JP2003191093A

JP2003191093A - 溶接用アルミニウム合金ワイヤ

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Publication number: JP2003191093A
Application number: JP2001395126A
Authority: JP
Inventors: Katsura Kajiwara; 桂梶原; Yasuaki Sugizaki; 康昭杉崎; Masao Mizuno; 雅夫水野; Makoto Morishita; 誠森下; Hikari Oginoya; 光萩野谷
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2001-12-26
Filing date: 2001-12-26
Publication date: 2003-07-08
Anticipated expiration: 2021-12-26
Also published as: JP3908532B2

Abstract

(57)【要約】【課題】安定したアーク溶接が可能であり、且つ、溶
接後の継手における強度を確保できる溶接用アルミニウ
ム合金ワイヤを提供する【解決手段】Ｆｅ，ＣｒおよびＭｎを夫々含有する溶
接用アルミニウム合金ワイヤであって、Ｆｅ，Ｃｒおよ
びＭｎの固溶量の総和が０．１６０質量％以下（０質量
％を含む）であり、且つ、Ｆｅの固溶量が０．０１５質
量％以下（０質量％を含む）、Ｃｒの固溶量が０．１質
量％以下（０質量％を含む）であることを特徴とする溶
接用アルミニウム合金ワイヤ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、Ｆｅ，Ｃｒおよび
Ｍｎを含有する溶接用アルミニウム合金ワイヤに関する
ものであり、より詳細には、ワイヤの送給性を向上する
技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】船舶や車両などに用いられているアルミ
ニウムやアルミニウム合金を溶接する際には、アーク溶
接法（例えば、ＴＩＧ溶接法や消耗電極式ガスシールド
アーク溶接法など）が従来から採用されている。特に消
耗電極式ガスシールドアーク溶接法（例えば、ＭＡＧ溶
接法やＭＩＧ溶接法など）では連続溶接が可能であり、
広く用いられている。

【０００３】図１は、消耗電極式ガスシールドアーク溶
接装置の一例を説明する図である。スプール1に巻かれ
た5〜10ｋｇ程度の溶接用アルミニウム合金ワイヤ（以
下、「溶接用ワイヤ」や単に「ワイヤ」と称する場合が
ある）2は、送給装置3に備えられたガイドローラ4を介
した後プッシュ方式の送給ローラ5で送り出され、フレ
キシブルなコンジットチューブ6を介してその端部に接
続された溶接トーチ（以下「トーチ部」と称する場合が
ある）7内に送られる。溶接トーチ7内では、通電チップ
（以下「チップ部」と称する場合がある）8によってワ
イヤに接触給電され、ワイヤ先端と母材9との間にアー
クが発生する。この発生したアークによって母材9は溶
融して掘り下げられ、一方ワイヤは大気と遮断されたシ
ールドガス中で溶滴状となり、母材9側に移行して溶融
プールを生成し、この溶融プールが凝固することによっ
て溶接部が形成される。

【０００４】上記の様な溶接を行う際に良好な溶接部を
得るためには、コンジェットチューブ内やトーチ部、チ
ップ部などにおける溶接用ワイヤの送給性が重要な要件
となる。つまり、溶接用ワイヤの送給性が悪くなると、
通電チップを通過する際のワイヤの通過速度（送給速
度）が不安定になるので、良好な溶接部が得られるよう
に予め設定されている溶接電流とアーク電圧との関係が
維持できなくなるからである。このような不具合現象を
一般に「アーク不安定」と称しており、この結果良好な
溶接部を形成できず、融合不良や形状不良を起こすので
ある。さらに、通電チップを通過する際のワイヤの通過
速度が不安定になると、ワイヤがチップ部において過剰
に通電され、溶融したワイヤが通電チップへ融着すると
いった事態を招くこともある。

【０００５】送給性を向上させたアーク溶接用アルミニ
ウムワイヤとして、例えば、特開平5-277786号公報に
は、線状の溶接用アルミニウムワイヤの表面に油を付着
させたものが提案されている。しかし、ワイヤに油を付
け過ぎると水素増加によるブローホールの発生といった
新たな問題が生じることになる。

