JP3320145B2 - Aluminum alloy material for upset butt welding - Google Patents

Aluminum alloy material for upset butt welding

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JP3320145B2
JP3320145B2 JP12467093A JP12467093A JP3320145B2 JP 3320145 B2 JP3320145 B2 JP 3320145B2 JP 12467093 A JP12467093 A JP 12467093A JP 12467093 A JP12467093 A JP 12467093A JP 3320145 B2 JP3320145 B2 JP 3320145B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、自動車用2ピースホ
イールのリムなど、アプセットバット溶接を施して用い
られる用途のアルミニウム合金材に関し、特にアプセッ
トバット溶接に際してその溶接部の接合性を向上させた
アルミニウム合金材に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an aluminum alloy material used for upset butt welding, such as a rim of a two-piece wheel for an automobile, and more particularly to an improved weldability of an upset butt weld. It relates to an aluminum alloy material.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、アルミニウム合金を用いて自動車
用2ピースホイールのリムを製造する工程においては、
フラッシュバット溶接を使用するのが通常であったが、
最近ではアプセットバット溶接を採用することが多くな
っている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in the process of manufacturing a rim of a two-piece wheel for an automobile using an aluminum alloy,
It was usual to use flash butt welding,
Recently, upset butt welding has often been adopted.

【0003】前者のフラッシュバット溶接法は、被溶接
材の溶接面間に一定の間隔を置き、大電流を流すことに
より、放電によるフラッシュ(電気火花)を発生させて
そのフラッシュの熱によって溶接面を加熱し、溶接面表
面に薄い溶融層が形成された状態で大加圧力を加えて溶
接面を圧接させる方法である。
[0003] In the former flash butt welding method, a flash (electric spark) is generated by electric discharge by applying a large current at a predetermined interval between the welding surfaces of a material to be welded, and the heat of the flash causes the welding surface to be welded. Is heated, and a large pressing force is applied in a state where a thin molten layer is formed on the surface of the welding surface to bring the welding surface into pressure contact.

【0004】これに対し後者のアプセットバット溶接法
は、前述のような放電によるフラッシュの熱を利用した
ものではない点でフラッシュバット溶接法とは異なる。
すなわちアプセットバット溶接法は、被溶接材を各々電
極でクランプし、被溶接材端面を突き合わせて、最初に
所定の圧力で加圧し、加圧力を加えたままの状態で両電
極間に電圧を印加して所定の電流を流し、突き合わせ面
の接触抵抗及び材料の固有抵抗によるジュール熱により
突き合わせ面を加熱軟化させ、軟化部を加圧力により側
方へ押し出して接合する溶接法である。
[0004] On the other hand, the latter upset butt welding method differs from the flash butt welding method in that it does not utilize the heat of the flash due to the above-described discharge.
That is, in the upset butt welding method, the material to be welded is clamped with electrodes, the end faces of the material to be welded are abutted, a pressure is first applied at a predetermined pressure, and a voltage is applied between both electrodes while the pressing force is applied. In this welding method, a predetermined current is passed, the mating surface is heated and softened by Joule heat caused by the contact resistance of the mating surface and the specific resistance of the material, and the softened portion is pushed to the side by the pressing force to join.

【0005】このようなアプセットバット溶接法は、従
来用いられていたフラッシュバット溶接法と比較すれ
ば、フラッシュ代分(フラッシュにより飛散もしくはガ
ス化して消失する分)の材料が節約できるとともに、処
理時間が短縮化され、またフラッシュ発生がないため作
業が安全でしかも作業環境の汚染がなく、機器の点検も
容易になるなどの利点がある。
[0005] Such an upset butt welding method can save a material for a flash allowance (a part which is scattered or gasified by a flash and disappears) as compared with a flash butt welding method which has been conventionally used, and also has a short processing time. In addition, there is an advantage that the operation is safe because there is no flash, there is no contamination of the working environment, and the inspection of the equipment becomes easy.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】一般にアルミニウム合
金を用いた溶接部品を製造するにあたっては、溶接後に
さらに加工を施すことが多く、アプセットバット溶接を
適用した場合もこの例に洩れない。
Generally, when manufacturing a welded part using an aluminum alloy, further processing is often performed after welding, and the application of upset butt welding does not leak to this example.

