JPH02127981A - チタン合金の溶接方法 - Google Patents
チタン合金の溶接方法Info
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- JPH02127981A JPH02127981A JP63277128A JP27712888A JPH02127981A JP H02127981 A JPH02127981 A JP H02127981A JP 63277128 A JP63277128 A JP 63277128A JP 27712888 A JP27712888 A JP 27712888A JP H02127981 A JPH02127981 A JP H02127981A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
（産業上の利用分野）
この発明は、とくにβ安定化元素であるＶを多量に含有
するチタン合金同士を接合するのに利用されるチタン合
金の溶接方法に関するものである。 （従来の技術） チタンにＶ 、 Ｍ ｏ等のβ安定化元素を固溶させる
と、β→αの変態点が低下し、室温において比較的容易
にβ相を残留させることができる。−殻内にこのβ相は
準安定相であって、時効処理を加えることにより相分解
を起こし、α相を析出して硬化していく。 この種のβ型チタン合金としては種々のものがあるが、
なかでもβ安定化元素であるＶを多量に含有する１５％
Ｖ−３％ＡＪＩ−３％Ｃｒ−３％Ｓｎ系のチタン合金は
、比強度が大であるとともに冷間における加工性や熱処
理性に優れた合金であるため、近年、α安定化元素であ
るＡｎをα−Ｔｉ中の室温での固溶限近くまで多量に含
有させた従来の６％Ａｎ−４％Ｖ系のチタン合金に代わ
って、ロケットや航空機の素材として積極的に採用する
試みがなされるようになってきている。 そして、ロケットや航空機の素材として使用されるに際
し、ボルトや鋲などによる機械的な接合のほか、冶金的
な接合である溶接法が採用されることも多く、溶接法と
しては、レーザービーム溶接、電子ビーム溶接、プラズ
マアーク溶接あるいはＴＩＧ溶接などの高エネルギ密度
熱源を用いる方法があった。 （発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述した１５％Ｖ−３％ＡＭ−３％Ｃｒ
−３％Ｓｎ系のβ型チタン合金同士の接合に際して高エ
ネルギ密度熱源を用いた溶接法を採用し、溶接後の時効
処理時における時効処理条件を母材部分に対応させて設
定した場合に溶接部分の破壊靭性（ＫＩｃ）が劣ったも
のになりやすく、母材部分のに！ｃ値に比べて溶接部分
のＫＩＣ値がかなり低いものになることがあり、継手と
しての実用性に乏しいことがあるという課題を有してい
た。 （発明の目的） この発明は、上述した従来の課題を解決すべくなされた
もので、１５％Ｖ−３％Ａ文−３％Ｃｒ−３％Ｓｎを主
成分とするチタン合金の延性および破壊靭性（ＫＸｃ）
は、強度と結晶粒度に大きく依存し、とくに結晶粒度が
粗大である場合に著しい脆化を生ずることに着目し、こ
の種のチタン合金の溶接部分における信頼性を向上させ
るためには、溶接部分の結晶粒の粗大化をおさえること
、溶接部分の強度を母材部分の強度よりも低くおさえた
階段状の硬度分布を与えること、などの方策が考えられ
ることを考慮し、とくに溶接部分の組織を適切なものと
することによって、母材部分の強度を高いものに維持す
ると同時に溶接部分の靭性を向上させたチタン合金溶接
継手を得ることが可能であるチタン合金の溶接方法を提
供することを目的としている。
するチタン合金同士を接合するのに利用されるチタン合
金の溶接方法に関するものである。 （従来の技術） チタンにＶ 、 Ｍ ｏ等のβ安定化元素を固溶させる
と、β→αの変態点が低下し、室温において比較的容易
にβ相を残留させることができる。−殻内にこのβ相は
準安定相であって、時効処理を加えることにより相分解
を起こし、α相を析出して硬化していく。 この種のβ型チタン合金としては種々のものがあるが、