【０００６】一方、溶接用アルミニウム合金ワイヤとし
ては、Ａｌ−Ｍｇ系合金（例えば、ＪＩＳ Z3232 A5356
やA5183，A5556，A5554など）が広く用いられている
が、これは例えば鋼ワイヤと比べると柔らかいので、送
給ローラで削られ易く、アルミ微粉がコンジットチュー
ブ内に堆積してワイヤの定速送給を阻害することがあ
る。そこで、本発明者らはワイヤ表面の平滑度を高める
ことによって送給ローラで削られ難くしたワイヤを先に
提案しており（特開平7-32186号公報）、効果を挙げて
いる。しかしながら、このワイヤを製造する際の条件制
御が難しく、さらなる改良が望まれていた。

【０００７】さらに、溶接後の継手部には、ある程度の
強度が必要となるが、強度を向上させる手段としては、
ワイヤの成分組成を調整する方法が一般的である。例え
ば、ワイヤにＦｅやＣｒ，Ｍｎなどの元素を含有させる
ことによって継手強度を高める方法がある（例えば、
「溶接学会誌」（2001）Vo.70，P.45やＪＩＳ Z3604 選
定指針組合わせ表など）。しかし、ワイヤにこの様な元
素を含有させると、溶接後の継手強度は高くなるもの
の、ワイヤの送給性が却って劣化して安定したアーク溶
接が実現できないことがあった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、この様な状
況に鑑みてなされたものであり、その目的は、ワイヤの
送給性を向上させることによって安定したアーク溶接が
可能であり、且つ、溶接後の継手における強度を確保で
きる溶接用アルミニウム合金ワイヤを提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すること
のできた本発明に係る溶接用アルミニウム合金ワイヤと
は、Ｆｅ，ＣｒおよびＭｎを夫々含有する溶接用アルミ
ニウム合金ワイヤであって、Ｆｅ，ＣｒおよびＭｎの固
溶量の総和が０．１６０質量％以下（０質量％を含む）
であり、且つ、Ｆｅの固溶量が０．０１５質量％以下
（０質量％を含む）、Ｃｒの固溶量が０．１質量％以下
（０質量％を含む）である点に要旨を有し、さらにＭｎ
の固溶量が０．１５質量％以下（０質量％を含む）であ
ることが好ましい。

【００１０】また、本発明に係る溶接用アルミニウムワ
イヤの成分として、Ｆｅ：１質量％以下（０質量％を含
まない）、Ｃｒ：０．０１〜０．５質量％およびＭｎ：
０．０１〜１．２質量％、を夫々含有することによって
溶接後の継手の強度を向上させることができる。本発明
では、さらに他の元素として、Ｍｇ：１．５〜６質量％
を含有することによって一層の効果を奏する。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明者らは、上記課題を解決す
べく様々な角度から検討した結果、アーク不安定になる
現象は、コンジットチューブ（送給経路）が長い場合や、溶接トーチの近傍でコンジットチューブを強く曲げた
場合、コンジェットチューブの巻き径が小さい場合、長時間連続して溶接を行う場合、などに顕著に生じることを知った。そして、これらの様
な場合であっても安定したアーク溶接を実現できる溶接
用アルミニウム合金ワイヤの実現を目指してさらに鋭意
検討を重ねた。その結果、溶接用ワイヤを低耐力化する
と、上記課題を見事に解決できることを見出し、本発明
を完成した。以下、本発明の作用効果について説明す
る。

