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溶接材料編

溶接材料編
 アーク溶接とは
 みなさんどなたにも、町工場やビルの建築現場で火花が飛んでいるのを見た経験をお持ちのことと思います。実はこの火花は大きく分けて3つの種類があります。
 グラインダー作業、ガス切断作業、アーク溶接作業です。
 それでは、アーク溶接とはどんなものでしょうか。アーク溶接は金属と金属との間の放電により発生する高熱を利用して、金属と金属を接合する方法です。アーク溶接のほかにも金属を接合する方法はいろいろあります。表1は金属の接合方法を分類したものです。
 実際の接合作業においては、接合する金属の性質、接合部に要求される強さ、じん性(ねばさ)などの要求性能、さらに能率、コストなどを検討し最適なものを選定します。
 
 アーク溶接の長所と短所
 アーク溶接は、放電により発生した高熱を利用していますので、多くの優れた点もありますが、注意すべき点もあります。アーク溶接の優れている点を一口で言えば「強い、軽い、安い」ことです。さらに、タンクや水槽のような気密性や水密性が要求される構造物にも適用できます。
 一方、高温短時間で接合しますので、「変形、残留応力、材質変化」という欠点もあります。溶接金属は溶けて固まり冷えていく間に収縮します。その際いろいろな形状に「変形」を起こします。また変形が起こらないほど拘束(溶接される鋼板が動かない状態に押込むこと)されている場合は収縮する力が、内部に封込められた状態である「残留応力」が残ります。力が衝撃的に加わると壊れやすくなることもあります。
 もう1つの欠点としては、母材の一部が高熱のため「材質変化」した熱影響部となることです。使用される鋼材によっては、この部分が非常に硬くなって割れを起こすこともあります。
 以上のようにアーク溶接には、長所と短所がありますので、優れた点を生かし欠点をできるだけカバーするような設計・施工を行うことが重要です。
 アーク溶接方法とその材料
 アーク溶接については、表1に示したように多くの種類があります。その中から代表的な「被覆アーク溶接」、「炭酸ガスアーク溶接」について説明します。
 
 (1)被覆アーク溶接
 最も一般的な溶接法で、図1に示すように被覆アーク溶接棒と母材との間に発生させたアークの熱により溶接を行う方法です。被覆アーク溶接棒は、酸化チタン、イルミナイト、けい砂、酸化鉄炭酸カルシウムなどの金属酸化物や各種の鉱石などの原料を配合し、粘結剤として水ガラスと混合し心線のまわりに均一に塗りそれを乾燥させて作ります。
 
 (2)炭酸ガスアーク溶接
 溶接ワイヤを連続的に送給、通電して溶接を行う方法を一般に「半自動溶接」と言います。その代表的なものが、図2に示す炭酸ガスアーク溶接です。炭酸ガスの替りにアルゴンと炭酸ガスの混合ガスを使用する混合ガスアーク溶接もほぼ同じような溶接方法でこの2つの溶接方法をマグ溶接とも言います。
 炭酸ガスアーク溶接に使用するワイヤは大きく分けて「ソリツドワイヤ」と「フラックス入りワイヤ」の2種類があります。ソリッドワイヤは全体が金属だけでできているワイヤで、アーク溶接材料の中で最も多く使用されています。
 従来ソリッドワイヤでは銅めっきを施すタイプが一般的でしたが、最近ワイヤ送給性に優れ、スパッタの少ない銅めっきなしのソリッドワイヤ(SEワイヤ)が開発されています。特殊表面処理によりアークの安定性がきわめて優れており、適正溶接条件範囲が従来ワイヤに比して大幅に広くなります。
 フラックス入りワイヤは、被覆アーク溶接棒の被覆剤の役割をもつフラックスと金属の皮で包んだもので、心線の回りに被覆剤のある被覆アーク溶接棒とは、まったく逆の構成となります。被覆アーク溶接棒と同様、フラックスの配合をいろいろ変えることにより特徴の異なるいろいろなワイヤを作ることができます。
 
 溶接材料の選定方法
 最も身近な接合方法である接着剤でも、木材用、プラスチック用など接着する材料に適したものがあるように、溶接材料も溶接する材質に合せて最適なものを選定する必要があります。
 溶接材料を選定するときは、まず材料の種類をJIS規格などにより明確にすることが重要です。そして、構造物の大きさ、板厚、溶接長さと工場の溶接設備などにより、溶接方法を決め、次に鋼材に合せて溶接材料を選定します。それぞれの溶接材料には、注意すべき点が多くありますので、溶接材料のカタログなどにより使用方法などを充分確認しておくことが重要となります。

神鋼溶接サービス 溶接研修センター/信田誠一

出典:【溶接ニュース06年4月18日】

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