アルミニウム溶接ワイヤの理解：包括的なガイド

軽量で腐食耐性の特性を備えたアルミニウムは、自動車や海洋から航空宇宙まで、さまざまな産業の主食です。その広範な使用は、自然に効果的な溶接ソリューションに対する高い需要につながります。選択します MIGに最適なアルミニウム溶接ワイヤ またはティグ、または知っている アルミニウム溶接ワイヤフラックスコアオプション 、強力で信頼性の高い溶接を達成するために重要です。

ER5556アルミニウム溶接ワイヤ

1。はじめに アルミニウム溶接ワイヤ

アルミニウム溶接ワイヤは、アルミニウム合金を結合するように設計された特殊な消耗品です。彼らのアプリケーションは非常に多様であり、多くのセクターで製造と修復において重要な役割を果たしています。

• 自動車： シャーシコンポーネントから複雑なエンジン部品や排気システムまで、自動車業界の生産と修理の両方にアルミニウム溶接ワイヤが不可欠です。
• マリン： アルミニウムの優れた腐食抵抗により、ボートの建物と修理に広く使用されています。権利を選択します ボート修理用のアルミニウム溶接ワイヤ 厳しい海洋環境での耐久性の最重要です。
• 航空宇宙： 軽量および高強度の材料が重要な航空宇宙では、航空機の構造と成分の製造にアルミニウム溶接ワイヤが使用されています。
• 工事： アルミニウムは、建築設計と構造要素でますます使用されており、特殊な溶接技術が必要です。

右のアルミニウム溶接ワイヤを選択することの重要性は誇張することはできません。間違ったワイヤーは、溶接が弱く、割れ、気孔率、そして最終的に構造的な故障につながる可能性があります。適切な選択により、溶接の最適な機械的特性、腐食抵抗、美的魅力が保証されます。

2。アルミニウム溶接ワイヤの主なタイプ

さまざまな種類のアルミニウム溶接ワイヤを理解することは、アプリケーションの正しいものを選択するための基本です。

4043アルミニウム溶接ワイヤ

これは、最も一般的なアルミニウムフィラー金属の1つです。 5％のシリコンが含まれており、流動性が大幅に改善され、凝固収縮が減少し、亀裂に対して非常に耐性があります。

• 重要な特性： 優れた流動性、良好な亀裂抵抗、高温用途に適しています。
• 一般的なアプリケーション： 多くの場合、6xxxシリーズ合金（6061、6063など）および鋳造合金の溶接に使用されます。

5356アルミニウム溶接ワイヤ

5356合金には5％のマグネシウムが含まれており、4043よりも高い引張強度と優れた延性を提供します。

• 重要な特性： 高強度、良好な延性、優れた腐食抵抗（特に塩水環境で）、構造溶接に適しています。
• 一般的なアプリケーション： 5xxxシリーズ合金の溶接（例：5052、5083、5456）およびより高い強度が必要な一般的な製造に広く使用されています。

その他の特別な合金溶接ワイヤ

4043および5356を超えて、他の合金は特定の目的を果たします。

• 4943： 強度と亀裂抵抗のバランスを良く提供します。これは、わずかに高い強度を必要とする特定のアプリケーションで4043の代替として使用されることがよくあります。
• 5183： 5356に似ていますが、マグネシウム含有量が多いため、特に海洋および極低温用途に適した強度と耐食性がさらに大きくなります。

フラックスコードアルミニウムワイヤ

従来のMIG/TIG溶接のためのソリッドアルミニウムワイヤほど一般的ではありませんが、 アルミニウム溶接ワイヤフラックスコアオプション 存在します。

• 可用性： フラックス層のアルミニウムワイヤは利用可能ですが、それらの使用は一般に固体ワイヤと比較して制限されています。
• 利点： 一部のアプリケーションで外部シールドガスの必要性を排除し、特定のフィールド条件で利便性を提供します。また、より安定したアークと濡れが改善される場合があります。
• 短所： フラックス残留物を除去する必要があり、生成された煙はより激しい場合があります。溶接の外観は、固体ワイヤほどきれいではない場合があり、通常はより高価です。それらは一般的には見なされません MIGに最適なアルミニウム溶接ワイヤ 全体的な品質と広範な使用の観点から。