なかでもβ安定化元素であるＶを多量に含有する１５％
Ｖ−３％ＡＪＩ−３％Ｃｒ−３％Ｓｎ系のチタン合金は
、比強度が大であるとともに冷間における加工性や熱処
理性に優れた合金であるため、近年、α安定化元素であ
るＡｎをα−Ｔｉ中の室温での固溶限近くまで多量に含
有させた従来の６％Ａｎ−４％Ｖ系のチタン合金に代わ
って、ロケットや航空機の素材として積極的に採用する
試みがなされるようになってきている。 そして、ロケットや航空機の素材として使用されるに際
し、ボルトや鋲などによる機械的な接合のほか、冶金的
な接合である溶接法が採用されることも多く、溶接法と
しては、レーザービーム溶接、電子ビーム溶接、プラズ
マアーク溶接あるいはＴＩＧ溶接などの高エネルギ密度
熱源を用いる方法があった。 （発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述した１５％Ｖ−３％ＡＭ−３％Ｃｒ
−３％Ｓｎ系のβ型チタン合金同士の接合に際して高エ
ネルギ密度熱源を用いた溶接法を採用し、溶接後の時効
処理時における時効処理条件を母材部分に対応させて設
定した場合に溶接部分の破壊靭性（ＫＩｃ）が劣ったも
のになりやすく、母材部分のに！ｃ値に比べて溶接部分
のＫＩＣ値がかなり低いものになることがあり、継手と
しての実用性に乏しいことがあるという課題を有してい
た。 （発明の目的） この発明は、上述した従来の課題を解決すべくなされた
もので、１５％Ｖ−３％Ａ文−３％Ｃｒ−３％Ｓｎを主
成分とするチタン合金の延性および破壊靭性（ＫＸｃ）
は、強度と結晶粒度に大きく依存し、とくに結晶粒度が
粗大である場合に著しい脆化を生ずることに着目し、こ
の種のチタン合金の溶接部分における信頼性を向上させ
るためには、溶接部分の結晶粒の粗大化をおさえること
、溶接部分の強度を母材部分の強度よりも低くおさえた
階段状の硬度分布を与えること、などの方策が考えられ
ることを考慮し、とくに溶接部分の組織を適切なものと
することによって、母材部分の強度を高いものに維持す
ると同時に溶接部分の靭性を向上させたチタン合金溶接
継手を得ることが可能であるチタン合金の溶接方法を提
供することを目的としている。
（課題を解決するための手段）
この発明に係るチタン合金の溶接方法は、重量％で、Ｖ
：１４．０〜１６．０％、Ａ文：２．５〜３．５％、Ｃ
ｒ：２．５〜３．５％、Ｓｎ：２．５〜３．５％を基本
成分として含有し、その他必要に応じてＯ：ｏ、１８％
以下、Ｆｅ二０．２５％以下を含有し、同じく必要に応
じてＮ：０．０３％以下、Ｈ：０．０１５％以下、Ｃ：
０．０３％以下に規制し、同じく必要に応じて上記以外
の不純物成分の各々の上限を０．１０％に規制し、すべ
ての不純物の合計量を０．３０％以下に規制したチタン
合金同士を接合するに際して、重量％で、Ａ文：５．５
０〜６．７５％、Ｖ：３．５〜４．５％を基本成分とし
て含有し、必要に応じてＯ：ｏ、１８％以下、Ｆｅ：０
．３０％以下を含有し、同じく必要に応じてＮ：０．０
３％以下、Ｈ：０．０１５％以下、Ｃ：０．０５％以下
、Ｙ：０．００５％以下に規制し、同じ〈必要に応じて
上記以外の不純物成分の各々の上限を０．１０％以下に
規制し、すべての不純物の合計量を０．４０％以下に規
制したチタン合金溶接材料を用いて高エネルギ密度熱源
により溶融接合するようにしたことを特徴としており、
このようなチタン合金の溶接方法の構成を上述した従来
の課題を解決するための手段としている。 この発明が適用されるチタン合金は、上述したように、
Ｖ： １４．０〜１６．０％、Ａ！；Ｌ：２．５〜３．
５％、Ｃｒ：２．５〜３．５％、Ｓｎ：２．５〜３．５
％を基本成分として含有するものである。この場合、■
はチタンに対しβ安定化元素として作用してチタン合金
のβ組織が室温において安定して残留し、加工性の優れ
たチタン合金が得られるようにするのに有効な元素であ
り、このような効果を十分に得るためには１４．０〜１
６．０％の範囲とするのが好ましい、また、Ａ！；Ｌは
チタンに対してα安定化元素として作用するが、β型チ
タン合金においては強度の増大ならびにクリープ特性の
