アルミニウム MIG ワイヤで溶接する際の気孔や亀裂を回避する方法

なぜ アルミニウム合金の溶接 多孔質や亀裂が発生しやすいですか？

アルミニウム合金の溶接は、主にその独特の物理化学的特性により、気孔や亀裂が発生しやすくなっています。鋼とは異なり、アルミニウムは溶接プロセス中にさまざまな要因の影響を受けやすく、欠陥が発生します。

酸化物層の影響 (融合の欠如と多孔性の原因)

アルミニウムは空気中で急速に緻密な酸化アルミニウム($Al_2O_3$)膜を形成する。この酸化物層の融点は約 2050°C ですが、純粋なアルミニウムはわずか 660°C で融解します。この酸化層が溶接中に効果的に除去されない、または破壊されない場合、酸化層が溶接池に閉じ込められ、次のような問題が発生する可能性があります。

• 融合の欠如: 高融点酸化皮膜によりワイヤと母材との十分な融着が妨げられ、溶接強度が低下します。
• 気孔率: 酸化層は溶接池内のガス（特に水素）を捕捉し、これらの捕捉されたガスは溶接が凝固するにつれて細孔を形成します。

高い水素溶解度（多孔性の原因）

アルミニウム合金は液体状態では非常に高い水素溶解度を持っていますが、固体状態では急激に低下します。この溶解度の大幅な変化が多孔性の主な原因です。

• 水素源: 水素は主にワイヤや母材表面の水分や油分、シールドガス中の微量水分から発生します。
• 多孔性の形成: 溶接中、溶接池は大量の水素を吸収します。プールが冷えて固まると、水素は固体金属からすぐに逃げることができなくなり、気泡が形成され、それが細孔となります。

高い熱膨張と凝固収縮（亀裂の原因）

アルミニウム合金は、熱膨張係数が高く、凝固収縮率も大きい。これは、アルミニウムが溶接中に大幅な体積変化を受け、かなりの内部応力が発生することを意味します。

• ホットクラック: 溶接凝固の最終段階で、低融点の共晶相が存在し、材料の強度が低い場合、凝固収縮応力によってまだ完全に凝固していない溶接部が裂け、高温割れが発生する可能性があります。
• コールドクラック: 溶接部と熱影響部が室温まで冷えるときに不均一な収縮によって発生する応力により、溶接部またはその近くに亀裂が発生する可能性があります。

合金元素の影響（亀裂の原因）

アルミニウム合金によって耐クラック性は異なります。銅 (Cu) やシリコン (Si) などの特定の合金元素は、特定の比率で低融点の共晶相を形成する可能性があり、溶接中に材料が高温割れを起こしやすくなります。

説明のために、一般的なものを比較してみましょう。 アルミニウム MIG ワイヤー 合金の種類:

溶接前の準備 - 溶接を成功させるための第一歩

• 溶接前の洗浄の重要性:

  油分、水分、そして最も重要なことに、ベースメタルと金属の両方から酸化層を徹底的に除去することが重要である理由を説明します。 アルミニウム MIG ワイヤー .

  専用のステンレス鋼ブラシ、アセトン、イソプロピル アルコールを使用するなど、具体的な洗浄方法を提供し、洗浄後すぐに溶接を開始する必要があることを強調します。

• アルミニウム MIG ワイヤの選択と保管:

  正しいものを選択することの重要性を強調する アルミニウム MIG ワイヤー モデル (例: 4043 対 5356) を使用し、さまざまなワイヤ特性が耐クラック性にどのように影響するかを説明します。

  多孔性の直接的な原因となる湿気や汚染を防ぐために、ワイヤーを乾燥した清潔な環境に保管することをお勧めします。

溶接プロセス中の主な操作

アルミニウムを溶接する場合、プロセス中の主要な操作を制御することは、適切な溶接前の準備と同じくらい重要です。正しい技術により気孔や亀裂を効果的に低減し、高品質の溶接を保証します。 アルミニウム MIG ワイヤー .

