アルミニウム合金溶接継手のき裂：特性とメカニズム解析
慎重に溶接したにもかかわらず、アルミニウム合金の溶接部になぜ亀裂が入るのか不思議に思ったことはありませんか？この記事では、アルミニウム合金溶接における気孔、ホット・クラック、不均等な接合強度といった重要な問題について掘り下げます...
アルミニウム合金は融点が低く、熱伝導率が高いため、溶接には独特の課題があります。この記事では、TIG、MIG、プラズマ・アーク溶接など、さまざまな溶接方法を取り上げ、その用途、利点、欠点を紹介します。多様な産業用途で高品質な結果を保証する、強靭で信頼性の高い溶接を実現するための材料選択と技術における重要な要素について学ぶことができます。アルミニウム合金を使用した溶接プロジェクトを強化するために、特定のニーズに適した方法と材料を選択する方法を探ります。
アルミニウム合金の溶接技法にはいくつかあり、それぞれに特有の用途があります。従来の融接、抵抗溶接、ガス溶接のほかに、プラズマ・アーク溶接、電子ビーム溶接、真空拡散溶接などの高度な技術も、アルミニウム合金を効果的に溶接することができます。
アルミニウム合金の一般的な溶接方法と、それぞれの特徴および適用範囲を表1に示す。
表1 共通の特徴と適用範囲 溶接方法 アルミニウム合金用
| 溶接方法 | 特徴 | 適用範囲 |
|---|---|---|
| ガス溶接 | 熱出力が低い、溶接部の変形が大きい、生産性が低い、スラグやクラックなどの欠陥が発生しやすい。 | これは次のような用途に使用される。 突合せ溶接 重要でない場面での薄板の溶接および補修溶接 |
| 手動アーク溶接 | 関節の質が悪い | 補修溶接や一般的な補修に使用 鋳造アルミニウム 部品 |
| TIG溶接 | 溶接金属はコンパクトで、接合部は高い強度と良好な可塑性を持ち、高品質の接合部を得ることができる。 | 広く使用され、1〜20mmの板厚で溶接できる。 |
| パルス TIG溶接 | について 溶接工程 安定し、入熱は正確で調節可能、溶接の変形は小さく、接合部の品質は高い。 | 熱に強い鍛造アルミ、ジュラルミンなどの高強度アルミ合金、薄板、全姿勢溶接、組立溶接に使用。 |
| ミグ溶接 | 高いアークパワーと高速 溶接速度 | 厚さ50m以下の厚い部品の溶接に使用できる。 |
| MIGパルス・アルゴンアーク溶接 | 溶接の変形は小さいです、気孔率およびひびへの抵抗はよいです、プロセス変数は広く調節されます | シート溶接または全姿勢溶接に使用され、通常、厚さ2～12mmのワークピースに使用されます。 |
| プラズマアーク 溶接 | 熱集中、溶接速度、溶接変形と応力が小さい、プロセスはより複雑です。 | アルゴンアーク溶接よりも要求が高い突合せ溶接に使用される。 |
| 真空電子ビーム溶接 | その結果、普及率は大きく、また、その 熱影響部 溶接変形が小さく、継手の機械的特性が良好である。 | 小物溶接に使用 |
| レーザー溶接 | 溶接変形が小さく、生産性が高い | 精密溶接部品に使用される |
アルミニウムおよびアルミニウム合金の溶接方法の選 択は、材料の等級、溶接される部品の厚さ、製品の構造、お よび希望する溶接のレベルに基づいて行うべきである。 溶接性.
