アルミニウムのガス・メタル・アーク溶接法に関する基礎的研究

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02555155
• Research Institution: TOHOKU UNIVERSITY
• Principal Investigator: 桑名 武 東北大学, 工学部, 教授 (60005238)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐藤 嘉洋 東北大学, 工学部, 助手 (00170796) ; 木口 立而 東北大学, 工学部, 助手 (60005410) ; 粉川 博之 東北大学, 工学部, 助教授 (10133050)
• Keywords: アルミニウム / アルミニウム合金 / アーク溶接 / 窒素 / 気孔 / 溶け込み / 硬度 / 引張特性

Research Abstract

著者らはこれまでに、溶接雰囲気調整装置を用いて種々の混合ガス雰囲気下で、A1及びA1-Zn合金電極線を用いてA1板を溶接し、溶接金属の気孔生成等に及ぼす雰囲気の影響について系統的な研究を行い、Ar雰囲気ガスの一部をN_2ガスに置き換えたAr-N_2ガス・メタル・アーク溶接法の有効性を示唆する知見を得ている。さらに、実用A1合金への適用性を評価する目的で、市販の溶接用A1-Mg合金5083板に対して5183A1合金電極線を用いてAr-N_2ガス・メタル・アーク溶接を行った。その結果、アルゴンシールドガス中への窒素ガスの適当量の混合は、気孔が無く、溶け込みが深く、ビード外観の良好な溶接金属をもたらした。また、TEM観察結果から、5083A1合金母材は転位密度が高く析出物も認められることから、加工硬化及び析出によって強化されているが、溶接することによって溶接金属は転位密度が低く析出物の無い組織になるため軟化するが、雰囲気から窒素が吸収されると溶接金属にはA1N相が現れ、そのA1N相の分散によって硬化が回復し、溶接金属の硬度低下を防ぐ効果があることがわかった。さらに、溶接金属の引張試験の結果、雰囲気中への20〜80%の窒素ガスの添加は溶接金属中へ適当なA1N相分散強化をもたらし、降伏応力及び引張強さを母材程度に保てることが明らかになった。しかし、伸びは母材に比べて低下すること分かり、今後の課題として残された。