溶接製造業界内でのアルミニウムの成長と、多くの用途のための鉄鋼の優れた代替品としての受け入れにより、アルミニウムプロジェクトの開発に関与する人々がこの材料のグループに精通するためには、要件が増えています。アルミニウムを完全に理解するには、アルミニウムの識別 /指定システム、利用可能な多くのアルミニウム合金、およびその特性に精通することから始めることをお勧めします。

アルミニウム合金の焼き付けと指定システム- 北米では、アルミニウム協会社がアルミニウム合金の割り当てと登録を担当しています。現在、アルミニウム協会に登録されている鋳物とインゴットの形で、400を超える錬鉄製のアルミニウムと錬金術のアルミニウム合金と200以上のアルミニウム合金があります。これらのすべての登録された合金の合金化学組成の制限は、アルミニウム協会に含まれていますティールの本「アルミニウムと錬金術合金の国際合金指定と化学組成の制限」と題され、それらのピンクの本「鋳物とIngotの形のアルミニウム合金の指定と化学組成の制限。これらの出版物は、溶接手順を開発する際、および化学の考慮と亀裂感度との関連が重要である場合に溶接エンジニアに非常に役立ちます。

アルミニウム合金は、熱処理および機械的処理に応答する能力やアルミニウム合金に加えられた一次合金要素などの特定の材料の特性に基づいて、多くのグループに分類できます。アルミニウム合金に使用される番号付け /識別システムを考慮すると、上記の特性が識別されます。錬金術と鋳造アルミニウムには、識別のさまざまなシステムがあります。錬金術システムは4桁のシステムであり、鋳物は3桁と1桁の場所システムを備えています。

錬金指定システム- 最初に、4桁の錬金術アルミニウム合金識別システムを検討します。最初の数字（XXXX）は、アルミニウム合金に追加された主要な合金要素を示し、アルミニウム合金シリーズ、IE、1000シリーズ、2000シリーズ、3000シリーズ、最大8000シリーズを説明するためによく使用されます（表1を参照）。

2番目のシングルディジット（xXxx）は、0と異なる場合、特定の合金の変更と3番目と4番目の桁の変更を示します（xxXX）シリーズの特定の合金を識別するために与えられた任意の数字です。例：合金5183では、ナンバー5はマグネシウム合金シリーズのものであることを示し、1は1であることを示します。^st元の合金5083の変更、および83は5xxxシリーズでそれを識別します。

この合金番号システムの唯一の例外は、1xxxシリーズのアルミニウム合金（純粋なアルミニウム）の場合です。この場合、最後の2桁は99％、つまり、合金13を超える最小アルミニウムパーセンテージを提供します。（50）（99.50％最小アルミニウム）。

アルミニウム合金指定システム

表1

合金指定を鋳造します-CAST合金指定システムは、3桁以上の10進数指定XXX.X（つまり356.0）に基づいています。最初の数字（Xxx.x）は、アルミニウム合金に追加された主要な合金要素を示します（表2を参照）。

鋳造アルミニウム合金指定システム

表2

2番目と3番目の数字（xXX.x）シリーズの特定の合金を識別するための任意の数字です。小数点に続く数は、合金が鋳造（.0）かインゴット（.1または.2）であるかを示します。大文字のプレフィックスは、特定の合金の変更を示します。
例：合金 - a356.0首都a（Axxx.x）合金356.0の変更を示します。 3番（a3xx.x）は、シリコンと銅および/またはマグネシウムシリーズのものであることを示します。 56 in（ax56.0）3xx.xシリーズ内の合金と.0（axxx。0）それが最終的な形状鋳造であり、インゴットではないことを示します。

アルミニウム気性指定システム - さまざまな一連のアルミニウム合金を考慮すると、その特性と結果としての応用にかなりの違いがあることがわかります。識別システムを理解した後、認識する最初のポイントは、上記のシリーズ内に2つの明らかに異なるタイプのアルミニウムがあることです。これらは、熱処理可能なアルミニウム合金（熱の添加により強度を得ることができるもの）と非加熱処理可能なアルミニウム合金です。この区別は、これら2つのタイプの材料に対するアーク溶接の影響を考慮する際に特に重要です。

1xxx、3xxx、および5xxxシリーズの錬金肉合金は、加熱していない治療可能であり、硬直性のみです。 2xxx、6xxx、および7xxxシリーズの錬金肉合金は熱処理可能であり、4xxxシリーズは熱処理可能なおよび非加熱処理可能な合金の両方で構成されています。 2xx.x、3xx.x、4xx.x、7xx.xシリーズキャスト合金は熱処理可能です。株の硬化は一般に鋳物には適用されません。

熱処理可能な合金は、熱処理のプロセスを通じて最適な機械的特性を獲得します。最も一般的な熱処理は、溶液熱処理と人工老化です。溶液熱処理とは、合金を溶液に入れるために、合金を上昇した温度（約990度F）に加熱するプロセスです。これに続いて、通常は水中でクエンチングして、室温で超飽和溶液を生成します。溶液熱処理の後に老化が続きます。老化とは、望ましい特性を生成するために、飽和溶液からの要素または化合物の一部の沈殿です。

非加熱処理可能な合金は、ひずみ硬化を通じて最適な機械的特性を取得します。ひずみ硬化は、冷たい作業を適用することで強度を高める方法です。T6、6063-T4、5052-H32、5083-H112.

