溶接加工の特徴が今すぐわかる！加工方法や用途を解説！！

2023.03.13(Mon)

溶接加工とは、金属部品同士を熱や圧力を加えて接合する加工技術のことです。主に工業製品や建築物の製造・修理などにおいて用いられています。溶接には、酸素アセチレン溶接、アーク溶接、ガス溶接、TIG溶接、MIG/MAG溶接、プラズマ溶接、レーザー溶接など、多数の種類があります。

溶接加工について

溶接は、接合する金属部品を加熱して溶かし、溶融状態で接合する方法や、金属部品を加圧して接合する方法、さらには溶かさずに金属部品の表面を溶かして融着させる方法などがあります。加工される金属によって、適した溶接方法や溶接材料が異なります。

溶接加工には、金属部品の材質や形状、接合箇所の大きさや形状、環境条件、製品の用途などを考慮して、適切な溶接方法を選択することが重要です。また、溶接には危険が伴うため、安全に配慮して行うことが必要です。

溶接の種類について

アーク溶接
電気のアークを利用して、金属部品を溶かし接合する方法。一般的な溶接方法の一つで、手軽に行えるため、多くの場面で使用されています。

ガス溶接
酸素と燃料ガスを燃焼させて、高温の火炎を発生させ、金属部品を溶かし接合する方法。アーク溶接と同様に手軽に行えるため、広く使われています。

TIG溶接
トングステン電極を使ってアークを発生させ、溶接棒を金属部品に接触させながら溶接する方法。アルミニウムやステンレス鋼などに用いられることが多く、高精度な溶接が可能です。

MIG/MAG溶接
金属棒を自動送りしながらアークを発生させ、金属部品を溶かし接合する方法。素早い溶接が可能で、大量生産などに適しています。

プラズマ溶接
高温のプラズマを発生させ、金属部品を溶かし接合する方法。高温であるため、耐熱性の高い金属に用いられます。

レーザー溶接
レーザー光線を集束して、金属部品を溶かし接合する方法。非常に高い精度で溶接ができ、微細な部品の加工に向いています。

ろう接
ろう接は、低温で溶ける金属（ろう）を使って、金属同士を接合する技術です。ろう接は、高温で行う溶接と比べて熱影響が少なく、歪みや変色が少ない。

以上のように、溶接加工には様々な種類があります。適切な種類を選択し、安全に溶接作業を行うことが重要です。

アーク溶接について

アーク溶接は、電気アークを使用して金属を加熱し、溶接する一般的な溶接技術の一種です。この技術は、電流を通して金属材料を溶接するため、専門的なスキルが必要です。

アーク溶接では、電気アークを発生させるために、電極を使用します。電極は、溶接部分の金属と電極との間に電気アークを形成します。このアークが加熱エネルギーを生成し、金属を溶接します。アーク溶接では、アークの熱で溶接部分を加熱するため、通常は溶接部分周辺に守護ガスを供給することで、酸化を防ぎます。一般的に、アルゴンガスが使用されます。

アーク溶接は、溶接部分の均一性が高く、強固な溶接ができるため、一般的に工業製品の製造に使用されます。また、金属板やパイプなどの様々な形状の金属材料を溶接することができます。さらに、アーク溶接は、溶接材料を選ばないため、様々な種類の金属材料を溶接することができます。

一方、アーク溶接にはいくつかの欠点もあります。高温のアークが放出する紫外線や赤外線によって、作業者の健康に悪影響を与えることがあります。また、高温のアークが発生するため、安全上の配慮が必要です。加えて、アーク溶接は、比較的高度な技術が必要であり、訓練を受けた作業員が必要です。

ガス溶接について

ガス溶接は、酸素と燃料ガスを混合して燃焼させ、高温の炎を使って金属を加熱・溶接する技術です。燃料ガスにはアセチレン、プロパン、LPGなどが使用され、酸素と混合されることで高温の炎を発生します。ガス溶接は、金属加工において最も基本的な溶接技術の一つであり、手作業による加工や修理にもよく用いられています。

ガス溶接は、金属の種類や厚さによって使用する燃料ガスや酸素の比率が異なります。例えば、薄い金属板の溶接にはアセチレンを多めに混ぜた炎が適しており、厚い金属板の溶接にはプロパンやLPGを多めに混ぜた炎が適しています。また、酸素と燃料ガスの比率によって、炎の温度や炎の形状を調整することができます。

