JP5202979B2 - Flux for welding Mg-containing aluminum alloy material and flux-cored wire for welding using the same - Google Patents
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自動車の各種構成部品などを製作する際には、Ｍｇ含有アルミニウム合金材と鉄系材とをミグブレージング溶接によって接合したり、Ｍｇ含有アルミニウム合金材同士をアーク溶接によって接合したりすることが必要とされる。本発明は、前記溶接に使用されるＭｇ含有アルミニウム合金材溶接用フラックス及びそれを用いた溶接用フラックス入りワイヤに関するものである。 When manufacturing various components of automobiles, it is necessary to join Mg-containing aluminum alloy materials and iron-based materials by MIG brazing welding, or to join Mg-containing aluminum alloy materials together by arc welding. Is done. The present invention relates to an Mg-containing aluminum alloy material welding flux used for the welding and a welding flux-cored wire using the same.
金属材の表面は通常、酸化皮膜で覆われている。金属材同士を接合するためにはその酸化皮膜を除去し、金属材同士を接触させる必要がある。アルミニウムは一般に鋼より耐食性に優れており、アルミニウム表面には緻密な酸化皮膜が存在する。そして、この酸化皮膜を除去するため、酸洗浄やアルカリ洗浄を行うことが考えられる。しかし、アルミニウムは酸化されやすいため、洗浄後すぐに酸化皮膜が再生される。なお、鋼においても、厚い酸化皮膜は溶接性を低下させる。 The surface of the metal material is usually covered with an oxide film. In order to join the metal materials, it is necessary to remove the oxide film and bring the metal materials into contact with each other. Aluminum generally has better corrosion resistance than steel, and a dense oxide film exists on the aluminum surface. In order to remove the oxide film, it is conceivable to perform acid cleaning or alkali cleaning. However, since aluminum is easily oxidized, the oxide film is regenerated immediately after cleaning. Also in steel, a thick oxide film reduces weldability.
このため、アルミニウム合金材の溶接にあたり、その表面の酸化皮膜の除去と酸化防止とを目的に、溶接用フラックスが使用される。溶接用フラックスは、溶接時に融解して、酸化皮膜を溶解するとともに、溶接されるアルミニウム合金材の新生面を覆って再酸化を防止する。 For this reason, when welding an aluminum alloy material, a welding flux is used for the purpose of removing the oxide film on the surface and preventing oxidation. The welding flux melts at the time of welding, dissolves the oxide film, and covers the new surface of the aluminum alloy material to be welded to prevent reoxidation.
溶接用フラックスとしては、塩化物系フラックス、フッ化物系フラックス、酸化物系フラックスなどが用いられる。塩化物系フラックスは、接合後に残存した場合に耐食性を劣化させることがある。また、酸化物系フラックスは、酸化皮膜を溶解する溶解性が高くない。そこで、溶接用フラックスとして、フッ化物系フラックスが推奨されている。このフッ化物系フラックスには、ＣｓＦ−ＡｌＦ３系フラックスや、ＫＦ−ＡｌＦ３系フラックスが知られている。 As the welding flux, a chloride flux, a fluoride flux, an oxide flux, or the like is used. Chloride-based fluxes may deteriorate the corrosion resistance when remaining after bonding. Moreover, the oxide flux does not have high solubility for dissolving the oxide film. Therefore, a fluoride-based flux is recommended as a welding flux. As this fluoride flux, CsF—AlF 3 flux and KF—AlF 3 flux are known.
ところで、特開２００３−２１１２７０号公報には、溶接用フラックス入りワイヤを用い、Ｍｇ含有アルミニウム合金部材（ＪＩＳ Ａ５０５２相当，板厚２ｍｍ）と軟鋼部材（ＪＩＳ ＳＰＣＣ相当，板厚２ｍｍ）とを交流パルスＭＩＧ溶接によって接合する技術が開示されている。
By the way, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-212270, a flux-cored wire for welding is used, and an AC pulse is formed between an Mg-containing aluminum alloy member (equivalent to JIS A5052,
前記従来の溶接用フラックス入りワイヤは、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化アルミニウム（ＡｌＦ３）、フッ化カリウム（ＫＦ）及び酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を少なくとも成分として含むフラックスを芯材とし、これをアルミニウム又はアルミニウム合金からなる被覆材（外皮）で被覆して形成されるものである。 The conventional flux-cored wire for welding has, as a core, a flux containing at least cesium fluoride (CsF), aluminum fluoride (AlF 3 ), potassium fluoride (KF), and aluminum oxide (Al 2 O 3 ) as components. These are formed by coating with a covering material (outer skin) made of aluminum or an aluminum alloy.
