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溶接方法について専門家が解説!【協力工場140社以上】溶接でお困りならMitsuri!

溶接 | 2021年04月22日

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皆さんは溶接にどのようなイメージをお持ちでしょうか。重装備をしたエンジニアがバチバチと火花を散らして、鉄板相手に格闘している光景を思い浮かべる人もいるでしょう。一口に「溶接」といっても非常に奥が深く、実に様々な溶接方法が存在します。

  • 「溶接について詳しく知りたい」
  • 「どんな溶接方法があるの?」

本記事では、溶接方法の種類について簡潔に解説いたしますので、参考にしていただければと思います。


そもそも溶接とは

溶接とは、二つ以上の金属部品同士を繋ぎ合わせる方法です。基本的には同種の金属を溶接しますが、特別な方法を用いることによって異種同士を接合ケースもあります。


金属加工でよく使われる溶接方法6選!

溶接は単純に見えて奥が深く、数多くの方法があります。ここでは、一般的によく使用される溶接方法を解説していきます。

TIG溶接

「TIG溶接」は溶接ビードが一番きれいな溶接方法です。技術がある溶接工が仕上げた溶接ビードは、鱗が均一に整い、溶接ビードが製品の美観を損ないません。そのため、美観を意識する製品はTIG溶接が適しています。
TIG溶接では、高温に強いタングステン電極棒よりアークを発生させ、母材を溶かし溶接棒(溶加材)を加えていきます。アークによって溶かされた母材をアルゴンガスなどのシールドガスで守ることによって、溶接部分の酸化やブローホールを防ぎます。
TIG溶接はビードが美しく仕上がりますので、ステンレスやアルミでの溶接に多用されています。スパッタが飛ばず、ヒュームも少ないため、ほとんど汚れずに溶接できる点においては優れています。ただし、母材をしっかり温めなければならない関係上、スピードが他の溶接方法に劣り、広範囲の溶接には向かないのが難点です。また、アークの温度は高く、紫外線も強いため日焼けを最もしやすい溶接方法です。


TIG溶接についてはこちら

プラズマ溶接

プラズマ溶接はTIG溶接と基本的には同じですが、タングステン電極棒からアークを発生させ、母材を溶かし溶接します。ただし、プラズマ溶接では水冷ノズル内にプラズマガスを発生させ、アークを極限まで狭めプラズマアークとなります。プラズマアークはTIG溶接より溶け込みが深いです。
溶け込みが深いため、TIG溶接では4パス必要な厚みでもプラズマ溶接では1パスで事足り、熱変形による母材の歪が少なく効率の良い溶接ができる点は魅力的。しかし、溶接機が高価でメンテナンスもコストがかかるだけでなく、調整が難しい点がデメリットです。

被覆アーク溶接

被覆アーク溶接は、溶接棒から直接アークを飛ばし、母材と溶接棒を溶かしながら融合させていく溶接方法です。

溶接棒を電極で加えて溶接するので、製造現場では棒溶接とも呼ばれています。

溶接棒の周りには、酸化やブローを防止する被覆がされているお陰で、シールドガスが不要。

ガスが要らず携行設備が不要なため現場溶接に向いており、建設現場の鉄骨は被覆アーク溶接が多用されています。

昔は工場でも被覆アーク溶接が主流でしたが、スラグやスパッタが大量に出るのと、溶接スピードが半自動溶接より劣るため、今ではほとんど半自動溶接に置き換わっています。

しかし、横向きや立て向き姿勢の溶接が必要な箇所の母材に対する溶け込みは、被覆アーク溶接の方が優れており、工場でも大型架台を製造する会社は被覆アーク溶接を使用しています。

ただし、溶け込みが深い反面、ビードの外側にアンダーカットができやすいため、熟練の技術は必要不可欠。

近年、被覆アーク溶接技術者の減少が目立ってきており、技術力低下が叫ばれています。


アーク溶接についてはこちら

CO2(炭酸ガス)溶接

CO2溶接とは、シールドガスに炭酸ガスを用いる溶接方法で、半自動溶接で使用されています。半自動溶接は炭酸ガスをシールドガスに使用していることが多いです。溶接母材は鉄のみで、アルミなどの非鉄金属では使用できません。炭酸ガスはアルゴンガスと比較して費用が安く、アークが細くなるため溶け込みは他のガスより深くなります。
半自動溶接は、溶接棒が減って高さ調整が必要な被覆アーク溶接と異なり、溶接ワイヤーが自動的にトーチの先端から出てきてアークを発生させ、母材を溶かしながらワイヤーと融合する溶接方法です。溶接母材によって電流と電圧を調整し、被覆アーク溶接に比べてスピードが速くスラグが格段に少ないのが特徴です。
ワイヤーが自動的に出るため、肉盛りがしやすい反面、溶け込みが浅くなりやすい点に注意しなくてはなりません。また、オーバーラップが最も多い溶接方法といえます。


