アルミニウムおよびアルミニウム合金は、低密度、軽量、高強度、高熱伝導性、低温靭性、耐食性に優れ、自動車、高速鉄道、船舶、航空宇宙などの主要分野でますます広く使用されるようになってきています。アルミニウムの主な溶接方法は、手動TIG溶接(非溶融不活性ガス溶接)、自動TIG溶接、MIG溶接(溶融不活性ガス溶接)です。アルミニウムおよびその合金の溶接ワイヤを選択する場合、溶接組成の要求だけでなく、機械的特性、耐食性、構造剛性、色、耐割れ性などを考慮しなければなりません。熱影響部の粒界割れ傾向は、母材の溶融温度より低い充填金属を選択することにより、大幅に低減することができる。通常、母材は5083溶接可能な5356,5183,5556などの各種アルミニウム合金溶接材料で溶接可能ですが、各ワイヤは特定期間において最適な性能を持つ継手になる場合があります。3%以上のマグネシウムを含む5000シリーズワイヤは、これらの合金は応力腐食割れに対して敏感であるため、65℃を超える温度の構造物には使用しないでください。現在、一般的に使用されているアルミニウム合金溶接ワイヤのほとんどは、標準グレードの溶接ワイヤのマトリックス金属組成に似ています。アルミニウム合金溶接ワイヤを選択する際には、以下の点に注意する必要があります。

(1) 溶接部のき裂感受性

フィラーメタルの溶融温度が母材より低いと、熱影響部での粒界割れ傾向が大幅に低減される。そのため、フィラーメタとして母材ワイヤの合金含有量より高くし、0.6%シリコンを含むフィラーメタ6061を使用する場合、クラック感受性は大きいが、冷却の過程で母材より溶融温度が低い5%シリコン含有4043ワイヤを使用すると、より良いプラスチックでクラックの収縮応力を排除するので耐割れ性は良い。我々はまた、亀裂に敏感な溶接金属の組成を避けるべきである、例えば、アルミニウム合金の溶接でマグネシウムと銅と組み合わせるべきではありませんので、5000シリーズ溶接ワイヤも2000母材を溶接するために使用することができます。

(2) 接合部の強さ

溶接継手の強度は、溶接ワイヤの合金元素の含有量によって変化する。すなわち、非熱処理合金の溶接継手強度は、1000系、4000系、5000系の順に高くなり、5000系ではMg、Mnの含有量の増加に伴い、5554、5654、5356、5183、5556の順に溶接継手強度は高くなります。アルミニウム-シリコン溶接ワイヤは,耐割れ性塑性加工性が高いが,溶接後に塑性加工が必要なワークでは,シリコン溶接ワイヤの使用は避けるべきであろう。

(3) 接合部の作業性(可塑性)について

特に、曲げ加工が必要な溶接部は、塑性加工の影響を大きく受けます。3%以上のマグネシウムを含む母材(5154、5056、5082、5182、5083、5086)については、ケイ素を含むワイヤの使用を避けてください (4043, 4047)は,Mg2Siの多量添加により延性が低下するためである。

(4) 陽極酸化処理後の色の違い

溶接継手の耐食性を向上させるためには、陽極酸化処理が必要であるが、溶接金属の組成が母材と大きく異なる場合、あるいは溶接金属の鋳造組織が母材のカレンダー組織と異なる場合には、陽極酸化処理後に色差が生じることになる。例えば、シリコンを含む4000系の溶接ワイヤの溶接継ぎ目は陽極酸化処理後に灰黒色となり、2000系、5000系、6000系の母材は銀白色となる。溶接ワイヤを選ぶ際には、組成と形成される溶接組織を考慮する必要がある。