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酸素-アセチレン溶接火炎の熱出力は低いため、熱が分散し、溶接部の変形が大きく生産性が低い。
厚いアルミ溶接材を溶接する場合は、予熱が必要である。
この方法で製造された溶接金属は、粒子が粗く、組織が緩いため、アルミナ介在物、ポロシティ、割れなどの欠陥が発生しやすい。
この溶接法は、板厚0.5～10 mmの重要でないアルミ構造部品や鋳物の補修にのみ使用すべきである。
TIG溶接として知られるこの方法は、アルゴンの保護下で行われるため、熱源がより集中し、アーク燃焼が安定する。その結果、強度と塑性が高い高密度の溶接金属が得られ、産業界で広く使用されている。
TIG溶接はアルミニウム合金の溶接に理想的な方法だが、設備が複雑なため、屋外での作業には適していない。
自動および半自動ガス メタル・アーク 溶接（GMAW）プロセスには、高いアーク出力、集中した熱、小さな熱影響部など、いくつかの利点がある。その生産効率は、手動のGMAWよりも2～3倍高い。
GMAWは純アルミニウムとアルミニウムの溶接に使用できる。 合金板 厚さ50mm未満のもの。例えば、板厚30mmのアルミ板では予熱は不要で、表層と裏層のみを溶接すれば、滑らかな表面と高品質の溶接ができる。
半自動タングステンイナートガス（TIG）溶接は、精密溶接、短時間・断続溶接、不規則な構造物の溶接に最適です。
セミオートマチック アルゴンアーク溶接 トーチは便利で柔軟な溶接を提供するが、溶接ワイヤの直径が小さく、溶接部にポロシティが発生しやすい。
(1) パルスド・タングステン・イナート・ガス（TIG）溶接
この方法は、低電流溶接プロセスの安定性を 大幅に改善し、各種パラメーターを調整することで、アーク 出力と溶接部の形成を容易に制御できる。溶接部の変形や熱影響部が少ないため、薄板溶接、全姿勢溶接、鍛造アルミニウム、硬質アルミニウム、超硬質アルミニウムなどの熱に弱い材料の溶接に最適です。
(2) 金属不活性ガス（MIG）パルス・アルゴン・アーク溶接
この方法は全ポジションに適している。 アルミニウム溶接 厚さ2-10mmの合金板。
以下のような用途に使用できる。 アルミニウム溶接 厚さ4mm以下の合金板。
高い品質が要求される製品では、直流衝撃波スポット溶接や シーム溶接 が利用できる。
溶接には高度な設備、高い溶接電流、高い生産性が要求されるため、特に部品やコンポーネントの大量生産に適している。
摩擦攪拌接合（FSW）は、さまざまな合金板の接合に使用できる固体接合技術の一種です。
従来の溶融溶接法と比較して、FSWはスパッタが発生しない、粉塵が少ない、溶接ワイヤーや溶接棒が不要であるなど、いくつかの利点がある。 シールドガスまた、接合部に気孔や亀裂がない。
また、通常の摩擦に比べ、FSWは軸部の制約を受けず、直線的な溶接が可能である。
この溶接法は、機械的特性の向上、エネルギー効率、公害の削減、溶接前の準備の必要性の低さなど、他にもいくつかの利点を誇っている。
アルミニウムとアルミニウム合金は融点が低いため、FSWはこれらの材料に特に適している。
アルミニウム合金の溶接に ガス溶接 またはTIG溶接では、フィラー・ワ イヤーの使用を推奨する。
アルミニウムおよびアルミニウム合金溶接ワイヤは、同種と異種の2種類に分類できる。
強固で信頼性の高いチームを実現するために 溶接継手使用する母材に適した充填材を選ぶことが重要である。
アルミニウム合金用の溶接ワイヤーを選択する際には、最終製品の成分要件、機械的特性、耐食性、構造剛性、色、耐割れ性など、いくつかの要素を考慮することが重要である。
母材よりも低い溶融温度の金属フィラーを使用すれ ば、熱影響部での粒界割れのリスクを大幅に低減でき る。
非熱処理合金の場合、その強さは 溶接継手 の順に増加する：1000シリーズ、4000シリーズ、5000シリーズ。
3%を超えるマグネシウムを含む5000系 溶接ワイヤは、使用温度が65℃を超える構造物に は使用すべきでない。
ひび割れを防ぐために、母材よりも合金含有量の高い金属フィラーを使用することが推奨されることが多い。