【0007】例えばアプセットバット溶接を適用して自
動車用2ピースホイールのリムを製造する場合、短円筒
形に丸めたアルミニウム合金板の端部同士を突き合わせ
て、その突合せ部をアプセットバット溶接した後、その
アプセットバット溶接によって押し出されたバリ部を削
除し、さらにフレアー加工、ロール成形、サイズを決定
するエクスパンド加工を経て最終的な製品に仕上げられ
る。このようにアプセットバット溶接後に各種の加工が
施されるため、接合部は加工によって伸ばされたり湾曲
せしめられたりするから、接合部が健全でなければ加工
時に割れが発生して製品の歩留り低下の原因となる。そ
こでアプセットバット溶接に用いられるアルミニウム合
金材についても、アプセットバット溶接における接合性
が良好であって、接合部での割れの発生の少ない材料が
望まれる。
For example, in the case of manufacturing a rim of a two-piece wheel for an automobile by applying upset butt welding, ends of aluminum alloy plates rolled into a short cylindrical shape are butted, and after the butted portion is upset butt welded, The burrs extruded by the upset butt welding are removed, and the final product is finished through flaring, roll forming, and expanding to determine the size. Since various processes are performed after upset butt welding in this way, the joints are elongated or bent by the processing, so if the joints are not sound, cracks will occur during processing and the product yield will decrease. Cause. Therefore, as for the aluminum alloy material used in the upset butt welding, a material which has good bondability in the upset butt welding and has less cracks at the joint is desired.

【0008】ところでアプセットバット溶接法は、従来
は主に熱延鋼板に適用されており、アルミニウム合金に
対して適用することは少なかった。そのためアルミニウ
ム合金のアプセットバット溶接における接合性に関して
も従来は充分に検討されておらず、特に接合面の性状と
アプセットバット溶接における接合性との関係について
も明確とはなっていなかったのが実情である。したがっ
て従来は、アルミニウム合金を用いてアプセットバット
溶接により溶接部品を製造しようとする場合、接合部に
割れが発生して製品歩留りの低下を招くような事態を、
確実かつ充分に防止することは困難であった。
By the way, the upset butt welding method has been mainly applied to a hot-rolled steel sheet in the past, and has been rarely applied to an aluminum alloy. For this reason, the bondability of aluminum alloys in upset butt welding has not been sufficiently studied in the past, and the relationship between the properties of the joining surfaces and the bondability in upset butt welding has not yet been clarified. is there. Therefore, conventionally, when attempting to produce a welded part by upset butt welding using an aluminum alloy, a situation where cracks occur at the joints and the product yield is reduced,
It was difficult to reliably and sufficiently prevent it.

【0009】この発明は以上の事情を背景としてなされ
たもので、アプセットバット溶接における接合性が良好
であって、接合部に割れの発生するおそれが少ない、ア
プセットバット溶接用アルミニウム合金材を提供するこ
とを目的とするものである。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an aluminum alloy material for upset butt welding, which has good joining properties in upset butt welding and is less likely to crack at the joint. The purpose is to do so.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明者等は、アルミニ
ウム合金のアプセットバット溶接による溶接部に関し鋭
意・実験検討を重ねた結果、アプセットバット溶接時に
おける突合せ面となる部分の表面の酸化皮膜量を適切に
制御することによって、強度、成形性を損なうことなく
アプセットバット溶接の接合性を向上させ得ることを見
出し、この発明をなすに至った。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted intensive and experimental studies on the welded portion of an aluminum alloy by upset butt welding, and as a result, have found that the amount of oxide film on the surface to be a butt surface during upset butt welding is determined. It has been found that by appropriately controlling the strength, the joining properties of upset butt welding can be improved without impairing the strength and formability, and the present invention has been accomplished.

【0011】具体的には、この発明のアプセットバット
溶接用アルミニウム合金材は、アプセットバット溶接を
行なう際の突合せ面となるべき部分の表面の酸化皮膜が
200オングストローム以下の厚みとされていることを
特徴とするものである。
More specifically, the aluminum alloy material for upset butt welding according to the present invention is characterized in that an oxide film on a surface to be a butt surface when performing upset butt welding has a thickness of 200 angstroms or less. It is a feature.

【0012】[0012]

【作用】アプセットバット溶接において接合性を左右す
る要因は、接合温度とアプセット長さ(加圧前の初期電
極間距離から加圧終了時の最終電極間距離を引いた長
さ;したがってどの程度接合面が加工されたかの目安と
なる値)、および接合時における突合せ面での表面状況
等が挙げられる。
[Function] In upset butt welding, the factors that influence the joining properties are the joining temperature and the upset length (the length obtained by subtracting the final interelectrode distance after pressurization from the initial interelectrode distance before pressurization; (A value that serves as an indicator of whether the surface has been processed), and the surface condition of the butted surface at the time of joining.