向上に寄与する元素であって、このような効果を十分に
得るためには２．５〜３．５％の範囲とするのが好まし
い。 さらに、Ｃｒはチタンに対しβ安定化元素として作用し
、チタン合金の強度および靭性を向上させるのに有効な
元素であって、このような効果を十分に得るためには２
．５〜３．５％の範囲とするのが好ましい、さらにまた
、Ｓｎはチタンのα安定化およびβ安定化にとって中立
的な作用を有し、チタン合金の耐熱性を向上させるのに
有効な元素であって、このような効果を十分に得るため
には２．５〜３．５％の範囲とするのが好ましい。 また、０はチタンに対してα安定化元素として作用する
が、β型チタン合金においてはその強度の向上に寄与す
るので、強度コントロールのために必要に応じて適量含
有させるのもよいが、０．１８％を超えると靭性の低下
をもたらすので好ましくなく、Ｆｅも強度の向上に寄与
するので１強度コントロールのために必要に応じて適量
含有させるのもよいが、０．２５％を超えると靭性の低
下をもたらすこととなるので好ましくない。 さらに、不純物元素において、Ｎが多いと母材部分の靭
性が低下するので０．０３％以下に抑制することが望ま
しく、Ｈが多いときにも母材部分の靭性の低下をもたら
すこととなるので０．０１５％以下に抑制することが望
ましく、Ｃが多いときにも母材部分の靭性を低下させる
こととなるので０．０３％以下に抑制することが望まし
い。 さらにまた、上記以外の不純物成分においても母材部分
の靭性を低下させることなく良好な機械的性質が得られ
るようにするために各々０．１０％以下に抑えることが
望ましく、同様の理由から不純物元素の合計量において
０．３０％以下に抑えることが望ましい。 このような成分組成をもつβ型のチタン合金同士を接合
するに際して、この発明においては、上述したように、
Ａ文：５．５０〜６．７５％、Ｖ：３．５〜４．５％を
基本成分として含有するα＋β型のチタン合金溶接材料
が用いられる。この場合、Ａｎはチタンに対してα安定
化元素として作用するが、このチタン合金溶接材料を用
いて溶接することによって溶接部の強度および靭性を向
上させるのに有効な元素である。そして、このような効
果を十分に得るためにはチタン合金溶接材料中のＡｆＬ
量が５．５０〜６，７５％の範囲となるようにするのが
好ましい、また、■はチタンに対しβ安定化元素として
作用し、溶接部の靭性を向上させるが、このような効果
を十分に得るためには３．５〜４．５％の範囲とするの
が好ましい。 また、０はチタンに対してα安定化元素として作用する
が、溶接部に適量含有されると強度を向上させる効果が
あるので、必要に応じて適量含有させるのもよいが、０
．１８％を超えると溶接部分の靭性を低下させるので好
ましくなく、より望ましくは０．０８％以下とするのが
よく、Ｆｅも溶接部分の強度の向上に寄与するので、必
要に応じて適量含有させるのもよいが、０．３０％を超
えると溶接部分の靭性を低下させるので好ましくなく、
より望ましくは０．１５％以下とするのがよい。 さらに、不純物元素において、Ｎが多いと溶接部分の靭
性が低下するので０．０３％以下、より望ましくは０．
０１２％以下に抑制することが望ましく、Ｈが多いとき
にも溶接部分の靭性が低下するので０．０１５％以下、
より望ましくは０．００５％以下に抑制することが望ま
しく、Ｃが多いときにも溶接部分の靭性が低下するので
０．０５％以下、より望ましくは０．０３％以下に抑制
することが望ましく、Ｙが多いときにも溶接部分の靭性
が低下するので０．００５％以下に抑制することが望ま
しい。 さらにまた、上記以外の不純物成分においても溶接部分
の靭性を低下させることなく良好な機械的性質が得られ
るようにするために各々０．１０％以下、より望ましく
は０．０３％以下に抑制することが望ましく、同様の理
由から不純物元素の合計量において０．４０％以下、よ
り望ましくは０．１０％以下に抑制することが望ましい
。 そして、前述した成分組成をもつチタン合金同士を上述
した成分組成をもつチタン合金溶接材料を用いて接合す
るに際しては、高エネルキ密度熱源を用いて溶融接合す