【００１２】上記の様な場合に特にアーク不安定が発生
する原因について検討したところ、この原因は溶接用ワ
イヤに付いた癖にあることが分かった。すなわち、上述
した様に溶接用ワイヤはスプールに巻かれているのが一
般的であるが、このとき溶接用ワイヤは塑性変形して
「巻き癖」が付くのである。そして、巻き癖の付いた溶
接用ワイヤがコンジットチューブ内を通ると、ワイヤと
コンジェットチューブとの間に摩擦抵抗が発生するの
で、送給径路が長ければ長いほど抵抗が大きくなり送給
速度を不安定とし、これによってアーク発生も不安定に
なるのである。また、コンジェットチューブが強く曲げ
られている場合やコンジェットチューブが小さい径で束
ねられている場合では、このチューブ内を溶接用ワイヤ
が通るときに癖が付いてしまうこととなる。さらに、長
時間連続して溶接すると、スプールに巻かれている溶接
用ワイヤの巻き径は徐々に小さくなるので、これに伴っ
て溶接用ワイヤの癖も顕著になるのである。

【００１３】本発明者らは、溶接用ワイヤに癖を付き難
くするか或いはワイヤに付いた癖が直りやすければ、ワ
イヤの送給性を向上させることができ、アーク不安定と
いった不具合が生じないのではないかという着想の下で
検討した。そして、本発明者らは、この様なワイヤを実
現するためには、ワイヤの耐力を小さくすれば良いこと
に想到した。しかしながら、その一方で溶接後の継手強
度は、少なくとも従来程度に確保する必要があるので、
ワイヤには各種元素を含有させる必要がある。

【００１４】こうした観点から本発明では、溶接後の継
手強度を確保するために溶接用アルミニウム合金ワイヤ
の成分としてＦｅ，ＣｒおよびＭｎを夫々含有し、且
つ、ワイヤの耐力をできる限り小さくするためにワイヤ
中におけるＦｅ，ＣｒおよびＭｎの固溶量の総和と、Ｆ
ｅとＣｒの各固溶量を適切に規定して、継手部の強度と
ワイヤの耐力とのバランスを図ったのである。各成分の
固溶量の範囲を限定した理由は下記の通りである。

【００１５】Ｆｅ，ＣｒおよびＭｎの固溶量の総和が0.
160％（「質量％」の意味。以下同じ。）以下（0％を含
む）溶接後の継手強度を確保するためには、Ｆｅ，Ｃｒおよ
びＭｎ元素をワイヤに含有させる必要があるが、これら
の元素がワイヤ中に多く固溶すると、固溶強化が起こり
ワイヤの耐力が大きくなる。ワイヤの耐力が大きくなる
と、ワイヤに付いた癖が直り難くなるので、ワイヤを送
給する際の抵抗が大きくなって送給性が低下する。よっ
て、アーク発生が不安定になるのである。本発明ではワ
イヤに含有しているＦｅ，ＣｒおよびＭｎ等の元素は、
化合物として存在していることが好ましく、ワイヤに固
溶しているＦｅ，ＣｒおよびＭｎの量は、総量で0.160
％以下、好ましくは0.15％以下に低減することが必要で
ある。尚、ワイヤに固溶している各元素の総量は0％で
あることが最も好ましい。

【００１６】Ｆｅの固溶量が0.015％以下（0％を含む）Ｆｅは、溶接用アルミニウム合金ワイヤを固溶強化させ
やすい元素であるので、前記各元素の固溶量の総和が本
発明で規定する範囲であっても、Ｆｅの固溶量が0.015
％を超えるとワイヤの耐力が大きくなってワイヤに付い
た癖が直り難くなる。よって、ワイヤの送給抵抗が大き
くなり、安定したアークを実現できない。ワイヤの耐力
を小さくするためには、ワイヤ中におけるＦｅの固溶量
を0.015％以下にする必要がある。好ましくは固溶量を
0.014％以下にするのが望ましい。

【００１７】Ｃｒの固溶量が0.1％以下（0％を含む）Ｃｒは、Ｆｅと同様にアルミニウム合金ワイヤを固溶強
化させやすい元素であるので、Ｃｒの固溶量が0.1％を
超えるとワイヤの耐力が大きくなり、ワイヤの送給性を
低下させる。よって、安定したアークを実現することが
できない。耐力が小さいワイヤにするためには、ワイヤ
中におけるＣｒの固溶量を0.1％以下にする必要があ
る。好ましくは固溶量を0.09％以下にするのが推奨され
る。