ガス溶接の特徴としては、比較的簡単に行えること、設備が比較的安価であること、携帯性に優れることなどが挙げられます。しかし、ガス溶接は、溶接部が酸化することがあるため、強度に劣る場合があります。また、熱影響が広がるため、溶接部周辺に歪みが生じることがあります。最近では、他の溶接技術に比べて省エネルギーであることから、再注目されています。

Tig溶接について

TIG溶接は、Tungsten Inert Gasの略で、非常に精密で高品質な溶接を行うための一種の溶接技術です。この技術は、電気アークを使用して金属を加熱し、溶接を行います。この技術は、専門的なスキルと訓練が必要であり、高度な溶接作業に使用されます。

TIG溶接は、Tungsten電極と呼ばれる極細のタングステン棒を使用します。電極は、電気アークを発生させるために使用されます。加熱した金属を溶接するために、TIG溶接では、常に守護ガスが供給されます。これは、電極周りの熱によって酸化が発生し、溶接品質を低下させるのを防ぐためです。一般的に、溶接時にはアルゴンガスが使用されます。

TIG溶接は、金属板の溶接に適しており、非常に高品質な溶接が可能です。金属同士を完全に溶接し、溶接部分の強度を最大化することができます。また、溶接時に酸素などの不純物を含まない守護ガスの使用により、溶接品質が向上し、溶接後の表面処理が必要ない場合があります。

一方、TIG溶接は、高度なスキルが必要であるため、作業には時間がかかる場合があります。また、TIG溶接機は比較的高価で、設備投資が必要です。さらに、自動化が困難であるため、大量生産には不向きです。

MIG/MAG溶接について

MIG/MAG溶接とは、金属棒を自動送りしながらアークを発生させ、金属部品を溶かし接合する溶接方法のことです。

MIG（Metal Inert Gas）溶接は、アルゴンなどの不活性ガスを利用して、溶接箇所を保護する方法です。一方、MAG（Metal Active Gas）溶接は、二酸化炭素や混合ガスを利用して保護します。

この方法は自動化された溶接作業に適しており、素早く、安定した溶接を実現することができます。また、アークの発生と金属棒の送りを同期させることで、素早く連続的な溶接が可能です。そのため、大量生産などの工場での利用が多いです。

ただし、適切な設備が必要であるため、専門的な知識と技能が必要です。また、金属棒の自動送りが行われるため、正しい設定を行わないと不良品のリスクが高くなります。そのため、安全に作業を行うためには、十分なトレーニングが必要です。

プラズマ溶接について

プラズマ溶接は、高温のプラズマアークを利用して金属を溶接する方法です。プラズマアークは、専用のトーチによって発生させ、アークを通じて溶接箇所を加熱します。

この方法は、高い温度を発生させるため、非常に高い溶接速度があります。また、狭いスペースでの作業に適しており、非常に高い精度での溶接が可能です。さらに、多くの金属に対応することができます。

プラズマ溶接は、自動化された溶接作業に適しており、精密な溶接が求められる産業分野でよく利用されます。自動車や航空機、建設機械などの産業分野にも多く使われています。

ただし、設備やトーチのコストが高いため、一般的な溶接方法よりもコストがかかります。また、高温のプラズマアークを扱うため、適切な安全対策が必要です。

レーザー溶接について

レーザー溶接は、高エネルギーのレーザービームを利用して金属を溶接する方法です。レーザービームは非常に細い光線なので、狭いスペースでの溶接に適しています。

レーザー溶接は、熱による歪みや変形が少なく、精密な溶接ができるため、高精度な製品を作る際によく用いられます。また、溶接箇所の熱影響が少ないため、微細部品の溶接にも適しています。

自動化に適した溶接方法で、生産性が高く、多品種少量生産にも向いています。例えば、自動車、医療機器、航空機などの産業分野で幅広く利用されています。

ただし、レーザー溶接はレーザー光線を扱うため、適切な安全対策が必要です。また、レーザー光線を正確に操作する必要があるため、高度な技術が必要です。さらに、レーザー装置や光ファイバーのコストが高いというデメリットもあります。

ろう接について

ろう接は、低温で溶ける金属（ろう）を使って、金属同士を接合する技術です。ろう接は、高温で行う溶接と比べて熱影響が少なく、歪みや変色が少ないため、精密な部品の製造や修理などに広く用いられています。

ろう接では、ろうを加熱して溶かし、接合したい金属部分に塗布します。その後、加熱してろうを溶かして金属同士を接合します。ろうの種類によって、溶解温度や接合する金属の種類に制限がありますが、一般的には銀、真鍮、アルミニウム、ステンレス鋼などの金属に使用されます。