るが、この溶融接合前にチタン合金母材に対して時効処
理を施して母材の強度をあらかじめ高めておくのもよい
、そして、前記チタン合金母材に対して高エネルギ密度
熱源を用いて溶融接合を行うが、この場合具体的にはＴ
ＩＧ（Ｔｕｎｇｓｔｅｎ ＩｎｅｒｔＧａｓ）溶接法
、電子ビーム溶接（ＥＢＷ）法。 レーザービーム溶接（ＬＢＷ）法などを採用することが
でき、ＴＩＧ溶接法の場合には上述した成分組成をもつ
チタン合金溶接材料からなる溶加棒や溶加ワイヤを使用
し、電子ビーム溶接法やレーザービーム溶接法の場合に
は上述した成分組成をもつチタン合金溶接材料からなる
インサート材を使用することが可能であるが、とくに限
定されない。 （発明の作用） この発明に係るチタン合金の溶接方法では、重量％で、
Ｖ：１４．０〜１６．０％、Ａ４Ｑ、：２．５〜３．５
％、Ｃｒ：２．５〜３．５％、Ｓｎ：２．５〜３．５％
を基本成分として含有するチタン合金同士を接合するに
際し、重量％で、Ａｕ：５．５０〜６．７５％、 ■
＝ ３．５〜４．５％を基本成分として含有するチタン
合金溶接材料を用いて高エネルギ密度熱源により溶融接
合するようにしているので、溶融部分の組織が針状α組
織となり、母材部分の強度が高くかつ溶接部分の靭性を
向上させたものとなる。 （実施例） この実施例では、第１表に示す組成をもつ板厚１０ｍｍ
のβ型チタン合金１，２同士を当該チタン合金１．２と
は異種のα＋β型チタン合金溶接材料３を用いて溶接し
た場合を示す。 すなわち、溶接に際して、後記第１表に示す組成のチタ
ン合金１，２に対し、１０７３”Ｋで１．８ｋｓの溶体
化処理を施したあと、上記チタン合金１，２同士を各々
の接合部１ａ、２ａで突き合わせ、それらの間で開先部
分４，４が形成された状態とし、次いで第２表に示す組
成のα＋β型チタン合金溶接材料３を用いて第３表に示
す溶接条件でＴＩＧ溶接トーチ５によるＴＩＧ溶接を行
って、前記開先部分４．４に母材とは異種のチタン合金
溶接材料３を肉感溶接して溶接肉盛部６．６を形成し、
続いて７６３°にで時効処理を施した。 そして、このようなチタン合金１，２同士の異種材料に
よる肉盛溶接を３回実施し、各溶接肉盛部６，６の部分
より破壊靭性試験片（Ａ Ｓ ＴＭＥ３９９ ＣＴ
ＴＹＰＥ）を採取して溶接継手部分の破壊靭性（ＫＸ
ｃ）を測定した。この結果を第４表に示す。 （比較例） この比較例では、前記実施例と同じく第１表に示す組成
をもつ板厚１０ｍｍのβ型チタン合金１．２同士を当該
チタン合金１，２と同種のβ型チタン合金溶接材料（３
）を用いて溶接した場合を示す。 すなわち、溶接に際して、後記第１表に示す組成のチタ
ン合金１，２に対し、１０７３°にで１．８ｋｓの溶体
化処理を施したあと、上記チタン合金１，２同士を各々
の接合部１ａ、２ａで突き合わせてそれらの間で開先部
分４，４が形成された状態とし、次いで第１表に示した
溶接母材の化学成分と同じ組成のβ型チタン合金溶接材
料（３）を用いて第３表に示す溶接条件でＴＩＧ溶接ト
ーチ５によるＴＩＧ溶接を行って、前記開先部分４，４
に母材と同種のチタン合金溶接材料（３）を肉盛溶接し
て溶接肉盛部（６、６）を形成し、続いて７６３’にで
時効処理を施した。 そして、このようなチタン合金１，２同士の同種材料に
よる肉盛溶接を２回実施し、各肉盛溶接部（６、６）よ
り破壊靭性試験片（Ａ Ｓ ＴＭＥ３９９ ＣＴ
ＴＹＰＥ）を採取して溶接継手部分の破壊靭性（Ｋｔｃ
）を測定した。この結果を第４表に示す。 第 表 第 表 第 表 第４表に示す結果より明らかなように、母材チタン合金
１，２と異種のチタン合金溶接材料３を用いて肉盛溶接
を行った実施例陽、１〜５においては、破壊靭性（Ｋｗ
ｃ）が約１７０Ｋｇｆ・ｍ ｍ −Ｔ 前後ないしは
それ以上となっており、母材チタン合金１，２と同種の
チタン合金溶接材料（３）を用いて肉盛溶接を行った比
較例Ｎｏ、１．２の場合に比べてかなり優れた靭性を示
す溶接璧手部分が得られたことが確かめられた。
：１４．０〜１６．０％、Ａ文：２．５〜３．５％、Ｃ
ｒ：２．５〜３．５％、Ｓｎ：２．５〜３．５％を基本
成分として含有し、その他必要に応じてＯ：ｏ、１８％
