JP7306584B2 - 溶接用アルミニウム合金展伸材、アルミニウム合金溶接接合体及びその溶接方法 - Google Patents
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Description
Siの含有量が0.3質量%以上2.0質量%未満であり、
Mgの含有量が0.3質量%以上2.0質量%未満であり、
溶融アルミニウムの表面張力を低下させる界面活性元素を含有し、
前記界面活性元素がSr、Ca、Sb、Li及びBaのうちの少なくともいずれか一種であり、
前記界面活性元素の含有量が0.04質量%以上0.50質量%以下であること、
を特徴とする溶接用アルミニウム合金展伸材、を提供する。
本発明の溶接用アルミニウム合金展伸材は、0.3質量%以上2.0質量%未満のSiと、0.3質量%以上2.0質量%未満のMgと、0.04質量%以上0.50質量%以下の界面活性元素を含有すること、を特徴としている。以下、各成分について詳細に説明する。
Si:0.3質量%以上2.0質量%未満
Siは、Mgと共にMg-Si系析出物を形成し、機械的強度及び疲労強度を高める作用を有する。Si含有量が0.3質量%未満の場合は固溶強化や時効硬化能が不足し、アルミニウム合金に要求される機械的強度及び疲労強度を得ることができない。一方で、Si含有量が2.0質量%以上となると耐食性が低下する。また、粗大な晶出物や析出物が形成され、延性及び加工性を低下させる場合がある。
MgはSiと共にMg-Si系析出物を形成し、機械的強度及び疲労強度を高める作用を有する。当該作用は0.3質量%以上で顕著となるが、2.0質量以上のMgを添加しても、高度への寄与はほとんど期待できず、また、破壊の起点となる粗大な金属間化合物を形成し、機械的強度等を低下させる虞がある。
界面活性元素を0.04~0.50質量%含有させることで、溶融アルミニウムの表面張力を低下させることができ、溶融アルミニウムの流動性が向上し、溶接速度が3m/minを超えるような高速溶接を行っても溶接割れを抑制することができる。界面活性元素にはSrを用いることが好ましい。
アルミニウム合金の機械的性質を向上させるSi及びMgと溶接性を向上させる界面活性元素以外の添加元素は、本発明の効果を損なわない限りにおいて特に限定されず、JIS規格で規定される6000系アルミニウム合金(Al-Mg-Si系アルミニウム合金)の範囲内とすることができる。即ち、任意の添加元素は、一般的に6000系アルミニウム合金に添加される元素やその組成範囲であればよく、不純物も6000系アルミニウム合金のJIS規格の範囲内であれば許容される。
本発明のアルミニウム合金溶接接合体は、2以上の部材を溶接してなる溶接接合体において、溶接される少なくとも1以上の部材が、本発明の溶接用アルミニウム合金展伸材であることを特徴としている。以下、界面活性元素としてSrを添加した場合について説明する。本発明のアルミニウム合金溶接接合体の一態様における溶接部近傍の概略断面図を図1に示す。
本発明のアルミニウム合金材の溶接方法について、アルミニウム合金溶接接合体1を製造する場合を例として説明する。アルミニウム合金溶接接合体1は、少なくとも溶接される1以上の部材(アルミニウム合金材2)を、本発明の溶接用アルミニウム合金展伸材とすることで、3mm/min以上の溶接速度で容易に製造することができる。
6000系アルミニウム合金の中でも溶接性が悪いとされるJIS-6063アルミニウム合金にSrを添加して、表1に示す組成(質量%)の溶接用アルミニウム合金展伸材(実施例1~実施例3)を得た。当該溶接用アルミニウム合金展伸材のサイズ及び形状は、長さ200mm×幅190mm×厚さ3mmの板状とした。
表1の比較例(比較例1及び比較例2)として示す組成(質量%)としたこと以外は実施例と同様にして、バレストレイン試験による溶接を行った。比較例1として得られた溶接部の縦断面における組織写真を図7に示す。縦断面写真の上半分が溶接部(ビード部)であり、柱状晶及び等軸晶共に実施例の場合よりも粗大化している。加えて、柱状晶からなる組織が顕著に成長しており、溶接割れの抑制に対して不利な組織となっていることが分かる。
2・・・アルミニウム合金材、
4・・・溶接部。
Claims (6)
- Siの含有量が0.3質量%以上2.0質量%未満であり、
Mgの含有量が0.3質量%以上2.0質量%未満であり、
溶融アルミニウムの表面張力を低下させる界面活性元素を含有し、
前記界面活性元素がSr、Ca、Sb及びBaのうちの少なくともいずれか一種であり、
前記界面活性元素の含有量が0.04質量%以上0.50質量%以下であり、
前記界面活性元素以外の組成が、JIS規格で規定される6000系アルミニウム合金(Al-Mg-Si系アルミニウム合金)の範囲内であること、
を特徴とする溶接用アルミニウム合金展伸材。 - 前記界面活性元素がSrであること、
を特徴とする請求項1に記載の溶接用アルミニウム合金展伸材。 - 前記界面活性元素の含有量が0.10質量%以上0.20質量%以下であること、
を特徴とする請求項1又は2に記載の溶接用アルミニウム合金展伸材。 - 2以上の部材を溶接してなる溶接接合体において、
前記部材が、請求項1~3のうちのいずれかに記載の溶接用アルミニウム合金展伸材であること、
を特徴とするアルミニウム合金溶接接合体。 - 請求項1~3のうちのいずれかに記載の溶接用アルミニウム合金展伸材に対して、溶接速度が3mm/min以上の溶接を施すこと、
を特徴とするアルミニウム合金材の溶接方法。 - 前記溶接にレーザ溶接を用いること、
を特徴とする請求項5に記載の高速接合用アルミニウム合金材の溶接方法。
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