JP2016016413A - Method of manufacturing dissimilar material joined body - Google Patents

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松本  剛
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a dissimilar material joined body, by means of which stable arc is generated and preferable bead appearance can be obtained.SOLUTION: The method of manufacturing a dissimilar material joined body comprises a step of forming a joint by means of aluminum alloy material and steel material and a step of performing TIG welding by generating arc from a welding torch provided with a non-consumable electrode while supplying a filler metal to a weld position between the aluminum alloy material and the steel material. In the method, the non-consumable electrode is connected to an anode of a DC power source and, at the same time, the filler metal is connected to a cathode of the DC power source and thus, the non-consumable electrode and the filler metal are electrically conducted, TIG welding is performed and the dissimilar material joined body is manufactured. In the method of manufacturing the dissimilar material joined body, a gas nozzle provided in the welding torch may be connected to the cathode of the DC power source and the aluminum alloy material may be connected to the cathode of the DC power source.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、異材接合体の製造方法に関する。より詳しくは、本発明は、アルミニウム合金材と鋼材とで継手を形成し、TIG溶接を行うことでアルミニウム合金材と鋼材とを接合する技術に関する。   The present invention relates to a method for producing a dissimilar material joined body. More specifically, the present invention relates to a technique for forming a joint with an aluminum alloy material and a steel material and joining the aluminum alloy material and the steel material by performing TIG welding.

近年、自動車、鉄道、船舶及び航空機などの輸送機器の構造体や建築構造体において、環境負荷低減や燃費低減の観点から、軽量化が求められている。一方、自動車の車体などにおいては衝突時の安全性を高めることも追求されており、軽量化と併せて安全性を高めることも検討されている。このため、自動車の車体構造などに対しては、鋼材に加えて、軽量でエネルギー吸収性にも優れたアルミニウム合金材を部分的に適用することが種々検討されている。   2. Description of the Related Art In recent years, weight reduction has been demanded from the viewpoint of reducing environmental burden and fuel consumption in structures and building structures of transportation equipment such as automobiles, railways, ships, and aircraft. On the other hand, in the body of an automobile, etc., it is also pursued to improve safety at the time of a collision, and it is considered to improve safety in combination with weight reduction. For this reason, various studies have been made to partially apply aluminum alloy materials that are lightweight and excellent in energy absorption in addition to steel materials to automobile body structures and the like.

アルミニウム合金材と鋼材との異材接合を溶接により行う場合、アルミニウム合金材と鋼材との互いの接合界面において、高硬度で非常に脆いFeとAlとの金属間化合物層の生成が起こり、これが原因で十分な接合強度が得られないことがある。   When dissimilar joining of an aluminum alloy material and a steel material is performed by welding, formation of an intermetallic compound layer of highly brittle Fe and Al occurs at the joint interface between the aluminum alloy material and the steel material. In some cases, sufficient bonding strength may not be obtained.

そのような実情の中、例えば特許文献1には、「アルミニウム合金材を鋼材上に重ねた継手を形成し、前記アルミニウム合金材を正極として、フラックスコアードワイヤを用いて、直流TIG溶接にて線接合する異材接合方法」に関する技術が開示されている。この特許文献1に開示された技術では、TIG溶接に用いるタングステン電極の形状、及び溶接時における向きを特定のものとすることにより、高い接合強度などを得ようとしている。   In such a situation, for example, Patent Document 1 discloses that “a joint in which an aluminum alloy material is stacked on a steel material is formed, the aluminum alloy material is used as a positive electrode, and a flux cored wire is used for direct current TIG welding. A technique relating to “a method of joining different materials by wire joining” is disclosed. In the technique disclosed in Patent Document 1, high bonding strength and the like are to be obtained by specifying the shape of the tungsten electrode used for TIG welding and the orientation during welding.

特開2012−183570号公報JP 2012-183570 A

本発明者らは、アルミニウム合金材と鋼材とで継手を形成してTIG溶接する際に、TIG溶接に用いる溶接トーチから発生されるアークがぶれたり、ふらついたりして、安定しないという問題が生じることを見出した。そして、本発明者らは、このような不安定なアークが発生するTIG溶接により、アルミニウム合金材と鋼材とを接合すると、良好なビード外観を得ることができないとの知見を得た。   When the present inventors form a joint with an aluminum alloy material and a steel material and perform TIG welding, the arc generated from the welding torch used for TIG welding fluctuates or fluctuates, resulting in a problem of instability. I found out. And the present inventors acquired the knowledge that a favorable bead appearance cannot be obtained when an aluminum alloy material and a steel material are joined by TIG welding in which such an unstable arc is generated.

そこで本発明は、安定したアークを発生し、良好なビード外観を得ることができる異材接合体の製造方法を提供することを主目的とする。   Then, this invention makes it the main purpose to provide the manufacturing method of the dissimilar-material joined body which can generate | occur | produce a stable arc and can obtain a favorable bead appearance.

本発明は、アルミニウム合金材と鋼材とで継手を形成する工程と、前記アルミニウム合金材と前記鋼材との溶接位置に溶加材を供給しつつ、非消耗電極を備える溶接トーチからアークを発生させてTIG溶接を行う工程と、を有し、前記非消耗電極を直流電源の負極に接続すると共に前記溶加材を前記直流電源の正極に接続して通電し、前記TIG溶接を行う異材接合体の製造方法を提供する。
前記溶接トーチは、ガスノズルを備え、該ガスノズルを前記直流電源の正極に接続して前記TIG溶接を行ってもよい。
前記アルミニウム合金材を前記直流電源の正極に接続して前記TIG溶接を行ってもよい。
The present invention generates an arc from a welding torch having a non-consumable electrode while supplying a filler material to a welding position between the aluminum alloy material and the steel material, and forming a joint between the aluminum alloy material and the steel material. And TIG welding, and connecting the non-consumable electrode to the negative electrode of the DC power source and connecting the filler material to the positive electrode of the DC power source to conduct the current, thereby performing the TIG welding. A manufacturing method is provided.
The welding torch may include a gas nozzle, and the TIG welding may be performed by connecting the gas nozzle to a positive electrode of the DC power source.
The aluminum alloy material may be connected to the positive electrode of the DC power source to perform the TIG welding.

本発明によれば、安定したアークを発生し、良好なビード外観を得られる異材接合体の製造方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the dissimilar-material joined body which generate | occur | produces the stable arc and can obtain a favorable bead appearance can be provided.