【００１８】本発明では、ワイヤ中におけるＦｅ，Ｃｒ
およびＭｎの固溶量の総和と、ＦｅとＣｒの各固溶量が
上記範囲を満足することが重要であり、Ｍｎの固溶量は
特に限定されないが、ワイヤの耐力を一層小さくしてワ
イヤの送給性を向上させるといった観点から、ワイヤ中
におけるＭｎの固溶量は0.15％以下であることが好まし
い。より好ましくは0.13％以下にすることが推奨され
る。

【００１９】本発明に係る溶接用アルミニウム合金ワイ
ヤは、少なくともＦｅ，ＣｒおよびＭｎを含有するもの
であり、その含有量は特に限定されないが、溶接後の継
手強度を確保する観点から、Ｆｅ：1％以下（0％を含ま
ない）、Ｃｒ：0.01〜0.5％、Ｍｎ：0.01〜1.2％の範囲
に制御することが好ましい。尚、これらの範囲は、ワイ
ヤ中に含有させている各元素の範囲であり、ワイヤ中に
存在している固溶体も含む。これら各成分の限定理由は
下記の通りである。

【００２０】Ｆｅ：1％以下（0％を含まない）Ｆｅは、一般的にアルミニウムワイヤ中に不純物として
含有しているが、その含量が1％を超えると溶接後の継
手部分に化合物を生じやすくなり、この化合物が継手強
度を低下させる原因となる。よって、本発明ではＦｅ含
量を1％以下にすることが好ましく、より好ましくは0.9
％以下にすることが望ましい。尚、本発明では、溶接後
の継手強度を確保するために、Ｆｅを含有する必要があ
るので、Ｆｅ含有量が0％の場合は本発明ではない。

【００２１】Ｃｒ：0.01〜0.5％Ｃｒは、溶接後の継手部におけるＡｌの結晶粒を微細化
すると共に、結晶粒径を均一化して継手強度を向上させ
る元素であり、その効果を得るためには0.01％以上含有
することが好ましい。より好ましくは0.02％以上含有す
るのが良い。しかし、その含量が0.5％を超えると、溶
接後に粗大な金属間化合物を生成して継手強度を低下さ
せる原因になるので、好ましい上限は0.5％、より好ま
しい上限は0.4％である。

【００２２】Ｍｎ：0.01〜1.2％Ｍｎは、溶接後の継手部におけるＡｌの結晶粒を微細化
すると共に、結晶粒径を均一化して継手強度を向上させ
る元素である。また、ＡｌやＦｅと結合してＡｌ−Ｆｅ
−Ｍｎ系の化合物を生成して、継手強度を向上させるこ
とができる。この様な効果を得るためには、好ましくは
0.01％以上、より好ましくは0.02％以上含有するのが良
い。しかし、Ｍｎ含量が1.2％を超えると、溶接後の継
手部に巨大な化合物を生成して強度を低下する原因とな
るので、好ましい上限は1.2％、より好ましい上限は1.1
％である。

【００２３】本発明に係る溶接用アルミニウム合金ワイ
ヤの好ましい化学成分組成は上記の通りであり、残部は
基本的にアルミニウムおよび不可避不純物（ＺｒやＶ，
Ａｇ，Ｂｉ，Ｐｂ，Ｇａなど）からなるが、必要に応じ
てさらに他の元素としてＭｇを1.5〜6％含有することが
推奨される。この理由は下記の通りである。

【００２４】Ｍｇ：1.5〜6％Ｍｇは、溶接後の継手部で固溶強化を起こし、継手部の
強度を高める元素である。この様な効果を得るために
は、Ｍｇを好ましくは1.5％以上、より好ましくは2％以
上含有することが望ましい。しかし、過剰に含有する
と、ワイヤを伸線加工する際に割れが発生し易くなるの
で、好ましくい上限は6％、より好ましい上限は5.5％で
ある。