ろう接は、金属同士を直接接合するのではなく、ろうを介して接合するため、接合部に強度がなく、耐久性に劣る場合があります。しかし、ろう接は、高温での加工が不要であるため、部品に与える熱影響が少なく、表面に変色や酸化が生じにくいため、美しい仕上がりが得られる場合が多いとされています。

様々な材質の溶接について

鉄・ステンレス・アルミニウム・真鍮・銅・チタン・マグネシウムと金属加工では様々な材質を取り扱い加工及び溶接などが必要なケースがあると思います。

鉄溶接について

鉄は広く使われる材料の一つであり、建築物や橋、自動車、船舶、鉄道車両、パイプライン、製鉄所など多様な分野で使用されています。鉄の溶接には、以下の方法があります。

・アーク溶接：鉄の溶接に最も一般的に使われる方法で、スティック溶接、　　　
MIG/MAG溶接、TIG溶接があります。鉄の厚板の溶接にはスティック溶接が使われることが多く、MIG/MAG溶接は大量生産に適しています。TIG溶接は溶接精度が高く、鉄の薄板の溶接に適しています。

・ガス溶接：酸酸化フレームや水素酸化フレームなどがあります。鉄の厚板の溶接に適していますが、現在はあまり使用されていません。

・プラズマアーク溶接：高温のプラズマアークを利用して、鉄を加熱して溶接する方法です。鉄の厚板の溶接に適しています。

鉄の溶接には、溶接前に酸化皮膜を除去することが重要です。鉄の溶接時には、酸素や窒素などの不純物が混入しないように、アルゴンガスや二酸化炭素ガスなどを噴射することが一般的です。また、鉄の溶接には、適切な溶接電流、電極の選択、電極と鉄の距離の制御などが必要です。

ステンレス溶接について

ステンレスは耐食性に優れた材料で、食品加工機器、医療機器、船舶、化学プラント、建築物、自動車部品など多様な分野で使用されています。ステンレスの溶接には、以下の方法があります。

・TIG溶接：ステンレスの溶接に最も一般的に使われる方法で、高い溶接精度を持ちます。ステンレスの薄板や管など細かい部品の溶接に適しています。

・MIG/MAG溶接：TIG溶接に比べて溶接精度はやや劣りますが、大量生産に適しています。ステンレスの厚板や大型部品の溶接に適しています。

・プラズマアーク溶接：高温のプラズマアークを利用して、ステンレスを加熱して溶接する方法です。ステンレスの厚板の溶接に適しています。

ステンレスの溶接には、溶接前に酸化皮膜を除去することが重要です。ステンレスは鉄とは異なり、酸化皮膜が強固で溶接時に崩れにくいため、専用の酸化皮膜除去剤を使用することが一般的です。また、ステンレスの溶接時には、適切な溶接電流、電極の選択、電極とステンレスの距離の制御、酸素や窒素などの不純物が混入しないように、アルゴンガスなどを噴射することが必要です。

アルミ溶接について

アルミニウムは軽量で耐食性が高く、熱伝導率が大きいため、自動車、航空機、電気機器などの産業分野で広く使われています。しかし、アルミニウムは溶接に難しい材料の一つです。そのため、アルミニウムを溶接する場合には、特別な技術と設備が必要とされます。

アルミ溶接には、以下の方法があります。

・TIG（トングステン電極インアーガス溶接）：アルミニウムの薄板や溶接精度が高い部品の溶接に適しています。電極とアルミニウムの間にアルゴンガスを噴射することで、酸素や窒素などの不純物を除去し、高品質な溶接ができます。

・MIG（金属活性ガス溶接）：アルミニウム合金の板厚が厚い場合に適しています。アルゴンガスを噴射することで、酸素や窒素などの不純物を除去します。

・プラズマアーク溶接：アルミニウムの厚板や不凹部品の溶接に適しています。高温のプラズマアークを利用して、アルミニウムを加熱して溶接します。

アルミニウムは熱伝導率が大きく、加熱すると熱が広がりやすいため、アルミ溶接では適切な加熱制御が必要です。また、アルミニウムは酸化しやすいため、溶接前に酸化皮膜を除去することが重要です。

