JP2005042175A - Aluminum welded structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、2.0質量%以上のMgを含有したアルミニウム合金材をアーク溶接等の溶融溶接法により溶接して作製されるアルミニウム溶接構造物に関する。 The present invention relates to an aluminum welded structure manufactured by welding an aluminum alloy material containing 2.0 mass% or more of Mg by a fusion welding method such as arc welding.
2.0質量%以上のMgを含有したAl−Mg系アルミニウム合金材は、機械的性質が優れており、耐食性及び溶接性も良好であるため、船舶及び鉄道車両をはじめ一般の溶接構造物に広く適用されている。アルミニウム合金材を溶融溶接する際の溶加材(溶接棒又は溶接ワイヤ等)としては、純Al、Al−Cu系合金、Al−Si系合金、Al−Mg系合金等、種々の溶接材料がJISにより規定されている。但し、溶接構造物には一般に強度及び靭性が要求されるため、JIS Z3604においては、Al−Mg系アルミニウム合金材を溶接する際の溶加材には、Al−Mg系合金からなる溶加材(JIS Z3232における5000系)が推奨されている(例えば、特許文献1参照)。その理由は、Al−Mg系アルミニウム合金材を溶接する際に、純Alからなる溶加材(JIS Z3232における1000系)を使用すると、溶接金属部の強度が弱くなり、Al−Cu系合金からなる溶加材(JIS Z3232における2000系)を使用すると、溶接金属部の溶接割れ感受性が高くなると共に溶接金属部の耐食性が劣化し、Al−Si系合金からなる溶加材(JIS Z3232における4000系)を使用すると、溶接金属部の強度及び靭性が低くなるためである。 Al-Mg-based aluminum alloy materials containing 2.0% by mass or more of Mg have excellent mechanical properties and good corrosion resistance and weldability. Therefore, they are suitable for general welded structures such as ships and railway vehicles. Widely applied. Various fillers such as pure Al, Al—Cu alloy, Al—Si alloy, Al—Mg alloy, etc. are used as the filler material (welding rod or welding wire) when the aluminum alloy material is melt welded. Defined by JIS. However, since strength and toughness are generally required for welded structures, in JIS Z3604, a filler material made of an Al-Mg alloy is used as a filler material when welding an Al-Mg aluminum alloy material. (5000 series in JIS Z3232) is recommended (see, for example, Patent Document 1). The reason for this is that when a filler material made of pure Al (1000 series in JIS Z3232) is used when welding an Al—Mg-based aluminum alloy material, the strength of the weld metal part is weakened, and the Al—Cu-based alloy is used. When a filler material (2000 series in JIS Z3232) is used, the weld cracking sensitivity of the weld metal part increases and the corrosion resistance of the weld metal part deteriorates, so that the filler metal (4000 in JIS Z3232) is made of an Al—Si alloy. This is because the strength and toughness of the weld metal part are lowered when the system) is used.
しかしながら、上述の従来の技術には、以下に示すような問題点がある。Al−Mg合金材を、Al−Mg系合金からなる溶加材を使用して溶接して、アルミニウム溶接構造物を製造すると、溶接金属部の強度は高くなるものの、耐力が向上せず、母材と同程度となってしまう。このため、アルミニウム溶接構造物に力が印加されると、応力が集中しやすい溶接金属部が比較的低い応力で変形してしまう。この結果、溶接構造物全体としての剛性が低くなる。 However, the conventional techniques described above have the following problems. When an aluminum welded structure is manufactured by welding an Al-Mg alloy material using a filler material made of an Al-Mg alloy, the strength of the weld metal part is increased, but the yield strength is not improved, and the mother It becomes the same level as the material. For this reason, when a force is applied to the aluminum welded structure, the weld metal portion where stress is likely to concentrate is deformed with a relatively low stress. As a result, the rigidity of the entire welded structure is lowered.
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、2.0質量%以上のMgを含有したアルミニウム合金材をアーク溶接等の溶融溶接法により溶接して作製した溶接構造物において、従来のAl−Si系合金からなる溶加材により溶接した場合の溶接金属部の強度及び靭性が低くなるという問題、及び従来のAl−Mg系合金からなる溶加材により溶接した場合の比較的低い応力で溶接金属部が変形してしまい溶接構造物全体としての剛性が低くなるという問題を解決し、溶接金属部の強度、靭性、耐力が高く、全体として剛性が高いアルミニウム溶接構造物を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem, and in a welded structure manufactured by welding an aluminum alloy material containing 2.0 mass% or more of Mg by a fusion welding method such as arc welding, The problem that the strength and toughness of the weld metal part when welding with a filler material made of Al-Si alloy of the present invention is low, and the relatively low when welding with a filler material made of conventional Al-Mg alloy Solves the problem that the weld metal part deforms due to stress and the rigidity of the entire welded structure is lowered, and provides an aluminum welded structure that has high strength, toughness and proof strength of the weld metal part and high rigidity as a whole. For the purpose.
本発明に係るアルミニウム溶接構造物は、2.0質量%以上のMgを含有したアルミニウム合金からなる母材部と、0.5乃至4.5質量%のSi及び下記数式により規定される組成範囲のMgを含有し残部がAl及び不可避的不純物からなる組成を有し、前記不可避的不純物のうち、Fe:0.8質量%以下、Cu:0.3質量%以下、及びZn:0.25質量%以下に規制されており、前記母材部同士を接合するか又は前記母材部を他の部材に接合する溶接金属部と、を有することを特徴とする。なお、下記数式において、「Mg」及び「Si」は夫々溶接金属部におけるマグネシウム(Mg)及びシリコン(Si)の含有量を示す。
0.3≦Mg(質量%)≦2.5−0.5×Si(質量%)
The aluminum welded structure according to the present invention includes a base material portion made of an aluminum alloy containing 2.0 mass% or more of Mg, 0.5 to 4.5 mass% of Si, and a composition range defined by the following mathematical formula. Mg is contained, and the balance is composed of Al and inevitable impurities. Among the inevitable impurities, Fe: 0.8% by mass or less, Cu: 0.3% by mass or less, and Zn: 0.25 It is regulated to not more than mass%, and has a weld metal part that joins the base material parts or joins the base material part to another member. In the following formula, “Mg” and “Si” indicate the contents of magnesium (Mg) and silicon (Si) in the weld metal part, respectively.