しかしながら、１．０質量％以上のＭｇを含有するＭｇ含有アルミニウム合金材と鉄系材とをミグブレージング溶接する場合、あるいは、前記Ｍｇ含有アルミニウム合金材同士をアーク溶接する場合、ＡｌＦ３を含有する前述した従来の溶接用フラックス入りワイヤを使用すると、フラックス中のＡｌが還元されることでフラックスが分解されるためと推定される理由により、溶接金属の濡れ性が悪いため、ビード幅がほぼ一定で、接合線に沿って連続する良好なビードを形成することがむずかしかった。このように、ＡｌＦ３を含有する前述した従来の溶接用フラックス入りワイヤでは、良好なビードを形成することがむずかしく、そのため、所要の継手強度を有する良好な溶接接合体が得られないという問題があった。なお、フッ化セシウムは潮解性が極めて強いものであるため、前記従来の溶接用フラックス入りワイヤでは、その製造に際し、被覆材へのフラックスの充填が困難となったり、フッ化セシウムの潮解によって保管中のワイヤに腐食が発生したりするという不具合もある。
そこで、本発明の課題は、Ｍｇを１．０〜５．６質量％の範囲内で含有し、構造材として使用されるＭｇ含有アルミニウム合金材について、前記Ｍｇ含有アルミニウム合金材と鉄系材との溶接、あるいは前記Ｍｇ含有アルミニウム合金材同士の溶接を行うにあたり、良好なビードを安定して形成することができ、これにより所要の継手強度を有する良好な溶接接合体を得ることができるようにした、Ｍｇ含有アルミニウム合金材溶接用フラックス及びそれを用いた溶接用フラックス入りワイヤを提供することにある。 Therefore, the object of the present invention is to contain Mg in a range of 1.0 to 5.6% by mass and use the Mg-containing aluminum alloy material and the iron-based material for the Mg-containing aluminum alloy material used as a structural material. In order to perform welding or welding of the Mg-containing aluminum alloy materials, a good bead can be stably formed, so that a good welded joint having a required joint strength can be obtained. Another object of the present invention is to provide an Mg-containing aluminum alloy material welding flux and a welding flux-cored wire using the same.
前記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。 In order to solve the above problems, the present invention takes the following technical means.
請求項１の発明は、Ｍｇを１．０〜５．６質量％の範囲内で含有するＭｇ含有アルミニウム合金材と鉄系材との溶接、あるいは前記Ｍｇ含有アルミニウム合金材同士の溶接に用いられるＭｇ含有アルミニウム合金材溶接用フラックスであって、化学組成が（Ｎａ，Ｋ）ｘＬａＦｙ（ただし、０＜ｘ≦２０、ｙ＝ｘ＋３）であることを特徴とするＭｇ含有アルミニウム合金材溶接用フラックスである。 The invention of claim 1 is used for welding of an Mg-containing aluminum alloy material containing Mg in a range of 1.0 to 5.6% by mass and an iron-based material, or welding of the Mg-containing aluminum alloy materials. Mg-containing aluminum alloy material welding flux having a chemical composition of (Na, K) x LaF y (where 0 <x ≦ 20, y = x + 3) It is flux.
