アルミニウム合金は、低密度、良好な耐食性、高い電気伝導性および熱伝導性などの優れた特性を備えています。鋼の代わりにアルミニウム合金を使用すると、溶接構造の重量を大幅に軽減できます。一方、鋼は溶接性と機械的特性が優れているため、アルミニウム-鋼の溶接構造は自動車や造船などの業界で広く使用されています。
アルミニウムの融点は660度で、鋼よりも700〜900度低いです。溶接中、鋼はまだ固体であるにもかかわらず、低融点のアルミニウムが最初に溶けます。アルミニウムと鋼の密度には大きな差があるため、溶融池内のアルミニウムは鋼の上に浮く傾向があり、冷却後に溶接組成が不均一になる可能性があります。アルミニウムと鋼の線膨張係数の大きな差により、溶接接合部の残留応力が大きくなり、溶接亀裂が発生する可能性があります。
信頼性の高いアルミニウム-鋼の接続を実現するには、アルミニウムおよびアルミニウム合金表面の酸化物層のバリア効果を克服し、アルミニウム-鋼の界面での脆い金属間化合物の形成を防止または軽減する必要があります。既存の溶接方法は次のとおりです。
1. 圧接
圧力溶接は、溶接プロセス中に（加熱の有無にかかわらず）ワークピースに圧力を加えて溶接を完了する溶接方法です。アルミニウムと鋼を溶接する場合、一般的に使用される方法には、爆発溶接、磁気パルス溶接、摩擦撹拌溶接、拡散溶接などがあります。
2. 溶融ろう付け
アルミニウム-鋼の異種材料の溶融ろう付けは、溶融溶接とろう付けの両方の特徴を組み合わせたものです。溶接プロセス中に、アルミニウム合金と溶加材が溶け、凝固した後に結合して溶融溶接部を形成します。その間、鋼は溶けず、溶けた溶加材が毛細管現象によって固体の鋼部品間の隙間に引き込まれ、充填されます。液体フィラーと鋼が拡散・溶解し、固化後は強固なろう付け接合を形成し、アルミニウム合金と鋼の異種金属の接続が可能になります。
3.ろう付け
アルミニウム-鋼の異種材料のろう付けでは、接合部の隙間に溶加材を配置し、母材金属が溶けないうちに溶融するまで加熱します。液体フィラーメタルは固体ワークピースの隙間に浸透し、冷却して固化した後、強力な結合を形成します。
アルミニウム-鋼の異種材溶接の 3 つの溶接方法のうち、プレス溶接とろう付けはアルミニウム-鋼の接合を実現できますが、ワークの大きさや形状に制限があり、生産効率が低くなります。溶融ろう付けは、ろう材を通じてアルミニウムと鋼の間の脆い金属間化合物を制御できます。特に、レーザー ワイヤ-による溶融ろう付けは、低入熱、高速溶接、自動化の容易さを特徴としており、高品質で効率的なろう付け接合が可能となり、幅広い用途が期待できます。-
