JP2000317633A - パルスモード或いは非変調スプレーモードのアルミニウム及びその合金のｍｉｇ溶接方法 - Google Patents
パルスモード或いは非変調スプレーモードのアルミニウム及びその合金のｍｉｇ溶接方法Info
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- B23K9/16—Arc welding or cutting making use of shielding gas
- B23K9/173—Arc welding or cutting making use of shielding gas and of a consumable electrode
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Abstract
(57)【要約】
本発明は、電流変調なしのスプレーモードで或いはパル
スモードで、溶接ゾーンの少なくとも一部のガスシール
ドを使用するアルミニウム及びアルミニウム合金のＭＩ
Ｇ溶接方法に関する。本発明の方法によると、前記ガス
シールドは０．０１％乃至１．８０％の酸素と９８．２
０％乃至９９．９９％のアルゴンとからなるガス混合物
である。
スモードで、溶接ゾーンの少なくとも一部のガスシール
ドを使用するアルミニウム及びアルミニウム合金のＭＩ
Ｇ溶接方法に関する。本発明の方法によると、前記ガス
シールドは０．０１％乃至１．８０％の酸素と９８．２
０％乃至９９．９９％のアルゴンとからなるガス混合物
である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、変調電流を用いた
スプレーモードのプロセスを除く、パルスモード或いは
スプレーモードのアルミニウム或いはアルミニウム合金
のアーク溶接のためのＭＩＧ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｅｒｔ
Ｇａｓ）プロセスに関する。
スプレーモードのプロセスを除く、パルスモード或いは
スプレーモードのアルミニウム或いはアルミニウム合金
のアーク溶接のためのＭＩＧ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｅｒｔ
Ｇａｓ）プロセスに関する。
【０００２】
【従来の技術】溶融可能なワイヤを溶接棒として及び溶
接されたゾーンをシールドするための不活性ガスを使用
するアーク溶接プロセスは公知であり、工業において広
く使用されている。通常、それはＭＩＧ溶接プロセスと
呼ばれる。溶融可能なワイヤ、すなわち溶接棒が溶融す
る際、溶融した金属は幾つかのモードに従って移行され
得る。したがって、それらモデルについて簡単に言及す
る。
接されたゾーンをシールドするための不活性ガスを使用
するアーク溶接プロセスは公知であり、工業において広
く使用されている。通常、それはＭＩＧ溶接プロセスと
呼ばれる。溶融可能なワイヤ、すなわち溶接棒が溶融す
る際、溶融した金属は幾つかのモードに従って移行され
得る。したがって、それらモデルについて簡単に言及す
る。
【０００３】−「短絡」モードと呼ばれるモード、そこ
では、溶融した金属滴が比較的低いアークエネルギーで
溶融可能なワイヤの端部に生じ、次に成長し、その後、
ワイヤから引き離される前に溶接パッドル（weld puddl
e）と接触するようになる；−「スプレー」モードと呼
ばれるモード、そこでは、高エネルギー且つ高電流密度
で及び高速で、ワイヤよりも小さな径を有する微細な小
滴の形態で及び前記ワイヤの軸に沿って、ワイヤから溶
融した金属のパッドルへの金属の移行が起こる；−「パ
ルス」モードと呼ばれるモード、そこでは、電流パルス
毎に一滴の溶融した金属を送り出すように、アークを維
持するように意図された基部電流に電流パルスが重畳さ
れる。このモードは、スプレーモード（アキシアルスプ
レーで）に匹敵するが、より低い平均電流を伴う。
では、溶融した金属滴が比較的低いアークエネルギーで
溶融可能なワイヤの端部に生じ、次に成長し、その後、
ワイヤから引き離される前に溶接パッドル（weld puddl
e）と接触するようになる；−「スプレー」モードと呼
ばれるモード、そこでは、高エネルギー且つ高電流密度
で及び高速で、ワイヤよりも小さな径を有する微細な小
滴の形態で及び前記ワイヤの軸に沿って、ワイヤから溶
融した金属のパッドルへの金属の移行が起こる；−「パ
ルス」モードと呼ばれるモード、そこでは、電流パルス
毎に一滴の溶融した金属を送り出すように、アークを維
持するように意図された基部電流に電流パルスが重畳さ
れる。このモードは、スプレーモード（アキシアルスプ
レーで）に匹敵するが、より低い平均電流を伴う。
【０００４】運輸（鉄道、船、自動車、航空、宇宙）部
門或いはエネルギー及び貯蔵部門でのような工業におけ
る技術的発展に追従するために、ＭＩＧプロセスは適合
されなければならなかった。
門或いはエネルギー及び貯蔵部門でのような工業におけ
る技術的発展に追従するために、ＭＩＧプロセスは適合
されなければならなかった。
【０００５】まず第一に、電流源（マイクロプロセッサ
制御部を有するパワーエレクトロニクス）における顕著
