アルミニウムのMIG溶接をマスターする：ヒントと注意事項

アルミニウムの MIG (金属不活性ガス) 溶接は、材料の独特の特性により、困難なプロセスになる可能性があります。ただし、適切な技術と予防措置を講じれば、高品質の溶接を実現することが可能です。この記事では、アルミニウムの MIG 溶接をマスターするためのヒントと注意事項について説明します。

アルミニウムを理解する

溶接プロセスに入る前に、溶接の特性を理解することが重要です。 アルミニウム。アルミニウムは鋼に比べて融点が低く、熱伝導率が高いため、より高い入熱と溶接パラメータの慎重な制御が必要になります。

また、アルミニウム素材は密度が低く、アルミニウムの約3分の1です。 鋼軽量な素材であり、埋蔵量が多く、優れたパフォーマンスを発揮します。融点が低い（660℃）。高い塑性（δ：32～40％、ψ：70～90％）を持つ面心立方構造です。比強度と剛性が高く、加工が容易。酸化により緻密な酸化皮膜を形成するため耐食性に優れ、輸送、機械、エレクトロニクスなどの産業で広く使用されています。

アルミニウムのMIG溶接とは何ですか?

ガスメタルアーク溶接 (GMAW) としても知られるアルミニウムの MIG 溶接は、消耗品のワイヤ電極とシールドガスを使用してアルミニウム片を接合するために使用されるプロセスです。このプロセスでは、溶接ガンにワイヤーを送り込み、そこでワイヤーが溶けて母材とともに溶接池を形成します。シールドガスは通常アルゴンとヘリウムの混合物であり、溶融溶接プールを大気汚染から保護します。

MIG 溶接の発明者は、一般的に 1940 年代にバッテル記念研究所の PO ノーベルとされています。しかし、その後 1950 年代に H. Wilson Company によって商品化されました。 MIG 溶接は、アルミニウムなどの金属片をより迅速かつ効率的に接合する方法を提供することにより、溶接業界に革命をもたらしました。

アルミニウムをMIG溶接するにはどうすればよいですか?

アルミニウムの MIG (金属不活性ガス) 溶接には、アルミニウムの独特の特性により、いくつかの特別な技術と設備が必要です。アルミニウムの MIG 溶接方法に関する基本ガイドは次のとおりです。

1. ワークスペースを準備する: 作業場が清潔で換気が良く、可燃物が置かれていないことを確認してください。アルミニウムの溶接は明るい光と激しい熱を発生するため、溶接カーテンや溶接ヘルメット、手袋、ジャケットなどの個人用保護具 (PPE) などの適切な保護が必要です。
2. 適切な機器を選択してください：アルミ溶接が可能なミグ溶接機が必要です。これには通常、スプール ガンまたはプッシュプル ガンを備えた MIG 溶接機が必要です。これらのガンは、柔らかいアルミニウム ワイヤーを絡まったり詰まったりすることなく供給するのに役立ちます。溶接機がアルミニウム溶接に適切な設定になっていることを確認してください。
3. 適切なワイヤーとガスを選択してください：MIG溶接専用のアルミ溶接ワイヤを使用してください。最も一般的なタイプは ER4043 または ER5356 です。これらのワイヤは鋼製溶接ワイヤと比較して柔らかく、組成が異なります。また、シールド ガス (通常は純粋なアルゴン、またはアルゴンとヘリウムの混合ガス) も必要になります。
4. アルミを用意します: アルミニウムを徹底的に洗浄して、汚れ、グリース、酸化層を取り除きます。アルミニウムは空気にさらされるとすぐに酸化層を形成し、溶接プロセスが阻害される可能性があります。清掃にはステンレスワイヤーブラシや専用のアルミブラシが使用できます。
5. 溶接機をセットアップする: メーカーの推奨事項と溶接するアルミニウムの厚さに従って MIG 溶接機の設定を調整します。これには、ワイヤ速度、電圧、ガス流量が含まれます。低い設定から始めて、練習の実行を通じて必要に応じて調整します。
6. 溶接技術: 溶接ガンをわずかな角度 (約 10 ～ 15 度) で保持し、一定の移動速度を維持します。ガンを接合部に沿ってスムーズに動かし、金属を過熱することなく良好な貫通を確保します。アルミニウムは熱を素早く逃がすため、過熱に注意し、それに応じてテクニックを調整してください。
7. 練習とテスト: 実際のワークピースを溶接する前に、同様の厚さのアルミニウムのスクラップで練習することが重要です。これは、アルミニウム MIG 溶接を成功させるために必要な設定とテクニックの感触を得るのに役立ちます。
8. 点検と清掃: 溶接後、溶接部に亀裂や溶融不完全などの欠陥がないか検査します。ワイヤーブラシを使用してスラグやスパッタを取り除きます。
9. 溶接後の処理: 溶接によっては、滑らかな仕上げを実現するために、ブラッシングや研磨などの溶接後処理が必要な場合があります。

