アルミニウムの溶接部に熱割れが生じるのはなぜですか？

アルミニウム合金の溶接における熱割れには、主に溶接金属の凝固割れと熱影響部の液化割れがあります。これらはいずれも、冷却中に生じる引張ひずみを脆弱な液膜が吸収しきれない高温域で発生します。

アルミニウム合金が熱割れを起こしやすい理由

アルミニウムは、同じ温度変化に対して鋼の約2倍の膨張率を示します。凝固の際、周囲の金属が収縮する一方で、低融点の共晶が粒界に沿って残留することがあります。凝固範囲が広い合金は、連続した液膜が長く残り、ひずみを吸収する能力がほとんどないため、特に影響を受けやすくなります。.

亀裂発生の傾向は、母材の組成、溶加材、接合部の拘束状態、および溶接パラメータによって異なります。純アルミニウムは亀裂が発生しにくいです。Al-Cu合金は亀裂が発生しやすい合金の一つであり、デュラリュミン（Al-Cu-Mg）や高強度Al-Zn-Cu-Mg合金は、一般的に従来の融着溶接には不向きです。.

溶加材が亀裂に及ぼす影響

溶加材は、溶接部の組成、凝固範囲、および共晶量を変化させることがあります。出典中の4A01のように、約5%のSiを含むAl-Siワイヤは、溶接部の強度や延性は比較的低いものの、優れた亀裂修復能力を有しています。 Ti、Zr、V、またはBを少量添加することで、結晶粒を微細化し、ひずみをより多くの粒界に分散させることで、割れを低減することができる。.

熱割れを軽減する方法

• 脆弱な凝固範囲を最小限に抑えることができる、互換性のある母材と溶加材の組み合わせを選択してください。.
• 集中した熱源を使用し、不必要に高い電流は避けてください。.
• 移動速度を制御してください。過度な速度と高電流が組み合わさると、亀裂の発生しやすさが増す可能性があります。.
• 適切な溝の形状、仮止め、および溶接順序の設計により、接合部の拘束を軽減する。.
• 繰り返し溶接を開始・停止することで、局所的に激しい熱サイクルが生じるような間欠溶接は避けること。.

ホットクラッキングを防止できる単一のパラメータは存在しません。成分管理、結晶粒微細化、入熱量の制御、および拘束の低減を、相互に連携させて行う必要があります。.