アルミニウム合金用の溶接ワイヤーは、母材と同 じ組成の標準グレードのものが一般的である。標準グレードの溶接ワイヤーがない場合は、母材からストリップを切り出し、フィラーとして使用することができる。
HS311は、流動性がよく、凝固時の収縮が 最小限で、優れた耐割れ性を持つことで知られ ている。粒度、耐亀裂性、溶接部の機械的特性をさらに向 上させるために、少量の 合金元素 Ti、V、Zrなどが修飾語として加えられることが多い。
アルミニウム合金溶接ワイヤを選択する際には、以下の点に注意する必要がある：
(1) 溶接き裂感受性
亀裂感受性に影響を与える主な要因は、母材と溶接ワイヤの適合性である。
母材よりも低い溶融温度の溶接金属を使用す ると、溶接金属と熱影響部の両方の亀裂感受性を 低下させることができる。
例えば、ケイ素含有量0.6%の6061合 金を溶接する場合、溶接部と同じ合金を使用す ると、非常に高い亀裂感度が得られる。
しかし、シリコン含有量5%のER4043溶接ワイヤーを使用すると、溶融温度が6061合金よりも低く、冷却時の塑性変形が大きくなるため、良好な耐割れ性が得られる。
さらに、Al-Mg-Cuは亀裂感受性が高いため、 溶接金属中のMgとCuの組み合わせを避けるこ とを推奨する。
(2) 溶接継手の機械的性質
工業用純アルミニウムの強度が最も低いのに対して、4000 シリーズ・アルミニウム 合金は中間に位置し、5000系アルミニウム合金は最も高い強度を持つ。
Al-Si溶接ワイヤは耐クラック性は高いが、塑性変形に乏しい。
したがって、溶接後に塑性変形加工が必要な継手には、シリコン溶接ワイヤーを避けるのが最善である。
(3) 溶接継手の性能
金属フィラーの選択は、母材の成分だけでなく、継手 の形状、耐食性に対する作業上の要件、溶接部の 外観上の要件に基づいて行われる。
例えば、過酸化水素を貯蔵する容器には、耐食性を確保するため、あるいは貯蔵製品の汚染を防ぐために、高純度のアルミニウム合金が必要とされる。
この場合、フィラーメタルの純度は少なくとも母材と同等でなければならない。
アルミニウム合金溶接棒のモデル、仕様および用途を表2に示す。表3にアルミニウム合金電極の化学組成と機械的特性を示す。
表2 アルミニウムおよびアルミニウム合金溶接棒の種類（ブランド）、仕様および用途
| 種類 | グレード | 肌のタイプ | コア材 | 電極仕様 / mm | 目的 | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| E1100 | L109 | ベースタイプ | 純アルミニウム | 3.2,4.5 | 345〜355 | 純アルミニウム板と容器の溶接 |
| E4043 | L209 | ベースタイプ | Al Si合金 | 3.2,4.5 | 345〜355 | 溶接用アルミニウム板、アルミニウムシリコン鋳物、一般アルミニウム合金、鍛造アルミニウム、ジュラルミン（アルミニウムを除く。 マグネシウム合金) |
| E3003 | L309 | ベースタイプ | アルミニウム・マンガン合金 | 3.2,4.5 | 345〜355 | アルミニウム・マンガン合金、純アルミニウム、その他のアルミニウム合金の溶接 |
表3 アルミニウムおよびアルミニウム合金電極の化学組成と機械的性質
| 種類 | グレード | スキンの種類 | 電源の種類 | はんだコア化学組成/% | 蒸着金属の引張強さ / MPa | 引張 溶接継手の強度 / MPa |
|---|---|---|---|---|---|---|
| E1100 | L109 | ベースタイプ | DCEP（直流電極プラス） | Si+Fe≦0.95、Co0.05〜0.20 Mn≦0.05、Be≦0.0008 Zn≦0.10、その他≦0.15 AI≧99.0 | ≥64 | ≥80 |
| E4043 | L209 | ベースタイプ | ディーシーイーピー | Si4.5〜6.0、Fe≦0.8 Cu≦0.30、Mn≦0.05 Zn≦0.10、Mg≦0.0008 その他≦0.15、Al レム | ≥118 | ≥95 |
| E3003 | L309 | ベースタイプ | ディーシーイーピー | Si≦0.6、Fe≦0.7 Cu0.05〜0.20、Mn1.0〜1.5 Zn≦0.10、その他≦0.15 Al Rem. | ≥118 | ≥95 |
