JPH06246480A - アルミ溶接用ワイヤ - Google Patents
アルミ溶接用ワイヤInfo
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- JPH06246480A JPH06246480A JP27330991A JP27330991A JPH06246480A JP H06246480 A JPH06246480 A JP H06246480A JP 27330991 A JP27330991 A JP 27330991A JP 27330991 A JP27330991 A JP 27330991A JP H06246480 A JPH06246480 A JP H06246480A
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Abstract
れ、かつ水素量の経時上昇が起こらないアルミ溶接用ワ
イヤを提供する。 【構成】 このアルミ溶接用ワイヤは、Al又はAl合金
からなり、表層水素量が0.6ppm以下であり、内部水素
量が0.5ppm以上で、かつ、トータル水素量が1.5ppm
以下であることを特徴としている。造塊→(押し出し)→
圧延→伸線→焼鈍(大気焼鈍)→伸線→皮剥き→伸線→脱
脂→巻替え又は切断の工程で製造され、特に伸線潤滑油
の温度、水分、濾過等を留意するが、ワイヤ内部水素の
新たな測定法と併せて、内部水素の制御が可能となっ
た。MIG用、TIG用ワイヤとして使用される。
Description
し、特に水素量をコントロールして耐ブローホール性を
改善したアルミ溶接用ワイヤに関する。
溶接用ワイヤの重要な品質特性の一つに、耐ブローホー
ル性がある。耐ブローホール性を改善するためには、ワ
イヤ中の水素量を低減すれば良いことは周知の事実であ
るが、従来は、ワイヤ水素量の低いワイヤを製造する時
は、真空焼鈍や雰囲気制御した焼鈍を行って焼鈍中のワ
イヤ表面からの水素侵入を防ぐことが行われてきた。
量をコントロールする手段について具体的に述べる。ま
ず、ワイヤの素材であるインゴットをつくる際、溶湯に
Arガスを吹き込んで水素を追い出し、0.1ppm以下に
管理する。更に、熱間圧延、伸線、焼鈍等を繰り返し
て、所定のワイヤ径まで仕上げていくが、焼鈍等の熱の
加わる際の雰囲気に水素源(油や水蒸気)が存在すると、
ワイヤ表面から内部に向かって水素が拡散侵入し、ワイ
ヤ水素量をおし上げてしまうので、水素分圧の制御、す
なわち、真空焼鈍や雰囲気制御した焼鈍を行う。
がかかるため、厚板溶接などのブローホール欠陥が発生
し易い施工要求に対してのみ適用されてきた(以下、
「極低水素品」と呼ぶ)。一方、比較的欠陥の許容され
る需要に対しては、コストを安くするため、大気下の焼
鈍で対応されていた(以下、「コスト重視品」と呼ぶ)。
したがって、従来より、コストが安く、かつ水素量の少
ないアルミ溶接用ワイヤの製造方法が期待され、問題点
の一つとされてきた。
にもあった。「コスト重視品」はもとより「極低水素
品」でも、製造直後の水素量に対し、時間が経過するに
したがって、或るものは水素量が上昇する傾向が従来か
ら認められていた。この水素量の上昇はワイヤの保管状
態によっても異なるが、0.1〜0.5ppmも上昇し、ワ
イヤによっては、ブローホールが発生するようになるも
のがあった。
るようになったにもかかわらず、ワイヤ水素量の増加が
殆ど認められず、ワイヤ水素量の測定に問題があること
がわかっていた。
イタック法などで行われており、このような測定法は、
ワイヤごと融解し、ワイヤ表層と内部を区別することな
しに測定されているが、後に述べるような理由でこれら
の水素の増加現象を、根本的に捉えることができていな