3.適切なアルミニウム溶接ワイヤを選択する方法

適切なアルミニウム溶接ワイヤを選択することは、成功し、耐久性のある溶接の重要なステップです。いくつかの要因が出てきます。

基本資料によると

最も重要な考慮事項は、溶接しているアルミニウム合金の組成です。さまざまなアルミニウムシリーズは、さまざまなフィラー金属とは異なって反応します。

• 6061アルミニウム合金の場合： 熱処理可能な合金である6061のような一般的な合金の場合、4043アルミニウム溶接ワイヤが一般的に最も推奨される選択です。そのシリコン含有量は、亀裂を最小限に抑え、流動性を改善するのに役立ちます。これは、このタイプの合金を溶接するときに有益です。ただし、より高い強度を必要とするアプリケーションまたはポストウェルド陽極酸化色の一致が重要である場合、5356が考慮される可能性がありますが、慎重に管理されないと6061でクラッキングする傾向があります。
• 5xxxシリーズ合金の場合（例：5052、5083）： これらは、優れた腐食抵抗のために、海洋用途でよく使用される非加熱治療可能な合金です。 5356アルミニウム溶接ワイヤは、通常、これらの合金がより高い強度に一致し、腐食抵抗を維持するため、これらの合金に好ましい選択です。

ベース材料と選択したワイヤー間の互換性を確保するために、常にアルミニウムフィラーの金属選択チャートを参照してください。

溶接方法

採用する溶接プロセスは、アルミニウム溶接ワイヤの形態も決定します。

• MIG溶接（ガス金属アーク溶接）： MIG溶接の場合、ワイヤーは溶接ガンを通して連続的に供給されます。このプロセスは、その速度と効率で知られています。アルミニウムの汎用MIG溶接の場合、ER4043およびER5356は最も一般的で汎用性の高い選択です。多くの専門家は、5356があると考えています MIGに最適なアルミニウム溶接ワイヤ 強度と腐食抵抗が主要な関心事である場合、4043は使いやすさと美的ビーズプロファイルのために好まれることがよくあります。
  • アルミニウム溶接ワイヤスプールガンの互換性： MIG溶接アルミニウム、特に薄いゲージ、または長期間の間、スプールガンを強くお勧めします。アルミニウムのワイヤーは柔らかく、従来のMIG銃の長いライナーで簡単に鳥かごや絡み合っています。スプールガンは、小さなスプールのワイヤーを銃の上に直接配置することでこれに対処し、ワイヤーが移動するのに必要な距離を大幅に減らし、給餌の問題を最小限に抑えます。選択したスプールガンが特定の溶接機と互換性があることを確認してください。さまざまなメーカーには独自の接続システムがあるためです。
• TIG溶接（ガスタングステンアーク溶接）： Tig溶接は優れた制御を提供し、高品質で審美的に心地よい溶接を生成します。のために TIG溶接用のアルミニウム溶接ワイヤ 、フィラーロッドが使用され、通常は36インチの長さです。 MIG溶接（4043、5356、4943など）で使用される同じ合金がTIGロッドとして利用できます。 TIG溶接の4043と5356の選択は、MIG：4043の流動性と亀裂抵抗、5356の場合、より高い強度と海洋環境の場合と同様の原則に従っています。
• オキシアセチレン溶接： 今日の構造アルミニウム溶接ではあまり一般的ではありませんが、除酸 - アセチレン溶接は、薄いアルミニウムシートと修理作業に使用できます。このプロセスには、特殊なアルミニウムフィラーロッドが利用でき、多くの場合、酸化アルミニウム層の洗浄を支援するフラックスが含まれています。ただし、正確な熱制御は困難であり、重要なアプリケーションにはそれほど適していません。

ワイヤの直径の選択

溶接ワイヤの直径は、浸透、堆積速度、および異なる材料の厚さを溶接する能力に影響します。

• 0.8mm（0.030インチ）： 薄いアルミニウム材料の溶接に最適です。通常、厚さは最大3mm（1/8インチ）です。より細かいアークとより正確な制御を提供し、バーンスルーのリスクを減らします。
• 1.0mm（0.040インチ）： 薄い範囲から中程度まで、より広い材料の厚さに適した汎用性のある直径。浸透と堆積のバランスが良いです。
• 1.2mm（0.047インチ/3/64インチ）： より厚いアルミニウムセクションに最適で、より高い堆積速度とより深い浸透を提供します。これは、多くの場合、重い製造に使用されます。

溶接機の推奨される設定とワイヤーフィード速度チャートを必ず参照して、さまざまなワイヤー径と材料の厚さで最適な性能を発揮してください。

4。4043対5356アルミニウム溶接ワイヤの比較

これらの2つの合金は、アルミニウム溶接の主力です。それらの違いを理解することは、正しい選択をするための鍵です。

構成の違い

• 4043アルミニウム溶接ワイヤ： 約5％シリコン（SI）が含まれています。シリコンはデオキシジ剤として機能し、溶接水たまりの流動性を大幅に改善します。
• 5356アルミニウム溶接ワイヤ： 約5％マグネシウム（mg）が含まれています。マグネシウムは、より高い引張強度と延性の改善に寄与します。

