アルミニウムは溶接できるか？

アルミニウムおよびアルミニウム合金の溶接特性

アルミニウムは空気中や溶接中に容易に酸化され、酸化アルミニウム（Al₂O₃)生成されたものは融点が高く、非常に安定しており、除去するのは容易ではない。

母材の溶解と融合を妨げる。

酸化皮膜は比重が大きいため、表面から浮き上がりにくく、スラグ巻き込み、不完全融着、不完全浸透などの欠陥が発生しやすい。

アルミニウム表面の酸化皮膜と多量の水分の吸収は、溶接部にポロシティを発生させやすい。

溶接前に、化学的または機械的な方法で表面を厳密に洗浄し、表面の酸化皮膜を除去しなければならない。

溶接時の保護を強化し、酸化を防ぐ。

アルゴン中 タングステンアーク溶接AC電源を選択し、「カソード・クリーニング」によって酸化膜を除去する。

期間中 ガス溶接その後、フラックスを使って酸化膜を除去する。

厚板を溶接する場合 溶接熱 例えば、ヘリウム・アークの熱量が高い場合、保護用にヘリウムまたはアルゴン・ヘリウム混合ガスを使用する場合、あるいは大型の標準ミグ溶接を使用する場合などである。

直流プラス接続の条件下では、「カソード洗浄」は必要ない。

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、炭素鋼および低炭素鋼の熱伝導率および比熱容量の約2倍である。 合金鋼.

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倍以上である。

の中で 溶接工程そのため、大量の熱を素早く母材内部に伝えることができる。

したがって、アルミニウムと アルミニウム合金そのため、溶融金属プールだけでなく、金属の他の部分でより多くの熱が無駄に消費される。

このような無駄なエネルギーの消費は、次のようなエネルギーの消費よりも大きい。 スチール溶接.

高水準のものを得るために品質溶接 関節は、エネルギーが集中し、大きなパワーを持つエネルギーをできるだけ使うべきである。

予熱などの技術的手段を採用することもある。

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倍である。

凝固時のアルミニウムの体積収縮は大きく、溶接部の変形と応力は大きい。

そのため、以下のような対策が必要となる。 溶接の変形を防ぐ を取るべきである。

収縮空洞、収縮ポロシティ、ホットクラック、高い内部応力は、アルミニウム溶接プールの凝固中に容易に発生します。

生産現場では、溶接ワイヤの組成を調整する対策と 溶接工程 ホットクラックを防ぐために取ることができる。

耐食性が許容される場合は、アルミニウムシリコン合金溶接ワイヤを以下の用途に使用できる。 アルミニウム溶接 アルミニウム・マグネシウム合金を除く合金。

アルミニウムシリコン合金中のシリコン含有量が0.5%の場合、熱間割れ傾向が大きくなる。

ケイ素含有量の増加に伴い、合金の結晶化温度範囲が小さくなり、流動性が著しく改善され、収縮が減少し、熱間クラック傾向も減少する。

生産経験によると、ケイ素含有量が5%~6%の場合、熱間割れが発生しないため、SAlSi棒（ケイ素含有量4.5%~6%）溶接ワイヤーを使用した方が耐割れ性が向上する。

アルミニウムは光と熱を反射する強力な能力を持っている。

固体と液体が移動しても、明らかな色の変化はない。

溶接作業中の判断は難しい。

高温アルミニウムは強度が低く、溶融池を支えにくく、溶接が通りやすい。

アルミニウムとアルミニウム合金は、液体状態では大量の水素を溶かすことができるが、固体状態ではほとんど水素を溶かさない。

溶接プールが凝固し急冷される過程で、水素が時間内にあふれ出すことができず、水素ポアが形成されやすい。

アークカラムの雰囲気中の水分と、アークカラム表面の酸化皮膜に吸着された水分が、アークカラムに吸収される。 溶接材料 と母材は、溶接部における水素の重要な供給源である。

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したがって、水素の供給源は、孔の形成を防ぐために厳密に管理されるべきである。

合金エレメント は蒸発・燃焼しやすく、溶接の性能を低下させる。

母材が変形強化または固溶時効強化されている場合、溶接熱は母材の強度を低下させる。 熱影響部.

アルミニウムは異性体のない面心立方格子である。

加熱中も冷却中も相変態は起こらない。

溶接粒は粗大化しやすく、相変態によって微細化することはできない。

溶接方法

溶接には、ほとんどすべての溶接方法が使用できる。 アルミニウムおよびアルミニウム合金しかし、アルミニウムとアルミニウム合金は、様々な溶接方法に対する適応性が異なり、また、様々な溶接方法に対する適応性がある。 溶接方法 には、それぞれの適用場面がある。

抵抗溶接

一般に、アルミニウム合金の抵抗突合せ溶接(スポット溶接)は、板厚5mm未満、または板厚10mm 未満の棒材同士の重ね溶接にのみ使用できる。

その利点は、溶接コストが低いこと、溶接効率が高いこと、自動生産ラインへの統合が容易なことである。

例えば、自動車製造は広く使われている。

溶接の厚みに制限があるため、製品や構造に応じて異なる電極を作る必要がある。

アルゴンアーク溶接

手動アルゴンタングステンアーク溶接は、主にアルミニウム合金板（厚さ<6mm）構造の溶接に使用されます。

アルゴンの保護効果とアルゴンイオンのアルミニウム合金酸化皮膜に対する破砕効果による、 アルゴンアーク溶接 溶接粉を避けることができるため、溶接残留物による接合部の腐食を避けることができる。

そのため、アルゴン・アーク溶接後の洗浄が不要で、継手形状も自由である。

さらに、溶接中にアルゴン流が溶接部を洗 浄することで、溶接継手を大幅に冷却することができ、その結果、継手の構造と性能が向上し、溶接部の変形が減少する。

ガスシールド溶接

一般的に、アルミニウム合金の片面溶接と両面成形をマスターするのは難しい。 ガスシールド溶接.

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突合せ板に隙間があると溶接が通りやすく、隙間のない溶接部の裏溶け込みは制御しにくい。

一般に中国では、交流アルゴンアーク溶接もアルミニウム合金溶接に使用されているが、厚板の場合、アルゴンアーク溶接の効率は非常に低くなる。

現在、溶融電極パルスガスシールドアルミニウム合金溶接は、一部の検査項目にのみ使用され、ほとんどの突合せ板溶接は オーバーヘッド溶接主にEMUのアルミ合金車体とフレームの溶接に使用されます。

摩擦圧接

アルミニウム合金の摩擦攪拌接合継ぎ目は、塑性変形と動的再結晶によって形成される。

溶接部の結晶粒は微細で、融着デンドライトは見られず、微細組織である。

熱影響部は溶融溶接より狭く、合金元素の焼損、亀裂、気孔などの欠陥はない。総合的な性能は良好である。

従来の溶融溶接法に比べ、スパッタ、煙、粉塵がなく、溶接ワイヤやシールドガスを追加する必要がなく、接合性能が良い。

固相のため 溶接工程加熱温度が低いため、溶接変形が小さい。

デメリットは 溶接速度 が遅く、プロセスが十分に成熟していない。

レーザー溶接

アルミニウム合金のレーザー溶接技術は、最近10年間に開発された新技術である。

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従来の 溶接技術強力な機能、高い信頼性、真空条件不要、高効率という特徴を持つ。

高出力密度、低総入熱、同一入熱の大きな溶け込み、小さな熱影響部、小さな溶接変形、高速、容易な工業自動化などの特徴がある。

その欠点は アルミニウム合金溶接エネルギーが吸収しきれず、廃棄物が多くなり、設備調達コストが高くなる。