種類別の溶接の方法と特徴・溶接の欠陥や不良の種類｜強度/割れ

溶接とは？

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溶接とは、金属を溶かして接合する技術の事です。溶接したい部分に何らかの方法で、熱を加える事で金属が溶け、溶けた部分が一体化し大気で冷やされて、その後すぐに凝固します。熱を加える工程では、溶接機を使用しますが、一口に溶接と言っても目的に応じて溶接機を選ぶ事が重要です。

溶接には、ガス溶接やアーク溶接、TIGなどたくさんの種類があります。溶接を行う上で必要となる溶接機は、工場で使われているような工業用や産業用というイメージが強いですが、最近では家庭で自分好みの物を作る「DIY」が流行していて、家庭用溶接機もたくさん市販されています。

【種類別】溶接の方法と特徴は？

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溶接の方法には、「圧接」「ろう接」「融接」があります。圧接とは、加熱した金属に圧力を加えて接合する方法です。圧接は、通常母材を溶かさないでそのまま接合する方法で、溶接する材料によって圧接する方法が違ってきます。

ろう接とは、母材をほとんど溶かさないため、薄板や精密部品の接合ができる事が特徴です。ろう接には、「ろう付」と「はんだ付」があり、溶加材の融点が450℃以下がはんだ付、それ以上をろう付と言います。ろうを溶かすための加熱手段には、可燃性ガスなどを使用する事が多く、電気機器の配線などと結合するには「はんだ付」が有名です。

融接とは、接合する母材を局部的に溶融して結合し、凝固させる方法です。造船や建築、自動車など多くの分野で幅広く利用されています。高熱を加えて接合するため、材質が変化・変形あるいは溶接欠陥が生じやすい事があるため、いろいろな溶接方法が実用化されています。

溶接の方法には違いがあるのか？

溶接は、金属を溶かして接合する技術ですが、溶接の方法にはたくさんの種類があります。たくさんの種類がある中で、どの方法を選ぶかは、溶接をする現場の環境によって変わってきたり、溶接をする材料によっても変わってきます。いろいろな種類の溶接方法がある中で、よく使われている溶接方法を見ていきます。

ガス溶接

ガス溶接とは、可燃性ガスと酸素が結び付いて、燃焼する時に発生する熱を利用して金属の接合を行う溶接方法の種類です。溶接する時に使用する可燃性ガスは、アセチレン、水素、プロパン、ブタンなどのLPガスやメタンガス、石炭ガス、都市ガスなどの種類があり、金属が溶けるまでの時間が長い事が特徴です。

メリットとして、金属が溶けるまでの時間が長い分、溶接する部分をゆっくりと確認しながら作業をする事ができるため、ミスを減らす事ができて、溶接不良も起きにくくなります。ガス溶接は、溶接初心者でも扱いやすい種類ですが、可燃性ガスは衝撃や高温で爆発が起きやすいため、溶接時の取り扱いには注意する必要があります。

アーク溶接

アーク溶接の「アーク」とは、簡単に言うと電気の事です。アーク溶接は空気中の放電現象を利用し、電気の力を使って金属同士を溶接します。溶接棒と呼ばれている2本の棒を使用し電気を発生させ、溶接したい部分に当てると電流が飛び始め、電流の熱によって金属を溶かし溶接をする方法の種類です。アーク溶接は、自動車や船舶、航空機、建築物、建設機械などいろいろな金属構造物に広く使われています。

アーク溶接中は、激しい光や高温が発生します。激しい光から目を保護するためには、ゴーグルなどを使用する事をおすすめします。また、放電現象を利用して行う溶接方法なので、電気が伝わりやすい場所で作業する時は、必ず防電装置を使い床が濡れていたり、油で汚れている所では行わない事が注意点です。

被覆アーク溶接

被覆アーク溶接とは、被覆剤を塗布している溶接棒と母材との間に、アークを発生させて行う溶接方法の種類です。金属の棒（心線）に被覆と呼ばれるスラックスや保護材などを巻いた溶接棒を電極として、母材との間にアークを発生させます。

被覆アーク溶接に用いる溶接棒の被覆剤は湿気に弱いため、乾燥した場所で保管する事が大切です。アーク溶接と同じように、作業中は激しい光が出ます。溶接の光から目や皮膚を守ってくれる溶接遮光面を付けたり、火花で火傷をしないように、防護服を着用するなど注意する必要があります。

ティグ（TIG）溶接

ティグ（TIG）溶接とは、電気を用いたアーク溶接方法の種類で、TIGとはTungsten Inert Gasの略です。タングステンの融点は金属の中でも高く、作業が長時間にわたっても高温に耐え続ける事ができます。安定したアークを出す事ができるので、入熱の調整が容易にでき、薄板や複雑な形状など、精密さが要求される溶接を行うことが可能です。

TIG溶接は火花が飛び散らず、ステンレスやアルミ、鉄などほとんどすべての金属が溶接できます。他の種類の溶接方法の中でもTIG溶接は見た目が美しく、1.0㎜以下の薄板溶接などにも適しています。

TIG溶接中に材料に空気が入ると、溶接部分に欠陥が起き、見た目も悪くなってしまうため、主にアルゴンガス（不活性ガス）という他の物質と化学反応を極めて起こしにくい安全なガスを材料に吹き付け、空気が入らないようにする事が大切です。

アークスタッド溶接

アークスタッド溶接とは、スタッドと呼ばれるピンやねじなどを専用ガンに取り付け、母材に押し付けてアークを発生させて行う溶接の種類です。アークスタッド溶接のメリットは、一瞬でスタッドと母材が溶接されるため、熱影響が非常に少なく済む所です。

溶接棒を使用せず、溶接用のガンを母材に押し付けるだけなので簡単そうですが、押し付ける時に母材に対して平行になっていないと上手く溶接できなかったり、スタッドが斜めに溶接されてしまう事があります。

ガスシールドアーク溶接

ガスシールドアーク溶接とは、Gas Metal Arc WeldingでGMAWまたは、GMA溶接とも呼ばれています。ガスで溶接面を空気から遮断（シールド）しつつ溶接を行うアーク溶接の種類です。電流によって発生するアーク放電の熱を利用し、高温となった金属が酸素と反応しながら酸化するのを防ぐために、不活性ガスを噴射しながら行います。

使用されるガスには、アルゴンガスやヘリウムガスといった不活性ガスや、二酸化炭素の混合ガスなどがあります。作業する時は換気が必要で、風のある環境で作業する時は、シールドガスが吹き飛ばされてしまうため、安定した溶接品質が望めない事があります。