この記事では、溶接とは何なのかを学びます。 10 種類の溶接プロセスとその仕組み、メリット、デメリット、用途などを説明します。
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溶接は、2 つの金属を融点まで加熱して 1 つの部品を形成する永久的な接合プロセスです。フィラーメタルとも呼ばれる追加の金属は、2 つの部品を結合するのに役立つように加熱プロセス中に追加されます。
一般に、これは、類似した（または）異なる 2 つの金属片を、圧力を加えずに（または）フィラー材料の助けを借りずに（または）金属を融着させるのに十分な温度まで加熱することによって接合できるプロセスです。
溶接機を使用して熱を発生させ、溶加材を適用します。溶接金属は、電極自体から (または溶接材料によって) 接合部を形成するために供給されます。発生する熱の温度は 6000°C ～ 7000°C 程度です。それでは、さまざまな種類の溶接プロセスとは何なのか、またそれらが産業でどのように使用されているのかについて説明しましょう。
発生する熱の方法に応じて、次のような溶接プロセスの種類があります。
ミグ溶接
スティック溶接
TIG溶接
プラズマアーク溶接
電子ビーム溶接
レーザービーム溶接
ガス溶接
フラックスコードアーク溶接
自動水素溶接
エレクトロスラグ溶接
金属の不活性ガス溶接には MIG 溶接が適用されます。この MIG 溶接プロセスは、ガスメタル アーク溶接 (GMAW) とも呼ばれ、ワイヤ溶接とも呼ばれます。
このタイプの溶接では、細いワイヤが電極として機能し、ガンに取り付けられたスプールからフレキシブル チューブを介して供給され、溶接ガンまたはトーチのノズルから出ます。トリガーを引くとワイヤーが連続的に送られます。 溶接ガン.
これは、手動金属アーク溶接、フラックスシールドアーク溶接、またはスティック溶接としても識別されます。金属棒または電極（フラックス塗布）とワークピースの間にアークが発生するこのタイプの溶接プロセスでは、ロッドとワークピースの両方の表面が溶けて溶接池が形成されます。
ロッド上のフラックスコーティングが同時に溶けるとガスとスラグが生成され、溶接継手を環境から保護します。被覆金属アーク溶接は、鉄材料と非鉄材料をあらゆる位置で材料の厚さで接合するのに最適なさまざまなプロセスです。
TIG 溶接はタングステン不活性ガス アーク溶接の略で、米国溶接協会では (GTAW) とも呼ばれます。この溶接プロセスはガス溶接とも呼ばれます。
タングステンは融点が高いため、TIG溶接ではタングステン電極が使用されます。私たちが取るとき、 tig溶接の 電極は熱くなりますが、溶けない電極は非消耗電極と言われています。非消耗電極は、電極が永久に持続しないという意味ではなく、溶けずに溶接の一部になることを意味します。
プラズマ アーク溶接 (PAW) は、タングステンの非消耗電極とワークピース (転写アーク プロセス) または水冷収縮ノズル (非転写アーク プロセス) の間の圧縮アークによって生成される熱を利用するアーク溶接プロセスです。
プラズマは、陽イオン、電子、中性ガス分子が混合したガスです。転写アークプロセスは高エネルギー密度のプラズマジェットを生成し、セラミック、銅合金、鋼、アルミニウム、ニッケル合金、チタン合金の高速溶接および切断に使用できます。
電子ビーム溶接は、高エネルギーの電子ビームによって生成される熱を利用する溶接プロセスです。電子がワークピースに衝突すると、その運動エネルギーが熱エネルギーに変換されて金属が加熱され、ワークピースのエッジが接続され、凍結後に溶接が形成されます。
EBM も液体状態の溶接プロセスです。この場合、金属間の接合は液体または溶融状態で行われます。電子の運動エネルギーを利用して 2 つの金属ワークピースを接合するため、溶接プロセスとも呼ばれます。
レーザー ビーム溶接 (LBW) は、ワークピースを対象とした高エネルギー レーザー ビームによって熱を発生させる溶接プロセスです。レーザー光線がワークピースの端を加熱して溶かし、接合部を形成します。
レーザー溶接 (LBM) では、接合部は一連の重ねられたスポット溶接として、または連続溶接として形成されます。レーザー溶接は、エレクトロニクス、通信、航空宇宙産業で、小さな部品を組み込んだ医療機器や科学機器を製造するために使用されています。
ガス溶接は、接続する側面または表面をガスの炎で溶かし、溶融金属を一緒に流すことによって実行され、冷却すると固体の連続接合が形成されます。
酸素とアセチレンの混合物は、他の混合物よりも非常に広範囲に使用されており、溶接業界で重要な位置を占めています。酸素アセチレン炎の最も高温の領域の温度は約 3200℃ですが、酸水素炎の到達温度は約 1900℃です。