い状態であった。
て、コストがかからず、耐ブローホール性に優れ、かつ
水素量の経時上昇が起こらないアルミ溶接用ワイヤを提
供することを目的とするものである。
を解決するために、新たな水素量測定法を開発すると共
に耐ブローホール性に優れ且つ水素量の経時上昇が起こ
らないアルミ溶接用ワイヤを見い出すべく鋭意研究を重
ねた。
イヤの水素源以外にも、溶接施工上の種々の要因が考え
られる。しかし、一定条件における溶接時に、ブローホ
ールの発生の有無を決定ずけるのはワイヤの水素であ
る。ワイヤの水素量は、ワイヤを適当量黒鉛ルツボ内で
高周波溶解し、出てくるH2ガスを熱伝導度検出器で定
量する方法が従来より用いられている。
下の低い水素量のワイヤを作り込んでも、先に述べたよ
うに、時間が経過すれば、ブローホールを発生するワイ
ヤがあり、その水素量が上昇して測定されるものとそう
でないものとがある。この事実に着目すると、ワイヤの
水素にはワイヤ表面での水素増加によるものがあるであ
ろうこと、その表層水素の一部は従来の測定手段では測
り損ねているであろうことが推定される。そこで、これ
までのワイヤ水素量ではなく、ワイヤ内部の水素量とワ
イヤ表層部の水素量とに分けて測定する手段を新たに開
発し、今までのワイヤを調査した。
価すると、経時変化でブローホールが発生するワイヤに
ついては、確かにワイヤ表層水素量が増えていて、内部
水素量には変化ないことがわかった。
「大気焼鈍によって、ワイヤの表層及び内部の水素量が
増加するのであるが、シェービング工程によって表層部
は皮ムキされ、結果的に内部水素が高いまま残った状
態」であることがわかった。
たは水酸化皮膜の生成を阻害するような製造方法を採用
することにより、ワイヤの表層水素量を予め少なくして
おくと、表層水素量の時間的な増加もなく、したがっ
て、耐ブローホール性の良いワイヤが得られた。このよ
うな知見に基づいて本発明を完成したものである。
なり、表層水素量が0.6ppm以下であり、内部水素量が
0.5ppm以上で、かつ、トータル水素量が1.5ppm以下
であることを特徴とするアルミ溶接用ワイヤを要旨とす
るものである。
ヤ(以下、「アルミワイヤ」と総称する)における水素量
は、図1の斜線に示す領域であり、この領域が工業的に
もより廉価に生産でき、かつ耐ブローホール性も満足で
きる。
定法が重要な役割を占めているので、この測定法につい
て述べる。
は、バルクのAl及びAl合金の内部に含まれる水素量を
定量する方法として確立されている。この方法では、通
常、測定に供するサンプルは大きなバルクであるため、
旋盤等で試料を切出した後、脱脂して測定する。その
際、加工油の残渣や付着水分の影響を除くため、黒鉛ル
ツボごと350℃で約10秒間加熱して、残油を熱分解
し表面の付着水分を完全に飛ばしてから本測定に入る。
ヤの水素量を測る方法としては、この方法は適当でない
ことを究明した。
ベーマイトの熱分解特性である。アルミワイヤの表面
は、後に述べるような工程によって表面が切削され、新
生なアルミの地肌が露出している。この表面肌は、当然
大気中の水蒸気と反応し、極薄いベーマイト等の膜を被
っていくものと考えられる。したがって、ワイヤの水素
源を考える場合、このベーマイト皮膜のことは当然考慮
に入れなくてはならないが、従来からのイタック法の通
常測定手段では、350℃の予熱の段階で表層部のベー
マイトが熱分解し、正しく水素量が評価できていないこ
とが考えられる。図3は、実際に同一のアルミワイヤを
水素測定前の予熱温度を変えて水素量を測定した結果で
ある。これは、ベーマイトの熱分解特性(図2)と酷似し
ており、明らかに、ワイヤ表層にはベーマイト皮膜があ