【0013】ところでアルミニウム合金は、表面に非導
電性の硬くて脆い酸化皮膜が存在し、また特にMgを多
量に含有する系のアルミニウム合金では酸化皮膜は強固
なものとなっている。このようなアルミニウム合金につ
いてのアプセットバット溶接においては、先ず突合せ面
の抵抗で接合界面付近の温度が上昇し、ある程度のアプ
セットを行なって接合面の酸化皮膜が破壊されてから、
接合界面の互いの原子同士が結合して接合が完了する。
したがってアルミニウム合金のアプセットバット溶接に
おいては、酸化皮膜が破壊されることが必須であるた
め、酸化皮膜の厚みが接合性に大きな影響を与える。
By the way, an aluminum alloy has a hard and brittle non-conductive oxide film on its surface, and in particular, an aluminum alloy containing a large amount of Mg has a strong oxide film. In the upset butt welding of such an aluminum alloy, first, the temperature near the joining interface rises due to the resistance of the butt surface, and after a certain degree of upsetting, the oxide film on the joining surface is destroyed.
The atoms are bonded to each other at the bonding interface to complete the bonding.
Therefore, in upset butt welding of an aluminum alloy, it is essential that the oxide film is destroyed, and the thickness of the oxide film has a great effect on the bondability.

【0014】もちろん接合温度やアプセット長さも無視
できず、電流を増加させて接合温度を高くしたりまたア
プセット長さを長くすれば、酸化皮膜の破壊は容易とな
るが、アプセット長さを長くすれば、バリとして押出さ
れる量が多くなる問題が生じ、また電流値の増加により
接合温度を高くすれば、エネルギコストの増大を招く等
の問題が生じる。これに対し、突合せ面の酸化皮膜の厚
みを小さくすれば、より低い接合温度、より少ないエネ
ルギで、容易に酸化皮膜を破壊させ、接合性を向上させ
ることができる。そして本発明者等が種々実験・検討を
重ねた結果、特に酸化皮膜の厚みが平均で200オング
ストローム以下である場合に、良好な接合性が得られる
ことを見出したのである。
Of course, the joining temperature and the upset length cannot be ignored. If the joining temperature is increased by increasing the current or the upset length is increased, the oxide film can be easily broken, but the upset length must be increased. For example, there is a problem that the amount of extruded burrs increases, and if the joining temperature is increased by increasing the current value, problems such as an increase in energy cost occur. On the other hand, if the thickness of the oxide film on the butt surface is reduced, the oxide film can be easily broken at a lower joining temperature and with less energy, and the joining property can be improved. As a result of repeated experiments and studies by the present inventors, it has been found that good bonding properties can be obtained particularly when the average thickness of the oxide film is 200 Å or less.

【0015】さらにこの発明について詳細に説明する。Further, the present invention will be described in detail.

【0016】この発明において適用対象となるアルミニ
ウム合金の種類、成分組成は特に限定されるものではな
く、通常の1000番系(純Al系)、2000番系
(Al−Cu−Mg系)、3000番系(Al−Mn
系)、4000番系(Al−Si系)、5000番系
(Al−Mg系)、6000番系(Al−Mg−Si
系)、7000番系(Al−Zn−Mg系、Al−Zn
−Mg−Cu系)、8000番系(Al−Fe系ほか)
等の各合金に適用可能である。但し、自動車用2ピース
ホイールのリム材に適用する場合には、成形性、疲労強
度、強度等を考慮して、5000番系のAl−Mg系合
金を用いることが望ましく、またこのAl−Mg系合金
でも特に合金自体の特性としてアプセットバット溶接性
が良好な合金として、Mg2.0〜5.0%(重量%、
以下同じ)を含有し、不純物としてのFeが0.3%以
下、同じく不純物としてのSiが0.3%以下にそれぞ
れ規制され、また必要に応じてMn0.01〜1.3
%、Cr0.01〜0.20%、Zr0.01〜0.2
5%、V0.01〜0.30%、Cu0.01〜0.8
0%のうちの1種または2種以上を含み、さらに好まし
くはBeを0.0001〜0.01%を含み、そのほか
必要に応じて0.25%以下のTiを単独でもしくは
0.05%以下のBと組合せて含有し、残部がAlおよ
びその他の不可避的不純物よりなる合金を用いることが
望ましい。
The type and composition of the aluminum alloy to which the present invention is applied are not particularly limited, and are usually of the 1000 series (pure Al series), the 2000 series (Al-Cu-Mg series), and 3000 series. Series (Al-Mn
No. 4000 system (Al-Si system), No. 5000 system (Al-Mg system), No. 6000 system (Al-Mg-Si system)
7000 series (Al-Zn-Mg series, Al-Zn
-Mg-Cu type), No.8000 type (Al-Fe type, etc.)
And the like. However, when applied to the rim material of a two-piece wheel for automobiles, it is desirable to use a 5000-series Al-Mg-based alloy in consideration of formability, fatigue strength, strength, and the like. Even in the case of a system-based alloy, Mg 2.0 to 5.0% (weight%,
The same shall apply hereinafter), Fe as an impurity is regulated to 0.3% or less, and Si as an impurity is regulated to 0.3% or less, respectively, and Mn is 0.01 to 1.3 as required.
%, Cr 0.01 to 0.20%, Zr 0.01 to 0.2
5%, V 0.01 to 0.30%, Cu 0.01 to 0.8
0% or more, more preferably 0.0001 to 0.01% Be, and if necessary, 0.25% or less of Ti alone or 0.05%. It is desirable to use an alloy that is contained in combination with the following B and the balance is made of Al and other unavoidable impurities.

