JPH06277835A - Ａｌ基肉盛溶接金属の連続加圧改質方法 - Google Patents
Ａｌ基肉盛溶接金属の連続加圧改質方法Info
- Publication number
- JPH06277835A JPH06277835A JP7021293A JP7021293A JPH06277835A JP H06277835 A JPH06277835 A JP H06277835A JP 7021293 A JP7021293 A JP 7021293A JP 7021293 A JP7021293 A JP 7021293A JP H06277835 A JPH06277835 A JP H06277835A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 Ａｌ及びＡｌ基材料表面に耐摩耗性と耐熱性
を付与するＭＩＧアーク肉盛溶接方法に関し、ブローホ
ール等の溶接金属表面層の気孔欠陥を減少させると共に
肉盛溶接金属の溶接ビード形状を偏平形状に制御する。 【構成】 該溶接と同一方向に移行する加圧装置により
半溶融状態または凝固直後の肉盛溶接金属を連続的に加
圧することを特徴とするＡｌ基肉盛溶接金属の連続加圧
改質方法。 【効果】 Ａｌ，Ａｌ基溶接金属表面層のブローホール
の圧着による低減化により健全な肉盛溶接金属が得られ
ると共に溶接ビード形状を偏平にし過剰な余盛を減少さ
せることができる。
を付与するＭＩＧアーク肉盛溶接方法に関し、ブローホ
ール等の溶接金属表面層の気孔欠陥を減少させると共に
肉盛溶接金属の溶接ビード形状を偏平形状に制御する。 【構成】 該溶接と同一方向に移行する加圧装置により
半溶融状態または凝固直後の肉盛溶接金属を連続的に加
圧することを特徴とするＡｌ基肉盛溶接金属の連続加圧
改質方法。 【効果】 Ａｌ，Ａｌ基溶接金属表面層のブローホール
の圧着による低減化により健全な肉盛溶接金属が得られ
ると共に溶接ビード形状を偏平にし過剰な余盛を減少さ
せることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＡｌ及びＡｌ基材料表面
に耐摩耗性と耐熱性を付与するＭＩＧアーク肉盛溶接方
法に関し、ブローホール等の溶接金属表面層の気孔欠陥
を減少させると共に肉盛溶接金属の溶接ビード形状を制
御する方法に関するものである。
に耐摩耗性と耐熱性を付与するＭＩＧアーク肉盛溶接方
法に関し、ブローホール等の溶接金属表面層の気孔欠陥
を減少させると共に肉盛溶接金属の溶接ビード形状を制
御する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】Ａｌ及びＡｌ基材料は軽量で、耐食性及
び熱伝導性が優れていることから自動車部品をはじめ広
い分野で使用されている。しかしＡｌ，Ａｌ基材料は一
般に鉄鋼材料に比べ強度、耐摩耗性、耐熱性の面で劣っ
ており、素材そのままでは、鉄鋼材料の代替材料として
適用できる部位、部品は限られているため、Ａｌ，Ａｌ
基材料の表面にアーク熱を利用して例えばＡｌ−Ｃｕ合
金のような硬質の肉盛溶接金属を形成させる方法が種々
検討されている。アーク熱源としてはＭＩＧアーク、Ｔ
ＩＧアークまたはプラズマアーク等があり、特にワイヤ
状の溶加材を用いたＭＩＧアーク溶接による方法が簡便
で高能率な施工方法として期待されている。
び熱伝導性が優れていることから自動車部品をはじめ広
い分野で使用されている。しかしＡｌ，Ａｌ基材料は一
般に鉄鋼材料に比べ強度、耐摩耗性、耐熱性の面で劣っ
ており、素材そのままでは、鉄鋼材料の代替材料として
適用できる部位、部品は限られているため、Ａｌ，Ａｌ
基材料の表面にアーク熱を利用して例えばＡｌ−Ｃｕ合
金のような硬質の肉盛溶接金属を形成させる方法が種々
検討されている。アーク熱源としてはＭＩＧアーク、Ｔ
ＩＧアークまたはプラズマアーク等があり、特にワイヤ
