富士金属工業所は溶接加工を含め、板金加工のスペシャリストです。
ご要望に合わせ、金属板の切断、抜き、曲げ、溶接、その後の塗装、メッキ、組み立てまで一貫した対応が可能です。
東京都内のフットワークの軽さと対応力でお客様のご要望にお応えいたします。
溶接加工をわかりやすく説明
溶接加工は精密板金において仕上げに近い工程です。バラバラのワークを溶接によって組み上げることで、金属の板だったものが製品の姿を現していきます。今回は、溶接とは何か、溶接加工の種類、中でもアーク溶接やTIG溶接、スポット溶接について解説します。
溶接とは
溶接とは、熱や圧力を加えて同一または異なる金属を一体化させ、連続性を持つように接合する加工方法です。溶接をおこなう材料を母材（被溶接材料）といい、溶接のために接着剤として用いるものを溶加材（溶接材料）といいます。溶接加工の種類は細かく分類すれば60種以上にもなりますが、それらは「溶融溶接（融接）」「加圧溶接（圧接）」「ろう接」の3つに大別できます。以下、溶接加工の種類について紹介します。
溶融溶接（融接）
母材の溶接したい箇所に高熱を加えて溶かしたあと、溶けた金属が冷えて固まることにより接合する溶接加工です。母材だけを接合する以外に、溶加材を加えておこなう方法もあります。溶融溶接では、機械を使うような大きな圧力をかけずに溶接します。
ひずみが発生しやすく品質を安定させにくい面もありますが、厚い母材でも加工できます。溶接加工の中で溶融溶接は最も一般的な方法です。
溶融溶接の代表例は「アーク溶接」や「レーザー溶接」などです。アーク溶接はさらに溶融電極式と非溶融電極式に分けられ、それぞれに複数の加工方法があります。
加圧溶接（圧接）
母材の接合したい部分に機械による強い圧力を加えて接合します。接合部分にバーナーや摩擦、爆発による熱を与えて圧着します。母材を溶融しないで固相（固体）のまま接合するため、固相接合とも呼ばれます。
機械による数値制御が可能で全自動の生産ラインに用いられます。薄板も溶接可能ですが、高い強度が必要な加工には向いていません。
加圧溶接には「抵抗溶接」や「ガス圧接」「摩擦圧接」など多くの加工方法があります。抵抗溶接は電気抵抗で発生する熱を利用する溶接加工で、スポット溶接がその代表例です。
ろう接
母材自体は溶融せず、母材より融点が低い溶加材（ろう）を溶かし、接着剤でくっつけるように接合する方法です。水などの液体で物体がぬれるのと同じ原理で、溶加材を接合面全体に行き渡らせ、溶接加工をおこないます。
厚い母材の結合では強度を保てませんが、異なる母材の接合や母材を傷つけたくないときには有効な加工方法です。
ろう接には「ろう付け」と「はんだ付け」があります。ろう付けは硬ろう（融点450℃以上）を使用し、はんだ付けは軟ろう（融点が450℃未満）を使用します。ろう付けに関しては、さらに「フラックスろう付け」と「雰囲気制御ろう付け」に分類できますが、これは酸化被膜の除去方法の違いによるものです。
アーク溶接
建設現場などで火花を散らしながら溶接作業をする様子を見たことはないでしょうか。多くの人がイメージする溶接加工といえば、このアーク溶接です。
アーク溶接は、強い光と熱を発生させる「アーク放電」で母材を溶かして溶接します。アーク溶接のトーチ（溶接機）には電極棒が入っていて、この電極が溶融して溶加材を兼ねるのが溶融電極式です。電極が溶けない非溶融電極式では溶加材を用います。溶融電極式として被覆アーク溶接やMIG溶接、MAG溶接など、非溶融電極式としてはTIG溶接とプラグマ溶接があります。
被覆アーク溶接は手作業でおこなうことから「手溶接法」とも呼ばれ、最も広く使われている溶接加工の方法です。母材と同じ金属に被覆剤を塗って電極棒とし、母材との間に発生するアーク熱で溶接します。
MIG溶接・MAG溶接はシールドガスを送りながら接合部の酸化を防ぐ溶接手法です。「半自動アーク溶接」に分類され、溶加材の自動供給が可能です。MIG溶接は不活性ガスのみを使用し、MAG溶接は不活性ガスに炭酸ガスを混ぜた混合ガスを使用します。
TIG溶接
TIG溶接は、アーク溶接に分類される非溶解電極式のひとつです。電極棒にはタングステンを使用します。タングステンは融点が非常に高く、溶接時の熱でほとんど溶解しません。シールドガスには不活性ガスのみを使用し、アーク熱で母材や溶加材を溶かして溶接します。
TIG溶接はスパッタ（激しい火花）が発生せず、溶融電極式より美しい仕上がりになるのがメリットです。また、電極棒の消耗がほぼ起こらないので、長時間の溶接作業にも耐えられます。さまざまな金属に対応でき、特にステンレスやアルミの溶接加工に向いています。
スポット溶接
スポット溶接は加圧溶接の中でもポピュラーな加工方法です。溶接する母材同士を重ね、その上下から電極をあて大電流を流すと同時に加圧して接合します。通電すると電気抵抗の発生熱が瞬時に起こるため、短時間で溶接できます。
作業効率が高く仕上がりもよいこと、自動化が可能で大量生産に向くことなどから、自動車部品や鉄道車両の製造ラインなどで使用されています。スポット溶接は異なる金属素材の溶接にも対応できるため汎用性は高いですが、導入するには大きな電力設備と高価な機材が必要です。
溶接の種類や特徴を理解して製品にあった板金加工品を提案
溶接は、板金加工において切断加工や穴あけ・抜き加工、曲げ加工を経たワークを製品形状に組み上げる工程です。アーク溶接やTIG溶接、スポット溶接など多種多様な溶接加工の中から、製品に適した方法を用いることが重要です。
溶接加工をおこなう際は、金属素材に適した溶加材や溶接機の選択をする必要もあります。弊社では溶接は製品の仕上がりへの影響が大きいため、よく検討したうえで最適な溶接加工をおこなっています。