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スタッド溶接の理解:種類、プロセス、応用分野

スタッド溶接は、電流による発熱を用いて金属ファスナーを別の金属片に接合するプロセスです。自動車や船舶など、金属を主体とする製品製造で広く使用されています。スタッド溶接には2種類あり、コンデンサ放電(CD)溶接は小型ファスナーを薄い金属ベースに接合する場合に、アークスタッド溶接は大型ファスナーを厚みのある金属ベースに接合する場合に主に用いられます。

専用ファスナーの設計

スタッド溶接用ファスナーはナット、ボルト、スタッド類似形状など多様ですが、通常ファスナーと異なり、溶接端がCDまたはアークスタッド溶接専用に設計されています。CD溶接用は溶接端にフラットカラーと突出チップを持ち、通電時にチップが崩壊し強力溶接を促進します。アークスタッド溶接用は溶接端にアルミニウムを配し、確実な接合を助けます。

CD溶接:ミリ秒単位の高速・低熱影響

CD溶接プロセスはミリ秒単位で完了するため、ファスナー接合側金属に目に見える熱影響を与えずに実施できます。専用ファスナーを溶接ガンに装填し、接合対象金属片に押し当て、ガンを始動して電流を流すと熱が発生。ファスナーチップ・カラーとベース金属一部が溶融し、ガン内スプリングがファスナーを押し込み、冷却固化で融合します。

アークスタッド溶接:フェルールで熱制御

アークスタッド溶接はCD溶接では対応できない大型・厚物ファスナー・ベース金属に用います。CD溶接同様ファスナーをガン装填しますが、接合箇所をフェルール(セラミックリング)で囲みます。フェルールが溶接熱を閉じ込め、溶接周辺ベース金属溶融を防ぎます。ガン始動で電流放出、スタッドチップとフェルール内ベース金属が溶融、ファスナーがベース金属へ押し込まれます。冷却融合後、フェルールは通常チッピング除去されます。

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