JPS59215275A - 鉄粒界へのCu浸透を防ぐアルミニウム青銅の溶接肉盛り方法 - Google Patents

鉄粒界へのCu浸透を防ぐアルミニウム青銅の溶接肉盛り方法

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JPS59215275A
JPS59215275A JP8926283A JP8926283A JPS59215275A JP S59215275 A JPS59215275 A JP S59215275A JP 8926283 A JP8926283 A JP 8926283A JP 8926283 A JP8926283 A JP 8926283A JP S59215275 A JPS59215275 A JP S59215275A
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JP
Japan
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aluminum bronze
welding
bronze
build
penetration
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Pending
Application number
JP8926283A
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English (en)
Inventor
Kohei Takezawa
竹沢 幸平
Seizo Miyazaki
宮崎 誠三
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NAISU KK
JFE Steel Corp
Original Assignee
NAISU KK
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
Application filed by NAISU KK, Kawasaki Steel Corp filed Critical NAISU KK
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Publication of JPS59215275A publication Critical patent/JPS59215275A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • B23K9/04Welding for other purposes than joining, e.g. built-up welding
    • 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
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/001Interlayers, transition pieces for metallurgical bonding of workpieces
    • B23K35/004Interlayers, transition pieces for metallurgical bonding of workpieces at least one of the workpieces being of a metal of the iron group

