JPH02117777A - MIG welding method for aluminum and its alloys - Google Patents

MIG welding method for aluminum and its alloys

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JPH02117777A
JPH02117777A JP27019388A JP27019388A JPH02117777A JP H02117777 A JPH02117777 A JP H02117777A JP 27019388 A JP27019388 A JP 27019388A JP 27019388 A JP27019388 A JP 27019388A JP H02117777 A JPH02117777 A JP H02117777A
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JP
Japan
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wire
welding
aluminum
molten pool
cold
Prior art date
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Pending
Application number
JP27019388A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masami Shino
志野 雅美
Hideaki Takano
英明 高野
Yuji Nakahara
中原 雄治
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KYODO SANSO KK
Kyodo Oxygen Co Ltd
Original Assignee
KYODO SANSO KK
Kyodo Oxygen Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Abstract] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、アルミニウムとその合金のMIG溶接法の
改良に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention This invention relates to an improved MIG welding process for aluminum and its alloys.

従来の技術 アルミニウムとその合金のMIG溶接においては、溶接
金属割れ、気孔の発生のほかに溶接ひずみや溶接欠陥と
してのパッカリングも発生しやすい。したがって、溶接
金属割れ、気孔の発生を防止する外に、溶接ひずみの発
生を防止する必要がある。
Conventional MIG welding of aluminum and its alloys tends to cause weld metal cracks and pores, as well as weld distortion and puckering as weld defects. Therefore, in addition to preventing weld metal cracking and porosity, it is necessary to prevent welding distortion.

従来、溶接ひずみの発生を防止する方法としては、溶接
入熱をできるだけ少なくすること、パス間温度を制限す
ること、および逆ひずみを加えること等が知られている
。しかし、これらの防止策は作業能率上問題があった。
Conventionally, known methods for preventing the occurrence of welding strain include reducing welding heat input as much as possible, limiting interpass temperature, and applying reverse strain. However, these preventive measures pose problems in terms of work efficiency.

また、溶接ひずみの防止策をとらずに溶接すれば、溶接
を終ったのち、ひずみ取り作業を行なう必要があり、作
業工程が増える欠点があった。
Furthermore, if welding is performed without taking measures to prevent welding strain, it is necessary to carry out strain relief work after welding, which has the disadvantage of increasing the number of work steps.

一方、アルミニウムとその合金の溶接に特有の欠陥とし
てパッカリングが発生する。このパッカリングは、例え
ば軽金属溶接voL22(1984) 111&11.
9゜P395〜P407に記載されているように、溶接
電流が大きすぎる場合やシールド不足の場合に発生する
が、その防止のために溶接電流の抑制、シールドガス流
量の増加等の対策がとられている。
On the other hand, puckering occurs as a defect specific to welding aluminum and its alloys. This puckering is described, for example, in Light Metal Welding vol22 (1984) 111 & 11.
As described in 9゜P395 to P407, this occurs when the welding current is too large or there is insufficient shielding, but to prevent this, measures such as suppressing the welding current and increasing the shielding gas flow rate are taken. ing.

しかし、これらの対策を行えば必然的にワイヤ溶融速度
が低下し、またシールドガスの使用量が増加するため不
経済である。
However, if these measures are taken, the wire melting rate will inevitably decrease and the amount of shielding gas used will increase, which is uneconomical.

発明が解決しようとする課題 上記のごとく、アルミニウムとその合金のMIG溶接法
においては、溶接ひずみやパッカリングが発生する。
Problems to be Solved by the Invention As mentioned above, welding strain and puckering occur in the MIG welding method for aluminum and its alloys.

この発明は、上記問題点を排除するため、溶接ひずみや
パッカリングの発生を防止したアルミニウムとその合金
のMIG溶接法を提供することを目的とする。
In order to eliminate the above-mentioned problems, it is an object of the present invention to provide a MIG welding method for aluminum and its alloys that prevents welding distortion and puckering.

課題を解決するための手段 上記目的を達成するため、本発明者らは、溶接ひずみの
発生を防止するための従来技術を鋭意検討した結果、溶
接溶融池の温度を低減することが重要であることを見出
した。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the present inventors have intensively studied conventional techniques for preventing the occurrence of welding distortion, and have found that it is important to reduce the temperature of the weld molten pool. I discovered that.