状の溶加材を用いたＭＩＧアーク溶接による方法が簡便
で高能率な施工方法として期待されている。
【０００３】ところで、Ａｌ，Ａｌ基材料のアーク溶接
においては溶融溶接金属中の水素溶解度が大きく、さら
に凝固金属中の水素溶解度との差も大きい。そのため、
母材及び溶接ワイヤに付着または吸着された水分の分解
による水素、母材及び溶接ワイヤ中に固溶している水
素、シールドガス中の水素及び水分等の水素源により溶
接金属の凝固時にこの過飽和水素に起因するピットやブ
ローホール等の気孔欠陥を生成し易いという問題があ
る。特にＭＩＧアーク溶接の場合にはＴＩＧアーク溶接
等の場合よりもこれらの気孔欠陥が発生し易い。これら
の気孔欠陥は例えばＭＩＧパルスアーク溶接法等の採用
によりある程度の低減が可能であるが、溶接ビード断面
の面積率で数％程度のブローホールが残存するのが通常
である。
においては溶融溶接金属中の水素溶解度が大きく、さら
に凝固金属中の水素溶解度との差も大きい。そのため、
母材及び溶接ワイヤに付着または吸着された水分の分解
による水素、母材及び溶接ワイヤ中に固溶している水
素、シールドガス中の水素及び水分等の水素源により溶
接金属の凝固時にこの過飽和水素に起因するピットやブ
ローホール等の気孔欠陥を生成し易いという問題があ
る。特にＭＩＧアーク溶接の場合にはＴＩＧアーク溶接
等の場合よりもこれらの気孔欠陥が発生し易い。これら
の気孔欠陥は例えばＭＩＧパルスアーク溶接法等の採用
によりある程度の低減が可能であるが、溶接ビード断面
の面積率で数％程度のブローホールが残存するのが通常
である。
【０００４】またＡｌ，Ａｌ基材料のＭＩＧ溶接では比
較的大きなアーク力が作用することによりシールドガス
の乱れが生じ、溶融溶接金属表面には酸化皮膜（Ａｌ2
Ｏ3）が形成され易い。この酸化皮膜によって溶融溶接
金属表面直下の最終凝固部で気孔の浮上逸脱が阻害さ
れ、溶融池底部に比べ比較的径の大きな気孔が溶接金属
表面層に多数分布することも特徴である。特にこれらの
表面層に多く分布した気孔欠陥は肉盛溶接後の仕上げ加
工の際に表面に現出し、不良部品となったり、手直しを
必要としたりする。
較的大きなアーク力が作用することによりシールドガス
の乱れが生じ、溶融溶接金属表面には酸化皮膜（Ａｌ2
Ｏ3）が形成され易い。この酸化皮膜によって溶融溶接
金属表面直下の最終凝固部で気孔の浮上逸脱が阻害さ
れ、溶融池底部に比べ比較的径の大きな気孔が溶接金属
表面層に多数分布することも特徴である。特にこれらの
表面層に多く分布した気孔欠陥は肉盛溶接後の仕上げ加
工の際に表面に現出し、不良部品となったり、手直しを
必要としたりする。
【０００５】Ａｌ基材料のＭＩＧ溶接ビードのピット、
ブローホールを低減させる方法としては、特願平４−１
７４５４４号公報に開示されているようにＡｌ−Ｃｕ系
の複合ワイヤを用いた溶接法で、ＭＩＧ溶接後にＴＩＧ
アーク加熱により溶接ビード表面層を再溶融させる方法
を本発明者らが提案しているが、本発明のように溶接に
よるアーク熱と加圧力を連続的に作用させ溶接金属の改
質を達成した例は見あたらない。
ブローホールを低減させる方法としては、特願平４−１
７４５４４号公報に開示されているようにＡｌ−Ｃｕ系
の複合ワイヤを用いた溶接法で、ＭＩＧ溶接後にＴＩＧ
アーク加熱により溶接ビード表面層を再溶融させる方法
を本発明者らが提案しているが、本発明のように溶接に
よるアーク熱と加圧力を連続的に作用させ溶接金属の改
質を達成した例は見あたらない。
【０００６】さらに、Ａｌ，Ａｌ基合金のＭＩＧ溶接で
はシールドガスのシールド状態による溶接ビード表面の
酸化に対する影響が大きく、電圧が高い場合すなわちア
ーク長が長すぎると溶接ビード表面にすすのような黒粉
が付着し易いためアーク電圧を低めに設定した溶接条件
で溶接する必要がある。この場合、溶接ビード表面はア
ークのクリーニング作用により金属光沢を有する健全な
溶接ビードが得られるが、アーク長を短く設定するため