0.3 ≦ Mg (mass%) ≦ 2.5−0.5 × Si (mass%)
本発明に係る他のアルミニウム溶接構造物は、2.0質量%以上のMgを含有したアルミニウム合金からなる母材部と、0.5乃至4.5質量%のSi及び上記数式により規定される組成範囲のMgを含有し、更に、Zr:0.01乃至0.3質量%、Ti:0.01乃至0.2質量%、B:0.001乃至0.02質量%、Mn:1.0質量%以下、Cr:0.35質量%以下からなる群から選択された1種以上の元素を含有し、残部がAl及び不可避的不純物からなる組成を有し、前記不可避的不純物のうち、Fe:0.8質量%以下、Cu:0.3質量%以下、及びZn:0.25質量%以下に規制されており、前記母材部同士を接合するか又は前記母材部を他の部材に接合する溶接金属部と、を有することを特徴とする。 Another aluminum welded structure according to the present invention is defined by a base material part made of an aluminum alloy containing 2.0% by mass or more of Mg, 0.5 to 4.5% by mass of Si, and the above formula. Mg in the composition range is contained, Zr: 0.01 to 0.3% by mass, Ti: 0.01 to 0.2% by mass, B: 0.001 to 0.02% by mass, Mn: 1. 0% by mass or less, Cr: containing one or more elements selected from the group consisting of 0.35% by mass or less, the balance having a composition consisting of Al and inevitable impurities, among the inevitable impurities, Fe: 0.8% by mass or less, Cu: 0.3% by mass or less, and Zn: 0.25% by mass or less, and the base material parts are joined to each other or the base material part is replaced with another base material part. And a weld metal part to be joined to the member.
また、前記溶接金属部の組成は、下記数式を満たすことが好ましい。
0.3≦Mg(質量%)≦2.5−0.6×Si(質量%)
Moreover, it is preferable that the composition of the said weld metal part satisfy | fills the following numerical formula.
0.3 ≦ Mg (mass%) ≦ 2.5−0.6 × Si (mass%)
更に、下記数式を満たすことがより好ましい。
2.2−1.4×Si(質量%)≦Mg(質量%)
Furthermore, it is more preferable to satisfy the following mathematical formula.
2.2-1.4 × Si (mass%) ≦ Mg (mass%)
本発明においては、溶接金属部のSi及びMgの含有量を上述の範囲に規定することにより、継手部である溶接金属部の強度及び靭性を高くすると共に、耐力を高くすることができる。これにより、アルミニウム溶接構造物に力が印加された場合においても、溶接金属部が変形しにくくなり、アルミニウム溶接構造物全体の剛性が向上する。 In the present invention, by specifying the Si and Mg contents in the weld metal part within the above-described range, the strength and toughness of the weld metal part that is the joint part can be increased and the proof stress can be increased. Thereby, even when a force is applied to the aluminum welded structure, the weld metal portion is hardly deformed, and the rigidity of the entire aluminum welded structure is improved.
更に、前記アルミニウム溶接構造物は、99.00質量%以上のAlを含有する第1の溶加材及び4.0質量%以上のSiを含有するAl−Si系合金からなる第2の溶加材を同時に使用して、前記母材部同士又は前記母材部を他の部材に溶接したものであってもよい。 Furthermore, the aluminum welded structure includes a second filler made of a first filler material containing 99.00% by mass or more of Al and an Al—Si based alloy containing 4.0% by mass or more of Si. The base material portions or the base material portions may be welded to other members using materials simultaneously.
又は、前記アルミニウム溶接構造物は、1.0乃至4.0質量%のSi及び下記数式により規定される組成範囲のMgを含有し、更に、Zr:0.05乃至0.3質量%、Ti:0.05乃至0.2質量%、B:0.001乃至0.02質量%、Mn:1.0質量%以下、Cr:0.35質量%以下からなる群から選択された1種以上の元素を含有し、残部がAl及び不可避的不純物からなり、前記不可避的不純物のうち、Fe:0.8質量%以下、Cu:0.3質量%以下、及びZn:0.25質量%以下に規制された溶加材を使用して、前記母材部同士又は前記母材部を他の部材に溶接したものであってもよい。
Mg(質量%)≦2.5−0.5×Si(質量%)
Alternatively, the aluminum welded structure contains 1.0 to 4.0% by mass of Si and Mg having a composition range defined by the following formula, and Zr: 0.05 to 0.3% by mass, Ti : 0.05 to 0.2 mass%, B: 0.001 to 0.02 mass%, Mn: 1.0 mass% or less, Cr: one or more selected from the group consisting of 0.35 mass% or less The balance is composed of Al and inevitable impurities, and among the inevitable impurities, Fe: 0.8 mass% or less, Cu: 0.3 mass% or less, and Zn: 0.25 mass% or less The base material portions or the base material portions may be welded to other members using a filler material regulated in the above.
Mg (mass%) ≦ 2.5-0.5 × Si (mass%)
更にまた、前記アルミニウム溶接構造物は、自動車のサスペンションフレーム又は二輪自動車のフレームであってもよい。 Furthermore, the aluminum welded structure may be a vehicle suspension frame or a two-wheeled vehicle frame.
以上詳述したように、本発明によれば、2.0質量%以上のMgを含有したアルミニウム合金材を溶接したアルミニウム溶接構造物において、溶接金属部のSi及びMgの含有量を適切に規定することにより、溶接金属部の強度、靭性、耐力を高くすることができる。これにより、溶接金属部が変形しにくくなり、アルミニウム溶接構造物全体の剛性が向上する。 As described above in detail, according to the present invention, in an aluminum welded structure in which an aluminum alloy material containing 2.0 mass% or more of Mg is welded, the contents of Si and Mg in the weld metal part are appropriately defined. By doing, the strength, toughness, and proof stress of a weld metal part can be made high. Thereby, a weld metal part becomes difficult to deform | transform and the rigidity of the whole aluminum welded structure improves.
本発明者等は、上述の課題を解決するために、溶接金属部の組成と継手強度との関係を詳細に調査した。その結果、継手部である溶接金属部において、従来のAl−Mg系合金からなる溶加材を使用して溶接した場合に形成される溶接金属部よりも、Si含有量を増加させ、且つ、Mg含有量を低減させることにより、溶接金属部の耐力が向上して硬くなり、アルミニウム溶接構造物に外力が印加された場合に、溶接金属部が変形し難くなることを見出した。また、従来のAl−Si系合金からなる溶加材を使用して溶接した場合に形成される溶接金属部においては、溶接金属部のSi含有量が最適な範囲よりも多くなりすぎてしまい、溶接金属部が硬くなりすぎ、溶接継手の破断強度が低下してしまうことを知見した。 In order to solve the above-described problems, the present inventors have investigated in detail the relationship between the composition of the weld metal part and the joint strength. As a result, in the weld metal part which is a joint part, the Si content is increased more than the weld metal part formed when welding using a filler material made of a conventional Al-Mg alloy, and It has been found that by reducing the Mg content, the proof stress of the weld metal part is improved and hardened, and when an external force is applied to the aluminum welded structure, the weld metal part is hardly deformed. In addition, in the weld metal part formed when welding using a filler material made of a conventional Al-Si alloy, the Si content of the weld metal part becomes too much than the optimum range, It has been found that the weld metal part becomes too hard and the fracture strength of the welded joint decreases.