適用可能なシナリオ

• 5356海洋環境にもっと適しています： マグネシウム含有量により、5356は塩水およびその他の腐食性環境で優れた耐食性を提供します。これにより、頼りになる選択肢になります ボート修理用のアルミニウム溶接ワイヤ 他の海洋アプリケーション、および過酷な条件にさらされた構造コンポーネント用。また、構造溶接にはより高い強度を提供します。
• 4043高温アプリケーションにより適しています。 4043のシリコンは、凝固の収縮と熱い亀裂を減らすのに役立ち、より寛容で、稼働中の温度が上昇するアプリケーションに適しています。また、一般的に、スムーズで、より審美的に心地よい溶接ビーズをより少ないスマットで提供します。

ポストウェルドカラーマッチングの問題

• 4043： 陽極酸化すると、4043ワイヤで作られた溶接は通常、周囲の基本材料の外観と一致しない可能性があります。これは、化粧品アプリケーションにとって重要な考慮事項です。
• 5356： 5356ワイヤで作られた溶接溶接は、陽極酸化後にベース素材にはるかに明るく、より近い色の一致を提供する傾向があり、美的一貫性が重要な目に見える建築または装飾コンポーネントに適しています。

5。アルミニウム溶接ワイヤの貯蔵および酸化防止

高度に反応性のあるアルミニウム溶接ワイヤは、酸化の影響を受けやすいです。適切な保管と取り扱いは、溶接品質を確保するために最も重要です。

アルミニウム溶接ワイヤが酸化しやすい理由

アルミニウムは、空気にさらされると、酸化アルミニウムの薄く、丈夫で保護層を容易に形成します。この酸化物層は基本材料に耐食性を提供しますが、溶接には有害です。

• 溶接への影響： 酸化アルミニウムの融点（ 207 2 ∘ c または 376 2 ∘ f ）純粋なアルミニウムのそれよりも有意に高い（ 66 0 ∘ c または 122 0 ∘ f ）。この酸化物層が適切に管理または除去されていない場合、融合不良、浸透不足、多孔性、全体的な溶接が弱くなる可能性があります。
• 表面汚染： 固有の酸化物層を超えて、アルミニウムワイヤーは環境から水分、汚れ、油、その他の汚染物質を拾うことができ、これらはすべて溶接の完全性を損なう可能性があります。

正しく保存する方法

正しい貯蔵慣行は、アルミニウム溶接ワイヤの貯蔵寿命を延長し、汚染を防ぎます。

• 乾燥環境： 常に湿度が低い乾燥環境にアルミニウム溶接ワイヤを保管してください。湿気は酸化の主要な触媒であり、水素を溶接に導入し、多孔性につながる可能性があります。
• シールされたパッケージ： ほとんどのアルミニウム溶接ワイヤは、密閉された湿気に耐える包装（例えば、真空封印されたフォイルバッグ）に含まれています。使用の直前にワイヤーを元の密閉包装に保管してください。開いたら、スプール全体が使用されない場合は、可能であれば、乾燥パックを備えた気密容器またはバッグで再シールするのが最善です。
• 制御温度： 極端な温度の変動を避けてください。これにより、パッケージ内の凝縮につながる可能性があります。安定した室温で保管してください。
• 清潔さ： きれいなキャビネットや棚に、ほこり、油、その他の店の汚染物質から離れて保管してください。

使用する前に溶接ワイヤをきれいにする方法

慎重な貯蔵を使用しても、特にしばらくの間空気にさらされてきたスプールでは、軽い酸化物層または軽度の表面汚染が形成されます。

• ワイプ： 軽く酸化またはほこりっぽいワイヤーの場合、アセトンや変性アルコールなどの揮発性溶媒で湿らせた清潔で糸くずのない布を使用して、最初の数フィートのワイヤを拭き取り、機械に供給することができます。溶接前に溶媒が完全に蒸発することを確認してください。
• 機械的クリーニング（まれ）： より重大な酸化のため、またはより深い汚染を疑う場合は、ステンレス鋼のワイヤーブラシ（アルミニウムのみに専用）でワイヤーを優しくブラッシングします かもしれない 考慮されますが、これは一般に、ワイヤーを変形させて摂食の問題を引き起こす可能性があるため、MIGワイヤーには推奨されません。ティグロッドの場合、専用のステンレス鋼ブラシを使用した穏やかなクリーニングがより実現可能になります。
• 外層の廃棄： スプールの外層が目に見えて酸化または変色している​​場合、きれいで光沢のあるワイヤーが見えるようになるまで、最初の数ターンをspoolして破棄することがしばしばベストプラクティスです。

