抵抗溶接:種類、原理、メリット・デメリット、用途を解説
抵抗溶接とは
抵抗溶接(Resistance Welding、RW)は、接合部に電極で圧力をかけながら大電流を流し、接触抵抗によるジュール熱で界面を溶融・接合する圧接法です。フィラーメタル、フラックス、シールドガスが不要で、極めてコスト効率に優れます。
電極は銅合金(高電気伝導度・高熱伝導度・高強度)製で、内部水冷構造により電極寿命を確保。自動化ライン(自動車、航空宇宙、家電)で広く採用され、高い再現性・生産性を実現します。
作動原理
2枚の板材間に電極で加圧し、大電流(数kA〜数十kA)を短時間(数サイクル〜数百ms)通電。接触界面(フェイサー面)の抵抗発熱で界面が溶融し、ナゲット(溶融核)を形成。通電停止後も加圧継続し、ナゲット凝固・冷却で強固な接合部が形成されます。加圧は通電前・中・後で継続し、接触領域を拘束します。
抵抗溶接の主要種類
1. スポット溶接 / シーム溶接
スポット溶接: 先端形状を成形した電極で電流集中・加圧し、点状ナゲット形成。自動車ボディーの標準接合法。
シーム溶接: 車輪形電極(ローラー)でワークを挟み回転送りながら通電。連続ナゲット(気密シーム)または間欠スポットが可能。燃料タンク、配管等の気密接合に使用。
2. プロジェクション溶接(突起溶接)
ワーク側に突起(エンボス、凸部、交差線)を設け、電流・発熱を局所集中させる方式。突起崩壊とともにナゲット形成。ファスナー溶接(ナット、スタッド)、板材同士のエンボス接合、クロスワイヤー溶接等に適用。電極摩耗少、多点同時溶接可能。
3. フラッシュ溶接
微小接触点で高電流密度通電し、アーク放電(フラッシュ)で端面を加熱・酸化物除去。所定加熱後、強制的に突き合わせ(アップセット)して接合。レール継ぎ目、チェーンリンク、軸部品端面接合等に使用。接合面積大、気密性高。
4. アップセット溶接
フラッシュ溶接と類似だが、最初からワーク端面を密着させ加圧した状態で通電。フラッシュ現象なし。棒鋼・パイプ端面接合、シンプル形状の突き合わせ接合に適する。
主な用途
- 自動車ボディー・シャーシ部品のスポット/シーム溶接(量産ライン)
- 燃料タンク、ラジエーター、マフラー等の気密容器
- 航空機構造部品、エンジン部品
- ワイヤーメッシュ、グリル、グレーチング、コンテナ
- 切削工具(チップろう付け等)、ボルト・ナット等ファスナー溶接
- 鋼、ステンレス、シリコンブロンズ等中高抵抗材料
メリット
- 同種・異種金属接合可能
- 高度自動化・ロボット化容易、高生産性・高再現性
- フィラー・フラックス・ガス不要でランニングコスト低
- 環境負荷低(排ガス・スラグ・廃棄物極少)
- 加工時間極短(サイクルタイム数百ms)
デメリット
- 装置コスト高、高度な制御・電源技術必要
- 板厚に制限(薄板〜中板中心、厚板は困難)
- 高電気伝導材(Cu、Al純金属等)は発熱しにくく非効率
- 大電力設備必要(ピーク電力大、力率対策必須)
- 電極先端形状管理・交換メンテナンス必須
- 接合部外観検査・非破壊検査(超音波等)が品質保証に必須
産業技術
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