強靭な関節のためのティグと異種金属を溶接する方法

TIG による溶接異種金属の課題を理解する

TIG(タングステンインサートガス)溶接は、熱入力と充填材の堆積を例外的に制御し、異種金属を結合するための好まれな方法を提供します。しかし、異なる化学組成物、融点、熱膨張係数、および電気伝導性を有する2つの金属を溶接することは、脆性金属化合物、亜鉛腐食、およびストレスクラックなどのリスクを紹介します。このプロセスをマスターするには、材料科学、ジョイント設計、および精密な接合技術に関する徹底的な理解が必要です。このガイドは、すべてのステップを手作業で行うために、金属を丈夫な加工する、または金属加工を容易にします。

異種金属溶接の冶金学

2つの異なる金属が一緒に溶かされると、その結果の溶接金属は、基材と任意のフィラーの合金です。溶接の成功は、過度の脆弱相の形成を避けることに依存します。一般的な問題の組み合わせは次のとおりです。

鋼にアルミニウム] - 簡単に割れる硬い、脆性鉄 - アルミ化物インターメタルを形成します。
]ステンレス鋼[]に銅を貫通し、熱割れを引き起こします。
チタンからステンレス[ - ブリルシグマ相とチタンカーバイドを作成します。

これらの課題を克服するために、TIG溶接は、特殊なフィラーメタルと精密な熱制御の使用を可能にし、要素のインターディフュージョンを制限します。場合によっては、 "バッタリング"レイヤー(最初に適用されるコンパチラーの薄い層)は、2つの基材間の緩衝として機能することができます。

重要重要重要重要性を考慮した特性

] 温度範囲 - 1つの金属が他のものよりもはるかに早く溶けた場合、それは溶融状態に達する前に、サグまたはバーンすることができます。
熱伝導] - 銅やアルミニウムなどの金属は、より高い収差や過熱を必要とする、高導電性側に水玉を確立するために高速に熱を伝導します。
[熱膨張係数] - 大規模な不一致は、残留応力と歪みを引き起こします。可能にすると、2つの基材間の係数を持つフィラーメタルを使用してください。

異種金属TIG溶接の調製

酸化物、油、汚染物質が気孔率を引き起こしたり、湿潤を防ぐことができるため、適切な準備が重要です。信頼できる結果を得るために、次の手順に従ってください。

表面洗浄

グリース、切削液、アセトンまたはデグレーザーで塗装を外します。
アルミは、酸化物層をステンレス鋼線ブラシ(アルミニウムのみに専用)または化学エッチングで取り除きます。
炭素鋼かステンレス鋼のために、粉砕機か折り返しディスクを使用して製造所スケールおよび錆を取除いて下さい。
機械的洗浄の後、きれいな布と溶剤で再び拭きます。

エッジの調製と共同設計

接合部] - 不等な厚さの材料については、より厚いメンバーを30〜45°角度に斜めます。
[]Lap または T-joints[ – 差分融合率のアカウントに重複を増加させます。
]バー]をバックアップする - 銅またはセラミックの裏付けを使用して熱放散を援助し、溶解スルーを防ぐ。

温度管理を予熱・インターパスする

予熱は熱衝撃を低減し、両側にウェルドプールを確立するのに役立ちます。ガイドライン:

高導電性金属(銅、アルミニウム)を低導電性金属(鋼)に接合するため、高導電性面を150〜300°Cに予熱します。
フィラーメタルのプロパティが劣化する点(多くの場合、多くのニッケルベースのフィラーの <250°C) を下回る温度を監視します。
温度検出のクレヨンか赤外線温度計を使用して下さい。

右塗りの金属を選択

フィラーメタルは、異種金属TIG溶接において最も重要な変数です。それは、ベースメタルと互換性があり、理想的にはダクタイル溶接金属を生成する必要があります。一般的な選択肢は次のとおりです。

ニッケルベースフィラー(例えば、ERNiCr-3、ERNiCu-7) - 炭素鋼にステンレス鋼を接合したり、銅ニッケルを鋼に接合したりするのに優れています。彼らは両側からの希釈を受け入れ、厳しい、耐腐食性溶接を形成します。
[アルミニウムシリコンフィラー(例:ER4047)] - 1つの合金が鋳造されるときアルミニウムに有用な。ろう付け技術を使用しない限り、Al-to-steelのために限られる。
[銅銀または銅リン青銅色のろう付けの注入口 - 鋼や真鍮に銅を結合するために、多くの場合、鋼を溶かすのを避けるために、低温で。
[]ステンレス鋼フィラー(例えば、ER309L、ER312)] - ER309Lは、炭素鋼にステンレスを溶接するために広く使用されています。 ER312は、より高い希釈を処理し、亀裂に抵抗するフェライト - austenite構造を提供します。

常にフィラーメタル選定チャートに相談し、製造部品を溶接する前に小さなテストクーポンを実行します。 []]リンカーン電気の異種金属に関するガイド[は、多くの組み合わせのための特定の推奨事項を提供します。

異種金属用TIG溶接技術

適切な準備と充填剤であっても、技術は適応しなければなりません。目標は、低融点で1つを過熱することなく、ベースメタルを両方使用してバランスの取れた溶接プールを作成することです。