1. シールドガスと流量制御

シールドガスは、空気中の酸素、窒素、湿気から溶接池を保護するために不可欠です。

• ガスの種類: アルミニウムの MIG 溶接には、通常、純アルゴン (Ar) が使用されます。アルゴンは空気より密度が高く、効果的に溶接池を覆い、大気汚染を防ぎます。より厚いアルミニウムや、より高い入熱が必要な用途には、ヘリウムがアーク熱と浸透を増加させるため、アルゴンとヘリウムの混合物を使用できます。
• 流量設定: ガス流量は溶接電流と周囲の風速に基づいて調整する必要があります。
  • 低すぎる: 保護が不十分になり、空気が溶接池を汚染し、気孔が発生する可能性があります。
  • 高すぎる: 乱流が発生し、周囲の空気を引き込む可能性があり、空隙も発生します。
  • 参照パラメータ: 15 ～ 25 ドル リットル/分 (30 ～ 50 ドル立方フィート/時間) の流量が一般的な開始点ですが、微調整が必要です。

2. 溶接パラメータの最適化

溶接パラメータの正確な制御は、溶接の品質を確保する上で重要です。

• 電圧とアンペア数:
  • 電圧: 線径と母材の厚みに応じて調整してください。電圧が高すぎると、アークが長く不安定になり、スパッタや多孔性が発生します。電圧が低すぎると、ショートアークが発生し、短絡が発生する可能性があります。
  • アンペア数: 主に入熱を制御します。アンペア数が少なすぎると、溶融が不十分になり、低温亀裂が発生する可能性があります。多すぎると母材金属が焼き切れたり、高温亀裂が発生したりする可能性があります。
• ワイヤ送り速度: MIG溶接のアンペア数に直接関係します。
  • 速すぎる: アンペア数が高すぎると、溶接池が過度に大きくなり、高温亀裂のリスクが増加します。
  • 遅すぎる: アンペア数が低すぎるため、溶融が不十分になります。

3. 溶接技術と取扱い

正しい技術は、溶接池を制御し、欠陥を防ぐのに役立ちます。

• 銃の角度: の 押し技 溶接方向に沿ってガンを押し込む方法をお勧めします。この方法は、より優れたガスシールドを提供し、酸化物や不純物を溶接池の前縁から押しのけ、気孔の発生を防ぎます。一般に、アルミニウムの MIG 溶接では引張り技術よりも優れています。
• 移動速度: 安定した移動速度を維持することが重要です。
  • 速すぎる: の weld pool is not adequately shielded, and insufficient heat input leads to poor fusion.
  • 遅すぎる: 過度の熱集中は、バーンスルーを引き起こしたり、熱の蓄積による高温亀裂の危険性を高めたりする可能性があります。
• 円弧の長さ: 安定した短いアーク長により、熱が集中し、シールドが向上します。長い弧は安定性を低下させ、大気汚染の可能性を高めます。

パラメータの比較: 押すテクニックと引くテクニック

よくある溶接欠陥への対処方法

溶接欠陥は完全に回避できるわけではありませんが、その原因と解決策を理解することで、スクラップ率を大幅に削減し、溶接の品質を向上させることができます。ここでは、溶接時の 2 つの最も一般的な欠陥である気孔と亀裂の解決策を紹介します。 アルミニウム MIG ワイヤー .

1. 空隙率の解決策

気孔は、凝固する前に溶接池に閉じ込められたガス（主に水素）によって引き起こされます。これを修正するには、水素源を排除し、ガスが逃げるように溶接パラメータを最適化する必要があります。

• 不十分な溶接前の洗浄: これは多孔性の最も一般的な原因です。
  • 問題: 母材やワイヤーの表面に残った油分、水分、酸化物は高熱により分解して水素ガスを発生します。
  • 解決策: の base metal must be thoroughly cleaned with a dedicated stainless steel brush and a degreasing agent (e.g., acetone) before welding. Ensure the アルミニウム MIG ワイヤー また、吸湿を防ぐため、乾燥した清潔な環境に保管してください。
• 不適切なシールドガス:
  • 問題: ガスの純度が低いか流量が不適切であり、大気による溶接池の汚染につながります。
  • 解決策: 高純度のアルゴンを使用し、流量が適切であることを確認します (通常、$15 ～ 25$ l/min)。ガスラインに漏れがないか確認し、溶接ガンのノズルに汚れがないことを確認してください。
• 不適切な溶接パラメータ:
  • 問題: の welding speed is too fast, causing the weld pool to solidify too quickly for gases to escape.
  • 解決策: 溶接速度をわずかに下げて溶接池の存在を延長し、ガスが逃げる時間を長くします。また、安定したアークと適切な溶融池温度を確保するために、電流と電圧が一致していることを確認してください。

