アルミ溶接は難しい!?溶接方法を事例を用いて徹底解説!!

「アルミの溶接を依頼できる業者が見つからなくて困っている・・・」

「アルミ溶接ってどんな方法で行うんだろう・・・」

アルミの溶接を依頼する際、このように考えたことはありませんか？

アルミは、私達が生活をする中で様々な場所で見かけます。フライパンなどの家庭用品から、精密機械の部品まで、その用途は幅広く、加工方法には、切断や曲げ、切削など、多くのものがあります。

様々な物に加工されてきたアルミですが、実は溶接加工は非常に難しいとされています。その加工難度から、依頼を断る業者もあるほどです。

今回はそんなアルミの特性や、溶接加工が難しい理由について、詳しくご説明します。「アルミの溶接ってどうして難しいの？」と疑問に持っている方はもちろん、これからアルミの溶接依頼をしようと考えている方も、是非ご一読下さい。

アルミ溶接の難しさについて

アルミニウムは、比強度が軟鋼と比べおよそ2倍です。そのため、軟鋼材料の部品よりも軽量化して製品を仕上げることが可能です。この軽量という点が、アルミの最大の特徴と言えます。

そんなアルミニウムですが、この軟鋼との物理的性質差が溶接加工の難易度をあげています。また、アルミニウムは、酸化しやすく耐食性に優れる酸化被膜を生成しますが、溶接時にこの酸化被膜が更なる弊害になるのです。

アルミニウム溶接時の問題は主に5つあります。しかし、アルミニウムの特性を理解し、適切な施工方法をとることによって、精度の高い溶接加工をすることができます。次に、この5つの問題点と解決方法をご紹介します。

1.加熱すると酸化する可能性が高い

アルミニウムは、加熱することにより酸化しやすい性質があります。そのため、溶接加工時には高純度のアルゴンガスを使用し、酸化を防ぐことが大切です。

2.母材の表面に酸化被膜ができてしまう

アルミニウムの特性から、空気中に放置すると酸化被膜が生成されます。この酸化皮膜は融点が約2000℃のため、除去しなくては、溶接がうまくいかず、精度が落ちてしまいます。そのため、溶接加工を行う前に除去作業を行い、被膜を取り除かなくてはいけません。

3.融点が低い

アルミニウムは、融点が660℃であり、他の金属と比較してかなり低いです。しかし、熱伝導率が非常に良いため、溶接加工を行うと、熱が母材にすぐ伝わってしまい、母材自体に溶け落ちが生じてしまいます。そのため、母材に対する入熱管理を細かく行い、溶け落ちを防がなくてはいけません。

4.ブローホールが生じやすく、ひずみ易い

アルミニウムは、ブローホールが生じやすい金属です。ブローホールとは、溶接金属内のガスが発生することによってできる空洞です。このブローホールが生じてしまうと、溶接部分が弱体化してしまい、破損の原因になってしまいます。ブローホールを発生させないためには、母材や溶加材の管理や溶接に適した環境を作ることが重要です。

5.溶接割れの傾向が大きい

アルミニウムは溶接割れの傾向が大きい素材です。溶接割れとは、溶接部分の周辺に生じる割れのことです。この溶接割れが起きてしまうと、溶接部分が脆くなってしまいます。そのため、母材と溶加材の組み合わせに細心の注意を図る必要があります。

アルミの基礎知識について

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アルミ溶接の方法

溶接加工には様々な方法がありますが、アルミ溶接には主にTIG溶接を用います。

TIG溶接は、不活性ガスとタングステン電極を利用した溶接方法です。アーク放電の熱で材料を溶かして接合する点は他の加工と似ていますが、タングステンは電極として機能しているだけであり、別の溶加材をアーク熱で溶融させる非消耗電極式溶接という点で大きく異なります。

また、アルゴン等の不活性ガスをシールドガスとして使用しているのもTIG溶接の特徴の1つです。

TIG溶接には、以下の4つのメリットがあります。

TIG溶接についてはこちら

ティグ溶接とは【専門家が解説】特徴や加工方法について詳細をお伝えします！

TIG溶接

• ①幅広い板厚の溶接が可能
  タングステンは融点が非常に高い為、電極として使用することで、安定してアークを発生させることができます。そのため、薄板から厚板まで幅広い溶接をすることが可能です。
  

• ②溶接面が滑らかになる
  ヘリウムやアルゴンガスといった不活性ガスをシールドガスとして利用するため、他のアーク溶接を利用した加工と比較すると、溶接面が滑らかで美しく仕上がります。
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• ③酸化しにくい
  TIG溶接を施すと、金属の表面が酸化しにくくなり、スラグが発生しません。そのため、ステンレス鋼や炭素銅など、様々な合金銅の溶接に利用することができます。
  

• ④質の高い製品に仕上げる
  TIG溶接は、溶接した面の欠陥発生が少なくなります。さらに、靱性や耐食性も高いため、他の溶接と比較しても質の高い製品に仕上げることができます。

半自動溶接

また、アルミの溶接には、他にも半自動溶接という方法もあります。

半自動溶接とは、トーチという加熱器具を使用し、溶接金属を溶かして素材同士を接合する方法です。この半自動溶接の溶接方法は、基本的な溶接技術の応用ですが、他の溶接と大きく違う特徴があります。それは、加熱器具によって溶かすワイヤーが自動供給されるという点です。

しかし、溶接加工の作業自体は自動ではないため、技術者がいらないわけではありません。

また、半自動溶接では、金属を加熱する際にガスを使用します。このガスには様々な種類があり、使用するガスによって、半自動溶接の名称も変わります。半自動溶接の加工では、ガスによって適している金属や加工方法が異なってくるため、注意が必要です。

主に半自動溶接のガスとして使用されるものは3つあります。

• ①CO2溶接
  半自動溶接で使用するガスが炭酸ガスの場合「CO２溶接」と呼ばれています。このCO2溶接は、鉄の溶接加工などで利用されています。
  

• ②MAG溶接
  溶接に際使するガスがアルゴン80%炭酸ガス20%割合の混合ガスを使用する場合の溶接方法を「MAG溶接」と呼びます。MAG溶接は、主に鉄やステンレスの溶接で利用されています。
  

• ③MIG溶接
  アルゴンガスを利用して溶接を行う場合は「MIG溶接」と呼びます。MIG溶接は、主にアルミやステンレスの溶接に適しています。しかし、技術力で精度が大きく変化するため、注意が必要です。

以上がアルミの溶接方法になります。溶接方法にもそれぞれ特徴があるため、用途に応じて依頼先を検討することをおすすめします。しかし、金属加工メーカーの中には、TAG溶接や半自動溶接を行えない業者もあるため、依頼時は注意が必要です。

溶接についてはこちら

よく使われる溶接方法について専門家が解説！

アルミ溶接事例

引用元：株式会社 大畠製作所

引用元：株式会社 大畠製作所

引用元：株式会社 大畠製作所

アルミの溶接ならMitsuri！

今回はアルミの溶接加工についてご紹介しました。

アルミは、その特性から溶接加工が非常に難しいとされています。しかし、アルミの特性や性質を理解している業者に依頼することができれば、質の高い製品に仕上げてくれます。アルミの溶接加工を依頼する際は、業者の実績等を参考にして依頼することがおすすめです。

また、アルミの溶接加工についてお悩みの時は、ぜひMitsuriにご登録下さい。