ることと、350℃の予熱によって表層水素が測れた
り、測れなかったりすることを示している。
ワイヤの長期放置によってブローホールが発生するのは
ベーマイト皮膜の生成によるが、従来の水素測定法では
表層水素の測定に問題があったため、正しく水素量の増
加が捉えられていないこと、アルミワイヤの水素量を
正しく評価するためには、表層と内部との水素を分離し
て、各々を正しく測定してやる必要のあることに着目
し、正しい水素測定の方法を確立した結果、本発明のア
ルミ溶接用アルミワイヤを製造するに至ったのである。
分離測定するために、本発明者等は次のような方法を開
発した。以下、この測定方法を「新規開発方式」とい
う。
マイトの他に、Al−Mg系合金ワイヤでは、MgO、Al
2MgO4などがある。これらの酸化物は空気中の水分と
反応し水和物を作る性質があるので、表層水素源となり
得る。これらの酸化物皮膜を除去するために、アルミワ
イヤをNaOHの2%溶液で10秒間洗浄し、水洗した
後、HNO3の10倍希釈液で10秒間洗浄し、水洗す
る。150℃の電気乾燥器中で付着水分を飛ばして、即
座に1000℃に上げ、不活性ガスで水素を抽出する。
このような前処理を経て測定された水素量は、ワイヤ内
部の水素量である。
の電気乾燥器中で付着水分を飛ばす前処理を施して水素
量を測定する。この操作で得られる水素量を「トータル
水素」と呼ぶ。
部の水素量を差し引いて求められるのがワイヤ表層水素
量である。これは、有機溶剤では溶解せず、NaOH等
で化学的に除去可能な、表層に化学結合した水素源であ
る。図4にアルミワイヤの水素源の分布の模式図を、図
5にこのように分離測定されたアルミワイヤの水素量の
一例を示す。
素量が従来の「コスト重視品」と同程度であっても、表
層水素量を下げることでトータル水素量が「極低水素
品」を作れることを示している。更に、従来品は「極低
水素品」であっても時系列的変化で表層の水素量が増加
していることがデータとして確認されたことから、表層
の酸化の程度を抑えることが水素増加を食い止めること
になると示唆される。表層の酸化物の量を相対的に抑え
るためには、より平滑な表面にワイヤを製造してやれば
よい。
方法で本発明のワイヤを製造することができる。すなわ
ち、製造工程は、図6に示すように、造塊→(押し出し)
→圧延→伸線→焼鈍(大気焼鈍でよい)→伸線→皮剥き→
伸線→脱脂→巻替え又は切断の順で行われる。なお、皮
剥き(シェービング)工程とは、ワイヤ直径で0.02〜
0.10mm(径や材料によって異なる)の剥き代で、表面
切削を行う工程である。「表層水素」に関しては、この
皮剥き工程でそれ以前の水素源が除去されてしまうの
で、以降の工程での表層の水素増加だけが、ここで問題
となる。
が40〜80℃の温度範囲にあった。また潤滑油中に伸
線時にワイヤ表層から剥離したベーマイト等が混入して
いた。そのため、ワイヤの表面に微細な傷が入り、ワイ
ヤ表面積が増加する結果、出来上がりのワイヤの表層水
素量も高く、表層水素の時系列的増加も起こり易い。
下の点に留意する。まず、伸線潤滑油の温度を、クーラ
ントを介して循環することによって、原則的に50℃以
下に保つ。品質的には40℃以下がより好ましい。また
潤滑油の濾過も行い、1.0μm以上のベーマイト等の浮
遊粒子は除去する。加えて、油中の水分からワイヤ表層
の酸化物の水和が起こることも極力避けるため、潤滑油
の水分は150ppm以下のレベルに管理する。このよう
にして、ワイヤ表面が極めて平滑で表層水素を抑えたア
ルミワイヤを製造することができる。
素量の関係を示し、斜線で示した領域が本発明範囲であ
る。すなわち、表層水素量が0.6ppm以下であり、内部
水素量が0.5ppm以上で、かつ、トータル水素量が1.