そこで、本発明者等は鋭意実験研究を重ねた結果、母材として2.0質量%以上のMgを含有したアルミニウム合金材を溶接してアルミニウム溶接構造物を作製する場合に、上述の課題を解決し、溶接継手部の破断強度だけでなく、0.2%の永久伸びを起こす応力(0.2%耐力)を高くし、溶接構造物全体としての剛性を高めるためには、溶接金属部の組成が、Si含有量が0.5乃至4.5質量%となり、且つ、Mg含有量が0.3≦Mg(質量%)≦2.5−0.5×Si(質量%)となるように溶接すればよいことを突き止めた。また、溶接金属部の組成が、0.3≦Mg(質量%)≦2.5−0.6×Si(質量%)となるように溶接すれば更によく、2.2−1.4×Si(質量%)≦Mg(質量%)≦2.5−0.6×Si(質量%)であればより一層よいことを突き止めた。 Therefore, as a result of repeated earnest experimental studies, the present inventors have solved the above-mentioned problems when welding an aluminum alloy material containing 2.0% by mass or more of Mg as a base material to produce an aluminum welded structure. In order to increase the stress (0.2% proof stress) that causes not only the fracture strength of the welded joint but also 0.2% permanent elongation and increase the rigidity of the entire welded structure, The Si content is 0.5 to 4.5 mass%, and the Mg content is 0.3 ≦ Mg (mass%) ≦ 2.5−0.5 × Si (mass%). I found out that welding should be done. Further, it is better to weld so that the composition of the weld metal part is 0.3 ≦ Mg (mass%) ≦ 2.5-0.6 × Si (mass%), 2.2-1.4 × It has been found out that Si (mass%) ≦ Mg (mass%) ≦ 2.5−0.6 × Si (mass%) is even better.
以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照して具体的に説明する。先ず、本発明の第1の実施形態について説明する。本実施形態に係るアルミニウム溶接構造物においては、アルミニウム合金からなる第1及び第2の母材部が設けられている。この母材部を形成するアルミニウム合金は、Mgを2.0質量%以上含有した合金であり、例えば、JIS H4000のA5454により規定される合金であり、Mgが2.7質量%、Mnが0.6質量%、Crが0.1質量%含有され、残部がAl及び不可避的不純物からなる組成を持つ合金である。また、母材部は、厚さが例えば3mmであり、調質が例えばO材である板状の部材である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings. First, a first embodiment of the present invention will be described. In the aluminum welded structure according to the present embodiment, first and second base metal parts made of an aluminum alloy are provided. The aluminum alloy forming the base material part is an alloy containing 2.0% by mass or more of Mg, for example, an alloy specified by A5454 of JIS H4000, Mg is 2.7% by mass, and Mn is 0. .6% by mass, 0.1% by mass of Cr, and the balance is an alloy having a composition composed of Al and inevitable impurities. The base material portion is a plate-like member having a thickness of, for example, 3 mm and a tempering of, for example, an O material.
そして、この第1及び第2の母材部が相互に溶接されており、第1の母材部と第2の母材部との間には、継手部分である溶接金属部が形成されている。溶接金属部は、0.5乃至4.5質量%のSiを含有すると共に、数式(0.3≦Mg(質量%)≦2.5−0.5×Si(質量%))により規定される量のMgを含有し、残部がAl及び不可避的不純物からなっている。なお、不可避的不純物としては、Fe、Cu、Znが混入している場合があるが、これらの成分の含有量は、Fe:0.8質量%以下、Cu:0.3質量%以下、及びZn:0.25質量%以下である。また、この溶接金属部は、99.00質量%以上のAlを含有する第1の溶加材と、4.0質量%以上のSiを含有するAl−Si系合金からなる第2の溶加材とを同時に使用して、溶接されたものである。 And this 1st and 2nd base material part is welded mutually, and the weld metal part which is a joint part is formed between the 1st base material part and the 2nd base material part. Yes. The weld metal part contains 0.5 to 4.5% by mass of Si and is defined by a mathematical formula (0.3 ≦ Mg (% by mass) ≦ 2.5−0.5 × Si (% by mass)). Mg is contained in an amount, and the balance consists of Al and inevitable impurities. Inevitable impurities may include Fe, Cu, and Zn. The content of these components is Fe: 0.8 mass% or less, Cu: 0.3 mass% or less, and Zn: It is 0.25 mass% or less. Further, the weld metal part includes a second filler composed of a first filler material containing 99.00% by mass or more of Al and an Al—Si based alloy containing 4.0% by mass or more of Si. It is welded using the material at the same time.
以下、本発明の各構成要件における数値限定理由について説明する。 Hereinafter, the reason for the numerical limitation in each constituent requirement of the present invention will be described.
母材部のMg含有量:2.0質量%以上
Mgはアルミニウム材に添加することにより、引張強度、耐力及び靭性を向上させると共に、溶接性を向上させる効果がある。母材部のMgの含有量が2.0質量%未満だと、前述の効果が不十分であるため、母材部のMg含有量は2.0質量%以上とする。
Mg content of base material part: 2.0 mass% or more Mg is effective in improving weldability as well as improving tensile strength, yield strength and toughness when added to an aluminum material. When the content of Mg in the base material part is less than 2.0% by mass, the above-described effects are insufficient, so the Mg content in the base material part is set to 2.0% by mass or more.
溶接金属部のSi含有量:0.5乃至4.5質量%
溶接金属部のSi含有量が0.5質量%未満であると、溶接金属部の耐力が低くなって変形しやすくなり、アルミニウム溶接構造体全体の剛性が低下する。一方、溶接金属部のSi含有量が4.5質量%を超えると、溶接金属部の強度及び靭性が低下する。従って、溶接金属部のSi含有量は0.5乃至4.5質量%とする。
Si content of weld metal part: 0.5 to 4.5% by mass
When the Si content of the weld metal part is less than 0.5% by mass, the yield strength of the weld metal part is lowered and the metal weld part is easily deformed, and the rigidity of the entire aluminum welded structure is lowered. On the other hand, when the Si content of the weld metal part exceeds 4.5% by mass, the strength and toughness of the weld metal part decreases. Therefore, the Si content of the weld metal part is set to 0.5 to 4.5% by mass.
溶接金属部のMg含有量:0.3乃至(2.5−0.5×Si(質量%))質量%
溶接金属部のMg含有量が0.3質量%未満であると、溶接金属部の引張強度、耐力及び靭性が不足する。一方、溶接金属部のMg含有量が(2.5−0.5×Si(質量%))より多いと、即ち、(Mg(質量%)+0.5×Si(質量%))の値が2.5を超えると、溶接金属部の耐力が低下し、変形しやすくなる。従って、溶接金属部のMg含有量は、0.3乃至(2.5−0.5×Si(質量%))質量%とする。なお、溶接金属部のMg含有量は、0.3乃至(2.5−0.6×Si(質量%))の範囲にあることがより好ましく、2.2−1.4×Si(質量%)≦Mg(質量%)≦2.5−0.6×Si(質量%)であることがより好ましい。
Mg content of weld metal part: 0.3 to (2.5-0.5 × Si (mass%)) mass%
If the Mg content in the weld metal part is less than 0.3% by mass, the tensile strength, proof stress and toughness of the weld metal part are insufficient. On the other hand, if the Mg content of the weld metal part is greater than (2.5-0.5 × Si (mass%)), that is, the value of (Mg (mass%) + 0.5 × Si (mass%)) is If it exceeds 2.5, the proof stress of the weld metal part is reduced, and it becomes easy to deform. Therefore, the Mg content of the weld metal part is set to 0.3 to (2.5-0.5 × Si (mass%)) mass%. The Mg content in the weld metal part is more preferably in the range of 0.3 to (2.5-0.6 × Si (mass%)), and 2.2-1.4 × Si (mass). %) ≦ Mg (mass%) ≦ 2.5−0.6 × Si (mass%).
