JPH10272560A - チタン又はチタン合金材と鋼材との接合方法 - Google Patents

チタン又はチタン合金材と鋼材との接合方法

Info

Publication number
JPH10272560A
JPH10272560A JP9078588A JP7858897A JPH10272560A JP H10272560 A JPH10272560 A JP H10272560A JP 9078588 A JP9078588 A JP 9078588A JP 7858897 A JP7858897 A JP 7858897A JP H10272560 A JPH10272560 A JP H10272560A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
titanium
welding
steel
steel material
joining
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9078588A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasuo Murai
康生 村井
Kenji Saito
賢司 斎藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kobe Steel Ltd filed Critical Kobe Steel Ltd
Priority to JP9078588A priority Critical patent/JPH10272560A/ja
Publication of JPH10272560A publication Critical patent/JPH10272560A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/19Soldering, e.g. brazing, or unsoldering taking account of the properties of the materials to be soldered
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/16Arc welding or cutting making use of shielding gas
    • B23K9/173Arc welding or cutting making use of shielding gas and of a consumable electrode
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/23Arc welding or cutting taking account of the properties of the materials to be welded
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/02Iron or ferrous alloys
    • B23K2103/04Steel or steel alloys
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/18Dissimilar materials
    • B23K2103/24Ferrous alloys and titanium or alloys thereof