以下、Ｆｅ二０．２５％以下を含有し、同じく必要に応
じてＮ：０．０３％以下、Ｈ：０．０１５％以下、Ｃ：
０．０３％以下に規制し、同じく必要に応じて上記以外
の不純物成分の各々の上限を０．１０％に規制し、すべ
ての不純物の合計量を０．３０％以下に規制したチタン
合金同士を接合するに際して、重量％で、Ａ文：５．５
０〜６．７５％、Ｖ：３．５〜４．５％を基本成分とし
て含有し、必要に応じてＯ：ｏ、１８％以下、Ｆｅ：０
．３０％以下を含有し、同じく必要に応じてＮ：０．０
３％以下、Ｈ：０．０１５％以下、Ｃ：０．０５％以下
、Ｙ：０．００５％以下に規制し、同じ〈必要に応じて
上記以外の不純物成分の各々の上限を０．１０％以下に
規制し、すべての不純物の合計量を０．４０％以下に規
制したチタン合金溶接材料を用いて高エネルギ密度熱源
により溶融接合するようにしたことを特徴としており、
このようなチタン合金の溶接方法の構成を上述した従来
の課題を解決するための手段としている。 この発明が適用されるチタン合金は、上述したように、
Ｖ： １４．０〜１６．０％、Ａ！；Ｌ：２．５〜３．
５％、Ｃｒ：２．５〜３．５％、Ｓｎ：２．５〜３．５
％を基本成分として含有するものである。この場合、■
はチタンに対しβ安定化元素として作用してチタン合金
のβ組織が室温において安定して残留し、加工性の優れ
たチタン合金が得られるようにするのに有効な元素であ
り、このような効果を十分に得るためには１４．０〜１
６．０％の範囲とするのが好ましい、また、Ａ！；Ｌは
チタンに対してα安定化元素として作用するが、β型チ
タン合金においては強度の増大ならびにクリープ特性の
向上に寄与する元素であって、このような効果を十分に
得るためには２．５〜３．５％の範囲とするのが好まし
い。 さらに、Ｃｒはチタンに対しβ安定化元素として作用し
、チタン合金の強度および靭性を向上させるのに有効な
元素であって、このような効果を十分に得るためには２
．５〜３．５％の範囲とするのが好ましい、さらにまた
、Ｓｎはチタンのα安定化およびβ安定化にとって中立
的な作用を有し、チタン合金の耐熱性を向上させるのに
有効な元素であって、このような効果を十分に得るため
には２．５〜３．５％の範囲とするのが好ましい。 また、０はチタンに対してα安定化元素として作用する
が、β型チタン合金においてはその強度の向上に寄与す
るので、強度コントロールのために必要に応じて適量含
有させるのもよいが、０．１８％を超えると靭性の低下
をもたらすので好ましくなく、Ｆｅも強度の向上に寄与
するので１強度コントロールのために必要に応じて適量
含有させるのもよいが、０．２５％を超えると靭性の低
下をもたらすこととなるので好ましくない。 さらに、不純物元素において、Ｎが多いと母材部分の靭
性が低下するので０．０３％以下に抑制することが望ま
しく、Ｈが多いときにも母材部分の靭性の低下をもたら
すこととなるので０．０１５％以下に抑制することが望
ましく、Ｃが多いときにも母材部分の靭性を低下させる
こととなるので０．０３％以下に抑制することが望まし
い。 さらにまた、上記以外の不純物成分においても母材部分
の靭性を低下させることなく良好な機械的性質が得られ
るようにするために各々０．１０％以下に抑えることが
望ましく、同様の理由から不純物元素の合計量において
０．３０％以下に抑えることが望ましい。 このような成分組成をもつβ型のチタン合金同士を接合
するに際して、この発明においては、上述したように、
Ａ文：５．５０〜６．７５％、Ｖ：３．５〜４．５％を
基本成分として含有するα＋β型のチタン合金溶接材料
が用いられる。この場合、Ａｎはチタンに対してα安定
化元素として作用するが、このチタン合金溶接材料を用
いて溶接することによって溶接部の強度および靭性を向
上させるのに有効な元素である。そして、このような効
果を十分に得るためにはチタン合金溶接材料中のＡｆＬ
量が５．５０〜６，７５％の範囲となるようにするのが
好ましい、また、■はチタンに対しβ安定化元素として
作用し、溶接部の靭性を向上させるが、このような効果