本発明の実施形態に係る異材接合体の製造方法を説明するためのフローチャート図である。It is a flowchart for demonstrating the manufacturing method of the dissimilar-material joined body which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る異材接合体の製造方法を説明するための一構成例を示す図である。It is a figure which shows the example of 1 structure for demonstrating the manufacturing method of the dissimilar-material joined body which concerns on embodiment of this invention. アルミニウム合金材と鋼材との継手形状の一構成例を説明するための図であり、アルミニウム合金材と鋼材とをTIG溶接により接合した異材接合体を上方から視た平面図である。It is a figure for demonstrating one structural example of the joint shape of an aluminum alloy material and steel materials, and is the top view which looked at the dissimilar material joined body which joined the aluminum alloy material and steel materials by TIG welding from the upper direction. アルミニウム合金材と鋼材との継手形状の一構成例を説明するための図であり、アルミニウム合金材と鋼材とをTIG溶接により接合した異材接合体を図3A中のブロック矢印A方向から視た側面図である。It is a figure for demonstrating one structural example of the joint shape of an aluminum alloy material and steel materials, and the side surface which looked at the dissimilar-material joined body which joined the aluminum alloy material and steel materials by TIG welding from the block arrow A direction in FIG. 3A FIG. 本発明の実施形態に係る異材接合体の製造方法において採用し得る、溶加材の配置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating arrangement | positioning of the filler material which can be employ | adopted in the manufacturing method of the dissimilar-material joined body which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る異材接合体の製造方法において採用し得る、非消耗電極(溶接トーチ)の前進角を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the advance angle of the non-consumable electrode (welding torch) which can be employ | adopted in the manufacturing method of the dissimilar-material joined body which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る異材接合体の製造方法において採用し得る、非消耗電極(溶接トーチ)のベベル角を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the bevel angle | corner of the non-consumable electrode (welding torch) which can be employ | adopted in the manufacturing method of the dissimilar-material joined body which concerns on embodiment of this invention. 実施例及び比較例で用いたアルミニウム合金材及び鋼材の形状及び寸法、並びにそれらの継手形状を説明するための図であり、アルミニウム合金材と鋼材とをTIG溶接により接合した異材接合体を上方から視た平面図である。It is a figure for demonstrating the shape and dimension of the aluminum alloy material and steel material which were used in the Example and the comparative example, and those joint shapes, and the dissimilar material joined body which joined aluminum alloy material and steel material by TIG welding from the upper part FIG. 実施例及び比較例で用いたアルミニウム合金材及び鋼材の形状及び寸法、並びにそれらの継手形状を説明するための図であり、アルミニウム合金材と鋼材とをTIG溶接により接合した異材接合体を図6A中のブロック矢印A方向から視た側面図である。It is a figure for demonstrating the shape and dimension of the aluminum alloy material and steel material which were used in the Example and the comparative example, and those joint shapes, and shows the dissimilar material joined body which joined the aluminum alloy material and the steel material by TIG welding. It is the side view seen from the inside block arrow A direction. 実施例1で製造した異材接合体のビード外観を撮影した図面代用写真である。4 is a drawing-substituting photograph in which the bead appearance of the dissimilar material joined body manufactured in Example 1 is photographed. 実施例2で製造した異材接合体のビード外観を撮影した図面代用写真である。6 is a drawing-substituting photograph in which an appearance of a bead of the dissimilar material joined body produced in Example 2 is photographed. 実施例2で製造した異材接合体の接合部の断面を撮影した図面代用写真である。4 is a drawing-substituting photograph in which a cross section of a joint portion of a dissimilar material joined body manufactured in Example 2 is photographed. 比較例1による製造物のビード外観を撮影した図面代用写真である。FIG. 6 is a drawing-substituting photograph in which a bead appearance of a product according to Comparative Example 1 is photographed. 溶接トーチから発生されるアークが安定しない状態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the state where the arc generated from a welding torch is not stabilized. 図11に示すような不安定なアークにより、アルミニウム合金材と鋼材とのTIG溶接を行った際の異材接合体のビード外観の一例を表す図である。It is a figure showing an example of the bead appearance of the dissimilar-material joined body at the time of performing TIG welding with an aluminum alloy material and steel materials by the unstable arc as shown in FIG.

まず本発明者らが本発明を完成するに至るまでの概略過程を図11及び図12を参照しながら説明する。図11は、TIG溶接に用いられる溶接トーチ5から発生されるアーク7aが安定しない状態を説明するための図であり、図12は、図11に示すような不安定なアーク7aにより、アルミニウム合金材2と鋼材3とのTIG溶接を行った際の異材接合体1aのビード外観の一例を表す図である。   First, a schematic process until the inventors complete the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 11 is a diagram for explaining a state where the arc 7a generated from the welding torch 5 used for TIG welding is not stable, and FIG. 12 shows an aluminum alloy due to the unstable arc 7a as shown in FIG. It is a figure showing an example of the bead appearance of dissimilar material joined object 1a at the time of performing TIG welding of material 2 and steel material 3.

本発明者らは、図11に示すように、アルミニウム合金材2と鋼材3とをTIG溶接する際に、TIG溶接に用いる非消耗電極51及びガスノズル52を備える溶接トーチ5から発生されるアーク7aがぶれたり、ふらついたりして、安定しない問題が生じることを見出した。この不安定なアーク7aの発生は、アルミニウム合金材2及び鋼材3という異種金属の溶接であるということに起因して起こるものと考えられる。
そして、本発明者らは、このような不安定なアーク7aが発生するTIG溶接により、アルミニウム合金材2と鋼材3とを接合すると、図12に示すように、ビードが広がったり、ずれたりして、良好なビード外観を得ることができず、更には良好な接合強度を得ることができないとの知見を得た。
As shown in FIG. 11, the present inventors, when TIG welding the aluminum alloy material 2 and the steel material 3, arc 7a generated from a welding torch 5 including a non-consumable electrode 51 and a gas nozzle 52 used for TIG welding. It was found that the problem of instability occurs due to shaking and wobbling. The generation of the unstable arc 7a is considered to be caused by welding of dissimilar metals such as the aluminum alloy material 2 and the steel material 3.
Then, when the aluminum alloy material 2 and the steel material 3 are joined by TIG welding in which such an unstable arc 7a is generated, the inventors spread or shift the bead as shown in FIG. Thus, it was found that a good bead appearance could not be obtained, and furthermore, a good bonding strength could not be obtained.

そこで、本発明者らは、不安定なアーク7aが発生するという問題を解消するために、TIG溶接の溶接姿勢、溶加材の配置、及び電流の大きさなどの種々の溶接条件を変更するなど鋭意研究し、試行錯誤を重ねた。その結果、本発明者らは、従来の技術常識では、直流電源に接続することのなかった溶加材を、直流電源の正極に接続することで、意外にも、溶接トーチから発生するアークが安定することを見出し、本発明を完成するに至った。   Therefore, the present inventors change various welding conditions such as the welding posture of TIG welding, the arrangement of the filler metal, and the magnitude of the current in order to solve the problem that the unstable arc 7a is generated. Etc. earnestly researched and repeated trial and error. As a result, the inventors of the present invention unexpectedly generated an arc generated from the welding torch by connecting the filler material, which was not connected to the DC power source, to the positive electrode of the DC power source in the conventional common sense. The inventors have found that the present invention is stable and have completed the present invention.