請求項２の発明は、Ｍｇを１．０〜５．６質量％の範囲内で含有するＭｇ含有アルミニウム合金材と鉄系材との溶接、あるいは前記Ｍｇ含有アルミニウム合金材同士の溶接に用いられる溶接用フラックス入りワイヤであって、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる外皮の内側に、化学組成が（Ｎａ，Ｋ）ｘＬａＦｙ（ただし、０＜ｘ≦２０、ｙ＝ｘ＋３）であるフラックスが充填されてなることを特徴とする溶接用フラックス入りワイヤである。
The invention of
本発明のＭｇ含有アルミニウム合金材溶接用フラックス（以下、単に溶接用フラックスともいう。）は、化学組成が（Ｎａ，Ｋ）ｘＬａＦｙ（ただし、０＜ｘ≦２０、ｙ＝ｘ＋３）であって、Ａｌを含有せず、Ｍｇより卑な金属であるＬａのフッ化物を含有するものである。また、本発明の溶接用フラックス入りワイヤは、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる外皮の内側に、前記化学組成の溶接用フラックスが充填されてなるものである。これにより、本発明のＭｇ含有アルミニウム合金材溶接用フラックス、又は溶接用フラックス入りワイヤによれば、Ｍｇを１．０〜５．６質量％の範囲内で含有するＭｇ含有アルミニウム合金材と鉄系材との溶接、あるいは前記Ｍｇ含有アルミニウム合金材同士の溶接に際し、フラックス入りワイヤからの溶滴がスムースに接合部へ移行することや、溶接金属の濡れ性が良いことにより、ビードが断続するようなことがなく、ビード幅がほぼ一定で、接合線に沿って連続する良好なビードを形成することができる。 The Mg-containing aluminum alloy welding flux of the present invention (hereinafter also referred to simply as welding flux) has a chemical composition of (Na, K) x LaF y (where 0 <x ≦ 20, y = x + 3). Thus, it does not contain Al and contains a fluoride of La, which is a base metal than Mg. Further, the welding flux-cored wire of the present invention is formed by filling a welding flux having the above-mentioned chemical composition inside an outer skin made of aluminum or an aluminum alloy. Thus, according to the Mg-containing aluminum alloy material welding flux or the welding flux-cored wire of the present invention, the Mg-containing aluminum alloy material containing iron in the range of 1.0 to 5.6% by mass and the iron system When welding with materials or welding between the Mg-containing aluminum alloy materials, the bead breaks due to the smooth transition of the droplets from the flux-cored wire to the joint and the good wettability of the weld metal. Therefore, a good bead having a substantially constant bead width and continuous along the joining line can be formed.
前述したように、Ｍｇを１．０〜５．６質量％の範囲内で含有するＭｇ含有アルミニウム合金材と鉄系材とをミグブレージング溶接する場合、あるいは、前記Ｍｇ含有アルミニウム合金材同士をアーク溶接する場合、ＣｓＦ−ＡｌＦ３系フラックスや、ＫＦ−ＡｌＦ３系フラックスのようにＡｌＦ３を含有する従来の溶接用フラックス入りワイヤを使用すると、ビードが断続し、ビード幅がほぼ一定で、接合線に沿って連続するビードを形成することがむずかしかった。 As described above, when Mg brazing welding of an Mg-containing aluminum alloy material and an iron-based material containing Mg in the range of 1.0 to 5.6% by mass, or arcing the Mg-containing aluminum alloy materials together. When welding, if a conventional welding flux-cored wire containing AlF 3 such as CsF-AlF 3 flux or KF-AlF 3 flux is used, the bead is intermittent, the bead width is almost constant, It was difficult to form a continuous bead along the line.
これは、ＡｌがＭｇより貴な金属であるため、溶接時に被溶接材であるＭｇ含有アルミニウム合金材中のＭｇによって、溶接用フラックス中のＡｌが還元されることで、溶接用フラックスが分解されるためと推定される。この溶接用フラックスが分解されるため、溶接金属の濡れ性が悪化して、良好なビードが得られにくいのであると推定される。 This is because Al is a noble metal than Mg, so the welding flux is decomposed by reducing the Al in the welding flux by Mg in the Mg-containing aluminum alloy material that is the welded material during welding. It is estimated that. Since this welding flux is decomposed, it is estimated that the wettability of the weld metal deteriorates and it is difficult to obtain a good bead.