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 チタン又はチタン合金材と鋼材とを接合する
際に、適用の制約が少なく汎用性が優れていると共に、
形状的制約も少なく、また連続的接合が可能であり、脆
い金属間化合物が生成しにくく、しかも溶接部の耐食性
が優れているチタン又はチタン合金材と鋼材との接合方
法を提供する。 【解決手段】 チタン又はチタン合金材と鋼材とを、M
IGろう付法により直接接合する。このMIGろう付に
おいて使用する溶接ワイヤは、銅合金であり、具体的に
は、Siを1〜4%、Mnを0.3〜3%の範囲で含む
Si青銅系の銅合金である。また、このMIGろう付に
おいて使用する溶接ワイヤは、0.8乃至1.2mmの
直径を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、海洋及び港湾の構
造物又は化学機器等において使用される複合材料、即ち
強度部材として鋼材を使用し、耐食性を具備させるため
にチタン又はチタン合金材を使用した複合材料を製造す
るためのチタン又はチタン合金材と鋼材との接合方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】チタン又はチタン合金(以下、両者を総
称してチタンという)材と鋼材との従来の接合方法とし
ては、爆発圧接又は圧延により、チタンクラッド鋼を得
る技術がある。
【0003】また、チタン板を鋼材に機械的に固定する
方法としては、図4(a)に示すように、鋼材1にチタ
ン板2を重ね、ボルト又はビス3により両者を機械的に
結合する方法と、図4(b)に示すように、ボルト又は
ビス3とチタン板2とを更にアーク溶接4により接合す
る方法とがある。即ち、この機械的結合とアーク溶接と
を組み合わせた方法は、チタン板2に孔を穿設し、この
孔位置に整合する個所の鋼材1に非貫通ネジを加工し、
チタン製ビス3でチタン板2を固定した後、ビス3の頭
部とチタン板2とをアーク溶接する。
【0004】更に、チタン材と鋼材とを直接金属的に接
合した金属接合部が得られる技術としては、摩擦圧接法
によるものと、銀ろうを用いたTIG溶接又はプラズマ
溶接方法とが提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、チタン
材と鋼材とを爆発圧接又は圧延により接合してチタンク
ラッド鋼を得る方法は、このような複合素材を製造する
ための方法であり、これを利用してチタン材と鋼材とを
接合することは可能であるが、部材の形状が複雑である
と、この方法を適用できない。このため、この方法は適
用範囲が狭く、汎用性が劣っている。
【0006】また、チタン材と鋼材とを機械的に接合す
る方法も、同様に、部材の形状によっては適用できない
ケースがあると共に、チタン材と鋼材との接合がスポッ
ト的になり、連続的な接合部を得ることはできない。
【0007】更に、チタン材と鋼材とを摩擦圧接により
接合する方法は、部材形状から制約を受けると共に、機
械的結合と同様に、接合部がスポット的なものであり、
連続的な接合部を得ることはできない。
【0008】銀ろうを用いたTIG溶接又はプラズマ溶
接方法においては、前述の各方法に比して形状的制約も
少なく、連続的接合も可能な技術である点で、汎用性を
有する方法といえる。しかし、この方法は溶接施工時の
適正条件範囲が狭く、ややもすると溶接部に極めて脆い
性質の金属間化合物を生成してしまい、延ては割れが発
生する危険性がある。また、銀ろうは必ずしも耐食性の
面で優れているとはいえず、用途に制約を受けやすい。
【0009】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、チタン又はチタン合金材と鋼材とを接合す
る際に、適用の制約が少なく汎用性が優れていると共
に、形状的制約も少なく、また連続的接合が可能であ
り、脆い金属間化合物が生成しにくく、しかも溶接部の
耐食性が優れているチタン又はチタン合金材と鋼材との
接合方法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明に係るチタン又は
チタン合金材と鋼材との接合方法は、チタン又はチタン
合金材と鋼材とを、MIGろう付法により直接接合する
ことを特徴とする。
【0011】このMIGろう付法において使用する溶接
ワイヤは、銅合金であることが好ましい。例えば、この
MIGろう付において用いる銅合金ワイヤは、Siを1
〜4%、Mnを0.3〜3%の範囲で含むSi青銅系の
銅合金とすることができる。更に、MIGろう付におい
て使用する溶接ワイヤは、0.8乃至1.2mmの直径
を有することが好ましい。
【0012】
【発明の実施の形態】チタン又はチタン合金と鋼とを直
接溶融接合すると、極めて脆弱な金属間化合物が生成
し、割れの発生を回避することは困難である。従って、
溶接ワイヤを使用する場合を含めて、チタン材と鋼材と
を直接接合する際に、如何にしてチタン材中のチタンと
鋼材中の鉄とを溶融混合させずに、溶接金属そのものの
延性を確保するかということ、また如何にして、チタン
材と鋼材との界面近傍に脆い反応層を生成させないかと
いうことが重要である。
【0013】本発明方法においては、MIGろう付け法
によりチタン材と鋼材とを直接接合する。このMIGろ
う付による方法では、通常のアーク溶接によるものに比
して、極めて低い電流条件を適用することができる。こ
れは、MIG溶接においては、ワイヤに融点の低い銅合
金を使用することができること、及び細径ワイヤを使用
することによる効果である。
【0014】このため、本発明においては、チタン材中
のチタンと鋼材中の鉄との溶融混合を防止でき、チタン
材と鋼材との界面近傍における脆い反応層の生成を抑制
しつつ、チタン材と鋼材とを直接接合することができ
る。
【0015】このように本発明においては、溶接により
チタン材と鋼材とを接合するので、適用の制約が少なく
汎用性が優れていると共に、形状的制約も少なく、また
連続的接合が可能である。そして、前述のごとく、チタ
ン材と鋼材との界面においては、脆い金属間化合物が生
成しにくく、しかも溶接部の耐食性が優れている。
【0016】而して、溶接ワイヤとしてSi青銅系のワ
イヤを使用すれば、チタン板側及び鋼板側の双方に対し
て溶接金属の濡れ性が優れたものとなり、これにより良
好かつ密着性が優れたビードが得られる。このような溶
接ワイヤにより、適正範囲でのアーク条件で、チタン又
はチタン合金材と鋼材とをMIGろう付することによ
り、チタン材側及び鋼材側とも、必要にして最小の溶融
(希釈)状態で、金属接合状態が得られる。また、MI
Gろう付時には、Arを代表とする不活性ガスでシール
ドし、直流のアークにより電極(ワイヤ)側を正極とし
て施工する。これにより、アーク発生時に母材側でクリ
ーニングアクションが起こるため、チタン材側及び鋼材
側とも接合部の清浄度が向上し、より健全な接合部が得
られる。
【0017】MIGワイヤろう付法は通常のアーク溶接
と同様に、当然に連続線の溶接が可能であり、密閉性を
必要とする部材に対しても充分適用することができる。
また、耐食性についても、本願請求項3において使用す
る溶接ワイヤは、特に海水に対する耐食性が極めて優れ
ており、チタン又はチタン合金材が使用される多くのケ
ースにおいて、そのチタン材の高耐食性を十分に生かす
ことができる。
【0018】なお、本発明に係る方法で使用される溶接
ワイヤの径については、前述のように、基本的には低電
流の条件で、安定したアークを発生させる必要があるた
め、0.8乃至1.2mmであることが好ましい。ワイ
ヤ径が1.2mmを超えると、安定したアークを得るた
めの電流が過大となり、母材を過剰に溶融させてしま
い、前述の脆弱な化合物の生成につながる。一方、ワイ
ヤ径が0.8mm未満になると、ワイヤそのものの製造
コストが極めて高くなると共に、ワイヤの送給性が劣る
という不利がある。このため、ワイヤ径は0.8乃至
1.2mmにすることが好ましい。
【0019】
【実施例】以下、本発明の実施例について本発明の特許
請求の範囲から外れる比較例と比較して説明する。
【0020】第1実施例 本第1実施例においては、各種の接合方法により、チタ
ン板と鋼板との重ねすみ肉溶接試験を行った。図1に示
すように、厚さが1mmのチタン板11を、厚さが12
mmの軟鋼鋼板12に重ね、重ねすみ肉継手を構成し、
種々の溶接ワイヤを使用してチタン材11と鋼材12と
を溶材を用いた各種の溶接(接合)方法により接合し
た。試験片の平面サイズはチタン板11が50mm×3
00mm、鋼板が80mm×400mmである。溶接
後、目視及び浸透探傷試験により、割れ発生の有無を調
べ、良否を判定した。
【0021】下記表1は溶接方法、溶接条件及び判定結
果を示す。この表1に示すように、TIG及びMIG溶
接によるものは、いずれも割れの発生を回避できなかっ
た(×)が、比較的低い電流条件によるMIGろう付法
によるものは割れの発生が認められず(○、◎)、良好
な結果が得られた。
【0022】
【表1】
【0023】第2実施例 本第2実施例においては、Si青銅ワイヤによる適正条
件を調査した。第1実施例と同一種類の試験片に対し
て、3%Si−3%Mn−青銅系の溶接ワイヤにより、
種々の溶接条件でMIGろう付し、割れの有無を調べ
た。評価方法については、割れの有無及び溶接安定性に
より行った。溶接条件及び判定結果を下記表2に示す。
この表2に示すように、溶接ワイヤ径が0.8乃至1.
2mmの場合に、溶接安定性が優れており、割れも発生
しなかった。
【0024】また、図2は試験No5における溶接部の
断面形状の一例を示す。軟鋼鋼板12の上にチタン板1
1が重ねられ、その縁部がMIG溶接されて溶接金属1
3が形成されている。この図2に示すように、チタン及
び鋼の溶融が抑制されていると共に、溶接金属に割れが
発生していない。
【0025】
【表2】
【0026】第3実施例 本実施例はチタン合金と鋼材の突合せ溶接試験を行った
ものである。図3に示すように、Ti−6Al−4V合
金板14と、軟鋼板15とを90°の開先を形成して突
合せ、この突合せ継手に対して、本発明方法により継手
接合を行った。下記表3に溶接施工条件を示す。溶接
後、浸透探傷及び断面調査を行い、欠陥の有無を調べた
結果、欠陥がない良好な継手が得られていた。
【0027】
【表3】
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
チタン又はチタン合金材と鋼材とをMIG溶接により接
合するから、その適用の制約が少なく汎用性が優れてい
ると共に、接合対象物の形状的制約も少なく、また連続
的接合が可能であり、脆い金属間化合物が生成しにく
く、しかも溶接部の耐食性が優れている。
【図面の簡単な説明】
【図1】重ね継手溶接方法を示す斜視図である。
【図2】その断面図である。
【図3】突合せ継手を示す図である。
【図4】従来の機械的結合方法を示す図である。
【符号の説明】
1;鋼材 2:チタン板 3:ボルト又はビス 11:チタン板 12:鋼板 13:溶接金属 14:Ti−6Al−4V合金板 15:軟鋼板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C22C 9/10 C22C 9/10 // B23K 9/23 B23K 9/23 H B23K 103:24