重要な注意： アルミニウム溶接ワイヤを処理するときは、きれいな手袋を着用して、手からワイヤーの表面への油や汚れの移動を防ぎます。

6.アルミニウム溶接ワイヤによる一般的な問題とソリューション

その利点にもかかわらず、溶接アルミニウムはユニークな課題を提示することができます。一般的な問題とそのソリューションの認識は、時間を節約し、溶接品質を向上させることができます。

ワイヤー給餌の問題（MIG溶接で一般）

アルミニウムワイヤは、鋼線よりも柔らかく、柔軟であるため、MIG溶接の給餌の問題を受けやすくなっています。これが理由です アルミニウム溶接ワイヤスプールガンの互換性 とても重要です。

• 症状： ワイヤーバードネスティング（ドライブロールの周りのワイヤーのもつれ）、不規則なワイヤーフィード、ライナーに付着するワイヤー。
• 原因：
  • 誤ったドライブロール： スチール用の標準​​のv-groove駆動ロールを使用します。アルミニウムには、ワイヤーを変形せずにサポートするu-grooveまたはknurled v-grooveドライブロールが必要です。
  • 誤ったドライブロールテンション： 張力が多すぎると、柔らかいワイヤーが変形する可能性があります。張力が少なすぎると、滑りにつながります。
  • 長いまたはねじれたライナー： 長く、汚れた、またはねじれたmig銃ライナーは、過度の摩擦を生み出します。
  • 誤ったチップサイズ： ワイヤーの直径には小さすぎる連絡先のヒント、または摩耗したチップ。
• ソリューション：
  • u-grooveまたはknurled v-grooveドライブロールを使用してください： これらは、アルミニウムのようなソフトワイヤ専用に設計されています。
  • ドライブロールテンションを調整します： 最小限の張力から始めて、ワイヤを変形させずに一貫した給餌が達成されるまで徐々に増加します。
  • スプールガンを使用してください： これが MIGに最適なアルミニウム溶接ワイヤ ワイヤーの移動距離を大幅に短縮することにより、摂食問題を最小限に抑えるための解決策。
  • ライナーを清潔で短くしてください： ライナーを定期的に交換し、ねじれないようにしてください。アルミニウム用に設計されたテフロンまたはナイロンライナーの使用を検討してください。
  • 適切な連絡先のヒント： アルミニウムワイヤ用に設計された連絡先のヒントを使用して、正しいサイズを確保し、着用したときにそれらを交換します。先端のサイズは、ワイヤの直径よりわずかに大きくする必要があります（たとえば、1.0mmワイヤの場合、1.0mmまたは1.1mmの先端を使用してください）。

気孔率の問題

多孔性とは、閉じ込められたガスによって引き起こされることが多い溶接金属内の小さなボイドまたは穴を指します。これは、水素に対する親和性のため、アルミニウムの非常に一般的な問題です。

• 症状： 溶接ビーズ表面または溶接断面内の小さな穴または泡。
• 原因：
  • 表面汚染： 油、グリース、湿気、または基本材料または溶接ワイヤの重い酸化。これが最も一般的な原因です。
  • 不十分なシールドガス： 不十分な流量、汚染ガス、ガスを吹き飛ばすドラフト、または漏れやすいガスライン。
  • 過度の旅行速度： ガスが溶融水たまりから逃げるのに十分な時間を許しません。
  • 湿った電極： TIG溶接の場合、フィラーロッドの湿気。
• ソリューション：
  • 徹底的なクリーニング： 溶接直前にベースメタルとフィラーのワイヤーを細心の注意を払ってきれいにします。専用のステンレス鋼ブラシと揮発性溶媒（アセトン、変性アルコール）を使用します。
  • 適切なシールドガス： MIGおよびTIGアルミニウム溶接に100％Argonを使用します。適切なガス流量を確保します（通常、MIGの場合は15〜25 CFH、関節の種類と条件に応じて、TIGの場合は15-20 CFH）。ドラフトから溶接領域を保護します。
  • 溶接パラメーターを最適化します： 溶融水たまりを適切に溶かしているように、旅行速度を調整します。
  • 適切なワイヤーストレージ： セクション5で説明したように、ワイヤーの酸化と水分吸収を防ぎます。