な発展があり、これは溶接ガスのより合理的な選択をも
たらし、それは工業の期待値が特には溶接生産性及び品
質の点でより厳密に満足されるのを可能としている。そ
れゆえ、アルゴンは自動及び手溶接の双方において金属
のアーク中への良好な移行へと導き、美しく輝く外観の
溶接部が生成されることが示されている。
制御部を有するパワーエレクトロニクス）における顕著
な発展があり、これは溶接ガスのより合理的な選択をも
たらし、それは工業の期待値が特には溶接生産性及び品
質の点でより厳密に満足されるのを可能としている。そ
れゆえ、アルゴンは自動及び手溶接の双方において金属
のアーク中への良好な移行へと導き、美しく輝く外観の
溶接部が生成されることが示されている。
【０００６】他方で、アルゴンは高い溶接レートを可能
とせず、自動溶接において５００Ａより高いアーク不安
定を誘発する。加えて、アルゴンのもとで得られる溶け
込みの狭い特徴的な形状は、相互溶け込みによる溶接に
はあまり相応しくない。
とせず、自動溶接において５００Ａより高いアーク不安
定を誘発する。加えて、アルゴンのもとで得られる溶け
込みの狭い特徴的な形状は、相互溶け込みによる溶接に
はあまり相応しくない。
【０００７】アルゴンとヘリウムとの混合物（以下、Ａ
ｒ／Ｈｅ混合物という）においては、ヘリウムは溶け込
みの深さ及びそのルートの幅を増加させることを可能と
し、それゆえ、高価な配合物（preparations）が省かれ
るのを可能とし、これはヘリウム含有量が高くなるのに
応じてますます顕著となる。換言すれば、一定の厚さに
ついて、それはその含有量がより高くなるのに応じてよ
り高い溶接レートを可能とする。
ｒ／Ｈｅ混合物という）においては、ヘリウムは溶け込
みの深さ及びそのルートの幅を増加させることを可能と
し、それゆえ、高価な配合物（preparations）が省かれ
るのを可能とし、これはヘリウム含有量が高くなるのに
応じてますます顕著となる。換言すれば、一定の厚さに
ついて、それはその含有量がより高くなるのに応じてよ
り高い溶接レートを可能とする。
【０００８】一般に、ビードの密集度も改善されるが、
ビードの外観を害し、それは純粋なアルゴンのもとに比
べてより低度に輝く。Ａｒ／Ｈｅ混合物は、それゆえ、
手溶接（Ａｒ＋２０％ Ｈｅ）及び自動溶接（Ａｒ＋５
０％乃至７０％ Ｈｅ）の双方において品質及び生産性
の点で明らかに有利であるが、ヘリウム含有量のせいで
取るに足らないという訳ではないコストに直面してい
る。
ビードの外観を害し、それは純粋なアルゴンのもとに比
べてより低度に輝く。Ａｒ／Ｈｅ混合物は、それゆえ、
手溶接（Ａｒ＋２０％ Ｈｅ）及び自動溶接（Ａｒ＋５
０％乃至７０％ Ｈｅ）の双方において品質及び生産性
の点で明らかに有利であるが、ヘリウム含有量のせいで
取るに足らないという訳ではないコストに直面してい
る。
【０００９】必ずしもこれら２つの条件が満たされる必
要のない適用については、他のタイプの混合物を考慮す
るのが賢明であろう。それゆえ、文献ＥＰ−Ａ−６３
９，４２３は、ＴＩＧ及びＭＩＧプロセスについて、ア
ルゴン或いはアルゴン／ヘリウムに加え、さらに１００
乃至１０００ｐｐｍｖのＣＯ2及び／またはＯ2を含有す
るタイプの溶接ガスの使用を提案している。
要のない適用については、他のタイプの混合物を考慮す
るのが賢明であろう。それゆえ、文献ＥＰ−Ａ−６３
９，４２３は、ＴＩＧ及びＭＩＧプロセスについて、ア
ルゴン或いはアルゴン／ヘリウムに加え、さらに１００
乃至１０００ｐｐｍｖのＣＯ2及び／またはＯ2を含有す
るタイプの溶接ガスの使用を提案している。
【００１０】さらに、文献ＤＥ−Ａ−４，２４１，９８
２は、さらに８０乃至２５０ｐｐｍｖの窒素が添加され
たアルゴン或いはアルゴン／ヘリウム混合物の使用を提
案している。しかしながら、これら公知のプロセスのい
ずれも、工業的見地からは完全に満足なものではない。
２は、さらに８０乃至２５０ｐｐｍｖの窒素が添加され
たアルゴン或いはアルゴン／ヘリウム混合物の使用を提
案している。しかしながら、これら公知のプロセスのい
ずれも、工業的見地からは完全に満足なものではない。
【００１１】さらには、変調スプレーＭＩＧ溶接、すな
わち、電流が変調されている溶接においては、ＥＰ−Ａ
−９０９，６０４に記載されるように０．０１％乃至
１．８０％の二酸化炭素及び／または酸素が添加された
アルゴン、ヘリウム、或いはそれらの混合物で構成され
シールドガス或いはガス混合物を使用することが既に推
奨されている。
わち、電流が変調されている溶接においては、ＥＰ−Ａ
−９０９，６０４に記載されるように０．０１％乃至
１．８０％の二酸化炭素及び／または酸素が添加された
アルゴン、ヘリウム、或いはそれらの混合物で構成され
シールドガス或いはガス混合物を使用することが既に推
奨されている。
【００１２】しかしながら、この場合、溶接パッドル
を、そこに形成された気体介在物、特にはそこに見出さ
れ易い拡散し得る水素を除去するためにガス抜きするす
るように、６０Ｈｚ未満の周波数の電流変調が電流に適
用される。それゆえ、電流変調を伴うスプレーモードで
のＭＩＧプロセスは、高品質の溶接継手を得ることが望
まれ、高い溶接速度を達成するという心からの要求がな
い場合に用いられる。