溶接プロセスで作業するときは、常に安全を優先してください。

MIG溶接用アルミニウム材の選定

アルミニウムの MIG 溶接の材料を選択するときは、溶接するアルミニウム合金の種類、溶接ワイヤ、シールド ガス、およびプロセスに必要な追加の材料を考慮することが重要です。必要な材料の内訳は次のとおりです。

表1 一般的なアルミニウムMIG溶接および板材の化学組成

アルミグレード	化学組成の制限 wt%
	Si	Fe	Cu	Mn	Mg	Zn	Cr	Ti	AI
4047	11-13	0.8	0.03	0.15	0.1	0.2	/	/	手当
4043	4.5-5	0.04	0.04	0.05	0.1	0.1	/	/	手当
5083	0.4	0.4	0.1	0.4-1	4.0-4.9	0.25	0.05-0.25	0.15	手当
5183	0.25	0.1	0.1	0.3-1	4.3-5.2	0.25	0.05-0.25	0.11	手当
5356	0.03	0.4	0.05	0.15	5	0.05	0.1	0.1	手当
6061	0.4-0.8	0.7	0.15-0.4	0.15	0.8-1.2	0.04-0.35	0.25	0.15	手当

アルミニウムの MIG 溶接の材料を選択するには、多くの場合、次の原則を考慮する必要があります。

1. 耐クラック性。
2. 力;
3. 耐食性;
4. 希釈率;
5. 色。

5XXXシリーズ（5000シリーズ）はAl-Mg系で耐食性に優れ、6XXXシリーズ（6000シリーズ）はAl-Mg-Si系で高強度です。強度要件がそれほど高くない用途には ER4047 または ER5356 を使用し、強度要件が高い用途には ER4043 または ER4047 を使用することをお勧めします。 ER5356は高強度が要求される用途に適しています。

アルミニウム材料の溶接性に亀裂、溶接継手の機械的特性の低下、脆性破壊などの問題が発生すると、アルミニウム材料の溶接性が変化します。 溶接ワイヤ 設計やプロセスの条件を変更せずに行うことは、多くの場合、必要かつ実現可能かつ効果的な技術的手段となります。特定の性能要件が必要な状況では、適切に適合した溶接ワイヤを選択する必要があります。具体的な詳細については、表 2 を参照してください。