溶接金属部のZr含有量:0.01乃至0.3質量%
溶接金属部のTi含有量:0.01乃至0.2質量%
溶接金属部のB含有量:0.001乃至0.02質量%
溶接金属部のMn含有量:1.0質量%以下
溶接金属部のCr含有量:0.35質量%以下
Zr、Ti、B、Mn及びCrは、アルミニウム溶加材に添加することにより、結晶粒を微細化させる効果がある。また、引張強度及び伸びを向上させる効果がある。但し、溶接金属部における含有量が、Zr:0.01質量%未満、Ti:0.01質量%未満、B:0.001質量%未満では、いずれも結晶粒微細化の効果が少ない。一方、Zrを0.3質量%を超えて添加した場合、Tiを0.2質量%を超えて添加した場合、Bを0.02質量%を超えて添加した場合、Mnを1.0質量%を超えて添加した場合、Crを0.35質量%を超えて添加した場合は、溶接金属部が脆化する危険性がある。このため、溶接金属部は、Zr含有量:0.01乃至0.3質量%、Ti含有量:0.01乃至0.2質量%、B含有量:0.001乃至0.02質量%、Mn含有量:1.0質量%以下、Cr含有量:0.35質量%以下からなる群から選択された1種以上の元素を含有することが好ましい。これにより、溶接部の延性が向上する。
Zr content of weld metal part: 0.01 to 0.3% by mass
Ti content of weld metal part: 0.01 to 0.2% by mass
B content of weld metal part: 0.001 to 0.02 mass%
Mn content of weld metal part: 1.0% by mass or less
Cr content of weld metal part: 0.35 mass% or less Zr, Ti, B, Mn and Cr have an effect of refining crystal grains by adding to the aluminum filler metal. Moreover, there exists an effect which improves tensile strength and elongation. However, when the content in the weld metal part is less than Zr: 0.01% by mass, Ti: less than 0.01% by mass, and B: less than 0.001% by mass, the effect of refining crystal grains is small. On the other hand, when Zr is added in excess of 0.3% by mass, Ti is added in excess of 0.2% by mass, B is added in excess of 0.02% by mass, Mn is 1.0% by mass. When added in excess of%, when Cr is added in excess of 0.35 mass%, there is a risk that the weld metal part becomes brittle. For this reason, the weld metal part has a Zr content of 0.01 to 0.3% by mass, a Ti content of 0.01 to 0.2% by mass, a B content of 0.001 to 0.02% by mass, It is preferable to contain one or more elements selected from the group consisting of Mn content: 1.0 mass% or less and Cr content: 0.35 mass% or less. Thereby, the ductility of a welding part improves.
溶接金属部のFe含有量:0.8質量%以下
溶接金属部のCu含有量:0.3質量%以下
溶接金属部のZn含有量:0.25質量%以下
なお、この他の成分としては、Fe、Cu、Zn等が不可避的に混入する場合があるが、Fe:0.8質量%以下、Cu:0.3質量%以下、Zn:0.25質量%以下であれば、実用上問題がない。
Fe content in weld metal part: 0.8% by mass or less
Cu content of weld metal part: 0.3 mass% or less
Zn content of weld metal part: 0.25% by mass or less In addition, Fe, Cu, Zn, etc. may be inevitably mixed as other components, but Fe: 0.8% by mass or less, Cu : 0.3 mass% or less, Zn: 0.25 mass% or less, there is no practical problem.
次に、上述の如く構成された本実施形態に係るアルミニウム溶接構造物の製造方法について説明する。図1は本実施形態におけるアルミニウム合金材の溶接方法を示す斜視図である。図1に示すように、先ず、被溶接材として、2枚の板材1及び2を準備する。この板材1及び2の厚さは例えば3mmであり、調質がO材であり、Mgを2.0質量%以上含有するアルミニウム合金により形成されている。このアルミニウム合金は、例えば、JIS H4000の合金番号A5454により規定されている合金であり、その組成は、Mgを2.7質量%、Mnを0.6質量%、Crを0.1質量%含有し、残部がAl及び不可避的不純物からなる。
Next, the manufacturing method of the aluminum welded structure according to this embodiment configured as described above will be described. FIG. 1 is a perspective view showing a method of welding an aluminum alloy material in the present embodiment. As shown in FIG. 1, first, two
次に、この2枚の板材1及び2の端部同士を突合せ、アーク溶接により突合せ溶接を行い、相互に接合する。なお、突合せ溶接の替わりに、重ねすみ肉溶接を行ってもよい。このとき、2台のミグ溶接機3a及び3bにより、2本の溶接ワイヤ4a及び4bを同時に使用し、1つの溶融池10を形成して溶接するダブルアーク溶接を行う。
Next, the end portions of the two
溶接機3aには、導電体からなり溶接ワイヤ4aを保持する筒状のコンタクトチップ5aが設けられており、このコンタクトチップ5aの内部を溶接ワイヤ4aが挿通するようになっている。また、溶接機3aにはワイヤ送給装置6aが設けられており、コンタクトチップ5aに向けて溶接ワイヤ4aを供給するようになっている。更に、コンタクトチップ5a及び板材1には、電源7aが接続されており、電源7aはコンタクトチップ5aを介して溶接ワイヤ4aに溶接電流を供給するようになっている。同様に、溶接機3bには、コンタクトチップ5b、ワイヤ送給装置6b、電源7bが設けられている。そして、溶接機3a及び3bは、共通して1つのノズル8を備えている。溶接ワイヤ4a及び4bはこのノズル8の内部を挿通して、板材1と板材2との突合せ部付近の所定の溶接位置に供給されるようになっており、また、ノズル8からシールドガスとして例えば100%アルゴンガスを噴射するようになっている。
The
また、溶接ワイヤ4aには、99.00質量%以上のAlを含有する純アルミニウムからなる溶接ワイヤ、例えば、JIS Z3232において規定されているA1100等の1000系の溶接ワイヤを使用する。一方、溶接ワイヤ4bには、Siを4.0質量%以上、例えば4.5質量%以上含有するAl−Si系合金からなる溶接ワイヤ、例えば、JIS Z3232において規定されているA4043等の4000系の溶接ワイヤを使用する。溶接ワイヤ4a及び4bの直径は、例えば1.2mmである。