真鍮溶接について

真鍮は銅と亜鉛からなる合金で、機械部品、建築部品、家具など幅広い分野で使用されています。真鍮の溶接には、以下の方法があります。

・TIG溶接：真鍮の溶接に最も一般的に使われる方法で、高い溶接精度を持ちます。真鍮の薄板や管など細かい部品の溶接に適しています。

・MIG/MAG溶接：TIG溶接に比べて溶接精度はやや劣りますが、大量生産に適しています。真鍮の厚板や大型部品の溶接に適しています。

・ガス溶接：真鍮の溶接に最も古くから使われる方法で、手作業による溶接に適しています。真鍮の管や棒などの加工にも使用されます。

真鍮の溶接には、溶接前に酸化皮膜を除去することが重要です。真鍮は銅と亜鉛からなるため、亜鉛の蒸気が発生することがあります。このため、亜鉛による毒性ガスを発生しないように十分な換気を行うことが必要です。また、真鍮の溶接時には、適切な溶接電流、電極の選択、電極と真鍮の距離の制御、不純物が混入しないように、適切なガス（アセチレンやプロパンなど）を使用することが必要です。

銅溶接について

銅は熱伝導性や電気伝導性が高く、機械部品、電子部品、建築部品など様々な分野で使用されています。銅の溶接には、以下の方法があります。

・TIG溶接：銅の溶接に最も一般的に使われる方法で、高い溶接精度を持ちます。銅の薄板や管など細かい部品の溶接に適しています。

・MIG/MAG溶接：TIG溶接に比べて溶接精度はやや劣りますが、大量生産に適しています。銅の厚板や大型部品の溶接に適しています。

・ガス溶接：銅の溶接に最も古くから使われる方法で、手作業による溶接に適しています。銅の管や棒などの加工にも使用されます。

銅の溶接には、溶接前に酸化皮膜を除去することが重要です。銅は高い熱伝導性があるため、溶接時には適切な冷却を行うことが必要です。また、銅の溶接時には、適切な溶接電流、電極の選択、電極と銅の距離の制御、不純物が混入しないように、適切なガス（アセチレンやプロパンなど）を使用することが必要です。

チタン溶接について

チタンは、軽量で強度が高く、耐食性に優れた素材として広く使用されています。チタンの溶接には、以下のような方法があります。

・TIG溶接：チタンの溶接に最も一般的に使われる方法で、高い溶接精度を持ちます。また、TIG溶接では、溶接面に酸化皮膜が生成するため、溶接部分に不純物が混入することが少なく、高品質な溶接が可能です。

・レーザー溶接：レーザー溶接は、高いエネルギーを集中的に照射するため、チタンの溶接に適しています。また、溶接に要する時間が短く、溶接熱影響ゾーンが小さいため、熱による歪みや変形が少なく、高品質な溶接が可能です。

・EB溶接：電子ビーム溶接は、高速で高密度の電子ビームを照射し、狭い範囲を溶解することで溶接を行います。チタンのような高融点金属の溶接に適しており、溶接熱影響ゾーンが非常に小さく、高品質な溶接が可能です。

チタンの溶接には、適切な溶接電流、電極、ガス、冷却方法を選択することが重要です。また、チタンの溶接時には、酸化皮膜を適切に除去すること、溶接部分に不純物が混入しないようにすることが必要です。さらに、溶接後には、適切な熱処理を行うことが必要な場合があります。

マグネシウム溶接について

マグネシウムは、軽量で強度が高く、加工性に優れた素材として知られています。マグネシウムの溶接には、以下のような方法があります。

・TIG溶接：マグネシウムの溶接には、TIG溶接が最も一般的に使われます。しかし、マグネシウムは酸素との反応性が非常に高いため、TIG溶接では酸化皮膜を除去するための高純度なアルゴンガスが必要です。また、マグネシウムの溶接熱伝導率が高いため、適切な冷却が必要です。

・プラズマ溶接：プラズマ溶接は、高エネルギーのプラズマアークを使用して、マグネシウムを溶接する方法です。プラズマアークは、高温であり、高い溶接速度が得られます。

・MIG溶接：マグネシウムのMIG溶接は、専用のワイヤーを使用します。MIG溶接は、高速で溶接ができるため、大量生産に適しています。

マグネシウムの溶接には、適切な溶接電流、電極、ガス、冷却方法を選択することが重要です。特に、酸素との反応性が高いため、溶接時には適切な酸化皮膜の除去が必要です。また、マグネシウムは可燃性が高いため、溶接時には注意が必要です。溶接後には、適切な熱処理を行うことが必要な場合があります。