JP2009022987A - Welding method of austempered spheroidal graphite cast iron - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、オーステンパ球状黒鉛鋳鉄の溶接方法に関する。 The present invention relates to a method for welding austempered spheroidal graphite cast iron.
オーステンパ球状黒鉛鋳鉄(以降はADIと記すこともある)は、球状黒鉛鋳鉄をオーステンパ処理して得られるものである。このADIは機械的性質が大変優れており鋳鉄の中でも最も高強度であるため、自動車部品や構造部材の材料として有用であり、ADIの利用によって部材の薄肉化,軽量化が可能である。
しかしながら、球状黒鉛鋳鉄の溶接方法は知られているものの(特許文献1を参照)、ADIを溶接する方法は現在までほとんど研究されておらず、ADIを欠陥なく溶接する方法は知られていない。すなわち、ADIは溶接が著しく困難で、ADIを溶接すると溶接割れ(クラック),気孔(ポロシティ)等の溶接欠陥が生じるため、満足な溶接を行うことができないという難点を有していた。このようなADIの性質は、ADIを利用する上で大きな制約となっている。
そこで、本発明は、上記のような従来技術が有する問題点を解決し、溶接割れ,気孔等の溶接欠陥が生じにくいオーステンパ球状黒鉛鋳鉄の溶接方法を提供することを課題とする。
However, although a method for welding spheroidal graphite cast iron is known (see Patent Document 1), a method for welding ADI has hardly been studied until now, and a method for welding ADI without defects is not known. That is, ADI is extremely difficult to weld, and when ADI is welded, welding defects such as weld cracks and porosity occur, so that satisfactory welding cannot be performed. Such a property of ADI is a major limitation in using ADI.
Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problems of the prior art and to provide a method for welding austempered spheroidal graphite cast iron that is less prone to weld defects such as weld cracks and pores.
前記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発明に係る請求項1のオーステンパ球状黒鉛鋳鉄の溶接方法は、少なくとも一方がオーステンパ球状黒鉛鋳鉄からなる2つの部材を突合せ、そこにレーザを照射して前記両部材を溶接するに際して、前記両部材の突合せ面の間にインサート材を挿入してレーザを照射し、前記両部材の突合せ面近傍部分と前記インサート材とを共に溶融、凝固させ前記両部材を溶接するとともに、前記インサート材は、前記両部材の突合せ面近傍部分と前記インサート材とが溶融、凝固した溶融凝固部の組織が、オーステナイト相を主とする組織となるような金属からなることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention has the following configuration. That is, in the welding method for austempered spheroidal graphite cast iron according to
また、本発明に係る請求項2のオーステンパ球状黒鉛鋳鉄の溶接方法は、請求項1に記載のオーステンパ球状黒鉛鋳鉄の溶接方法において、前記インサート材が、ニッケル又はニッケル合金からなることを特徴とする。
さらに、本発明に係る請求項3のオーステンパ球状黒鉛鋳鉄の溶接方法は、請求項1に記載のオーステンパ球状黒鉛鋳鉄の溶接方法において、前記インサート材が、ニッケル又はニッケル及びクロムを合金成分として含有する合金からなることを特徴とする。
さらに、本発明に係る請求項4のオーステンパ球状黒鉛鋳鉄の溶接方法は、請求項1に記載のオーステンパ球状黒鉛鋳鉄の溶接方法において、前記インサート材が、ニッケル又はニッケル及びクロムを合金成分として含有する鋼からなることを特徴とする。
Further, the welding method for austempered spheroidal graphite cast iron according to
Furthermore, the welding method for austempered spheroidal graphite cast iron according to
Furthermore, the welding method for austempered spheroidal graphite cast iron according to
本発明のオーステンパ球状黒鉛鋳鉄の溶接方法によれば、溶接割れ等の溶接欠陥をほとんど生じることなくオーステンパ球状黒鉛鋳鉄を溶接することができる。 According to the welding method for austempered spheroidal graphite cast iron of the present invention, austempered spheroidal graphite cast iron can be welded with almost no weld defects such as weld cracks.