すなわち、溶融池の温度が高ければ高いほど、冷却時の
収縮が大きく溶接ひずみも大きくなる。
That is, the higher the temperature of the molten pool, the greater the shrinkage during cooling and the greater the welding strain.

また、本発明者等は、溶接欠陥のパッカリング現象につ
いて考察を行った結果、パッカリング発生のメカニズム
として、前記引用文献に記載のアーク力による溶融金属
の外部への押し流し以外に、溶融池表面に形成される酸
化物の影響が考えられる。
In addition, as a result of considering the puckering phenomenon of welding defects, the present inventors found that the mechanism of puckering is not only the pushing of the molten metal to the outside by the arc force described in the cited document, but also the surface of the molten pool. This is thought to be due to the effect of oxides formed on the surface.

以上の検討の結果、MIG溶接の溶融池にコールドワイ
ヤを挿入し、溶融池温度を低い温度に制御することによ
り、溶接ひずみの発生を押えることができることを見出
した。
As a result of the above studies, we have found that welding distortion can be suppressed by inserting a cold wire into the molten pool of MIG welding and controlling the molten pool temperature to a low temperature.

また、パッカリング現象についても、溶融池にコールド
ワイヤを挿入することにより、溶融金属を増加させるこ
とが有効であるという知見を得た。
Furthermore, regarding the puckering phenomenon, we have found that it is effective to increase the amount of molten metal by inserting a cold wire into the molten pool.

これらの知見のもと、具体的な溶接条件を広く調査した
結果、以下の条件が適正であるという結論に至った。
Based on these findings, we extensively investigated specific welding conditions and came to the conclusion that the following conditions are appropriate.

先行ワイヤ:アルミコールドワイヤ 後行ワイヤ:アルミ電極ワイヤ コールドワイヤ挿入角(後退角):20〜70度電極ワ
イヤ挿入角(前進角):5〜40度コールドワイヤ狙い
位置;溶接進行方向側の溶融池端 ここで、電極ワイヤを前進角に設定した理由は、溶融池
に発生する酸化物等の不純物を溶接金属中に混入させな
いためであり、コールドワイヤを後退角に設定した理由
は、コールドワイヤを溶融池に挿入した際に流動性が良
く、溶融金属の形成が容易で余盛り高さの小ざい良好な
溶接金属が形成できるからである。
Leading wire: Aluminum cold wire Trailing wire: Aluminum electrode wire Cold wire insertion angle (retreat angle): 20 to 70 degrees Electrode wire insertion angle (advance angle): 5 to 40 degrees Cold wire target position: Melting on the welding direction side IkebataHere, the reason why the electrode wire is set at an advancing angle is to prevent impurities such as oxides generated in the molten pool from being mixed into the weld metal, and the reason why the electrode wire is set at a receding angle is to prevent the cold wire from being mixed into the weld metal. This is because when inserted into the molten pool, it has good fluidity, and it is easy to form molten metal, and it is possible to form a good weld metal with a small excess height.

コールドワイヤ挿入角は、20度未満では挿入時のワイ
ヤ供給速度が大きい場合にはワイヤが溶融池を突き俵け
て直接母材に当たり、ワイヤ供給速度が小ざい場合には
ワイヤが溶融池に入らず、溶滴は溶融池外に飛散する。
If the cold wire insertion angle is less than 20 degrees, if the wire feeding speed during insertion is high, the wire will pass through the molten pool and directly hit the base material, and if the wire feeding speed is small, the wire will not enter the molten pool. First, the droplets scatter outside the molten pool.

また70度を超えるとワイヤ供給速度が大きい場合には
、ワイヤの微少な撮れてアークおよび溶融池が不安定と
なり、ワイヤ供給速度が小ざい場合には、溶滴は溶融池
に入らず、溶融池外に飛散する。したがって、20〜7
0度の範囲とした。
Moreover, if the wire feeding speed exceeds 70 degrees, the wire may be slightly broken, making the arc and molten pool unstable. If the wire feeding speed is small, the droplets will not enter the molten pool and the molten pool will melt. Scattered outside the pond. Therefore, 20-7
The range was 0 degrees.