【００２５】また、Ｍｇを含有する溶接用アルミニウム
合金ワイヤであって、その成分組成が5000系であるとき
は、前記不可避不純物としてＳｉを含有することがあ
る。Ｓｉ含有量が1％超になると、溶接後の継手部にＭ
ｇ−Ｓｉ系化合物などを生成して、継手部の強度を低下
させる原因となるので、Ｓｉ含量を好ましくは1％以
下、より好ましくは0.9％以下に抑制することが望まし
い。

【００２６】さらに必要に応じて上記各元素に加えて、
ＣｕやＺｎ，Ｔｉ，Ｓｎ，Ｎｉ，Ｂなどの各元素をワイ
ヤに含有させると、溶接後の継手部における強度をさら
に高めることができる。本発明では、各元素の含有量の
好ましい上限は夫々0.1％であり、二種以上の元素を含
有するときは総量で0.2％以下にすることが推奨され
る。

【００２７】本発明はワイヤの耐力を小さくすることに
よって、ワイヤに癖を付き難くするか、癖がワイヤに付
いていても直りやすくしてワイヤの送給による抵抗を小
さくして、アークの発生を安定にするものであるが、ワ
イヤの耐力は引張試験で測定したときに300〜480Ｎ／ｍ
ｍ²程度であることが好ましいことを確認している。ワ
イヤの耐力が300Ｎ／ｍｍ²未満では、ワイヤが例えばコ
ンジェットチューブ内を通過するときに、座屈しやすく
なってワイヤの送給が停止することがある。しかし、ワ
イヤの耐力が480Ｎ／ｍｍ²を超えると、ワイヤに付いた
癖が直り難くなるので、ワイヤとコンジェットチューブ
内壁との摩擦力が大きくなり好ましくない。

【００２８】本発明に係る溶接用アルミニウム合金ワイ
ヤを製造するに際しては、ワイヤ中に存在する各元素の
固溶量が本発明の要件を満足するものであれば特に限定
されない。例えば、下記に示す方法が挙げられる。

【００２９】アルミニウム鋳塊は、半連続鋳造法（ＤＣ
鋳造）や連続鋳造法などで製造すれば良い。但し、ワイ
ヤ中の各元素の固溶量は、アルミニウム鋳塊時での固溶
量に大きく影響を受けるので、アルミニウム鋳塊を製造
するに際して固溶量を低減することが好ましい。例え
ば、アルミニウム鋳塊を製造する際の凝固速度や冷却速
度を遅くする方法が挙げられる。

【００３０】得られたアルミニウム鋳塊は、熱間圧延や
熱間伸線、熱間押出しによってφ5〜20ｍｍ程度の線材
にすれば良い。熱間で加工することによって、各元素の
析出を促進できるので、ワイヤ中における固溶量を低減
できるからである。このときの加熱温度は400〜550℃程
度が好ましい。

【００３１】本発明では、得られたアルミニウム鋳塊に
均質化処理を施すか、または熱間加工（熱間圧延や熱間
伸線、熱間押出し）で得られた前記線材に均質化処理を
施すことが好ましい。この処理によってアルミニウム中
に固溶しているＦｅ，ＣｒおよびＭｎの拡散をさらに促
進できるので、Ａｌ−Ｆｅ−Ｍｎ系の化合物を生成させ
やすくできるからである。この様な観点から、本発明で
は均質化温度を500〜600℃程度、保持時間を3時間以上
にすることが好ましい。均質化温度が500℃未満のとき
や、保持時間が3時間未満の比較的短時間であれば、Ｆ
ｅ，ＣｒおよびＭｎが充分に拡散せずワイヤ中に固溶し
たままとなり、その結果ワイヤの耐力や継手部の強度が
大きくなる原因になる場合があるからである。