Further, as the welding wire 4a, a welding wire made of pure aluminum containing 99.00% by mass or more of Al, for example, a 1000 series welding wire such as A1100 defined in JIS Z3232, is used. On the other hand, the
更にまた、溶接ワイヤ4a及び4bに流す溶接電流は例えば105〜255kAとする。また、溶接電圧は例えば20〜28Vとし、溶接ワイヤの送給量は例えば5〜16m/分とし、溶接速度は例えば1.5m/分とする。このような条件で、板材1と板材2との突合せ部に対して、溶接機3a及び3bが夫々アーク9a及び9bを発生させ、1つの溶融池10を形成する。そして、アーク9a及び9bの位置を、板材1及び2に対して相対的に移動させることにより、板材1及び2の突合せ部にビード11を形成していき、板材1と板材2とを相互に接合する。このとき、ビード11が溶接金属部になる。溶接金属部の組成は、板材1及び2並びに溶接ワイヤ4a及び4bが混合した組成となり、0.5乃至4.5質量%のSiを含有すると共に、数式(0.3≦Mg(質量%)≦2.5−0.5×Si(質量%))により規定される量のMgを含有した組成となる。これにより、前述のアルミニウム溶接構造体を形成することができる。
Furthermore, the welding current passed through the
なお、本実施形態においては、溶接ワイヤ4a及び4bを1台の溶接電源に接続して溶接を行ってもよく、溶接ワイヤ4a及び4bを相互に寄り合わせて(ツイストさせて)、1本の溶接ワイヤとし、この1本の溶接ワイヤを使用してティグ溶接又はミグ溶接等のアーク溶接を行ってもよい。また、Siを1.0乃至4.0質量%の範囲で含有し、Mgを(2.5−0.5×Si(質量%))以下含有する溶接ワイヤを作製し、この溶接ワイヤを単独で使用してアーク溶接を行ってもよい。更に、この溶接ワイヤを溶融池に供給しながら、レーザビーム溶接を行ってもよい。
In the present embodiment, welding may be performed by connecting the
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。図2は本実施形態に係る自動車のサスペンションフレームを示す斜視図であり、図3は図2に示すA−A’線による断面図である。図2及び図3に示すように、本実施形態に係るアルミニウム溶接構造物は自動車用のサスペンションフレームである。このサスペンションフレーム21においては、支持部材22及び23が設けられている。支持部材22及び23は湾曲した棒状部材であり、両端部に開口部25が形成されている。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. 2 is a perspective view showing the suspension frame of the automobile according to the present embodiment, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ shown in FIG. 2. As shown in FIGS. 2 and 3, the aluminum welded structure according to this embodiment is a suspension frame for automobiles. In this
そして、支持部材22と23とを相互に固定するように、2本のパイプ部材26及び27が設けられている。即ち、パイプ部材26及び27の一端部は支持部材23に溶接されており、パイプ部材26及び27の他端部は支持部材24に溶接されている。パイプ部材26及び27は、夫々板厚が例えば3mmである2枚の板材をU字形に湾曲させその両端部を相互に重ねすみ肉溶接することにより、パイプ状に形成されたものである。即ち、例えばパイプ部材26は、2枚の板材26a及び26bにより形成されており、パイプ部材27は2枚の板材27a及び27bにより形成されている。従って、パイプ部材26及び27はその軸方向に平行に2本の溶接ビード28が形成されている。また、パイプ部材26及び27と、支持部材22及び23との接合部には、溶接ビード29が形成されている。
Two
支持部材22及び23並びにパイプ部材26及び27は、Mgを2.0質量%以上含有するアルミニウム合金により形成されている。また、各溶接部、即ち、溶接ビード28及び29の組成は、0.5乃至4.5質量%のSi及び数式(0.3≦Mg(質量%)≦2.5−0.5×Si(質量%))により規定される組成範囲のMgを含有し、更に、Zr:0.01乃至0.3質量%、Ti:0.01乃至0.2質量%、B:0.001乃至0.02質量%、Mn:1.0質量%以下、Cr:0.35質量%以下からなる群から選択された1種以上の元素を含有し、残部がAl及び不可避的不純物からなる組成となっており、例えば、更に上記数式(2.2−1.4×Si(質量%)≦Mg(質量%))を満たす組成となっている。なお、不可避的不純物としては、Fe、Cu、Zn等が混入する場合があるが、これらの成分の含有量は、夫々、Fe:0.8質量%以下、Cu:0.3質量%以下、及びZn:0.25質量%以下である。
The
次に、本実施形態に係る自動車用サスペンションフレーム21の製造方法について説明する。先ず、Mgを2.0質量%以上含有するアルミニウム合金からなり板厚が例えば3mmである板材に対して曲げ加工又はプレス加工を施し、夫々U字形状の板材26a、26b、27a及び27bを形成する。一方、押出成形法、鋳造法又は鍛造法により、支持部材22及び23を成形し、その両端部に開口部25を形成する。
Next, a method for manufacturing the
次に、板材26a、26b、27a及び27b、並びに支持部材22及び23に対して、脱脂洗浄等の溶接前処理を施す。次に、板材26a及び26bをジグに設置するか、又は仮付け溶接して端部同士が接触するように相互に固定する。そして、本溶接を行い、板材26a及び26bを相互に溶接して、パイプ部材26を形成する。このとき、溶接方法は交流パルスMIG自動溶接による重ねすみ肉溶接とし、1本の溶接ワイヤを使用して溶接する。この溶接ワイヤは、1.0乃至4.0質量%のSi及び上記数式(Mg(質量%)≦2.5−0.5×Si(質量%))により規定される組成範囲のMgを含有し、更に、Zr:0.05乃至0.3質量%、Ti:0.05乃至0.2質量%、B:0.001乃至0.02質量%、Mn:1.0質量%以下、Cr:0.35質量%以下からなる群から選択された1種以上の元素を含有し、残部がAl及び不可避的不純物からなり、前記不可避的不純物のうち、Fe:0.8質量%以下、Cu:0.3質量%以下、Zn:0.25質量%以下に規制された組成を持つものとする。
Next, pre-welding treatment such as degreasing and cleaning is performed on the
また、溶接速度は例えば600mm/分とし、シールドガスの組成は例えば100%アルゴンとし、シールドガスの流量は例えば25リットル/分とし、溶接電流は例えば130乃至150Aとし、溶接電圧は例えば19乃至21Vとし、極性(EN)比率は例えば30%とする。 Further, the welding speed is, for example, 600 mm / min, the shielding gas composition is, for example, 100% argon, the shielding gas flow rate is, for example, 25 liters / minute, the welding current is, for example, 130 to 150 A, and the welding voltage is, for example, 19 to 21 V. The polarity (EN) ratio is, for example, 30%.
