【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!

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【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!

金属の溶接は、ものづくりに不可欠な技術のひとつです。溶接技術や種類は数多くあり、どの製品に、どの技術が最適なのか、判らない事が数多くあります。

溶接は融接、圧接、ろう接の3種に分類されます。

金属溶接基本で、ろう接のはんだ付け解説、融接の代表と言われるアーク溶接を前回まで解説させて頂きました。

今回お届けしますのは圧接であるスポット溶接です。

スポット溶接は、仕上がりが美しいので、見た目が重視される鉄道車両、自動車、家電製品の外観に使用されています。

スポット溶接は、この他にも、どの様な用途に利用されているのでしょうか。

スポット溶接の定義、種類、溶接に向いている金属、メリット、デメリットを掘り下げるだけでなく、他の主流となっている溶接方であるレーザー溶接、アーク溶接との違いも、解説させて頂きます。

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スポット溶接とは

引用元:Desmarais & Gagné inc


スポット溶接とは、溶接する金属母材の上下から電極をあて大電流を流し加熱し、冷却、母材を再凝固して2つの母材を溶接する圧接法です。

スポット溶接の特徴は、金属の電力抵抗を利用した溶接法であることです。電流が流れると電気抵抗が起こり発熱するのを利用した溶接法なので、抵抗スポット溶接とも呼ばれます。

一般にスポット溶接と言及する場合は、2つの金属母材全面に大電流を流し圧接する抵抗スポット溶接を指します。

そんなスポット溶接と似ている溶接は以下の2つがあります。

混同が起きないようにここで合わせて解説いたします。

プロジェクション溶接

引用元:有限会社こだま製作所


母材の一方の突起に抵抗スポット溶接の電極を埋め込み溶接する方法です。工法は2種類ありエンボスプロジェクション工法と、ソリッドプロジェクション工法に分かれます。

引用元:キーエンス


エンボスプロジェクション工法は、母材同士の真ん中に突起を作り一点だけ溶接する工法です。オイルフィルターなど気密性を要するものに利用されます。

引用元:キーエンス

ソリッドプロジェクション工法は、母材の角にあるボルトやナットを大電流で溶接する工法です。


シーム溶接

引用元:キーエンス


シーム溶接は、2つの母材を図のように線で抵抗溶接したい時に用いる工法です。燃料タンク、缶詰、缶ジュースなど薄く気密性が高い金属缶を作るときに使う工法です。

母材をローラー電極で上下から挟み、回転する電極を通じて溶接します。

では具体的に、スポット溶接のメリット、デメリットは、どのようなものがあるのでしょうか。

スポット溶接のメリット・デメリット

引用元:レスポンス

スポット溶接には以下のようなメリット、デメリットがあります。

スポット溶接の5つのメリット

  • ①溶接速度が速い
  • ②自動化しやすくFAに向いている
  • ③消耗部品が少ない
  • ④作業員の熟練度は他の溶接に比べ要さない
  • ⑤異素材の溶接に向いている


スポット溶接の5つのデメリット

  • ①電力設備が大きく機材が高い
  • ②他の電気設備に影響が出る
  • ③母材の厚さ、素材によって電極を変える必要がある
  • ④適切な非破壊検査がない

スポット溶接の原理は単純で、自動車板金、鉄道産業がさかんになった1890年の終わりには手動式スポット溶接の原型が完成していました。

時代と共に工業化が進み、母材の機能向上により、スポット溶接機はハイテク化が求められています。 

それと同時に溶接業界でも、複数の溶接技術を組み合わせて対応しなければ、自動車板金、鉄道車両、発電機、建設現場の要求に応じることが出来ないのが現状です。

レーザー溶接、アーク溶接との違い

スポット溶接と、レーザー溶接、アーク溶接の違いは、溶化剤があるかないかに大別されます。

レーザー溶接とは


引用元:カットウェル


レーザー溶接は、レーザー発振機から光路を通り、集光型に集められたレーザー照射体からレーザー光を発射し2つの金属母材を溶接する溶接工法です。

金属溶解時に酸化するのを防ぐため、接合部分にアルゴン、ヘリウムなどの不活性ガスを照射します。

レーザーの種類は二酸化炭素を使用した気体レーザーと、イットリウム、アルミニウム、ガーネットを使用した個体レーザー(YAGレーザー)に分別されます。

近年ではTIG溶接より深く、歪みの少ないファイバーレーザーも開発され、レーザー溶接の長所である微細な加工が可能になりました。

レーザー溶接についてはこちら

【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!!

