【はじめに】

溶接管理技術者の上村昌也です。今回は、溶接が困難と言われている超ジュラルミンA2024の溶接試験事例をご紹介します。「A2024の溶接は本当に難しいのか？」という疑問に、実験結果を基にお答えします。この記事が、A2024の溶接でお困りの方や、高品質な溶接業者をお探しの方にとって、有益な情報となれば幸いです。

【超ジュラルミンA2024とは？】

A2024は、超ジュラルミンという名称で知られ、Cuを主成分とするアルミニウム合金です。SS400相当の強度を持ち、航空機部品などに使用されています。しかし、割れ感受性が高く、溶接は困難とされています。

• 材料：A2024-T3
• 板厚：6.0mm
• サイズ：150mm×100mm
• 引張強さ：565N/mm

【A2024溶接の難しさ】

A2024は、割れ感受性が非常に高い材料です。そのため、溶接条件や手順を誤ると、溶接部に割れが発生し、製品の強度や品質を著しく低下させてしまいます。特に、以下の点がA2024溶接の難しさにつながります。

• 高い熱伝導率：溶接時に熱が拡散しやすく、溶け込み不良や割れが発生しやすい
• 広い凝固温度範囲：凝固時に割れが発生しやすい
• 水素脆性：溶接部に水素が吸収されやすく、割れが発生しやすい

【溶接試験の概要】

今回行った溶接試験では、以下の条件でA2024の溶接を行いました。

• 溶接電源：Panasonic YC300-BP4交流
• 溶接電流：115A
• タングステン：純タングステン3.2mm
• シールドガス：He+Ar
• 開先角度:90°～70°
• 溶加棒:A2319BY 3.2mm
• 予熱:有り150℃

【溶接試験の結果】

試験の結果、適切な溶接条件と手順を守ることで、A2024の高品質な溶接が可能であることが分かりました。

• 開先角度90°の場合、3層盛りが必要となるが、低い電流で裏波も出しやすく、比較的溶接は容易である。パス間温度は100℃以下
• 開先角度70°の場合開先部が狭いために2層盛りで大丈夫です。裏波を良好に出すためには
  電流値は90°開先より20%Upと強めになります。
• 電流値が低いとブローホールが発生しやすいため、適切な電流値の選定が重要である。
• DC-ACハイブリッド溶接では、DC30% AC70%が標準的な設定であり、良好な結果が得られた。
• 電流値を高くし、溶接速度を落とすことで、ブローホールの発生を抑制できる。
• ガス供給ラインの露点管理やバックガスの使用も、品質向上に効果がある。

【蛍光探傷試験の結果】

溶接後の蛍光探傷試験では、何度かの条件変更を経て、最終的にブローホールの少ない高品質な溶接結果が得られました。

• 初期段階ではブローホールが多かったが、電流値や溶接速度の調整、ガス供給ラインの改善により、大幅に減少した。
• DC-ACハイブリッド溶接の導入も、ブローホールの抑制に効果があった。

【国立大学・エンジニアリング会社との連携】

本試験の結果を基に、国立大学やエンジニアリング会社とオンライン会議を行い、今後の方向性を決定しました。これにより、さらなる技術向上と実用化を目指します。

【まとめ】

A2024の溶接は確かに難しいですが、適切な知識と技術があれば、高品質な溶接は十分に可能です。今回の試験結果が、A2024の溶接でお困りの方や、高品質な溶接業者をお探しの方にとって、少しでもお役に立てれば幸いです。

弊社では、A2024をはじめとする難素材の溶接にも対応しております。高度な技術と豊富な経験で、お客様のニーズに合わせた最適なソリューションを提供いたします。溶接に関するご相談やご依頼は、お気軽にお問い合わせください。

【最後に】

同時にDC-ACのハイブリッドで溶接を実施した結果は次のようになりました。

･DC70% AC30% 溶接がむちゃくちゃやりにくいです。
･DC50% AC50% このぐらいのモードが限界かと思います。
･DC30% AC70% 標準の設定です。問題なく溶接が進みます。

交流100%とDC-ACモードでも内部欠陥は、ほとんど確認できませんでしたのでどちらでも
使い安い方で実行すれば良いかと思います。

この記事に関する質問や、その他溶接に関する疑問点などございましたら、お気軽にコメント欄にご記入ください。