2. ひび割れの解決策

亀裂は熱い場合と冷たい場合があり、それぞれ凝固中または凝固後に形成されます。亀裂の問題を解決する鍵は、熱応力を制御し、適切なワイヤを選択することです。

• ホットクラック: 主に凝固の最終段階で溶接収縮応力が溶接部の強度を超えるときに発生します。
  • 問題: 母材とワイヤの合金組成が一致しないと、低融点の共晶相が形成されたり、接合部の設計が不適切であると応力集中が発生したりすることがあります。
  • 解決策:
    1. 適切なアルミニウム MIG ワイヤを選択してください。 たとえば、亀裂が発生しやすい 6061 アルミニウムを溶接する場合、シリコンを含む溶接材を使用します。 4043 ワイヤーを使用するよりも耐クラック性が優れています。 5356 ワイヤー。シリコンは溶接池の凝固経路を変更し、高温亀裂の傾向を軽減します。
    2. 予熱： 厚いプレートの場合、溶接前に材料を予熱すると、溶接部と母材の温度差が小さくなり、冷却速度が遅くなり、収縮応力を最小限に抑えることができます。
    3. ジョイント設計の最適化: 鋭利な角や過度の拘束など、応力が集中する接合部の設計は避けてください。
• コールドクラック: 溶接部が室温まで冷却されるときに、内部応力の蓄積により形成される亀裂。
  • 問題: 多くの場合、高い溶接硬度と高い拘束に関連します。
  • 解決策:
    1. 冷却速度を制御します。 強制冷却は避け、自然冷却させてください。
    2. 適切なアルミニウム MIG ワイヤを選択してください: 溶接部が硬くなりすぎないように、母材に合わせた強度と延性を備えたワイヤを選択してください。

一般的なワイヤの性能比較

継続的な練習と細部への注意

アルミニウム合金の溶接は、細部への細心の注意を必要とする高度な技術プロセスです。継続的な実践と生産プロセスの厳格な管理がなければ、一貫した溶接品質を維持することは困難です。 Hangzhou Kunli Weld Materials Co., Ltd. のアルミニウム合金ワイヤ分野での専門的な経験に代表されるように、高品質の製品は、あらゆる段階での卓越性の絶え間ない追求から生まれます。

1. 経験とスキルの向上

溶接の熟練度は一朝一夕に身につくものではありません。継続的な練習を通じて、溶接工は次のことが可能になります。

• 手と目の協調を改善します。 ガンの角度、移動速度、安定したアーク長の維持をより適切に制御できます。
• さまざまな材料特性を理解する: さまざまなアルミニウム合金グレードが溶接中にどのように溶けて流れるかを理解し、柔軟なパラメータ調整を可能にします。
• トラブルシューティングを迅速に行う: 多孔性や亀裂などの問題が発生した場合、経験により迅速な診断と修正措置が可能になります。

2. 機器のメンテナンスとパラメータの校正

高品質の溶接は、信頼性が高く安定した設備に依存します。定期的なメンテナンスとパラメータの校正を怠ると、溶接の品質が不安定になる可能性があります。

• 機器のメンテナンス: ワイヤ送給装置、ガン ノズル、コンタクト チップ、ガス ラインなどの摩耗部品を定期的に検査し、正常に動作していることを確認してください。たとえば、接触チップが摩耗すると、電流伝達に影響があり、アークが不安定になる可能性があります。
• パラメータの校正: 溶接機の電圧と電流の出力が正確で、設定されたパラメータと一致していることを定期的に確認してください。これは溶接にとって非常に重要です。 アルミニウム MIG ワイヤー パラメータのわずかな偏差でも溶け込みや溶接ビードの形状に影響を与える可能性があるためです。

3. 厳格な品質管理システム

堅牢な品質管理システムは製品品質の基盤です。 Hangzhou Kunli Weld Materials Co., Ltd. の 20 年以上の生産経験と数多くの国際認証は、厳格な品質管理の証です。

• 原材料管理: 原材料は調達時点から厳しく選別され、アルミニウム合金ワイヤのすべてのバッチが高純度で特定の合金組成要件を満たしていることを確認します。
• 生産プロセス管理: 伸線、洗浄、スプールなどの生産のあらゆる段階が監視およびテストされ、ワイヤの表面仕上げ、寸法、送りの安定性が基準を満たしているかどうかが確認されます。
• 完成品検査: の final product undergoes comprehensive performance testing, including chemical composition analysis, mechanical property tests, and weldability tests, to ensure stable and reliable performance.

ワイヤ品質と溶接結果の比較