電極ワイヤ挿入角は、5度未満では溶融池表面に形成す
る酸化物等の不純物が溶接金属中に介在する危険があり
、40度を超えた場合には、アーク力により、コールド
ワイヤの挿入が困難となるため、5〜40度とした。
If the electrode wire insertion angle is less than 5 degrees, there is a risk that impurities such as oxides formed on the surface of the molten pool will be present in the weld metal, and if it exceeds 40 degrees, the arc force will prevent the insertion of the cold wire. Since this would be difficult, the temperature was set at 5 to 40 degrees.

コールドワイヤを溶接進行方向側の溶融池端に挿入する
理由は、溶融が円滑に行われ、アーク柱を安定させるた
めである。溶融池の中央または溶融池外をねらって挿入
すると溶融池外に大きい溶滴が形成され、その溶滴が間
欠的にしか溶融池に入らないために、アーク柱および溶
融池の形成が不安定となり、高品質の溶接金属が得られ
ない。
The reason why the cold wire is inserted into the end of the molten pool on the side in the welding direction is to ensure smooth melting and to stabilize the arc column. If you aim for the center of the molten pool or the outside of the molten pool, large droplets will form outside the molten pool, and the droplets will only enter the molten pool intermittently, making the formation of the arc column and molten pool unstable. Therefore, high quality weld metal cannot be obtained.

電極ワイヤ供給量に対するコールドワイヤ供給量の比を
0.2〜1.3に設定したのは、0.2未満では溶融池
に溶滴を安定して挿入できず、また1、3を超えた場合
は、ビード形状が不安定となるためである。
The reason why the ratio of the cold wire supply amount to the electrode wire supply amount was set to 0.2 to 1.3 was because if it was less than 0.2, the droplet could not be stably inserted into the molten pool, and if it exceeded 1 or 3. In this case, the bead shape becomes unstable.

作   用 電極ワイヤのアークによって形成された溶融池端にコー
ルドワイヤを挿入することにより溶融池の温度を下げる
ことができる。また、同時に溶融金属量も多くなる。
The temperature of the molten pool can be lowered by inserting a cold wire at the end of the molten pool formed by the arc of the working electrode wire. At the same time, the amount of molten metal also increases.

その結果、溶接ひずみやパッカリングの発生が防止され
る。
As a result, welding distortion and puckering are prevented from occurring.

実施例 (実施例1) この発明による溶接方法を第1図に基いて説明する。Example (Example 1) The welding method according to the present invention will be explained based on FIG.

アルミニウムまたはその合金からなる電極ワイヤ(1)
を溶接進行方向に対し後行ワイヤとし、電極ワイヤ(1
)と実質的に同一材質のコールドワイヤ(2)を先行ワ
イヤとし、電極ワイヤ(1)は挿入角(前進角)θ1で
、コールドワイヤ(2)は挿入角(後退角)θ2で溶融
池(3)前端に置き、コールドワイヤと電極ワイヤの供
給量比を0.2〜1.3の範囲に保つようにしてMIG
溶接を行う。
Electrode wire (1) made of aluminum or its alloy
is the trailing wire in the welding direction, and the electrode wire (1
) is the leading wire, and the electrode wire (1) is inserted into the molten pool ( 3) MIG by placing it at the front end and keeping the feed rate ratio of cold wire and electrode wire in the range of 0.2 to 1.3.
Perform welding.

なお、図中の(4)は母材、(5)は溶接金属である。Note that (4) in the figure is the base metal, and (5) is the weld metal.

今、アルミニウム電極ワイヤとアルミニウムコールドワ
イヤを使って、溶接電流300〜500 Amp 。
Now, using aluminum electrode wire and aluminum cold wire, welding current is 300-500 Amp.

溶接速度ioo cm/minの条件のもとて入熱を変
えて溶接し、溶融池温度の変化を調べた。その結果を、
アルミニウム電極ワイヤのみを使って溶接した従来法と
比較して第2図に示す。
Welding was performed by changing the heat input under the conditions of a welding speed of ioo cm/min, and changes in the molten pool temperature were investigated. The result is
Figure 2 shows a comparison with the conventional welding method using only aluminum electrode wires.