【0017】このようなAl−Mg系合金における成分
元素の添加理由は次の通りである。
The reasons for adding the component elements in such an Al-Mg based alloy are as follows.

【0018】Mg:Mgは自動車用2ピースホイールの
リム材として使用されるAl−Mg系合金の必須元素で
あって、強度、成形性、溶接性向上のために添加され
る。Mg量が2.0%未満では充分な強度、疲労強度が
得られずまた成形性も低くなる。一方Mgが5.0%を
越えれば溶接性が低下し、また耐応力腐食割れ性も劣化
する。したがってMgは2.0%〜5.0%の範囲内が
好ましい。
Mg: Mg is an essential element of an Al-Mg alloy used as a rim material of a two-piece wheel for automobiles, and is added for improving strength, formability and weldability. If the amount of Mg is less than 2.0%, sufficient strength and fatigue strength cannot be obtained, and the formability also becomes low. On the other hand, if the Mg content exceeds 5.0%, the weldability decreases and the stress corrosion cracking resistance also deteriorates. Therefore, Mg is preferably in the range of 2.0% to 5.0%.

【0019】Fe,Si: FeおよびSiは通常のアルミニウム合金において不可
避的に含有される不純物元素であるが、Fe,Siは成
形性、耐食性を低下させるから、それぞれ0.3%以下
に規制することが望ましい。特にアプセットバット溶接
の接合性を考慮すれば、Fe量が0.25%を越えれ
ば、アプセットバット溶接における接合性が低下するか
ら、Fe量は0.25%以下に規制することが好まし
く、より最適なFe量は0.15%以下である。またS
i量が0.20%を越えてもアプセットバット溶接にお
ける接合性が低下するから、Si量は0.20%以下に
規制することが好ましく、より最適なSi量は0.15
%以下であり、さらに好ましくは0.10%未満であ
る。
Fe and Si: Fe and Si are impurity elements inevitably contained in ordinary aluminum alloys. However, Fe and Si are restricted to 0.3% or less, respectively, because they reduce the formability and corrosion resistance. It is desirable. In particular, considering the bondability of upset butt welding, if the Fe content exceeds 0.25%, the bondability in upset butt welding decreases, so the Fe content is preferably regulated to 0.25% or less. The optimum amount of Fe is 0.15% or less. Also S
Even if the i content exceeds 0.20%, the bondability in upset butt welding decreases, so the Si content is preferably regulated to 0.20% or less, and the more optimal Si content is 0.15%.
%, More preferably less than 0.10%.

【0020】Mn,Cr,Zr,V,Cu:これらの元
素はアルミニウム合金の強度をより一層向上させ、また
再結晶粒の微細化を通じて成形性をさらに向上させる効
果があるから、1種または2種以上を添加することが好
ましい。それぞれ0.01%未満では上述の効果が充分
に得られず、一方Mnが1.3%を、Crが0.20%
を、Zrが0.25%を、Vが0.30%をそれぞれ越
えれば、鋳造時に粗大金属間化合物が生成されて、成形
性、靱性、圧延性が低下する。またCuが0.80%を
越えれば、圧延時の耳割れが大きくなり、また耐食性の
低下が著しくなる。したがってMnは0.01〜1.3
%、Crは0.01〜0.20%、Zrは0.01〜
0.25%、Vは0.01〜0.30%、Cuは0.0
1〜0.80%の範囲内とすることが好ましい。
Mn, Cr, Zr, V, Cu: These elements have the effect of further improving the strength of the aluminum alloy and further improving the formability through the refining of recrystallized grains, so that one or two of these elements can be used. It is preferred to add more than one species. If each is less than 0.01%, the above-mentioned effects cannot be sufficiently obtained, while Mn is 1.3% and Cr is 0.20%.
If Zr exceeds 0.25% and V exceeds 0.30%, a coarse intermetallic compound is generated at the time of casting, and the formability, toughness, and rollability decrease. On the other hand, if Cu exceeds 0.80%, ear cracks at the time of rolling are increased, and the corrosion resistance is significantly reduced. Therefore, Mn is 0.01 to 1.3.
%, Cr is 0.01 to 0.20%, and Zr is 0.01 to 0.2%.
0.25%, V is 0.01 to 0.30%, Cu is 0.0
It is preferable to be within the range of 1 to 0.80%.