そこで、本発明者らは、Ｍｇより卑な金属であるＬａのフッ化物を含有するフラックス組成について検討した。その結果、Ｍｇを１．０〜５．６質量％の範囲内で含有するＭｇ含有アルミニウム合金材と鉄系材とのミグブレージング溶接、あるいは前記Ｍｇ含有アルミニウム合金材同士のアーク溶接に際し、化学組成が（Ｎａ，Ｋ）ｘＬａＦｙ（ただし、０＜ｘ≦２０、ｙ＝ｘ＋３）である溶接用フラックスを用いることにより、良好なビードが形成できることを見出したものである。ここで、（Ｎａ，Ｋ）ｘＬａＦｙ（ただし、０＜ｘ≦２０、ｙ＝ｘ＋３）という化学組成は、フラックス全体の組成を表している。本発明の溶接用フラックスの形態は、均一な固溶体であってもよいし、あるいは、ＮａＦ、ＫＦ、ＬａＦ３、ＮａＬａＦ４、ＫＬａＦ４などを、前記化学組成をなすように混合してなる混合物であってもよい。 Therefore, the present inventors examined a flux composition containing a fluoride of La, which is a base metal than Mg. As a result, in the MIG brazing welding of Mg-containing aluminum alloy material containing Mg in the range of 1.0 to 5.6 mass% and the iron-based material, or arc welding of the Mg-containing aluminum alloy materials, the chemical composition Has been found that a good bead can be formed by using a welding flux in which (Na, K) x LaF y (where 0 <x ≦ 20, y = x + 3). Here, the chemical composition of (Na, K) x LaF y (where 0 <x ≦ 20, y = x + 3) represents the composition of the entire flux. The form of the welding flux of the present invention may be a uniform solid solution, or a mixture obtained by mixing NaF, KF, LaF 3 , NaLaF 4 , KLaF 4 and the like so as to form the chemical composition. There may be.
本発明の溶接用フラックスは、Ｍｇより貴な金属元素を一切含まないため、Ｍｇ含有アルミニウム合金材中のＭｇとの酸化還元反応が起こらない。このため、従来の溶接用フラックスとは違って、フラックスの分解が起こらない。また、本発明の溶接用フラックスは、Ｍｇ、Ａｌより卑な金属元素であるＮａ、Ｋ及びＬａのみを含むため、従来の溶接用フラックスとは違って、溶接時にＭｇ、Ａｌと置換めっき反応を起こしたり、アルミナが溶接部に生成したりすることがない。 Since the welding flux of the present invention does not contain any noble metal element than Mg, no oxidation-reduction reaction with Mg in the Mg-containing aluminum alloy material occurs. For this reason, unlike conventional welding fluxes, the flux does not decompose. In addition, the welding flux of the present invention includes only Na, K and La, which are base elements that are lower than Mg and Al. Therefore, unlike conventional welding fluxes, it undergoes displacement plating reaction with Mg and Al during welding. It does not occur and alumina does not form in the weld.
このように、本発明の溶接用フラックスは、フラックスの分解が起こらず、溶接部への置換めっきやアルミナの生成が起こらないことから、溶接金属の濡れ性が良好である。また、Ｌａのフッ化物を含有しているので、フラックス入りワイヤからの溶滴がスムースに接合部へ移行する。したがって、本発明の溶接用フラックス、又は本発明溶接用フラックス入りワイヤによれば、良好なビードを安定して形成することができ、これにより所要の継手強度を有する良好な溶接接合体を得ることができる。 As described above, the welding flux of the present invention has good weld metal wettability because the flux is not decomposed and displacement plating or alumina is not generated on the weld. Moreover, since the fluoride of La is contained, the droplets from the flux-cored wire smoothly move to the joint. Therefore, according to the welding flux of the present invention or the flux-cored wire of the present invention, a good bead can be stably formed, thereby obtaining a good welded joint having a required joint strength. Can do.
ここで、本発明の溶接用フラックスにおいて、前記ｘが０の場合、すなわち、Ｌａのフッ化物のみの場合、フラックスの融点が１４００℃以上と高くなるため、短時間でのフラックスの溶融が困難となって、溶接に適用できない。また、ｘが２０を超える場合、溶融フラックス中のフッ化物イオン濃度が高くなるため、酸化皮膜のみならず被溶接金属を侵食して正常な接合を妨げることになる。したがって、ｘは０＜ｘ≦２０の範囲がよい。 Here, in the welding flux of the present invention, when x is 0, that is, when only La fluoride is used, the melting point of the flux becomes as high as 1400 ° C. or higher, and it is difficult to melt the flux in a short time. It cannot be applied to welding. Further, when x exceeds 20, the fluoride ion concentration in the melt flux increases, so that not only the oxide film but also the metal to be welded is eroded and normal bonding is prevented. Therefore, x is preferably in the range of 0 <x ≦ 20.