【００３２】但し、均質化処理を施す時期は特に限定さ
れず、前記アルミニウム鋳塊の表面層を面削した後に均
質化処理を行って熱間圧延等の予備加熱と兼ねても良い
し、熱間圧延等で得られた線材に改めて均質化処理を施
しても良い。また、前記アルミニウム鋳塊に均質化処理
を施した後、表面層を面削し、これを再加熱して熱間圧
延等を行う方法は、圧延等の前に鋳塊表面に生成した酸
化皮膜が少なくなるので、表面品質向上の観点から好ま
しい手段である。

【００３３】熱間圧延等で得られた前記線材は、冷間圧
延、冷間伸線またはダイス伸線した後、線材表面の皮を
剥いてφ3〜7ｍｍ程度のワイヤ原線とする。そして、こ
のワイヤ原線に中間焼鈍を施した後、φ0.8〜3ｍｍ程度
にダイス伸線やロール圧延伸線すると本発明に係る溶接
用ワイヤを製造することができる。

【００３４】前記ワイヤ原線に中間焼鈍を施す理由は、
加工による転移を除去できるのでワイヤの強度や耐力を
制御することができるからである。また、中間焼鈍を施
すことによってワイヤ中の各元素は拡散するので、ワイ
ヤ中の固溶量も制御することができる。中間焼鈍の条件
は、焼鈍温度を300〜500℃程度、保持時間を3時間以上
にすることが好ましい。300℃未満では各成分が充分に
拡散せず、本発明の要件を満足する様に固溶量を低減す
ることが難しいからであり、逆に500℃を超えるとＦ
ｅ，ＣｒおよびＭｎ以外の元素（例えばＭｇ）がワイヤ
に固溶して強度が高くなり過ぎることがあるからであ
る。尚、前記中間焼鈍は、伸線加工（ダイス伸線やロー
ル伸線）と適宜組み合わせて複数回行うことによって、
ワイヤ中の固溶量をさらに低減することができるが、製
造コストや生産性の観点から中間焼鈍は多くても3回程
度までとすることが好ましい。

【００３５】また、アルミニウム鋳塊からワイヤ原線に
加工するまでの間の総減面加工率を95％以上とし、この
様なワイヤ原線に中間焼鈍を施すと、各元素がワイヤ中
に化合物として生成し易くなり、ワイヤ中の固溶量を低
減し易いことを本発明者らは確認している。

【００３６】本発明に係る溶接用アルミニウム合金ワイ
ヤは、消耗電極式ガスシールドアーク溶接法（例えば、
ＭＡＧ溶接法やＭＩＧ溶接法など）で用いることが好ま
しく、特にＭＩＧ溶接法に採用するのが好適である。

【００３７】また、本発明に係る溶接用アルミニウム合
金ワイヤは、種々のアルミニウム製部材を溶接する際に
用いることができるが、特に溶接後の継手部に強度が要
求される際に用いると、本発明の効果を充分に発揮する
ことができる。例えば、構造用部材を溶接する際に本発
明のワイヤを用いることができる。この構造用部材の材
質は特に限定されず、例えば、3000系（Ａｌ−Ｍｎ−Ｍ
ｇ系）、5000系（Ａｌ−Ｍｇ系）および6000系（Ａｌ−
Ｍｇ−Ｓｉ系）など公知のものが挙げられ、これらアル
ミニウム合金製の加工材（例えば、板材、押出し材、鍛
造材など）を溶接する際に用いれば良い。

【００３８】以下、本発明を実施例によって更に詳細に
説明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもの
ではなく、前・後記の趣旨に徴して設計変更することは
いずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。