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アルミニウム合金の溶接に好ましい不活性ガスは、アルゴンとヘリウムである。
アルゴンの技術的要件は、純度99.9%以上、酸素含有量0.005%未満、水素含有量0.005%未満、水分含有量0.02mg/L未満、窒素含有量0.015%未満である。
酸素と窒素のレベルが上昇すると、カソード霧化が悪化する。
酸素含有量が0.3%を超えると、タングステン電極の焼損が激しくなり、酸素含有量が0.1%を超えると、溶接面がくすんだり黒ずんだりする。
TIG溶接では、厚板の溶接に適した交流＋高周波 溶接用の純アルゴンが選択される。直流正極溶接には、Ar+Heまたは純Ar の混合ガスが使用される。
厚さ25mm未満のプレートには純アルゴンを使用。
厚さ25～50mmのプレートには、10%～35%のAr＋Heの混合ガスが使用される。
板厚50～75 mmの場合は、Ar＋Heに10%～35%または50% Heを混合したものを使用する。
板厚が75mmを超える場合は、Ar + Heと50%～75% Heの混合を推奨する。
酸素-アセチレン・ガス溶接の熱効率は低く、入 熱が集中しないため、継手の品質と性能は高くない。さらに、アルミニウムやアルミニウム合金の溶接にはフラックスが必要で、溶接後に残渣を除去しなければならない。
このような欠点があるにもかかわらず、ガス溶接装置は、薄板や小部品のような品質要求の低いアルミニウム合金の溶接や、アルミニウム合金や鋳物の補修に一般的に使用されている。その理由は、簡便であること、電源が不要であること、便利でフレキシブルであることによる。
(1) ガス溶接の継手形式
ギャップ内の残留フラックスや溶接スラグの除去が困難なため、ラップ・ジョイントやTジョイントはアルミニウム合金のガス溶接には適さない。したがって、可能な限り突合せ継手を使用することを推奨する。
倒れやバーンスルーのない完全な溶接を保証するた め、溝付きバッキング・プレートの使用を推奨する。バッキング・プレートは通常、ステンレ ス鋼または純銅製である。
バッキング・プレートを使用した溶接は、良好な逆成形を達成し、溶接の生産性を向上させることができる。
(2) ガス溶接用フラックスの選択
アルミニウム合金をガス溶接する場合、フラックスの使用は、円滑な溶接を確実にするために必要である。 溶接工程 と良好な溶接品質が得られます。フラックスはガスフラックスとも呼ばれ、溶接中にアルミニウム合金表面の酸化皮膜やその他の不純物を除去します。
フラックスの主な役割は、溶接中にアルミニウムの表面に形成される酸化皮膜を除去し、母材の濡れ性を改善し、緻密な溶接組織の形成を促進することである。
フラックスは通常、溶接前に被溶接物の開先部に直接振りかけるか、溶接ワイヤ上の溶融池に添加する。
アルミニウム合金フラックスは通常、カリウム、ナトリウム、カルシウム、リチウムなどの元素の塩化物でできている。これらの化合物を粉砕し、ふるいにかけ、特定の割合で混合してフラックスを作ります。
例えば、氷晶石アルミニウム（Na3AlF6）は1000℃でアルミナを溶かすことができ、塩化カリウムは耐火性アルミナを可溶性の塩化アルミニウムに変えることができる。フラックスは融点が低く、流動性が良いため、溶融金属の流動性を向上させ、適切な溶接形成を確保することもできる。
(3) 溶接ノズルと火炎の選択
アルミニウム合金は、空気を吸収して酸化する傾向が強い。ガス溶接では、アルミニウムの酸化を防ぐため、中性炎または弱い炭化炎（アセチレン過剰）を使用することが重要である。これにより、アルミニウムの溶融池を還元性雰囲気下に保ち、酸化を避けることができる。
酸化炎はアルミニウムを強く酸化させ、溶接の妨げになるため、使用は厳禁である。
しかし、アセチレンの量が多すぎると、遊離水素が溶融池に溶け込み、溶接部に気孔が生じ、溶接が緩くなることがある。
(4) タック溶接
溶接中にサイズや相対位置が変化するのを防ぐため、スポット溶接の前処理が必要である。
ガス溶接は、線膨張係数が高く、熱伝導速度が速く、加熱面積が大きいため、位置決め溶接部は鉄鋼部品よりも高密度でなければならない。