なお、Ｍｇより卑な金属としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属もあるが、これらは、Ｌａほどの前記したビードを形成に安定する効果がない。また、アルカリ金属やアルカリ土類金属は、Ｌａと比べてフッ化物イオンと錯体を形成する能力が低い。このため、これらの金属を採用した場合、溶融フラックス中の遊離フッ化物イオン濃度が高くなり、遊離フッ化物イオンが過剰に被溶接材表面を溶解して、継手強度の低下を招く厚い金属間化合物層が形成されることになる。 In addition, although there are alkali metal and alkaline earth metal as a metal lower than Mg, these have no effect of stabilizing the above-described bead as much as La. Alkali metals and alkaline earth metals have a lower ability to form complexes with fluoride ions than La. For this reason, when these metals are used, the concentration of free fluoride ions in the melt flux increases, and the free fluoride ions excessively dissolve the surface of the welded material, leading to a decrease in joint strength. A layer will be formed.
本発明の溶接用フラックスの使用形態については、被溶接材に散布して使用したり、塗布して使用したりすることができる。また、溶接用フラックス入りワイヤや、電弧棒のフラックスとして使用することができる。 About the usage form of the welding flux of this invention, it can be spread | dispersed and used for a to-be-welded material, or can be applied and used. Moreover, it can be used as a flux-cored wire for welding or a flux of an electric arc rod.
本発明の溶接用フラックス入りワイヤは、交流ＭＩＧ溶接機と組み合わせて用いることがよい。適正な溶接条件範囲は、溶接電流：３０〜８０Ａ、溶接電圧：７〜１８Ｖ、溶接速度：１５〜６０ｃｍ／ｍｉｎである。シールドガスはアルゴンガスを用いる。 The flux-cored wire for welding of the present invention is preferably used in combination with an AC MIG welder. Appropriate welding condition ranges are welding current: 30 to 80 A, welding voltage: 7 to 18 V, and welding speed: 15 to 60 cm / min. Argon gas is used as the shielding gas.
本発明の溶接用フラックス及び溶接用フラックス入りワイヤは、前述したミグブレージング溶接やアーク溶接の他に、エレクトロスラグ溶接、抵抗溶接、電子ビーム溶接、プラズマ溶接、ガス溶接、拡散接合、超音波溶接、レーザー溶接などに用いることができる。 The welding flux and welding flux-cored wire of the present invention include electroslag welding, resistance welding, electron beam welding, plasma welding, gas welding, diffusion bonding, ultrasonic welding, in addition to the aforementioned MIG brazing welding and arc welding. It can be used for laser welding.
以下、本発明の実施例について説明する。 Examples of the present invention will be described below.
表１及び表２に示される化学組成の溶接用フラックスを含有する溶接用フラックス入りワイヤを作製した。この溶接用フラックス入りワイヤは、次のようにして作製した。まず、本実施例で用いた粉状の溶接用フラックスは、いずれも混合物の形態であり、乳鉢に各化合物を所定の割合で入れて、これらを均一になるように混合することによって作製した。そして、フラックスワイヤの外皮となる帯状材を、この帯状材上に粉状の前記フラックスを供給しながら丸めて管状に成形加工することにより、フラックスが充填された管状体に成形した。引き続き、この管状体を線引き加工することにより、外径（直径）が１．２ｍｍの溶接用フラックス入りワイヤを作製した。外皮には、ＪＩＳ Ｈ４１４０に規定される合金番号４０４３相当品を使用した。なお、Ｎｏ．９の比較例のワイヤは、フラックスなしである。 Welded flux-cored wires containing welding fluxes having the chemical compositions shown in Tables 1 and 2 were prepared. This welding flux-cored wire was produced as follows. First, the powdery welding fluxes used in this example were all in the form of a mixture, and were prepared by putting each compound in a predetermined ratio in a mortar and mixing them uniformly. And the strip | belt material used as the outer skin of a flux wire was shape | molded in the tubular body filled with the flux by rolling and shape | molding into a tubular shape, supplying the said powdery flux on this strip | belt material. Subsequently, the tubular body was drawn to prepare a flux-cored wire for welding having an outer diameter (diameter) of 1.2 mm. For the outer skin, an alloy number 4043 equivalent product defined in JIS H4140 was used. In addition, No. Nine comparative wires have no flux.
