ガス溶接:プロセス、装備、用途、メリット・デメリット
ガス溶接とは
ガス溶接は、燃料ガス(主にアセチレン)と酸素を混合燃焼させ、その炎(酸素アセチレン炎:約3,200℃)で母材と溶加材を溶融接合する液相溶接法です。最古の溶接法の一つでありながら、低コスト・携帯性・汎用性の高さから現代でも修理・配管・芸術・小規模製造で広く使われています。
アーク溶接(約6,000℃)より炎温度は低いですが、熱入力制御が容易で、薄板・異種金属・鋳鉄・非鉄金属への適性が高いです。溶加材は手動供給、フラックス併用で酸化防止します。
ガス溶接の作業手順
- 燃料ガスと酸素を調整弁で所定圧力・流量に設定
- トーチで混合・着火、中性炎(酸化も還元もない炎)に調整
- 炎を溶接部に当て、母材を溶融プール形成まで加熱
- 溶加材をプールに供給、溶融混合させながら溶接線を進行
- 終了時は炎を徐々に離し、徐冷・酸化防止
ガス溶接装置の主要構成
- 燃料ガスボンベ(アセチレン等): 栗色塗装、多孔質充填材にアセトン溶解貯蔵
- 酸素ボンベ: 黒色塗装、高圧圧縮貯蔵(15〜25MPa)
- 圧力調整器(レギュレーター): ボンベ高圧を作業圧力(酸素 0.07〜0.13MPa、燃料 0.007〜0.1MPa)に減圧・安定供給
- 調整弁(コントロールバルブ): トーチ手元でガス流量微調整、酸素/燃料比制御
- 混合室: トーチ内部で酸素・燃料を安全混合
- 溶接トーチ・ノズル: 混合ガス噴出・着火・炎形成、ノズル口径で炎サイズ調整
使用ガスの種類
- アセチレン(C₂H₂): 最高炎温度(3,200℃)、最も汎用。酸素アセチレン溶接と呼ばれる
- 水素(H₂): 低温炎、鉛・アルミ溶接、水中溶接用
- プロピレン/プロパン/ブタン: 低コスト、切断・加熱主体、溶接は薄板・低融点材限定
主な用途
- 鉄鋼(炭素鋼、合金鋼、鋳鉄)、非鉄(アルミ、銅、ニッケル、マグネシウム合金)の接合・修理
- 自動車・航空機の修理、排気系、配管
- 板金製造、ダクト、タンク、芸術彫刻、宝飾
- 緩やかな加熱・冷却が必要な鋳鉄修理、応力除去加熱
- ろう付け(ブレージング)熱源としても使用
メリット
- 携帯性・汎用性最高: 電源不要、ボンベとトーチのみで現場作業可能
- 温度制御容易: 炎調整・トーチ距離・角度で熱入力自在制御
- 溶加材供給独立: 熱源と溶加材分離で肉盛り量自在制御
- 異種金属接合適性高: 適切な溶加材・フラックスで幅広い組み合わせ対応
- 低コスト・低メンテ: 装置安価、消耗部品少、電力設備不要
デメリット
- 厚板・大型構造物不向き: 熱量不足、深溶け込み困難、経済性悪い
- 炎温度がアークより低い: 高融点材(耐火金属)溶接不可
- 加熱・冷却速度遅い: 生産性低、熱影響部広い
- チタン・ジルコニウム等反応性金属不可: フラックス遮蔽不十分、酸化・窒化防止不能
- 熱影響部広大: 長時間加熱で歪み・組織変化大
- 可燃・爆発性ガスの取扱いリスク: アセチレン分解爆発、酸素助燃、保管・輸送規制厳格
産業技術
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