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2023-11-07
溶接法は、金属を局部的に加熱して溶かすことで接合する融接と、加熱した金属に圧力を加えて接合する圧接、母材と違う素材を溶融して接合するロウ付の3つに大別されます。シーム溶接は、圧接の中でも抵抗溶接に区分され、特に高い気密性や防水性が要求される、燃料タンクや缶詰、缶ジュースなどの製品に用いられています。
今回はそんなシーム溶接をテーマに、その特徴や原理、シーム溶接のメリットやデメリットについて解説し、さらにスポット溶接との違いについても説明します。また最後に、シーム溶接以外の溶接技術としてレーザー溶接やアーク溶接についてもご紹介します。シーム溶接についてさらに知識を深めたい方は、ぜひご一読ください。
引用元：シマト工業株式会社
シーム溶接は、ラップシーム溶接とも呼ばれ、溶接電極に上図のような2枚の円板を用いることで、線状に溶接する方法です。そのため、シーム溶接を施した製品では、高い気密性が得られます。例えば、センサーなどの電子部品を入れたケースなどを作成する際には、シーム溶接が用いられますが、これはパッケージ内の部品を外気から遮断することで、長期間安定して作動させることを目的としています。
他にも、シーム溶接では、非常に薄い板厚の材料でも溶接することが可能で、さらに溶接作業も比較的簡単に行うことができるなどといった特徴を持っています。
引用元：株式会社キーエンス
次に、シーム溶接の原理について見ていきましょう。シーム溶接では、上図のように、まず溶接材料を円板状の電極で挟んで加圧した状態で、電極を回転させながら電流を流し、その電気抵抗によって溶接部を加熱します。さらに、円板電極を移動させることで、溶接する箇所をずらしながら、溶接材料を連続的に接合していきます。
シーム溶接は、このように電気抵抗の発熱を利用して溶接を行うことから、スポット溶接と同じく抵抗溶接に分類されます。
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シーム溶接には、以下のようなメリットが挙げられます。
一度条件を設定すれば、作業者の技量によらず安定して溶接を行うことができます。そのため、一般に高い技量が必要とされる気密溶接を、シーム溶接では比較的簡単に行うことができます。
シーム溶接では、製品のフランジ部（部材からはみ出すように出っ張った部分）を溶接するため、前加工の精度を必要としません。
レーザー溶接などでは、母材に接触せずに溶接を行うため、溶接後の板同士の密着性を確保するためには、高い一次加工（プレスや切削など）の精度が要求されます。
一方、シーム溶接では、溶接材のプレス精度などが低く、多少板間に隙間が生じても、電極に加えた圧力によって、板同士の密着を確保した溶接が可能となります。
溶接時に、有害な閃光やヒューム（金属が蒸気のように細かい粒子となったもの）などがほとんど発生しないため、安全面で非常に優れている溶接方法となっています。
シーム溶接のデメリットには、次のような点が挙げられます。
シーム溶接では、電気効率が悪く高電流を必要とするため、大きな容量の電気設備が必要となります。さらに、機種にもよりますが、シーム溶接機は一般的に非常に高価な機械となっています。そのため、初期投資に高額な費用が必要となります。
しかし、最近では省エネタイプの変圧器を用いて、電気容量がこれまでの10分の1でも使用できるシーム溶接機が開発されるなど、上記のようなデメリットも解消されつつあります。
シーム溶接は、抵抗溶接（金属の電力抵抗を利用した溶接法）の一種であると前述しましたが、スポット溶接も抵抗溶接に分類されます。スポット溶接とは、下図のように、2枚の金属板を電極ではさみ、加圧しながら電流を流して加熱し、その熱で溶融させる溶接方法となっています。
引用元：日鉄テクノロジー株式会社
シーム溶接では、連続して線状に溶接できるのに対して、スポット溶接ではその名の通り、必要な箇所のみに、点で溶接を行います。そのため、シーム溶接は、スポット溶接（点溶接）が連続して行われる溶接方法であるとも言われます。
参考記事
こちらの記事では、スポット溶接について、シーム溶接以外の溶接方法と比較しながらその違いを解説しています。スポット溶接についてさらに詳しく知りたい方は、ぜひご覧ください。
⇒【スポット溶接】メリット・デメリットや他の溶接との違いを専門家が解説！
ここまで、シーム溶接について詳しく解説してきましたが、最後にシーム溶接以外の代表的な溶接方法についてご紹介していきます。
レーザー溶接は、レーザー光を集光して溶接材に照射し、その箇所の金属を局部的に溶融させることで接合を行う溶接方法です。
レーザー光は、集光レンズなどを用いることによって、焦点を非常に小さく絞ることができ、高密度なエネルギーを局所的に照射することが可能となります。そのため、レーザー溶接は、溶接時の熱影響が少ないため、歪みも少なく、微細な溶接にも向いています。また、溶接速度がその他の溶接方法と比較して、非常に高速であるという特徴も持っています。
このような特徴を活かして、レーザー溶接は、自動車の外板などの大型製品から電子部品のような超小型製品まで、幅広い分野で使用されています。
参考記事
こちらの記事では、レーザー溶接について原理やメリット・デメリットなど詳しく解説しています。レーザー溶接についてさらに詳しく知りたい方は、ぜひご覧ください。
⇒【レーザー溶接】仕組み(原理)やメリット・デメリットなどの特徴をご紹介!!
アーク溶接は、アーク放電という気体中に生じる放電現象を利用した溶接方法です。
アーク放電では、アークと呼ばれる高温で強い光が発生します。アーク溶接では、その際に生じる超高温の熱（アーク熱）を熱源として、母材を溶融させ接合させます。このアーク熱は、最大で約20,000℃にも達すると言われており、太陽の表面温度を超えるほどの高い熱を発します。そのため、アーク溶接ではあらゆる材質を溶融することが可能です。アーク溶接は、自動車や建築、産業機械など幅広い分野で使用されている技術です。
参考記事
こちらの記事では、アーク溶接について種類や特徴など、さらに詳しく解説しています。ご興味のある方は、ぜひご覧ください。
⇒【アーク溶接とは!?】代表的な種類や特徴と「メリット・デメリット」を解説
今回は、シーム溶接についての基本的な知識に加えて、シーム溶接のメリット・デメリットのほか、スポット溶接とシーム溶接の比較、さらにシーム溶接以外の代表的な溶接技術について紹介するなど、幅広い内容について解説しましたが、いかがでしたでしょうか。シーム溶接は、レーザー溶接やアーク溶接と比べると、加工に対応しているメーカーも少なく、依頼する際には信頼できるメーカーを選ぶのが難しくなってくるでしょう。
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