Landscapes

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

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】 (技術分野) 鉄鋼地金上への、アルミニウム青銅の溶接肉盛り方法に
関して以下述べるところは、鉄粒界へのCu浸透の適切
な防止による、該肉盛り層の割れの有効な回避を目指し
た開発成果であって、ソフトプラズマ法による肉盛り溶
接の技術分野に位置づけられる。
(従来技術とその問題点) 銅合金(純銅を含む。以下同じ)を、鉄#I地金上に直
接溶接肉盛りすると、銅合金中のOuが鉄粒界に浸透し
、構造物の場合には、それが破壊の原因になる。
従って鉄鋼地金上に銅合金の肉盛9.を施す場合は、C
uの浸透を防ぐべく1、ニッケル合金(純ニッケルを含
む。以下同じ)の下盛りを施してから溶接肉盛りを行う
のが通例であり、たとえばキュプロニッケルの鉄鋼地金
への溶接肉盛りの際には、純ニッケルやモネルメタルを
下盛りしてから溶接肉盛りするのは良く見られる例であ
る。
ちなみにキュプロニッケルおよびモネルメタルの成分範
囲は下表のとおりである。
一方アルミニウム青銅の鉄鋼地金上への溶接肉盛りでは
、鉄粒界へのCuの浸透がキュプロニッケルはど顕著で
はないため、これまて“直盛りで行うのが一般的であっ
た。
ここにアルミニウム青銅鋳物の成分範囲番ま、下表4、 しかし上記の直盛りにおいて、多少でもOu浸透を問題
とする場合があり、たとえばコイル巻戻し材においてコ
イル端の内周を保持するセグメントの拡縮径動作を導く
マンドレル−スリーブ間、スリーブ−セグメント間およ
びマンドレル−セグメント間の如き摺動部における焼付
きを防止するために、上記マンドレルをはめ合わせるス
リーブには青銅ブツシュ、またセグメントに対ユしてマ
ンドレルの表面には青銅ライナがそれぞれ適合するのに
反して、スリーブとセグメント間にはライナ取付けのス
ペースがないため、通常アルミニウム青銅の溶接肉盛り
を適用することが多いところ、このような溶接肉盛りに
よるアルミニウム青銅層において応力が5〜l Q k
g / van”のもと、105〜107サイクルで繰
返し作用するとき、上記のGu浸透が問題視されるわけ
であり、従ってアルミニウム青銅についても下盛りが必
要となるわけである。
この場合、Guが鉄粒界へ浸透するのは鉄鋼地金上に銅
合金を溶接したとき、Fe −c+uの共晶反・応で低
融点化合物を生成し、粒界を液化させてOuが鉄粒界に
入るからである。このありさまを第1図に示し、図中記
号イは肉盛りしたアルミニウム青銅、口は合金炭素#I
(80M4)の地金、そしてハが銅の浸透を表わす。な
お同図は、境界部を100倍に拡大した顕微鏡断面組織
写真である。
ところで、アルミニウム青銅の下盛りにニッケル合金 
         、    を使用するとニッケル合
金中のNiがアルミニウム青銅中のAlと結び付いてi
 −Ni合金を作るが、このkl −Ni合金はもろい
組織であるため靭性の低いアルミニウム青銅肉盛り層し
か得られず、割れが発生する。第2図に、純ニッケルの
表面にアルミニウム青銅を溶接肉盛りしたときの境界部
の顕微鏡組織写真(X100)を示す。図中記号二はニ
ッケル、ホはアルミニウム青銅、そしてへが境界部に形
成されたAl−Ni合金層であり、この合金層は非常に
もろいため図示したように割れトが発生する。
(発明の目的) そこでアルミニウム青銅の溶接肉盛りにニッケル合金の
下盛りを行う場合、上記ニッケル合金の形成で割れが発
生するのを有効に防止し得る溶接肉盛り方法を与えるこ
とを目的とする。
(発明の構成) この目的は次の構成により有利に達成される。
すなわちこの発明は、鉄鋼地金上にアルミニラN1系材
料による下盛り溶接を行い、次にN土ニア重量メ以下の
アルミニウム青銅層を上盛り第1層として肉盛り溶接す
ることからなる、鉄粒界へのOu浸透を防ぐアルミニウ
ム青銅の溶接肉盛り方法である。
先に触れたように、鉄鋼地金上にCU金合金溶接肉盛り
する際、該地金上に直盛りした場合にはOuの浸透が生
じるけれども、地金との境界層におけるFeの割合が、
ある一定値以下であれば、Cuの浸透は起らず、従って
銅合金の溶接肉盛りの際のOuの浸透を防ぐには、肉盛
り層との境界層につき、Fe含有量をaU浸透が生じな
い値以下でNi含有量をOu浸透を生じない値以上とし
た組成の合金で所定の厚みの被覆を施せばよく、かよう
な中間層を得るため、純ニッケルやモネルメタルなどを
下盛りする方法が、キュプロニッケル溶接肉盛りに関し
て利用されているのはすでに述べたとおりである。
しかしながらキュプロニッケルに比較してCUの浸透が
少ないという理由で〜般的には直盛りが行われているア
ルミニウム青銅溶接肉盛りにおいて、この方法を採用す
ると、OU浸透は防げるけれどもその反面、下盛りニッ
ケル合金中のNiが、アルミニウム青銅中のhtと結合
してNi −A!7合金形成され、このNl −1合金
はきわめてもろい組織であるためアルミニウム青銅溶接
肉盛り層の靭性を低下させることもすでに述べたとおり
であり、実際この溶接肉盛りによるニッケル層厚1、m
m 、7 ルミニウム青銅厚2鰭のクラッド試ll(長
さ:200關、輻:23闘、厚み=9,5謁)を、半径
19朋にて180°にわたる型曲げ試験してみるとNi
−A1合金層部で割れが発生する。
そこでこの防止のために、アルミニウム青銅溶接肉盛り
の境界層におけるNiの含有量を押えることを試み、と
くにアルミニウム青銅溶接肉盛り時、逆極性ソフトプラ
ズマ機を使用し−て下盛り材成分の溶は込み絶対量を極
力低減し、さらに下盛り材として、Ni : Feの配
合割合を本来溶は込もうとするNiとFeとが互いに溶
は込み合う作用で抑制し合い、結果としてCuの浸透や
割れが発生するほどのAl−Ni合金の形成が生じない
範囲に成分調整したもの、すなわちFeについては、c
uにアルミニウム青銅溶接肉盛り層中に侵入するNi量
が、Al−Ni合金を形成したとしても割れ発生のない
7.0重量%以下になるように、成分組成を定めたFe
−N1J材料(たとえば下記表6の・JIS  Z  
3252  DFONiFe )を使用することによっ
て、有効な解決を見ることができた。
さてまずQu浸透を防ぐため及びAl−Ni合金層発生
による割れを防ぐために必要な条件として下盛り材の成
分組成について調べた。
次表7に示した4種(A〜D)の材料についてアルミニ
ウム青銅を溶接肉盛りし、その後サイドベンド試験でO
u浸透による割れの個数を調べた。
その結果を第3図に示す。
次に比較のため、50M4上に従来性なわれていたTI
G溶接法で、Niの下盛りを施したのちアルミニウム青
銅を溶接肉盛りしたときの、最終的なアルミニウム青銅
中のNi量について調べた。
その結果、上盛り層中のNi量は下表8に示したとおり
8.35%となり、割れを発生するNi含有量であった
。ここにTIG法による母材成分希釈率は9.2%であ
った。
そこでli’e −Ni溶接棒を下盛り材とし、ソフト
プラズマ溶接によって肉盛りを行ったところ、下表9に
示したとおり、アルミニウム青銅中のNi含有量を8.
18重量%まで低減できた。ここにソフトプラズマ法に
よる母材成分希釈率は4%であった。
進んで下表1Oに示した8種類の下盛りFe −Ni層
上に、TIG法およびソフトプラズマ法でそれぞれアル
ミニウム青銅を肉盛りした場合の、上盛りアルミニウム
青銅層中のNi含有量について調べ、その結果を比較し
て表10に併記した。
注 N−〜については割れ発生 次にFe −N土合金下盛り材中のFe含有量とQu浸
透との関係および上盛りアルミニウム青銅層中のN1含
有量と割れ発生状況との関係について調べた結果を、整
理して表11および12に示す。
表11および12から明らかなように、Fe −N土下
盛り材としてFe含有量が70重量で以下でNi、go
%以上のものを使用し、しかも上盛り層中のN1含有量
を7重量%以下に抑制することにより、Ouの浸透がな
くしかもp、t −m1合金の形成に基因する割れの発
生がない、健全なアルミニウム青銅の上盛り層が得られ
る。
(実施例) 以下この発明の実施例を比較例と共に説明する調質SO
M−4よりなる母材上に、表18に示した成分組成にな
るN4−NIFF(ナイス(株)製)の下盛り材を、表
14に示した条件下に逆極性ソフトプラズマ溶接機で下
盛りし、ついで表13に示した成分組成になるアルミニ
ウム青銅M153(ナイス(株)製)を同じく逆極性ソ
フトプラズマ溶接機で、表14に従う条件下に溶接肉盛
りした。
その結果、溶接境界部における溶着金属の成分組成は次
表15のとおりとなり、良好なアルミニウム青銅溶接肉
盛り層が得られた。
また第4図、第5図に、この発明法に従って溶接肉盛を
行った場合の各溶接境界部の顕微鏡断面組織写真(xi
oo)を示す。すなわち第4図は、Fe −Ni下盛り
層−アルミニウム青銅上盛り層の境界部を示し、上がア
ルミニウム青銅層、下がFe−Ni層であり、−力筒5
図は母材(80M4 ”)−Fe−Ni下盛り層の境界
部を示し、上がFe −Ni層、下が母材であるが、い
ずれの境界部にも、Ouの浸透および割れの発生は見ら
れない。
なお比較のために、従来法に従い、母材(SOM−4)
上に前掲表18に示したM2B5のアルミニウム青銅を
、次表16の条件下にソフトプラズマ法で溶接肉盛りを
施し、この場合の溶接境界部におけるC11浸透や割れ
の発生状況について調べた。
その結果、前掲第1図に示したよりなOuの浸透が生じ
、この肉盛り試験片9.5tx2ax2oo (肉盛り
層厚3鴎)を、半径19s+nにて1800にわたる型
曲げ試験に供したところ、境界で8ケ所割れが発生した
(発明の効果) 以上述べたようにこの発明によれば、鉄鋼地金」二への
アルミニウム青銅の溶接肉盛りにつき、Cuの鉄粒界へ
の浸透ならびにht −Ni合金の形成に基因した割れ
の発生を効果的に防止して健全なアルミニウム青銅肉盛
り鋼板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、鉄粒界中へのOuの浸透を示す顕微鏡断面組
織写真、 第2図はA4− Ni合金層の形成状況とその部分での
割れ発生状況を示す顕微鏡断面組織写真、第8図はF1
9− Ni合金中のye含有量が種々に異なる供試材A
−Dにアルミニウム青”銅の溶接肉盛りを施した場合に
おける、Ou浸透に基因した割れの発生状況を比較して
示した図、 第4図はFe −Ni下盛り層〜アルミニウム青銅上盛
り層の境界部の顕微鏡断面組織写真、第5図は母材−F
e −Ni下盛り層の境界部の顕微鏡断面組織写真であ
る。 第1図 X100 BCD