ここで、表２において、ＣｓＦ−ＡｌＦ３系フラックスの成分割合は、ＣｓＦ：６９．２質量部、ＡｌＦ３：３０．８質量部である。また、ＫＦ−ＡｌＦ３系フラックスは、森田化学工業株式会社製の「ＦＬ−７」を使用した。ＫＦ−ＺｎＦ２系フラックスの成分割合は、ＫＦ：５０質量部、ＺｎＦ２：５０質量部である。また、ＣｓＦ−ＫＦ−ＡｌＦ３−ＡｌＯ３系フラックスの成分割合は、ＣｓＦ：２１質量部、ＫＦ：３５質量部、ＡｌＦ３：４１．９質量部、ＡｌＯ３：２．１質量部である。
Here, in Table 2, the component ratios of the CsF—AlF 3 -based flux are CsF: 69.2 parts by mass and AlF 3 : 30.8 parts by mass. Moreover, Morita Chemical Co., Ltd. "FL-7" was used for the KF-AlF3 type | system | group flux. Component ratio of KF-ZnF 2 based flux, KF: 50 parts by weight, ZnF 2: 50 parts by weight. Further, component ratio of CsF-KF-AlF 3 -
そして、前記作製したこれらの溶接用フラックス入りワイヤを使用して、図１に示すように、重ねすみ肉溶接試験を行って、そのビード形成の安定性と継手強度とを評価した。図１において、１はアルミニウム合金板、２は鋼板（溶融亜鉛めっき鋼板）、３は溶接トーチ先端部、４は溶接用フラックス入りワイヤ、５は溶接金属である。 Then, using these prepared flux-cored wires for welding, as shown in FIG. 1, a lap fillet welding test was conducted to evaluate the stability of bead formation and joint strength. In FIG. 1, 1 is an aluminum alloy plate, 2 is a steel plate (hot dip galvanized steel plate), 3 is a tip portion of a welding torch, 4 is a flux-cored wire for welding, and 5 is a weld metal.
すなわち、厚み１．２ｍｍ，幅１００ｍｍ，長さ３００ｍｍの鋼板上に、厚み１．６ｍｍ，幅１００ｍｍ，長さ３００ｍｍのアルミニウム合金板の一部を重ねて、必要な数の重ねすみ肉溶接用試験片を作製した。また、アルミニウム合金板同士による重ねすみ肉溶接用試験片を作製した。 That is, a required number of overlapped fillet welding tests are performed by stacking a part of an aluminum alloy plate having a thickness of 1.6 mm, a width of 100 mm, and a length of 300 mm on a steel plate having a thickness of 1.2 mm, a width of 100 mm, and a length of 300 mm. A piece was made. Moreover, the test piece for overlap fillet welding by aluminum alloy plates was produced.
前記重ねすみ肉溶接用試験片を構成するアルミニウム合金板と鋼板との組み合わせについては、表１及び表２に示してある。表１及び表２において、記号ＡＬ６は、ＪＩＳ Ｈ４１４０に規定される合金番号６０６１に相当するアルミニウム合金板であって、０．８質量％のＭｇを含有している。記号ＡＬ５２は、ＪＩＳ Ｈ４１４０に規定される合金番号５０５２に相当するアルミニウム合金板であって、２．２質量％のＭｇを含有している。記号ＡＬ５６は、ＪＩＳ Ｈ４１４０に規定される合金番号５０５６に相当するアルミニウム合金板であって、５．６質量％のＭｇを含有している。 Tables 1 and 2 show combinations of the aluminum alloy plate and the steel plate constituting the overlap fillet welding test piece. In Tables 1 and 2, the symbol AL6 is an aluminum alloy plate corresponding to alloy number 6061 defined in JIS H4140, and contains 0.8% by mass of Mg. Symbol AL52 is an aluminum alloy plate corresponding to alloy number 5052 defined in JIS H4140, and contains 2.2% by mass of Mg. Symbol AL56 is an aluminum alloy plate corresponding to alloy number 5056 defined in JIS H4140, and contains 5.6% by mass of Mg.