基本的な気性の指定

表3

基本的な気性の指定にさらに、2つの区画カテゴリがあり、1つは「H」気性 - ひずみ硬化に対処し、もう1つは「t」気性に対処し、熱処理された指定に対処します。

H温度の下位区分 - ひずみが硬化します

Hの後の最初の数字は、基本操作を示します。
H1- ひずみは硬化のみです。
H2- 硬化し、部分的にアニールされたひずみ。
H3- ひずみが硬化して安定化されています。
H4- 硬化して塗りつぶしまたは塗装したひずみ。

Hの後の2番目の数字は、ひずみ硬化の程度を示します。
HX2- クォーターハードHX4- ハーフハードHX6- 4分の3のハード
HX8- フルハードHX9- 余分なハード

t温度の区画 - 熱的に処理されます

T1- 押し出しなどの上昇した温度形成プロセスから冷却した後に自然に老化します。
T2- 寒さは、高温の形成プロセスから冷却した後、自然に老化しました。
T3- 溶液熱処理、冷たく働き、自然に熟成しました。
T4- 溶液熱処理と自然の老化。
T5- 高温のシェーピングプロセスから冷却した後、人工的に老化しました。
T6- 溶液熱処理と人為的に熟成します。
T7- 溶液熱処理と安定化（過剰）。
T8- 溶液熱処理、冷たい作業、人為的に老化しました。
T9- 溶液熱処理、人為的に老化し、冷たく働きました。
T10- 寒さは、高温の形成プロセスから冷却した後、人為的に老化した後に機能しました。

追加の数字は、ストレス緩和を示します。
例：
TX51またはtxx51- ストレッチすることでストレスを和らげます。
TX52またはtxx52- 圧縮することでストレスを緩和します。

アルミニウム合金とその特性- 7つの錬金術アルミニウム合金を考慮すると、それらの違いに感謝し、それらの用途と特性を理解します。

1xxxシリーズ合金- （非加熱処理可能 - 10〜27 ksiの究極の引張強度を備えた）このシリーズは、99.0％の最小アルミニウムが必要であるため、純粋なアルミニウムシリーズと呼ばれることがよくあります。それらは溶接可能です。ただし、溶融範囲が狭いため、許容可能な溶接手順を生成するために特定の考慮事項が必要です。製造のために考慮される場合、これらの合金は、主に特殊化学タンクや配管などの優れた腐食抵抗、またはバスバーアプリケーションのような優れた電気伝導率のために選択されます。これらの合金は、比較的貧弱な機械的特性を持ち、一般的な構造用途ではめったに考慮されません。これらのベース合金には、多くの場合、適合したフィラー材料、またはアプリケーションとパフォーマンスの要件に依存する4xxxフィラー合金が溶接されています。

2xxxシリーズ合金- （（27〜62 ksiの究極の引張強度を備えた熱処理可能）これらは、アルミニウム /銅合金（0.7〜6.8％の範囲の銅の添加）であり、航空宇宙および航空機の用途によく使用される高強度、高性能合金です。彼らは広範囲の温度にわたって優れた強度を持っています。これらの合金の一部は、熱い亀裂とストレス腐食亀裂に対する感受性のため、アーク溶接プロセスによって溶接不能と見なされます。ただし、他の人は、正しい溶接手順で非常にうまく溶接されています。これらの基本材料は、パフォーマンスに合わせて設計された高強度2xxxシリーズフィラー合金で溶接されることがよくありますが、アプリケーションとサービスの要件に応じて、シリコンまたはシリコンと銅を含む4xxxシリーズフィラーで溶接することがあります。

3xxxシリーズ合金- （非加熱処理可能 - 16〜41 ksiの最終的な引張強度）これらはアルミニウム /マンガン合金（0.05〜1.8％の範囲のマンガンの添加）であり、中程度の強度で、良好な耐食性、良好な形成性があり、高温で使用されます。彼らの最初の用途の1つは鍋とフライパンであり、それらは車両や発電所の熱交換器の今日の主要な要素です。しかし、彼らの中程度の強さは、しばしば構造用途に対する考慮を排除します。これらのベース合金には、特定の化学と特定の用途とサービスの要件に応じて、1xxx、4xxx、および5xxxシリーズフィラー合金が溶接されています。