を、そこに形成された気体介在物、特にはそこに見出さ
れ易い拡散し得る水素を除去するためにガス抜きするす
るように、６０Ｈｚ未満の周波数の電流変調が電流に適
用される。それゆえ、電流変調を伴うスプレーモードで
のＭＩＧプロセスは、高品質の溶接継手を得ることが望
まれ、高い溶接速度を達成するという心からの要求がな
い場合に用いられる。
【００１３】その結果、溶接生産性及び速度の観点で高
い性能を得るために、溶接電流の変調を伴わない公知の
ＭＩＧ溶接プロセス、特には非変調スプレーモードの、
すなわち、パルスモードにおけるのと同様に溶接電流を
変調しないＭＩＧプロセスを改良するという問題が生じ
る。
い性能を得るために、溶接電流の変調を伴わない公知の
ＭＩＧ溶接プロセス、特には非変調スプレーモードの、
すなわち、パルスモードにおけるのと同様に溶接電流を
変調しないＭＩＧプロセスを改良するという問題が生じ
る。
【００１４】これをなすためには、このように生成され
る溶接部の品質、すなわち外観よりも生産性を改善する
ことが望まれる場合、非変調スプレーモードのＭＩＧプ
ロセス及びパルスモードのＭＩＧプロセスは大いに適し
ている。
る溶接部の品質、すなわち外観よりも生産性を改善する
ことが望まれる場合、非変調スプレーモードのＭＩＧプ
ロセス及びパルスモードのＭＩＧプロセスは大いに適し
ている。
【００１５】しかしながら、非変調モードの或いはパル
スモードの従来のＭＩＧプロセスは、ガスシールドが酸
素を含有する場合にアルミニウム或いはその合金を溶接
するのに殆ど或いは全く使用されていない。
スモードの従来のＭＩＧプロセスは、ガスシールドが酸
素を含有する場合にアルミニウム或いはその合金を溶接
するのに殆ど或いは全く使用されていない。
【００１６】これは、ガスシールド中の酸素の存在は溶
接部に有害な影響を及ぼすことが一般に認識されてお
り、酸素がガスシールド中に混和した場合、それは容易
にアルミニウム原子と化合し、溶接部中にアルミナ（Ａ
ｌ2Ｏ3）の固体介在物，これらは前記溶接部の機械的特
性に悪影響を及ぼす，をもたらすためである。そのう
え、これは、高い二酸化炭素含有量、すなわち２％を超
える含有量の場合と同様に、高い酸素含有量、すなわち
２％より高い酸素含有量の場合において確証されてい
る。
接部に有害な影響を及ぼすことが一般に認識されてお
り、酸素がガスシールド中に混和した場合、それは容易
にアルミニウム原子と化合し、溶接部中にアルミナ（Ａ
ｌ2Ｏ3）の固体介在物，これらは前記溶接部の機械的特
性に悪影響を及ぼす，をもたらすためである。そのう
え、これは、高い二酸化炭素含有量、すなわち２％を超
える含有量の場合と同様に、高い酸素含有量、すなわち
２％より高い酸素含有量の場合において確証されてい
る。
【００１７】しかしながら、これとは逆に、シールドガ
ス中の流れの中の酸素の存在は、許容され得る生産性の
レベルをもたらす。それゆえ、溶接継手の機械的特性へ
の重大な或いは認められ得る影響なしで高く且つ工業的
に受け入れられ得る生産性並びに溶接部中のアルミナ介
在物の低い濃度の双方を達成することを可能とするアル
ミニウム及びその合金のためのＭＩＧ溶接プロセスを提
供するという問題が生ずる。
ス中の流れの中の酸素の存在は、許容され得る生産性の
レベルをもたらす。それゆえ、溶接継手の機械的特性へ
の重大な或いは認められ得る影響なしで高く且つ工業的
に受け入れられ得る生産性並びに溶接部中のアルミナ介
在物の低い濃度の双方を達成することを可能とするアル
ミニウム及びその合金のためのＭＩＧ溶接プロセスを提
供するという問題が生ずる。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明により提供される
解決法は、それゆえ、電流変調なしのスプレーモードで
或いはパルスモードで、溶接ゾーンの少なくとも一部の
ガスシールドを使用するアルミニウム及びアルミニウム
合金のＭＩＧ溶接プロセスに依存し、ガスシールドが
０．０１％乃至１．８０％の酸素と９８．２０％乃至９
９．９９％のアルゴンとからなるガス混合物であること
を特徴としている。
解決法は、それゆえ、電流変調なしのスプレーモードで
或いはパルスモードで、溶接ゾーンの少なくとも一部の
ガスシールドを使用するアルミニウム及びアルミニウム
合金のＭＩＧ溶接プロセスに依存し、ガスシールドが
０．０１％乃至１．８０％の酸素と９８．２０％乃至９
９．９９％のアルゴンとからなるガス混合物であること
を特徴としている。
【００１９】本発明のプロセスの更なる特徴を以下に示
す： −シールドガス混合物は０．５乃至１．８％の酸素を含
有し、残りはアルゴンである； −ガス混合物或いはシールドは１乃至１．７％の酸素を
含有し、残りはアルゴンである； −ガス混合物或いはシールドは１．２乃至１．６５％の
酸素を含有し、残りはアルゴンである； −固体の溶融可能なワイヤ或いは有芯アークワイヤ（fl
ux-cored wire）が使用される； −溶接速度が０．２５ｍ／分乃至１．２０ｍ／分、好ま
しくは０．６０乃至１ｍ／分である； −ワイヤ送り速度が２．５ｍ／分乃至２０ｍ／分、好ま
しくは４ｍ／分乃至１３ｍ／分である； −平均溶接電流が４０Ａ乃至４５０Ａである及び／また
