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ER5183 アルミニウム溶接ワイヤ: 強度、海洋用途、溶接性

ER5183 アルミ溶接ワイヤー は、高マグネシウム アルミニウム ベース合金、最も重要な 5000 シリーズ グループの溶接用に特別に設計された 4.8% マグネシウム合金溶加材です。一般的な ER5356 よりも高い溶接ままの引張強度を実現し、塩水噴霧耐食性により、完成した溶接部が継続的に海洋や化学物質にさらされる場合に最適なフィラーとなります。

化学組成
マグネシウム:4.3~5.2% Mn:0.5~1.0% Cr:0.05~0.25% アル:バランス
機械的特性 (溶接のまま)
UTS: 290MPa 分 出力: 145MPa 分 伸び率:17%以上
プロセスの互換性
ミグ/GMAW TIG/GTAW DC逆極性

ER5183 アルミニウム溶接ワイヤの強度: 実際の数値が示すもの

ER5183 アルミニウム溶接ワイヤの強度は、マグネシウム含有量の増加によって決まります。これは、標準的なアルミニウム MIG/TIG フィラー ワイヤの中で最高です。マグネシウムは 5000 シリーズ アルミニウム システムの主要な固溶強化剤であり、4.3 ~ 5.2% 含有すると、AWS A5.10 仕様に従って、溶接されたままの最小極限引張強さ 290MPa の溶接デポジットを生成します。

290 MPa
分。極限引張強さ
AWS A5.10 要件 — 一般的な生産ロットは 300 ~ 320 MPa を達成
145MPa
分。耐力 (0.2% オフセット)
持続的な応力がかかる構造的な耐荷重溶接継手にとって重要
17%
分。伸び
延性が高いため、溶接部が割れることなく衝撃や振動を吸収できます。

高い引張強度と 17% の最小伸びの組み合わせは、構造用途において特に重要です。溶接継手は強いですが脆いため、衝撃荷重を受けると破損します。 ER5183 堆積物は、-196℃ までの極低温でも延性を維持するため、液化天然ガス (LNG) 貯蔵容器の製造に適した数少ない溶加材の 1 つとなります。

ER5183 アルミニウム溶接ワイヤの耐食性: 過酷な環境向けに構築

ER5183 アルミニウム溶接ワイヤの耐食性は、その適合化学設計によるものです。 5083、5086、および 5456 ベース合金を溶接する場合、フィラーのマグネシウム含有量は母材のマグネシウム含有量とほぼ同じであり、溶接部が接合部の電気的弱点にならないようにします。

塩水噴霧性能

ER5183 溶接デポジットは、1,000 時間の中性塩霧試験 (ASTM B117) に耐え、溶接面や熱影響部に粒界攻撃や孔食が発生することはありません。これは、海洋構造物や船体の修理用途に適した閾値です。

耐応力腐食割れ性

ER5356 とは異なり、ER5183 の Mn-Cr 添加パッケージは、長時間にわたって高温 (65 ~ 175 °C) にさらされた高 Mg 合金で発生する粒界でのベータ相 (Al₃Mg₂) の析出である鋭敏化に対する耐性が向上しています。このため、ER5183 は、熱サイクルが発生する可能性のある船舶用燃料タンクや化学薬品貯蔵溶接部に推奨されるフィラーとなっています。

1,000時間
孔食のない耐塩霧性 (ASTM B117)
-196°C
極低温延性の維持 — LNG 船舶認定済み
pH 4 ~ 11
使用可能な耐薬品性範囲

ER5183 海洋用途用アルミニウム溶接ワイヤ: 業界のデフォルトのフィラー

海洋用途向けの ER5183 アルミニウム溶接ワイヤは、造船、海洋製造、海軍船舶修理のデフォルトの仕様となっています。単一の製品でその強度レベルと海水腐食性能を兼ね備えた標準アルミニウム フィラー ワイヤは他にないため、この地位は維持されています。

海洋用途 ベース合金 なぜER5183なのか
船体パネルおよびフレーム 5083-H116 / H321 適合した化学的性質、耐塩水孔食性、DNV/ABS 認定
洋上プラットフォームデッキ 5086-H116 高い強度重量比、耐応力腐食割れ性
燃料タンクとバラストタンク 5083 / 5456 動作温度での耐感作性、燃料/塩水中での孔食なし
LNG貨物格納システム 5083-O/H112 -196°Cまでの極低温靭性、低温CVN衝撃認定
海軍艦艇上部構造物 5456-H116 溶接後の最大強度、MIL-E-23765 認定
アルミニウムパトロールと高速艇 5083 / 5086 振動疲労耐性、高速衝撃荷重下での溶接品質

DNV GL、ビューロー ベリタス、ロイズ レジスター、および米国海運局 (ABS) を含む船級協会は、ER5183 を構造用アルミニウム海洋建設用の承認された溶加材として認めています。 5083 アルミニウムのほとんどの造船仕様では、優先充填材として ER5183 または ER5183 相当品が明示的に記載されており、より低い強度が許容される場合にのみ ER5356 が許可されています。

