エキゾチック溶接（エキソミック溶接）完全解説：プロセス、用途、メリット

エキゾチック溶接（エキソミック溶接）とは？

エキゾチック溶接は、エキソミックボンディング、サーモナイト溶接（TW）、テルミット溶接とも呼ばれ、溶融金属を用いて導体を永久的に接合する溶接プロセスです。

エキゾチック溶接は、銅-鋼、銅-銅などの同種金属接合に使用されるプロセスです。エキソミック反応（発熱反応）を利用して、2つの金属片間に分子レベルの結合を形成します。

接合は専用設計のグラファイト型内で生成されます。溶接はサーモナイト（金属粉末）のエキソミック反応で金属を加熱します。簡単に言えば、エキソミックプロセスは外部熱源を必要とせず熱を放出する化学反応です。熱を生み出す化学反応は、アルミニウム粉末と金属酸化物の間のアルミノサーモ反応です。

エキゾチック溶接プロセス

エキゾチック溶接プロセスは、外部熱源や電源を一切必要とせず、銅-銅または銅-鋼の電気接続を行う方法です。このプロセスでは、特殊な溶接材料を耐高温型グラファイト型に入れ、着火します。

粒子着火により最大1400℃の極めて高温と溶融金属（エキソミック反応）および溶融スラグが生成されます。この液状銅金属が溶接キャビティに流れ込み、利用可能なスペースをすべて満たし、溶接を完了します。

その後、溶接部を冷却固化させてから型から取り出します。型はブラシで簡単に清掃すれば次の溶接にすぐ使用可能です。この一連のプロセスはわずか数秒で完了します。

エキゾチック溶接接続は、既知のあらゆる機械的・圧力タイプの面接触コネクタより優れた性能の永久接続を生み出します。分子結合が生成されるため、エキゾチック溶接接続は設置寿命全体を通じて緩むことも抵抗値が増加することもありません。

特長

• 導体自体より優れた電気伝導性を持つ
• 経年劣化で腐食、酸化、劣化せず、ガルバニック腐食にも耐性がある
• 繰り返し電気放電に耐えられる
• 抵抗値が決して増加しない
• 導体自体より高い機械的強度と圧縮耐性を持つ
• 永久溶接と低抵抗接続を提供し、アース工事での長寿命・信頼性のある結果に不可欠

銅ケーブル間だけでなく、銅被覆鋼アースロッド、真鍮、ステンレス鋼、銅テープ、金属片などの最も一般的な接続を保証します。

エキゾチック溶接が使用される場面

エキゾチック溶接は、銅導体の永久接合に最も一般的に使用されます。銅をガルバナイズドケーブルに接合する唯一の許容手段です。ステンレス鋼、鋳鉄、鋼、真鍮、青銅などにも使用可能です。異種金属接合の場合、エキゾチック溶接は良い選択肢となります。

エキゾチック溶接の手順

ステップ1： エキゾチック溶接製品を扱う際は、常に保護用安全メガネと手袋を着用してください。

ステップ2： 接続タイプに適したすべての材料と機器・アクセサリーを準備します。典型的な溶接システムには、グラファイト型、ハンドルクランプ、溶接材料、型清掃用天然毛ブラシ、導体清掃・準備用ワイヤブラシ、フリント着火器、プロパントーチが必要です。グラファイト型が摩耗または破損していないか確認し、溶融溶接金属の漏れを防ぎます。

ステップ3： ハンドルクランプを予めドリルされた穴に、親ネジの向きに合わせてスライドさせます。クランプ親ネジを型に締め付け、グリップを閉じて型をしっかりロックします。ハンドルクランプの締め付け/緩めを調整します。

ステップ4： 溶接対象材料（ケーブル、ロッド、テープ）をセット付属のブラシで清潔かつ乾燥させます。これにより酸化皮膜と表面不純物が除去されます。グラファイト型も湿気を吸収するため、ガス溶接トーチで予熱して多孔性溶接を防ぎます。最初の溶接完了後、次の溶接を15分以内に行う場合は型の再加熱は不要です。前回生成された熱が保持されるためです。

ステップ5： 導体を型に配置し、ハンドルクランプを閉じて反応中の材料漏れを防ぎます。

注意： 2つの導体間にわずかな隙間でもある場合、導体が通過している箇所にシーリングコンパウンドを塗布してください。そうしないと溶接時に粉末が炎として飛散し、不適切な接合になります。

ステップ6： タップ穴を金属ディスクで塞ぎ、溶接混合物パッケージの内容物を空けます。

ステップ7： 起動粉末の50％をエキゾチック溶接粉末の上に空け（混ぜずに散布）、型の口を閉じ、残り50％の起動粉末を型口上部の小さな穴付近に振りかけます。

ステップ8： 型の上部/側面に延ばした起動粉末をフリント着火器で着火します。開始後、反応は3〜4秒で完了します。この間は型から離れて待機することを推奨します。

ステップ9： 接合後最低2分経過したら、ハンドルグリップを外して型を開きます。 型を接合部から取り外し、スラグを清掃します。開封後、関連ツールで型に付着したスラグを清掃し、キャビティを清掃します。型は再加熱不要で再使用可能です（すでに温まっているため）。

メンテナンスと保管

• 型は現場条件下で通常50〜60回の接合に耐えられます
• 機器は壊れやすいため、使用中は慎重に取り扱ってください
• 型清掃は溶接後、型が十分冷えてから適切なブラシ/ツールで行ってください。熱い型の清掃は避けてください
• キャビティ清掃は損傷/欠けを避けるため慎重に行ってください
• 作業完了後、型を内外からソフトクロスでよく清掃し、プチプチ梱包で適切に包んで保管してください
• 型と溶接粉末は常に涼しく乾燥した場所に保管してください
• すべてのツールとアクセサリーは再利用のため清掃してから保管してください

用途

エキゾチック溶接は通常銅導体の溶接に使用されますが、ステンレス鋼、鋳鉄、一般鋼、真鍮、青銅、モネルなど幅広い金属の溶接に適しています。特に異種金属接合に有用です。

優れた電気伝導性と短絡パルスに対する高い安定性により、エキゾチック溶接は米国電気コード（NEC）§250.7でアース導体とボンディングジャンパーの選択肢の一つとして指定されています。

これは推奨されるボンディング方法であり、実際に銅をガルバナイズドケーブルに接合する唯一の許容手段です。

NECではこのようなエキゾチック溶接接続のリスティングやラベリングは要求されませんが、一部のエンジニアリング仕様では完成したエキゾチック溶接をX線装置で検査することを要求しています。

エキゾチック溶接は他の溶接形式より高い機械的強度を持ち、優れた耐食性を備えています。繰り返し短絡パルスに対しても高い安定性があり、設置寿命全体を通じて電気抵抗の増加を伴いません。