JPH1190632A

JPH1190632A - 金属材の接合方法

Info

Publication number: JPH1190632A
Application number: JP9251510A
Authority: JP
Inventors: Takenori Hashimoto; 武典橋本; Yasuhiro Osame; 康弘納; Shigetoshi Jogan; 茂利成願; Masatoshi Enomoto; 正敏榎本
Original assignee: Showa Aluminum Corp
Current assignee: Showa Aluminum Can Corp
Priority date: 1997-09-17
Filing date: 1997-09-17
Publication date: 1999-04-06
Anticipated expiration: 2017-09-17
Also published as: JP3327819B2

Abstract

(57)【要約】【課題】溶接欠陥を低減して溶接品質を向上させると
ともに、工程の簡素化を図りうる金属材の接合方法の提
供を目的とする。【解決手段】金属材の接合において、少なくとも一方
の被接合部材１を、他方の被接合部材４との対向面に、
溶加材成分とフラックス成分とからなる接合補助材２を
一体に形成した高効率接合部材３とし、該高効率接合部
材３と他方の被接合部材４とを密着状態に組み付けて加
熱し、前記接合補助材２を溶融させ、被接合部材１、４
を接合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、アルミニウム等
の金属材の接合方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】アルミニウム材をはじめとする各種金属
材の溶接では、溶接割れの発生を抑制するために溶加材
を用いることがある。また、近年ではアルミニウムの優
れた加工性を生かした複雑断面形状の押出材の需要の増
大に伴い、それらの材料の溶接の必要性も高まってい
る。ところが、母材の形状が複雑になると、溶接継手部
に溶加材を添加することが作業上困難となる場合も多
く、溶接方法の改善が望まれていた。

【０００３】そこで、本出願人は先に、図２に示すよう
に、被接合部材（１１）（１１）を組み付けることによ
り形成された間隙（１２）に溶加材成分とフラックス成
分とが混合されたフラックス含有溶加材（１３）を挿入
配置して溶接する方法を提案した（特願平７−３１６４
７８号）。この溶接方法によれば、外部からの溶加材供
給が困難な形状の金属材についても溶加材を添加した溶
接が可能となり、溶接割れの発生を抑制することができ
る。その上、添加される溶加材にはフラックスが含有さ
れているため、接合部には溶加材の添加とともにフラッ
クスも添加されることなり、酸化膜が除去されて外観品
質の良い溶接製品が得られる。また、フラックスの添加
により、従来非酸化性の加熱雰囲気が必要とされた加熱
源を用いる場合にも、大気中、或いはより大気に近い雰
囲気での溶接が可能となり、シールドガス等の使用量が
減少し溶接コストを低減させることができる、というよ
うな利点がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
方法においては、母材間の間隙に溶加材を挿入しても若
干の空隙が生じるため、溶加材が不足がちになり溶接欠
陥が発生するおそれがあった。また、溶加材挿入という
工程が必要となり、また溶加材を挿入するために組立姿
勢や溶接姿勢が制限されるという問題点があった。

【０００５】この発明は、このような技術背景に鑑み、
溶接欠陥を低減して溶接品質を向上させるとともに、工
程の簡素化を図りうる金属材の接合方法の提供を目的と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明の金属材の接合
方法は、前記目的を達成するために、金属材の接合にお
いて、少なくとも一方の被接合部材（１）を、他方の被
接合部材（４）との対向面に、溶加材成分とフラックス
成分とからなる接合補助材（２）を一体に形成した高効
率接合部材（３）とし、該高効率接合部材（３）と他方
の被接合部材（４）とを密着状態に組み付けて加熱し、
前記接合補助材（２）を溶融させ、被接合部材（１）
（４）を接合することを特徴とするものである。

【０００７】この発明の接合方法を適用する被接合部材
（１）（４）は、溶融した接合補助材（２）により接合
可能な金属材であれば特に限定されない。しかし、この
接合方法は、特に複雑な形状に成形されることの多いア
ルミニウムまたはその合金材の接合に有効である。

【０００８】前記高効率接合部材（３）は、被接合部材
（１）に接合補助材（２）が接合され一体に形成された
ものである。接合の方法は、溶接、溶射、肉盛り、拡散
接合、圧接などの他、本願出願人が先に提案した２種類
の異種材料を押出しながらクラッドする方法（特願平９
−１６２９７１号）を推奨できる。この方法は、２つの
通路孔を有する押出工具を用い、１つのコンテナ内に接
合補助材用ビレットおよび被接合部材用ビレットを装填
し、押出と同時に２種の材料を圧着させるというもので
ある。

【０００９】また、前記高効率接合部材（３）および他
方の被接合部材（４）の形状は、これら（３）（４）を
密着状態に組み付け得るものであれば特に限定されな
い。好適形状として図１に示すものを例示できる。この
図において、高効率接合部材（３）は、一方の接合部材
（１）の他方の接合部材（４）との対向面中央部に、接
合補助材（２）が突出状に形成されてなり、他方の接合
部材（４）は、前記接合補助材（２）の形状に対応し、
隙間なく嵌入しうるような凹部（５）が形成され、これ
ら（３）（４）は密着状態に組み付けることができる。