を十分に得るためには３．５〜４．５％の範囲とするの
が好ましい。 また、０はチタンに対してα安定化元素として作用する
が、溶接部に適量含有されると強度を向上させる効果が
あるので、必要に応じて適量含有させるのもよいが、０
．１８％を超えると溶接部分の靭性を低下させるので好
ましくなく、より望ましくは０．０８％以下とするのが
よく、Ｆｅも溶接部分の強度の向上に寄与するので、必
要に応じて適量含有させるのもよいが、０．３０％を超
えると溶接部分の靭性を低下させるので好ましくなく、
より望ましくは０．１５％以下とするのがよい。 さらに、不純物元素において、Ｎが多いと溶接部分の靭
性が低下するので０．０３％以下、より望ましくは０．
０１２％以下に抑制することが望ましく、Ｈが多いとき
にも溶接部分の靭性が低下するので０．０１５％以下、
より望ましくは０．００５％以下に抑制することが望ま
しく、Ｃが多いときにも溶接部分の靭性が低下するので
０．０５％以下、より望ましくは０．０３％以下に抑制
することが望ましく、Ｙが多いときにも溶接部分の靭性
が低下するので０．００５％以下に抑制することが望ま
しい。 さらにまた、上記以外の不純物成分においても溶接部分
の靭性を低下させることなく良好な機械的性質が得られ
るようにするために各々０．１０％以下、より望ましく
は０．０３％以下に抑制することが望ましく、同様の理
由から不純物元素の合計量において０．４０％以下、よ
り望ましくは０．１０％以下に抑制することが望ましい
。 そして、前述した成分組成をもつチタン合金同士を上述
した成分組成をもつチタン合金溶接材料を用いて接合す
るに際しては、高エネルキ密度熱源を用いて溶融接合す
るが、この溶融接合前にチタン合金母材に対して時効処
理を施して母材の強度をあらかじめ高めておくのもよい
、そして、前記チタン合金母材に対して高エネルギ密度
熱源を用いて溶融接合を行うが、この場合具体的にはＴ
ＩＧ（Ｔｕｎｇｓｔｅｎ ＩｎｅｒｔＧａｓ）溶接法
、電子ビーム溶接（ＥＢＷ）法。 レーザービーム溶接（ＬＢＷ）法などを採用することが
でき、ＴＩＧ溶接法の場合には上述した成分組成をもつ
チタン合金溶接材料からなる溶加棒や溶加ワイヤを使用
し、電子ビーム溶接法やレーザービーム溶接法の場合に
は上述した成分組成をもつチタン合金溶接材料からなる
インサート材を使用することが可能であるが、とくに限
定されない。 （発明の作用） この発明に係るチタン合金の溶接方法では、重量％で、
Ｖ：１４．０〜１６．０％、Ａ４Ｑ、：２．５〜３．５
％、Ｃｒ：２．５〜３．５％、Ｓｎ：２．５〜３．５％
を基本成分として含有するチタン合金同士を接合するに
際し、重量％で、Ａｕ：５．５０〜６．７５％、 ■
＝ ３．５〜４．５％を基本成分として含有するチタン
合金溶接材料を用いて高エネルギ密度熱源により溶融接
合するようにしているので、溶融部分の組織が針状α組
織となり、母材部分の強度が高くかつ溶接部分の靭性を
向上させたものとなる。 （実施例） この実施例では、第１表に示す組成をもつ板厚１０ｍｍ
のβ型チタン合金１，２同士を当該チタン合金１．２と
は異種のα＋β型チタン合金溶接材料３を用いて溶接し
た場合を示す。 すなわち、溶接に際して、後記第１表に示す組成のチタ
ン合金１，２に対し、１０７３”Ｋで１．８ｋｓの溶体
化処理を施したあと、上記チタン合金１，２同士を各々
の接合部１ａ、２ａで突き合わせ、それらの間で開先部
分４，４が形成された状態とし、次いで第２表に示す組
成のα＋β型チタン合金溶接材料３を用いて第３表に示
す溶接条件でＴＩＧ溶接トーチ５によるＴＩＧ溶接を行
って、前記開先部分４．４に母材とは異種のチタン合金
溶接材料３を肉感溶接して溶接肉盛部６．６を形成し、
続いて７６３°にで時効処理を施した。 そして、このようなチタン合金１，２同士の異種材料に
よる肉盛溶接を３回実施し、各溶接肉盛部６，６の部分
より破壊靭性試験片（Ａ Ｓ ＴＭＥ３９９ ＣＴ
ＴＹＰＥ）を採取して溶接継手部分の破壊靭性（ＫＸ
ｃ）を測定した。この結果を第４表に示す。 （比較例） この比較例では、前記実施例と同じく第１表に示す組成