この第2図より、この発明法によれば溶融池温度は従来
法に比べ著しく低下し、入熱量が70にJ/craを超
えた場合でも従来法に比べ低いことがわかる。
From FIG. 2, it can be seen that according to the method of the present invention, the molten pool temperature is significantly lower than that of the conventional method, and is lower than that of the conventional method even when the heat input exceeds 70 J/cra.

(実施例2) コールドワイヤ挿入角θ】、電極ワイヤ挿入角θ2、コ
ールドワイヤ狙い位置、電極ワイヤ供給量に対するコー
ルドワイヤ供給量の比rを変化させ、適正条件範囲を調
査した。その結果を第1表に示す。
(Example 2) The appropriate condition range was investigated by changing the cold wire insertion angle θ], the electrode wire insertion angle θ2, the cold wire target position, and the ratio r of the cold wire supply amount to the electrode wire supply amount. The results are shown in Table 1.

なお、溶接電流は300 Amp 、溶接速度は700
cm/win、シールドガス流量はArガス25 (1
/minである。
The welding current was 300 Amp, and the welding speed was 700 Amp.
cm/win, shielding gas flow rate is Ar gas 25 (1
/min.

上記第1表より、電極ワイヤ(1)の挿入角θ1が5〜
40度から外れた試料mlO,15、またコールドワイ
ヤ(2)の挿入角θ2が20〜70度から外れた試料N
nl、  2. 8. 9はいずれも溶接ビードの形成
が不良である。また、コールドワイヤの狙い位置が溶融
地端以外にある試料&、16.17およびコールドワイ
ヤと電極ワイヤの供給量比が0.2〜1.3を外れた試
料tkL18.2Bはいずれも溶接ビードの形成が不良
である。そして、この発明の実施による各試料はいずれ
も溶接ビードの形成は良好であることがわかる。
From Table 1 above, the insertion angle θ1 of the electrode wire (1) is 5~
Sample mlO,15 where the insertion angle of the cold wire (2) deviates from 40 degrees, and sample N where the insertion angle θ2 of the cold wire (2) deviates from 20 to 70 degrees.
nl, 2. 8. No. 9 has poor weld bead formation in all cases. In addition, sample tkL16.17, in which the target position of the cold wire is outside the molten ground edge, and sample tkL18.2B, in which the supply amount ratio of cold wire and electrode wire is outside of 0.2 to 1.3, both cause weld beads. is poorly formed. It can also be seen that the weld bead formation is good in all of the samples obtained by implementing the present invention.

(実施例3) この発明のMIG溶接法と従来法によるMIG溶接法で
、板厚70w+m、長ざ1mのA 5083材のT型継
手の下向き隅肉溶接(等脚長7mm)を、第2表に示す
溶接条件で実施した。
(Example 3) Using the MIG welding method of the present invention and the conventional MIG welding method, downward fillet welding (equal leg length 7 mm) of a T-shaped joint of A 5083 material with a plate thickness of 70 W + m and a length of 1 m was performed as shown in Table 2. The welding was carried out under the welding conditions shown below.

以下余白 第2表 そして、この溶接における溶融池温度と溶接ひずみを測
定した。その結果を第3表に示す。この結果より、この
発明の実施によれば、従来法に比べ溶融池温度が低くな
り、溶融ひずみも小さくなることがわかる。
Table 2 below shows the molten pool temperature and welding strain in this welding. The results are shown in Table 3. From these results, it can be seen that according to the implementation of the present invention, the molten pool temperature is lower than that of the conventional method, and the melt strain is also reduced.

なお、溶融池の温度は赤外線放射温度計を用いて測定し
た。
Note that the temperature of the molten pool was measured using an infrared radiation thermometer.