【００１０】前記高効率接合部材（３）における接合補
助材（２）は、被接合部材（１）（４）の材質に応じて
通常接合用合金として用いられる溶加材成分と、フラッ
クス成分とを配合したものである。なお、この発明にお
いて、溶加材とは、母材もろとも溶融する接合用合金の
他、母材の融点よりも低い温度で加熱して接合用合金の
みを溶融するろう材と称されるものをも含むものであ
る。

【００１１】前記溶加材成分としては、例えば前記被接
合部材がアルミニウムまたはその合金材の場合にはＡｌ
−Ｓｉ系合金を用いる。具体的組成としては、融点調整
を主目的としてＳｉを３〜１５wt％を含有し、要すれば
さらに、融点調整および強度向上を主目的として７％以
下のＣｕ、強度向上を主目的として６％以下のＭｇを、
耐食性向上を主目的として１％以下のＭｎをを含有する
ものが好ましい。残部は、Ａｌおよび不純物であり、不
純物としてのＦｅ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｖ、Ｔｉ、Ｚｒがそれ
ぞれ０．５wt％以下に規制されているものが好ましい。

【００１２】また、前記フラックス成分は、その種類が
特に限定されるものではないが、被接合部材（１）
（４）がアルミニウムまたはその合金材の場合は加熱温
度および溶加材の融点との関係で６５０℃以下で溶融す
るものが好ましく、一般式；Ｋ_αＡｌ_α＋３（αは１以
上の整数）で表されるＫＡｌＦ_４，Ｋ_２ＡｌＦ_５および
Ｋ_３ＡｌＦ_６、ＫＦとＡｌＦ_３との混合物または共晶組
成物、フルオロアルミン酸カリウム錯体等の弗化物系フ
ラックスを例示できる。

【００１３】また、フラックス成分含有量は、１〜３０
wt％の範囲が好ましい。この範囲よりもフラックスが少
なくなると良好な接合を達成できず、また多くなっても
フラックス効果が飽和するとともに、後述の方法により
フラックス含有溶加材を製造する際に固形化が困難とな
る。特に好ましい含有量の下限値は５wt％、上限値は２
０wt％である。

【００１４】前記接合補助材（２）は、その製造方法を
問わず使用できるが、溶加材成分とフラックス成分との
一体化や成分調整が容易であり、かつ被接合部材（１）
（４）と一体化に適合する形状への成形加工も容易であ
ることから、溶加材成分粉末およびフラックス成分粉末
の混合粉末を加圧することにより圧粉体に成形固形化す
る方法、あるいはさらに該圧粉体を加熱したのち、所要
形状に二次成形する方法を推奨できる。

【００１５】加熱方法は、加熱温度の設定により、被接
合部材（１）（４）もろとも溶融する溶接の他、被接合
部材（１）（４）は溶融しないで接合補助材（２）のみ
を溶融するろう付をも含むものである。

【００１６】また、加熱用の熱源の種類も接合補助材
（２）あるいはさらに被溶接合部材（１）（４）を
（１）（４）溶融できる限り特に限定されず、各種アー
ク、レーザー、電子ビーム、アセチレンガス、高周波等
を適宜用いる。また、加熱は、接合補助材を完全に溶融
させ一体化が可能な限り、一方向のみから行っても、二
方向以上から行っても良い。図１に示す継手例では、接
合部の上下に熱源（６）（６）を配置して接合補助材
（２）の完全な溶融を図っている。

【００１７】この発明の接合方法においては、接合補助
材（２）が少なくとも一方の被接合部材（１）と一体化
した高効率接合部材（３）として用いるため、被接合部
材（１）（４）の組み付けと同時に接合部に接合補助材
（２）が配置される。また、被接合部材（１）（４）は
接合補助材（２）を介して密着状態で組み付けられるた
め、加熱により溶融したフラックスと溶加材とが十分に
供給される。

【００１８】

【実施例】次に、この発明の金属材の接合方法の具体的
実施例について説明する。

【００１９】図１に、各実施例において接合試験に用い
た突き合わせ継手を示す。この継手において、一方の接
合部材（１）はアルミニウム合金からなり、他方の接合
部材（２）との対向面に溶加材成分およびフラックス成
分からなる断面矩形の接合補助材（２）が突出状に一体
形成された高効率接合部材（３）である。この高効率接
合部材（３）は、前述の特願平９−１６２９７１号に基
づく方法により製作されたものであって、接合補助材
（２）を構成する材料粉末を圧粉固形化する一方、被接
合部材（１）（４）のビレットと固形化された接合補助
材（２）を押出しながら圧着させて製作したクラッド材
である。また、他方の接合部材（４）の同材質のアルミ
ニウム合金により構成された押出材で、接合補助材
（２）の形状に対応する凹部（５）が形成されている。
そして、他方の被接合部材（４）の凹部（５）に、高効
率接合部材（３）の接合補助材（２）を嵌め入れること
により、両者は密着状態で組み付けられる。

