溶接電極が母材と適合するかどうかを判断する鍵は、その化学組成、機械的特性、溶接性、使用環境との適合性を調べることです。これにより、溶接金属と母材の強度、靱性、熱膨張係数が確実に調整され、亀裂や早期破損が防止されます。
1. 化学組成の適合性: 冶金学的不適合の防止
類似炭素当量（Ceq）: 熱影響部の脆化を防ぐために、母材と溶接金属の炭素当量の差は 0.05% 以下である必要があります。-。
合金要素の調整:
炭素鋼/低合金鋼- → E50 シリーズ (例: E5015) を選択します。
H13 金型鋼 → オーステナイト緩衝層を利用して応力を吸収する E309L-16 または ENiCrFe-2 を推奨します。
オーステナイト系ステンレス鋼 (304/316) → 超低炭素マッチングを実現するには E308L-16 を使用します。
ニッケル-ベースの合金 → 同様の組成と優れた耐クラック性を持つ ENiCrFe-2 を使用します。
2. 機械的特性のマッチング: 強度と靭性のバランス
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基材の種類 |
推奨電極 |
強度の一致に関する考慮事項 |
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Q235/Q345 炭素鋼 |
E5015 (J507) |
ウエルド引張強度 490MPa以上、母材と同等 |
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20CrMoおよびその他の合金鋼 |
E5018 (J507Fe) |
鉄粉により、蒸着効率、優れた強度マッチング、靭性が向上します。 |
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H13金型鋼(50HRC) |
E309L-16 |
同等の強度は必要なく、応力緩衝と耐クラック性を重視 |
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304 ステンレス鋼 |
E308L-16 |
降伏強度 205MPa 以上、高温作業条件を満たす- |
重要な原則: 過剰な拘束応力を引き起こす「高強度と低強度」、または接合部の脆弱化を引き起こす「低強度と高強度」を避けてください。
3. 熱膨張係数と熱伝導率のマッチング
差が大きすぎると、熱応力亀裂が発生しやすくなります。炭素鋼とステンレス鋼の溶接の場合 → 熱膨張係数が中程度であるため、移行材として E309L-16 を使用します。金型鋼とニッケル基合金の溶接の場合 → 熱膨張係数が近い ERNiCr-3 または ENiCrFe-2 を使用します。
例：ホットランナーマニホールド（炭素鋼）とノズル（H13）を接続する場合、E309L-16を使用すると熱応力を効果的に軽減できます。
4. サービス環境適応性
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環境条件 |
要件の一致 |
推奨電極 |
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High Temperature Conditions (>300度） |
抗酸化、抗クリープ- |
E309L-16、ENiCrFe-2 |
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頻繁な熱サイクル |
高靭性、低収縮 |
ENiCrFe-2、E308L-16 |
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高湿度環境 (武漢梅雨など) |
低水素、良好な耐湿性 |
E5015、E5018（乾燥させてから使用） |
5. 実際の判断手順
基材グレードの確認: 材料仕様またはスペクトル分析を通じて決定します。
電極の使用説明書を確認する: 推奨される基材、機械的特性、および乾燥要件を確認します。
動作条件の評価: 高温、高圧、または熱サイクルが含まれるかどうか。
プロセスの実現可能性を検証する: 予熱、多層溶接、現場での操作をサポートしているかどうか。-
最終基準: 溶接後、MT+UT で亀裂が検出されず、硬度が 350HV 以下であり、マッチングが成功したことを示します。
