ティグ溶接パラメーターの選び方

1.溶接電流の種類と大きさ

溶接電流の種類とサイズの選択は、最適な溶接品質 と性能を達成する上で極めて重要である。電流の種類は主に被加工物の材料特性によって決 定され、電流の大きさは溶接溶け込み深さと継 手全体の完全性に大きく影響する。

現在のタイプ
交流(AC)と直流(DC)の選択は、被加工材の熱的・電気的特性に依存する。例えば、直流は一般的に鋼やステンレス鋼に使用され、交流は表面酸化物を分解するカソード洗浄作用によりアルミニウムやマグネシウム合金に好まれる。

現在のサイズ
溶接電流の大きさは、溶接溶け込み深さ、ビード 形状、および熱影響部（HAZ）の特性に直接影響す る重要なパラメーターである。その選択は、いくつかの要因に影響される：

1. 素材構成と厚さ
2. ジョイントの構成（突き合わせ、重ね、T字ジョイントなど）
3. 溶接位置（フラット、水平、垂直、オーバーヘッド）
4. 電極の種類と直径
5. シールドガス組成
6. 走行速度
7. 要求される溶接特性（強度、延性、耐食性）

タングステン・イナート・ガス（TIG）溶接のような手動 溶接プロセスでは、最適な電流設定を決定する際に、 溶接士の技能レベルも一役買うことがある。熟練した溶接技師は、より高い電流で作業するこ とができ、より深い溶け込みとより速い移動速度を達成 することができる。

最近の溶接電源は、パルス電流や波形制御のような高度な機能を備えていることが多く、特定の用途に最適な結果を得るために溶接パラメーターを微調整できることに留意することが重要である。

2.タングステン電極の直径と端部形状

タングステン電極の端部形状は、重要なプロセスパラメータです。異なる端部形状は 溶接タイプ 現在使用されている。

先端角αの大きさは、タングステン電極の許容電流、アークスタート、アークの安定性に影響する。

表1は、異なるタングステン電極チップサイズに対する推奨電流範囲です。

低電流で溶接する場合、小径のタングステン電極を使用し、コーン角を小さくすると、アークが点火しやすく安定する。

大電流で溶接する場合、コーン角を大きくすること で、チップの過熱や溶融を防ぎ、損失を低減し、ア ークが上方に伸びてカソード・スポットの安定性に影 響を与えるのを防ぐことができる。

タングステン電極の先端角度も、溶接の深さと幅に一定の 影響を与える。円錐角を小さくすると、溶接の深さは浅くなり、幅は広くなる。

3.ガス流量とノズル径

ガス・メタル・アーク溶接（GMAW）工程で優れた 溶接品質と効率を達成するためには、ガス流 量とノズル直径の最適化が極めて重要である。これらのパラメー ターは、シールド・ガスの適用範囲、アーク の安定性、および全体的な溶接の完全性に直接 影響する。

ガス流量とノズル直径は、乱流と汚染を最小限に抑えながら、有効な保護領域を最大化する最適範囲を持つ、共生関係を示す。ガス流量が不足すると、シールド効果が損なわれ、 溶接プールが大気汚染の影響を受けやすくなる。逆に、過剰な流量は乱流を誘発し、大気ガス を巻き込み、溶接品質を損なう可能性がある。

ガス流量を校正する際には、以下の要因を考慮してください：

1. 流量が少ない：周囲の空気を置換するには不十分で、その結果、シ ールド性が低下し、気孔や酸化などの溶接欠陥が 発生する可能性がある。
2. 高流量：乱流が発生する可能性があり、気体の浪費や、空気 の巻き込みによる溶接部汚染の可能性がある。

ノズル径の選択も同様に重要である：

1. サイズの小さいノズル：乱流が発生しやすく、保護領域が制限され、 溶接欠陥の原因となる可能性がある。
2. 大型ノズル：視界を妨げ、ガスの流速を低下させ、全体的な防護効果を低下させる。

これらのパラメーターを最適化する：

• 数値流体力学(CFD)シミュレーションを使用して、ガスの流れパターンを可視化し、ノズル設計を最適化します。
• 全体的なガス消費量を削減しながらカバレッジを維持するために、パルスガス供給システムを採用する。
• 流量とノズル・サイズを選択する際は、溶接位置、継手構 成、材料特性を考慮すること。
• リアルタイム監視システムを導入し、溶接条件に基づいてガス流量を調整する。

ハンドヘルド・ガスタングステンの選択については表2を参照のこと。 アーク溶接 ノズル開口部と保護ガス流量。

4.溶接速度

溶接速度の選択は、主にワークの板厚に支配され、 溶接電流、予熱温度、電極の種類など、他の重要な パラメーターと注意深く調整する必要がある。この相乗効果により、要求される溶け込み深さと溶け込み幅が達成され、最終的に溶接の品質と強度が決定される。

ロボットTIG溶接のような高速自動溶接プロセスでは、溶接機の制御が必要である。 レーザー溶接溶接速度がシールド・ガスの有効性に与える影 響は、極めて重要である。過度な溶接速度は、保護ガスの流れに大きな遅れを もたらし、タングステン電極チップ、アーク・コラム、およ び溶接プールを大気汚染にさらす可能性がある。このような暴露は、接合部の完全性を損な う酸化、気孔、その他の溶接欠陥の原因となる。

これらのリスクを軽減し、最適な防護を維持するために、溶接工は適切な対策を講じる必要がある。これには以下が含まれる：

1. 溶接速度に比例してシールド・ガスの流量を増やす。
2. 溶接トーチを計算された角度（通常10～15度）で前方に傾け、ガス流を進行する溶接プールに向ける。
3. 層流と拡張ガスカバレッジを提供する先進的なガスノズル設計を採用
4. 重要な用途での保護強化のため、トレーリング・シールドまたは追加ガス拡散器を採用

5.ノズルからワークまでの距離

距離が遠いほど、ガス保護効果は悪くなる。しかし、距離が近すぎると、溶接者の視線に影響し、タングステン電極が溶接プールに接触しやすくなり、タングステン・インクルージョンが発生する。

一般的に、ノズル先端とワークピース間の距離は8～14mmである。

表3は、数種の材料のタングステン不活性ガス溶接の 基準溶接パラメーターの一覧である。