は平均溶接電圧が１５Ｖ乃至４０Ｖである； −プロセスがパルスモードである及び／または溶接電流
が１２０Ａ乃至３５０Ａである及び／または平均溶接電
圧が２０Ｖ乃至２８Ｖである； −プロセスがスプレーモードである及び／または溶接電
流が１８０Ａ乃至４５０Ａである及び／または平均溶接
電圧が２０Ｖ乃至３９Ｖである。
す： −シールドガス混合物は０．５乃至１．８％の酸素を含
有し、残りはアルゴンである； −ガス混合物或いはシールドは１乃至１．７％の酸素を
含有し、残りはアルゴンである； −ガス混合物或いはシールドは１．２乃至１．６５％の
酸素を含有し、残りはアルゴンである； −固体の溶融可能なワイヤ或いは有芯アークワイヤ（fl
ux-cored wire）が使用される； −溶接速度が０．２５ｍ／分乃至１．２０ｍ／分、好ま
しくは０．６０乃至１ｍ／分である； −ワイヤ送り速度が２．５ｍ／分乃至２０ｍ／分、好ま
しくは４ｍ／分乃至１３ｍ／分である； −平均溶接電流が４０Ａ乃至４５０Ａである及び／また
は平均溶接電圧が１５Ｖ乃至４０Ｖである； −プロセスがパルスモードである及び／または溶接電流
が１２０Ａ乃至３５０Ａである及び／または平均溶接電
圧が２０Ｖ乃至２８Ｖである； −プロセスがスプレーモードである及び／または溶接電
流が１８０Ａ乃至４５０Ａである及び／または平均溶接
電圧が２０Ｖ乃至３９Ｖである。
【００２０】本発明は、それゆえに、アルゴン中の酸素
含有量の正確な制御に依存し、その酸素含有量はせいぜ
いおよそ１．８０％を超えてはならず、そのように形成
されるガス混合物はＭＩＧプロセスの使用の際に使用さ
れるガスシールドを構成する。
含有量の正確な制御に依存し、その酸素含有量はせいぜ
いおよそ１．８０％を超えてはならず、そのように形成
されるガス混合物はＭＩＧプロセスの使用の際に使用さ
れるガスシールドを構成する。
【００２１】溶接電流の変調を伴うどのようなスプレー
モードのＭＩＧプロセスも本発明から除外されることが
強調されるべきである。本発明は、どのような制限も含
意せず、結果が添付の図面に概略的に示される以下の例
によりより明確に理解されるであろう。
モードのＭＩＧプロセスも本発明から除外されることが
強調されるべきである。本発明は、どのような制限も含
意せず、結果が添付の図面に概略的に示される以下の例
によりより明確に理解されるであろう。
【００２２】
【実施例】本発明に係るＭＩＧプロセスの有効性を示す
ために、幾つかの比較試験が実行された。これら試験の
コンテクストにおいて、アルミニウムワークピース（Ｎ
ＦＥＮ４８５、４８７、５１５、及び５７３標準による
アルミニウムグレード５０００及び６０００）が、１乃
至３％の酸素が或いは場合によっては１乃至３％の二酸
化炭素が添加されたアルゴンからなるガスシールドを用
いた非変調スプレーモードの及びパルスモードのＭＩＧ
プロセスにより溶接された。
ために、幾つかの比較試験が実行された。これら試験の
コンテクストにおいて、アルミニウムワークピース（Ｎ
ＦＥＮ４８５、４８７、５１５、及び５７３標準による
アルミニウムグレード５０００及び６０００）が、１乃
至３％の酸素が或いは場合によっては１乃至３％の二酸
化炭素が添加されたアルゴンからなるガスシールドを用
いた非変調スプレーモードの及びパルスモードのＭＩＧ
プロセスにより溶接された。
【００２３】電流発生器は、Ｌａ Ｓｏｕｄｕｒｅ Ａ
ｕｔｏｇｅｎｅ Ｆｒａｎｃａｉｓｅから市販されてい
る４８０ＴＲＳジェネレータである。使用される溶加材
である溶融可能なワイヤは、全ての場合において、直径
が１．２ｍｍの５３５６Ｌｙｐｅのワイヤ（ＡＷＳ Ａ
５．１０及びＮＦ Ａ５０．４０３標準による）であ
る。溶接に先立って、アルミニウムワークピースは機械
的な溝切りにより準備される。
ｕｔｏｇｅｎｅ Ｆｒａｎｃａｉｓｅから市販されてい
る４８０ＴＲＳジェネレータである。使用される溶加材
である溶融可能なワイヤは、全ての場合において、直径
が１．２ｍｍの５３５６Ｌｙｐｅのワイヤ（ＡＷＳ Ａ
５．１０及びＮＦ Ａ５０．４０３標準による）であ
る。溶接に先立って、アルミニウムワークピースは機械
的な溝切りにより準備される。
【００２４】他の溶接パラメータは、以下の表１に与え
られ、そこで： −Ｖwireは溶融可能なワイヤの速度を示し； −Ｉpeakはピーク電流を示し； −Ｉbaseは基部電流を示し； −Ｉmeanは平均電流を示し； −Ｕpeakはピーク電圧を示し； −Ｕmeanは平均電圧を示し； −ｆpは電流パルス周波数（パルスモードＭＩＧにおけ
る）を示し； −ｔpは電流パルス時間（パルスモードＭＩＧにおけ
る）を示している。
られ、そこで： −Ｖwireは溶融可能なワイヤの速度を示し； −Ｉpeakはピーク電流を示し； −Ｉbaseは基部電流を示し； −Ｉmeanは平均電流を示し； −Ｕpeakはピーク電圧を示し； −Ｕmeanは平均電圧を示し； −ｆpは電流パルス周波数（パルスモードＭＩＧにおけ
る）を示し； −ｔpは電流パルス時間（パルスモードＭＩＧにおけ
る）を示している。
【００２５】
【表１】
【００２６】生産性及び継手の品質（ビードの密集度及
び外観）に関する性能及び機械的特性を評価し、得られ
た結果が以下に与えられる。表ＩＩ及びＩＩＩにおい
