アルミニウムの溶接方法 - 決定版ガイド

自転車やオートバイのフレーム、トラックのトレーラー、鉄道車両のプロファイル、宇宙旅行の素材など、軽量化と安定性を両立させる素材としてアルミニウムが挙げられます。さらに、美しく溶接されたアルミニウム シームが目を引きます。

密度が低く強度が高いため、アルミニウムは現代の生産に不可欠な要素となっています。すべての利点に加えて、この金属を処理する際にはいくつかのトリッキーな側面もあります。

アルミシートに誤って穴を開けたことがある人なら誰でも、私たちが話していることを知っています.アルミの溶接には、特別な知識と技術が必要です。このブログで、アルミニウムの溶接に重要なことと、アルミニウムを適切に溶接する方法について詳しくお読みください。

アルミ溶接が難しい理由

アルミニウムは、製造に使用される一般的な種類の金属です。腐食性がなく、軽量で見た目も美しいため、さまざまな溶接に理想的な材料です。ただし、アルミニウムを望ましいものにするのと同じ特性が、取り扱いを難しくする可能性もあります.

では、なぜアルミニウムは溶接が難しいのでしょうか?この素材は柔らかく、感度が高く、丈夫な酸化層で絶縁されています。アルミニウムは溶融状態にある間、不純物の影響を受けやすく、多孔質で弱い溶接につながる可能性があります。

アルミニウムとその合金は、酸素に対して非常に親和性があります。純粋なアルミニウムは 1,200°F (650°C) で溶け、金属を保護する酸化物は 3,700°F (2,037°C) で溶けます。酸化物はアルミニウム自体よりも約 2,500°F (1,370°C) 高い温度で溶けるため、溶接を開始する前に金属から酸化物を除去する必要があります。

アルミニウムは熱伝導率が高く、融点が低いため、他の金属に比べて加工範囲が狭く、溶け落ちやすいです。これは、溶接の進行状況と品質を示すのが難しいことと相まって、アルミニウムを扱いにくい材料にする可能性があります.

アルミニウムの溶接方法 ?

アルミニウムの溶接は、適切な溶接プロセスの選択に帰着します。多くのツールと方法が鋼の溶接用に設計されていますが、アルミニウムには独自の技術と設備が必要です。

溶接プロセスを開始する前に、溶接工はアルミニウムを完全に洗浄する必要があります。前述のように、アルミニウムの課題の 1 つは、不純物が発生しやすいことです。したがって、材料を正しく準備することが重要です。従うべきいくつかの手順は次のとおりです。

• アセトンなどの溶剤または強力な石鹸のような弱アルカリ性溶液を使用して、アルミニウムの表面から油、グリース、水蒸気を取り除きます。
• ステンレス鋼のワイヤー ブラシ (アルミニウム専用) を使用して、表面の酸化物を取り除きます。これは、強アルカリまたは強酸で行うこともできます。溶接の前に必ずパーツをすすぎ、完全に乾かしてください。
• すぐに溶接しない場合は、接合部を組み立てて覆います。これにより、汚れや砂が関節を汚染するのを防ぎます。
• アルミニウムは常に乾燥した状態に保ち、室温で保管してください。数日以内に溶接する必要があります。そうでない場合は、接合部をもう一度清掃してください。

安全性は、アルミニウムやその他の材料を溶接するためのもう 1 つの重要な要素です。ゴーグル、安全メガネ、目を保護するための適切なレンズ シェード番号の溶接ヘルメット、金属の火花や飛び散りから身を守るための手袋、皮革、足を保護するための適切な靴などの適切な保護具を常に着用してください。溶接の煙を呼吸ゾーンから遠ざけるための適切な換気。

アルミニウム溶接のさまざまな技術の使用

アルミニウムを溶接する方法を知りたい場合は、使用できる溶接プロセスがいくつかあることを知っておくことが重要です。

• GTAW/TIG 溶接
• GMAW/MIG 溶接
• SMAW溶接
• 抵抗溶接
• レーザービームおよび電子ビーム溶接

では、アルミニウムではどのような種類の溶接を避けるべきでしょうか?一般に、フラックスを使用するあらゆるタイプの溶接は、多孔性が生じる可能性があるため、アルミニウムには理想的ではありません。これらには、フラックス入りアーク溶接 (FCAW)、サブマージ アーク溶接、スティック溶接が含まれます。