すなわち、本発明の異材接合体の製造方法は、アルミニウム合金材と鋼材とで継手を形成する工程と、アルミニウム合金材と鋼材との溶接位置に溶加材を供給しつつ、非消耗電極を備える溶接トーチからアークを発生させてTIG溶接を行う工程と、を有し、非消耗電極を直流電源の負極に接続すると共に溶加材を直流電源の正極に接続して通電し、TIG溶接を行うものである。   That is, the manufacturing method of the dissimilar material joined body of the present invention includes a step of forming a joint between an aluminum alloy material and a steel material, and a non-consumable electrode while supplying a filler material to a welding position between the aluminum alloy material and the steel material. And a step of performing TIG welding by generating an arc from the welding torch, and connecting the non-consumable electrode to the negative electrode of the DC power supply and connecting the filler material to the positive electrode of the DC power supply to conduct electricity and perform TIG welding. Is.

以下に本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。また、以下の実施形態の説明で用いる図面において、同一の構成部については同一の符号を付して説明を省略することがある。   EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, the form for implementing this invention is demonstrated in detail, referring drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments described below. In the drawings used in the description of the following embodiments, the same components may be denoted by the same reference numerals and description thereof may be omitted.

本発明の実施形態に係る異材接合体1の製造方法(異材接合方法)では、アルミニウム合金材2と鋼材3とで継手を形成し、非消耗電極51を備える溶接トーチ5及び溶加材6を用いたTIG溶接を行い、アルミニウム合金材2と鋼材3とが接合した異材接合体1を製造する。なお、以下では、アルミニウム合金材2及び鋼材3をまとめて被溶接材2、3と称することがある。   In the method for manufacturing the dissimilar material joined body 1 according to the embodiment of the present invention (dissimilar material joining method), a welding torch 5 and a filler material 6 each having a non-consumable electrode 51 are formed by forming a joint between the aluminum alloy material 2 and the steel material 3. The used TIG welding is performed, and the dissimilar material joined body 1 in which the aluminum alloy material 2 and the steel material 3 are joined is manufactured. Hereinafter, the aluminum alloy material 2 and the steel material 3 may be collectively referred to as the welded materials 2 and 3.

図1は、本実施形態の異材接合体1の製造方法を説明するためのフローチャート図である。図2は、その異材接合体1の製造方法を説明するための一構成例を示した図である。図3は、アルミニウム合金材2と鋼材3との継手形状の一構成例を説明するための図であり、アルミニウム合金材2と鋼材3とをTIG溶接により接合した異材接合体1を示す図である。図3Aはその異材接合体1を上方から視た平面図、図3Bはその異材接合体1を図3A中のブロック矢印A方向から視た側面図である。以下、図面を参照しながら本実施形態の異材接合体1の製造方法を説明する。   FIG. 1 is a flowchart for explaining a method of manufacturing the dissimilar material joined body 1 of the present embodiment. FIG. 2 is a view showing a configuration example for explaining a method of manufacturing the dissimilar material joined body 1. FIG. 3 is a diagram for explaining one configuration example of the joint shape of the aluminum alloy material 2 and the steel material 3, and is a diagram showing the dissimilar material joined body 1 in which the aluminum alloy material 2 and the steel material 3 are joined by TIG welding. is there. 3A is a plan view of the dissimilar material assembly 1 as viewed from above, and FIG. 3B is a side view of the dissimilar material assembly 1 as viewed from the direction of the block arrow A in FIG. 3A. Hereinafter, the manufacturing method of the dissimilar-material joined body 1 of this embodiment is demonstrated, referring drawings.

図1に示すように、本実施形態の異材接合体1の製造方法では、アルミニウム合金材2と鋼材3とで継手を形成する工程(以下、「継手形成工程」と称することがある。)S1と、アルミニウム合金材2と鋼材3とを接合するTIG溶接を行う工程(以下、「TIG溶接工程」と称することがある。)S2と、を有する。   As shown in FIG. 1, in the manufacturing method of the dissimilar-material joined body 1 of this embodiment, the process of forming a joint with the aluminum alloy material 2 and the steel material 3 (hereinafter, sometimes referred to as “joint formation process”) S1. And a step of performing TIG welding for joining the aluminum alloy material 2 and the steel material 3 (hereinafter also referred to as “TIG welding step”) S2.

[継手形成工程]
継手形成工程S1では、アルミニウム合金材2と鋼材3とを組み合わせて、溶接される継手を形成する。本実施形態の異材接合体1の製造方法では、TIG溶接の際に安定したアーク7を発生させることで良好なビード外観を得ようとする方法であることから、継手形状は特に限定されない。
[Joint formation process]
In the joint forming step S1, the aluminum alloy material 2 and the steel material 3 are combined to form a welded joint. In the manufacturing method of the dissimilar-material joined body 1 of this embodiment, since it is the method of trying to obtain a favorable bead appearance by generating the stable arc 7 in the case of TIG welding, a joint shape is not specifically limited.

その継手形状としては、例えば、突合せ継手、重ね継手、すみ肉継手、T継手、十字継手、角継手、へり継手、当て金継手、フレア継手、スカーフ継手、せぎり継手などが挙げられる。図3A及び図3Bでは、いわゆるフレア継手のように、それぞれ屈曲したアルミニウム合金材2及び鋼材3を用い、それらの曲げかどの外面側同士を段差を設けて合わせてできた開先形状の溶接をする継手の例を示している。   Examples of the joint shape include a butt joint, a lap joint, a fillet joint, a T joint, a cross joint, a corner joint, a lip joint, a metal fitting joint, a flare joint, a scarf joint, and a glue joint. 3A and 3B, as in the so-called flare joint, the aluminum alloy material 2 and the steel material 3 which are bent are used, respectively, and groove-shaped welding made by providing a step between the outer surfaces of the bent corners is performed. An example of a joint is shown.

(被溶接材)
被溶接材として用いられるアルミニウム合金材2としては、強度、成形、耐食性など適用する車体構造などの要求特性に応じて、JIS又はAA規格で規定される3000系、5000系、6000系、7000系などのアルミニウム合金を用いることができる。但し、自動車などの車体軽量化の要求に対するアルミニウム合金材2の薄肉化という観点からは、これらアルミニウム合金材2の中でも、高強度で且つ成形性にも優れたアルミニウム合金材2を用いることが好ましい。
(Material to be welded)
As an aluminum alloy material 2 used as a material to be welded, 3000 series, 5000 series, 6000 series, and 7000 series defined by JIS or AA standards according to the required characteristics of the vehicle body structure to be applied such as strength, molding, and corrosion resistance. An aluminum alloy such as can be used. However, from the viewpoint of reducing the thickness of the aluminum alloy material 2 in response to the demand for weight reduction of the vehicle body such as an automobile, it is preferable to use the aluminum alloy material 2 having high strength and excellent formability among these aluminum alloy materials 2. .

