溶接継手とリベット継手の違い

接合は、複雑な形状の部品の簡単で効率的かつ経済的な製造を容易にするため、製造の不可欠な部分です。接合の基本的な目的は、2つ以上のソリッドコンポーネントを組み立てて、単一のユニットを形成し、その後、目的の機能を実行できるようにすることです。この目的を果たすために、さまざまな方法で構造部材を結合できる多くの結合プロセスが時代を超えて進化してきました。概して、そのようなプロセスは、一時的および永続的な結合プロセスとして分類できます。一時的なジョイントにより、結合されたパーツを壊すことなく分解できます。一方、恒久的なジョイントでは、結合されたコンポーネントを壊さずに簡単に分解することはできません。

溶接ジョイントとリベットジョイントの両方が永久ジョイントと見なされます。しかし、それらの接合技術、接合の特徴、および応用分野は異なります。定義上、溶接 は、熱、圧力、およびフィラー材料の適用の有無にかかわらず、合体形成によって2つ以上のコンポーネントを結合できる恒久的な結合プロセスの一種です。したがって、ここで意図された接合は、2つのコンポーネント間の溶接ビードの形成または合体によって得られます。

一方、リベット また、リベット留めの前にコンポーネントにドリルで穴を開ける穴に挿入された長い円筒形のリベットを使用して2つのコンポーネントを結合できる1つの永続的な結合プロセスです。プレートの厚さが厚い場合、溶接にはエッジの準備が必要ですが、リベット留めには常にコンポーネントに事前にドリルで穴を開ける必要があり、接合構造の耐荷重能力が低下します。ただし、振動にさらされると、溶接継手の性能が低下します。しかし、リベットジョイントは同じ状況下で優れた性能を発揮します。溶接継手とリベット継手のさまざまな違いを以下の表形式で示します。

表：溶接継手（溶接）とリベット継手（リベット留め）の違い

コンポーネントの穴の要件： 溶接では、親コンポーネントに穴やスロットを作成する必要はありません。ただし、コンポーネントの厚さが厚い場合は、エッジの準備が必要です。そのような準備されたエッジは、溶接中に再び溶加材で満たされます。リベット留めでは、リベットを通すためにコンポーネントに穴を開ける必要があります。次のセクションで説明するように、このような穴は実際には弱い部分であり、コンポーネントの全体的な強度を低下させます。

ジョイントの強度と耐荷力： 健全な溶接継手は100％の強度があると見なされます。実際、欠陥のない接合部の強度は、コンポーネントの強度よりも優れています。したがって、溶接されたアセンブリは、親コンポーネントと同じ強度を持ちます。しかし、リベットを通過させるためにコンポーネントに一連の穴が開けられているため、リベットで留められたジョイントの強度は大幅に低くなります。このような穴は、実際には、組み立てられた部品の結果として生じる断面積を減らします。リベット自体は、結合された構造の全体的な強度には寄与しません。これらの領域も、応力集中が非常に大きいため、機械的に弱い部分です。強度は中実部材の耐荷力に比例するため、溶接構造の耐荷力はリベット構造の耐荷力よりもかなり高くなります。

冶金特性の変更： 冶金学的変化は、主に高温での加熱とその後の冷却のために、多くの溶接プロセスに固有のものです。ほとんどの融接プロセス（アーク溶接、ガス溶接、抵抗溶接、強烈なエネルギービーム溶接など）および特定のソリッドステート溶接プロセス（摩擦溶接のように温度上昇がかなり高い場合）は、粒子構造、粒子配向などのさまざまな冶金特性を変更する傾向があります、結晶欠陥のレベルなど。このような変化は、溶接ビードだけでなく、熱影響ゾーン（HAZ）のビードの周囲でも観察できます。ほとんどの場合、このような変更は望ましくなく、不利です。一方、リベット接合は、親金属に熱が発生しないため、基本コンポーネントの冶金学的特性に影響を与えません。