【0021】Be:Beはアルミニウム表面の酸化皮膜
の厚みを減少させる効果があり、ひいてはアプセットバ
ット溶接時における接合性を向上させるに有効であるか
ら、0.0001〜0.01%のBeを添加することが
好ましく、特にMgを3.0%以上含有する場合はBe
の添加が有効である。このような効果はBe量が0.0
001%以上で顕著となり、一方0.01%を越えてB
eを添加してもこれらの効果が飽和し、コスト上昇を招
くとともに、鋳造作業時の毒性の点からも好ましくなく
なる。したがってBeの添加量は0.0001〜0.0
1%の範囲内とすることが好ましい。
Be: Be has an effect of reducing the thickness of the oxide film on the aluminum surface, and is effective in improving the joining property at the time of upset butt welding. Therefore, 0.0001 to 0.01% of Be is added. In particular, when Mg is contained at 3.0% or more, Be is used.
Is effective. Such an effect is obtained when the Be amount is 0.0
001% or more, and more than 0.01%
Even if e is added, these effects are saturated, which leads to an increase in cost and is not preferable in terms of toxicity during casting. Therefore, the addition amount of Be is 0.0001 to 0.0.
It is preferable to be within the range of 1%.

【0022】Ti,B: Tiは鋳塊結晶粒の微細化に有効であり、またBはTi
とともに添加することによって同じく鋳塊結晶粒の微細
化に寄与する。Tiが0.25%を越えれば、またBが
0.05%を越えれば鋳造時に粗大な金属間化合物が生
成されて、成形性、圧延性が低下するから、Tiは0.
25%以下、Bは0.05%以下とすることが好まし
い。
Ti, B: Ti is effective for refining ingot crystal grains, and B is Ti
The addition also contributes to the refinement of ingot crystal grains. If Ti exceeds 0.25%, and if B exceeds 0.05%, a coarse intermetallic compound is formed during casting, and the formability and the rollability are reduced.
Preferably, the content of B is 25% or less, and the content of B is 0.05% or less.

【0023】以上のほか、アルミニウム合金の不可避的
不純物としてZnが含有されることがあるが、Znが
0.30%を越えて含有されれば耐食性が低下するか
ら、Znは0.30%以下に抑えることが望ましい。
In addition to the above, Zn may be contained as an unavoidable impurity in an aluminum alloy. However, if Zn exceeds 0.30%, the corrosion resistance is reduced. It is desirable to suppress it.

【0024】次に、前述のように酸化皮膜厚みを200
オングストローム以下に規制するための方法について説
明する。
Next, as described above, the thickness of the oxide film was set to 200
A method for restricting to angstrom or less will be described.

【0025】通常の自動車用ホイールのリム材の如く成
形用に用いるアルミニウム合金材料では、良好な成形性
を得るため、最終焼鈍を行なって軟質材(O材)として
使用することが多い。このような場合には、最終焼鈍条
件を適切に規制することによって酸化皮膜厚みを調節す
ることができる。
Aluminum alloy materials used for molding, such as rim materials for ordinary automobile wheels, are often used as a soft material (O material) after final annealing in order to obtain good formability. In such a case, the oxide film thickness can be adjusted by appropriately regulating the final annealing conditions.

【0026】酸化皮膜を200オングストローム以下と
するための具体的な最終焼鈍条件としては、バッチ焼鈍
の場合には、焼鈍温度を250℃〜400℃の範囲内と
し、焼鈍保持時間を0.5〜5hrの範囲内とすることが
好ましい。焼鈍温度が250℃未満では完全に再結晶が
終了せず、一方400℃を越える高温で焼鈍すれば、酸
化皮膜の厚みが200オングストロームを越えてしま
い、また焼鈍保持時間が0.5hr未満では完全に軟質化
されない場合があり、一方5hrを越えて焼鈍してもエネ
ルギ的に無駄である。さらに、最終焼鈍時の焼鈍雰囲気
は、露点20℃以下の不活性雰囲気または非酸化性雰囲
気で炉内酸素濃度2%以下、または真空雰囲気(1×1
-3Torr以下)とすることが好ましい。
The specific final annealing conditions for controlling the oxide film to 200 Å or less include, in the case of batch annealing, an annealing temperature in the range of 250 ° C. to 400 ° C. and an annealing holding time of 0.5 to 400 ° C. It is preferable to be within the range of 5 hours. If the annealing temperature is lower than 250 ° C., the recrystallization is not completed. On the other hand, if the annealing is performed at a high temperature exceeding 400 ° C., the thickness of the oxide film exceeds 200 angstroms. In some cases, annealing is not performed for more than 5 hours. Further, the annealing atmosphere at the time of final annealing is an inert atmosphere or a non-oxidizing atmosphere having a dew point of 20 ° C. or less, an oxygen concentration of 2% or less in a furnace, or a vacuum atmosphere (1 × 1).
0 -3 Torr or less).