また、アルミニウム合金材2の成分組成中のSiとMgの質量比(Si/Mg)が1以上で、Mg含有量に対しSiが過剰に含有されている6N01、6016、6111、6022などのSi過剰型の6000系アルミニウム合金材2を用いることが好ましい。これらの6000系アルミニウム合金材2を用いた溶接後の継手は、160〜180℃の低温で且つ10〜50分程度の短時間の人工時効処理を施すことにより、溶接熱影響によって一旦低下した強度や伸びを回復することも可能である。なお、アルミニウム合金材2は、冷間圧延や熱間押出後に、溶体化処理及び焼き入れ処理(質別記号T4)やその後の時効処理(質別記号T6)、過時効処理(質別記号T7)が施されたものでもよい。   Further, Si such as 6N01, 6016, 6111, 6022 in which the mass ratio of Si to Mg (Si / Mg) in the component composition of the aluminum alloy material 2 is 1 or more and Si is excessively contained with respect to the Mg content. It is preferable to use an excess type 6000 series aluminum alloy material 2. The joints after welding using these 6000 series aluminum alloy materials 2 were subjected to artificial aging treatment at a low temperature of 160 to 180 ° C. and for a short time of about 10 to 50 minutes, whereby the strength once decreased due to the influence of welding heat. It is also possible to recover the growth. The aluminum alloy material 2 is subjected to solution treatment and quenching treatment (quality symbol T4), subsequent aging treatment (quality symbol T6), overaging treatment (quality symbol T7) after cold rolling or hot extrusion. ) May be used.

被溶接材として用いられる鋼材3としては、軟鋼、高張力鋼(ハイテン)、ステンレス鋼の冷延鋼板など、種々の鋼板又は形鋼を用いることができる。また、鋼材3は、これらの素材を所定形状に成形加工した部材及び部品(例えば車体用部材)などであってもよい。   As the steel material 3 used as the material to be welded, various steel plates or shaped steels such as mild steel, high-tensile steel (high-tensile steel), and stainless steel cold-rolled steel plate can be used. In addition, the steel material 3 may be a member and a part (for example, a vehicle body member) formed by processing these materials into a predetermined shape.

アルミニウム合金材2及び鋼材3は、図2及び図3では、曲げかどを有する屈曲した板状を例示したが、この形状に限定されず、平板状であってもよい。また、アルミニウム合金材2及び鋼材3は、所定形状に成形加工した部材及び部品(例えば車体部材)などであってもよい。
アルミニウム合金材2及び鋼材3の板状の部位の厚さは、それぞれ特に限定されない。本実施形態の製造方法により得られる異材接合体1が適用される用途において必要な強度や剛性を確保する観点から、アルミニウム合金材2の板状の部位の厚さは、0.5mm以上が好ましく、0.7mm以上がより好ましく、1mm以上がさらに好ましい。同様に鋼材3の厚さは、0.1mm以上が好ましく、0.3mm以上がより好ましく、0.5mm以上がさらに好ましい。また、TIG溶接を容易に行う観点から、アルミニウム合金材2及び鋼材3の板状の部位の厚さは、5mm以下が好ましく、3mm以下がより好ましい。
Although the aluminum alloy material 2 and the steel material 3 illustrated the bent plate shape which has a bending corner in FIG.2 and FIG.3, it is not limited to this shape, A flat plate shape may be sufficient. Further, the aluminum alloy material 2 and the steel material 3 may be members and parts (for example, vehicle body members) formed and processed into a predetermined shape.
The thicknesses of the plate-like portions of the aluminum alloy material 2 and the steel material 3 are not particularly limited. From the viewpoint of ensuring the strength and rigidity necessary for the application to which the dissimilar material joined body 1 obtained by the manufacturing method of the present embodiment is applied, the thickness of the plate-like portion of the aluminum alloy material 2 is preferably 0.5 mm or more. 0.7 mm or more is more preferable, and 1 mm or more is more preferable. Similarly, the thickness of the steel material 3 is preferably 0.1 mm or more, more preferably 0.3 mm or more, and further preferably 0.5 mm or more. Further, from the viewpoint of easily performing TIG welding, the thickness of the plate-like portions of the aluminum alloy material 2 and the steel material 3 is preferably 5 mm or less, and more preferably 3 mm or less.

[TIG溶接工程]
TIG溶接工程S2では、アルミニウム合金材2と鋼材3との溶接位置に溶加材6を供給しつつ、非消耗電極51を備える溶接トーチ5からアーク7を発生させて、アルミニウム合金材2と鋼材3とのTIG溶接を行う。この際、溶接トーチ5から発生されるアーク7がもたらす熱によって、被溶接材2、3及び溶加材6が溶融し、それら溶融金属41(図2参照)が被溶接材2、3の継手部分(溶接位置)に設けられて、その後凝固することで溶接金属4(図3参照)が形成され、アルミニウム合金材2と鋼材3とが接合される。
[TIG welding process]
In the TIG welding step S2, while supplying the filler metal 6 to the welding position between the aluminum alloy material 2 and the steel material 3, the arc 7 is generated from the welding torch 5 including the non-consumable electrode 51, and the aluminum alloy material 2 and the steel material TIG welding with 3 is performed. At this time, the welded materials 2, 3 and the filler material 6 are melted by the heat generated by the arc 7 generated from the welding torch 5, and the molten metal 41 (see FIG. 2) is a joint of the welded materials 2, 3. A weld metal 4 (see FIG. 3) is formed by being provided at a portion (welding position) and then solidified, and the aluminum alloy material 2 and the steel material 3 are joined.

(溶加材)
TIG溶接に用いる溶加材6は特に限定されないが、溶加材6として、フラックスコアードワイヤ(以下、「FCW」と称することがある。)を使用することが好ましい。このFCWとしては、従来から使用されている、アルミニウム合金材2と鋼材3との異材接合用の市販のFCWを用いることができる。このようなFCWは、フラックスが、例えばSiを含有するA4047やA4043などのアルミニウム合金製の管状の皮材に芯材として充填されている。
(Fused material)
The filler material 6 used for TIG welding is not particularly limited, but it is preferable to use a flux cored wire (hereinafter sometimes referred to as “FCW”) as the filler material 6. As this FCW, a commercially available FCW used for joining different materials between the aluminum alloy material 2 and the steel material 3 can be used. In such FCW, a flux is filled as a core material in a tubular skin material made of an aluminum alloy such as A4047 or A4043 containing Si, for example.

このFCWの線径としては、高効率の全自動溶接又は半自動溶接として汎用されている、φ0.8〜1.8mm程度の細径のFCWを用いることができる。また、フラックスの組成は、特に限定されず、例えば、フッ素化合物、酸化物(酸化アルミニウム等)、及びアルミニウム合金粉末などを含む組成のフラックスを用いることができる。   As the FCW wire diameter, a FCW having a small diameter of about 0.8 to 1.8 mm, which is widely used as high-efficiency fully automatic welding or semi-automatic welding, can be used. The composition of the flux is not particularly limited, and for example, a flux having a composition containing a fluorine compound, an oxide (such as aluminum oxide), and an aluminum alloy powder can be used.