本発明に係るオーステンパ球状黒鉛鋳鉄の溶接方法の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。図1,2は、オーステンパ球状黒鉛鋳鉄の溶接方法を説明する図であり、図1は斜視図、図2は一部を破断した側面図である。
板状のADI製試験片(縦100mm,横100mm,厚さ6mm)を用意して、アセトン中で超音波洗浄した。洗浄した2枚のADI製試験片1,1を溶接台10に載置し、互いの側面1a,1aを突合せた。その際には、突合せた両側面(突合せ面)1a,1aの間に、ニッケル(ただし、不可避の不純物を含有している)製のインサート材3を挿入した。
An embodiment of a welding method for austempered spheroidal graphite cast iron according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1 and 2 are views for explaining a welding method for austempered spheroidal graphite cast iron, FIG. 1 is a perspective view, and FIG. 2 is a side view with a part broken away.
A plate-shaped ADI test piece (length 100 mm, width 100 mm, thickness 6 mm) was prepared and ultrasonically cleaned in acetone. The two washed
そして、両試験片1,1の側面1a,1aの近傍部分及びインサート材3にレーザを照射して溶接を行った。レーザ溶接の条件は、溶接速度500mm/min、焦点位置−2mmである。また、このレーザ溶接はシールドガス法により行い、シールドガスとしてヘリウムとアルゴンを用いた。図1,2に示すように、ヘリウムは流量30L/minでレーザを照射している部分及びその周辺部に試験片1の上方から吹き付け、アルゴンは流量10L/minで試験片1の下側に流した。
And the laser beam was irradiated to the vicinity part of the
レーザを照射すると、試験片1,1の側面1a,1aの近傍部分とインサート材3とが共に溶融される。そして、レーザの照射を停止すると、溶融している部分が凝固して両試験片1,1が溶接される。
ADIは炭素や黒鉛を多量に含有しているため、インサート材3を用いずに溶接すると、溶融、凝固した部分(以降は溶融凝固部と記す)が白銑化して硬化し、溶接割れや気孔が発生した。そのため、一応接合はしたものの、接合部の強度は極めて低く、実用に耐え得るものではなかった。溶接割れの発生は、急熱,急冷による熱サイクルを受けて、溶融凝固部が著しく硬化したことが一因であると考えられる。
When the laser is irradiated, both the vicinity of the
Since ADI contains a large amount of carbon and graphite, when it is welded without using the
一方、インサート材3を用いて溶接した場合は、ADIとニッケルとが共に溶融して混合されるため、溶融凝固部の組織はオーステナイト相を主とする組織となる。そのため、溶融凝固部の硬さが低くなって、溶接割れが抑制されたと考えられ、接合部の強度は、インサート材3を用いずに溶接した場合と比べて格段に高かった。
ADI製試験片1に用いたADI及びインサート材3に用いたニッケルの化学組成を表1に示す。また、溶融凝固部の化学組成を表2に示す。なお、シェフラー組織図による溶融凝固部のニッケル当量は37.4であり、クロム当量は0.02であった。
On the other hand, when welding is performed using the
Table 1 shows the chemical composition of ADI used for the
図3に、溶融凝固部の周辺部分の硬さ分布を示す。硬さの測定位置は、表面から1mm内部とした。インサート材3を用いずに溶接した場合の結果は、白丸印でプロットしてあるが、溶融凝固部(図3にはF.Z.と記してある)の平均硬さは824Hvで、熱影響部(図3にはH.A.Z.と記してある)の最高硬さは1192Hvであり、500Hv以下である元のADIの硬さよりも著しく硬化していることが分かる。これに対して、インサート材3を用いて溶接した場合は、黒丸印でプロットしてあるが、溶融凝固部の平均硬さは395Hvで、熱影響部の最高硬さは1047Hvであり、溶融凝固部の硬さは元のADIの硬さとほぼ同程度であることが分かる。
FIG. 3 shows the hardness distribution of the peripheral part of the melt-solidified part. The measurement position of hardness was 1 mm inside from the surface. The results of welding without using the
なお、インサート材3の素材はニッケルに限定されるものではなく、インサート材3を形成する金属がADIに混合されることにより溶融凝固部の組織が、オーステナイト相を主とする組織となるならば、他種の金属でも差し支えない。例えば、ニッケルを合金成分として含有する合金でもよいし、ニッケル及びクロムを合金成分として含有する合金でもよい。この合金においては、ニッケルが主成分であってもよいし、ニッケル以外の金属が主成分であってもよい。ニッケル以外の金属が主成分である合金としては、例えば鋼があげられる。このような鋼の具体例としては、SUS304やSUS310Sがあげられる。
また、本実施形態においては、インサート材3の厚さを1.0mmとしたが、溶融凝固部の組織がオーステナイト相を主とする組織となるならば、この厚さに限定されるものではない。
In addition, the raw material of the