ER5183 アルミニウム溶接ワイヤの溶接性: プロセスパラメータと実際の動作

ER5183 アルミニウム溶接ワイヤの溶接性は、MIG または TIG アルミニウム プロセスに慣れた溶接工にとっては簡単ですが、マグネシウム含有量が高いため、低 Mg フィラーとは異なるいくつかのパラメータに注意する必要があります。

シールドガス
TIG用の純アルゴン(99.999%)。 MIG の場合は 100% アルゴンまたは Ar/He ブレンド (最大 25% He)。ヘリウムを添加するとアーク電圧と入熱が増加します。これは 12mm を超える厚いセクションに役立ちます。 CO₂ および CO₂ または酸素を含む混合ガスは避けてください。
ワイヤ送給速度(MIG)
一般的な範囲: ワイヤ直径 (0.8mm、1.0mm、1.2mm) に応じて 5 ~ 12 m/分。テフロンまたはグラファイトでライニングされたワイヤ電線管ライナーを使用します。鋼製ライナーはアルミニウム ワイヤを摩耗させ、溶接池に黒色酸化物汚染を生成します。
予熱要件
通常、厚さ 25mm 未満の 5083 および 5086 ベース合金には必要ありません。 25mm を超えるセクション、または周囲温度が 5°C 未満の場合は、最大 60 ~ 80°C に予熱します。過剰な予熱は HAZ での粒成長を悪化させ、接合強度を低下させます。
パス間温度
構造接合部のパス間は 100°C 未満に保ちます。パス間温度が高いと、熱影響を受けるゾーンの幅が広がり、5083 などの熱処理不可能な合金の引張強度が低下します。
ワイヤーの状態
スプールは乾燥した環境で密封して保管してください。アルミニウムワイヤの表面酸化により、アークの安定性が著しく低下し、気孔が発生します。開封後 48 時間以上湿気の多い場所に保管されたワイヤーは使用しないでください。

ER5183 アルミニウム溶接ワイヤ vs ER5356: 適切なフィラーの選択

5000 シリーズ アルミニウム溶接では、ER5183 と ER5356 の選択が最も一般的なフィラーの決定です。どちらもマグネシウム含有溶加材ですが、互換性はなく、間違ったものを指定すると、短期的な溶接品質と長期的な接合性能の両方に影響します。

プロパティ ER5183 ER5356
マグネシウム含有量 4.3~5.2% 4.5~5.5%
分。 UTS(溶接のまま) 290 MPa 260MPa
分。降伏強さ 145MPa 125MPa
塩水腐食 優れた - 耐感作性 良好 - 65℃以上で中程度の感作リスク
陽極酸化反応 悪い - 色の不一致がよくある 良好 — より明るく、より安定した陽極酸化処理
最高のベース合金 5083、5086、5456、5052 5052、5083、6061、6063、7005
アークの安定性 とても良い 優れています - 実行がわずかに簡単です
主な使用例 海洋、構造物、極低温 一般製造、建築、陽極酸化部品

決定ルール

最大の溶接後の強度と長期耐食性が必要な海洋、海洋、極低温、または構造用途で 5083、5086、または 5456 ベース合金を溶接する場合は、ER5183 を選択してください。一般的な製造、陽極酸化される部品、または ER5183 の低い陽極酸化応答により視覚的な不一致が生じる 6000 シリーズ合金を含む異なる組み合わせの溶接には、ER5356 を選択してください。

5083 アルミニウム用 ER5183 アルミニウム溶接ワイヤ: マッチドケミストリーの利点

ER5183 アルミ溶接ワイヤー 5083 アルミニウムの場合、理想的な適合化学組み合わせを表します。フィラーの合金組成は 5083 親合金系から直接得られ、溶接デポジットが強度と腐食挙動の両方において親金属の特性に確実に近づきます。

A
強度効率

5083-H116 プレートの溶接継手は、ER5183 フィラーを使用すると 80 ~ 90% の継手効率を達成します。これは、非熱処理アルミニウム合金システムで達成可能な最高レベルの 1 つです。この効率により、設計者は構造マージンを犠牲にすることなく溶接補強を最小限に抑えることができます。

B
HAZ の挙動

5083 ベース合金は溶接後の熱処理に反応しません。熱影響部の強度は溶接の熱サイクルによって決まります。 ER4043 や ER4047 ではなく、ER5183 のような高強度フィラーを使用すると、溶接金属の接合部の性能への寄与を最大限に維持できます。

C
耐高温割れ性

5083 アルミニウムは、適合する化学的充填剤を使用して溶接した場合、高温亀裂の感受性が比較的低くなります。 ER5183 の 3.5% を超えるマグネシウム含有量は、凝固亀裂に対する十分な耐希釈性を保証します。このリスクは、シリコン含有フィラー (ER4043) を高 Mg ベース合金に使用する場合に増加します。

D
コードと標準認定

AWS D1.2 (構造溶接規定 - アルミニウム)、ASME セクション IX、および ISO 15614-2 はすべて、ER5183 / 5083 の組み合わせを事前に認定された母材と溶加材の組み合わせとして認識し、認定された溶接規格に従って作業する製造業者の手順認定の負担を軽減します。

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