て、３つのグレードのアルミニウムについて与えられる
速度の増加量は、従来のアルゴンを用いて（Ｏ2或いは
ＣＯ2の添加なしで）得られる溶接速度に対して求めら
れた。影付きの領域は、継手の機械的特性（引張り及び
／または曲げ強さ）が不十分である法の保護外に置かれ
るべき拡張部分に対応している。
び外観）に関する性能及び機械的特性を評価し、得られ
た結果が以下に与えられる。表ＩＩ及びＩＩＩにおい
て、３つのグレードのアルミニウムについて与えられる
速度の増加量は、従来のアルゴンを用いて（Ｏ2或いは
ＣＯ2の添加なしで）得られる溶接速度に対して求めら
れた。影付きの領域は、継手の機械的特性（引張り及び
／または曲げ強さ）が不十分である法の保護外に置かれ
るべき拡張部分に対応している。
【００２７】
【表２】
【００２８】
【表３】
【００２９】表ＩＩ及びＩＩＩから、ＣＯ2の添加は先
験的（a priori）に溶接速度の点でより高い性能を与え
るが、２％を超えないＯ2の添加のみが様々なグレード
のアルミニウムワークピースの機械的特性を保証するこ
とを可能としていることは明白である。
験的（a priori）に溶接速度の点でより高い性能を与え
るが、２％を超えないＯ2の添加のみが様々なグレード
のアルミニウムワークピースの機械的特性を保証するこ
とを可能としていることは明白である。
【００３０】そのうえ、継手の品質（ビードの密集度及
び外観）の点で性能を評価するために、５０００グレー
ドのワークピースに対して放射線試験がなされ、それら
は、アルゴン或いはＡｒ／Ｈｅ混合物を用いたＭＩＧ溶
接で通常見出されるのとは異なる示度を全く与えなかっ
た。それにもかかわらず、３％以上のＣＯ2の添加につ
いては、放射線写真法では高度に歪められた表面の外観
がどのような細かな欠陥も隠しがちである。
び外観）の点で性能を評価するために、５０００グレー
ドのワークピースに対して放射線試験がなされ、それら
は、アルゴン或いはＡｒ／Ｈｅ混合物を用いたＭＩＧ溶
接で通常見出されるのとは異なる示度を全く与えなかっ
た。それにもかかわらず、３％以上のＣＯ2の添加につ
いては、放射線写真法では高度に歪められた表面の外観
がどのような細かな欠陥も隠しがちである。
【００３１】それゆえ、補足として、マクロ組織検査法
用のサンプルが、単純な研磨により、小さな介在物（約
０．０１ｍｍのサイズ）の並びに異なる分布及び方位
（orientation）の領域を明らかにすることを可能とし
た。しかしながら、等しい％の添加については、これら
領域は、Ｏ2についてよりもＣＯ2について、サイズ及び
密度が遥かに大きかった。
用のサンプルが、単純な研磨により、小さな介在物（約
０．０１ｍｍのサイズ）の並びに異なる分布及び方位
（orientation）の領域を明らかにすることを可能とし
た。しかしながら、等しい％の添加については、これら
領域は、Ｏ2についてよりもＣＯ2について、サイズ及び
密度が遥かに大きかった。
【００３２】これら領域は、ＳＥＭでアルミナ（Ａｌ2
Ｏ3）の領域として同定された。さらに、Ａｒ／Ｏ2及び
Ａｒ／ＣＯ2混合物を用いて得られたビードの外観は、
純粋なアルゴンを用いて生成されたものとはかなり異な
っている。これは、ＣＯ2或いはＯ2の双方のタイプの添
加について、ビードは、使用される含有量に依存して外
観において無光沢であるか或いは黒ずんでいるためであ
る。一般に、ＣＯ2の添加で得られる表面溶着物は、単
にブラッシングすること或いは布を使用することにより
除去され得るＯ2を用いて生成されるものに比べてより
目立ち且つより接着性である。
Ｏ3）の領域として同定された。さらに、Ａｒ／Ｏ2及び
Ａｒ／ＣＯ2混合物を用いて得られたビードの外観は、
純粋なアルゴンを用いて生成されたものとはかなり異な
っている。これは、ＣＯ2或いはＯ2の双方のタイプの添
加について、ビードは、使用される含有量に依存して外
観において無光沢であるか或いは黒ずんでいるためであ
る。一般に、ＣＯ2の添加で得られる表面溶着物は、単
にブラッシングすること或いは布を使用することにより
除去され得るＯ2を用いて生成されるものに比べてより
目立ち且つより接着性である。
【００３３】次に、機械的特性が、継手から取り去った
切削直交（skived crosswise）引張試験片及び直交曲げ
試料を用いて測定された。以下の表ＩＶ及びＶは、引張
試験の結果を与え、それらは継手係数（溶融した金属の
強度／ベースメタルの強度）で表記されている。なお、
５０００グレードと６０００グレードとの間の継手係数
の差は、単に、Ｔ６状態で与えられた６０００グレード
のベースメタルを使用し、継手は溶接後の熱処理を全く
受けないためである。
切削直交（skived crosswise）引張試験片及び直交曲げ
試料を用いて測定された。以下の表ＩＶ及びＶは、引張
試験の結果を与え、それらは継手係数（溶融した金属の
強度／ベースメタルの強度）で表記されている。なお、
５０００グレードと６０００グレードとの間の継手係数
の差は、単に、Ｔ６状態で与えられた６０００グレード
のベースメタルを使用し、継手は溶接後の熱処理を全く
受けないためである。
【００３４】
【表４】
【００３５】
【表５】
【００３６】得られた結果は、これら試験片の破壊面
に、微細な分散された黒色の介在物の領域を明らかにし
