アルミを溶接する際の問題点として、①加熱時に酸化する可能性がある②融点が低い③歪みが起きやすい④溶接割れが起きやすいという大きく4点が考えられます。
①加熱時に酸化する可能性がある
アルミは他の金属に比べて酸化しやすく、空気中に放置しておくだけで酸化被膜が出来るのが特徴でございます。酸化被膜とは金属の表面が酸化して作られる酸化物の膜で、アルミの酸化被膜は融点が2000°Cとアルミの融点が660°Cと1300°C以上高いため、溶接に影響が起きます。したがって、アルミの溶接では、事前に酸化皮膜を除去するなどの対策をしなければなりません。
②融点が低い
アルミはステンレスや鉄などの代表的な金属に比べて融点が低い金属です。融点が低いことは溶接熱に融けてしまうという弊害があるため、アルミの溶接では母材がすぐに溶け落ちてしまいます。
③歪みが起きやすい
アルミは熱伝導率の高い材質であるために、熱によって歪みやすいという特徴がございます。熱伝導率が高いことは熱が伝わりやすいため組織上の自由電子が活発に動くために、歪みが生じてしまいます。
④溶接割れが起きやすい
アルミは酸化皮膜に含まれる結晶水や大気中の水分を巻き込み、溶融金属中に水素が残留しやすく、高い熱伝導率の影響により急冷凝固します。この凝固時に水素が過剰に含まれることで、ブローホールと呼ばれる金属内に現れる小さな空洞が溶接割れや溶接不良の原因となります。
アルミの溶接において、先述のように注意すべき点が多くございます。それらを加味した溶接加工には様々な方法がありますが、アルミ溶接には主にTIG溶接を用います。しかし、放電現象を利用していることや不活性ガスを吹き付けながらの作業ができることでは、TIG溶接と同じであることから半自動溶接も用いられています。
①TIG溶接
TIG溶接とは、アーク溶接の一種で溶加材を母材へ溶かし込む非消耗電極式溶接で放電用電極としてタングステンを使用し、アルゴンガスやヘリウムガスなどの不活性ガスをシールドガスとして使用する溶接方法のことをいいます。タングステンの融点が高く、安定したアークを発生させることが出来るため、薄板から厚板まで幅広い溶接をすることが可能であることから選ばれています。またTIG溶接を施すと、金属の表面が酸化しにくくなり、スラグが発生せず溶接面の欠陥発生が少ない点が挙げられます。
②半自動溶接
半自動溶接は「トーチ」と呼ばれる加熱器具で溶融金属という金属を溶かし、二つの資材を接合します。自動でワイヤーが供給されるという点で他の溶接方法とは異なります。また、半自動溶接は金属を加熱する際に様々なガスを使用します。アルミの溶接では、アルゴンガスを利用して溶接するMIG溶接が選ばれており、アークや溶融池のシールド効果が良いので、溶接外観が良く、スパッタも少ないという特徴がございます。
こちらの加工品は、5000系アルミニウム合金を材質としたサイズは幅50×長さ50×高さ100です。0.5ｍｍの薄板にもファイバーレーザー溶接を使用することで、溶接加工を可能にしております。
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今回はアルミの溶接方法についてご紹介をさせていただきました。
アルミの溶接は難しいために、加工後の溶接だけ外注に頼まれる企業様もいらっしゃいます。
自動機メーカーとして培ってきた装置部品に関する知見とノウハウを有する当社は
材料の調達から加工、溶接、表面処理まで一貫対応を可能とする技術力及び社内設備を整えております。
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