1. GTAW/TIG

ガス タングステン アーク溶接 (GTAW) は、タングステン イナート ガス (TIG) 溶接とも呼ばれ、アルミニウムに選択される最も一般的な溶接プロセスの 1 つです。この溶接技術は、自動車愛好家やプロのレーシング チームの溶接工によってよく使用されます。

GTAW では、100% アルゴンをシールド ガスとして使用する AC (交流) 機能を備えた定電流機器が必要です。供給能力の問題を引き起こす可能性のある機械的なワイヤ供給は必要ありません。

むしろ、溶接機はフィラー材料を水たまりに供給します。このプロセスは、溶接時にアルミニウムから酸化層が交流によって除去されるため、非常にクリーンです。また、プロセス全体でアルミニウムが汚染されるのを防ぎます。

TIG 溶接のヒント:

• 適切なタングステン電極またはロッドを選択します。アルミニウムに最適な選択肢は通常、純粋なタングステン ロッドです
• 時間をかけてアルミニウムを洗浄し、予熱して準備してください
• 不規則なアークの原因となるトーチでのアルゴンの流れが多すぎないようにします
• 反りを防ぐために、ヒートシンクを使用してください
• 溶接するときは、適切なアルミニウム フィラー電極またはロッドに汚染物質がないようにし、母材と一緒に溶かして一定の溶接溜まりを作ります

TIG アルミニウム溶接の利点

• TIG アルミニウム溶接の多くの利点の 1 つは、フラックスが不要なことです。その結果、溶接には腐食の原因がありません。
• 溶接はどの位置でも行うことができます。 TIG溶接は視認性も良く、高速溶接が可能です。
• 非常に低い歪みと高い強度で、気密性の高いジョイントを実現できます。
• GTAW は比較的簡単に実行できる高速溶接技術です。これが、TIG が他の融接方法よりも好まれる理由の 1 つです。
• TIG 溶接は非消耗電極と AC 電流を使用します。アルゴンまたはヘリウムが不活性シールドガスとして使用されます。充填材が必要な場合は、自動または手動で供給できます。
• 非常に薄いアルミニウム (0.6 mm 0r 0.025 インチ) は溶接できますが、厚さが 1 mm 以上の材料でも良好な結果が得られます。

2. GMAW/MIG

一般に金属不活性ガス (MIG) 溶接と呼ばれるガス メタル アーク溶接 (GMAW) は、アルミニウム溶接に使用されるもう 1 つの一般的な方法です。

このタイプの溶接は通常、TIG 溶接よりも移動速度が速く、溶着率が高いため、溶接品質に影響します。ただし、機械式ワイヤ送給システムを利用しているため、ワイヤ送給を可能にするために、溶接機はスプールガンまたはプッシュプルガンを使用する必要がある場合があります

さらに、アルミニウムが多孔質になるリスクに対処するために、母材とフィラー ロッドは清潔で湿気がなく、優れたシールド ガス カバレッジ (通常は純粋なアルゴン コンテンツ) を備えている必要があります。

MIG 溶接のヒント:

• プッシュプル ワイヤー供給の準備
• アルミニウムをきれいにし、酸化物を取り除き、結合するエッジをヤスリで削ります
• 溶接中は引っ張らず、10 度から 15 度の角度で押してください
• 複数パスのストレート ビードを使用して、溶接の全体的な外観を改善し、欠陥を回避します
• 余分な熱を吸収し、溶接を遅くできるヒートシンクを使用してください

3.レーザービームおよび電子ビーム溶接

ビーム溶接技術は、アルミニウムに一般的に使用されます。電子ビーム溶接は、非常に正確な熱影響部を簡単に制御できるため、アルミニウムに最適です。レーザー ビーム溶接は、高速できれいな溶接に最適で、アルミニウムなどの割れやすい材料に最適です。

4.抵抗溶接

このタイプの溶接は、圧力を加え、接合される金属領域に電流を流すことによって金属を接合します。アルミニウムに使用できます。ただし、溶接工は、この金属の熱伝導率と電気伝導率が高いことに注意する必要があります。

5.シールドメタルアーク溶接 (SMAW)

このタイプの溶接は、アルミニウムの溶接に使用できますが、推奨されません。場合によっては、電極プラス極性を使用するアルミニウム電極を備えた定電流装置を使用して鋳造アルミニウムを修復するために使用されます.

