フラックスコアードアーク溶接（FCAW）完全ガイド：原理、二重シールド、メリット・デメリット

フラックスコアードアーク溶接（FCAW/FCA）とは

フラックスコアードアーク溶接（FCAWまたはFCA）は、半自動または自動アーク溶接プロセスです。FCAWはフラックスを含む連続供給消耗チューブラ電極と、定電圧（または稀に定電流）溶接電源を必要とします。

外部シールドガスを供給することもありますが、多くの場合フラックス自体が大気からの保護に必要なガスを生成し、気体保護と液状スラグの両方で溶接部を保護します。高溶接速度と携帯性から建設現場で広く採用されています。

FCAWは「二重シールド溶接（デュアルシールド溶接）」とも呼ばれ、メタルアクティブガス（MAG）溶接に類似した半自動アーク溶接プロセスです。FCAWは連続ワイヤ電極、定電圧溶接電源、MAG溶接と類似の装置を使用します。

1950年代、手動金属アーク（MMA）溶接（スティック溶接）の代替として開発。連続ワイヤ電極使用によりMMAの多くの制約を克服しました。

フラックスコアアーク溶接は通常MAG溶接と類似のシールドガスを使用しますが、シールドガスなしでも実施可能。MAG溶接より生産性が高いです。

フラックスコアアーク溶接の仕組み

FCAWは電気アーク発生熱で継手部母材を溶融接合。アークは金属ワークと連続供給チューブラコア消耗充填ワイヤの間に発生し、ワイヤとワーク両方が溶融して溶接継手を形成します。

これはMAG溶接と類似ですが、FCAWは中空チューブラ電極（内部にフラックス充填）を使用する点が異なります。FCAWプロセスはシールド方法により2タイプに分類されます：外部シールドガス使用タイプ、フラックスコアのみで溶接部保護するタイプ。

シールドガス使用時は、高圧ガスシリンダから外部供給され溶融プールを酸化から保護。溶接金属はフラックス溶融によるスラグ形成でもシールドされます。このことから「デュアルシールド（二重シールド）」溶接と呼ばれ、構造用鋼溶接向けに主に開発されました。

最も一般的なシールドガスは二酸化炭素、またはアルゴン・二酸化炭素混合。最頻ブレンドはアルゴン75%・二酸化炭素25%。このデュアルシールド法は厚板・立て・横姿勢溶接で好まれます。

同一条件下では、MMAやMAGプロセスより機械的特性が安定し欠陥が少ない溶接が得られます。連続供給チューブラ電極により、ソリッドワイヤやスティック電極より高い生産性を実現。

ただし、ガードシールド法は風下ではガスシールド乱れで溶接金属特性低下リスクがあるため不向きな場合があります。

第二タイプは外部シールドガスを使わず、フラックスコア電極自体の保護に依存。この電極は気体保護を提供し、溶融金属を覆うスラグも形成。充填ワイヤコアにはスラグ形成フラックス剤と、溶接アーク熱で燃焼してシールドガス生成する材料が含まれます。このシールドフラックスにより、外部シールドガス不要で屋外・風下でも容易に使用可能。極めて携帯性高く、屋外溶接用途に適しています。

用途

FCAWの主な用途：

• 造船業界で重要採用、大幅な人件費削減
• 多くの建設業界で溶接面から採用
• 機械産業で広範囲に適用
• 普通鋼、合金鋼、ステンレス鋼、二相鋼に使用可能
• ハードフェーシング・表面肉盛りに使用

フラックスコアードアーク溶接（FCAW）のメリットとデメリット

メリット

• シールドガス供給方法が多様
• 全溶接姿勢に適用可能
• 一部ワイヤはシールドガス不要で風下条件でも適応
• 高堆積率
• 気孔発生確率が極めて低い
• 母材清掃作業が少なくて済む

デメリット

大きなメリットがある一方、以下の制約も存在します：

• スラグ発生、溶接後除去必須
• 多量発煙、溶接工への健康被害リスク
• ワイヤコスト高
• 複雑で高コスト
• スパッタ多発

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