アルミニウム合金溶接の基本的な問題

アルミニウムおよびアルミニウム合金の溶接特性

1.酸化物のフィルム:

アルミニウムは、空気中および溶接中に酸化されやすく、その結果、融点が高く、非常に安定したアルミナ (Al2O3) が除去が困難になります。

基材の溶融と融合を妨げると、酸化膜は高密度であり、表面に浮くのが容易ではなく、スラグ含有、不完全な融合などの欠陥をもたらします。そして不完全な浸透。

アルミニウム材料の表面酸化膜および大量の水の吸着は、溶接シームの多孔性を容易に引き起こす可能性がある。 溶接の前に、表面酸化膜を除去するために化学的または機械的方法を使用して厳密な表面洗浄を行う必要があります。

酸化を防ぐために溶接プロセス中の保護を強化します。 タングステン不活性ガスアーク溶接の場合、AC電源を使用して、カソード洗浄によって酸化膜を除去します。

ガス溶接のときは、酸化膜を除去するフラックスを使用してください。 厚い板を溶接するとき、溶接熱は増加することができます。 例えば、ヘリウムアーク熱が高い場合、ヘリウムガスまたはアルゴンとヘリウムガスの混合物を保護に使用することができ、または大きな標準的な溶融電極ガス保護溶接を使用することができる。 直流の正の接続の場合、「カソード洗浄」は必要とされない。

2.高い熱伝導率

アルミニウムとアルミニウム合金の熱伝導率と比熱容量は、炭素鋼と低合金鋼の2倍以上です。 アルミニウムの熱伝導率は、オーステナイト系ステンレス鋼の10倍以上です。

溶接プロセス中に、大量の熱がベース金属の内部に迅速に伝達される可能性があります。 したがって、アルミニウムとアルミニウム合金を溶接すると、溶融金属プールでエネルギーが消費されるだけでなく、金属の他の部分でも不必要に消費されます。 この無駄なエネルギー消費は、スチール溶接よりも重要です。

高品質の溶接継手を得るためには、集中エネルギーと高出力のエネルギー源を使用することをお勧めします。また、予熱やその他のプロセス対策を使用することもできます。

3.変形しやすく、熱亀裂を発生させる大きな線形膨張係数

アルミニウムとアルミニウム合金の線膨張係数は、炭素鋼と低合金鋼の約2倍です。 アルミニウム凝固中の体積収縮率は大きく、溶接部品の変形および応力は大きい。 したがって、溶接変形を防止するための対策を講じる必要がある。

アルミニウム溶接溶融プールの凝固中に、収縮多孔性、熱割れ、および高い内部応力が発生しやすい。

ホットクラックの発生を防ぐために、溶接ワイヤの構成や溶接プロセスの調整などの措置を講じることができます。 耐食性が許される場合、アルミニウムシリコン合金溶接ワイヤを使用して、アルミニウムマグネシウム合金以外のアルミニウム合金を溶接することができる。

アルミニウムシリコン合金中のシリコン含有量が0.5% であると、ホットクラッキングの傾向が大きくなる。 シリコン含有量が増加すると、合金の結晶化温度範囲が小さくなり、流動性が大幅に向上し、収縮率が低下し、それに応じて高温割れの傾向も低下します。

生産経験によると、シリコン含有量が5% 〜6% の場合、熱割れは発生しません。 したがって、SAlSiストリップ (シリコン含有量は4.5% 〜6%) を使用すると、溶接ワイヤの耐亀裂性が向上します。

4.非常に溶ける水素

アルミニウムとアルミニウム合金は液体状態で大量の水素を溶解することができますが、水素はほとんど不溶性ですiN固体状態。 溶接溶融プールの凝固および急速冷却プロセス中に、水素は時間内にオーバーフローすることができず、水素孔を形成する傾向がある。

アークカラム雰囲気中の水分、ならびに溶接材料および卑金属の表面酸化膜に吸着された水分は、すべて溶接シームにおける水素ガスの重要な源である。

したがって、細孔の形成を防ぐために、水素源を厳密に制御する必要があります。

5.関節と熱の影響を受けたゾーンは柔らかくなりやすい

合金元素は蒸発と燃焼を起こしやすく、溶接性能が低下します。

卑金属が変形強化または固溶体老化強化を受けると、溶接熱は熱影響ゾーンの強度の低下を引き起こします。

アルミニウムは、異性体のない面心立方格子を持ち、加熱および冷却中に相変化はありません。 溶接シームの粒径は粗くなりやすく、相変化によって洗練することはできません。

溶接方法:

ほとんどすべての溶接方法を使用してアルミニウムとアルミニウム合金を溶接できますが、アルミニウムとアルミニウム合金はさまざまな溶接方法への適応性が異なり、各溶接方法には独自のアプリケーションシナリオがあります。

ガス溶接と電極アーク溶接方法は、簡単な装置と便利な操作を持っています。 ガス溶接は、溶接品質要件の低いアルミニウムシートおよび鋳造物の溶接の修理に使用できます。 溶接ロッドアーク溶接は、アルミニウム合金鋳物の溶接の修理に使用できます。

不活性ガスシールド溶接 (TIGまたはMIG) は、アルミニウムおよびアルミニウム合金に最も広く使用されている溶接方法です。

アルミニウムおよびアルミニウム合金の薄板は、タングステン電極ACアルゴンアーク溶接またはタングステン電極パルスアルゴンアーク溶接を使用して溶接できます。

アルミニウムとアルミニウム合金の厚板は、タングステンヘリウムアーク溶接、アルゴンヘリウム混合タングステンガスシールド溶接、溶融電極ガスシールド溶接、およびパルス溶融電極ガスシールド溶接を使用して溶接できます。 溶融電極ガスシールド溶接とパルス溶融電極ガスシールド溶接のアプリケーションはますます普及しています。