12の溶接テクニック：初心者のための専門家のヒント
溶接を上手に始めるにはどうしたらいいか、悩んだことはないだろうか。この記事では、厚板や薄板の扱い方から、溶接でよくある問題の解決法まで、初心者に欠かせないヒントを紹介する。最後には...
作業場で、溶接トーチのジュージューという音と火花に囲まれていると想像してみてください。ある溶接方法が、他の溶接方法と何が違うのか、不思議に思ったことはありませんか？この記事では、電極アーク溶接から摩擦溶接まで、溶接に欠かせない10の技法をご紹介します。各溶接方法の仕組み、独自の用途、利点がわかります。熟練した溶接技術者であれ、好奇心旺盛な初心者であれ、このガイドは、溶接プロセスに対する理解を深めるための貴重な洞察を提供します。溶接の知識を深めてください！
アークとは、2つの帯電した導体間で発生する持続的で激しいガス放電現象。
アーク形成
(1) 短絡 溶接棒 とワーク
短絡の場合、電流密度の高い個々の接点は、抵抗熱q＝I^2Rt（Iは電流、Rは抵抗）によって加熱される。小さなエアギャップ内の電界強度は非常に高く、その結果
逃げていく少数の電子
個々の接点が加熱され、溶融し、さらには蒸発・気化する。
イオン化ポテンシャルの低い金属蒸気が多く存在すること。
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(2) 溶接棒を適切な距離で持ち上げる
熱励起と強い電界の影響により、負電極は電子を放出し、高速で移動して中性分子や原子と衝突し、それらを励起またはイオン化する。その結果
アークの構造と温度分布
アークは、陰極領域（通常、電極の端にある明るい白色スポット）、陽極領域（被加工物上の電極の端に対応する浴中の薄い明るい領域）、およびアーク柱領域（2つの電極間の空隙）の3つの部分から構成される。
安定したアーク燃焼の条件
(1) 適切な電源
溶接アークの電気的要件を満たす電源が必要である。
a) 電流が低すぎると、エアギャップ間のガスイオン化が不十分になり、アーク抵抗が高くなり、必要なイオン化レベルを維持するために高いアーク電圧が必要になる。
b) 電流が増加すると、ガスのイオン化レベルが上昇し、導電率が向上し、アーク抵抗が減少し、アーク電圧が低下する。しかし、必要な電界強度を維持し、電子の放出と荷電粒子の運動エネルギーを確保するため、電圧は一定以上低下してはならない。
(2) 適切な電極の選択と洗浄
適切なコーティングを施した清潔な電極を使用することが重要である。
(3) 部分ブローの防止
部分的なブローを防ぐための対策を講じなければならない。
(4) 電極の極性
溶接では、直流溶接機を使用する場合、正接続と逆接続の2つの方法がある。
交流 アーク溶接装置
交流アーク溶接装置は広く使用されており、電極の極性は頻繁に変化するため、極性に関する問題はない。
被加工物は電源のプラス極に接続され、電極はマイナス極に接続される。これは、一般的な溶接作業に使用される通常の接続方法である。
ワークが電源のマイナス極に接続され、電極がプラス極に接続される。この方式は一般に薄板の溶接に用いられ、バーンスルーを防ぐ。
1).溶接工程
2).溶接棒アーク溶接加熱特性
手動アーク溶接用溶接棒の組成
手動アーク溶接用の溶接棒は、溶接コアと被覆から構成される。
アーク溶接の電極として、被溶接物と通電してアークを形成する。
溶接工程中、連続的に溶融し、移動する溶融池に移され、溶融した母材とともに結晶化して溶接部を形成する。
コーティングの役割
コーティングは、溶融プールとスラグの接合部 を効果的に保護し、プール内の溶融金属を脱酸・脱 硫し、溶融プール金属に合金を浸透させて溶接 部の機械的特性を改善する。また、アークを安定させ、溶接工程を改善する。
コーティングの組成
溶接棒の種類
溶接棒は10種類に分類される：
セレクション 溶接の原理 ロッド
溶接棒を選ぶ際には、以下の原則を考慮すべきである：
溶接部の温度変化と分布
での金属の温度は 溶接部 が増加し始め、定常状態に達した後、室温まで徐々に減少する。
の微細構造と特性の変化 溶接ジョイント (低炭素鋼を例として）
溶接継手の主な欠陥
ブローホールとは、溶融池の気泡が凝固中に抜けきらずにできた穴のこと。
予防措置：
a) 溶接棒を乾燥させ、十分に洗浄する。 溶接面 およびワークピースの周辺領域。
b) 適切な溶接電流を使用し、正しく操作する。
スラグ・インクルージョンとは、溶接後に溶接部に残るスラグのことである。
注意事項
a) 溶接面を入念に清掃する。
b) 多層溶接では、層間のスラグを徹底的に除去する。
c) 溶融池の結晶化速度を遅くする。
a) ホットクラック
ホット・クラックとは、溶接中に金属がソリッドス近傍で冷えたときに形成される溶接継手の亀裂である。
予防措置：
構造的な剛性を下げる、 溶接前の予熱合金化を減らす、耐クラック性に優れた低水素電極を選ぶ、など。
b) コールドクラック
コールド・クラックとは、溶接継手が低温まで冷えたときに発生する亀裂のことである。
