MIG溶接とMAG溶接の違い：シールドガスの特性がもたらす違い

溶接は、2つ以上の金属または非金属部品を効率的かつ経済的に永久的に組み立てる接合プロセスの一つです。長年の発展により、多様な材料を多様な方法で接合するニーズに応える多数のプロセスが進化してきました。ガスシールドアーク溶接（GMAW）は、電極と工作物の間に確立された電気アークによって部材のフェイ面を溶融し、永久的に接合するプロセスです。ワイヤ形状の消耗電極が所定速度で連続供給され、根隙間を埋めるために必要な溶加材を堆積させます。

アークを安定化させ、このアーク下の高温溶融金属プールを酸化やその他の汚染から保護するため、アーク周辺の溶接ゾーン全体を覆う適切なシールドガスが用いられます。このシールドガスは化学的に不活性なもの、または溶接プロセスに積極的に参加して多くの関連特性に寄与するもののいずれかです。したがって、GMAWは使用されるシールドガスによって、メタルアクティブガス（MAG）溶接とメタルイナートガス（MIG）溶接の2群に分類されます。MIGとMAGはともに基本的にGMAWプロセスのバリエーションであり、違いは使用されるシールドガスのみにあります。

名称が示す通り、メタルイナートガス（MIG）溶接は、溶接中のシールド目的で適切な不活性ガスを利用します。主にアルゴンまたはヘリウム、またはこれらの様々な割合の混合ガスです。これらのガスは化学的に不活性であるため、極端なアーク熱でも安定しています。したがって、溶接ビードと電気アークを外部影響から保護する以外、溶接特性を変更することはありません。

一方、メタルアクティブガス（MAG）溶接は、活性ガス混合物をシールドガスとして利用します。例えば、二酸化炭素（CO₂）と酸素（O₂）の適切な混合物に、アルゴン、ヘリウム、窒素等の比較的安定したガスを加えたものです。シールドガスとしての基本要件を満たすだけでなく、こうした活性ガスはアーク熱で分解し、溶接ビードに様々な化学元素を誘導して接合特性を向上させることができます。また、アーク安定化、スパッタ低減等にも寄与します。

MIG溶接とMAG溶接の主な違い

比較項目	MIG溶接	MAG溶接
シールドガス	不活性ガス（Ar、He）を使用	不活性ガスと活性ガス（O₂、CO₂）の混合物を使用
溶接ビード特性への影響	シールドガスが安定しているため、機械的・化学的特性変化なし	活性ガスが分解し元素を誘導することで、機械的・化学的特性を変化可能
コスト	不活性ガスシリンダーが高価で、MIG溶接も高コスト	シールドガスが比較的安価で、MAG溶接は経済的
適正材料	アルミニウム等の非鉄金属溶接に適する	フェライト系金属、特にステンレス鋼溶接に適する

詳細解説

シールドガスの特性

名称の通り、MIG溶接はアルゴンやヘリウムなどの不活性ガスのみを使用します。これらのガスは極端なアーク温度でも安定しています。MAG溶接は、不活性ガスと活性ガスの混合物をシールドガスとして使用します。活性ガスは主に酸素と二酸化炭素です。不活性ガスと活性ガスの混合比率は、母材とその厚さ、溶加材、根隙間、溶接極性、溶接ビードの意図特性等、多くのパラメータによって大きく変動します。環境条件もこの比率を左右することがあります。

溶接ビード特性の変化能力

不活性シールドガスは溶接中安定しており、溶接ビードに化学元素を誘導しません。しかし、活性ガスは極端なアーク温度下で分解し、関連化学元素を溶接ビードに誘導します。これにより接合の化学的・機械的特性が変化します。例えば、低炭素鋼（軟鋼等）をCO₂リッチなシールドガスで接合する場合、炭素浸透が生じ、接合部表面硬度を向上させることができます。したがって、MIG溶接は溶接ビード特性を変更できませんが、MAG溶接は可能です。

シールドガスコストと適用領域

GMAWでは、10〜20 L/minオーダーのシールドガス流量が用いられます。工業用純度のシールドガスを充填したシリンダーは比較的高価で、MIG溶接は高コストプロセスとなります。主にアルミニウム等の非鉄金属溶接に用いられます。母材が非鉄金属の場合、酸素系活性ガスは酸化リスクが高いため好ましくありません。この意味で、MAG溶接は経済的で、フェライト系金属、特にステンレス鋼の溶接に好まれます。

参考文献

• Metal Inert Gas (MIG) / Metal Active Gas (MAG) Welding by linde-gas.com.
• What is the difference between MIG and MAG by twi-global.com.