振動下でのパフォーマンス： 溶接継手は、絶え間ない振動の下で破損しがちです。このため、橋梁建設におけるさまざまな接合には適していません。しかし、過去数十年の溶接分野の広範な発展と多くの最新の溶接技術の出現により、現在、溶接継手は多くの問題なしにそのような用途に適用することができます。リベットジョイントは振動下で優れた性能を発揮するため、花嫁の建設、機械のケーシングなどの用途で伝統的に使用されています。

アクセサリの要件とその結果の重量： リベットジョイントには、ジョイントの片側または両側に追加のストラッププレートが必須です。このようなプレートは、構造全体の重量を増加させます。リベットは、単一のリベットがリベットの通過のために穴あけによって除去された構成材料の重量よりも重いため（リベットの頭とシャンクの突き出た端のため）、重量の増加にも貢献します。一方、溶接では追加のプレートを使用しないため、溶接されたアセンブリは軽量です。均一および不均一溶接方法では、フィラー材料が使用されます。ただし、2つのコンポーネント間に存在するルートギャップを埋めるだけであるため、構造物の重量の増加には寄与しません。

寸法、関節の外観、スライド動作の増加： ストラッププレート、リベットヘッド、シャンクの突き出た部分のハンマーエンドにより、リベットで留められたアセンブリの全体的な寸法が大幅に増加します。そのような突出した部分はまた、外観を妨げ、また表面での滑り運動を制限する。これにより、アプリケーションに制限が課される場合があります。これとは対照的に、欠陥のない溶接アセンブリは、コンポーネントの寸法を変更することなく、明らかに良好な接合を提供します。過剰な溶加材の塗布により接合部に強化金属が存在する場合は、プロセス後に研削することで簡単に除去できます。外観を改善するだけでなく、これにより表面の滑り特性も向上します。

設計と処理に必要な時間： 溶接アセンブリの設計は、時間とコスト効率だけでなく、より簡単です。溶接プロセスも高速であるため、生産性が向上します。リベット留めには、必要なリベットの最適な数、サイズや位置などを見つけるために多くの計算が必要です。したがって、設計はより複雑で時間がかかります。さらに、コンポーネントに正確な位置に多数の穴を開け、リベットの突き出た端をハンマーで叩くには、特に人間のオペレーターが直接行う場合は、かなりの時間がかかります。したがって、リベット留めは溶接よりも時間がかかります。

さまざまな方法でさまざまな素材を結合する可能性： 溶接は、金属、セラミック、プラスチック、複合材料など、さまざまな材料の接合に有利に適用できます。この要件を満たすために、多数の溶接プロセスが存在します。また、溶接により、重ね接合、突合せ接合、T接合、円筒接合など、さまざまな方向での接合が可能です。重ね接合には追加のプレートが必要であり、すべての場合に実行できるとは限らないため、突合せ接合モードでの金属材料の組み立てにはリベット留めが推奨されます。

適用分野： 過去数十年にわたる溶接の広範な開発により、今日では、多種多様な製造目的に使用できる多数の溶接プロセスが存在します。その用途には、一般家庭用接合、自動車産業、電気電子産業、土木建設、航空宇宙接合用途などが含まれますが、これらに限定されません。シート、プレート、ロッド、パイプなどのさまざまな形状の接合に有益に使用できます。これに比べて、リベットは適用分野が狭くなっています。リベット留めが一般的に使用される典型的な領域は、花嫁の建設、圧力容器、ボイラー、船の喧噪、家庭用フレームなどです。 -プルーフジョイント。

この記事では、溶接継手とリベット継手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。

• Klas Wemanによる溶接プロセスハンドブック（1 ^st エディション、CRC Press）。
• Springer Handbook of Mechanical Engineering、Volume 10 Edited by K. H. Grote and E. K. Antonsson（Springer Science＆Business Media）
• P. G. Ormandyによる冶金実験技術の紹介（1 ^st エディション、ペルガモンプレス）。
• M. C. Chaturvediが編集した航空宇宙材料の溶接と接合（1 ^st エディション、ウッドヘッドパブリッシング）。