【００３９】

【実施例】表１に示す成分を含有するアルミニウム合金
の鋳塊（φ150ｍｍ×4000ｍｍ）に均質化処理を施した
後、熱間圧延してφ5〜20ｍｍ程度のアルミニウム線材
を得た。この線材を冷間伸線した後、皮を剥いでφ3〜7
ｍｍ程度のワイヤ原線とした。原線に中間焼鈍を施した
ものをロール圧延伸線でφ1.2ｍｍとし、巻き径がφ400
ｍｍ程度になる様にスプールに巻いたものを供試材（溶
接用アルミニウム合金ワイヤ）とした。表１に均質化処
理の均熱条件［温度（℃）と時間（ｈ）］と、熱間圧延
の開始温度（℃）、中間焼鈍の条件［温度（℃）と時間
（ｈ）］を夫々示す。

【００４０】但し、No.7の供試材は、アルミニウム合金
の鋳塊を冷間圧延したものをワイヤ原線として上記と同
様の加工を行なった。

【００４１】

【表１】

【００４２】供試材（No.1〜8）中のＦｅ，Ｃｒおよび
Ｍｎの固溶量は、供試材を熱フェノールで残渣抽出した
ものをＩＣＰ（誘導結合プラズマ）発光分析して算出し
た。このとき、残渣を漉すフィルターは、メッシュサイ
ズが0.2μｍのものを用いた。表２に、ワイヤ中におけ
るＦｅ，ＣｒおよびＭｎの各固溶量とこれら固溶量の総
和を示す。

【００４３】

【表２】

【００４４】ＪＩＳ Z2241に準拠して供試材の引張試験
を行った。試験条件は次の通りである。試験温度：室
温、標点間距離（ＧＬ）：50ｍｍ、クロスヘッド速度：
1ｍｍ／ｍｉｎ（一定）、Ｎ数：5本の平均値。表３に、
引張り特性として、耐力（Ｎ／ｍｍ²）、強度（Ｎ／ｍ
ｍ²）、伸び（％）を夫々示す。

【００４５】下記に示す溶接装置を用いて溶接するとき
の、供試材ワイヤの送給性、送給抵抗、アーク安定性、
安定アーク継続時間、溶接後の継手強度を調べた。結果
を表３に示す。

【００４６】＜溶接装置＞電源：ＣＰＤＷＰ350 送給装置：「ＣＭＷＨ147」（商品名：ダイヘン社製）トーチ：「ＷＴＣＡ2501」（商品名：ダイヘン社製）コンジットチューブ：「プラライナ U2962M06」（商品
名：ダイヘン社製）、3ｍチップ：「ＴＩＰ023010」（商品名：トーキンアーク社
製）のφ1.2ｍｍＣＯ₂チップ。

【００４７】＜溶接条件＞条件：220Ａ、25Ｖワイヤの送り速度：50ｃｍ／ｍｉｎ溶接時間：最大2分間径路：全長3ｍのコンジットチューブの途中にφ170ｍｍ
のループを１つ作り、且つ、トーチ直上で曲率半径100
ｍｍに曲げた（前記図１参照）。

【００４８】＜送給性＞溶接中に前記図１の送給装置か
らワイヤが送り出されるときの抵抗を測定することによ
って、送給性を評価した。このときの評価基準は、○：
抵抗が小さく良好、△：時折抵抗値が変動、×：抵抗が
大きく不良、である。

【００４９】＜アーク安定性＞溶接中の溶接電流および
アーク電圧の変動でアーク安定性を評価した。このとき
の評価は、○：良い、△：時折変動する、×：悪い、で
ある。

【００５０】＜安定アーク継続時間＞アーク溶接を最大
2分間行い、チップの融着の有無を見た。

【００５１】溶接後の継手強度は次の様に測定した。

【００５２】＜継手強度＞板厚：8ｍｍ、ギャップ：4ｍ
ｍ、開先角度：90℃で、裏当金を付け、開先を横向にし
て2層パルス溶接を行った。この継手部の強度をＪＩＳ
Z3121の方法に従って測定した。