※1治具 (ジグ)

引用元:高鍬金庫株式会社

溶接作業や金属加工、組み立て位置を指示、誘引するために用いる機材のこと。

この写真は、ロボット溶接の組み立ての際に組み立て位置を指示する治具です。

アーク溶接は種類が豊富!

引用元:(財)日本溶接構造専門学校


アーク溶接は放電現象であるアーク放電を利用したものです。融接の代名詞なだけあり溶接方は豊富です。

大きく分類するとアーク溶接は以下のとおりになります。

アーク溶接の分類

①炭酸ガスをシールドに使うもの

②不活性ガスをシールドに使うもの

③被膜材(フラックス)を使うもの

④タングステン電極を使うもの

⑤プラズマ電極と不活性ガスを使うもの

⑥溶接ワイヤーなど機材を使うもの

いずれの溶接方もメリット、デメリットがあり、シースドガス溶接は風の影響を受けやすく、溶接ワイヤーなど機材が要るものは機材導入に費用がかかります。アーク溶接についての詳しい説明は、以下のリンクを参考にしてみて下さい。

【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


それぞれの溶接の違い

レーザー溶接の特徴

  • 1:母材をレーザーとガスで溶接する
  • 2:母材の酸化を防ぐためガスが必要
  • 3:微細加工が得意


アーク溶接の特徴

  • 1:溶接方、溶化剤が豊富
  • 2:スラグやヒュームが飛ぶ
  • 3:消耗部品が多い


スポット溶接の特徴

1:溶化剤不要、半自動化できる

2:溶接速度が速い

3:微細な溶接より大きな母材が向く

この様に、レーザー溶接、アーク溶接、スポット溶接には、それぞれ得意とする分野がありますので、溶接現場では用途により使い分けられています。

では、スポット溶接に向いている母材はどのような金属なのでしょうか。

スポット溶接に向いている材質

引用元:三郷金属工業株式会社

スポット溶接は、金属母材に電流を通し加熱することで溶接します。電気伝導率と熱伝導が均等な金属母材が適しています。具体的には、ニッケルやステンレスが向いています。

反対に向いていないのは、電気伝導率や熱伝導のバランスが取れていない金属です。銅やアルミニウムは、どちらの数値も高いため、合金の金属母材で加工する方法があります。

溶接が難解な材質の1つにメッキ鋼板があります。

トタン屋根や自動車の下廻りのカバーに使用される亜鉛メッキ鋼板です。

亜鉛メッキ鋼板を溶接する時は、2度溶接します。1度目で表面の亜鉛を落とし、2度目で圧着します。

母材の電気伝導率や熱伝導率により、電極プラグを交換する必要があるのも、スポット溶接の特徴です。

まとめ

スポット溶接の定義、種類、メリット、デメリット、

向いている金属を紹介させて頂きました。

スポット溶接は、2つの金属を電流を流すこと溶接する圧接です。

アーク溶接の様に、シールドガス、被膜材、溶接ワイヤーなどの消耗品を使う必要がなく、レーザー溶接の様に作業の目安になる治具を置く必要がないことも、

解説させて頂きました。

他の溶接方に比べ熟練の職人が要らないスポット溶接は、これからの世の中にも生き残れる工法なのです。

溶接方は、用途、コスト、仕上がりや生産効率を考えると、発注側はどれを選べばよいか迷うこともあると思います。

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