JPH08504367A - アルミニウムのアーク溶接用保護ガス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 アルミニウムのＷＩＧ溶接およびＭＩＧ溶接において、不活性ガスとして、できるだけ純粋のアルゴンまたはアルゴンとヘリウムからなる、できるだけ純粋の混合物を使用する。溶接工程および溶接結果を改善する目的のために、不活性ガスにＮ₂／Ｎ₂Ｏ ８０vpm〜２５０vpm、とくに１２０〜１８０vpmを混合する。Ｎ₂およびＮ₂Ｏの混合比は任意である。

Description

【発明の詳細な説明】 アルミニウムのアーク溶接用保護ガス 本発明は、請求項１の上位概念による、アルゴンまたはアルゴンとヘリウムの 混合物からなる、アルミニウムのアーク溶接用保護ガスに関する。 タングステン不活性ガス溶接（ＷＩＧ）および金属不活性溶接（ＭＩＧ）にお いては、保護ガス選択の際に種々の理由から、たとえば金属活性ガス溶接（ＭＡ Ｇ）におけるよりも著しく強く制限されている。それで、ＭＡＧ溶接においては 、しばしば使用される基礎ガスアルゴンに、酸素および二酸化炭素のような種々 の活性成分が添加される。これにより、不活性ガス下、従ってアルゴンまたはア ルゴン・ヘリウム混合物下で溶接するのに比べて、溶接工程および溶接結果にお いて著しい改善が生じる。 不活性ガスに対する別の成分の添加に関する制限は、アルミニウム溶接におい てはとくに強い。ここで、アルミニウムの高い反応性のため直ちに不利な効果が 生じる。それで、水素はたとえば細孔を惹起し、酸素および窒素は酸化物ないし は窒化物を形成する。これだけで、継目の外見から既に許容できない。従って、 アルミニウムの溶接においては、工業的に純粋の不活性ガス、従って少なくとも ９９．９９６％の純度を有 するアルゴンまたはアルゴン・ヘリウムの混合物が使用される。この場合、すべ ての不純物の和は、最大４０vpmである。 ドイツ国特許第４０２８０７４号から、溶接工程および溶接結果を改善するた めに、不活性ガスに窒素８０vpmないし２５０vpmを混合することは公知である。 本発明の課題は、ドイツ国特許第４０２８０７４号から公知の保護ガスの代替 物を見出すことである。 この課題は、請求項１の上位概念に考慮された先行技術から出発して、本発明 によれば請求項１の特徴部に記載された特徴により解決された。 本発明の有利な実施形は従属請求項に記載されている。 意外にも、一方で保護ガス中の許容最大不純物量よりも明らかに上であり、他 方でガス混合物の通常の混合量よりも明らかに下である少量の亜酸化窒素Ｎ₂Ｏ （笑気）を本発明により混合することによって、有利な効果が生じることが判明 した。従って、Ｎ₂／Ｎ₂Ｏ添加範囲は非常に狭く、最低８０vpmと最高２５０vpm の間で変動する。この場合、Ｎ₂とＮ₂Ｏの割合は任意の比であってもよい。 利点は、交流ＷＩＧ溶接においては、なかんずく静かにかつ安定に燃焼するア ークである。アークは先行技術による溶接方法に比してより集中的であり、より 高いエネルギー持込みを可能にする。 アルミニウムのＭＩＧ溶接における利点も同様に大きい。この場合でも、継目 が極めてなめらかである結果を伴なう、非常に静かな材料転移が生じる。さらに 、改善された非常になめらかな継目側壁の流れを生じ、溶込みが強化される。 本発明によるＮ₂／Ｎ₂Ｏ混合の望ましい範囲は、１２０vpmから１８０ vpmに 及び、最適は約１５０vpmである。 ８０vpm以下のＮ₂／Ｎ₂Ｏ含量では、上記の有利な効果が消失し、これに対し て２５０vpm以上のＮ₂／Ｎ₂Ｏ含量では不利な副作用が起きる。それで、ＷＩＧ 溶接においては、不利な継目着色が生じ、ＭＩＧ溶接においてはすみ肉溶接部が 強く袋状にふくらむ。 本発明によるＮ₂Ｏからなる混合物を有する保護ガスは、種々の方法で製造す ることができる。直接に、出発成分から混合物をつくるか、または差当り高濃度 のマスター混合物をつくり、これにガス状で混合する。液相での混合も可能であ る。 特殊な場合には、Ｎ₂／Ｎ₂Ｏ以外に若干の酸素を、同様に工業的品質の不活性 ガス中の不純物の僅か上の量で混合することもできる。 溶込みに対する比較実験を、純粋なアルゴンとＮ₂／Ｎ₂Ｏ １５０vpmの添加 を有するアルゴンとの間で実施した。 溶込み特性は、いわゆる肉盛り溶接と比べてとくに 良好に説明することができ、その際貫通溶接は行なわれないように溶接される。 図１は、厚さ５ｍｍのアルミニウム板上での１００Ａにおける金属不活性ガス 肉盛り溶接の結果を示す。Ａｌ・Ｓｉ合金（ＡｌＳｉ５）からなるワイヤ電極を 使用した。溶接速度は０．３ｍ／minであった。純粋なアルゴンを用いると、非 常に不安定な溶接および鈑に対する適正結合なしに金属の搬出が生じ、添加材が 強い余盛りで載る。これに対して、僅かなＮ₂／Ｎ₂Ｏ添加は溶込みを、正常な溶 込み断面形状および確実な側壁溶接を有する、なめらかで申分のない溶接ビード 上側が生じる程度に強く強化する。 図２は、Ａｌ・Ｍｇ・Ｍｎ合金（ＡｌＭｇ４，５Ｍｎ）からなるワイヤ電極を 用いる５ｍｍ鈑での結合溶接を示す。この場合、純粋なアルゴンは電流の強さ１ ３０Ａにおいて不十分な溶込みを有し、Ｎ₂／Ｎ₂Ｏ１５０vpmの添加では確実な 溶接が達成される。（溶接速度０．３５ｍ／min）。また、ビードの上側は細か い鱗片状であり、継目の余盛も僅かである。 図３は、ＷＩＧ溶接の溶込みを、２５０Ａを用いる８ｍｍ鈑と比較して示す。 アルゴンを用いて十分な溶接を達成しようとする場合には溶接速度を約２０％低 下しなければならない。 Ｎ₂／Ｎ₂Ｏを混合する場合の根本的な利点として、点弧特性ならびにアーク安 定性が常に有利であったこ とが非常に明瞭に生じた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． アルゴンまたはアルゴンとヘリウムの混合物からなる、アルミニウムのア ーク溶接用保護ガスにおいて、窒素および亜酸化窒素を任意の混合比で８０vpm 〜２５０vpmを混合することを特徴とするアルミニウムのアーク溶接用保護ガス 。 ２． Ｎ₂／Ｎ₂Ｏ １２０vpm〜１８０vpmを混合することを特徴とする請求項１ 記載の保護ガス。 ３． アルミニウムのタングステン不活性ガス溶接および金属不活性ガス溶接方 法において、アルゴンまたはアルゴンとヘリウムの混合物からなる不活性ガスに Ｎ₂／Ｎ₂Ｏ ８０〜２５０vpmが混合されていることを特徴とするアルミニウム のタングステン不活性ガス溶接および金属不活性ガス溶接方法。 ４． 不活性ガスに、Ｎ₂／Ｎ₂Ｏ １２０〜１８０vpmが添加されていることを 特徴とする請求項３記載の方法。