JPH0459174A

JPH0459174A - アルミニウム押出型材の表面改質方法

Info

Publication number: JPH0459174A
Application number: JP17209290A
Authority: JP
Inventors: Shigetoshi Naruse; 成瀬　茂利; Ichizo Tsukuda; 市三佃
Original assignee: Showa Aluminum Corp
Current assignee: Altemira Co Ltd
Priority date: 1990-06-28
Filing date: 1990-06-28
Publication date: 1992-02-26
Anticipated expiration: 2014-07-05
Also published as: JP2916647B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野この発明は、たとえばモルレール用架線やパンタグラフ
用架線として用いられるアルミニウム押出型材の表面改
質方法に関する。

この明細書において、「アルミニウム」という語には、
純アルミニウムの他にアルミニウム合金を含むものとす
る。

従来の技術たとえばモルレール用架線は、車両側に給電を行うので
、導電材料によって形成されていなければならない。し
かも、車両側の集電部と摺接するので、耐摩耗性も優れ
ていなければならない。そこで、従来、モルレール用架
線としては、アルミニウム押出型材製架線本体を押出成
形しかつ歪み取り処理等の仕上げ処理を施した後、その
表面に耐摩耗性を有するアルミニウムからなる溶加材を
用いて、たとえばＭＩＧ溶接、ＴＩＧ溶接、電子ビーム
溶接、レーザ溶接、プラズマ溶接等の高エネルギ溶接に
より、肉盛溶接し、溶着金属により耐摩耗層を形成する
ことによって表面の改質を行っていた（特開平１−１１
３１９９号参照）。

発明が解決しようとする課題しかしながら、従来の方法では、歪み取り処理等の仕上
げ処理が施された架線本体の表面温度は低くなっている
ので、溶接時に溶融した溶接金属の凝固が短時間で完了
し、溶加材に含まれている水素により発生する気泡が抜
けきれず、肉盛溶接により形成された溶着金属中に多数
のブローホールが存在するという問題がある。また、肉
盛溶接のさいに、その熱によって長尺の架線本体が著し
く変形し、この変形を矯正するために、再度歪取り処理
等の仕上げ処理を施す必要があり、その作業が面倒にな
るという問題がある。また、架線本体の表面には酸化皮
膜が生成しているので、溶着金属よりなる耐摩耗層と、
架線本体との密着強度が十分ではないという問題がある
。さらに、架線本体が所定の温度に加熱されなければな
らないので、肉盛溶接に長い時間がかかるという問題が
ある。

この発明の目的は、上記問題を解決したアルミニウム押
出型材の表面改質方法を提供することにある。

課題を解決するための手段この発明によるアルミニウム押出型材の表面改質方法は
、押出直後のアルミニウム押出型材の表面温度が２００
℃未満になる前に、その表面に肉盛溶接を行うことを特
徴とするものである。

上記において、アルミニウム押出型材の表面に必要とさ
れる性質が、耐摩耗性および導電性に優れていることで
ある場合には、たとえば次のようなアルミニウム材から
なる溶加材が用いられる。

（ａ）　Ｎ　ｉ　５〜３０ｗｔ％含有し、残部Ａｐおよ
び不可避不純物からなるアルミニウム材。

（ｂ）　Ｎ　ｉ　５〜３０ｗｔ％含有し、さらにＳ　ｉ
　Ｏ。

０５〜３０ｖｔ％、Ｆ　ｅ　０．　０５〜３０ｗｔ％、
Ｍｎ０．０５〜３０ｖｔ％、Ｃｒ０．０１〜３０ｗｔ％
、Ｔ　ｌ　Ｏ，００５〜１０ｖｔ９６、Ｂｏ。

０００１〜１０ｗｔ％、ＺｒＯ，００５〜１０ｗｔ％、
およびＶｏ、　　００５〜５ｖｔ９６のうちの１種また
は２種以上をＮｉを加えた合計で５０ｖｔ％以下含有し
、残部ＡＮおよび不可避不純物からなるアルミニウム材
。