アルミニウム溶接に影響する要因

要するに、アルミニウムの溶接を困難にする最も一般的な要因のいくつかを次に示します。

• 酸化: アルミニウムの上には酸化アルミニウム層があり、アルミニウムよりもはるかに高い温度で溶けます。この層を溶かすには高熱が必要ですが、溶接機は下のアルミニウムに穴を開けないように注意する必要があります。
• 多孔性: 溶融状態のアルミニウムは、加熱すればするほど水素を吸収します。この水素は、金属が固体に戻るときに分離し、材料内に気泡が残り、金属が多孔質になり、弱くなる可能性があります。
• 不純物: アルミニウムは非常にデリケートなため、溶接プロセス中に汚れ、空気、水によって汚染される可能性がいくつかあります。アルミニウムは、シールドが不十分であるかアークが長すぎるために、溶接部に到達する空気によって汚染される可能性があります。酸素は、アルミニウムの強度と延性を低下させ、アルミニウム溶接部に酸化物を形成する原因となり、外観に影響を与え、マルチパス溶接を複雑にします。水素は、電極フラックス中の水分、湿った空気、湿った溶接接合部など、さまざまな発生源から発生する可能性があります。これらすべての理由から、アルミニウムを徹底的に洗浄し、溶接前に正しく保管することが重要です。
• 厚さ: アルミニウムの溶接には、さまざまな材料の厚さでの作業が含まれます。溶接工は、強力な溶接を作成するのに十分な厚さの材料を貫通しながら、より薄い材料の燃焼を回避する方法を知っている必要があります。

アルミニウムの溶接には確かに課題がありますが、学ぶことは不可能ではありません。幸いなことに、アルミニウムのユニークな特性を扱う際に役立つように設計されたツールとテクニックがあります.

アルミニウムが反応する方法と、これらのツールと技術を効果的に使用する方法についての知識を持つことで、アルミニウム溶接の技術を習得することができます.

アルミニウムを溶接する際に避けるべきことは何ですか?

アルミニウムの溶接に使用できるさまざまな方法について説明したので、避けるべきいくつかの一般的な間違いについて話しましょう.

• 「画一的な」アプローチ :アルミニウムを溶接する場合、溶接工は鋼のような素材の場合とはまったく異なるアプローチを取る必要があります。アルミニウムは非常に特殊で、正しく取り扱わないと危険をもたらす可能性があるため、溶接工は他の金属や材料での経験に基づいて技術を構築しないことが重要です。
• 適切な PPE を着用していない :危険といえば、アルミニウムまたはあらゆる種類の材料を溶接することは本質的に危険です。溶接工は、常に正しい個人用保護具 (PPE) を着用し、安全手順とベスト プラクティスについて自分自身を教育することが重要です。これは、業界で長く成功を収めるための鍵となります。
• 準備不足 :準備は、溶接機と溶接される材料の両方にとって重要です。溶接を開始する前に、必ずアルミニウムを適切に洗浄し、正しく保管してください。さらに、アルミニウム溶接の技術を学び、技術を習得して準備を整えてください。十分な準備ができるまでは、何も飛び込まないでください。
• 些細なことを無視する :最も成功している溶接工は、細部がすべてであると教えてくれます。この業界では、特にアルミニウム溶接では、わずかなミスが複雑なエラーにつながる可能性があります。常にあらゆる細部に注意を払い、自分の仕事を再確認してください。これは長期的には顧客とあなたのキャリアに利益をもたらします。
• 我慢しない :アルミニウムの溶接を学ぶには時間がかかります。練習を続けて、努力と粘り強さが最後に報われます!

