溶接電圧と電流の選択：ヒント

I.溶接電流

1.溶接電流

適切な溶接電流の選択は、CO₂ 溶接は、板厚、溶接位置、溶接速度、材料 特性など、さまざまな溶接パラメーターによっ て決定される。CO₂ 溶接機では、電流を効果的に調整することはワイヤ送給速度を変更することを意味し、これら2つのパラメーターの複雑な関係が浮き彫りになる。

溶接電流と電圧のバランスを正確に保つことが極めて重要である。この均衡により、設定された電圧において、ワイヤ送給速度が溶接ワイヤの溶融速度と完全に一致し、安定したアーク長を維持することができる。この同期は、高品質の溶接と最適なプロセス効率を達成するための基本である。

溶接電流とワイヤ送給速度の関係：

1. 電流と送給速度の相関関係：所定の溶接ワイヤ径の場合、電流とワイヤ送給速度の間には正比例 の関係がある。電流が増加するにつれて、加工工程の安定性を 維持するために、ワイヤー・フィード速度もそれに比例 して増加しなければならない。
2. ワイヤー径の影響：定電流を維持する場合、ワイヤーの送り速度はワイヤーの直径に反比例します。細いワイヤーほど、同じ電流設定でも太いワイヤーより速い送り速度が必要です。
3. 材料固有の考慮事項：熱伝導率、融点、電気抵抗のばらつきにより、材料によって電流と送り速度の関係が異なる。
4. 動的調整：最新のCO2溶接システムには、アーク特性に基づいてワイヤ送給速度をリアルタイムで自動調整する適応制御アルゴリズムが組み込まれていることが多く、さまざまな条件下でも安定した溶接品質を確保できます。

この関係を理解し最適化することは、さまざまな産業におけるCO2溶接アプリケーションにおいて、優れた溶接品質を達成し、欠陥を最小限に抑え、生産性を最大化するために不可欠です。

2.溶接電圧

溶接電圧は、アーク電圧とも呼ばれ、溶接プロセス にエネルギーを供給する重要なパラメータである。アーク電圧は、アーク特性、入熱、および全体的な溶接品質に直接影響する。アーク電圧と溶接エネルギーは比例関係にあり、アーク 電圧が高いほど溶接エネルギーが大きくなり、溶接ワイヤ ーがより速く溶融し、溶接電流が増加する。

実効アーク電圧は以下の式で表すことができる：

アーク電圧 = 出力電圧 - 電圧降下

どこでだ：

• 出力電圧は溶接電源から供給される電圧です。
• 電圧降下は溶接回路の損失を表す。

電圧降下は主に、溶接ケーブル、接続部、アーク自 体が持つ抵抗によって生じる。溶接機がメーカーの仕様に従って設置されている 場合、電圧降下の最も大きな原因は、溶接ケーブルの 延長であることが多い。

溶接性能を最適化するには、特に延長溶接ケーブルを使用する場合に、電圧降下を補正することが極めて重要です。以下の表は、ケーブルの延長に基づく出力電圧の調整に関するガイドラインです：

注：これらの値は一般的なガイドラインです。実際の電圧調整は、ケーブル・ゲージ、材質、特定の溶接用途の要件などの要因によって異なる場合があります。

溶接電圧を調整する際には、その影響を考慮することが重要である：

• アークの安定性
• 溶接ビードのプロファイル
• 浸透深度
• スパッター発生
• 熱影響部（HAZ）サイズ

適切な電圧の選択と補正は、さまざまな溶接用途で高品質の溶接を実現し、プロセス効率を維持するために不可欠です。

II.溶接電圧の設定

特定の溶接条件およびワークの厚さに基づいて、 溶接電流を選択する。以下の経験式を用いて、適切な溶接電圧を算出する：

• 電流＜300Aの場合：溶接電圧 = (0.05 × 溶接電流 + 14 ± 2) ボルト
• 電流≧300Aの場合：溶接電圧 = (0.05 × 溶接電流 + 14 ± 3) ボルト