アークが拡がらず、溶接ビード形状は凸形状となり必要
以上の余盛が形成され、後工程のビード研磨や研削量が
多くなるという問題がある。
はシールドガスのシールド状態による溶接ビード表面の
酸化に対する影響が大きく、電圧が高い場合すなわちア
ーク長が長すぎると溶接ビード表面にすすのような黒粉
が付着し易いためアーク電圧を低めに設定した溶接条件
で溶接する必要がある。この場合、溶接ビード表面はア
ークのクリーニング作用により金属光沢を有する健全な
溶接ビードが得られるが、アーク長を短く設定するため
アークが拡がらず、溶接ビード形状は凸形状となり必要
以上の余盛が形成され、後工程のビード研磨や研削量が
多くなるという問題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述したよう
なＡｌ，Ａｌ基溶接金属表面層のブローホールの低減化
を達成すべくなされたもので、その目的とするところ
は、溶接気孔欠陥を低減させ、健全な肉盛溶接部が得ら
れると共に溶接ビード形状を加圧により偏平なものと
し、過剰な余盛を減少させる溶接方法を提供することに
ある。
なＡｌ，Ａｌ基溶接金属表面層のブローホールの低減化
を達成すべくなされたもので、その目的とするところ
は、溶接気孔欠陥を低減させ、健全な肉盛溶接部が得ら
れると共に溶接ビード形状を加圧により偏平なものと
し、過剰な余盛を減少させる溶接方法を提供することに
ある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨はＭＩＧア
ーク溶接を行い、該溶接と同一方向に移行する加圧装置
により半溶融状態または凝固直後の肉盛溶接金属を連続
的に加圧することを特徴とするＡｌ基肉盛溶接金属の連
続加圧改質方法にある。
ーク溶接を行い、該溶接と同一方向に移行する加圧装置
により半溶融状態または凝固直後の肉盛溶接金属を連続
的に加圧することを特徴とするＡｌ基肉盛溶接金属の連
続加圧改質方法にある。
【０００９】
【作用】以下、本発明を詳細に説明する。図１に本発明
の溶接方法を説明する模式図を示す。まず、図１のＡｌ
またはＡｌ基材料の母材１は先行するＭＩＧアーク溶接
トーチ２の溶接ワイヤ３とのアーク熱によって溶融し溶
融池４を形成しつつ、同じくアーク熱により溶融した溶
接ワイヤ３の溶滴が溶融池に移行・堆積されることによ
って肉盛溶接金属５が形成されるが、Ａｌ基材料は凝固
潜熱が大きく凝固終了までの時間が鉄鋼材料の場合に比
べて比較的大きいことが特徴である。また固体状態でも
高温における耐力は低いためＭＩＧアーク溶接電極の後
方に配置した加圧装置６により比較的低加重で加圧変形
させることが可能である。この加圧装置６による圧縮作
用により図中にΔｈで示す高さ分の余盛が圧縮され、溶
接金属表面層内部のブローホールが圧着されることによ
り気泡ガスが溶融池側に逸散し表面の欠陥率が低減し健
全な溶接ビードが得られる。また同時に溶接ビードも中
央部が圧縮された偏平な形状となり肉盛溶接の後工程の
加工が容易になる。
の溶接方法を説明する模式図を示す。まず、図１のＡｌ
またはＡｌ基材料の母材１は先行するＭＩＧアーク溶接
トーチ２の溶接ワイヤ３とのアーク熱によって溶融し溶
融池４を形成しつつ、同じくアーク熱により溶融した溶
接ワイヤ３の溶滴が溶融池に移行・堆積されることによ
って肉盛溶接金属５が形成されるが、Ａｌ基材料は凝固
潜熱が大きく凝固終了までの時間が鉄鋼材料の場合に比
べて比較的大きいことが特徴である。また固体状態でも
高温における耐力は低いためＭＩＧアーク溶接電極の後
方に配置した加圧装置６により比較的低加重で加圧変形
させることが可能である。この加圧装置６による圧縮作
用により図中にΔｈで示す高さ分の余盛が圧縮され、溶
接金属表面層内部のブローホールが圧着されることによ
り気泡ガスが溶融池側に逸散し表面の欠陥率が低減し健
全な溶接ビードが得られる。また同時に溶接ビードも中