【0027】最終焼鈍として連続焼鈍を適用する場合
は、焼鈍温度を400℃以上550℃以下とし、保持時
間は3分以下、より好ましくは1分以下とすることが好
ましい。またその場合の焼鈍雰囲気としては、露点20
℃以下の不活性雰囲気や非酸化性雰囲気、真空雰囲気
(1×10-3Torr以下)を用いることが好ましい。なお
この場合の加熱方式としては、板厚が厚い場合は、ガス
による加熱方式よりも電磁加熱による方式の方が加熱速
度が速くなって、昇温に要する時間短かくなり、酸化皮
膜の薄質化には好ましい。
When continuous annealing is applied as the final annealing, the annealing temperature is preferably set to 400 ° C. or more and 550 ° C. or less, and the holding time is preferably set to 3 minutes or less, more preferably 1 minute or less. In this case, the annealing atmosphere has a dew point of 20%.
It is preferable to use an inert atmosphere, a non-oxidizing atmosphere, or a vacuum atmosphere (1 × 10 −3 Torr or less) at a temperature of not more than ° C. In this case, as a heating method, when the plate thickness is large, the heating speed is higher in the method using electromagnetic heating than in the heating method using gas, the time required for temperature rise is shorter, and the thinner oxide film is required. Is preferred for

【0028】一方、最終焼鈍条件の規制によらず、他の
方法で酸化皮膜の厚みを200オングストローム以下に
規制することも可能である。その一つの方法としては、
最終焼鈍後に突き合わせ面となる表面に研削や切削、あ
るいはシャー切断、ソー切断等の機械的除去手段を適用
したり、あるいは化学的エッチングもしくは電気化学的
エッチング(電解エッチング)を施して、表面の酸化皮
膜を除去して200オングストローム以下にする方法が
ある。特に自動車用ホイールのリム材の製造において
は、コイル納入後のアプセットバット溶接前の工程とし
て、コイルから板にギャップシャーで切断する工程を設
けて、切断後直ちに(酸化が進行する前に)アプセット
バット溶接を行なえば、酸化皮膜の影響がほとんどなく
なって良好な接合性が得られる。
On the other hand, regardless of the regulation of the final annealing conditions, it is also possible to regulate the thickness of the oxide film to 200 angstrom or less by another method. One way is to
Oxidation of the surface by applying mechanical removal means such as grinding, cutting, shear cutting, saw cutting, or the like, or performing chemical etching or electrochemical etching (electrolytic etching) on the surface to be the butt surface after final annealing There is a method of removing the film to 200 Å or less. In particular, in the production of rim materials for automobile wheels, a step of cutting the coil from the plate with a gap shear is provided as a step before the upset butt welding after the coil is delivered, and the upset is performed immediately after cutting (before oxidation progresses). When butt welding is performed, the effect of the oxide film is almost eliminated, and good joining properties can be obtained.

【0029】ここで、酸化皮膜を除去するための化学エ
ッチング方法としては、アルカリエッチング、酸による
エッチングのいずれでも良いが、自動車ホイール用リム
材のようなAl−Mg系合金の場合には、Mg系の酸化
物が多いため、酸によるエッチングの方がより効果的で
ある。以下にアルカリエッチング、酸エッチングの好ま
しい条件例を示す。
Here, the chemical etching method for removing the oxide film may be any of alkali etching and acid etching. In the case of an Al-Mg alloy such as a rim material for an automobile wheel, Mg is used. Since there are many system-based oxides, etching with an acid is more effective. Preferred examples of conditions for alkali etching and acid etching are shown below.

【0030】アルカリエッチング:室温以上の浴温の
0.5〜20%NaOH水溶液に数秒から数分程度の適
当な時間浸漬して水洗し、その後10%以上のHNO3
水溶液でスマット除去を行ない、水洗する。
Alkali etching: immersion in a 0.5-20% aqueous NaOH solution at a bath temperature of room temperature or higher for an appropriate time of several seconds to several minutes, washing with water, and then 10% or more of HNO 3
Remove the smut with an aqueous solution and wash with water.

【0031】酸エッチング:0.5〜40%硫酸水溶
液、あるいは0.5〜66%硝酸水溶液、または1〜3
%のフッ酸を含む10〜30%硝酸水溶液中に浸漬し、
水洗する。但しMg含有量が高い合金では、80〜90
℃の10〜20%硫酸水溶液に2〜3分浸漬し、さらに
40〜50%硫酸水溶液中に5〜10秒浸漬することが
好ましい。
Acid etching: 0.5 to 40% sulfuric acid aqueous solution, or 0.5 to 66% nitric acid aqueous solution, or 1 to 3
Immersed in a 10-30% nitric acid aqueous solution containing
Wash with water. However, for alloys having a high Mg content, 80 to 90
It is preferable to immerse in a 10 to 20% aqueous sulfuric acid solution at a temperature of 2 ° C. for 2 to 3 minutes, and further immerse in a 40 to 50% aqueous sulfuric acid solution for 5 to 10 seconds.