(溶接トーチ)
TIG溶接に用いる溶接トーチ5は、図2に示すように、非消耗電極51を備える。この非消耗電極51として、タングステン電極が用いられる。タングステン電極の電極材料としては、JIS Z 3233で規定されているような、純タングステン、酸化トリウム入りタングステン、酸化ランタン入りタングステン及び酸化セリウム入りタングステン、並びに酸化イットリウム入りタングステン及び酸化ジルコニウム入りタングステンなどを用いることができる。
(Welding torch)
As shown in FIG. 2, the welding torch 5 used for TIG welding includes a non-consumable electrode 51. A tungsten electrode is used as the non-consumable electrode 51. As the electrode material of the tungsten electrode, pure tungsten, tungsten containing thorium oxide, tungsten containing lanthanum oxide and tungsten containing cerium oxide, tungsten containing yttrium oxide and tungsten containing zirconium oxide, etc., as defined in JIS Z 3233 are used. be able to.

また、溶接トーチ5は、一般的にTIG溶接で用いられる溶接トーチと同様に、図2に示すように、ガスノズル52を備えていてもよい。ガスノズル52の内部には上記非消耗電極51が配置される。ガスノズル52内にはアルゴンガスやヘリウムガスなどの不活性ガスが供給され、TIG溶接の際にはその不活性ガスがガスノズル52の開口部521からシールドガスとして噴出される(図2中のガスノズル52内に示される矢印参照)。   Further, the welding torch 5 may include a gas nozzle 52 as shown in FIG. 2, similarly to a welding torch generally used in TIG welding. The non-consumable electrode 51 is disposed inside the gas nozzle 52. An inert gas such as argon gas or helium gas is supplied into the gas nozzle 52, and the inert gas is ejected as a shielding gas from the opening 521 of the gas nozzle 52 during the TIG welding (the gas nozzle 52 in FIG. 2). (See arrow shown inside).

(直流電源)
本実施形態では、非消耗電極51等に電流を流す電源として、直流電源8を使用する。直流電源8を用いた直流TIG溶接により、一般的にアルミニウム合金材の溶接に用いられている交流電源を使用する場合に比べて、アルミニウム合金材2の溶融範囲を減少させることができる。これにより、効率的にTIG溶接を行うことが可能となり、また、良好なビード外観の形成に寄与することができる。
(DC power supply)
In the present embodiment, the DC power supply 8 is used as a power supply for supplying current to the non-consumable electrode 51 and the like. The melting range of the aluminum alloy material 2 can be reduced by direct current TIG welding using the direct current power supply 8 as compared with the case of using an alternating current power supply generally used for welding aluminum alloy materials. Thereby, it becomes possible to perform TIG welding efficiently and can contribute to formation of a favorable bead appearance.

(直流電源への接続)
本実施形態の異材接合体1の製造方法では、非消耗電極51を直流電源8の負極81に接続すると共に、溶加材6を直流電源8の正極82に接続して通電し、TIG溶接を行う。非消耗電極51及び溶加材6に直流電源8による電流が流れることにより、溶接トーチ5から安定したアーク7を発生させることが可能となる。この安定したアーク7により、アルミニウム合金材2と鋼材3との溶接が行われることで、良好なビード外観を得ることが可能となる。
(Connection to DC power supply)
In the manufacturing method of the dissimilar material joined body 1 of the present embodiment, the non-consumable electrode 51 is connected to the negative electrode 81 of the DC power supply 8 and the filler material 6 is connected to the positive electrode 82 of the DC power supply 8 and energized to perform TIG welding. Do. When a current from the DC power supply 8 flows through the non-consumable electrode 51 and the filler material 6, it is possible to generate a stable arc 7 from the welding torch 5. By this stable arc 7, the aluminum alloy material 2 and the steel material 3 are welded, so that a good bead appearance can be obtained.

また、本実施形態の異材接合体1の製造方法では、溶接トーチ5が備えるガスノズル52を必ずしも直流電源8に接続することを要しないが、図2に示すように、直流電源8の正極82にガスノズル52を接続することが好ましい。ガスノズル52を直流電源8の正極82に接続することで、溶接トーチ5から発生されるアーク7の広がりを抑えて絞り込むことが可能となる。この絞り込まれたアーク7により、アルミニウム合金材2の溶融範囲が減少することで、効率的にTIG溶接を行うことが可能となり、また、良好なビード外観の形成に寄与することができる。   Moreover, in the manufacturing method of the dissimilar-material joined body 1 of this embodiment, although it is not necessary to connect the gas nozzle 52 with which the welding torch 5 is provided to the DC power supply 8, as shown in FIG. It is preferable to connect the gas nozzle 52. By connecting the gas nozzle 52 to the positive electrode 82 of the DC power supply 8, it is possible to narrow down while suppressing the spread of the arc 7 generated from the welding torch 5. This narrowed arc 7 reduces the melting range of the aluminum alloy material 2, thereby enabling efficient TIG welding and contributing to the formation of a good bead appearance.

さらに、本実施形態では、被溶接材であるアルミニウム合金材2は必ずしも直流電源8に接続することを要しないが、図2に示すように、直流電源8の正極82にアルミニウム合金材2を接続することが好ましい。アルミニウム合金材2を直流電源8の正極82に接続することで、アーク7がアルミニウム合金材2に向けてより集中することが可能となる。なお、図示しないが、被溶接材である鋼材3を直流電源8の正極82に接続してもよい。   Further, in the present embodiment, the aluminum alloy material 2 that is the material to be welded does not necessarily need to be connected to the DC power source 8, but the aluminum alloy material 2 is connected to the positive electrode 82 of the DC power source 8 as shown in FIG. 2. It is preferable to do. By connecting the aluminum alloy material 2 to the positive electrode 82 of the DC power source 8, the arc 7 can be more concentrated toward the aluminum alloy material 2. Although not shown, the steel material 3 that is a material to be welded may be connected to the positive electrode 82 of the DC power supply 8.

TIG溶接を行う際に通電する電流(溶接電流)の大きさ、溶接速度、及びシールドガスの流量などは特に限定されず、被溶接材2、3の材質及び厚さ、開先形状、継手形状、溶加材の材質及び径、非消耗電極の材質及び電極径などに応じて、適宜設定することができる。例えば、溶接電流は30〜100Aの範囲で設定可能であり、50〜100Aが好ましい。また、自動溶接機でTIG溶接を行う場合、溶接速度は200〜1000mm/minの範囲で設定可能であり、好ましくは300〜600mm/minである。作動ガス、シールドガス及びバックシールドガスの種類としては好適にはアルゴンガスやヘリウムガスが用いられ、シールドガスには数%程度の水素ガスが含まれていてもよい。前記作動ガスの流量は例えば0.3〜1.5L/min、前記シールドガスの流量は例えば5〜40L/min、前記バックシールドガスの流量は例えば1〜10L/minの範囲で設定することが可能である。   The magnitude of the current (welding current) energized when performing TIG welding, the welding speed, the flow rate of the shielding gas, etc. are not particularly limited, and the material and thickness of the materials 2 and 3 to be welded, the groove shape, and the joint shape Depending on the material and diameter of the filler material, the material and electrode diameter of the non-consumable electrode, etc., it can be set as appropriate. For example, the welding current can be set in the range of 30 to 100A, and preferably 50 to 100A. Moreover, when performing TIG welding with an automatic welder, the welding speed can be set in the range of 200 to 1000 mm / min, and preferably 300 to 600 mm / min. Argon gas or helium gas is preferably used as the working gas, shield gas, and back shield gas, and the shield gas may contain hydrogen gas of about several percent. The flow rate of the working gas may be set in the range of, for example, 0.3 to 1.5 L / min, the flow rate of the shield gas in the range of, for example, 5 to 40 L / min, and the flow rate of the back shield gas in the range of, for example, 1 to 10 L / min. Is possible.

