JPS58959B2

JPS58959B2 - アルミニウム合金用のイナ−トガスア−ク溶接用溶接棒

Info

Publication number: JPS58959B2
Application number: JP52123098A
Authority: JP
Inventors: 勇五十嵐; 元寿渡辺; 真哉関; 民夫栗田; 彪雄新井
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1977-10-14
Filing date: 1977-10-14
Publication date: 1983-01-08
Also published as: JPS5462941A

Description

【発明の詳細な説明】本発明はアルミニウム合金（以下にＡ１合金と記す）鋳
物等の溶接に用いられる溶接棒の改良に関するものであ
る。

更に詳細には、Ａ１合金鋳物等のイナートガスアーク溶
接用溶接棒であって、融点５００〜５７０℃でＳｉ７〜
１２％、Ｃｕ３．５〜７％、Ｍｇ０．１〜０．５％、
Ｆｅ０．５％以下、ＺＨｏ、５％以下を含む如く構成し
、溶体化処理を施すことなく必要な硬度を得ることがで
き、又ダイカスト部材や加工途中、加工完了部材等への
熱影響を可及的に防止し、更に溶接作業性を向上させた
Ａ１合金鋳物のイナートガスアーク溶接用溶接棒に関す
る。

Ａ１合金鋳物部材における溶接は、鋳物部材の均一性の
低下を伴うため基本的には避けなければならない。

しかしながら、少数の試作部品においては、鋳物方案上
欠陥の発生が防止できない部材や加工中に発生した不具
合に対しその救済を目的として補修溶接が行われている
。

Ａ７−８ｉ系のＡ１合金鋳物の上記溶接における現状の
溶接棒は、Ｓｉを共晶に近いものにし、Ｃｕを少量添加
している。

その他のＡｔ系溶接棒はＳｉを４〜６％添加したのみの
ものが用いられている。

これらの溶接棒を使用し、溶接した部材は、例えばオイ
ル漏れを防止する程度を目的とする場合には充分である
が、部品機能上強度を必要とする場合には、溶接部材は
溶接後に溶体化処理を実施する必要がある。

このため加工途中、或は完成品等で強度が必要とされる
ものについては補修溶接が行えないのが現状である。

一方ダイカストＡ１合金においては、ダイカスト工程で
の急冷効果によりその強度はダイカスト状態でかなりの
程度高いものが得られる。

このダイカスト部材においても前記鋳物部材と同様に各
種の溶接が行われている。

しかしながらダイカスト部材は溶接に伴う加熱により内
部に含まれる鋳巣が膨張し吹き出すような状態が発生す
るために良好な溶接は望めない。

併せて溶接後の強度上昇を図るための熱処理はブリスタ
ーの発生を惹起し、実際上不可能である。

以上の如〈従来用いられているＡ７合金鋳物用の溶接棒
は単にＡ１合金を溶接することができるというだけであ
って溶接作業性や強度維持を期待することはできない。

しかしながら、既述の如く現状でのＡ１重合部材の補修
溶接が行われ、又これの必要性が極めて高いことから従
来の上記溶接棒に代わる溶接棒が切望される。

本発明者等は従来の溶接棒における上記した問題点、即
ち強度維持が望めないこと、溶接作業性の点で好ましく
ないこと等々に鑑み、これを有効に解決すべく本発明を
成したものである。

本発明の目的とする処は、Ａ７合金鋳物やＡ１合金ダイ
カスト部材に実施し、確実な溶接が得られるとともに、
得られた溶接部が溶体化処理を実施することなく、その
ままで必要とする硬度が得られ強度維持上好ましく、部
品機能上強度を必要とする部材の溶接に好適するＡ１合
金のイナートガス溶接用溶接棒を提供する。

又本発明の目的とする処は、低融点であってＡｌダイカ
スト部材や加工途中、加工完了部材等の補修等に実施し
てもこれらへの熱影響を可及的に防止し、当該部材を損
ねることなく上記を図りつつ円滑、確実な溶接を行い得
る如くし、併せて溶接作業性に優れるＡ１合金のイナー
トガス溶接用溶接棒を提供する。

以下に本発明の好適実施例を詳述しよう。

本発明の要旨とする処は、融点５００〜５７０℃でＳ
ｉ７〜１２％、Ｃｕ３．５〜７％、Ｍｇ０．１〜０
．５％、ＦｅＯ，５％以下、ＺｎＯ，５％以下を含
むＡ１合金鋳物用等のイナートガスアーク溶接用Ａｌ溶
接棒に係り、上記温度や成分割合の限定に関しては後述
する。