【００５３】下記に示す条件で溶接した後に、コンジッ
トチューブ内に堆積したアルミ合金粉の量を測定した。

【００５４】＜アルミ合金粉量＞溶接条件：170Ａ，22
〜23Ｖ、送り速度：50ｃｍ／ｍｉｎで溶接した後、コン
ジット内に堆積したアルミ合金粉を溶剤で流しながら濾
紙に採取してアルミ合金粉の発生量を比較した。但し、
供試材によって溶接時間が異なるので、5分間に発生し
たアルミ合金粉量に換算した値を表３に示す。

【００５５】

【表３】

【００５６】表１〜表３から次の様に考察できる。No.1
〜6は、ワイヤ中の元素（Ｆｅ，ＣｒおよびＭｎ）の総
固溶量および各元素の固溶量が、本発明で規定する範囲
にあるので、引張り特性の耐力が小さくなっている。よ
って、ワイヤに付いている癖は直りやすく、送給抵抗が
小さい。このとき送給抵抗の変動幅が小さいので、安定
したアークを継続して実現できている（チップ融着は無
かった）。さらに、ワイヤにはＦｅ，ＣｒおよびＭｎを
含有しているので、溶接後における継手部の強度も充分
確保している。

【００５７】一方、No.7及びNo.8は、本発明で規定する
少なくとも何れかの要件を満足していない比較例であ
る。No.7は、ワイヤの耐力が大きくなり、ワイヤが変形
し難い。よって、ワイヤの送給性が悪く、送給抵抗の変
動幅が大きくなってアークが不安定となり、最終的には
チップ部で融着を発生している。尚、このワイヤはＦ
ｅ，ＣｒおよびＭｎを含有しているが、安定した溶接が
できなかったので、溶接後の継手強度も若干低下した。

【００５８】No.8は、Ｆｅ，ＣｒおよびＭｎの各固溶量
は本発明で規定する範囲を満足するが、これらの固溶量
の総和が本発明で規定する範囲から外れている。よっ
て、ワイヤの耐力が若干大きくなり、送給性が悪くなる
ので、溶接中にチップ部でワイヤの融着を発生した。従
って、安定した溶接ができなかったので、溶接後の継手
強度も低下した。

【００５９】

【発明の効果】上記のような構成を採用すると、安定し
たアークを実現できる溶接用アルミニウム合金ワイヤを
提供することができる。また、本発明に係る溶接用ワイ
ヤは、Ｆｅ，ＣｒおよびＭｎを含有しているので、溶接
後の継手部における強度を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】消耗電極式ガスシールドアーク溶接法の一例
を説明する図である。

【符号の説明】

１：スプール２：溶接用ワイヤ３：送給装置４：ガイドローラ５：送給ローラ６：コンジットチュ
ーブ７：溶接トーチ８：通電チップ９：母材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者水野雅夫神戸市西区高塚台１丁目５番５号株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者森下誠神戸市西区高塚台１丁目５番５号株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者萩野谷光神奈川県藤沢市宮前字裏河内100番１株式会社神戸製鋼所藤沢事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｆｅ，ＣｒおよびＭｎを夫々含有する溶
接用アルミニウム合金ワイヤであって、Ｆｅ，ＣｒおよびＭｎの固溶量の総和が０．１６０質量
％以下（０質量％を含む）であり、且つ、Ｆｅの固溶量が０．０１５質量％以下（０質量％を含
む）、Ｃｒの固溶量が０．１質量％以下（０質量％を含
む）であることを特徴とする溶接用アルミニウム合金ワ
イヤ。
【請求項２】Ｍｎの固溶量が０．１５質量％以下（０
質量％を含む）である請求項１に記載の溶接用アルミニ
ウム合金ワイヤ。
【請求項３】Ｆｅ：１質量％以下（０質量％を含まな
い）、Ｃｒ：０．０１〜０．５質量％およびＭｎ：０．
０１〜１．２質量％、を夫々含有するものである請求項
１または２に記載の溶接用アルミニウムワイヤ。
【請求項４】他の元素として、Ｍｇ：１．５〜６質量
％を含有するものである請求項１〜３のいずれかに記載
の溶接用アルミニウム合金ワイヤ。