これらの計算式は、電圧選定の出発点となるもので、材 料組成、接合構成、希望する溶接特性などの要因に基 づいて微調整が必要となる場合がある。

例1：選択した溶接電流が200Aの場合（＜300A）：

溶接電圧 = (0.05 × 200 + 14 ± 2) ボルト
= (10 + 14 ± 2) ボルト
= 24 ± 2 ボルト

推奨電圧範囲：22～26ボルト

例2：400A（≧300A）の溶接電流を選択した場合：

溶接電圧 = (0.05 × 400 + 14 ± 3) ボルト
= (20 + 14 ± 3) ボルト
= 34 ± 3 ボルト

推奨電圧範囲31～37ボルト

注記： 特定の用途に最適な電圧設定を行なうために は、必ず溶接機器メーカーのガイドラインを参照し、試 験溶接を行なってください。シールド・ガスの組成、ワイヤ送給速度、移動速度などの 要因が、最適電圧の選択に影響を与える場合がある。

III.溶接電流の選択

溶接電圧は、溶接ワイヤーの溶融に必要なエネルギーを供給する。電圧が高いほど、ワイヤの溶融速度は速くなる。一方、溶接電流は本質的に、ワイヤーの送給速度と溶融速度のバランスのとれた結果である。では、適切な溶接電流はどのように選べばよいのだろうか。

1) 適切な溶接電流値は、次のような要因に基づいて選択される。 溶接棒板厚、ロッド径。

電流は板厚と線径の両方に比例する。電流(I)は、I=(35-55)dの式で計算できる。例えば、ロッド直径が4mmの場合、溶接電流値は140～220Aの間で選択される。

2) 溶接電流は溶接位置に応じて選択される：

オーバーヘッド溶接シーム用140A、垂直および水平溶接用140～160A 突合せ溶接フラット・バット溶接では180A以上。全姿勢溶接（平面、水平、垂直および頭上 姿勢を含む）の場合、選択する溶接電流は普遍的なも のとし、通常は垂直溶接電流の値をとる。水平に固定されたパイプを突合せ溶接する場合は、全姿勢溶接電流を用い、一般に垂直突合せ溶接電流の値をとる。

3) 溶接層に応じて電流値を選択する：

一般に、ルート層には小さめの電流値、充填層には大きめの電流値が使用され、カバー層の電流値は相対的に小さくなる。例えば、フラット・バット溶接では、通常、多層マルチパス溶接法が用いられる。

ルート層は150Aの電流で溶接され、充填層は180～200Aの電流値を使用できる。カバー層は、審美的な仕上がりを確保し、以下のような事態を避けるため、電流値を10～15A下げて使用します。 溶接欠陥 アンダーカットなど。

4) 溶接電流の選択 溶接タイプ ロッドと操作方法：

1.によれば 溶接棒の種類:酸性＞アルカリ性＞ステンレス鋼。酸性電極が最も高い電流値を使用する。電極直径が4mmの場合、フラットバット溶接のフィラー層は180Aの電流を使用できる。

しかし、同じ電極径でアルカリ電極を使用する場合、溶接電流は20A少ない160Aで済む。A137で溶接する場合 ステンレス鋼電極電流は 20% 以下、約 140A でなければならない。そうしないと、溶接棒が赤くなったり、フラックス層が途中で剥がれたりすることがある。 溶接工程.

2.操作方法による選択：一般に、ドラッグ・アーク法では電流値が小さく、リフト・アーク法では電流値がやや大きくなる。垂直突き合わせ溶接または垂直 アングル溶接 Ф4アルカリ電極を使用する場合、120Aのドラッグアーク法を使用することができるが、リフトアーク法では135Aを使用することができる。

5) 生産経験に基づく溶接電流の選択：

スパッタを見ると、溶接電流がアーク力をほぼ決定し、スパッタが多ければアーク力が強く、溶接電流が少なければアーク力が弱くなり、スラグと溶融金属の区別がつきにくくなる。

高い溶接電流は、補強が少なくアンダーカットを 引き起こす可能性が高い。電極の溶融状態を観察する： 溶接電流が高いほど、電極は早く溶融し、赤く変色 する。

IV.溶接電圧の溶接性能への影響

電圧が高すぎる場合：

アーク長が長くなるとスパッタ粒子が大きくなり、ポロシティが発生しやすくなる。 溶接ビード は広がり、浸透深さと補強は減少する。

電圧が低すぎる場合：

溶接ワイヤが母材に食い込み、スパッタリングが増加し、溶接ビードが狭くなり、溶け込み深さと補強が増加する。

V.標準調整

• プレファブリケーションは、溶接の前に参考処方に従って行われる。
• トライアル溶接
• 最初に電流が決定される。
• 電圧レベルは、触覚的な反応、音、アークの安定性に基づいて評価される。
• 電圧の微調整を行う。