レーザ溶接性の優れたアルミニウム合金の開発

• 研究課題/領域番号: 07650840
• 研究種目: 一般研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 材料加工・処理
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 片山 聖二 大阪大学, 溶接工学研究所, 助手 (10144528)
• 研究分担者: 松縄 朗 大阪大学, 溶接工学研究所, 教授 (20029119)
• 研究期間 (年度): 1995
• 研究課題ステータス: 完了 (1995年度)
• 配分額: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円); 1995年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
• キーワード: アルミニウム合金 / レーザ溶接 / 時効硬化 / ミッシュメタル(希土類元素) / レーザ溶接欠陥

研究概要

1.各種市販アルミニウム合金および試作合金のレーザ溶接を行った結果、主なレーザ溶接欠陥として、ポロシティおよび割れが認められた。
2.Al-Mg-SiおよびAl-Zn-Mg合金の割れ発生に及ぼす板厚と溶接速度の影響について検討した結果、いずれも板厚が厚く、かつ、溶接速度が速い場合に割れが発生することを明らかにした。板厚が2mm以下では高速度で割れのない溶接部の作製が可能であることがわかった。
3.窒素シールドガスは、同一条件で不活性ガスを用いる場合より、溶込みの増加と割れの低減に有利であることを明らかにした。
4.アルミニウム合金は、ZnとMg含有量の増加により非常に硬化できることが判明したが、含有量が多すぎると、スポット溶融部やビ-ト表面が不良となり、良好な溶接部の作製の観点から適量が存在した。
5.7XXX系合金は、レーザ溶接入熱が少ない場合、熱影響部の硬度が室温時効で完全に回復することがわかった。一方、溶接金属部の硬度の回復は不十分であった。これは、ZnおよびMgの蒸発損失と凝固時のミクロ偏析によりセル中央部のZnおよびMgが低下していたためであることを明示した。
6.溶接金属部の硬度・強度回復にNiまたは奇土類元素(REM)の添加が有効であることを発見した。ただし、Niを添加した場合は耐食性が低下するが、奇土類元素(REM)の添加では耐食性がほとんど低下しないことが確認された。
7.REM、Zn、Mgの添加した合金を利用することにより、レーザ溶融性が優れ、割れの発生がなく、機械的特性と化学的特性が優れたレーザ溶接部の作製が可能であることが判明した。