よくある質問

アルミニウムの溶接方法

アルミニウムの溶接: 適切なタングステン電極またはロッドを選択してください。アルミニウムに最適な選択肢は、通常、純粋なタングステンロッドです。時間をかけてアルミニウムを洗浄し、予熱して準備してください。不規則なアークを引き起こす可能性がある、トーチでのアルゴンの流れが多すぎないことを確認してください。反りを防ぐために、ヒートシンクを使用してください。

アルミニウムにはどのタイプの溶接機が使用されますか?

タングステン不活性ガス（TIG）溶接としても知られるガス タングステン アーク溶接（GTAW）は、アルミニウムに選択される最も一般的な溶接プロセスの 1 つです。

アルミニウムを溶接するのは難しいですか?

簡単に言えば、アルミニウムは、より頑丈な酸化層によって絶縁された、柔らかく非常に敏感な金属であるため、溶接が困難です。アルミニウムは溶融状態で不純物の影響を非常に受けやすく、脆弱で多孔質の溶接部になるリスクが高くなります。

アルミニウムを溶接する最良の方法は?

アルミニウムの最も一般的な溶接プロセスの 1 つは、ガス タングステン アーク溶接 (GTAW)、別名タングステン不活性ガス (TIG) 溶接です。 GTAW は、供給能力の問題を引き起こす可能性のある機械的なワイヤ供給を必要としないため、アルミニウムにとって優れたプロセスです。

自宅でアルミニウムを溶接できますか?

アルミの溶接は思ったほど難しくありません。溶接機なしでアルミニウムを溶接できることがわかりました！この指導者は、溶接機を使用せずにアルミニウムをすばやく接合する方法として、プロパン トーチといくつかのアルミニウムろう付け棒の使用方法を教えます。

自宅でどのようにアルミニウムを溶接していますか?

MIG でアルミニウムを溶接できますか?

材料の厚さ:最も評判の良い MIG マシンを使用して、アルミニウムを 3mm の厚さまで溶接できます。 3mm より薄い材料をうまく溶接するには、パルス機能を備えた専門の MIG または TIG 溶接機を使用する必要がある場合があります。 (注:アルミニウムを TIG 溶接するには、202T などの「AC/DC」マシンが必要です)。

ガスなしでアルミニウムを溶接できますか?

ガスなしでアルミニウムを溶接できますか.はい、アルミニウムは真空チャンバー内でガスなしで溶接できます。ただし、ガスレスでアルミニウムを溶接すると、金属が作業スペースを循環する酸素の空気にさらされ、溶接の安全性が低下します。

アルミニウムのろう付けは溶接と同じくらい強いですか?

比較優位。まず、ろう付けジョイントは強力なジョイントです。適切に作られたろう付け接合 (溶接接合など) は、多くの場合、接合される金属と同じかそれ以上の強度があります。次に、約 1150°F から 1600°F (620°C から 870°C) の範囲の比較的低温でジョイントが行われます。

アルミニウムの溶接には、MIG と TIG のどちらが適していますか?

金属の種類:MIG 溶接は、ほとんどの種類の金属で機能します。アルミニウム、ステンレス鋼、軟鋼を使用できます。 TIG 溶接もこれらの金属と互換性がありますが、より薄いゲージの材料でうまく機能します。速度:TIG は時間のかかる方法ですが、より詳細なレベルを提供します。

TIG 溶接機でアルミニウムを溶接できますか?

一般に、アルミニウムの溶接には、GTAW (TIG) と GMAW (MIG) の 2 つのプロセスが使用されます。この業界のほとんどの溶接工は、アルミニウムの溶接には TIG の方が適していると言うでしょう。正しく行われると、TIG 溶接アルミニウムは高品質の溶接を生成できます。

ワイヤーフィード溶接機でアルミニウムを溶接できますか?

アルミニウムを鋼線で溶接するとどうなりますか?

鋼、銅、マグネシウム、チタンなどの金属をアルミニウムに直接アーク溶接すると、非常に脆い金属間化合物が形成され始めます。これを避けるには、アーク溶接プロセス中に溶融アルミニウムから他の金属を分離する必要があります.

プロパントーチでアルミニウムをロウ付けできますか?