トーチとフィラーの操作

トーチアングル – 電極を極端に超溶融点や導電性金属を極端に加熱する。
フィラー配置] - フィラーロッドをパドルのリーディングエッジに付け加え、2つの側面間で交換して混合を確実にします。
アーク長] - 堅いアーク(1〜2 mm)を熱を集中させ、アークウンダーを防ぐ。

収斂および熱バランス

あなただけ金属のために使用するよりも少し下がるアンペアジを始めて下さい(典型的に10〜20%下)。フットペダルまたは手操作を使用して、パドルを観察しながら熱を調節します。 1つの側面があまりにも高速に溶けた場合、電力を削減するか、その領域を冷却するためにトーチを移動する。 のショートカット、制御パス - 最大50〜75 mm(2〜3インチ) - インターパス冷却と残りのストレスを軽減することができます。

パルプになる技術

電流(ハイパルス/ローパルス)をパルスすると、熱入力を制御するのに役立ちます。簡単に、水玉を形成するために高パルスを設定し、溶接を冷やし、弱点を過熱することを避けるために低背景電流に低下します。これは、特に銅またはアルミニウムを含む薄いセクションやジョイントに効果的です。

一般的な欠陥とテムを避ける方法

クラッキング - 多くの場合、脆性金属成形や高ストレスによる。ニッケルベースフィラーを使用して、溶接拘束を最小限に抑えます。ポストウェルド熱処理(応力緩和)は助けることができます。
気孔率 – 水素、湿気、または揮発性合金元素(真鍮の亜鉛)で溶融します。プールを少し長持ちさせることで、徹底的に洗浄し、溶融を脱ガスします。
不完全な融合 - 特により速い熱放散の側面で共通。その側に予熱を高め、わずかなトーチ振動を使用します。
[]アンダーカット - 過度のアンペア数または旅行速度から。熱を減らし、十分な充填剤の堆積を保証します。

後溶接検査・治療

溶接後、ジョイントはゆっくりと冷やすようにします。 – 潜在的に、熱抵抗の毛布または石灰の埋め立てでそれをラップして冷却を遅くします。これは、熱衝撃から割れを防ぐ。次に、実行します。

外観検査 – 表面亀裂、気孔率、変色をチェックします。
[] - 重要なジョイントの場合 - 染料 - 浸透性または磁気粒子テスト[[ - - 。
ポスト溶接熱処理(PWHT)[ - 600〜650°C(鋼系ジョイント用)の応力緩和により、熱影響領域の硬さを軽減できます。一部のニッケル合金溶接は、溶液の焼鈍から恩恵を受ける。
[] 腐食試験[]] - 腐食性環境にさらされると、サービス媒体のクーポンをテストします。

異種金属TIG溶接の実用例

アルミから鋼(電池タブまたは自動車)

鋼の固体を維持しながら、バイメタルトランジションインサート(例えば、耐圧-曲げAl-鋼ストリップ)を使用して、またはアルミニウム-シリコンフィラー(ER4047)でタイガーを研磨する。フィラーは、それを溶かせずに鋼を濡らし、強力な機械的ボンドを形成します。 [] 異類似金属のTIGろう付けについてもっと詳しく。

炭素鋼へのステンレス鋼(配管システム)

ER309L の炭素鋼の側面を最初に(または 2 つの層)バターして下さい。それから ER309L か ERNiCr-3 との接合箇所を満たして下さい。これは、マルテンサイト形成を引き起こしますカーボンが付いているステンレス鋼を希釈することを避けます。

ステンレス(熱交換器)への銅

銅を250°Cに予熱し、シリコン-ブロンズフィラー(ERCuSi-A)を使用し、銅面にアークを保ちます。青銅色のフィラーは、ステンレス鋼をよく濡らし、延性関節を提供します。

安全上の配慮

異種金属を溶接するTIG溶接は、特に亜鉛メッキ鋼(亜鉛酸化物)、銅合金(カドミウム、ベリリウム)、またはコーティングされた材料を溶接するときに有毒な煙を作り出すことができます。常に、換気された領域で作業し、地元の排気換気を使用します。適切なPPEを着用してください:オートダーケンリングヘルメット(シェード9–13)、革手袋、および耐火服。 OSHAの溶接安全ガイドライン[F][FLT]][FLT]][FLT]][FLT]]][FLT]]]]][F]]]]]

異種金属用TIGの活用と限界

Advantages	Limitations
Precise heat control minimizes intermetallic formation	Slower process than MIG or stick – not ideal for high‑production
Clean, spatter‑free welds reduce post‑weld cleanup	Requires clean base metals and high operator skill
Can join thin foils or very thick plates with filler selection	Not suitable for all combinations (e.g., titanium to steel requires vacuum brazing)
Allows in‑process heat adjustment via foot pedal	High cost of some specialty fillers (nickel, silver alloys)

コンテンツ

異種金属のTIG溶接は、要求が厳しいが、非常にやりがいのあるスキルです。各材料のペアの冶金的動作を理解し、正しいフィラーメタルを選択し、熱入力と技術を慎重に制御することにより、あなたは強く、漏れがちな、長持ちするジョイントを生成することができます。より挑戦的なペア(鋼やチタンに銅にアルミニウム)を試みる前に、簡単なコンボ(炭素鋼にステンレスのような)で始まります。練習で、TIGは、各金属特性を結合する複雑な構造を組み立てるためにドアを開けます。