(実施例4) パッカリングは溶接電流を過大にすれば発生することか
ら、第4表に示す溶接条件でこの発明法と従来法で溶接
を行い、パッカリング発生電流を比較した。その結果を
第3図に示づ”。なお、コールドワイヤ溶融量は45 
a/minで溶接した6第4表 第3図の結果より、この開明は従来法に比べ溶融量を大
きく1ノでもパッカリングが発生しにくいことがわかる
(Example 4) Since puckering occurs when the welding current is excessively high, welding was carried out using the present invention method and the conventional method under the welding conditions shown in Table 4, and the puckering generation currents were compared. The results are shown in Figure 3.”The amount of cold wire melting was 45
From the results shown in Table 4 and Figure 3 for welding at a/min. 6, it can be seen that this method allows for a larger melting amount than the conventional method, and puckering is less likely to occur even at 1 min.

この外、この発明法の溶接部の放射線透過試験や溶接金
属の引張り試験を(うったが、従来法と同様の成績であ
った。
In addition, we conducted a radiographic examination of the welded part and a tensile test of the weld metal using the method of this invention, but the results were similar to those of the conventional method.

発明の効果 この発明は、コールドワイヤを一定条件で、溶融池に挿
入することにより、溶融池の温度をイ1至下させ、溶融
金属量を多くすることにより、溶接ひずみを抑え、かつ
4パツカリングを防止することができる。そのため、ア
ルミニウムとその合金のMrG溶接の能率向上を図るこ
とができる。
Effects of the Invention This invention suppresses welding distortion by inserting a cold wire into the molten pool under certain conditions to lower the temperature of the molten pool to a minimum and increase the amount of molten metal. can be prevented. Therefore, it is possible to improve the efficiency of MrG welding of aluminum and its alloy.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明を実施する際の電極ワイA・とコール
ドワイヤの位置を示す説明図、第2図(3h二の発明法
と従来法とによるMIG溶接にお(副る入熱量と)δ融
池湿度との関係を示すグラフ、第3[;qはこの発明法
と従来法とによりix・11 G溶接1・た1際のパッ
カリング発生域を示ず図表であト)5゜1・・・電極ワ
イヤ    2・・・コールビワ1′ヤ3・・・溶融池
       4・・・母材5・・・溶接金属 θ14 θ2・・・挿入角 第1図 第2図 ノ、 鳩(KJ、会)
Fig. 1 is an explanatory diagram showing the positions of the electrode wire A and the cold wire when carrying out the present invention, and Fig. 2 (secondary heat input and Graph showing the relationship between δ and molten pool humidity, 3rd [; q is a diagram that does not show the area where puckering occurs during G welding 1 and 1 by this invention method and the conventional method. 1... Electrode wire 2... Call biwa 1' layer 3... Molten pool 4... Base metal 5... Weld metal θ14 θ2... Insertion angle , Association)

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 アルミニウムとその合金のMIG溶接において、M
IG溶接用電極ワイヤと、その電極ワイヤと実質的に同
一成分のコールドワイヤを下記条件で挿入することを特
徴とするアルミニウムとその合金のMIG溶接法。 条件 先行ワイヤ:アルミコールドワイヤ 後行ワイヤ:アルミ電極ワイヤ コールドワイヤ挿入角(後退角):20〜70度電極ワ
イヤ挿入角(前進角):5〜40度 コールドワイヤ狙い位置:溶接進行方向側の溶融池端 (コールドワイヤ供給量g/min)/(電極ワイヤ供
給量g/min)=0.2〜1.3
[Claims] 1. In MIG welding of aluminum and its alloys, M
A MIG welding method for aluminum and its alloys, which comprises inserting an IG welding electrode wire and a cold wire having substantially the same composition as the electrode wire under the following conditions. Conditions Leading wire: Aluminum cold wire Trailing wire: Aluminum electrode wire Cold wire insertion angle (backward angle): 20 to 70 degrees Electrode wire insertion angle (advance angle): 5 to 40 degrees Cold wire target position: On the welding direction side Molten pool end (cold wire supply amount g/min)/(electrode wire supply amount g/min) = 0.2 to 1.3
JP27019388A 1988-10-26 1988-10-26 MIG welding method for aluminum and its alloys Pending JPH02117777A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5256856A (en) * 1991-04-15 1993-10-26 Kyodo Oxygen Co., Ltd. Welding method for aluminum alloys
JPH0663754A (en) * 1992-08-20 1994-03-08 Hitachi Zosen Corp Gas shield arc welding method

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