鋼とアルミニウムおよびその合金の溶接技術

(1) 鋼とアルミニウムおよびその合金の溶接性

鋼中の鉄、マンガン、クロム、ニッケルおよびその他の元素は、液体状態のアルミニウムと混合して限られた固溶体を形成し、金属間化合物も形成します。鋼中の炭素もアルミニウムと化合物を形成する可能性がありますが、固体状態では互いにほとんど相溶しません。溶ける。アルミニウムと鉄の含有量が異なると、さまざまな脆い金属間化合物が形成されますが、その中で最も脆いのは FeAls です。

これは、微小硬度を含む、鋼とアルミニウムの溶接継手の機械的特性に重大な影響を与えます。さらに、鋼、アルミニウムおよびそれらの合金の熱物性も大きく異なるため、鋼とアルミニウムの溶接性は低下します。

(2) 鋼とアルミニウムおよびその合金の溶接工程

鋼とアルミニウムの溶接性に関する上記の分析から、直接溶融溶接によって鋼とアルミニウムおよびその合金の減少を減らすことはほとんど不可能です。

熱物理的特性が鋼とアルミニウムの間であり、冶金学的に両者と互換性のある金属または合金を直接溶接の溶加材として使用することは、ほとんど不可能です。

実際の製造では、コーティング層間接融接と中間トランジションピース間接融接の 2 つの方法があります。

1) めっき層間接溶接法 鋼とアルミニウムを溶接する前に、適切な溶加材と冶金的に融着できる金属を 1 層または数層、鋼の表面にプレコートしてプレコート層を形成し、その後、ガスタングステンアーク溶接法 塗装鋼材とアルミニウムを溶接する方法。

実践とテストによって証明されています:

単層のコーティング層では母材の酸化を防ぐことができるだけで、金属間化合物の生成を防ぐことはできず、接合強度は依然として非常に低いです。したがって、鋼とアルミニウムのアルゴンアーク溶接は複合コーティングを使用して実行する必要があります。

コーティングに使用される金属材料は、Ni、Cu、Ag、Sn、Zn など多数あります。コーティング金属の材質が異なると、溶接後の仕上がりも異なります。 Ni、Cu、Ag 複合コーティングはクラックが発生しやすいため、 Ni、Cu、Sn複合コーティングの方が優れています。 Ni、Zn複合コーティングが最も効果的です。

複合被覆炭素鋼とアルミニウムおよびその合金のアルゴンアーク溶接では、最初に鋼側に銅や銀などの金属層を被覆し、次に亜鉛層を被覆します。溶接すると、亜鉛が先に溶けて（溶接ワイヤの融点が亜鉛より高いため）、液面に浮きます。

アルミニウムは亜鉛層の下の銅または銀メッキと反応し、同時に銅または銀がアルミニウムに溶解し、より良好な溶接接合部を形成することができます。鋼とアルミニウムの溶接継手の強度を197～213MPaまで高めることができます。

スチール部品をコーティングした後、スチールやアルミニウムの表面を処理することができます。アルミニウム部品の表面処理は、15% ～ 20% NaOH または KOH 溶液で侵食して酸化膜を除去し、きれいな水ですすぎ、次に 20% HNO3 で不動態化し、すすぎ、乾燥準備を整えます。アルゴン アーク溶接を実行します。

溶接材料 – 高品質の接合が得られるように、シリコン含有量の少ない純アルミニウム溶接ワイヤを選択します。マグネシウム含有溶接ワイヤ (LFS) の使用は、金属間化合物の成長を強く促進し、溶接継手の強度を保証できないため、使用には適していません。

溶接方法 - 溶接中のワークピース、溶接ワイヤ、タングステン電極の相対位置。

鋼の表面コーティングの早期焼けを防ぐために、最初の溶接を溶接するときは、溶接アークを常に溶加材上に維持する必要があります。後続の溶接では、アークがコーティングに直接作用するのを避けるために、アークをフィラー ワイヤと形成された溶接部に保持する必要があります。

さらに、アークはアルミニウム側の表面に沿って移動し、アルミニウム溶接ワイヤは鋼側に沿って移動するため、液体アルミニウムは複合被覆鋼の開先表面に流れ、被覆が早期に燃焼して失われることはありません。その効果。

溶接仕様 – 鋼とアルミニウムのアルゴンアーク溶接は交流電力を使用し、酸化皮膜を叩いて破壊することと、溶融池表面の酸化皮膜を除去することができるため、溶融溶接金属を溶接することができます。よく融合した。

溶接電流は溶接物の厚さに応じて選択されます。一般に、板厚が3mmの場合、溶接電流は110〜130Aです。板厚が6〜8mmの場合、溶接電流は130〜160Aです。

2) 中間尾筒の間接融接法。この溶接方法は、鋼-アルミニウム接合部の中央に既製の鋼-アルミニウム複合パネルを配置して、独自の接合部、つまり鋼-鋼接合部およびアルミニウム-アルミニウム接合部を形成するものです。次に、従来の融着法を使用して、同じ金属の両端をそれぞれ溶接します。

溶接の際は、収縮が大きく熱割れしやすいアルミ継手を先に溶接し、その後鋼継手を溶接してください。