TIG溶接における溶加材6の送給位置は特に限定されないが、溶接進行方向側から供給することが好ましい。また、溶加材6の送給位置は、例えば、図4に示すように、非消耗電極51及び溶加材6が同一平面となる方向からみた場合の非消耗電極51(溶接トーチ5)の中心軸の延長線と溶加材6の先端位置との距離dが、好ましくは1〜10mm程度、より好ましくは2〜8mm程度となるように溶加材6の送給位置を設定することができる。溶加材6の供給角度は特に限定されないが、例えば、図4に示すように、非消耗電極51(溶接トーチ5)及び溶加材6が同一平面となる方向からみた場合の非消耗電極51(溶接トーチ5)の中心軸に対する垂線と溶加材6の中心軸との角度θ1が、好ましくは5〜40°、より好ましくは10〜30°となるように溶加材6を供給することができる。   Although the feeding position of the filler metal 6 in TIG welding is not particularly limited, it is preferably supplied from the welding progress direction side. The feeding position of the filler material 6 is, for example, as shown in FIG. 4, when the non-consumable electrode 51 and the filler material 6 are viewed from the same plane. The feeding position of the filler material 6 may be set so that the distance d between the extension line of the central axis and the tip position of the filler material 6 is preferably about 1 to 10 mm, more preferably about 2 to 8 mm. it can. The supply angle of the filler material 6 is not particularly limited. For example, as shown in FIG. 4, the non-consumable electrode 51 when the non-consumable electrode 51 (welding torch 5) and the filler material 6 are viewed from the same plane. The filler material 6 is supplied so that the angle θ1 between the perpendicular to the center axis of the (welding torch 5) and the center axis of the filler material 6 is preferably 5 to 40 °, more preferably 10 to 30 °. Can do.

TIG溶接を行うにあたり、図5Aに示すように、溶接方向(図5A中のブロック矢印B参照)に対して、非消耗電極51には、前進角θ2を設けることが好ましい。この前進角θ2は、溶接ラインWが左右方向となるように被溶接材Mの側面側からみた場合における溶接ラインWに対する垂線と非消耗電極51の中心軸とのなす角度で表される。この前進角θ2を設ける場合には、良好なアークを発生させると共にスパッタの発生を抑える観点から、前進角θ2を好ましくは5〜40°、より好ましくは10〜30°に設定する。 In performing the TIG welding, as shown in FIG. 5A, it is preferable to provide the advance angle θ2 to the non-consumable electrode 51 with respect to the welding direction (see the block arrow B in FIG. 5A). The advancing angle θ2 is expressed by the angle formed between the center axis of the perpendicular line and the non-consumable electrode 51 with respect to the weld line W L when the welding line W L is viewed from the side of the workpieces M such that the left-right direction . When the advance angle θ2 is provided, the advance angle θ2 is preferably set to 5 to 40 °, more preferably 10 to 30 °, from the viewpoint of generating a good arc and suppressing the occurrence of sputtering.

また、TIG溶接を行うにあたり、非消耗電極51には、図5Bに示すように、ベベル角θ3を設けることが好ましい。この角度θ3は、被溶接材Mを上面からみた平面視において、溶接ラインWと非消耗電極51の中心軸の投影線とのなす角度で表される。このベベル角θ3を設ける場合には、良好なアークを発生させると共にスパッタの発生を抑える観点から、ベベル角θ3を好ましくは10〜45°、より好ましくは15〜40°に設定する。 Moreover, when performing TIG welding, it is preferable to provide the non-consumable electrode 51 with a bevel angle θ3 as shown in FIG. 5B. The angle θ3 is in a plan view viewed workpieces M from the top, represented by the angle between the projection line of the central axis of the welding line W L and a non-consumable electrode 51. When this bevel angle θ3 is provided, the bevel angle θ3 is preferably set to 10 to 45 °, more preferably 15 to 40 ° from the viewpoint of generating a good arc and suppressing the occurrence of sputtering.

以上詳述した本実施形態の異材接合体1の製造方法によれば、アルミニウム合金材2と鋼材3との直流TIG溶接において、その溶接に用いる非消耗電極51を直流電源8の負極81に接続すると共に溶加材6を直流電源8の正極82に接続して通電し、TIG溶接を行うため、安定したアーク7を発生することができる(図2参照)。そして、本実施形態の異材接合体1の製造方法は、安定なアーク7によって、良好なビード外観が形成される異材接合体1を得ることが可能となる(図3参照)。   According to the manufacturing method of the dissimilar material joined body 1 of the present embodiment described in detail above, in the direct current TIG welding of the aluminum alloy material 2 and the steel material 3, the non-consumable electrode 51 used for the welding is connected to the negative electrode 81 of the direct current power source 8. At the same time, the melt 6 is connected to the positive electrode 82 of the DC power source 8 and energized to perform TIG welding, so that a stable arc 7 can be generated (see FIG. 2). And the manufacturing method of the dissimilar-material joined body 1 of this embodiment can obtain the dissimilar-material joined body 1 in which a favorable bead appearance is formed by the stable arc 7 (see FIG. 3).

以下、本発明の実施例及び比較例を挙げて、本発明の効果について具体的に説明する。まず、実施例及び比較例で用いた材料、装置、及び溶接条件について説明する。なお、以下の実施例及び比較例において、前述の実施形態の説明に使用した図面を参照する構成部については括弧書きにて図面中の符号を付している。   Hereinafter, the effects of the present invention will be specifically described with reference to Examples and Comparative Examples of the present invention. First, materials, apparatuses, and welding conditions used in Examples and Comparative Examples will be described. Note that, in the following examples and comparative examples, components in the drawings that are used in the description of the above-described embodiment are referred to in parentheses with reference numerals in the drawings.