をもつ板厚１０ｍｍのβ型チタン合金１．２同士を当該
チタン合金１，２と同種のβ型チタン合金溶接材料（３
）を用いて溶接した場合を示す。 すなわち、溶接に際して、後記第１表に示す組成のチタ
ン合金１，２に対し、１０７３°にで１．８ｋｓの溶体
化処理を施したあと、上記チタン合金１，２同士を各々
の接合部１ａ、２ａで突き合わせてそれらの間で開先部
分４，４が形成された状態とし、次いで第１表に示した
溶接母材の化学成分と同じ組成のβ型チタン合金溶接材
料（３）を用いて第３表に示す溶接条件でＴＩＧ溶接ト
ーチ５によるＴＩＧ溶接を行って、前記開先部分４，４
に母材と同種のチタン合金溶接材料（３）を肉盛溶接し
て溶接肉盛部（６、６）を形成し、続いて７６３’にで
時効処理を施した。 そして、このようなチタン合金１，２同士の同種材料に
よる肉盛溶接を２回実施し、各肉盛溶接部（６、６）よ
り破壊靭性試験片（Ａ Ｓ ＴＭＥ３９９ ＣＴ
ＴＹＰＥ）を採取して溶接継手部分の破壊靭性（Ｋｔｃ
）を測定した。この結果を第４表に示す。 第 表 第 表 第 表 第４表に示す結果より明らかなように、母材チタン合金
１，２と異種のチタン合金溶接材料３を用いて肉盛溶接
を行った実施例陽、１〜５においては、破壊靭性（Ｋｗ
ｃ）が約１７０Ｋｇｆ・ｍ ｍ −Ｔ 前後ないしは
それ以上となっており、母材チタン合金１，２と同種の
チタン合金溶接材料（３）を用いて肉盛溶接を行った比
較例Ｎｏ、１．２の場合に比べてかなり優れた靭性を示
す溶接璧手部分が得られたことが確かめられた。
この発明に係るチタン合金の溶接方法は、重量％で、Ｖ
： １４．０〜１６．０％、Ａｎ ： ２ 、５〜３．
５％、Ｃｒ：２．５〜３．５％、Ｓｎ：２．５〜３．５
％を基本成分として含有するチタン合金同士を接合する
に際し、重量％で、ＡＪＩ：５．５０〜６．７５％、Ｖ
：３．５〜４．５％を基本成分として含有するチタン合
金溶接材料を用いて高エネルギ密度熱源により溶融接合
するようにしたから、溶融部分の組織が好適なものとな
っていて、母材部分の強度は高いものに維持すると同時
に溶接部分の靭性を向上させたチタン合金溶接継手を得
ることが可能であり、比強度、耐食性ならびに冷間加工
性等に優れた１５％Ｖ−３％Ａｎ−３％Ｃｒ−３％Ｓｎ
系のβ型チタン合金の適用範囲をさらに拡大することが
できるようになるという著しく優れた効果がもたらされ
る。
： １４．０〜１６．０％、Ａｎ ： ２ 、５〜３．
５％、Ｃｒ：２．５〜３．５％、Ｓｎ：２．５〜３．５
％を基本成分として含有するチタン合金同士を接合する
に際し、重量％で、ＡＪＩ：５．５０〜６．７５％、Ｖ
：３．５〜４．５％を基本成分として含有するチタン合
金溶接材料を用いて高エネルギ密度熱源により溶融接合
するようにしたから、溶融部分の組織が好適なものとな
っていて、母材部分の強度は高いものに維持すると同時
に溶接部分の靭性を向上させたチタン合金溶接継手を得
ることが可能であり、比強度、耐食性ならびに冷間加工
性等に優れた１５％Ｖ−３％Ａｎ−３％Ｃｒ−３％Ｓｎ
系のβ型チタン合金の適用範囲をさらに拡大することが
できるようになるという著しく優れた効果がもたらされ
る。
第１図はこの発明に係るチタン合金の溶接方法の実施要
領を示す説明図である。 １．２・・・チタン合金、 ３・・・チタン合金溶接材料、 ５・・・高エネルギ密度熱源。
領を示す説明図である。 １．２・・・チタン合金、 ３・・・チタン合金溶接材料、 ５・・・高エネルギ密度熱源。
Claims (1)
- （１）重量％で、Ｖ：１４．０〜１６．０％、Ａｌ：２
．５〜３．５％、Ｃｒ：２．５〜３．５％、Ｓｎ：２．
５〜３．５％を基本成分として含有するチタン合金同士
を接合するに際し、重量％で、Ａｌ：５．５０〜６．７
５％、Ｖ：３．５〜４．５％を基本成分として含有する
チタン合金溶接材料を用いて高エネルギ密度熱源により