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. L 鉄f!ii地金上にアルミニウム青銅の溶接肉盛材
    料による下盛り溶接を行い、次にNiニア重量%以下の
    アルミニウム青銅層を上盛り第1層として肉盛り溶接す
    ることからなる、鉄粒界へのCu浸透を防ぐアルミニウ
    ム青銅の溶接肉盛り方法。
JP8926283A 1983-05-23 1983-05-23 鉄粒界へのCu浸透を防ぐアルミニウム青銅の溶接肉盛り方法 Pending JPS59215275A (ja)

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JP8926283A JPS59215275A (ja) 1983-05-23 1983-05-23 鉄粒界へのCu浸透を防ぐアルミニウム青銅の溶接肉盛り方法

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JPS59215275A true JPS59215275A (ja) 1984-12-05

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ID=13965838

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JP8926283A Pending JPS59215275A (ja) 1983-05-23 1983-05-23 鉄粒界へのCu浸透を防ぐアルミニウム青銅の溶接肉盛り方法

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JP (1) JPS59215275A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000050660A1 (de) * 1999-02-25 2000-08-31 Man B & W Diesel A/S Verfahren zur erzeugung einer verschleissfesten oberfläche bei aus stahl bestehenden bauteilen sowie maschine mit wenigstens einem derartigen bauteil

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000050660A1 (de) * 1999-02-25 2000-08-31 Man B & W Diesel A/S Verfahren zur erzeugung einer verschleissfesten oberfläche bei aus stahl bestehenden bauteilen sowie maschine mit wenigstens einem derartigen bauteil

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