央部が圧縮された偏平な形状となり肉盛溶接の後工程の
加工が容易になる。
【００１０】図２は発明の効果を示す溶接ビード断面の
模式図であるが、図２（ａ）の加圧がない場合に比べて
図２（ｂ）の加圧がある場合には溶接ビード表面部の気
孔欠陥が認められないようになる。
模式図であるが、図２（ａ）の加圧がない場合に比べて
図２（ｂ）の加圧がある場合には溶接ビード表面部の気
孔欠陥が認められないようになる。
【００１１】この作用は溶接後に完全に凝固した溶接金
属を再加熱し加圧することでも可能であるが、本発明の
方法に比べて２倍以上の熱量が必要となり、本発明のよ
うに一度のアーク熱による加熱を連続的に利用する方法
に比べエネルギー消費が効率的ではない。
属を再加熱し加圧することでも可能であるが、本発明の
方法に比べて２倍以上の熱量が必要となり、本発明のよ
うに一度のアーク熱による加熱を連続的に利用する方法
に比べエネルギー消費が効率的ではない。
【００１２】図１の模式図において、本発明の加圧装置
６は周期的に上下運動させることのできるプレス型の加
圧装置を使用しているが、本発明の加圧装置はこのプレ
ス型加圧方法に限定されるものではなく、例えばロール
による圧延方式の加圧方式を用いても同様の効果を得る
ことができる。
６は周期的に上下運動させることのできるプレス型の加
圧装置を使用しているが、本発明の加圧装置はこのプレ
ス型加圧方法に限定されるものではなく、例えばロール
による圧延方式の加圧方式を用いても同様の効果を得る
ことができる。
【００１３】
【実施例】実施例として、母材にＪＩＳ Ｈ４０００
Ａ ５０８３Ｐ合金を使用し、先行するＭＩＧアーク溶
接には市販のインバータ制御型パルスアーク溶接電源を
用い、Ｃｕ量が７０wt％のＣｕ外皮Ａｌ−Ｃｕ複合ワイ
ヤ（ワイヤ径：１．２mmφ）を用いてビードオンプレー
ト溶接を行い、加圧のある場合及びない場合についての
肉盛溶接金属の比較を行った。
Ａ ５０８３Ｐ合金を使用し、先行するＭＩＧアーク溶
接には市販のインバータ制御型パルスアーク溶接電源を
用い、Ｃｕ量が７０wt％のＣｕ外皮Ａｌ−Ｃｕ複合ワイ
ヤ（ワイヤ径：１．２mmφ）を用いてビードオンプレー
ト溶接を行い、加圧のある場合及びない場合についての
肉盛溶接金属の比較を行った。
【００１４】後方の加圧には図３に示すような押型を図
１に示すように溶接方向に対して垂直方向に周期的に上
下するプレス型加圧装置を溶接トーチと同一の台車上に
設置して用いた。加圧位置は予備実験により予め測定し
た溶融プール後端の位置に押型が当たるような最適条件
になるよう調整した。
１に示すように溶接方向に対して垂直方向に周期的に上
下するプレス型加圧装置を溶接トーチと同一の台車上に
設置して用いた。加圧位置は予備実験により予め測定し
た溶融プール後端の位置に押型が当たるような最適条件
になるよう調整した。
【００１５】比較試験に用いた溶接条件を表１に、加圧
装置駆動条件を表２に示す。得られた溶接ビード横断面
のブローホールの低減化状況は溶接ビードの横断面マク
ロを光学顕微鏡（２０倍）にて撮影を行い、溶接ビード
横断面写真から余盛部のブローホール面積の合計と肉盛
溶接金属の余盛部面積とを画像解析装置によって測定
し、余盛部ブローホール面積率を求め評価した。また余
盛高さは同じ画像解析装置を用い測定した。
装置駆動条件を表２に示す。得られた溶接ビード横断面
のブローホールの低減化状況は溶接ビードの横断面マク
ロを光学顕微鏡（２０倍）にて撮影を行い、溶接ビード
横断面写真から余盛部のブローホール面積の合計と肉盛
溶接金属の余盛部面積とを画像解析装置によって測定
し、余盛部ブローホール面積率を求め評価した。また余
盛高さは同じ画像解析装置を用い測定した。
【００１６】比較溶接試験結果を表３に示すが、本発明
の方法を用いた場合、余盛部のブローホール面積率が大
幅に減少していることがわかる。また余盛高さも低く肉
盛溶接として良好なビード形状が得られ、Ａｌ−Ｃｕ系