はい、重りや応力がかからない、または重要な部品ではない非構造金属の場合に限り、プロパン トーチとアルミニウムろう付け棒でアルミニウムを溶接できます。

アルミニウムろう付けにフラックスは必要ですか?

全アルミニウムろう付け作業には、アルミニウムろう付けフラックスが必要です。アルミニウムろう付け用フラックスは、フッ化物と塩化物のさまざまな組み合わせで構成され、乾燥粉末として供給されます。トーチおよび炉ろう付けでは、フラックスを水と混合してペーストを作ります。

アルミニウムの溶接にはんだを使用できますか?

アルミニウムは、はんだを受け入れるために通常 300°C 以上の熱を必要とします。そして、熱源ではなく、アルミニウムの温度を測定したいと考えています。アルミニウムは優れたヒートシンクであるため、アルミニウムを適切な温度にするには、熱源をさらに高くする必要があります。

ガスレス MIG 溶接機でアルミニウムを溶接できますか?

「ガスレス アルミニウム MIG ワイヤー」または他の同様のクエリを検索すると、Google は見込みのある広告を表示します。しかし、成功しません。製品は、ソリッド アルミニウムまたはフラックスコア スチール ワイヤです。アルミニウムでは機能しないか、シールド ガスが必要です。

アルミニウム溶接棒の強度は?

華氏 720 ～ 750 度の低い作業温度で、これらのロッドは、歪み、変色、または強度の損失なしにアルミニウム接合部を構築するためにも使用できます。 33,000 psi の引張強度があります。 .

アルミニウムの溶接に最適なガスは?

純粋なアルゴン 最も一般的なシールド ガスであり、アルミニウムのガス メタル アーク溶接とガス タングステン アーク溶接の両方によく使用されます。アルゴンとヘリウムの混合物はおそらく次の一般的なものであり、純粋なヘリウムは通常、いくつかの特殊な GTAW アプリケーションにのみ使用されます.

アルミニウムを溶接するのに高周波が必要ですか?

周波数を 120 ～ 200 Hz に設定すると、ほとんどのアルミニウム溶接に理想的な周波数が得られます。 400 Hz のアーク コーンは、さらにタイトで焦点が合っています。アークの安定性を向上させます。すみ肉溶接や、深く正確な溶け込みを必要とするその他の取り付けに最適です。

アルミニウムを溶接するには何アンペアかかりますか?

一般的な経験則では、他の変数が一定の場合、溶接する金属の 0.001 インチごとに 1 アンペアが必要です。つまり、1/8 インチのアルミニウムを溶接する場合、他の要因が一定の場合、約 125 アンペアが必要になります。

アルミニウムはどの極性で溶接しますか?

AC TIG 溶接 (アルミニウム) の場合、極性は通常 * DC と逆です。TIG トーチはプラス (+) 端子に接続され、アース線はマイナス (-) 端子に接続されます。 *注:AC/DC TIG 溶接では「トーチ プラス」が最も一般的な極性ですが、一部の AC/DC TIG マシンでは「トーチ マイナス」が必要な場合があります。

アルミニウムをスチールに溶接できますか?

アルミニウム合金は、接着、機械的締結、ろう付けなどの技術を使用して比較的簡単に鋼に接合できますが、優れた構造的完全性が必要な場合は溶接が好まれます。ただし、アルミニウム合金を鋼に溶接するのは困難です。

アルミニウムにはどのような種類のフラックスが使用されていますか?

歴史的に、腐食性フラックスはアルミニウム材料を接合するための標準でした。腐食性フラックスは水溶性で、塩化物とフッ化物の両方の塩を含んでいます。

アルミニウムを軟鋼線で溶接できますか?

このプロセスは、さまざまな互換性のある金属と互換性のない金属を一緒に接合できます。これは、他の形式の溶接よりも優れています。これにより、異種金属を溶接する理想的な方法になります。そのため、アルミニウムと鋼を一緒に溶接することができます。

2 枚のアルミニウムを溶接できますか?

アルミニウムは、TIG、MIG、プラズマなどのさまざまなプロセスを使用して溶接できます。交流を使用した TIG 溶接プロセスは、主に薄い板に使用されます。特に突合せ継手は、TIG トーチでうまく溶接できます。