これにより、板材26aの両端部と板材26bの両端部とが相互に接合され、筒状のパイプ部材26が形成される。このとき、溶接部には溶接ビード28が形成される。また、溶接ビード28の希釈率、即ち、全溶接金属部(溶加材溶着部及び母材溶融部)における母材溶融部の割合(母材溶融部/(溶加材溶着部+母材溶融部))は、例えば10乃至80%となり、溶接ビード28の組成は、0.5乃至4.5質量%のSi及び数式(0.3≦Mg(質量%)≦2.5−0.5×Si(質量%))により規定される組成範囲のMgを含有し、更に、Zr:0.01乃至0.3質量%、Ti:0.01乃至0.2質量%、B:0.001乃至0.02質量%、Mn:1.0質量%以下、Cr:0.35質量%以下からなる群から選択された1種以上の元素を含有し、残部がAl及び不可避的不純物からなり、前記不可避的不純物のうち、Fe:0.8質量%以下、Cu:0.3質量%以下、及びZn:0.25質量%以下である組成となり、例えば、更に上記数式(2.2−1.4×Si(質量%)≦Mg(質量%))を満たす組成となる。同様に、板材27a及び板材27bを相互に溶接してパイプ部材27を形成する。
As a result, both end portions of the
次に、パイプ部材26及び27並びに支持部材22及び23をジグに設置するか、又は仮付け溶接して、パイプ部材26及び27の一端部が支持部材23に接触し、パイプ部材26及び27の他端部が支持部材24に接触するように相互に固定する。そして、本溶接を行い、パイプ部材26及び27の一端部を支持部材23に溶接し、パイプ部材26及び27の他端部を支持部材24に溶接して、自動車用サスペンションフレーム21を形成する。このとき、溶接方法は、前述のパイプ部材26を形成したときの溶接方法と同様とする。その結果、溶接ビード29の組成は、溶接ビード28の組成と同様になる。
Next, the
これにより、本実施形態においては、溶接金属部の強度、耐力及び靭性が共に優れ、剛性が高い自動車用サスペンションフレームを得ることができる。本実施形態における上記以外の効果は、前述の第1の実施形態と同様である。 Thereby, in this embodiment, the strength, proof stress, and toughness of a weld metal part are all excellent, and the suspension frame for motor vehicles with high rigidity can be obtained. The effects of the present embodiment other than those described above are the same as those of the first embodiment described above.
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。図4は本実施形態に係る二輪自動車のフレームを示す斜視図であり、図5は図4に示すB−B’線による断面図である。図4及び図5に示すように、本実施形態に係るアルミニウム溶接構造物は二輪自動車(バイク)用のフレームである。 Next, a third embodiment of the present invention will be described. 4 is a perspective view showing a frame of the two-wheeled vehicle according to the present embodiment, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line B-B ′ shown in FIG. 4. As shown in FIGS. 4 and 5, the aluminum welded structure according to the present embodiment is a frame for a two-wheeled vehicle (motorcycle).
このフレーム31においては、馬蹄形状に湾曲したパイプ部材32が設けられており、このパイプ部材32の両端部には、2つの支持部材33及び34が接合されている。また、支持部材33及び34の間には、連結部材35が接合されている、連結部材35は円柱状の部材であり、その一端部が支持部材33に接合され、他端部が支持部材34に接合されている。そして、パイプ部材32、支持部材33及び34、連結部材35により、環状フレームが形成されている。また、パイプ部材32の長手方向中央部における環状フレームの外面側には、筒状部材36が接合されている。
The
パイプ部材32は、2枚のコ字形状の板材32a及び32bの両端部が相互に重ねすみ肉溶接により接合されて形成されている。なお、パイプ部材32における板材32aと板材32bとの接合部、パイプ部材32の両端部と支持部材33及び34との接合部、支持部材33及び34と連結部材35の両端部との接合部、パイプ部材32と筒状部材36との接合部には、溶接ビード37が形成されている。
The
パイプ部材32、支持部材33、34、連結部材35、筒状部材36は、Mgを2.0質量%以上含有するアルミニウム合金により形成されている。また、上述の各溶接部、即ち溶接ビード37の組成は、0.5乃至4.5質量%のSi及び数式(0.3≦Mg(質量%)≦2.5−0.5×Si(質量%))により規定される組成範囲のMgを含有し、更に、Zr:0.01乃至0.3質量%、Ti:0.01乃至0.2質量%、B:0.001乃至0.02質量%、Mn:1.0質量%以下、Cr:0.35質量%以下からなる群から選択された1種以上の元素を含有し、残部がAl及び不可避的不純物からなり、前記不可避的不純物のうち、Fe:0.8質量%以下、Cu:0.3質量%以下、及びZn:0.25質量%以下である組成となり、例えば、更に数式(2.2−1.4×Si(質量%)≦Mg(質量%))を満たす組成となっている。本実施形態に係る二輪自動車用フレーム31の製造方法は、上述の第2の実施形態における自動車用サスペンションフレーム21の製造方法と同様である。
The
本実施形態においては、溶接金属部の強度、耐力及び靭性が共に優れ、剛性が高い二輪自動車用フレームを得ることができる。本実施形態における上記以外の効果は、前述の第1の実施形態と同様である。 In the present embodiment, it is possible to obtain a two-wheeled vehicle frame that is excellent in strength, proof stress, and toughness of the weld metal part and has high rigidity. The effects of the present embodiment other than those described above are the same as those of the first embodiment described above.
以下、本発明の実施例の効果について、その特許請求の範囲から外れる比較例と比較して具体的に説明する。先ず、実施例1について説明する。図6は、本実施例及び比較例における溶接後の供試材を示す平面図及び側面図であり、図7は、横軸に溶接金属部のSi含有量をとり、縦軸に溶接金属部のMg含有量をとって、本発明における溶接金属部の組成範囲を示すグラフ図である。 Hereinafter, the effect of the embodiment of the present invention will be specifically described in comparison with a comparative example that deviates from the scope of the claims. First, Example 1 will be described. FIG. 6 is a plan view and a side view showing the specimens after welding in this example and the comparative example. FIG. 7 shows the Si content of the weld metal part on the horizontal axis and the weld metal part on the vertical axis. It is a graph which shows the composition range of the weld metal part in this invention taking Mg content of.