また、記号ＡＬ７はアルミニウム合金板であり、その化学成分は、Ｓｉ：０．３０質量％、Ｆｅ：０．４０質量％、Ｃｕ：０．１０質量％、Ｍｎ：０．０５〜０．２０質量％、Ｍｇ：６．０質量％、Ｚｎ：０．０５〜０．２０質量％、残部：Ａｌである。また、記号Ｆｅは、溶融亜鉛めっき鋼板であり、ＪＩＳ Ｇ３３０２に規定されるＳＧＣＣに相当するものである。 Further, symbol AL7 is an aluminum alloy plate, and chemical components thereof are Si: 0.30 mass%, Fe: 0.40 mass%, Cu: 0.10 mass%, Mn: 0.05 to 0.20 mass. %, Mg: 6.0% by mass, Zn: 0.05-0.20% by mass, and the balance: Al. Further, the symbol Fe is a hot-dip galvanized steel sheet and corresponds to SGCC defined in JIS G3302.
そして、これらの重ねすみ肉溶接用試験片について、交流ＭＩＧ溶接機を用いて、アルミニウム合金板と鋼板とのミグブレージング溶接を行い、また、アルミニウム合金板同士のアーク溶接を行った。シールドガスは、アルゴンガスを用いた。溶接条件は、溶接電流：４０Ａ、溶接電圧：１０Ｖ、溶接速度：４０ｃｍ／ｍｉｎ、とした。 And about these overlap fillet-welding test pieces, using an AC MIG welding machine, MIG brazing welding of an aluminum alloy plate and a steel plate was performed, and arc welding of aluminum alloy plates was performed. Argon gas was used as the shielding gas. The welding conditions were a welding current: 40 A, a welding voltage: 10 V, and a welding speed: 40 cm / min.
そして、表１及び表２に示す発明例及び比較例について、得られたこれらの重ねすみ肉溶接継手のビードの形状を目視観察することにより、ビード形成の安定性の評価を行った。断続するビードが形成されたときは、不良（×）とし、ビード幅がほぼ一定で、接合線に沿って連続するビードが形成されたときは、良（○）とした（図２参照）。 And about the invention example and comparative example which are shown in Table 1 and Table 2, the stability of bead formation was evaluated by observing the shape of the bead of these obtained fillet welded joints. When an intermittent bead was formed, it was judged as bad (x), and when the bead width was almost constant and a continuous bead was formed along the joining line, it was judged as good (◯) (see FIG. 2).
また、表１及び表２に示す発明例及び比較例について、得られたこれらの重ねすみ肉溶接継手から板幅３０ｍｍの継手強度評価用試験片を採取した。そして、これらの継手強度評価用試験片の引張試験（引張り速度：２５ｍｍ／ｍｉｎ）を行うことにより、重ねすみ肉溶接継手の継手強度（単位接合長あたりの強度）を評価した。 Moreover, about the invention example shown in Table 1 and Table 2, and the comparative example, the test piece for joint strength evaluation with a plate width of 30 mm was extract | collected from these obtained lap fillet welded joints. And the joint strength (strength per unit joining length) of the lap fillet welded joint was evaluated by conducting a tensile test (tensile speed: 25 mm / min) of these joint strength evaluation test pieces.
評価の結果を表１及び表２に示す。本発明例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６、Ｎｏ．８、Ｎｏ．１０及びＮｏ．１１）では、Ｍｇを２．２〜５．６質量％の範囲内で含有するＭｇ含有アルミニウム合金材について、前記Ｍｇ含有アルミニウム合金材と鉄系材とのミグブレージング溶接、あるいは前記Ｍｇ含有アルミニウム合金材同士のアーク溶接を行うに際し、良好なビードを安定して形成することができ、これにより、所要の継手強度（７０Ｎ／ｍｍ以上）を十分に満たす良好な溶接接合体を得ることができた。 The results of evaluation are shown in Tables 1 and 2. In the present invention examples (No. 1 to No. 6, No. 8, No. 10 and No. 11), the Mg-containing aluminum alloy material containing Mg in the range of 2.2 to 5.6% by mass, When performing MIG brazing welding between the Mg-containing aluminum alloy material and the iron-based material or arc welding between the Mg-containing aluminum alloy materials, it is possible to stably form a good bead. A good welded joint that sufficiently satisfies the strength (70 N / mm or more) could be obtained.
