MIG溶接とTIG溶接の違い

溶接は、リベットを含む他の恒久的な接合プロセスにほぼ取って代わった、人気のある接合プロセスの1つです。過去数十年にわたる溶接技術の集中的な開発により、金属構造、プラスチック、さらにはセラミックの接合に最適な選択肢となっています。定義上、溶接は、追加のフィラー材料、熱、および圧力を適用するかどうかに関係なく、合体形成によって2つ以上のコンポーネントを恒久的に接合できる接合プロセスの1つです。さまざまな方法でさまざまな材料を組み立てる必要性に応えるために、そのようなプロセスは多種多様に存在します。このようなプロセスは、アーク溶接、ガス溶接、抵抗溶接、ソリッドステート溶接、および強烈なエネルギー溶接に分類できます。これらの各グループにもいくつかのプロセスがあります。 MIG溶接とTIG溶接は、2つの異なるアーク溶接プロセスです。

アーク溶接 、親金属と電極の間に電気アークが確立されます。このアークは、母材の接合面を溶かして合体を形成するための主要な熱源です。接合を行うには母材が溶断する必要があるため、すべてのアーク溶接プロセスは基本的に融接です。手動金属アーク溶接（MMAW）、ガス金属アーク溶接（GMAW）、ガスタングステンアーク溶接（GTAW）、サブマージアーク溶接（SAW）、フラックスコアアーク溶接（FCAW）、エレクトロスラグ溶接などのいくつかのアーク溶接プロセスがあります（ESW）など。いずれも接合技術は同じ原理ですが、能力やプロセスが異なります。それぞれが他のものよりも特定の利点を提供します。

ガスメタルアーク溶接（GMAW） は、自動化されたシステムを使用して、消耗電極がワイヤースプールから溶接ゾーンに連続的に供給される生産性の高い融接プロセスの1つです。十分な電位差の存在下で電極と卑金属の間に構成されるアークは、電極をより速い速度で溶かし、続いてルートギャップに堆積してプロセスを永続させます。高温アークとその周辺を酸化から保護するために、適切なシールドガスも供給されます。シールドガスの特性に基づいて、GMAWには金属活性ガスと金属不活性ガスの2つのタイプがあります。 金属不活性ガス（MIG）溶接 、化学的に不活性なガス（アルゴン、ヘリウムなど）がシールドの目的で使用されます。金属活性ガス溶接では、化学的に活性なガス（二酸化炭素や酸素など）が不活性ガスと混合され、シールド目的で使用されます。

ガスタングステンアーク溶接（GTAW）、一般にタングステン不活性ガス（TIG）溶接として知られています は、非消耗性のタングステン電極を利用して電気アークを構成する、用途が広く信頼性の高い融接プロセスです。フィラーメタルは、必要に応じて、ファイラーロッドを溶接ゾーンに供給することによって外部から供給することもできます。 MIG溶接とは異なり、TIG溶接は高いフィラー溶着速度には適していません。ただし、接合部の品質と溶接ビードの外観ははるかに優れています。したがって、MIG溶接とTIG溶接はどちらも融接プロセスであり、熱は電気アークによって供給され、どちらも不活性ガスをシールドガスとして利用します。ただし、プロセスや機能など、特定の点で異なります。 MIG溶接とTIG溶接のさまざまな違いを以下の表形式で示します。

表：MIG溶接とTIG溶接の違い

消耗電極と非消耗電極： アークを構成するには、すべてのアーク溶接プロセスで導電性電極が必須です。この電極自体が、ベースプレート間のルートギャップに溶融金属を堆積させることがあります。消耗電極は、アーク熱によって溶けて溶接中にフィラーを堆積させることができる電極です。逆に、非消耗電極は溶接中に溶けることが予想されないため、意図した場合はいつでも溶加材を外部に供給する必要があります。 MIG溶接では、消耗電極がアーク熱によって溶け、その後溶加材を供給します。したがって、電極は事前定義された速度で溶接ゾーンに連続的に供給されます。 TIG溶接は非消耗電極を使用して行われるため、溶けてフィラーを供給することはありません。フィラーが必要な場合は、アークの下に小径のフィラーロッドを供給することで、フィラーを追加で供給します。

