製品設計者が知っておくべき必須の溶接技術

溶接は、金属アセンブリを接合する効率的で信頼性が高く、見た目も美しい手法です。しかし、溶接プロセスには多くの種類があり、製品設計者にとって自分のプロジェクトに最適なものを判断するのは容易ではありません。

電子ビーム溶接やサブマージド・アーク溶接のようなニッチなプロセスが必要な用途もありますが、ほとんどの製造現場ではまず以下の3つの溶接タイプ（棒溶接、MIG溶接、TIG溶接）のいずれかを検討します。

1) 棒溶接（SMAW）

シールド・メタル・アーク溶接（SMAW）、通称「棒溶接」は、現場修理、小規模な修繕、「ガレージ溶接」で最も広く使用されている手法です。長さ9〜18インチのフラックス被覆消耗電極には3つの主要な役割があります。

1. 電極の金属芯線が溶接機から母材へ電流を流し、アークを制御します。
2. 芯線が母材と同成分の溶加材となり、隙間を埋め、母材を機械的に接合します。
3. 電極のフラックス被覆が溶接時に重要なシールド・ガスを発生させ、溶融金属の大気汚染を防ぎます（その他のメリットもあります）。

このフラックスにより、MIGやTIGで必須の不活性ガスを別途供給する必要がありません。そのため、装置の移動が容易で、風のある屋外でも溶接可能です。一方、消耗電極の頻繁な交換とスラグ除去により、反復作業では工程時間が長くなるというデメリットがあります。

2) MIG溶接（GMAW）

MIG（Metal Inert Gasの略）は、消耗ワイヤー・スプールを電流を流す電極兼溶加材として使用します。ガス・メタル・アーク溶接（GMAW）とも呼ばれ、圧縮不活性ガスを電極ワイヤーと同じ溶接ガンから供給し、溶接部をシールド・ガスで覆います。

MIGは、溶接を人間が行うかロボットが行うかにより、半自動または全自動プロセスと見なされます。溶接機がワイヤー送り速度とアーク特性を制御し、オペレーターはガンの位置と移動速度を制御するためです。

MIG溶接では、非常に清潔な溶接面と管理された環境が品質確保に必須です。なお、一部のMIG溶接機はフラックス・コアード・ワイヤーに対応しており、これらの制約を緩和できますが、他のMIGのメリットを犠牲にします。

3) TIG溶接（GTAW）

ガス・タングステン・アーク溶接（GTAW）は、タングステン電極を用いて非常に高品質な溶接を行います。MIGやSMAWとは異なり、タングステン電極は溶接アークの極めて高温でも溶けず、消耗しません。これにより、溶加材なしの「自溶溶接」が可能です。ただし、多くの場合、接合強度向上のために別途「手持ち」の溶加材ロッドを使用します。

一般的にTIGは、豊富な経験と忍耐を要するオペレーターが必要です。母材は極めて清潔にする必要があり、移動速度も遅くなります。しかし、シームレスで強靭、高精度な溶接が得られるなら、その価値は十分にあります。

どの溶接手法を選ぶべきか？ 3タイプの比較

それぞれの強みが異なるため、状況によってすべてが有用であり、「最高」の溶接手法を一概に推奨することはできません。プロジェクトに適した溶接タイプの選定は多くの要因に依存しますが、以下の比較表が判断の一助となるでしょう。

	棒溶接	MIG溶接	TIG溶接
溶接品質	良好（ただし清掃必要）	良好	非常に高い
溶接速度	消耗品頻繁交換のため全体的に中程度	反復プロセスでは棒溶接やTIGより高速。消耗品頻繁交換時は生産性低下	通常遅い（一部バリエーションで高速化可能）
自動化適性	効果的な自動化は困難	自律ロボットと高い互換性	ロボットプロセスとの互換性良好、生産性向上可能
オペレーター必要スキル	中程度	中程度	高い
母材清浄度要求	溶接部に多少の錆や塗装があっても可	「真っ白」レベルの清潔な金属面必須	完璧に清潔な金属面必須
最適用途	現場溶接・修理、特に風のある場所	幅広い用途、特に管理された環境。最も自動化しやすいプロセス	高品質・高精度溶接が求められる先進材料

その他の考慮要因として、母材の材質があります。高性能材料は通常TIGが適し、安価な材料なら棒溶接やMIGで十分溶接可能です。

ゲンスンは、これら3種類すべての溶接に精通した経験豊富なオペレーターと提携しており、お客様の次回生産プロジェクトを成功に導く溶接サービスを提供できます。