なお、本発明の溶接用フラックス入りワイヤは、Ｍｇ含有量が１質量％未満のアルミニウム合金板についても適用可能である（Ｎｏ．１２及びＮｏ．１３の参考例参照）。 The flux-cored wire for welding of the present invention can also be applied to an aluminum alloy plate having an Mg content of less than 1% by mass (see reference examples No. 12 and No. 13).
一方、Ｎｏ．７の比較例では、フラックスの化学組成が本発明で規定する組成から外れているため、良好なビードが形成されず、Ｍｇを２．２質量％含有するＭｇ含有アルミニウム合金板と溶融亜鉛めっき鋼板との重ねすみ肉溶接継手を得ることができなかった。また、Ｎｏ．９の比較例では、フラックスを有しないワイヤのため、良好なビードが形成されず、重ねすみ肉溶接継手を得ることができなかった。また、Ｎｏ．１４の比較例では、アルミニウム合金板のＭｇ含有量が本発明で規定する上限値を超えているため、良好なビードが形成されず、重ねすみ肉溶接継手を得ることができなかった。 On the other hand, no. In Comparative Example 7, the flux chemical composition deviates from the composition defined in the present invention, so that a good bead is not formed, and an Mg-containing aluminum alloy plate containing 2.2% by mass of Mg and a hot-dip galvanized steel plate No overlap fillet welded joint could be obtained. No. In Comparative Example 9, since the wire did not have a flux, a good bead was not formed, and a lap fillet weld joint could not be obtained. No. In Comparative Example 14, the Mg content of the aluminum alloy plate exceeded the upper limit specified in the present invention, so that a good bead was not formed and a lap fillet welded joint could not be obtained.
また、Ｎｏ．１９〜Ｎｏ．２２の比較例では、Ｍｇ含有量が１質量％未満のアルミニウム合金板については（Ｎｏ．１９〜Ｎｏ．２２では、Ｍｇ含有量：０．８質量％）、フラックスの化学組成が本発明の規定から外れているものの、前記アルミニウム合金板と溶融亜鉛めっき鋼板との重ねすみ肉溶接継手を得ることができた。 No. 19-No. In the comparative example of No. 22, about the aluminum alloy plate whose Mg content is less than 1 mass% (No. 19 to No. 22, Mg content: 0.8 mass%), the chemical composition of the flux is the regulation of the present invention. However, it was possible to obtain a lap fillet welded joint between the aluminum alloy plate and the hot-dip galvanized steel plate.
しかしながら、Ｎｏ．１５〜Ｎｏ．１８の比較例では、Ｍｇ含有量が１質量％以上のアルミニウム合金板については（Ｎｏ．１５〜Ｎｏ．１８の場合、Ｍｇ含有量：２．２質量％）、フラックスの化学組成が本発明の規定から外れているため、良好なビードが形成されず、重ねすみ肉溶接継手を得ることができなかった。また、Ｎｏ．２３の比較例では、良好なビードを形成できなかった。これは、ＫはＭｇより卑な金属であるものの、Ｆと錯体をつくらないためと推定される。 However, no. 15-No. In the comparative example of No. 18, about the aluminum alloy plate whose Mg content is 1 mass% or more (in the case of No.15-No.18, Mg content: 2.2 mass%), the chemical composition of the flux is that of the present invention. Since it was out of specification, a good bead was not formed, and a lap fillet welded joint could not be obtained. No. In Comparative Example 23, a good bead could not be formed. This is presumed to be because K is a base metal than Mg but does not form a complex with F.
１…アルミニウム合金板
２…鋼板（溶融亜鉛めっき鋼板）
３…溶接トーチ先端部
４…溶接用フラックス入りワイヤ
５…溶接金属
1.
3 ... tip of welding torch 4 ... flux-cored wire for welding 5 ... weld metal
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