【0032】なお前述の説明では自動車用ホイールのリ
ム材を例に挙げて板材(圧延材)を中心に述べたが、板
材に限らず各種形材、棒材、あるいは線材等にも適用で
きることはもちろんである。
In the above description, the rim material of an automobile wheel is taken as an example and a plate material (rolled material) is mainly described. However, the present invention is not limited to the plate material but can be applied to various shapes, bars, wires, and the like. Of course.

【0033】[0033]

【実施例】【Example】

実施例1 表1の合金No.A1〜A3に示す組成の板厚5.0mmの
圧延板コイル(テンパーH18)を製造した。各圧延板
コイルについて、幅200mm、長さ1600mmにギャッ
プシャーで切断した後、表2の焼鈍条件No.1〜4に示
す条件で最終焼鈍を行ない、軟質材(テンパーO)とし
た。なお最終焼鈍の加熱速度は約50℃/hrであった。
Example 1 Alloy No. 1 in Table 1 was used. Rolled plate coils (temper H18) having a composition of A1 to A3 and a plate thickness of 5.0 mm were produced. After cutting each rolled sheet coil to a width of 200 mm and a length of 1600 mm with a gap shear, the annealing condition Nos. The final annealing was performed under the conditions 1 to 4 to obtain a soft material (tempered O). The heating rate of the final annealing was about 50 ° C./hr.

【0034】このように処理した各合金板について、表
3の溶接条件No.1〜3に示す条件でアプセットバット
溶接を行なった。なお溶接時の応力付加としては、スク
イズ時と、最終の接合部を外側にバリとして押し出すア
プセット時との2段階に分けられる場合があり、スクイ
ズ時およびアプセット時とも同じ応力を付加しても良い
が、一般にアプセット時の応力をスクイズ時よりも高く
することが多い。そこでこの実施例でも両者の条件で溶
接を行なった。
For each of the alloy sheets thus treated, the welding conditions No. Upset butt welding was performed under the conditions shown in 1-3. The application of stress during welding may be divided into two stages: squeezing and upsetting in which the final joint is pushed outward as burrs. The same stress may be applied during squeezing and upsetting. However, in general, the stress at the time of upsetting is often higher than that at the time of squeezing. Therefore, in this embodiment, welding was performed under both conditions.

【0035】アプセットバット溶接後、接合部のバリを
除去してから、曲げ半径7.0mmで接合部を中心として
180°曲げ試験を行ない、試験後の溶接接合部におけ
る割れ発生状況を目視により調べた。なお試験個数は各
条件で100個とした。表4に溶接接合部の割れ発生率
(100×接合部割れ長さ/溶接長さ)を示す。また酸
化皮膜厚みも調べたので、その結果も表4中に併せて示
す。この酸化皮膜厚さは、グロー放電スペクトロメータ
(GDS)を用いてGDSでの酸素カウント量が半分に
なる位置までのスパッタリング距離とした。
After the upset butt welding, burrs were removed from the joint, and a 180 ° bending test was conducted around the joint at a bending radius of 7.0 mm, and the occurrence of cracks in the weld joint after the test was visually examined. Was. The number of tests was 100 under each condition. Table 4 shows the crack occurrence rate of the welded joint (100 x joint crack length / weld length). The thickness of the oxide film was also examined, and the results are also shown in Table 4. The thickness of the oxide film was defined as a sputtering distance to a position where the oxygen count in the GDS was reduced by half using a glow discharge spectrometer (GDS).

【0036】[0036]

【表1】 [Table 1]

【0037】[0037]

【表2】 [Table 2]

【0038】[0038]

【表3】 [Table 3]

【0039】[0039]

【表4】 [Table 4]

【0040】表4から明らかなように、酸化皮膜の厚み
が200オングストローム以下の本発明例では、200
オングストロームを越える比較例の場合と比べていずれ
も接合部の割れ率が著しく低く、アプセットバット溶接
における接合性に優れていることが判る。
As apparent from Table 4, in the present invention example in which the thickness of the oxide film is 200 angstroms or less, 200
It can be seen that the cracking rate of the joint is significantly lower in each of the comparative examples than in the case of the comparative example exceeding Å, and that the jointability in upset butt welding is excellent.