前述の本発明の実施形態において説明した方法により、図1に示すダブルミグ溶接機(タンデムミグ溶接機)により、2本の溶接ワイヤを使用して、2枚のアルミニウム合金板を重ねすみ肉溶接し、図6に示すような重ねすみ肉継手12を作製した。図6に示すように、重ねすみ肉継手12においては、幅が250mmである2枚の板材の端部が、10mmの重ね代で相互に重ねられており、一方の板材の端部及び他方の板材の表面に、溶接金属部13が形成されている。重ねすみ肉継手12の長さは190mmである。
By the method described in the above-described embodiment of the present invention, two aluminum alloy plates are overlapped and welded using two welding wires by the double MIG welding machine (tandem MIG welding machine) shown in FIG. A lap fillet joint 12 as shown in FIG. 6 was produced. As shown in FIG. 6, in the overlapped fillet joint 12, the end portions of two plate members having a width of 250 mm are overlapped with each other with an overlap margin of 10 mm, and the end portion of one plate member and the other end portion of the other plate member are overlapped. A
この溶接においては、供試材毎に溶接ワイヤの組成を異ならせるか、又は、供試材毎に溶接機の溶接電流を異ならせることにより、ワイヤ送給量を約7乃至14m/分の範囲で異ならせて、溶接金属部13の組成が相互に異なるようにした。溶接ワイヤの直径は1.2mmとし、溶接ワイヤは、JIS Z3232に規定される1000系(純Al系)、4000系(Al−Si系)及び5000系(Al−Mg系)の溶接ワイヤの中から選択した。また、母材として、JIS H4000のA5454により規定されるアルミニウム合金板であり、板厚が4.0mmであり調質がO材である板材を使用した。1台の溶接機あたりの溶接条件を表1に示す。また、使用した母材及び溶接ワイヤの組成を表2に示し、溶接条件を表3に示す。なお、表3に示す「ワイヤ種類」の欄に記載されている記号は、表2に示す「JIS記号」に対応している。
In this welding, the wire feed amount is in the range of about 7 to 14 m / min by making the composition of the welding wire different for each specimen or by making the welding current of the welding machine different for each specimen. The composition of the
そして、図6に示すような重ねすみ肉継手12を作製した後、溶接金属部13が試験部分になるように、重ねすみ肉継手12からJIS Z2202により規定されている5号試験片を切り出した。次に、この5号試験片を使用して、標点距離(G.L.)が50mmとなるように継手引張試験を実施し、溶接金属部13の機械的性質を評価した。なお、YS(耐力)の値は、0.2%耐力の値を採用した。また、溶接金属部13の成分分析を行い、溶接金属部13の組成と継手の機械的性質との関係を調査した。更に、溶接金属部13の断面形状を調査し、おおよその母材の希釈率を測定した。これらの結果を表4及び図7に示す。
And after producing the lap fillet joint 12 as shown in FIG. 6, the No. 5 test piece prescribed | regulated by JIS Z2202 was cut out from the lap fillet joint 12 so that the
図7に示す領域41は本発明の請求項1で規定する組成範囲を示し、領域42は本発明の請求項2で規定する組成範囲を示し、領域43は本発明の請求項3で規定する組成範囲を示し、領域44は本発明の組成範囲から外れる組成範囲を示す。また、直線45は、数式(Mg=2.5−0.5×Si)を示し、直線46は、数式(Mg=2.5−0.6×Si)を示し、直線47は数式(Mg=2.2−1.4×Si)を示す。領域41は、直線45、直線Mg=0.3、直線Si=0.5により囲まれた直角三角形の領域であり、領域42は、直線46、直線Mg=0.3、直線Si=0.5により囲まれた直角三角形の領域であり、領域43は、直線46、直線47、直線Mg=0.3、直線Si=0.5により囲まれた四角形の領域であり、領域44は、領域41以外の領域である。即ち、領域43は領域42の内部にあり、領域42は領域41の内部にある。更に、図7に示す円により囲まれた数字は、各実施例及び比較例の組成を示すプロットであり、円内の数字は表3及び表4に示す実験No.を示し、円が示された位置は、各実施例又は比較例の溶接金属部のSi含有量及びMg含有量を示す。更にまた、表4の「評価」の欄において、TSが140MPa以上である場合を「TS:○(良好)」とし、TSが140MPa未満である場合を「TS:×(不良)」とし、YSが90MPa以上である場合を「YS:○(良好)」とし、YSが90MPa未満である場合を「YS:×(不良)」とした。更にまた、表4に示す「領域」は、各実施例及び比較例が図7においてプロットされる領域を示している。
A
表4に示す本発明の実施例及び比較例のうち、実施例No.1乃至6は、溶接金属部のSi含有量が0.5乃至4.5質量%であり、Mg含有量が0.25乃至(2.5−0.5×Si(質量%))の範囲内にあるため、強度及び耐力の双方が高かった。これに対して、比較例No.7乃至15は、溶接金属部のSi含有量が1質量%未満であるか、Si含有量が4.5質量%より多いか、溶接金属部のMg含有量が0.3質量%未満であるか、(2.5−0.5×Si(質量%))より多いため、強度及び耐力のうち少なくとも一方が低かった。なお、表4に示す実施例No.1乃至6及び比較例No.7乃至15における溶接金属部の組成のうち、Si及びMg以外の組成は、本発明の請求項1又は2に規定する範囲を満たしていた。
Of the Examples and Comparative Examples of the present invention shown in Table 4, Example No. 1 to 6, the Si content of the weld metal part is 0.5 to 4.5% by mass, and the Mg content is in the range of 0.25 to (2.5-0.5 × Si (mass%)). Therefore, both strength and proof stress were high. In contrast, Comparative Example No. 7 to 15, the Si content of the weld metal part is less than 1% by mass, the Si content is more than 4.5% by mass, or the Mg content of the weld metal part is less than 0.3% by mass. Or more than (2.5-0.5 × Si (mass%)), at least one of strength and proof stress was low. In addition, Example No. shown in Table 4 1 to 6 and Comparative Example No. 1 Among the compositions of the weld metal parts in 7 to 15, the compositions other than Si and Mg satisfied the range defined in
次に、実施例2について説明する。図8は、本実施例及び比較例における溶接後の縦裏曲げ試験片を示す平面図及び側面図である。前述の実施例1と同様な方法により、図1に示すダブルミグ溶接機(タンデムミグ溶接機)により、2本の溶接ワイヤを使用して、2枚のアルミニウム合金板を突合せ溶接し、突合せ継手を作製した。 Next, Example 2 will be described. FIG. 8 is a plan view and a side view showing a longitudinal back bending test piece after welding in the present example and the comparative example. In the same manner as in Example 1 described above, two aluminum alloy plates were butt welded using a double MIG welder (tandem MIG welder) shown in FIG. 1 to produce a butt joint. did.
この溶接においては、突合せ部の開先形状を相互に異ならせることにより、母材の希釈率を相互に異ならせて、溶接金属部の組成を相互に異ならせた。溶接ワイヤの直径は1.2mmとし、溶接ワイヤは、JIS Z3232に規定される1000系(純Al系)、4000系(Al−Si系)及び5000系(Al−Mg系)の溶接ワイヤの中から選択した。また、母材として、JIS H4000のA5454により規定されるアルミニウム合金板であり、板厚が4.0mmであり調質がO材である板材を使用した。更に、溶接後に、表裏面の余盛は除去した。使用した母材及び溶接ワイヤの組成を表5に示し、溶接条件を表6に示す。なお、表6に示す「ワイヤ種類」の欄に記載されている記号は、表5に示す「JIS記号」に対応している。 In this welding, the groove shapes of the butt portions were made different from each other, whereby the dilution ratios of the base materials were made different from each other, and the compositions of the weld metal portions were made different from each other. The diameter of the welding wire is 1.2 mm, and the welding wire is one of 1000 series (pure Al series), 4000 series (Al-Si series) and 5000 series (Al-Mg series) welding wires defined in JIS Z3232. Selected from. Further, as a base material, a plate material which is an aluminum alloy plate specified by A5454 of JIS H4000, a plate thickness of 4.0 mm, and a tempered material is an O material. Furthermore, the surplus on the front and back surfaces were removed after welding. Table 5 shows the composition of the base material and the welding wire used, and Table 6 shows the welding conditions. The symbols described in the “wire type” column shown in Table 6 correspond to the “JIS symbols” shown in Table 5.