（ｃ）　Ｎ　ｉ　５〜３０ｗｔ％およびＣｕＯ，０５〜
３０ｗｔ％を合計で５０ｖｔ％以下含有し、残部Ａｇお
よび不可避不純物からなるアルミニウム材。

（ｄ）　Ｎ　ｉ　５〜３０ｖｔ％およびＣｕＯ，０５〜
３０ｖｔ％を含有し、さらにＳｉ０．０５〜３０ｗｔ％
、　Ｆｅｄ、　　０５〜３０ｗｔ％、　Ｍｎ０．０５〜
３０ｖｔ％、　Ｃｒｙ、　　０１〜３０ｗｔ％、　Ｔｉ
０．　００５〜１０ｗｔ％、　８０．　０００１　〜１
０ｖｔ％、Ｚｒ０．００５〜１０ｖｔ％、およびＶｏ、
００５〜５ｖｔ％のうちの１種または２種以上をＮｉお
よびＣｕを加えた合計で５０ｖｔ％以下含有し、残部Ａ
ｌおよび不可避不純物からなるアルミニウム材。

また、上記において、肉盛溶接は、ＭＩＧ溶接法、ＴＩ
Ｇ溶接、電子ビーム溶接、レーザ溶接、プラズマ溶接等
により行われる。

なお、アルミニウム押出型材の表面に必要とされる性質
は、耐摩耗性および導電性に限るものではない。

作　　　用押出直後のアルミニウム押出型材の表面温度が２００℃
未満になる前に、その表面に肉盛溶接を行うと、アルミ
ニウム押出型材の温度が高いために、肉盛溶接時に溶融
した溶接金属の凝固が緩やかに進行し、溶加材に含まれ
ている水素により発生する気泡が浮上して表面から放出
される。しかも、アルミニウム押出型材の表面温度は高
いので、肉盛溶接のさいの熱による長尺押出型材の著し
い変形が防止される。また、アルミニウム押出型材の表
面温度が高いので、アルミニウム押出型材が加熱される
必要はなく、肉盛溶接に要する時間を短縮できる。さら
に、アルミニウム押出型材は押出直後であるので、表面
の酸化皮膜の成長は進んでおらず、溶着金属と、アルミ
ニウム押出型材との密着強度が向上する。

しかしながら、上記において、肉盛溶接時のアルミニウ
ム押出型材の表面温度が２００℃未満であると、上記効
果が得られない。

実　　施　　例以下、この発明の詳細な説明する。この実施例は、横断
面Ｉ形のアルミニウム押出型材の上部フランジ上面に、
耐摩耗性および導電性に優れた改質層を形成するもので
ある。

以下の説明において、前とは押出方向前方を指し、後と
はこれと反対側を指すものとする。

また、以下の説明において、「不活性ガス」という語は
、アルゴン、ヘリウム、クリプトン、キセノン等の周期
表の不活性ガスの他に、窒素ガス等のアルミニウムに対
して不活性なガス、およびこれらの混合ガスも含むもの
とする。

第１図はこの発明の方法の実施に使用する装置を示す。

第１図において、この装置は、押出加工装置（１０）と
、その前方に並んで設けられたＭＩＧ溶接装置（２ｏ）
とよりなる。押８加工装置（１０）は、後方から配置さ
れたコンテナ（１１）、ダイ（１２）、ダイバラ力（１
３）およびボルスタ（１４）を備えている。コンテナ（
１１）は、図示しない適当な加熱装置を備えたハウジン
グ（１５）内に配置されている。コンテナ（１１）内に
はディスク（１６）が摺動自在に入れられており、この
ディスク（１６）が押出ステム（１７）により前方に押
されるようになっている。ダイ（１２）およびダイバラ
力（１３）は、ダイホルダ（１８）内に配置されている
。

ＭＩＧ溶接装置（２ｏ）は、ＭＩＧ溶接トーチ（２１）
と、直流溶接機（２２）と、図示しない不活性ガス供給
装置と、電極となるワイヤ状溶加材（２３）を溶接部に
送る送り装置（２４）とを備えている。