5ppm以下の領域である。
ると耐ブローホール性が良くない。また表層水素量が
0.6mmを超えるようなものは、表面粗度が高く、経時
変化で表層水量が増加傾向にある。また内部水素量を
0.5ppmにするには真空焼鈍や雰囲気制御焼鈍を必要と
するので製造コストが高くなる。なお、内部水素量は耐
ブローホール性、製造コスト等を勘案して1±0.3ppm
の範囲が好ましい。
種々の成分系及び組成のAl合金が可能であり、MIG
ワイヤ、TIGワイヤ等々として利用できる。また被溶
接材料のアルミもAl又は種々の成分系及び組成のAl合
金が可能である。アルミ溶接の溶接法も制限されないこ
とは云うまでもない。
%Mg系)のアルミワイヤを図6に示す工程並びに
水素、表層水素)を測定した。水素測定法は前述の新規
開発方式である。これらのアルミワイヤを用いて、同一
成分系の母材をMIG溶接し、耐ブローホール性を評価
した。これらの結果を表1、図1に示す。●印、○印は
ブローホールが発生しなかったもの、△印は場合によっ
てはブローが発生するもの、×印はブローが発生したも
のである。図中の↑印は、時間が経つと水素量(表層水
素)が増加する様子を示している。
あり、耐ブローホール性に優れていることがわかる。ま
た、本発明品は、表層水素の自然増加の程度も極めて少
ないことが確認された(図7参照)。図8、図9は一部の
アルミワイヤについてそのワイヤ表面粗さを測定した結
果を示したもので、図8が従来品、図9が本発明品であ
る。製品化後の表層水素の上昇を抑えるためには、Rma
x≦0.1μm(
いる。
水素量のうちワイヤ表層の水素量を下げることによっ
て、ブローホールの発生しないアルミ溶接用アルミワイ
ヤを提供することができる。また水素(表層水素)量の自
然増加が起こりにくいので、より良い品質の製品を提供
できる。敢えて真空焼鈍や雰囲気制御焼鈍を行う必要が
なく、大気焼鈍でよいので、製造コストが低い等、品質
及びコスト面の効果は顕著である。
水素量の関係を示す図である。
図である。
を示す図である。
である。
示すグラフである。
である。
で、従来品の場合である。
で、本発明品の場合である。
性のため表面に脂肪分が微量(0.01〜0.07[g/
ワイヤ10kg])付加されているため、有機溶剤で超音波
脱脂し、150℃の電気乾燥器中で付着水分を飛ばす前
処理を施して水素量を測定する。この操作で得られる水
素量を「トータル水素」と呼ぶ。
方法で本発明のワイヤを製造することができる。すなわ
ち、製造工程は、図6に示すように、造塊→(押し出し)
→圧延→伸線→焼鈍(大気焼鈍でよい)→伸線→皮剥き→
伸線→脱脂→巻替え又は切断の順で行われる。なお、造
塊には、連続鋳造と型鋳造とがある。また、皮剥き(シ
ェービング)工程とは、ワイヤ直径で0.02〜0.10m
m(径や材料によって異なる)の剥き代で、表面切削を行
う工程である。「表層水素」に関しては、この皮剥き工
程でそれ以前の水素源が除去されてしまうので、以降の
工程での表層の水素増加だけが、ここで問題となる。
が40〜80℃の温度範囲にあった。また潤滑油中に伸
線時にワイヤ表層から剥離したベーマイトや、Al粉等
が混入していた。そのため、ワイヤ表面に微細な傷が入
り、ワイヤ表面積が増加する結果、出来上がりのワイヤ
の表層水素量も高く、表層水素の時系列的増加も起こり
易い。 ─────────────────────────────────────────────────────
素量をコントロールする手段について具体的に述べる。
まず、ワイヤの素材であるインゴットをつくる際、溶湯
にArガスを吹き込んで水素を追い出し、0.3ppm以下
に管理する。更に、熱間圧延、伸線、焼鈍等を繰り返し
て、所定のワイヤ径まで仕上げていくが、焼鈍等の熱の
加わる際の雰囲気に水素源(油や水蒸気)が存在すると、
ワイヤ表面から内部に向かって水素が拡散侵入し、ワイ
ヤ水素量をおし上げてしまうので、水素分圧の制御、す
なわち、真空焼鈍や雰囲気制御した焼鈍を行う。
トがかかるため、厚板溶接などのブローホール欠陥が発
生し易い施工要求に対してのみ適用されてきた(以下、
「極低水素品」と呼ぶ)。一方、比較的欠陥の許容され
る需要に対しては、大気下の焼鈍で対応されていた(以
下、「通常品」と呼ぶ)。したがって、従来より、コス
トが安く、かつ水素量の少ないアルミ溶接用ワイヤの製
造方法が期待され、問題点の一つとされてきた。
化にもあった。「通常品」はもとより「極低水素品」で
も、製造直後の水素量に対し、時間が経過するにしたが
って、或るものは水素量が上昇する傾向が従来から認め
られていた。この水素量の上昇はワイヤの保管状態によ
っても異なるが、0.1〜0.5ppmも上昇し、ワイヤに
よっては、ブローホールが発生するようになるものがあ
った。
ワイヤの長期放置によってブローホールが発生するの