電極材料： フィラー材料は母材と互換性がある必要があります。互換性がないと、溶接不良が発生します。 MIG溶接では、母材に応じて溶加材（電極金属と同じ）を選択できます。したがって、電極は多種多様な金属で作ることができ、それぞれが通常、卑金属の小さなグループに適しています。 TIG溶接では、電極は、その強度、高い溶融温度、および優れた形状保持能力のために、常にタングステンで作られています。電子放射率、電極侵食などのさまざまな溶接特性を改善するために、タングステンとともにいくつかの合金元素（たとえば、トリウム、酸化ランタン、酸化セリウム、ジルコニアなど）も追加されることがあります。

フィラーの堆積速度と生産性： MIG溶接プロセスでは、プールに巻かれた小径のワイヤの形の電極が、適切な機械化された配置によって連続的に供給されます。そのため、フィラーをより速い速度で溶着することができ、その結果、この溶接プロセスはTIG溶接と比較して生産性が高くなります。したがって、MIG溶接は、エッジがV字型またはU字型で準備されている場合、またはルートギャップが大きい場合に適しています。

スパッタレベルと外観： スパッタは、アークの散乱によって生成され、その後溶接ゾーンから出てくる溶融ファイラー金属の小さな液滴です。このスパッタはフィラー金属の損失を引き起こし、不均一なフィラー堆積速度につながります。また、アークを不安定にします。突然堆積した溶融金属の液滴も外観を妨げ、除去するために粉砕が必要になる場合があります。多くのアーク溶接プロセスでは、GMAW（MIGとMAGの両方）を含むスパッタが発生します。 MIGは低レベルのスパッタを生成する傾向がありますが、最適なプロセスパラメータのセットと適切な溶接技術を使用しても、スパッタのない方法で実行することはできません。 TIG溶接では、通常、被削材の表面が汚れていない限り、スパッタは発生しません。 TIG溶接で製造された溶接ビードは、清潔で滑らかで魅力的です。

自生、同種、異種モード： 溶加材の用途とその組成に基づいて、溶接は自生、均質、不均質のモードに分類できます。自生溶接モードは、溶加材を適用せずに実行されます。ルートギャップが実質的にゼロまたは非常に小さい場合、フィラーは必要ありません。均一溶接モードでは、フィラーが適用され、フィラーの組成は母材の組成とほぼ同じです。フィラーは不均一溶接モードでも適用されますが、フィラーの組成は母材の組成とは大幅に異なります。消耗電極はMIG溶接に固有のものであるため、自生モードでは実行できません。これとは対照的に、TIGはそのような目的に適しており、好ましいです。 TIGは、最適なパラメータセットを使用して、同種モードと異種モードに有利に適用することもできます。

オーバーヘッド結合の可能性： 溶接位置には、下向き、傾斜、頭上などが含まれます。重力に逆らって堆積するためにフィラーが必要なため、頭上接合位置を実行するのは非常に困難です。溶融金属プールは常に落下する傾向があり、溶接機を傷つけることさえあります。したがって、重力だけでは適切なフィラーの堆積には適していません。実際、それは制限を課します。ローレンツ力はそのような状況で役立ちます。オーバーヘッド溶接には、最適なパラメータセットを使用したTIG溶接を使用できます。ただし、良好な溶け込みと溶接品質を実現するには、経験豊富な溶接工が必要です。

この記事では、金属不活性ガス（MIG）溶接とタングステン不活性ガス（TIG）溶接の科学的比較を示します。著者はまた、トピックをよりよく理解するために、以下の参考資料を読むことをお勧めします。

1. W. H. Minnickによるガスメタルアーク溶接ハンドブック（2007年、Goodheart Willcox）。
2. I。H.Griffin、E。M. Roden、C。W. Briggsによる基本的なTIG＆MIG溶接（GTAW＆GMAW）（3 ^rd エディション、Delmar Cengage Learning）。