【0041】実施例2 表5の合金No.B1〜B4および表1の合金No.A2,
A3に示す組成の板厚5.0mmの圧延板コイル(テンパ
ーH18)を製造した。各圧延板コイルについて、幅2
00mm、長さ1600mmにギャップシャーで切断した
後、バッチ炉を用いて350℃×2時間の最終焼鈍を行
なって軟質材(テンパーO)とした。なお最終焼鈍の加
熱速度は約50℃/hrであり、また炉内雰囲気は、炉内
の酸素濃度が1%以下、露点2℃であった。その後、各
板について表6の処理方法No.0〜7に示すような種々
の方法で酸化皮膜厚み調整を行なった。
Example 2 The alloys of Table 5 B1 to B4 and the alloy Nos. A2
A rolled plate coil (temper H18) having a composition shown in A3 and having a plate thickness of 5.0 mm was produced. For each rolled sheet coil, width 2
After cutting to a thickness of 00 mm and a length of 1600 mm with a gap shear, final annealing was performed at 350 ° C. for 2 hours using a batch furnace to obtain a soft material (tempered O). The heating rate of the final annealing was about 50 ° C./hr, and the atmosphere in the furnace was such that the oxygen concentration in the furnace was 1% or less and the dew point was 2 ° C. Then, for each plate, the treatment method No. The oxide film thickness was adjusted by various methods as shown in 0 to 7.

【0042】上記の処理後、表7の溶接条件No.1〜4
に示す条件でアプセットバット溶接を行ない、接合部の
バリを除去した後、曲げ半径7.0mmで接合部を中心と
して180°曲げ試験を行ない、曲げ試験後の接合部の
割れ発生状況を実施例1と同様にして調べ、割れ発生率
を求めた。その結果を表8に示す。
After the above treatment, the welding conditions No. 1-4
After the upset butt welding was performed under the conditions shown in Table 1 and the burrs of the joint were removed, a 180 ° bending test was performed around the joint with a bending radius of 7.0 mm. Investigation was performed in the same manner as in Example 1 to determine the crack occurrence rate. Table 8 shows the results.

【0043】[0043]

【表5】 [Table 5]

【0044】[0044]

【表6】 [Table 6]

【0045】[0045]

【表7】 [Table 7]

【0046】[0046]

【表8】 [Table 8]

【0047】表8から明らかなように、酸化皮膜調整処
理の方法の種類を問わず、酸化皮膜厚みを200オング
ストローム以下とすることによって良好な接合性が得ら
れることが判る。
As is clear from Table 8, it can be seen that good bondability can be obtained by setting the thickness of the oxide film to 200 Å or less regardless of the method of the oxide film adjustment treatment.

【0048】[0048]

【発明の効果】前述の実施例からも明らかなように、こ
の発明のアプセットバット溶接用アルミニウム合金材
は、アプセットバット溶接を行なう際の突合せ面となる
べき部分の表面の酸化皮膜の厚みを200オングストロ
ーム以下に規制することによって、強度および成形性を
損なうことなく、アプセットバット溶接による接合部の
接合性を向上させることができ、そのためアプセットバ
ット溶接後に成形加工を行なう場合でも接合部に割れが
発生するおそれが極めて少ない。したがってこの発明の
アプセットバット溶接用アルミニウム合金材は、自動車
用2ピースホイールのリムで代表される溶接部品、溶接
構造材に最適であり、またそのほか各種機械部品や電縫
管などにも適用することができる。
As is clear from the above-described embodiment, the aluminum alloy material for upset butt welding according to the present invention has an oxide film thickness of 200 mm on the surface to be a butt surface when performing upset butt welding. By restricting to angstrom or less, it is possible to improve the jointability of the joint by upset butt welding without impairing the strength and formability, so cracks occur at the joint even when forming processing is performed after upset butt welding There is very little risk of doing this. Therefore, the aluminum alloy material for upset butt welding of the present invention is most suitable for welding parts and welding structural materials represented by the rim of a two-piece wheel for automobiles, and is also applicable to various mechanical parts and ERW pipes. Can be.

フロントページの続き (72)発明者 宮崎 康信 千葉県富津市新富20−1 新日本製鐵株 式会社 技術開発本部内 (72)発明者 小原 昌弘 千葉県富津市新富20−1 新日本製鐵株 式会社 技術開発本部内 (56)参考文献 特開 平3−257183(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23K 11/02 B23K 11/16 B23K 11/18 C22C 21/06 Continued on the front page (72) Inventor Yasunobu Miyazaki 20-1 Shintomi, Futtsu-shi, Chiba Nippon Steel Corporation Technology Development Division (72) Inventor Masahiro Ohara 20-1 Shintomi, Futtsu-shi, Chiba Nippon Steel Corporation (56) References JP-A-3-257183 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) B23K 11/02 B23K 11/16 B23K 11/18 C22C 21/06

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 アプセットバット溶接を行なう際の突合
せ面となるべき部分の表面の酸化皮膜が200オングス
トローム以下の厚みとされていることを特徴とする、ア
プセットバット接合性に優れたアプセットバット溶接用
アルミニウム合金材。
1. An upset butt welding excellent in upset butt joining, characterized in that an oxide film on a surface to be a butt surface when performing upset butt welding has a thickness of 200 Å or less. Aluminum alloy material.
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