アルミニウム溶接の自動化

アルミニウムは溶接が最も難しい合金です。酸化アルミニウムは華氏 3700 度で溶けますが、アルミニウムは華氏 1200 度で溶けます。このため、溶接前に酸化アルミニウムを表面から完全に除去する必要があります。アルミニウムには、熱処理可能な合金と非熱処理可能な合金があります。熱処理可能なアルミニウム合金は、時効と呼ばれるプロセスによって強度が増します。過時効によりアルミニウムを溶接すると、引張強度が大幅に低下する可能性があります。

主要なアルミニウム合金元素の 9 つのグループ:

指定	主要な合金元素
1xxx	非合金 (純粋)>99% Al
2xxx	銅が主な合金元素ですが、他の元素 (マグネシウム) が指定される場合もあります
3xxx	マンガンが主な合金元素です
4xxx	シリコンは主要な合金元素です
5xxx	マグネシウムは主要な合金元素です
6xxx	マグネシウムとシリコンは主要な合金元素です
7xxx	亜鉛が主な合金元素ですが、銅、マグネシウム、クロム、ジルコニウムなどの他の元素が指定される場合があります
8xxx	その他の元素 (スズと一部のリチウム組成を含む)
9x​​xx	将来の使用のために予約済み

アルミニウム溶接に影響する要因:

• 酸化アルミニウムコーティング
• 熱伝導率
• 熱膨張係数
• 溶解特性

鍛造アルミニウム合金

1xxxシリーズ

これらの等級のアルミニウムは、優れた耐食性、高い熱伝導率および電気伝導率、低い機械的特性、および優れた加工性を特徴としています。

ひずみ硬化により、適度な強度の増加が得られる場合があります。主な不純物は鉄とケイ素です。

2xxxシリーズ

これらの合金は、最適な特性を得るために溶体化熱処理が必要です。溶体化熱処理された状態では、機械的特性は低炭素鋼と同様であり、時にはそれを上回っています。

場合によっては、機械的特性をさらに向上させるために析出熱処理（エージング）が使用されます。この処理により、降伏強度が向上し、それに伴い伸びが失われます。引張強度への影響はそれほど大きくありません.

2xxx シリーズの合金は、他のほとんどのアルミニウム合金ほど耐食性が高くなく、特定の条件下では粒界腐食を受ける可能性があります。

2xxx シリーズの合金は、適度な温度である程度の強度が必要な場合に適しています。これらの合金の溶接性は限られていますが、このシリーズの一部の合金は優れた機械加工性を備えています。

3xxxシリーズ

これらの合金は通常、熱処理できませんが、1xxx シリーズの合金よりも約 20% 強度が高くなります。

限られた割合 (最大約 1.5%) のマンガンしかアルミニウムに効果的に添加できないため、マンガンが主要元素として使用されている合金はごくわずかです。

4xxxシリーズ

4xxx シリーズ合金の主な合金元素はケイ素であり、十分な量 (最大 12%) を添加すると、溶融範囲が大幅に低下します。

このため、アルミニウム-ケイ素合金は溶接ワイヤや、母材金属よりも低い溶融範囲が必要なアルミニウムを接合するためのろう付け合金として使用されます。

かなりの量のシリコンを含む合金は、陽極酸化仕上げが適用されると濃い灰色から木炭になるため、建築用途で需要があります。

5xxxシリーズ

主要な合金元素はマグネシウムであり、主要な合金元素として、またはマンガンと共に使用すると、中強度から高強度の加工硬化可能な合金が得られます。

マグネシウムは硬化剤としてマンガンよりもかなり効果的で、約 0.8% の Mg は 1.25% の Mn に相当し、かなり多量に添加することができます。

このシリーズの合金は、比較的良好な溶接特性と、海洋大気中での腐食に対する比較的良好な耐性を備えています。

ただし、冷間加工の量と高マグネシウム合金に許容される操作温度を制限して、応力腐食割れの影響を受けないようにする必要があります。

6xxxシリーズ

6xxx シリーズの合金には、ケイ化マグネシウム (Mg2Si) の形成に必要な割合でシリコンとマグネシウムが含まれているため、熱処理が可能です。

ほとんどの 2xxx および 7xxx 合金ほど強くはありませんが、6xxx シリーズの合金は、比較的良好な成形性、溶接性、機械加工性、および比較的良好な耐食性を備えており、強度は中程度です。

この熱処理可能なグループの合金は、T4 焼き戻し (溶体化熱処理されているが析出熱処理はされていない) で形成され、成形後に析出熱処理によって完全な T6 特性に強化されます。

7xxxシリーズ

1 ～ 8% の量の亜鉛は、7xxx シリーズ合金の主要な合金元素であり、より少ない割合のマグネシウムと組み合わせると、中強度から高強度の熱処理可能な合金になります。

通常、銅やクロムなどの他の元素も少量添加されます。

一部の 7xxx シリーズ合金は、機体構造やその他の高応力部品に使用されています。

高強度の 7xxx 合金は、応力腐食割れに対する耐性が低く、強度、耐食性、および破壊靭性のより良い組み合わせを提供するために、過時効焼戻しで使用されることがよくあります。

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