異種鋼の溶接における問題点

異種材料の溶接に存在する主な問題は次のとおりです。

1. 異種材料の融点の差が大きいほど、溶接は難しくなります。

これは、低融点の材料が溶融状態に達しても、高融点の材料はまだ固体状態であるためである。このとき、溶融した材料は過熱領域の粒界に容易に侵入し、低融点材料の損失や合金元素の燃焼または蒸発を引き起こします。溶接継手を溶接しにくくします。たとえば、鉄と鉛（融点が大きく異なる）を溶接する場合、2 つの材料は固体状態で互いに溶解しないだけでなく、液体状態でも互いに溶解できません。液体金属は層状に分布し、冷却後に別々に結晶化します。

2. 異種材料の線膨張係数の差が大きいほど、溶接は困難になります。

線膨張係数が大きい材料は、熱膨張率が大きくなり、冷却時の収縮が大きくなるため、溶融池が結晶化する際に大きな溶接応力が発生します。この溶接応力は除去するのが難しく、溶接変形が大きくなります。溶接部の両側の材料の応力状態が異なるため、溶接部や熱影響部に亀裂が発生しやすく、場合によっては溶接金属が母材から剥離することもあります。

3. 異種材料の熱伝導率や比熱の差が大きいほど、溶接は難しくなります。

材料の熱伝導率と比熱容量は、溶接金属の結晶化状態を悪化させ、結晶粒を著しく粗大化し、高融点金属の濡れ性能に影響を与えます。したがって、溶接には強力な熱源を使用する必要があります。溶接時の熱源の位置は熱伝導率の良い母材側にしてください。

4. 異種材料間の電磁差が大きいほど、溶接は難しくなります。

材料間の電磁気の差が大きいほど、溶接アークが不安定になり、溶接が悪化するためです。

5. 異種材料間で形成される金属間化合物が多いほど、溶接は難しくなります。

金属間化合物は比較的脆いため、溶接部に亀裂や破損を容易に引き起こす可能性があります。

6. 異種材料の溶接工程では、溶接部の金属組織の変化や新たに形成された組織により溶接継手の性能が低下し、溶接に大きな困難をもたらします。

接合融着部と熱影響部の機械的特性は劣っており、特にプラスチックの靭性が大幅に低下します。接合部の塑性靱性の低下と溶接応力の存在により、異種材料の溶接接合部では亀裂が発生しやすくなり、特に溶接熱影響部で亀裂が発生したり破損したりする可能性が高くなります。