[被溶接材]
図6A及び図6Bは、実施例及び比較例で用いたアルミニウム合金材20及び鋼材30の形状及び寸法、並びにそれらの継手形状を説明するための図である。
アルミニウム合金材20として、6000系アルミニウム合金材であるAA6022の板厚1.2mmのアルミニウム合金板20を用いた。鋼材30として、冷間圧延鋼板であるSPC270の板厚0.7mmの鋼板30を用いた。アルミニウム合金板20と鋼板30は、図6A及び図6Bに示す寸法で、屈曲した形状のものを用いた。また、同図に示すように、溶接継手の形状は、アルミニウム合金板20及び鋼板30のそれぞれの曲げかどの外側面同士を段差を設けて合わせてできた開先形状の溶接をする継手とした。
[Material to be welded]
6A and 6B are diagrams for explaining the shapes and dimensions of the aluminum alloy material 20 and the steel material 30 used in the examples and comparative examples, and the joint shapes thereof.
As the aluminum alloy material 20, an aluminum alloy plate 20 having a thickness of 1.2 mm made of AA6022 which is a 6000 series aluminum alloy material was used. As the steel material 30, a steel plate 30 having a thickness of 0.7 mm made of SPC270, which is a cold-rolled steel plate, was used. The aluminum alloy plate 20 and the steel plate 30 were of the shape shown in FIGS. 6A and 6B and bent. Moreover, as shown in the same figure, the shape of the welded joint is a joint that welds a groove shape that is formed by providing a step between the outer surfaces of the bending corners of the aluminum alloy plate 20 and the steel plate 30. .

[溶加材]
溶加材(6)として、線径が1.2mmのフラックスコアードワイヤ(FCW)を用いた。このFCWとして、Siが2.3質量%、Tiが0.2質量%、及び残部が実質的にAlからなるアルミニウム合金の皮材に、AlFが10質量%及び残部が実質的にKAlF系からなるフラックスを充填率10%にて含有するFCWを用いた。
[Fused material]
As the filler material (6), a flux cored wire (FCW) having a wire diameter of 1.2 mm was used. As this FCW, Si is 2.3% by mass, Ti is 0.2% by mass, and the aluminum alloy skin material is substantially Al. The AlF 3 is 10% by mass and the remaining is substantially KAlF. FCW containing a flux of 10% at a filling rate was used.

[溶接装置]
上記アルミニウム合金板20と上記鋼板30とのTIG溶接にはFronius社製の移行アーク型プラズマ溶接機(溶接用電源:Fronius社製のMW/TT 5000、プラズマモジュール:Fronius社製のPlasma Module 10)を用い、溶接トーチ(5)を6軸多関節ロボットで駆動する自動溶接でTIG溶接を行った。
[Welding equipment]
For TIG welding of the aluminum alloy plate 20 and the steel plate 30, a transition arc type plasma welding machine manufactured by Fronius (power source for welding: MW / TT 5000 manufactured by Fronius, plasma module: Plasma Module 10 manufactured by Fronius) TIG welding was performed by automatic welding in which the welding torch (5) was driven by a 6-axis articulated robot.

[溶接条件]
実施例及び比較例で行ったTIG溶接は、以下の表1に示す範囲の条件にて行った。
[Welding conditions]
TIG welding performed in Examples and Comparative Examples was performed under conditions in the range shown in Table 1 below.

また、実施例及び比較例で行ったTIG溶接は、溶加材(6)の送給位置として、図4に示すθ1を20°、dを5mmとして、溶接トーチ(5)の傾きとして、図5Aに示す前進角θ2を25°、図5Bに示すベベル角θ3を30°として行った。   In addition, TIG welding performed in Examples and Comparative Examples is as follows. As the feeding position of the filler material (6), θ1 shown in FIG. 4 is 20 °, d is 5 mm, and the inclination of the welding torch (5) is shown. The advance angle θ2 shown in 5A was 25 °, and the bevel angle θ3 shown in FIG. 5B was 30 °.

(実施例1)
実施例1では、溶接トーチ(5)の非消耗電極(51)を直流電源(8)の負極(81)に接続すると共に、溶接トーチ(5)のガスノズル(52)及び溶加材(6)を直流電源(8)の正極(82)に接続して通電し、アルミニウム合金材20及び鋼材30は直流電源(8)に接続せずに、TIG溶接を行った。
この際のTIG溶接条件は、作動ガスの流量を0.3mL/min、溶接電流を70A、及びFCWの送給速度を2.0m/minに設定し、また、溶接速度を400〜1000mm/minの範囲に収まるように制御した。
実施例1のTIG溶接では、溶接トーチ(5)から発生するアーク(7)が安定していたことが確認された。また、実施例1で製造した異材接合体10のビード外観を撮影した図面代用写真を図7に示す。図7に示されているように、実施例1で製造した異材接合体10では、外観が良好なビードが形成されていた。
Example 1
In Example 1, the non-consumable electrode (51) of the welding torch (5) is connected to the negative electrode (81) of the DC power supply (8), and the gas nozzle (52) and filler material (6) of the welding torch (5). Was connected to the positive electrode (82) of the DC power source (8) and energized, and the aluminum alloy material 20 and the steel material 30 were TIG welded without being connected to the DC power source (8).
The TIG welding conditions at this time were as follows: the working gas flow rate was set to 0.3 mL / min, the welding current was set to 70 A, and the FCW feed speed was set to 2.0 m / min, and the welding speed was set to 400 to 1000 mm / min. It was controlled to be within the range.
In the TIG welding of Example 1, it was confirmed that the arc (7) generated from the welding torch (5) was stable. Further, FIG. 7 shows a drawing-substituting photograph in which the bead appearance of the dissimilar material joined body 10 manufactured in Example 1 is taken. As shown in FIG. 7, in the dissimilar material joined body 10 manufactured in Example 1, a bead having a good appearance was formed.

(実施例2)
実施例2では、溶接トーチ(5)の非消耗電極(51)を直流電源(8)の負極(81)に接続すると共に、溶接トーチ(5)のガスノズル(52)、溶加材(6)及びアルミニウム合金材20を直流電源(8)の正極(82)に接続して通電し、鋼材30は直流電源(8)に接続せずに、TIG溶接を行った。
この際のTIG溶接条件は、作動ガスの流量を0.3mL/min、溶接電流を80A、溶接速度を400mm/min、FCWの送給速度を3.5m/minに設定した。
実施例2におけるTIG溶接では、溶接トーチ(5)から発生するアーク(7)が安定していたことが確認された。また、図8に実施例2で製造した異材接合体10のビード外観を撮影した図面代用写真を示し、図9に当該異材接合体10の溶接金属40の断面を撮影した図面代用写真を示す。図8に示されているように、実施例2で製造した異材接合体10では、外観が良好なビードが形成されており、図9に示されているように、アルミニウム合金材20と鋼材30との継手形状による溝に溶接金属40が入り込んで接合されていることが確認された。なお、図9は、図6Aに示すように、断面観察用の15mm×20mmの試験片TPを採取して撮影されたものである。
(Example 2)
In Example 2, the non-consumable electrode (51) of the welding torch (5) is connected to the negative electrode (81) of the DC power source (8), the gas nozzle (52) of the welding torch (5), and the filler material (6). The aluminum alloy material 20 was connected to the positive electrode (82) of the DC power source (8) and energized, and the steel material 30 was TIG welded without being connected to the DC power source (8).
TIG welding conditions at this time were set such that the flow rate of working gas was 0.3 mL / min, the welding current was 80 A, the welding speed was 400 mm / min, and the FCW feed speed was 3.5 m / min.
In TIG welding in Example 2, it was confirmed that the arc (7) generated from the welding torch (5) was stable. FIG. 8 shows a drawing substitute photograph in which the bead appearance of the dissimilar material joined body 10 manufactured in Example 2 is photographed. FIG. 9 shows a drawing substitute photograph in which a cross section of the weld metal 40 of the dissimilar material joined body 10 is photographed. As shown in FIG. 8, in the dissimilar material joined body 10 manufactured in Example 2, a bead having a good appearance is formed. As shown in FIG. 9, the aluminum alloy material 20 and the steel material 30 are formed. It was confirmed that the weld metal 40 entered and joined into the groove formed by the joint shape. Incidentally, FIG. 9, as shown in FIG. 6A, it was taken were taken test piece TP 1 of 15 mm × 20 mm for cross section observation.