ている。これら観察は、マクロ組織試験の結果を裏付け
ている。Ｏ2或いはＣＯ2のパーセンテージが増加するの
に応じて、これら介在物はサイズ及び密度においてより
大きくなり、機械的特性のかなりの減少と同様に曲げ試
験における変形性の大きな減少をもたらす。
に、微細な分散された黒色の介在物の領域を明らかにし
ている。これら観察は、マクロ組織試験の結果を裏付け
ている。Ｏ2或いはＣＯ2のパーセンテージが増加するの
に応じて、これら介在物はサイズ及び密度においてより
大きくなり、機械的特性のかなりの減少と同様に曲げ試
験における変形性の大きな減少をもたらす。
【００３７】後者の結果は、許容され得る（どのような
欠陥もなく或いは僅かな欠陥だけで１８０°の曲げ角
度）及び許容され得ない（＜１８０°の曲げ角度でクラ
ックを伴う）と判断される。しかしながら、介在物（ア
ルミナ）の領域が、Ａｒ＋Ｏ2混合物を用いた場合に比
べて、Ａｒ＋ＣＯ2混合物を用いた場合に遥かに高密度
であり且つ多いことが強調されるべきである。
欠陥もなく或いは僅かな欠陥だけで１８０°の曲げ角
度）及び許容され得ない（＜１８０°の曲げ角度でクラ
ックを伴う）と判断される。しかしながら、介在物（ア
ルミナ）の領域が、Ａｒ＋Ｏ2混合物を用いた場合に比
べて、Ａｒ＋ＣＯ2混合物を用いた場合に遥かに高密度
であり且つ多いことが強調されるべきである。
【００３８】それら結果は、添付の図１乃至図４に図示
される。図１（５０００合金グレード）及び図３（６０
００合金グレード）は、非変調スプレーモードのＭＩＧ
溶接におけるアルゴンへのＯ2或いはＣＯ2の添加量の増
加が曲げ耐性挙動及び引張試験片の引張強さに与える影
響を示しており、図２（５０００合金グレード）及び図
４（６０００合金グレード）は、パルスモードのＭＩＧ
溶接におけるアルゴンへのＯ2或いはＣＯ2の添加量の増
加が曲げ耐性挙動及び引張試験片の引張強さに与える影
響を示している。
される。図１（５０００合金グレード）及び図３（６０
００合金グレード）は、非変調スプレーモードのＭＩＧ
溶接におけるアルゴンへのＯ2或いはＣＯ2の添加量の増
加が曲げ耐性挙動及び引張試験片の引張強さに与える影
響を示しており、図２（５０００合金グレード）及び図
４（６０００合金グレード）は、パルスモードのＭＩＧ
溶接におけるアルゴンへのＯ2或いはＣＯ2の添加量の増
加が曲げ耐性挙動及び引張試験片の引張強さに与える影
響を示している。
【００３９】図１乃至図４において、ｘ軸はアルゴン中
のＯ2或いはＣＯ2の含有量を示し、ｙ軸は５０００グレ
ードの継手（図１及び図２）及び６０００グレードの継
手（図３及び図４）の引張強度（Ｒm）の値（ＭＰａ）
を示している。それら結果は、１８０°の曲げが「欠陥
なし」或いは「クラックなしの僅かな欠陥」を生じた場
合に許容可能であるとみなされる（図１乃至図４の説明
文を参照のこと）。
のＯ2或いはＣＯ2の含有量を示し、ｙ軸は５０００グレ
ードの継手（図１及び図２）及び６０００グレードの継
手（図３及び図４）の引張強度（Ｒm）の値（ＭＰａ）
を示している。それら結果は、１８０°の曲げが「欠陥
なし」或いは「クラックなしの僅かな欠陥」を生じた場
合に許容可能であるとみなされる（図１乃至図４の説明
文を参照のこと）。
【００４０】図３及び図４は、引張試験片が材料の原質
のデリバリ状態より劣るＴ４状態に対応する接合ゾーン
において対照的に破壊される限り、Ｏ2含有量の関数と
して溶融したゾーンの機械的特性に全く劣化がないこと
を示している。また、これは、５０００シリーズと６０
００シリーズとの間の継手効率における違いを説明す
る。
のデリバリ状態より劣るＴ４状態に対応する接合ゾーン
において対照的に破壊される限り、Ｏ2含有量の関数と
して溶融したゾーンの機械的特性に全く劣化がないこと
を示している。また、これは、５０００シリーズと６０
００シリーズとの間の継手効率における違いを説明す
る。
【００４１】最終的には、最良の結果が、２％未満の酸
素を含有するアルゴン／酸素混合物を用いることにより
得られた。さらなる試験は、最良の結果は１．２０％乃
至１．７０％の、好ましくは約１．５０％の酸素含有量
について得られることを示した。
素を含有するアルゴン／酸素混合物を用いることにより
得られた。さらなる試験は、最良の結果は１．２０％乃
至１．７０％の、好ましくは約１．５０％の酸素含有量
について得られることを示した。
【図１】非変調スプレーモードのＭＩＧ溶接におけるア
ルゴンへのＯ2或いはＣＯ2の添加量の増加が曲げ耐性挙
動及び引張試験片の引張強さに与える影響を示す図。
ルゴンへのＯ2或いはＣＯ2の添加量の増加が曲げ耐性挙
動及び引張試験片の引張強さに与える影響を示す図。
【図２】パルスモードのＭＩＧ溶接におけるアルゴンへ
のＯ2或いはＣＯ2の添加量の増加が曲げ耐性挙動及び引
張試験片の引張強さに与える影響を示す図。
のＯ2或いはＣＯ2の添加量の増加が曲げ耐性挙動及び引
張試験片の引張強さに与える影響を示す図。
【図３】非変調スプレーモードのＭＩＧ溶接におけるア
ルゴンへのＯ2或いはＣＯ2の添加量の増加が曲げ耐性挙
動及び引張試験片の引張強さに与える影響を示す図。
ルゴンへのＯ2或いはＣＯ2の添加量の増加が曲げ耐性挙