4xxxシリーズ合金- （25〜55 ksiの最終的な引張強度を備えた熱処理可能で非加熱処理可能）これらは、アルミニウム /シリコン合金（0.6〜21.5％の範囲のシリコン添加）であり、熱処理と非加熱処理可能な合金の両方を含む唯一のシリーズです。シリコンは、アルミニウムに追加すると、その融点を減らし、溶融すると流動性が向上します。これらの特性は、融合溶接とろう付けの両方に使用されるフィラー材料に望ましいです。その結果、この一連の合金は主にフィラー材料として見られます。アルミニウムの独立してシリコンは、非加熱処理可能です。しかし、これらのシリコン合金の多くは、マグネシウムまたは銅を加えるように設計されており、溶液熱処理に好意的に反応する能力を提供します。通常、これらの熱処理可能なフィラー合金は、溶接成分が溶接熱処理後にさらされる場合にのみ使用されます。

5xxxシリーズ合金- （非加熱処理可能 - 18〜51 ksiの究極の引張強度を備えた）これらは、アルミニウム /マグネシウム合金（マグネシウム添加が0.2〜6.2％の範囲）であり、非加熱処理可能な合金の最高の強度を持っています。さらに、この合金シリーズは容易に溶接でき、これらの理由により、造船、輸送、圧力容器、橋、建物などのさまざまな用途に使用されます。マグネシウムベース合金は、多くの場合、充填剤合金で溶接されており、基本材料のマグネシウム含有量と溶接成分の用途とサービス条件を考慮した後に選択されます。このシリーズの合金は、3.0％以上のマグネシウムを備えた合金は、感作の可能性とその後のストレス腐食亀裂に対する感受性のため、150°Fを超える高温サービスには推奨されません。マグネシウムが約2.5％未満のベース合金は、5xxxまたは4xxxシリーズフィラー合金でしばしば正常に溶接されます。ベースアロイ5052は、一般に、4xxxシリーズフィラー合金で溶接できる最大マグネシウム含有量ベース合金として認識されます。ユートクティック融解と関連する貧弱な溶接された機械的特性に関連する問題のため、この合金シリーズでは、4xxxシリーズフィラーを備えたマグネシウムを含むこの合金シリーズで溶接することは推奨されません。高マグネシウムのベース材料は、5xxxフィラー合金でのみ溶接されており、一般的にベース合金組成と一致します。

6xxxシリーズ合金- （熱処理可能 - 18〜58 ksiの究極の引張強度）これらはアルミニウム /マグネシウム - シリコン合金（マグネシウムおよびシリコンの添加の約1.0％）であり、溶接製造産業全体で広く見られ、主に抽出の形で使用され、多くの構造コンポーネントに組み込まれています。マグネシウムとシリコンをアルミニウムに添加すると、マグネシウム - シリライドの化合物が生成されます。これにより、この材料は、強度を改善するために溶液熱処理になる能力を提供します。これらの合金は自然に固化亀裂に敏感であり、このため、自己溶接（フィラー材料なし）であるべきではありません。アーク溶接プロセス中に適切な量のフィラー材料を添加することは、基本材料の希釈を提供するために不可欠であり、それによって熱い亀裂の問題を防ぎます。それらは、アプリケーションとサービスの要件に応じて、4xxxフィラー材料と5xxxフィラー材料の両方で溶接されています。

7xxxシリーズ合金- （熱処理可能 - 32〜88 ksiの究極の引張強度）これらは、アルミニウム /亜鉛合金（0.8〜12.0％の亜鉛添加）であり、最高の強度アルミニウム合金の一部を含みます。これらの合金は、航空機、航空宇宙、競争力のあるスポーツ用品などの高性能アプリケーションでよく使用されます。 2xxxシリーズの合金と同様に、このシリーズには、アーク溶接に不適切な候補と見なされる合金などが組み込まれています。 7005などのこのシリーズの一般的に溶接された合金は、5xxxシリーズフィラー合金で主に溶接されています。

まとめ- 今日のアルミニウム合金は、さまざまな気性とともに、幅広い汎用性の高い製造材料を構成しています。最適な製品設計と溶接手順の開発を成功させるには、利用可能な多くの合金とそのさまざまなパフォーマンスと溶接性の特性の違いを理解することが重要です。これらの異なる合金のアーク溶接手順を開発する場合、溶接中の特定の合金を考慮する必要があります。アルミニウムのアーク溶接は難しくないと言われています。「それはただ違います」。これらの違いを理解することの重要な部分は、さまざまな合金、その特性、および識別システムに精通することだと思います。