このような構成の装置を使用し、押出加工装置（１０）
により押出成形される横断面Ｉ形のアルミニウム押出型
材（１）に表面改質処理を施すには、まず所定の温度に
予熱したビレット（Ｂ）をコンテナ（１１）内に挿入す
る。コンテナ（１１）内に挿入されたビレット（Ｂ）を
、ハウジング（１５）内に配置された図示しない適当な
加熱装置によって加熱し、所定の温度に保持しておく。

ついて、コンテナ（１１）内に入れられたビレット（Ｂ
）を、ディスク（１６）を介して押出ステム（１７）に
より前方に加圧する。すると、ダイ（１２）の前端から
横断面Ｉ形のアルミニウム押出型材（１）が押出される
。

その後、押出直後のアルミニウム押出型材（１）の表面
温度が２００℃未満になる前に、その上部フランジ（２
）の活性な上面に、ＭＩＧ溶接装置（２０）によって、
耐摩耗性および導電性に優れたアルミニウムを用いてＭ
ＩＧ溶接法により肉盛溶接を行う。すると、第２図に示
すように、アルミニウム押出型材（１）の上部フランジ
（２）の上面に、耐摩耗性および導電性に優れた金属層
（３）が形成される。

以下、この発明のさらに具体的な実施例について述べる
。

ＪＩＳＡ６０６３合金からなるビレット（Ｂ）を用意し
、これを４８０℃に予熱した後、コンテナ（１１）内に
挿入した。ついで、ハウジング（１５）の加熱装置によ
りビレット（Ｂ）を保温しながら、ディスク（１６）を
介して押出ステム（１７）により、ビレット（Ｂ）を前
方に加圧し、横断面Ｉ形のアルミニウム押出型材（１）
をつくった。ボルスタ（１４）から前方に押出されてき
た押出直後のアルミニウム押出型材（１）の表面温度は
５３０’Ｃであった。

その後、溶加材（２３）としてＮｉｌＯｖｔ％およびＣ
ｕ５ｗｔ％を含み、残部Ａｇおよび不可避不純物からな
る合金を使用するとともに、シールドガスとしてアルゴ
ンガスを使用し、ＭＩＧ溶接装置（２０）により、アル
ミニウム押出型材（１）の表面温度が２００℃未満にな
る前に、その上部フランジ（２）の活性な上面にＭＩｄ
溶接法により肉盛溶接を行い、アルミニウム押出型材（
１）の上部フランジ（２）の上面に、溶加材（２３）を
形成する合金からなる耐摩耗性および導電性を有する金
属層（３）を形成した。肉盛溶接の溶接電流は１５０Ａ
、電圧は２３Ｖ５シールドガス供給量は２５ｆ！／ｍｉ
ｎ、溶接速度は、３　ａ＋／ａ＋ｉｎとした。なお、押
出速度は溶接速度と一致するように調整した。

この耐摩耗性を有する導電性金属層（３）に存在するブ
ローホール等の欠陥の数は極めて少数であった。また、
この金属層（３）とアルミニウム押出型材（１）との密
着性は優れていた。

発明の効果この発明のアルミニウム押出型材の表面改質方法によれ
ば、上述のように、肉盛溶接時に発生する気泡が浮上し
て溶融金属の表面から放出されるので、形成される金属
層に存在するブローホールなどの欠陥の数が少なくなる
。しかも、肉盛溶接のさいの熱によって長尺の押出型材
が著しく変形するのが防止されるので、押出型材に通常
流される歪取り処理等の仕上げ処理を１度施すだけで真
直ぐな押出型材を得ることができ、作業が簡単になる。

また、アルミニウム押出型材の表面温度が高いので、肉
盛溶接に要する時間を短縮できる。さらに、押出直後の
アルミニウム押出型材の表面に肉盛溶接を行うので、酸
化皮膜の成長が抑制されており、溶着金属と、アルミニ
ウム押出型材との密着強度が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の方法を実施するのに使用する装置の
一部切欠き斜視図、第２図はこの発明の方法で表面に肉
盛溶接が施されたアルミニウム押出型材の横断面図であ
る。（１）・・・アルミニウム押出型材。

Claims

【特許請求の範囲】

押出直後のアルミニウム押出型材の表面温度が２００℃
未満になる前に、その表面に肉盛溶接を行うことを特徴
とするアルミニウム押出型材の表面改質方法。