動及び引張試験片の引張強さに与える影響を示す図。
【図４】パルスモードのＭＩＧ溶接におけるアルゴンへ
のＯ2或いはＣＯ2の添加量の増加が曲げ耐性挙動及び引
張試験片の引張強さに与える影響を示す図。
のＯ2或いはＣＯ2の添加量の増加が曲げ耐性挙動及び引
張試験片の引張強さに与える影響を示す図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フィリップ・ルフェブブル フランス国、95310 サン・ウエン・ロモ ーヌ、リュ・バルデック−ルッソー ７ (72)発明者 ジェラール・プロティール フランス国、93380 ピエールフィット、 プラース・ジュル・ベルヌ ４
Claims (10)
- 【請求項１】 電流変調なしのスプレーモードで或いは
パルスモードで、溶接ゾーンの少なくとも一部のガスシ
ールドを使用するアルミニウム及びアルミニウム合金の
ＭＩＧ溶接方法であって、前記ガスシールドが０．０１
％乃至１．８０％の酸素と９８．２０％乃至９９．９９
％のアルゴンとからなるガス混合物であることを特徴と
する方法。 - 【請求項２】 前記シールドガス混合物は０．５乃至
１．８％の酸素を含有し、残りはアルゴンであることを
特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 前記ガス混合物或いはシールドは１乃至
１．７％の酸素を含有し、残りはアルゴンであることを
特徴とする請求項１または請求項２に記載の方法。 - 【請求項４】 前記ガス混合物或いはシールドは１．２
乃至１．６５％の酸素を含有し、残りはアルゴンである
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１
項に記載の方法。 - 【請求項５】 固体の溶融可能なワイヤ或いは有芯アー
クワイヤが使用される請求項１ないし請求項４のいずれ
か１項に記載の方法。 - 【請求項６】 溶接速度が０．２５ｍ／分乃至１．２０
ｍ／分、好ましくは０．６０乃至１ｍ／分であることを
特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記
載の方法。 - 【請求項７】 ワイヤ送り速度が２．５ｍ／分乃至２０
ｍ／分、好ましくは４ｍ／分乃至１３ｍ／分であること
を特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に
記載の方法。 - 【請求項８】 平均溶接電流が４０Ａ乃至４５０Ａであ
ること及び／または平均溶接電圧が１５Ｖ乃至４０Ｖで
あることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれ
か１項に記載の方法。 - 【請求項９】 前記方法がパルスモードであること及び
／または溶接電流が１２０Ａ乃至３５０Ａであること及
び／または平均溶接電圧が２０Ｖ乃至２８Ｖであること
を特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に
記載の方法。 - 【請求項１０】 前記方法がスプレーモードであること
及び／または溶接電流が１８０Ａ乃至４５０Ａであるこ
と及び／または平均溶接電圧が２０Ｖ乃至３９Ｖである
ことを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１
項に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9904728 | 1999-04-15 | ||
| FR9904728A FR2792236B1 (fr) | 1999-04-15 | 1999-04-15 | Procede de soudage mig de l'aluminium et de ses alliages a regime pulse ou spray non-module |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000317633A true JP2000317633A (ja) | 2000-11-21 |
Family
ID=9544438
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000103288A Pending JP2000317633A (ja) | 1999-04-15 | 2000-04-05 | パルスモード或いは非変調スプレーモードのアルミニウム及びその合金のｍｉｇ溶接方法 |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6392194B1 (ja) |
| EP (1) | EP1044752B1 (ja) |
| JP (1) | JP2000317633A (ja) |
| AR (1) | AR023516A1 (ja) |
| AT (1) | ATE283139T1 (ja) |