注意事項
a) 低水素電極を使用し、被加工物の表面の油と錆を乾燥させて除去する。
b) 溶接前に予熱し、溶接後に熱処理する。
不完全溶け込みとは、溶接継手のルートが完全に溶け込まない現象である。
原因がある：
溝の角度やギャップが小さすぎる、鈍い刃先が厚すぎる、溝が汚れている、電極が厚すぎる、速度が速すぎる。 溶接速度溶接電流が小さすぎる。
不完全融合とは、溶接部と母材との融合が完全でない現象である。
原因がある：
溝が汚れている、電極の直径が大きすぎる、不適切な操作。
アンダーカットとは、溶接トウの母材部分に沿っ た溝やくぼみのこと。
原因がある：
過大な溶接電流、長すぎるアーク、不適切な電極角度など。
溶接応力と変形の原因
溶接時の局部加熱は、溶接応力と変形の主な原因である。
溶接変形の基本形
溶接変形の防止と低減のためのプロセス対策
溶接応力低減のためのプロセス対策
について 溶接工程 アークがフラックス層の下で燃焼する場 合、サブマージアーク溶接（SAW）と呼ばれる。
SAWは、アーク打撃と電極送給を自動で行うのが特徴で、サブマージアーク自動溶接（SAAW）とも呼ばれる。
サブマージアーク溶接（SAW）には、以下のような利点があります：
しかし、SAWはあらゆる溶接に適しているわけではない。SAWは、平らで長い直線状の継ぎ目や、大径の円周 溶接に最適である。短い溶接部、ジグザグ溶接部、狭い位置、薄 い円周溶接部には、SAWが最適である。 プレート溶接SAWでは期待した結果が得られないかもしれない。
アルゴンを溶接材料として使用するガスシールド溶接。 シールドガス は、タングステンイナートガス（TIG）溶接またはアルゴンアーク溶接として知られている。
不活性ガスであるアルゴンは、電極と溶融金属を空気の有害な影響から保護する。
使用される電極のタイプに基づく、 アルゴン・アーク溶接 はさらに2つのタイプに分類できる：
非溶融電極アルゴンアーク溶接
非溶融電極アルゴン・アーク溶接はアルゴン・アーク溶接の一種で、電極は電気アークを発生させ、電子を放出するためだけに使用される。溶加材は別に加える。
このプロセスで使用される一般的な電極は、酸化トリウムまたは酸化セリウムをドープしたタングステン電極である。これらの電極は、電子の熱放射能力が高く、融点と沸点が高い（それぞれ3700Kと5800K）。
ミグ溶接
タングステン・イナート・ガス（TIG）溶接は、その低電流と浅い溶け込みで知られている。にもかかわらず、次のような中・高板厚合金の溶接によく使用される。 チタンアルミニウム、銅、その他。これは、高い生産性レベルを達成する能力によるものである。
アルゴンアーク溶接の主な特徴は以下の通りである。TIG溶接):
ガスシールド溶接 シールド・ガスとして二酸化炭素（CO2）を使用する溶接は、ガス・メタル・アーク溶接（GMAW）または金属不活性ガス（MIG）溶接と呼ばれる。
CO2をシールド・ガスとして使用する主な目的は、溶接部分を空気から隔離し、溶融金属への窒素の有害な影響を防ぐことです。これにより、溶接の完全性が維持され、高品質の結果が得られます。
溶接中：
2CO2=2CO+O2 CO2=C+O2
したがって、溶接はCO2COとO2 酸化雰囲気。
炭酸ガスシールド溶接の特徴：
エレクトロスラグ溶接（ESW）は、液体スラグを通過する電流の抵抗によって発生する熱を利用して溶接を行う溶接技術である。
通常、溶接アークはフリー・アークであ り、アーク領域のガスの一部しかイオン化されず、 温度も十分に高くならない。
しかし、フリーアークが高エネルギー密度のアークに圧縮されると、アーク柱内のガスは完全に電離し、正イオンと負イオンからなる第4の物質状態であるプラズマに変化する。
プラズマアークは、高温（15,000～30,000K）、高エネルギー密度（最大480kW/cm）を持つ。2音速の数倍）、高速で流れるプラズマ流がある。
には3つの圧縮効果がある。 プラズマアーク 溶接：
これら3つの圧縮効果により、プラズマアークの直径はわずか約3mmだが、エネルギー密度、温度、空気速度が大幅に改善された。
以下はその主な特徴である。 プラズマアーク溶接:
真空電子ビーム溶接（VEBW）は、指向性のある高速電子ビームを被加工物に向けて照射し、その運動エネルギーを熱エネルギーに変換して被加工物を溶かし、溶接部を形成する溶接プロセスである。
真空電子ビーム溶接（VEBW）の主な特徴は以下の通りである：
レーザー溶接 は、集束したレーザー・ビームを使用して溶接部に熱を供給する溶接プロセスである。
レーザー溶接の主な特徴は以下の通り：
抵抗溶接 は、被加工物を接合した後、電極を通して加圧する溶接法である。接合部の接触面とその周囲を電流が通過する際に発生する抵抗熱を利用してワークを溶接する。
抵抗溶接にはさまざまな種類がある。 スポット溶接シーム溶接、突合せ溶接。これらの方法はそれぞれ独自の特徴を持ち、特定の用途に使用される。 溶接アプリケーション.