(比較例1)
比較例1では、溶接トーチ(5)の非消耗電極(51)を直流電源(8)の負極(81)に接続すると共に、溶接トーチ(5)のガスノズル(52)及びアルミニウム合金材20を直流電源(8)の正極(82)に接続して通電し、溶加材(6)及び鋼材30は直流電源(8)に接続せずに、TIG溶接を行った。
この際のTIG溶接条件は、作動ガスの流量を0.5mL/min、及び溶接速度を600mm/minに設定し、溶接電流を90〜100Aの範囲、及びFCWの送給速度を1.2〜2.0m/minの範囲にに収まるように制御した。
比較例1におけるTIG溶接では、溶接トーチ(5)から不安定なアーク(7a)が発生していたことが確認された。また、比較例1による製造物のビード外観を撮影した図面代用写真を図10に示す。図10に示されているように、比較例1では、良好なビードが形成できず、アルミニウム合金材20と鋼材30とがほとんど接合していない状態であった。
(Comparative Example 1)
In Comparative Example 1, the non-consumable electrode (51) of the welding torch (5) is connected to the negative electrode (81) of the DC power source (8), and the gas nozzle (52) and the aluminum alloy material 20 of the welding torch (5) are connected to the DC. The positive electrode (82) of the power source (8) was connected and energized, and the filler metal (6) and the steel material 30 were TIG welded without being connected to the DC power source (8).
The TIG welding conditions at this time are as follows: the working gas flow rate is set to 0.5 mL / min, the welding speed is set to 600 mm / min, the welding current is in the range of 90 to 100 A, and the FCW feeding speed is 1.2 to Control was performed so as to be within the range of 2.0 m / min.
In TIG welding in Comparative Example 1, it was confirmed that an unstable arc (7a) was generated from the welding torch (5). In addition, FIG. 10 shows a drawing-substituting photograph in which the bead appearance of the product according to Comparative Example 1 is photographed. As shown in FIG. 10, in Comparative Example 1, a good bead could not be formed, and the aluminum alloy material 20 and the steel material 30 were hardly joined.

良好な外観のビードが形成された実施例1及び2の異材接合体10について、図6Aに示すように、引張試験用の幅20mm×長さ100mmの試験片TP、TP、TPを採取し、当該試験片の長さ方向に引張を行う引張試験(n=3)を行った。その3回の測定結果の平均値を評価結果とし、その結果を表2に示す。なお、各試験片TP、TP、TPの幅寸法は上記の通り20mm目安で採取したが、採取した際の影響により、表2に示す通り、各試験片の幅は19mmであったため、その値を破断力の算出において用いた。 About the dissimilar material joined body 10 of Example 1 and 2 in which a bead having a good appearance was formed, as shown in FIG. 6A, test pieces TP 2 , TP 3 , TP 4 having a width of 20 mm and a length of 100 mm for a tensile test were provided. The sample was collected and subjected to a tensile test (n = 3) in which the test piece was pulled in the length direction. The average of the three measurement results is taken as the evaluation result, and the result is shown in Table 2. In addition, although the width dimension of each test piece TP 2 , TP 3 , TP 4 was sampled by the standard of 20 mm as described above, due to the influence at the time of sampling, the width of each test piece was 19 mm as shown in Table 2. The value was used in the calculation of the breaking force.

以上の結果から、TIG溶接に用いる非消耗電極を直流電源の負極に接続し、かつ溶接トーチのガスノズル及び溶加材を直流電源の正極に接続して通電し、アルミニウム合金材と鋼材とをTIG溶接することにより、安定したアークを発生できることが確認された。また、これにより、良好なビード外観を有し、接合強度の高い異材接合体が得られることが示唆された。   From the above results, the non-consumable electrode used for TIG welding was connected to the negative electrode of the DC power source, and the gas nozzle of the welding torch and the filler material were connected to the positive electrode of the DC power source to energize the aluminum alloy material and the steel material. It was confirmed that a stable arc can be generated by welding. This also suggested that a dissimilar material bonded body having a good bead appearance and high bonding strength can be obtained.

1 異材接合体
2 アルミニウム合金材
3 鋼材
4 溶接金属
41 溶融金属
5 溶接トーチ
51 非消耗電極
52 ガスノズル
6 溶加材
7 アーク
8 直流電源
81 負極
82 正極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Dissimilar material joined body 2 Aluminum alloy material 3 Steel material 4 Weld metal 41 Molten metal 5 Welding torch 51 Non-consumable electrode 52 Gas nozzle 6 Filler material 7 Arc 8 DC power supply 81 Negative electrode 82 Positive electrode

Claims (3)

アルミニウム合金材と鋼材とで継手を形成する工程と、
前記アルミニウム合金材と前記鋼材との溶接位置に溶加材を供給しつつ、非消耗電極を備える溶接トーチからアークを発生させてTIG溶接を行う工程と、を有し、
前記非消耗電極を直流電源の負極に接続すると共に前記溶加材を前記直流電源の正極に接続して通電し、前記TIG溶接を行う異材接合体の製造方法。
Forming a joint with an aluminum alloy material and a steel material;
A step of performing TIG welding by generating an arc from a welding torch having a non-consumable electrode while supplying a filler metal to a welding position between the aluminum alloy material and the steel material,
The manufacturing method of the dissimilar-material joined body which connects the said non-consumable electrode to the negative electrode of DC power supply, connects the said filler material to the positive electrode of said DC power supply, and supplies with electricity, and performs said TIG welding.
前記溶接トーチは、ガスノズルを備え、
該ガスノズルを前記直流電源の正極に接続して前記TIG溶接を行う請求項1に記載の異材接合体の製造方法。
The welding torch includes a gas nozzle,
The manufacturing method of the dissimilar-material joining body of Claim 1 which connects this gas nozzle to the positive electrode of the said DC power supply, and performs the said TIG welding.
前記アルミニウム合金材を前記直流電源の正極に接続して前記TIG溶接を行う請求項1又は2に記載の異材接合体の製造方法。   The manufacturing method of the dissimilar-material joined body of Claim 1 or 2 which connects the said aluminum alloy material to the positive electrode of the said DC power supply, and performs the said TIG welding.
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