ところで本発明は、上記の如く溶体化処理無しで硬度が
得られること、ダイカスト部材や加工途中、加工完了部
材等への熱影響を可及的に防止する見地から低融点であ
ること、加うるに溶接作業性を向上させることを企図す
る。

そしてこれらを溶接後７２時間で確保し、溶接棒を低融
点にすることにより加工途中、加工完了部材やダイカス
ト部材にも溶接範囲を求め得るようにした。

そして以上を如何にして可能としたかを次に述べると、
ＡｌにＳｌ、Ｃｕ、Ｍｇ等を添加することにより各種の
金属間化合物が析出し、これらの化合物ゆ常温、若しく
は一定の加熱により時間の経過とともに時効析出硬化現
象を生じることは一般に知られている。

しかしながら、ＡＳＣａｓｔ後の常温時効硬化は、溶体
化処理を伴わないと微少であり、ＣｕｓＭｇを添
加してもＡ７合金鋳物でとらえた場合ＡＳＣａｓｔ後の
常温時効果は多くを期待することはできない。

これは溶体化焼入れ機構が時効効果化合物の時効度合に
大きく影響しているためである。

ところで本発明者等は、ＡＡ合金鋳物及びＡ１合金ダイ
カスト部材の溶接工程において、Ｃｕ％Ｍｇを限定し
て添加した各種の溶接棒により補修溶接を行った。

そして溶接後において常温放置により第１図のグラフに
示される如き硬度上昇を得ることができた。

第１図のグラフにおいて縦軸を硬度（ＨＲＢ）を、又横
軸は成分を下記の如（構成した溶接棒を示し、溶接棒と
してはａ−ｆの夫々を使用し、ａ〜ｆの夫々の成分割合
は下記の如くである。

図において線イで示される符号×は溶接後ＪＩＳＴ６の
熱処理を施したもの、綜目で示される符号○は溶接後２
００時間自然時効のものを、又線ハで示される符号・は
溶接後７２時間自然時効のものを示している。

これで明らかなように、溶接後７２時間の放置により上
記は溶体化時効処理Ｔ６に相当する硬度上昇が得られる
。

そしてグラフで明らかなようにＳｉ９．５％、Ｃｕ４．
０％の成分を特定し、Ｍｇの配合割合を０．０１％から
増加し、Ｍｇが０．１％においては各条件で実用上必要
な硬度が得られ、Ｍｇが増加するに従い硬度は上昇する
傾向にある。

これはＣｕ％Ｍｇの成分をこのように限定添加された溶
接棒で交流アルゴンアーク溶接による補修溶接を実施し
た部分は、１秒以内の短い時間で凝固してしまうことに
より、溶接部はＡ７合金鋳物製品等に実施する溶体化処
理機構に準する影響を受けたためである。

このことは第２図のグラフで示される如くＪＩＳＴ４相
当の熱処理を施しても硬度上昇が認められないことから
みて明らかである。

上記と同様に図中縦軸は硬度（ＨＲＢ）を、又横軸は上
記と同様にａ−ｆの組成によるそれを、そして線二で示
される×は溶接後ＪＩＳＴ４の熱処理を施したもの、線
ホで示される０は上記と同。

様に溶接後２００時間自然時効のものを示している。

これらのことから溶接工程下では通常期待できない時効
効果が溶接時にＣｕ、Ｍｇの少量添加により大きな効果
が得られるのが認められた。

従って、従来Ａ１合金鋳物の溶接補修後における強度回
復は熱処理なしでは望めなかったが、これに述べた上記
理由により熱処理が不可能乃至著しく困難なＡ１合金製
品において溶接補修による再使用を可能にした。

そこで本発明は既述の如くＡ１合金鋳物等のイナートガ
スアーク溶接用の溶接棒であって、これを融点５００〜
５７０℃でＳｉ７〜１２％、Ｃｕ３．５〜７％、Ｍｇ０
．１〜０．５％、Ｆｅ０．５％以下、Ｚｎ０．５％以下
を含む如く構成することを要旨とシするが、その理由を
次に述べる。

溶接棒の液相点を５７０℃以下としたのは、溶接品への
熱影響を可及的に防止するためで、溶接棒の液相点を５
７０℃以下とすることによりかなり大きな部材まで予熱
する必要がなく、完成品においては低温での溶接により
熱影響による歪の減少と部材の硬度低下を防止し、溶接
作業を容易化した。