溶融接合することを特徴とするチタン合金の溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63277128A JPH0815667B2 (ja) | 1988-11-01 | 1988-11-01 | チタン合金の溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63277128A JPH0815667B2 (ja) | 1988-11-01 | 1988-11-01 | チタン合金の溶接方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02127981A true JPH02127981A (ja) | 1990-05-16 |
| JPH0815667B2 JPH0815667B2 (ja) | 1996-02-21 |
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ID=17579183
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63277128A Expired - Fee Related JPH0815667B2 (ja) | 1988-11-01 | 1988-11-01 | チタン合金の溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0815667B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002361473A (ja) * | 2001-05-31 | 2002-12-18 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | クラッド鋼接続方法 |
| CN101966622A (zh) * | 2010-04-27 | 2011-02-09 | 中国运载火箭技术研究院 | 一种Ti3Al基合金激光焊接及焊后热处理方法 |
| CN106735900A (zh) * | 2016-11-11 | 2017-05-31 | 北京首钢冷轧薄板有限公司 | 一种激光焊接的方法 |
| CN110340564A (zh) * | 2018-04-04 | 2019-10-18 | 波音公司 | 利用不同的钛合金填料金属以得到增强的疲劳寿命的焊接钛结构 |
| CN114160979A (zh) * | 2021-12-29 | 2022-03-11 | 西南交通大学 | 一种用于钛合金焊接的Ti-A1-V-Y填充层及其焊接方法 |
| CN115283696A (zh) * | 2022-06-24 | 2022-11-04 | 江苏靖宁智能制造有限公司 | 一种厚板钛合金双侧激光沉积连接工艺 |
| CN116871655A (zh) * | 2023-07-24 | 2023-10-13 | 中国机械总院集团哈尔滨焊接研究所有限公司 | 一种Ti2AlNb基合金的焊接方法 |
-
1988
- 1988-11-01 JP JP63277128A patent/JPH0815667B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| JP2002361473A (ja) * | 2001-05-31 | 2002-12-18 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | クラッド鋼接続方法 |
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| JP2019181563A (ja) * | 2018-04-04 | 2019-10-24 | ザ・ボーイング・カンパニーＴｈｅＢｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ | 疲労寿命向上のための異種チタン合金溶加材を利用した溶接チタン構造体 |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0815667B2 (ja) | 1996-02-21 |
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