位置決め溶接に使用するフィラー・ワイヤは、製品 溶接に使用するものと同じである。位置決め溶接の前に、溶接ギャッ プにガス・フラックスを塗布する。
位置決め溶接の火炎出力は、ガス溶接の火炎出力よりもわずかに高くする必要がある。
(5) ガス溶接作業
鋼材を溶接する場合、加熱温度は鋼材の色の変化を観察することで判断できる。しかし、アルミニウム合金の溶接では、加熱中に明らかな色の変化がないため、これは不可能である。
を制御する。 溶接温度溶接時間は、以下の観察に基づいて決定することができる：
ガスの場合 溶接シートこの場合、溶接ワイヤーを溶接炎の前方に配置する左溶接法を使用することができる。これは、熱損失を減らすことで、溶融池の過熱や、熱影響部での粒成長やバーンスルーを防ぐのに役立つ。
板厚が5mmを超える母材には、溶接トーチの後方に溶接ワイヤーを配置する適切な溶接方法を用いることができる。これにより、熱損失が最小限に抑えられ、溶融深度が増し、加熱効率が向上する。
厚さ3mm以下の部品をガス溶接する場合、トーチの傾斜角度は20～40°とする。厚い部品の場合、トーチ傾斜角度は40～80°、溶接ワイヤとトーチの角度は80～100°が望ましい。
アルミニウム合金のガス溶接の場合、2層目を溶 接すると溶接部にスラグが混入する可能性があ るため、1パスで接合部を仕上げるのが最善である。
(6) 溶接後の処理
について アルミニウムの腐食 ガス溶接の溶接面に残留するフラックスやスラグに起因する継手の損傷は、将来的に継手を損傷する可能性がある。
ガス溶接後1～6時間以内に、溶接部の腐食を防ぐために、残留フラックスとスラグを洗浄する必要がある。
溶接後の洗浄工程には、以下のステップがある：
タングステン・イナート・ガス（TIG）溶接としても知られ、タングステンを電極として使用し、タングステンと被溶接物の間にアークを発生させる。アークから発生する熱によって溶接金属が溶け、フィラー・ワイヤーによって接合され、強固な溶接継手が形成される。
アルミニウムのアルゴン・アーク溶接は、アルゴンの「陰極霧化」特性を利用して、表面の酸化皮膜を除去する。
TIG溶接工程では、ノズルから放出されるアルゴンなどの不活性ガスでシールドすることで、タングステン電極と溶接部を保護する。これにより、溶接部と周囲の空気との反応を防ぐことができる。
TIG溶接プロセスは、板厚3mm以下の薄板溶接に最適である。ガス溶接や手動アーク溶接に比べ、ワークの変形が少ない。
交流TIG溶接法は、陰極が酸化皮膜を除去し、 腐食を防ぐことができるため、アルミニウム合 金の溶接に特に有効である。その結果、明るく滑らかな表面となり、継手形状は自由自在となる。アルゴン・フローはまた、接合部を素早く冷却し、微細構造と特性を改善するため、全姿勢溶接に適している。
しかし、TIG溶接プロセスでは、フラックス を使用しないため、溶接前のクリーニングをより厳重 に行う必要がある。アルミニウム合金の溶接には、AC TIG溶接およびACパルスTIG溶接が好 まれ、次いでDC逆TIG溶接が行われる。
一般に、交流溶接は通電能力、アーク制御、 およびアーク・クリーニングの最適な組み合わせ を提供するため、アルミニウム合金に最もよく使 われている。直流プラス接続（電極をマイナス電極に接続）を使用する場合、被加工物の表面で発生する熱によって深い溶け込みが得られ、一定の大きさの電極に対してより大きな溶接電流を使用することができる。
この方法は、厚い部分でも予熱を必要とせず、母材の変形も最小限である。しかし、直流逆接続(電極と正電極の接続)TIG 溶接法は、アルミニウム溶接にはほとんど使用されていない。にもかかわらず、溶融深度が浅く、アーク の制御が容易で、純化効果が高いなどの利点 がある。 連続溶接 肉厚が2.4mm未満の薄肉熱交換器や同様の部品の溶接や補修溶接。
(1) タングステン電極
タングステンの融点は3410℃。
タングステンは高温で強い電子放出能力を持つ。
トリウム、セリウム、ジルコニウムなどの希土類元素を微量添加することで、電子放出効率が大幅に低下し、通電容量が大幅に向上する。
アルミニウム合金のTIG溶接では、電流を流し、アークを発生させ、アークの正常な燃焼を維持するために、主にタングステン電極が使用される。