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 チタン又はチタン合金材と鋼材とを、M
    IGろう付法により直接接合することを特徴とするチタ
    ン又はチタン合金材と鋼材との接合方法。
  2. 【請求項2】 MIGろう付において使用する溶接ワイ
    ヤは、銅合金であることを特徴とする請求項1に記載の
    チタン又はチタン合金材と鋼材との接合方法。
  3. 【請求項3】 MIGろう付において用いる銅合金ワイ
    ヤが、Siを1〜4%、Mnを0.3〜3%の範囲で含
    むSi青銅系の銅合金であることを特徴とする請求項2
    に記載のチタン又はチタン合金材と鋼材との接合方法。
  4. 【請求項4】 MIGろう付において使用する溶接ワイ
    ヤは、0.8乃至1.2mmの直径を有することを特徴
    とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のチタン又
    はチタン合金材と鋼材との接合方法。
JP9078588A 1997-03-28 1997-03-28 チタン又はチタン合金材と鋼材との接合方法 Pending JPH10272560A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9078588A JPH10272560A (ja) 1997-03-28 1997-03-28 チタン又はチタン合金材と鋼材との接合方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9078588A JPH10272560A (ja) 1997-03-28 1997-03-28 チタン又はチタン合金材と鋼材との接合方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH10272560A true JPH10272560A (ja) 1998-10-13