ポストウェルドクラッキング

亀裂は、溶接直後（ホット亀裂）またはその後の残留応力のために発生する可能性があります。

• 症状： 溶接ビーズまたは溶接に隣接する熱に影響を受けるゾーン（HAZ）に亀裂が現れます。
• 原因：
  • 誤ったフィラー金属： ベース材料と互換性のないフィラー金属を使用して、脆性溶接または高固化の収縮応力を引き起こします（たとえば、適切な予熱や技術なしで5356で溶接6061）。
  • 大規模な制約： 冷却中に材料が自由に収縮できない非常に抑制された関節で溶接。
  • 過度の熱入力： 熱が多すぎると、穀物構造を拡大し、材料を亀裂の影響を受けやすくすることができます。
  • 不十分な共同設計： ストレス集中を引き起こすデザイン。
  • 汚れたベースメタル： 汚染物質はストレスライザーとして作用する可能性があります。
• ソリューション：
  • 互換性のあるフィラー金属を選択します： 特定のベースメタルの組み合わせに良好な亀裂抵抗を持つフィラー金属を使用します（たとえば、4043は一般に、6xxxシリーズ合金の場合は5356よりも亀裂抵抗が高くなります）。
  • 予熱： 厚いセクションまたは高度に抑制された関節の場合、アルミニウムを予熱すると、温度差が減少し、冷却速度が遅くなり、凝固ストレスが最小限に抑えられます。
  • 適切な共同設計： 冷却中に何らかの動きを可能にする共同設計を使用するか、ストレス濃度を最小限に抑えます。
  • パラメーターを最適化します： アンペア、電圧、および移動速度を調整することにより、入力を制御します。過度の織りは避けてください。
  • バックステップ/スキップ溶接： 熱とストレスをより均等に分配するためのテクニック。

7。アルミニウム溶接ワイヤのアプリケーション

アルミニウム溶接ワイヤの汎用性により、それぞれが独自の要件を備えた多くの業界で不可欠です。

自動車修理（車のボディ、排気管溶接）

• 車の体： 最新の車両は、体重を減らし、燃料効率を改善するために、ボディパネルと構造コンポーネント用のアルミニウムをますます取り入れています。アルミニウム溶接ワイヤ（多くの場合、使いやすさと亀裂抵抗のために4043、または強度のために5356）は、衝突損傷の修復、ストレス亀裂の対処、およびカスタムパーツの製造に不可欠です。
• 排気管： 多くの排気システムはステンレス鋼ですが、一部の高性能またはアフターマーケットシステムは、節約にアルミニウムを使用しています。これらを溶接するには、精度が必要であり、多くの場合、熱応力を処理するために4043ワイヤを使用する必要があります。

船とボートの製造（腐食抵抗の要件）

• 海洋構造： アルミニウム合金は、塩水における優れた強度と重量の比率と優れた腐食抵抗のため、ボートの船体、上部構造、および成分で広く使用されています。
• 特定のワイヤーの選択： のために ボート修理用のアルミニウム溶接ワイヤ そして、5356と5183の新しい建設が好ましい選択です。それらの高マグネシウム含有量は、海洋環境でのストレス腐食亀裂に対する優れた耐性を提供します。これは、海での長期的な耐久性と安全性にとって重要です。溶接は堅牢であり、塩、水分、および機械的ストレスへの絶え間ない曝露に対する完全性を維持する必要があります。

航空宇宙（高強度要件）

• 航空機構造： 航空宇宙産業では、すべてのグラムがカウントされ、構造的完全性は交渉できません。アルミニウム合金は、航空機の胴体、翼、および内部成分に広く使用されています。
• 特定のワイヤーの選択： 航空宇宙での溶接には、多くの場合、特殊なアルミニウム合金が含まれ、高強度の疲労耐性溶接が必要です。 4043と5356が使用されますが、2xxxシリーズのようなよりエキゾチックな合金（溶接に非常に困難な場合があります）には、特定のフィラー金属が必要になる場合があります。重点は、優れた機械的特性、歪みを最小限に抑え、欠陥からの絶対的な自由を備えた溶接を達成することです。これは、しばしば厳密な非破壊検査によって検証されます。

利用可能なアルミニウム溶接ワイヤの種類、アプリケーションとベース材料、適切な貯蔵技術、一般的な溶接問題のソリューションに基づいて適切なワイヤを選択する方法を理解することにより、重要な航空宇宙コンポーネントから日常の修理まで、あらゆるプロジェクトのプロのグレードのアルミニウム溶接を実現できます。