異種材料の溶接：よくある8つの問題

異種金属とは、アルミニウムと銅のような異なる元素から成る金属、または同じ母材から形成された合金で、物理的性質や化学的性質のような冶金学的性質に明確な違いがあるものを指す。母材、溶加材、溶接金属として使用される。

について 溶接 異種材料の接合とは、化学組成、冶金構造、性能が異なる2つ以上の材料を特定のプロセス条件下で接合するプロセスを指す。

異種金属溶接の最も一般的なタイプは異種金属溶接である。 スチール溶接次いで、異種非鉄金属溶接、鉄鋼と非鉄金属の溶接が続く。

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接合形態に関しては、次の3つの基本的なシナリオがある：2つの異なるベースメタルの接合、同じベースメタルでありながら異なるフィラーメタル（ミディアムカーボンやミディアムカーボンのような）を使用した接合。 焼き入れと焼き戻し オーステナイト系溶接材料で接合された鋼）、および複合金属板の接合。

異種材料の溶接では、2つの材料を溶接する。 異種金属 その結果、母材とは異なる性質と微細構造を持つ遷移層が形成される。

異種金属の溶接は、元素特性、物理的性質、化学的性質が大きく異なるため、溶接メカニズムや技術的操作の面で、類似材料の溶接よりもはるかに複雑である。

異種材料の溶接における主な課題は以下の通りである：

1.異なる材料間の融点の差が大きいほど、溶接の難易度は高くなる。

これは、低融点の材料が融解状態に達しても、高融点の材料は固体のままだからである。この時点で、融解した材料は過熱ゾーンの粒界に容易に侵入することができ、低融点材料の損失、燃焼または蒸発につながる。 合金元素となり、溶接継手の溶接が困難になる。

例えば、融点が大きく異なる鉄と鉛を溶接する場合、2つの材料は固体の状態では互いに溶け合わないだけでなく、液体の状態でも互いに溶け合うことができない。液体金属は層状に分離し、冷却後に別々に結晶化する。

2.異なる材料間の線膨張係数の差が大きいほど、溶接の難易度は高くなる。

線膨張係数が大きいほど熱膨張率が大きくなり、冷却時の収縮が大きくなり、溶融池が結晶化する際に生じる溶接応力が大きくなる。

これは 溶接タイプ 応力は簡単には除去できず、溶接変形が大きくなる。

溶接の両側で材料の応力状態が異なるため、溶接 部と熱影響部に亀裂が生じやすく、溶接金属と母材 の剥離につながることさえある。

3.異なる材料間の熱伝導率や比熱容量の差が大きいほど、溶接の難易度は高くなる。

材料の熱伝導率と比熱容量は、溶接金属の晶出状 態に悪影響を与え、結晶粒組織を著しく粗大化 し、耐火金属の濡れ性に影響を与える。

したがって、溶接には強力な熱源を選び、熱伝導率の良い母材側に傾くように熱源を配置することが重要である。

4.異なる材料間の電磁特性の差が大きいほど、溶接は難しくなる。

材料間の電磁特性の差が大きければ大きいほど、 溶接アークは不安定になる。 品質溶接.

5.異種材料間に形成される金属間化合物が多ければ多いほど、溶接は難しくなる。

金属間化合物は脆いため、溶接部に亀裂や割れ が生じやすい。

6.異種材料の溶接中、溶接部の金属組織の変化や新し い組織の形成は、溶接部の性能劣化につながる可能 性がある。 溶接継手溶接には大きな困難が伴う。

の機械的特性 フュージョンゾーン および熱影響部の塑性靭性が著しく低下している。

このような継手靭性の低下と溶接応力の存在により、異材溶接継手は、特に熱影響部で割れやすくなる。

7.異種材料の酸化性が高いほど、溶接の難易度は高くなる。例えば 銅とアルミニウム は、溶融プール中に銅やアルミニウムの酸化物を容易に生成する。

冷却結晶化の際、粒界に存在する酸化物は粒界結合力を低下させる。

8.異種材料を溶接する場合、溶接部と2つの母材が等しい強度という要求を満たすのは難しい。

というのも 金属元素 融点の低い非鉄金属は、溶接中に燃焼や蒸発を 起こしやすく、特に異種非鉄金属を溶接する 場合、溶接部の化学組成を変化させ、機械的特性を 低下させる。