このタイプの溶接は次のようなものとほぼ同じです。 ミグ溶接。実際、MIG 溶接機はフラックス入りアーク溶接を行うことができます。この溶接では、ワイヤにはフラックスの芯があり、溶接部の周囲にガスシールドを形成します。これにより、外部からのガス供給の需要が減少します。
FCAW は高熱溶接プロセスであるため、粗い重金属に適しています。通常、この目的で重機の修理に使用されます。無駄をあまり出さない加工です。外部からのガスが不要なため、コストも削減できます。
原子水素溶接は、アーク原子溶接として知られる非常に高温の溶接形式です。このタイプの溶接では、水素ガスを使用してタングステンで形成された 2 つの電極をシールドする必要があります。アセチレントーチよりも高い温度に達することができ、溶加材の有無にかかわらず行うことができます。
これは、2 つの金属片の薄い端を垂直に接続するために使用される高度な溶接プロセスです。溶接は接合部の外側に使用されるのではなく、2 つの部品の端の間で行われます。
銅の電極ワイヤは、フィラーメタルとして機能する金属ガイドチューブを通して送られます。電力が追加されるとアークが生成され、溶接が継ぎ目の下から始まり、ゆっくりと上に移動して継ぎ目の代わりに溶接が作成されます。
溶接位置の主なタイプは次の 4 つです。
フラットポジション（1Gおよび1F）
水平位置 (2G および 2F)
縦置き（3Fおよび3G）
オーバーヘッド位置 (4G および 4F)
最もわかりやすいパフォーマンスのタイプはフラット ポジションであり、ダウン ハンド ポジションとも呼ばれます。これには、接合部の上部での溶接が含まれます。この場合、溶融金属は接合部で下方に引っ張られます。その結果、溶接がより迅速かつ容易になります。
1G と 1F では、数字 1 は平らな位置に関係し、文字 G は開先溶接、文字 F はすみ肉溶接を表します。
これは平らな位置よりも難しく、修正するには溶接オペレーターのより高いスキルが必要です。
2G は、溶接軸を水平面またはほぼ水平に配置することを含む開先溶接位置です。溶接面はほぼ垂直面内になければなりません。
２Ｆは隅肉溶接位置であり、垂直に近い面に対して水平に近い面の上側で溶接を行う。この位置では、トーチは通常 45 度の角度に保たれます。
この位置では、ピースと溶接部の両方が垂直または垂直に近い状態になります。 3F と 3G は垂直フィレットと垂直溝の位置につながります。
溶接が垂直に行われる場合、重力によって溶融金属が下方に押されるため、堆積する傾向があります。これに対処するには、上向きまたは下向きの垂直位置を使用します。
上向きの垂直位置で確認するには、炎を上向きにして、作品に対して 45 度の角度に置きます。このようにして、溶接機は重力に向かってワークの下部から金属を当てて溶接します。
このタイプの溶接位置では、継手の底部から溶接が行われます。最も複雑で作業が難しい位置にあります。 4G および 4F の位置は、開先溶接およびすみ肉溶接用です。
オーバーヘッド位置では、ジョイントに堆積した金属によりピースに穴が開き、クラウンが高いビードに発生します。これを避けるには、溶けた水たまりを小さくしておきます。溶接溜まりが長すぎる場合は、溶融金属を冷却するために炎を一時的に消します。
良好な溶接は、親金属または母材よりも強度が高くなります。
リベット留めや鋳造に比べてプロセスが迅速化されます。
溶接プロセスにより、完全な剛接合を提供できます。
あらゆる金属および合金に適用可能です。
難しい形状も溶接で製作可能です。
溶接装置は持ち運びが可能で、メンテナンスが容易です。
リベット留めの場合のように溶接プロセス中に騒音が発生することはありません。
溶接プロセスでは、リベット留めに比べて必要な作業スペースが少なくなります。
ジョイント部の任意のスペースを簡単に作ることができます。
有害な放射線、煙霧、スポットレス（突然の火花の散布）を発生します。
溶接継手は破損しやすいため、接合された部材よりも疲労強度が低くなります。
歪みが生じ、内部応力が誘発されます。
金属を適切に保持するには、特定の治具と固定具が必要です。
溶接には熟練した作業員と電気が必要です。
溶接作業の検査はリベット締め作業よりも難しく、コストがかかります。
溶接の用途は非常に多様かつ広範囲に及ぶため、自動車産業、船舶、航空宇宙、建設など、何らかの形で溶接を利用しない金属産業や工学分野は存在しないと言っても過言ではありません。主に加工に使用されます。
アプリケーションの一部は次のとおりです。
造船
鉄道客車
自動車のシャーシとボディビルディング
アースムーバー本体
窓シャッター
ドア、門扉
あらゆるものづくりの仕事。
ご存知のとおり、溶接は、金属を融点まで加熱することによって、金属の 2 つの部分が一緒に 1 つの部分を形成する強力な接合プロセスです。一部の種類の溶接は機械で行われ、高価な専用機器が必要です。溶接は、リベット留めや鋳造に関連するより迅速な方法です。
