JP6632839B2 - アルミニウム合金溶加材及びアルミニウム合金の溶接方法 - Google Patents
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Description
20〜90kJ/cmの入熱量においてJIS規格の5083合金の溶接に用いられる溶加材であって、
Mg:6〜7mass%、Mn:0.55〜0.95mass%、Cr:0.08〜0.2mass%、Si:0.4mass%以下、Fe:0.4mass%以下、Cu:0.02mass%以下、Zn:0.2mass%以下、Zr:0.05mass%以下、及びTi:0.25mass%以下を含み、残部がAl及び不可避的不純物である合金組成を有する、
ことを特徴とする。
こととしてもよい。
JIS規格の5083合金と、
Mg:6〜7mass%、Mn:0.55〜0.95mass%、Cr:0.08〜0.2mass%、Si:0.4mass%以下、Fe:0.4mass%以下、Cu:0.02mass%以下、Zn:0.2mass%以下、Zr:0.05mass%以下、及びTi:0.25mass%以下を含み、残部がAl及び不可避的不純物である合金組成を有するアルミニウム合金溶加材と、を使用して、
20〜90kJ/cmの入熱量で溶接する、
ことを特徴とする。
本発明に係るアルミニウム合金溶加材は、Mg:6.0〜7.0mass%、Mn:0.50〜1.0mass%、Cr:0.05〜0.25mass%、Si:0.40mass%以下、Fe:0.40mass%以下、Cu:0.10mass%以下、Zn:0.25mass%以下、Zr:0.05mass%以下、及びTi:0.25mass%以下を含み、残部がAl及び不可避的不純物からなる。
Mgは、溶接金属の高強度化を図る上において必須の添加元素である。Mgの有効な添加効果を得る上においては、6.0mass%以上の含有量とする必要がある。他方、Mgの含有量が7.0mass%を超えるようになると、ワイヤ製造のためのビレットを鋳造する際に、金属組織中にMg−Si系脆化層が形成されるようになる。そのため、ワイヤに抽伸加工することが困難となって、目的とする線径の溶加材を得ることが出来なくなる。
Mnは、溶接金属の高靭性化に寄与する成分である。Mnの添加効果を充分に発揮させるためには、0.50mass%以上の割合で含有せしめる必要がある。他方、Mnの含有量が多くなり過ぎると、ワイヤ製造のためのビレット鋳造する際に、粗大なAl−Mn系晶出物が生成して、抽伸加工が困難となる等の問題を惹起するようになる。
Crは、溶接割れ感受性の低減に効果を奏する元素である。Crの有効な添加効果を得るためには、0.05mass%以上の割合で含有せしめる必要がある。他方、Crの含有量が0.25mass%を超えるようになると、ワイヤ製造のためのビレットを鋳造する際に、金属組織中に粗大なAl−Cr系晶出物を生成して、溶加材としてのワイヤを得るための抽伸加工操作が困難となる問題を惹起する。
Tiは、金属組織の微細化効果を奏する元素である。そのために、0.25mass%を超えない割合において、含有せしめることとする。なお、Ti含有量が多くなり過ぎると、ワイヤ製造のためのビレットを鋳造する際に、金属組織中にAl−Ti系の粗大な晶出物を生成して、抽伸加工操作が困難となる問題を惹起する。
Fe:0.40mass%以下
Cu:0.10mass%以下
Zn:0.25mass%以下
Zr:0.05mass%以下
Si、Fe、Cu、Zn及びZrは、何れも、不純物元素であって、それぞれ、上記で規定される含有量以下となるように制御される必要がある。Si含有量が多くなり過ぎると、ワイヤ製造のためのビレットを鋳造する際に、Mg−Si系脆化層を形成して、母材と溶融金属部との境界部位であるボンド部の強度が低下する問題が惹起される。Fe含有量が多くなり過ぎると、ワイヤ製造のためのビレットを鋳造する際に、粗大なAl−Fe系晶出物を生成して、抽伸加工操作が困難となる問題を生じる。Cu含有量が多くなり過ぎると、溶接金属部の溶接割れ感受性が高くなる問題が惹起される。Zn含有量が多くなり過ぎると、溶接金属部にMg−Zn系脆化層が形成され、溶接継手部位の特性、中でも強度を低下せしめる問題が生じる。Zr含有量が多くなり過ぎると、巨大晶出物を生成して、抽伸操作が困難となる問題が生じる。
本発明に従う溶加材は、上記した合金成分を有するアルミニウム合金を用いて、常法に従って作製されるものである。一般的には、JIS−Z−3232に規定される径及び許容差の溶接棒又は電極ワイヤとして、実現されることとなる。
本発明に係る溶加材は、5083合金を大入熱にて溶接する際にその効果を発揮する。5083合金はAl−Mg系合金であって、高強度、高耐食性の構造用アルミニウム合金材である。Mgの添加範囲は4.0〜4.9mass%であり、添加されるMg量によってO材の引張強さ(以下、本明細書では「O材強度」という。)は275〜325MPaの範囲で変化する。本発明に係る溶加材は、5083合金のO材強度範囲又はそれ以上のO材強度を有するAl−Mg系合金に使用して初めてその効果を発揮するものである。特に、Mgを4.5mass%以上含有し、O材強度が300MPaを超える5083合金を溶接する際に、前記溶加材は効果を発揮する。上記よりも低強度のAl−Mg系合金においては、5183合金、5356合金又は5556合金等の従来の溶加材でも充分な継手効率を得ることが出来る。
入熱量(kJ/cm)=溶接電流(A)×溶接電圧(V)×60/溶接速度(cm/min)/1000
Claims (3)
- 20〜90kJ/cmの入熱量においてJIS規格の5083合金の溶接に用いられる溶加材であって、
Mg:6〜7mass%、Mn:0.55〜0.95mass%、Cr:0.08〜0.2mass%、Si:0.4mass%以下、Fe:0.4mass%以下、Cu:0.02mass%以下、Zn:0.2mass%以下、Zr:0.05mass%以下、及びTi:0.25mass%以下を含み、残部がAl及び不可避的不純物である合金組成を有する、
ことを特徴とするアルミニウム合金溶加材。 - 前記5083合金が、4.5mass%以上のMgを含む組成であり、引張強さが300MPa以上である、
ことを特徴とする請求項1に記載のアルミニウム合金溶加材。 - JIS規格の5083合金と、
Mg:6〜7mass%、Mn:0.55〜0.95mass%、Cr:0.08〜0.2mass%、Si:0.4mass%以下、Fe:0.4mass%以下、Cu:0.02mass%以下、Zn:0.2mass%以下、Zr:0.05mass%以下、及びTi:0.25mass%以下を含み、残部がAl及び不可避的不純物である合金組成を有するアルミニウム合金溶加材と、を使用して、
20〜90kJ/cmの入熱量で溶接する、
ことを特徴とするアルミニウム合金の溶接方法。
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