そして、上述の如く突合せ継手を作製した後、図8に示すような縦裏曲げ試験片を作製した。図8に示すように、この縦裏曲げ試験片14は、短辺が80mm、長辺が100mmの矩形状であり、短辺方向の中央部が突合せ溶接されており、溶接金属部15が形成されている。この縦裏曲げ試験片14に対して、曲げ半径Rが10mmのローラ曲げ試験を施し、割れの発生の有無を評価した。試験回数は各条件について3回(n=1、2、3)とした。また、溶接金属部15の組成を分析し、溶接金属部15の組成と継手の靭性との関係を調査した。更に、溶接金属部15の断面形状を調査し、母材のおおよその希釈率を測定した。これらの結果を表7に示す。なお、表7の「縦裏曲げ試験結果」の欄において、割れが発生しなかった場合を「○」とし、割れが発生した場合を「×」とした。また、表7に示す「領域」は、表7に示すNo.21〜28を図7にプロットした場合に、これらのプロットが位置する領域を示している。但し、図7にはNo.21〜28はプロットしていない。
And after producing the butt joint as mentioned above, the vertical back bending test piece as shown in FIG. 8 was produced. As shown in FIG. 8, the vertical back
表7に示す本発明の実施例及び比較例のうち、実施例No.21乃至24は、溶接金属部のSi含有量が0.5乃至4.5質量%であり、Mg含有量が0.3乃至(2.5−0.5×Si(質量%))の範囲内にあるため、靭性が良好であった。また、実施例21乃至23は、Mg含有量が(2.2−1.4×Si(質量%))乃至(2.5−0.6×Si(質量%))の範囲内にあるため、靭性が特に良好であった。これに対して、比較例No.25乃至28は、溶接金属部のSi含有量が1質量%未満であるか、Mg含有量が(2.5−0.5×Si(質量%))より多いため、靭性が不良であった。なお、表7に示す実施例No.21乃至24及び比較例No.25乃至28における溶接金属部の組成のうち、Si及びMg以外の組成は、本発明の請求項1又は2に規定する範囲を満たしていた。
Of the Examples and Comparative Examples of the present invention shown in Table 7, Example No. 21 to 24, the Si content of the weld metal part is 0.5 to 4.5% by mass, and the Mg content is 0.3 to (2.5−0.5 × Si (mass%)). The toughness was good because it was inside. In Examples 21 to 23, the Mg content is in the range of (2.2-1.4 × Si (mass%)) to (2.5-0.6 × Si (mass%)). The toughness was particularly good. In contrast, Comparative Example No. Nos. 25 to 28 had poor toughness because the Si content in the weld metal part was less than 1% by mass or the Mg content was higher than (2.5-0.5 × Si (mass%)). . In addition, Example No. shown in Table 7 21 to 24 and Comparative Example No. Among the compositions of the weld metal part in 25 to 28, the compositions other than Si and Mg satisfied the range defined in
1、2;板材
3a、3b;ミグ溶接機
4a、4b;溶接ワイヤ
5a、5b;コンタクトチップ
6a、6b;ワイヤ送給装置
7a、7b;電源
8;ノズル
9a、9b;アーク
10;溶融池
11;ビード
12;重ねすみ肉継手
13;溶接金属部
14;縦裏曲げ試験片
15;溶接金属部
21;サスペンションフレーム
22、23;支持部材
25;開口部
26、27;パイプ部材
26a、26b、27a、27b;板材
28、29;溶接ビード
31;フレーム
32;パイプ部材
32a、32b;板材
33、34;支持部材
35;連結部材
36;筒状部材
37;溶接ビード
41;領域(請求項1で規定する組成範囲)
42;領域(請求項2で規定する組成範囲)
43;領域(請求項3で規定する組成範囲)
44;領域(請求項1から外れる組成範囲)
45;直線(Mg=2.5−0.5×Si)
46;直線(Mg=2.5−0.6×Si)
47;直線(Mg=2.2−1.4×Si)
1, 2;
42; region (composition range defined in claim 2)
43; region (composition range defined in claim 3)
44; region (composition range deviating from claim 1)
45; straight line (Mg = 2.5-0.5 × Si)
46; straight line (Mg = 2.5-0.6 × Si)
47; straight line (Mg = 2.2-1.4 × Si)
Claims (8)
0.3≦Mg(質量%)≦2.5−0.5×Si(質量%) A base material part made of an aluminum alloy containing 2.0% by mass or more of Mg, 0.5 to 4.5% by mass of Si and Mg having a composition range defined by the following formula, with the balance being Al and inevitable Among the inevitable impurities, Fe: 0.8% by mass or less, Cu: 0.3% by mass or less, and Zn: 0.25% by mass or less, An aluminum welded structure comprising: a base metal part, or a weld metal part that joins the base metal part to another member.
0.3 ≦ Mg (mass%) ≦ 2.5−0.5 × Si (mass%)
0.3≦Mg(質量%)≦2.5−0.5×Si(質量%) Containing a base material part made of an aluminum alloy containing 2.0% by mass or more of Mg, 0.5 to 4.5% by mass of Si, and Mg having a composition range defined by the following formula, and Zr: 0.01 to 0.3% by mass, Ti: 0.01 to 0.2% by mass, B: 0.001 to 0.02% by mass, Mn: 1.0% by mass or less, Cr: 0.35% by mass It contains one or more elements selected from the group consisting of the following, and the balance has a composition consisting of Al and inevitable impurities. Among the inevitable impurities, Fe: 0.8 mass% or less, Cu: 0 .3% by mass or less, and Zn: 0.25% by mass or less, and having a weld metal part that joins the base material parts or joins the base material part to another member. Aluminum welded structure characterized by
0.3 ≦ Mg (mass%) ≦ 2.5−0.5 × Si (mass%)
0.3≦Mg(質量%)≦2.5−0.6×Si(質量%) The aluminum welded structure according to claim 1 or 2, wherein the Mg content of the weld metal part satisfies the following mathematical formula.
0.3 ≦ Mg (mass%) ≦ 2.5−0.6 × Si (mass%)
2.2−1.4×Si(質量%)≦Mg(質量%) The aluminum welded structure according to claim 3, wherein the Mg content of the weld metal part satisfies the following mathematical formula.
2.2-1.4 × Si (mass%) ≦ Mg (mass%)
Mg(質量%)≦2.5−0.5×Si(質量%) 1.0 to 4.0% by mass of Si and Mg having a composition range defined by the following mathematical formula are included, and Zr: 0.05 to 0.3% by mass, Ti: 0.05 to 0.2% by mass %, B: 0.001 to 0.02 mass%, Mn: 1.0 mass% or less, Cr: one or more elements selected from the group consisting of 0.35 mass% or less, with the balance being Al And a filler material regulated by Fe: 0.8% by mass or less, Cu: 0.3% by mass or less, and Zn: 0.25% by mass or less among the inevitable impurities. The aluminum welded structure according to any one of claims 1 to 4, wherein the base metal parts or the base metal parts are welded to another member.
Mg (mass%) ≦ 2.5-0.5 × Si (mass%)
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