arc/laser-welding method for aluminized steel parts using gammagenic elements and a gas containing less than 10% of nitrogen or oxygen |
| US8901198B2 (en) | 2010-11-05 | 2014-12-02 | Ppg Industries Ohio, Inc. | UV-curable coating compositions, multi-component composite coatings, and related coated substrates |
| JP2013086136A (en) * | 2011-10-19 | 2013-05-13 | Taiyo Nippon Sanso Corp | Tig welding method for ferritic stainless steel plate |
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