又ダイカスト部材の補修溶接では溶接作業温度の低下に
よりブリスター等の発生を抑制し、従来困難であった溶
接を容易に行うことにより品質の向上を図ることができ
た。

そして溶接電流は上記により従来に比して２０％位低く
抑えることができ、溶接性全般について向上をみた。

そして溶接母材と溶接棒の親和性は非常に優れ、従来の
溶接棒には見られない良好な特性を示した。

溶接棒の成分は以下の理由で上記の如くした。

即ち、溶接棒の成分ばＪＩＳＡＣ２ＢからＪＩＳＡＤＣ
１２種迄母材として可能にするためＳｉを共晶点の７〜
１２％とした。

又Ｃｕは融点と硬度の関係から最適範囲として３．５〜
７％とした。

そしてＭｇは０．５％を越えると靭性の劣化が大きく、
上記の如＜０．１％以下であると硬度が著しく低下し、
従来て硬度上昇を図る面では有効成分である０、１％〜
０．５％とした。

またＦｅ及びＺｎを含有せしめるのばＣｎの含有率を３
．５％〜７％とすることによって生じる不利、即ち靭性
を失なう不利を防止しＣｕの析出時効を抑制するためで
あり、この場合ＦｅはＳｉとの針状晶金属間化合物の析
出を抑えるため０．５％を上限とし、Ｚｎは溶接時の溶
融のさい優先酸化し、溶接部に酸化物として残留するこ
とから０．５％以下に抑える。

尚、溶接棒の残部は一般のＡＡ合金溶接棒と同様に、９
０重量％近くのＡｌと少量のＭｎ、Ｃｒ。

Ｔｉなどからなっている。

例えばＪＩＳ記号で示せばＡ１０７０−ＢＹ、Ａ１１０
０−ＢＹ。

Ａ３１５４−ＢＹなどである。

次に本発明の実施例を述べる。

実施例１自動二輪車用クランクケースをＪＩＳＡＤＣＩ２種合金
製ダイカスト鋳物で得、これの加工不良による不良部の
孔を５ｉ１１．５％、Ｃｕ６．０％、Ｍｇ０．１５％の
Ａ７合金溶接棒で交流アルゴンガスアーク溶接（ＴＩＧ
）を行い、溶接補修後常温で８０時間放置した処、溶接
部硬度ばＨＲＢ５５を得ることができた。

尚、ダイカスト母材の硬度はＨＲＢ５０〜５５の範囲で
ある。

実施例２四輪車用シリンダーヘッドをＪＩＳＡＣ２胎金製のスタ
ットボルト締付座面をフライス加工した処ブロー状の鋳
巣が認められた。

ボルト締付力の安定化を図るため、その部分にＳｉ７％
、Ｃｕ４％、Ｍｇ０．３％のＡ／、合金溶接棒で交流ア
ルゴンガスアーク溶接（ＴＩＧ）を行い、溶接補修後常
温で７２時間放置した処、溶接部の硬度はＨＲＢ５８に
達した。

尚、当シリンダーヘッドの硬度規定はＨＲＢ５５〜６５
で、これによりボルト締付軸力の変動が防止できた。

以上で明らかな如く本発明によれば、溶接棒の液相点を
５７０℃以下で上記成分としたため、低融点で溶接が行
え、Ａ１合金鋳物やＡ１合金ダイカスト部材への熱影響
を可及的に抑制しつつ歪の少ない、又硬度低下を防止す
るＡ１合金の溶接を行うことができる。

しかも上記の如き成分割合を採用することにより母材と
の親和性に優れ、且つ溶接部の硬度を実用上充分に維持
することができ、強度維持上好ましく、強度を必要とす
る部分の溶接も必要強度を維持しつつ確実に行うことが
でき、従来のＡ７合金溶接用の溶接棒には到底期待でき
なかった硬度アップを溶体化処理を経ることなく行え、
特にＡｌダイカスト部材の如く溶体化処理が不可能乃至
著しく困難である部材の溶接を必要硬度を維持しつつブ
リスター等の発生を抑制しつつ実施することができる。

更に父上記の如く低融点で溶接を行うことができ、溶接
作業の容易化、作業性向上、溶接対象範囲の拡大、更に
は電力消費の抑制にも資して経済的である等々の諸特長
を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明を説明するためのグラフであ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

１重量％でＳｉ７〜１２％、Ｃｕ３．５〜７％、Ｍｇ
０．１〜０．５％、Ｆｅ０．５％以下、Ｚｎ０．５％以
下を含むとともに、残部を実質的にＡｌとし、更に融点
が５００〜５７０℃の範囲にある溶体化処理を不要とし
たアルミニウム合金用のイナートガスアーク溶接用溶接
棒。