の肉盛溶接金属を用いた本実施例ではさらに表面硬さの
増加効果も認められる。
の方法を用いた場合、余盛部のブローホール面積率が大
幅に減少していることがわかる。また余盛高さも低く肉
盛溶接として良好なビード形状が得られ、Ａｌ−Ｃｕ系
の肉盛溶接金属を用いた本実施例ではさらに表面硬さの
増加効果も認められる。
【００１７】
【表１】
【００１８】
【表２】
【００１９】
【表３】
【００２０】
【発明の効果】以上、本発明の方法によればＡｌ，Ａｌ
基溶接金属表面層のブローホールの圧着による低減化に
より健全な肉盛溶接金属が得られると共に溶接ビード形
状を偏平にし過剰な余盛を減少させることができる。
基溶接金属表面層のブローホールの圧着による低減化に
より健全な肉盛溶接金属が得られると共に溶接ビード形
状を偏平にし過剰な余盛を減少させることができる。
【図１】本発明の方法を示す縦断面図。
【図２】本発明の効果を示すビード断面の模式図。
【図３】実施例に用いた加圧押型形状を示す説明図。
１ 母材 ２ ＭＩＧアーク溶接トーチ ３ 溶接ワイヤ ４ 溶融金属（溶融池） ５ 凝固金属 ６ 加圧装置 ７ 加圧押型
Claims (1)
- 【請求項１】 ＭＩＧアーク溶接を行い、該溶接と同一
方向に移行する加圧装置により半溶融状態または凝固直
後の肉盛溶接金属を連続的に加圧することを特徴とする
Ａｌ基肉盛溶接金属の連続加圧改質方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7021293A JPH06277835A (ja) | 1993-03-29 | 1993-03-29 | Ａｌ基肉盛溶接金属の連続加圧改質方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7021293A JPH06277835A (ja) | 1993-03-29 | 1993-03-29 | Ａｌ基肉盛溶接金属の連続加圧改質方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06277835A true JPH06277835A (ja) | 1994-10-04 |
Family
ID=13424997
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7021293A Pending JPH06277835A (ja) | 1993-03-29 | 1993-03-29 | Ａｌ基肉盛溶接金属の連続加圧改質方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06277835A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002361471A (ja) * | 2001-06-06 | 2002-12-18 | Kayaba Ind Co Ltd | 溶接構造 |
| JP2004330300A (ja) * | 2003-04-16 | 2004-11-25 | Ihi Marine United Inc | 溶接方法および溶接装置 |
-
1993
- 1993-03-29 JP JP7021293A patent/JPH06277835A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002361471A (ja) * | 2001-06-06 | 2002-12-18 | Kayaba Ind Co Ltd | 溶接構造 |
| JP2004330300A (ja) * | 2003-04-16 | 2004-11-25 | Ihi Marine United Inc | 溶接方法および溶接装置 |
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