CO2溶接についてはこちら

MAG溶接

「MAG溶接」はCO2溶接と同じく半自動溶接の一種です。使用するシールドガスには、アルゴンガス80%、炭酸ガス20%の混合ガスを使用します。MAG溶接も非鉄金属を溶接することはできません。CO2溶接と比較してスパッタが少なく、キレイなビードで溶接が可能です。
外観を重視する溶接では、MAG溶接を用いることが多いです。ただし、溶け込みに関しては不活性ガスを使っている関係上、アークが広がり浅くなりやすいのが難点。また、コストもCO2ガス溶接に比べて高価です。


マグ溶接についてはこちら

MIG溶接

「MIG溶接」は、アルゴンガスを使用した半自動溶接のことを言います。アルゴンガスを用いているため、アルミやステンレスなどの非鉄金属が溶接でき、スパッタが少なく半自動溶接の中でも見た目が一番きれいな溶接方法です。
TIG溶接と異なり、半自動溶接のためスピードに優れ、アルミやステンレスを広範囲に溶接する場合はMIG溶接が適しています。しかし、MIG溶接設備を整えている会社は多くありません。理由は、MIG溶接を覚えるのに時間がかかるのと、広範囲に非鉄金属を溶接するケースが少ないからです。そのため、CO2溶接とTIG溶接を主軸にしている工場が多い傾向にあります。MIG溶接を主軸にしている工場は、ステンレス専門製造企業といえます。
Mitsuriでは、6種類の溶接方法全てに対応することができます。


ミグ溶接についてはこちら


その他の溶接

これまでは主要溶接方法を説明しましたが、頻度や使用できる箇所が限定的な溶接方法もご紹介します。

スポット溶接

「スポット溶接」は、2枚の鉄板を電極と電極で挟み込み、鉄板を貼り合わせる溶接方法です。
これまで紹介した溶接と異なり、プレス機のようなスポット溶接機に板を設置し、上から押し付ける形で溶接します。特別な技術は必要ない為、比較的簡単にできる溶接方法と言われています。
スポット溶接は板が厚かったり、サイズが大きすぎたりすると接合面まで熱が伝わらず、充分に溶接されないこともあります。自動車工場などにある大型スポット溶接機であれば、板が厚くてもスポット溶接可能です。
スポット溶接をする際は、接合する溶接機にあった板厚を選択する必要があります。


スポット溶接についてはこちら

レーザー溶接

「レーザー溶接」は、圧縮したレーザーを照射し、一枚板同士を接合させる方法です。レーザーの出力を微妙に調整することによって、接合部を溶かし溶接します。溶接棒を足すわけでなく、なめ付けとなるため強度は比較的弱め。しかし、レーザーを高速で深くまで照射できるため溶け込みは深く、ゆがみが少ないのが特徴です。
ステンレスでも溶接できるため、大手自動車メーカーなどでは自動レーザー溶接機を設置していることもあります。また、溶け込みが浅いが肉盛が十分な半自動溶接とレーザー溶接をハイブリットした溶接方法が研究されています。


レーザー溶接についてはこちら

溶接方法の比較

溶接方法を紹介してきましたが、それぞれの特徴や違いについてまとめていきます。


まず、シンプルな加工におすすめの方法はティグ溶接となります。基本的な突合せ溶接などをする際にはおすすめです。ティグ溶接と似ている手法にプラズマアーク溶接がありますが、プラズマアーク溶接の方が高温で溶接速度が速いという違いがあります。プラズマ溶接はTIG溶接と基本的には同じですが、タングステン電極棒からアークを発生させ、母材を溶かし溶接します。しかし、あまり経済的でないため肉盛溶接などに用途が限られています。

生産性が高いのはスポット溶接です。溶接時間が短く効率的に溶接できるので、自動車ボディの接合などに使われています。そして、さらに効率的なのがレーザー溶接です。スポット溶接の代用技術として導入が進められており、産業用ロボットと組み合わせて使われています。

溶接時の手間が少ないのは、半自動溶接です。これにはCO2溶接、MAG溶接、MIG溶接などが含まれます。トーチのスイッチを押すとワイヤーが自動で出てきて母材に接触し、ワイヤーと母材を溶かして溶接できます。
CO2溶接は半自動溶接の中では最もコストが低く、使われる頻度も多いです。鉄の溶接に最適となっています。MAG溶接は炭酸ガスとアルゴンガスが組み合わさっており、CO2溶接よりもスパッターが少なくきれいに仕上がります。
MIG溶接は主にアルゴンガスを主成分としており、鉄ではなくステンレスやアルミの溶接に使われます。仕上がりも美しいので、表面の加工などに最適です。


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今回は代表的な溶接方法についてご紹介しました。
溶接方法は数多くの種類があり、製品によって適した溶接方法は異なります。
実は溶接方法を選択するにあたり、明確な基準はなく、設計者や作業者の好みや考え方で異なる事があります。つまり、経験や技術がない会社に依頼すると、溶接方法の選択を誤り、熱変形によるゆがみや溶接不良が発生してしまいます。

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この記事を書いた人
Mitsuri編集部
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Mitsuriは、お客様に寄り添い、製造プロセスに関わる課題をトータルに解決する「お客様の最適な生産活動を達成するコーディネーター」です。記事内容に関するお問い合わせはこちらへ。

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