溶接ワイヤーの種類、価格、サイズ、使い方

表 2 特殊な性能要件に対する推奨アルミニウム合金溶接ワイヤ

材料	特別な性能要件に従って、次のことを推奨します。
	高強度	良好な可塑性	後のカラーマッチング 陽極酸化 治療	ひび割れの傾向が最小限	海水中での耐腐食性
1100(L5-1)	SAISİ-1	SAI-1	SAI-1	SAISi-1	SAI-1
2A16(LY16)	SAICu	SAICu	SAICu	SAICu	SAICu
3A21(LF21)	SAIMn	SA1-XNUMX	SA1-XNUMX	SAISi-1	SA1-XNUMX
5A02(LF2)	SAIMg-5	SAlMg-5	SAlMg-5	SAlMg-5	SAlMg-5
5A05(LF5)	LF14	LF14	SAlMg-5	LF14	SAlMg-5
5083（LF4）	ER5183	ER5356	ER5356	ER5183	ER5356
5086	ER5356	ER5356	ER5356	ER5356	ER5356
6A02(LD2)	SAIMg-5	SAlMg-5	SAlMg-5	SAISi-1	SAISi-1
6A63(LD31)	ER5356	ER5356	ER5356	SAISi-1	SAISi-1
7005	ER5356	ER5356	ER5356	X5180	ER5356
7039	ER5356	ER5356	ER5356	X5180	ER5356

アルミミグ溶接継手の欠陥とその対策

アルミニウム MIG 溶接継手の一般的な欠陥には、不十分な溶接シーム形成、亀裂、気孔、溶け込み、不完全な溶け込み、溶融の欠如、およびスラグの混入が含まれます。

1.ひび割れ

亀裂は、アルミニウムおよびアルミニウム合金の溶接によく見られる欠陥で、通常、溶接金属の結晶化プロセス中に形成され、高温亀裂または凝固亀裂と呼ばれます。それらは、特に、縦方向の亀裂、横方向の亀裂（母材金属にまで及ぶことが多い）、ルート亀裂、クレーター亀裂などとして現れる場合があります。亀裂は構造強度の低下につながり、場合によっては構造全体の突然の破損を引き起こす可能性があるため、厳格な防止策が必要です。

原因：

ａ．溶接ギャップの深さと幅の比率が過剰です。

b.溶接端のクレーターが急速に冷却されます。

c.フィラーワイヤーの組成と母材間の不適合。

d.間違った操作テクニック。

予防策：

ａ．アーク電圧を適切に調整するか、溶接電流を減らして溶接ビードを広げ、溶け込み深さを減らします。

b.クレーターを適切に埋め、冷却速度を遅くするための措置を講じる。

c.フィラーワイヤーとベースメタル間の適切なマッチングを確保します。

d.適切な溶接パラメータと順序を選択し、適切に溶接速度を上げ、予熱が必要な部分には予熱対策を講じます。

2.気孔率

気孔率とは、溶接金属内の小さな空隙またはガスポケットの存在を指します。溶接が弱くなり、応力がかかると破損する可能性があります。気孔を完全になくすことは困難ですが、一連の対策によって気孔の含有量を最小限に抑えることができます。気孔のさまざまな形態に応じて、表面気孔、分散気孔、局所的緻密気孔、単一の大きな気孔、根鎖気孔、柱状気孔などのさまざまなタイプがアルミニウム溶接部に現れることがあります。

気孔が存在すると溶接部の密度が減少し、接合部の耐荷重面積が減少し、接合部の強度と延性が低下します。特に冷間曲げ角度や衝撃靱性の低下が顕著であるため、発生を防止する対策が必要です。

原因：

ａ．不十分なガスシールド、不純なシールドガス。

b.溶接ワイヤおよびワークピースの表面の汚染。

c.大気中の過度の絶対湿度。

d.不安定なアーク、過度に長いアーク長。

e.溶接ワイヤの延長長さが長すぎる、ノズルとワーク間の距離が長すぎる。

f.溶接ワイヤ径と開先形状の選択が不適切。 g.同じ場所から始まるアークの繰り返し、継手の過度の溶接。

予防策：

ａ．シールドガスの品質を確保し、シールドガス流量を適切に増やして溶接領域から空気を追い出し、シールドガスの流れを均一にします。

b.溶接前に溶接ワイヤとワーク表面を徹底的に洗浄して、油、汚れ、錆、スケール、酸化皮膜を除去し、脱酸剤の含有量が高い溶接ワイヤを選択してください。

c.溶接場所を合理的に選択し、大気湿度が過度に高い環境を避けてください。

d.円弧の長さを適切に短くしてください。

e.ノズルとワークピース間の距離を制御します。

f.できるだけ太い溶接ワイヤを選択し、ワークの溝の鈍端の厚さを増やして溶接ワイヤの割合を減らし、それによって気孔率を減らします。

g.同じ位置から始まるアークの繰り返しを避けてください。繰り返しアークを開始する必要がある場合は、溶接領域を研磨または清掃する必要があり、接合部の溶接シームが一定の重なり合うように接合部の数を最小限に抑える必要があります。