【００２０】また、図２に各比較例に用いた突き合わせ
継手を示す。この継手において被接合部材（１１）（１
１）は、それぞれ先端部に溶接用フランジ（１４）が突
設されたものであり、互いのフランジ（１４）を相手材
に当接するように組み付けることにより接合用間隙（１
２）が形成され、この間隙（１２）に接合補助材（１
３）を挿入する。なお、被接合部材（１１）および接合
補助材（１３）の材質は、比較例番号に対応する番号の
実施例のものと同一である。

【００２１】上述の各継手について、被接合部材および
接合補助材の材質を表１に示すように種々に変えて、接
合試験を行った。また、加熱は、熱源（６）の種類を変
えて接合部の両外側に配置して行った。熱源および加熱
条件は次のとおりである。なお、フラックスは弗化物系
の混合フラックスを用いた。

【００２２】（実施例１、比較例１）ＤＣＳＰ−ＴＩＧ
法により、アーク電流１７０Ａ、溶接速度３０cm/min、
シールドガス（Ａｒガス）流量５×１０^-3m3/minの条件
で溶接した。

【００２３】（実施例２、比較例２）ＹＡＧレーザ法に
より、パルスエネルギー３０Ｊ、パルス幅１．５ms、ビ
ームスポット径２mm、溶接速度８cm/minの条件で溶接し
た。

【００２４】（実施例３、比較例３）電子ビーム法によ
り、加速電圧１００kV、ビーム電流５mA、ビーム径２m
m、溶接速度９cm/minの条件で溶接した。

【００２５】（実施例４、比較例４）プラズマアーク法
により、アーク電流２００Ａ、溶接速度６０cm/minの条
件で溶接した。

【００２６】（実施例５、比較例５）アセチレンガス法
により、溶接速度２０cm/minの条件で溶接した。

【００２７】（実施例６、比較例６）高周波誘導加熱法
により、投入エネルギー約３０kW、溶接速度１０cm/min
の条件で溶接した。

【００２８】以上の接合品について、次の各項目の接合
性試験を行い評価した。

【００２９】（割れ）接合部を肉眼で観察し、割れの有
無を調べた。

【００３０】（引張試験）接合品が破断するまで引張る
ものとし、破断箇所を調べた。

【００３１】（ブローホール量）接合部の長さ１０mmあ
たりのブローホールの個数を調べた。

【００３２】表１に、これらの結果を示すとともに、各
接合方法の概略を再掲する。

【００３３】

【表１】

【００３４】表１より、各実施例の継手は良好に接合さ
れていることを確認できた。

【００３５】

【発明の効果】以上の次第で、この発明の金属材の接合
方法は、少なくとも一方の被接合部材を、他方の被接合
部材との対向面に、溶加材成分とフラックス成分とから
なる接合補助材を一体に形成した高効率接合部材とし、
該高効率接合部材と他方の被接合部材とを密着状態に組
み付けて加熱し、前記接合補助材を溶融させ、被接合部
材を接合するものであるから、被接合部材の組み付けと
接合補助材の供給とが同時に行え、接合作業の時間短縮
が可能であるとともに、溶加材等を別途供給する必要が
ないから組み付け姿勢や加熱姿勢の制約が少なくなり、
作業性が向上する。また、被接合部材は接合補助材を介
して密着状態で組み付けられるため、加熱により溶融し
た溶加材成分とが接合部に十分に供給されて良好な接合
が達成され、溶融溶加材の不足による接合欠陥が低減さ
れる。さらに、接合部には溶加材とともにフラックスが
供給されるため、接合面の酸化膜の除去が行われ、酸化
膜の巻き込み、ブローホール、ピンホールの発生が抑制
され、良好な接合が達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の接合方法を適用した継手例の断面図
である。

【図２】従来の接合方法を適用した継手例の断面図であ
る。

【符号の説明】

１、４…被接合部材２…接合補助材３…高効率接合部材６…熱源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＢ２３Ｋ 35/28 Ｂ２３Ｋ 35/28 ３１０３１０Ａ 35/36 35/36 Ａ 35/363 35/363 Ｈ // Ｂ２３Ｋ 103:10 (72)発明者榎本正敏堺市海山町６丁224番地昭和アルミニウム株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属材の接合において、少なくとも一方
の被接合部材（１）を、他方の被接合部材（４）との対
向面に、溶加材成分とフラックス成分とからなる接合補
助材（２）を一体に形成した高効率接合部材（３）と
し、該高効率接合部材（３）と他方の被接合部材（４）
とを密着状態に組み付けて加熱し、前記接合補助材
（２）を溶融させ、被接合部材（１）（４）を接合する
ことを特徴とする金属材の接合方法。