Family

ID=13666079

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9078588A Pending JPH10272560A (ja) 1997-03-28 1997-03-28 チタン又はチタン合金材と鋼材との接合方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH10272560A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015081760A (ja) * 2013-10-24 2015-04-27 木村化工機株式会社 熱交換装置
CN109514203A (zh) * 2018-12-25 2019-03-26 西安泰金工业电化学技术有限公司 一种钛钢复合板及其制备工艺及基于钛钢复合板的阴极辊
CN115255593A (zh) * 2022-07-15 2022-11-01 江苏靖宁智能制造有限公司 一种空心圆柱体钛钢异种金属连接方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015081760A (ja) * 2013-10-24 2015-04-27 木村化工機株式会社 熱交換装置
CN109514203A (zh) * 2018-12-25 2019-03-26 西安泰金工业电化学技术有限公司 一种钛钢复合板及其制备工艺及基于钛钢复合板的阴极辊
CN115255593A (zh) * 2022-07-15 2022-11-01 江苏靖宁智能制造有限公司 一种空心圆柱体钛钢异种金属连接方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4256879B2 (ja) 鉄系材料とアルミニウム系材料との接合方法および接合継手
JP5014833B2 (ja) アルミニウム材と鋼材のmig溶接方法
JP4836234B2 (ja) 異材接合方法
JP2006521209A (ja) 付加的なZn/Al金属によって同種または異種金属または合金を含むワークピースの不活性ガス溶接または不活性ガス半田付けのための方法
JP5198528B2 (ja) 異材接合用溶加材及び異材接合方法
US2761047A (en) Joining aluminum and aluminum alloy to titanium and titanium alloy
JP3617585B2 (ja) チタン又はチタン合金材の鋼材へのライニング方法
JP2003033865A (ja) アルミニウムまたはアルミニウム合金と鋼材との接合法および接合継手
JP4978121B2 (ja) 金属板の突合せ接合方法
JP3992592B2 (ja) 異種金属からなる溶接継手の作製方法
JPH08243754A (ja) クラッド鋼管の内面溶接方法
JP2006224145A (ja) 異材接合用溶加材及び異材接合方法
JPH10272560A (ja) チタン又はチタン合金材と鋼材との接合方法
JP4514098B2 (ja) 鉄系材料とアルミニウム系材料との接合方法および接合継手
JP4256892B2 (ja) 異材接合方法
JP2002283080A (ja) 鋼系材料とアルミニウム系材料との接合方法
JP3597375B2 (ja) チタン又はチタン合金と鉄系材料との接合体および接合方法
JP2006088174A (ja) 異材接合方法
JP3513374B2 (ja) チタン系金属の肉盛溶接方法
JP4194419B2 (ja) 鉄系材料とアルミニウム系材料との接合方法および接合継手
JPS60118389A (ja) ア−ク溶接によるアルミ・チタン接合方法
JPH0724576A (ja) ガスシールドメタルアーク溶接方法
JP7048355B2 (ja) 異材接合継手および異材接合方法
JP2008246558A (ja) めっき鋼板とアルミニウム合金板との異材同士の突合せ接合継手及びその接合方法
JPH05185237A (ja) チタンクラッド鋼板の端部溶接方法

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20040827

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20040914

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20041112

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20050628