3.溶接スパッタ

溶接スパッタは、溶接プロセス中に溶融金属の液滴が飛び出すことです。これらの飛沫は周囲の表面に付着し、表面汚染を引き起こす可能性があります。スパッタを除去するには追加の洗浄作業が必要になることが多く、時間と労力がかかる場合があります。スパッタは溶接部の外観に影響を与えるだけでなく、その後の作業や溶接面に塗布されるコーティングにも影響を与える可能性があります。

原因：

a.過度の電圧や速すぎるワイヤ送給速度など、溶接パラメータの設定が不適切な場合、溶接プロセス中に過度のスパッタが発生する可能性があります。

b.表面が汚れていたり、直径が不適切な低品質の溶接ワイヤを使用すると、スパッタの発生が増加する可能性があります。

c.溶接ガンの角度が間違っていたり、溶接速度が速すぎると、溶接池が不安定になり、スパッタが発生する可能性があります。

d.溶接母材上の油、汚れ、錆などの表面汚染物質もスパッタの発生増加の原因となります。

予防策：

a.溶接パラメータを最適化して、適切な電圧とワイヤ送給速度の設定を確保し、スパッタの発生を最小限に抑えます。

b. スパッタの発生を抑えるため、表面がきれいで適切な直径を備えた高品質の溶接ワイヤを使用してください。

c. 適切な溶接ガンの角度を維持し、溶接速度を制御して、溶接池を安定に保ち、スパッタを最小限に抑えます。

d.溶接母材の表面には、スパッタの付着を防止し、洗浄を容易にし、表面の汚染を軽減するために、スパッタ防止剤またはコーティングを塗布します。

4.不完全な融合または貫通

溶接における不完全な溶融または溶け込みは、溶接金属が母材と完全に溶けない場合、または溶接が所望の深さまで浸透しない場合に発生します。これにより、強度と完全性が不十分な溶接接合部が弱くなり、溶接されたコンポーネントの全体的な構造的完全性が損なわれる可能性があります。

原因：

a. 間違った溶接パラメータ: 電圧、ワイヤ送給速度、移動速度などの溶接パラメータの設定が間違っているため、入熱が不十分な場合、不完全な溶融または溶け込みが発生する可能性があります。

b.不適切な溶接技術:不適切なアーク長、角度、または溶接トーチの操作など、不適切な溶接技術は、溶接金属の母材への適切な溶融および浸透を妨げる可能性があります。

c. 接合部のフィッティング不良: 溶接される母材間の位置ずれや過剰な隙間により、溶接金属の適切な溶融と浸透が妨げられる可能性があります。

d. 不十分な前洗浄または準備: 母材表面の油、グリース、錆、またはミルスケールなどの汚染物質は、溶接金属の適切な溶融および浸透を妨げる可能性があります。

予防策：

a.正しい溶接パラメータを確保する: 電圧、ワイヤ送給速度、移動速度などの溶接パラメータを適切に設定することは、適切な溶融と溶け込みのための適切な入熱を達成するために不可欠です。

b. 適切な溶接技術を使用する: 適切なアーク長、角度、トーチ操作の維持など、正しい溶接技術を使用して、溶接金属の適切な溶融と溶け込みを確保します。

c. 良好な接合部の適合を確保する: 溶接する母材金属を適切に位置合わせして取り付け、隙間を最小限に抑え、適切な溶融と浸透を実現するために合わせ面間の十分な接触を確保します。

d.母材金属の事前洗浄と準備: 溶接金属の適切な溶融と浸透を促進するために、油、グリース、錆、ミル スケールなどの汚染物質を除去して母材金属の表面を徹底的に洗浄し、準備します。