一般的に使用されるタングステン電極材料には、純タングステン、トリウムタングステン、セリウムタングステンなどがある。
(2) 溶接プロセスパラメータ
優れた溶接部の形成と品質を達成するためには、 溶接の技術的要件に基づいて溶接プロセス・パラメーターを 選択しなければならない。
アルミニウム合金の手動TIG溶接の主なプロセス・パラメーターには、電流の種類、極性、電流の大きさ、シールド・ガスの流量、タングステン電極の延長長、ノズルと被加工物の間の距離などがある。
自動TIG溶接のプロセス・パラメーターには、アーク電圧（アーク長）、溶接速度、ワイヤ送給速度も含まれる。
溶接する材料と厚さに応じて、プロセス・パラメーターには、タングステン電極の直径と形状、溶接ワイヤの直径、保護ガスの種類、ガスの流量、ノズルの直径、溶接電流、アーク電圧、溶接速度が含まれ、これらのパラメーターは、所望の要件を満たすまで、実際の溶接結果に基づいて調整することができる。
以下は、アルミニウム合金のTIG溶接パラメー タを選択する際の主な検討事項である：
アルミニウム溶接の一般的な欠陥と原因
ストーマ閉鎖の原因
予防措置：
原因 溶接クラック
予防措置：
不完全燃焼の原因 溶接貫通部
予防措置：
溶接中のタングステン介在物の原因
予防措置：
アンダーカットの原因
予防措置：
アルミニウムの欠陥 合金鋳物 は一般にアルゴン・アーク溶接で修理できるが、AC TIG溶接の方がより良い結果が得られる。
補修溶接で修理する場合 鋳造欠陥溶接前に溶接ワイヤと部品を洗浄し、適切な溶接ワイヤ材料を選択し、短いアークと小さい角度の溶接ワイヤを使用することが重要である。実際には、さまざまな溶接ワイヤで多くの成功例がある。 欠陥の種類例えば、可能な限り低い溶接電流を使用する。
溶接ワイヤーは、補修溶接中に焼けた合金を補い、 溶接成分の一貫性を保つために、母材より高い合 金組成を持つべきである。
亀裂欠陥のある鋳物では、補修溶接の前に両端に亀裂止 め穴をあけるべきである。溶接部の溶融を観察するため、部品を予熱し、左 溶接法を用いて溶接すべきである。ワイヤーは、完全に濡れた溶融プールを形成す るように充填する必要がある。
欠陥が大きい場合、従来のTIG溶接の効率を高めるために、界面活性剤（ATIG界面活性剤）の薄い層を溶接位置に塗布することができる。界面活性剤は、溶接アークを収縮させるか、溶接プー ル内のメタル・フローを変化させ、その結果、TIG 溶接の効率を高める。 溶接浸透.
アルミニウム合金のAC TIG溶接では、SiO2 活性剤を溶接面に塗布することで、溶け込みを変え、予 熱を減らし、溶接工程を容易にすることができる。
(1) アルミニウムは空気中や溶接中に非常に酸化しやすく、融点が高く非常に安定した酸化アルミニウム（Al2O3）を形成するため、除去が困難である。これは母材の溶融と融合を妨げる。重い酸化皮膜は容易に表面化せず、スラグの介在、不完全な融合、不十分な溶け込みにつながる。
アルミニウムの表面酸化皮膜と多量の吸着水分は、 溶接部に気孔を生じさせる。溶接に先立ち、この酸化皮膜を除去するため に、化学的または機械的な方法で、厳密な表面 洗浄を行なうべきである。溶接中は、酸化を防ぐために保護を強化する 必要がある。タングステン・イナート・ガス溶接を使用する 場合は、「陰極洗浄」によって酸化被膜を除去するた め、交流電源を選択すべきである。
ガス溶接の場合は、酸化皮膜を除去するた めにフラックスを使用すべきである。厚板溶接では 溶接熱 を増やすことができる。例えば、ヘリウム・アーク熱は高いので、 ヘリウムまたはアルゴン・ヘリウム混合ガス保護 を使用したり、大きな仕様のガス・シールド・ アーク溶接を採用することができる。直流プラス接続の場合、「カソード・クリー ニング」は必要ない。
(2) アルミニウムおよびアルミニウム合金の熱伝導率および比熱容量は、炭素鋼および低合金鋼の2倍以上である。熱伝導率 アルミニウムの導電率 はオーステナイト系ステンレス鋼の数十倍である。
溶接工程では、大量の熱が母材に素早く伝導されるため、アルミニウムやアルミニウム合金の溶接では、金属プールを溶かすために消費されるエネルギーに加えて、金属の他の部分でより多くの熱が浪費される。このエネルギーの浪費は スチール溶接.