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| FR (1) | FR2792236B1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007044741A (ja) * | 2005-08-11 | 2007-02-22 | Taiyo Nippon Sanso Corp | シールドガス、これを用いた溶接方法および被溶接物 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2810569B1 (fr) * | 2000-06-22 | 2002-10-25 | Air Liquide | Procede de soudage mig de l'aluminium et de ses alliages avec gaz de protection du type ar/he/o2 |
| US7071438B2 (en) * | 2003-03-07 | 2006-07-04 | Praxair Technology, Inc. | Gas composition for arc welding |
| EP3736073B1 (en) * | 2013-02-28 | 2025-12-10 | RTX Corporation | Method for repairing an aerospace component |
| US11040417B2 (en) | 2013-12-16 | 2021-06-22 | Praxair Technology, Inc. | Welding gas compositions and method for use |
| US20210031297A1 (en) * | 2019-08-01 | 2021-02-04 | GM Global Technology Operations LLC | System and method for multi-task laser welding |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3143631A (en) * | 1951-01-06 | 1964-08-04 | Air Reduction | Electric arc welding |
| US3002085A (en) * | 1951-05-29 | 1961-09-26 | Union Carbide Corp | Gas-shielded metal-arc welding process |
| US2984734A (en) * | 1958-11-13 | 1961-05-16 | British Oxygen Co Ltd | Electric arc welding |
| JPS539571B2 (ja) * | 1974-11-27 | 1978-04-06 | ||
| US4912299A (en) * | 1989-09-11 | 1990-03-27 | Ford Motor Company | Gas metal arc welding of aluminum-based workpieces |
| US4973822A (en) * | 1990-02-14 | 1990-11-27 | Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation | Gas metal arc welding and shielding gas therefor |
| US5811756A (en) * | 1995-01-23 | 1998-09-22 | Nippon Light Metal Company, Inc. | ARC welding method for aluminum members and welded product excellent in dimensional accuracy and external appearance |
| FR2769863B1 (fr) * | 1997-10-16 | 1999-12-17 | Soudure Autogene Francaise | Procede et dispositif de soudage mig avec modulation du courant |
-
1999
- 1999-04-15 FR FR9904728A patent/FR2792236B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-03-14 ES ES00400699T patent/ES2233300T3/es not_active Expired - Lifetime
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- 2000-04-17 US US09/550,792 patent/US6392194B1/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007044741A (ja) * | 2005-08-11 | 2007-02-22 | Taiyo Nippon Sanso Corp | シールドガス、これを用いた溶接方法および被溶接物 |
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