アルミニウムのMIG溶接のヒント

これらのヒントに従うことで、スキルを向上させ、MIG 溶接で高品質のアルミニウム溶接を実現できます。

1.清潔さが鍵です

溶接する前に、アルミニウムの表面がきれいで、油、グリース、酸化層などの汚染物質がないことを確認してください。ステンレスブラシまたは専用のアルミニウム洗浄液を使用して不純物を除去します。

2.正しいワイヤーとガスを使用する

ER4043 や ER5356 など、アルミニウムの MIG 溶接用に特別に設計されたワイヤを選択してください。これらのワイヤには、アークの安定性を向上させ、気孔の形成を減らすのに役立つ添加剤が含まれています。さらに、アルゴン含有量の高いシールドガス (通常は 100% アルゴンまたはヘリウムとの混合ガス) を使用して、適切な保護を提供し、酸化を最小限に抑えます。

3.正しいワイヤ送給

アルミワイヤーはスチールワイヤーに比べて柔らかく、鳥の巣ができたり絡まりやすいです。供給の問題を防ぎ、安定したアークを確保するには、スムーズで一貫したワイヤ供給機構を備えたスプール ガンまたはプッシュプル ガンを使用してください。

4.溶接パラメータを調整する

アルミニウムは、鋼に比べて導電率が低く、熱膨張係数が高いため、より高い溶接電流と電圧が必要です。ワイヤ送給速度、電圧、移動速度のさまざまな設定を試して、特定の用途に最適なパラメータを見つけてください。

アルミニウムを約 150 ～ 200°C (300 ～ 400°F) に予熱すると、特に厚い材料の場合、熱歪みが軽減され、溶接性が向上します。

5.適切なテクニックを採用する

アルミニウムを溶接する際は、わずかな押し込み角度 (約 10 ～ 15 度) と短いアーク長を維持してください。これにより、入熱が最小限に抑えられ、焼き付きや歪みのリスクが軽減されます。さらに、織り動作またはステッチ溶接技術を使用して、熱を均一に分散させ、過熱を防ぎます。

情報：https://www.mig-welding.co.uk/forum/threads/straight-line-on-the-root-aluminum-mig-tig-welding.135642/

アルミニウムのMIG溶接の注意点

これらの注意事項に従うことで、スキルを向上させ、MIG 溶接で高品質のアルミニウム溶接を実現することができます。

1.汚染を避ける

アルミニウムは酸素との反応性が高いため、溶接池が空気に触れないよう保護することが不可欠です。隙間風のない清潔で換気の良い場所で溶接し、ガス レンズまたはトレーリング シールドを使用してガスをさらにカバーし、汚染を防ぎます。

2.必要に応じて予熱と後加熱

場合によっては、アルミニウムのワークピースを予熱すると、熱応力が軽減され、亀裂が発生するのを防ぐことができます。同様に、冷却速度を遅くして歪みを最小限に抑えるために、後加熱が必要になる場合があります。溶接手順仕様 (WPS) によって提供される推奨事項に従うか、溶接エンジニアに指導を受けてください。

3.適切な個人用保護具を使用する

アルミニウム溶接に適したシェード付きの溶接ヘルメット、耐熱手袋、保護服など、適切な個人用保護具 (PPE) を常に着用してください。さらに、溶接ヒュームやガスへの曝露を防ぐために適切な換気を確保してください。

まとめ

アルミニウムの MIG 溶接を習得するには、適切な技術、設備、注意事項を組み合わせる必要があります。この記事で説明するヒントと注意事項に従うことで、溶接工は欠陥や歪みを最小限に抑えた高品質のアルミニウム溶接を実現できます。

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