高品質の溶接継手を得るためには、集中エネル ギーと高出力の電源をできるだけ使用すべきである。場合によっては、予熱やその他のプロセス対策も採用できる。
(3) アルミニウムおよびその合金の線膨張係数は、 炭素鋼および低合金鋼の約2倍である。アルミニウムは、凝固時の体積収縮が大きく、 溶接部にかなりの変形と応力をもたらすため、 溶接変形を防止する対策が必要である。アルミニウムの溶接池は、引け巣、気孔、熱間割れ、高 温変形を起こしやすい。 内部応力 凝固中。
製造工程では、溶接ワイヤの組成と溶接工程を調整することで、次のような問題の発生を防ぐことができる。 ホットクラック.アルミニウムシリコン合金溶接ワイヤは、耐食性が許容される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の溶接に使用できる。アルミニウムシリコン合金では、シリコン含有量が0.5%の場合、熱間割れの傾向が高くなる。
シリコン含有量が増加すると、合金の結晶化温度範囲が減少し、流動性が著しく向上し、収縮率が減少し、それに対応して熱間割れの傾向が減少する。製造経験に基づくと、ケイ素含有量が5%から6%の場合、熱間割れは発生しない。したがって、溶接にSAlSi棒（ケイ素含有量4.5%～6%）を使用すると、耐割れ性が向上する。
(4) アルミニウムは光や熱に対する反射率が強い。固液相転移時の顕著な色変化がなく、溶接作業中の判断が難しい。高温用アルミニウムは強度が低く、溶接池を支えにくく、焼けやすい。
(5) 液体アルミニウムおよびその合金は多量の水素を溶解するが、固体アルミニウムはほとんど溶解しない。溶接プールの凝固・急冷時に水素が逃げる時間がなく、水素ポアの形成につながりやすい。アーク柱雰囲気中の水分、溶接材料、母材表面の酸化皮膜に吸着された水分はすべて、溶接シーム中の水素の重要な発生源である。そのため、気孔の形成を防ぐには、水素発生源 を厳密に制御する必要がある。
(6) 合金元素は蒸発・燃焼しやすく、溶接継ぎ目の 性能を低下させる。
(7)母材が変形したり、固溶時効強化されたりすると、 溶接熱によって熱影響部の強度が低下することがある。
TIGおよびMIGアーク溶接は、簡便で費用効果が高く、アルミニウム合金の溶接や補修に使用できる。
アルミニウム合金の接合に高エネルギー・ビーム接合と摩擦攪拌接合を使用すると、合金元素の燃焼、接合部の軟化、接合変形の問題に効果的に対処できます。特に摩擦攪拌接合は固体接合であり、環境に優しいという利点もあります。
アルミニウム合金鋳物の欠陥を補修するために従来の補修溶接法を使用する場合、溶接前の洗浄、適切な溶接ワイヤ・フィラーの選択、正しい溶接プロセス仕様に従うことに注意を払うことが重要です。AC TIG補修溶接は、以下を避けるために一般的に好まれます。 溶接欠陥.
修復を強化するために 溶接品質 アルミニウム合金鋳物の特殊な補修溶接法は、鋳物の欠陥が特殊であり、条件が許せば、実際の状況と組み合わせて使用することができる。
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