スポット溶接は抵抗溶接の一種で、ワーク同士を重ね合わせ、2つの電極で挟んで溶接する。接合部とその周辺の接触面を通過する電流から発生する抵抗熱が母材を溶かし、溶接スポットを形成する。
この方法は主に次のような場合に使用される。 溶接シート すなわち、ワークピースの良好な接触を確保するための予圧、溶接部にナゲットとプラスチック・リングを形成するための通電、ナゲットが冷却され、連続的な圧力の作用下で結晶化することを可能にする鍛造点の破壊である。
シーム溶接は抵抗溶接の一種で、被加工材を重ね継 手または突合せ継手に配置し、2つのローラー 電極の間に配置する。ローラーは回転しながら被溶接材を加圧し、電力を連続的または断続的に印加して連続的な溶接部を形成する。この溶接方法は、規則的な溶接を必要とし、シーリング要件がある構造物に一般的に使用され、板厚は通常3mm未満である。
突き合わせ溶接 は、抵抗溶接のプロセスで、2つのワークピースをその接触面全体に沿って接合する。
抵抗突合せ溶接
抵抗突合せ溶接は、2つの被加工材を端から端まで突合せ継手で接合し、抵抗熱で塑性状態に加熱するプロセスである。その後、加圧して溶接を完了する。この方法は通常、形状が単純で、直径または長さが20mm未満と小さく、強度の要求が低いワークピースの溶接に使用される。
フラッシュバット溶接
フラッシュバット溶接は、2つのワークを突き合わせて接合し、電源に接続するプロセスである。ワークピースの端面を徐々に接触させ、一定の深さ範囲内であらかじめ設定された温度に達するまで抵抗熱で加熱する。その結果、フラッシュが発生し、端部金属が溶融する。その後、電源が切断され、素早くアプセット力が加えられて溶接が完了する。
フラッシュ・バット溶接の継手品質は、抵抗溶接よりも優れており、溶接部の機械的特性は母材と同等である。溶接前に、溶接前の接合面をきれいにする必要はない。
フラッシュ・バット溶接は、重要なワークピースの溶接に一般的に使用され、類似金属と異種金属の両方の溶接に使用でき、厚さ0.01mmの金属ワイヤーや厚さ20000mmの金属棒やプロファイルの溶接にも使用できます。
摩擦圧接は 圧接 ワーク表面の摩擦から発生する熱を利用して端面を熱可塑性状態にし、素早くアプセットして溶接を完了するプロセス。
主な特徴 摩擦圧接:
クリアされた表面：溶接プロセス中に発生する摩擦により、ワークの接触面の酸化皮膜や不純物が除去され、その結果、溶接継手には欠陥のない緻密な組織が形成される。
との互換性 さまざまな金属:摩擦圧接は、同じ金属でも異なる金属でも溶接できるため、幅広い溶接用途に適している。
高い生産性：摩擦圧接は高い生産性で知られ、ワークピースの効率的な溶接方法となっている。
ろう付けは、ろう材の融点によって硬ろう付けと軟ろう付けの2つに分類される。
ろう付け
はんだの融点が450℃以上のろう付けを硬ろう付けという。硬ろう付けに使用されるろう材には、銅系、銀系、アルミニウム系、その他の合金などがある。一般的に使用されるフラックスには、ホウ砂、ホウ酸、フッ化物、塩化物などがある。硬ろう付けの加熱方法としては、火炎加熱、塩浴加熱、抵抗加熱、高周波誘導加熱などがある。ろう付け接合部の強度は490MPaに達するため、高い応力がかかり、高温にさらされる加工物に適している。
ハンダ付け
はんだの融点が450℃以下のろう付けは、軟ろう付けと呼ばれる。軟ロウとしては錫鉛合金が一般的である。フラックスにはロジンや塩化アンモニウム水溶液が、加熱にははんだごてなどの火炎加熱法が一般的です。
以下は、ろう付けの主な特徴である：
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