In the present embodiment, the thickness of the
さらに、本実施形態においては、ADI製の部材同士を溶接する方法について説明したが、2つの部材のうち一方の部材がADI製であれば、他方の部材は他種の金属(例えば球状黒鉛鋳鉄)製であっても、本発明の溶接方法を適用することができる。すなわち、オーステンパ球状黒鉛鋳鉄からなる部材と、他種の金属材料からなる部材とを突合せ、突合せ面の間にインサート材を挿入して前述のようにレーザ溶接を行えば、溶接割れ等の溶接欠陥をほとんど生じることなく両部材を溶接することができる。
以上説明したように、本発明のオーステンパ球状黒鉛鋳鉄の溶接方法によれば、溶接割れ等の溶接欠陥をほとんど生じることなくオーステンパ球状黒鉛鋳鉄を溶接することができる。よって、低強度の鋳鉄に代えて、オーステンパ球状黒鉛鋳鉄を自動車部品や構造部材の材料として適用することが可能となる。
Furthermore, in this embodiment, although the method of welding the members made from ADI was demonstrated, if one member is a product made from ADI among two members, the other member will be other types of metals (for example, spheroidal graphite cast iron) ), The welding method of the present invention can be applied. That is, if a member made of austempered spheroidal graphite cast iron and a member made of another type of metal material are butted together and an insert material is inserted between the butted surfaces and laser welding is performed as described above, welding defects such as weld cracks Both members can be welded with almost no occurrence.
As described above, according to the method for welding austempered spheroidal graphite cast iron of the present invention, austempered spheroidal graphite cast iron can be welded with almost no weld defects such as weld cracks. Therefore, austempered spheroidal graphite cast iron can be applied as a material for automobile parts and structural members in place of low-strength cast iron.
1 ADI製試験片
1a 側面(突合せ面)
3 インサート材
1
3 Insert material
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08290292A (en) * | 1995-04-19 | 1996-11-05 | Kobe Steel Ltd | Electron beam, laser beam or tig welding method of ferrous sintered material or the like |
JP2001334378A (en) * | 2000-05-24 | 2001-12-04 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | Method of welding cast iron with laser beam |
JP2003105436A (en) * | 2001-09-28 | 2003-04-09 | Aisin Takaoka Ltd | Surface treating method for cast iron member |
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08290292A (en) * | 1995-04-19 | 1996-11-05 | Kobe Steel Ltd | Electron beam, laser beam or tig welding method of ferrous sintered material or the like |
JP2001334378A (en) * | 2000-05-24 | 2001-12-04 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | Method of welding cast iron with laser beam |
JP2003105436A (en) * | 2001-09-28 | 2003-04-09 | Aisin Takaoka Ltd | Surface treating method for cast iron member |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104400244A (en) * | 2014-09-26 | 2015-03-11 | 上海交通大学 | Laser welding hot crack sensitivity test method of thin-wall titanium alloy spinning part |
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