はベーマイト皮膜の生成によるが、従来の水素測定法で
は表層水素の測定に問題があったため、正しく水素量の
増加が捉えられていないこと、アルミワイヤの水素量
を正しく評価するためには、表層と内部との水素を分離
して、各々を正しく測定してやる必要のあることに着目
し、溶接ワイヤの性能を判定するための正しい水素測定
の方法を確立した結果、本発明のアルミ溶接用アルミワ
イヤを製造するに至ったのである。
水素量が従来の「通常品」と同程度であっても、表層水
素量を下げることでトータル水素量が「極低水素品」と
同レベルのものを作れることを示している。更に、従来
品は「極低水素品」であっても時系列的変化で表層の水
素量が増加していることがデータとして確認されたこと
から、表層の酸化の程度を抑えることが水素増加を食い
止めることになると示唆される。表層の酸化物の量を相
対的に抑えるためには、より平滑な表面にワイヤを製造
してやればよい。
の溶接は、ワイヤとしてA5183WY1.6mmφを用
い、板厚8mmの5083を試験板に用い、ギャップ4m
m、開先角度60゜で裏当金付の開先を横向きで2層3
パス溶接し、X線透過試験を行い、判定基準はJIS
Z3105によった。
ば、水素量のうちワイヤ表層の水素量を下げることによ
って、ブローホールの発生しないアルミ溶接用アルミワ
イヤを提供することができる。また水素(表層水素)量の
自然増加が起こりにくいので、より良い品質の製品を提
供できる。敢えて真空焼鈍や雰囲気制御焼鈍を行う必要
がなく、大気焼鈍でよいので、製造コストが低い等、品
質及びコスト面の効果は顕著である。
性のため表面に脂肪分が微量(0.01〜0.07[g
/ワイヤ10kg])付加されているため、有機溶剤で
超音波脱脂し、150℃の電気乾燥器中で付着水分を飛
ばす前処理を施して水素量を測定する。この操作で得ら
れる水素量を「トータル水素」と呼ぶ。
方法で本発明のワイヤを製造することができる。すなわ
ち、製造工程は、図6に示すように、造塊→(押し出
し)→圧延→伸線→焼鈍(大気焼鈍でよい)→伸線→皮
剥き→伸線→脱脂→巻替え又は切断の順で行われる。な
お、造塊には、連続鋳造と型鋳造とがある。また、皮剥
き(シェービング)工程とは、ワイヤ直径で0.02〜
0.10mm(径や材料によって異なる)の剥き代で、
表面切削を行う工程である。「表層水素」に関しては、
この皮剥き工程でそれ以前の水素源が除去されてしまう
ので、以降の工程での表層の水素増加だけが、ここで問
題となる。
が40〜80℃の温度範囲にあった。また潤滑油中に伸
線時にワイヤ表層から剥離したベーマイトや、A1粉等
が混入していた。そのため、ワイヤ表面に微妙な傷が入
り、ワイヤ表面積が増加する結果、出来上がりのワイヤ
の表層水素量も高く、表層水素の時系列的増加も起こり
易い。
Claims (2)
- 【請求項1】 Al又はAl合金からなり、表層水素量が
0.6ppm以下であり、内部水素量が0.5ppm以上で、か
つ、トータル水素量が1.5ppm以下であることを特徴と
するアルミ溶接用ワイヤ。 - 【請求項2】 MIG又はTIG用ワイヤである請求項
1に記載のアルミ溶接用ワイヤ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3273309A JPH0825052B2 (ja) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | アルミ溶接用ワイヤ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3273309A JPH0825052B2 (ja) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | アルミ溶接用ワイヤ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06246480A true JPH06246480A (ja) | 1994-09-06 |
JPH0825052B2 JPH0825052B2 (ja) | 1996-03-13 |
Family
ID=17526079
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3273309A Expired - Lifetime JPH0825052B2 (ja) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | アルミ溶接用ワイヤ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0825052B2 (ja) |
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