鍛接(フォージ溶接)の原理、技法、用途、メリット・デメリットを徹底解説
鍛接(フォージ溶接)とは
鍛接は、分子間拡散によって金属接合を形成する固相溶接プロセスです。鍛造は、高圧力と高温を適用して金属を成形する技法です。この溶接プロセスは、鍛造の基本技法を用いて同種または異種金属を溶接します。古くから鉄や鋼工作物の接合に用いられてきました。古代では2つの金属を接合する最もシンプルなプロセスでしたが、現在ではアーク溶接やガス溶接など、より適切でシンプルな溶接プロセスに置き換わっています。
原理
前述の通り、鍛接は固相溶接プロセスであり、両板を溶融温度よりかなり低い温度まで加熱します。この加熱で工作物が塑性変形します。続いて、これらの板を合わせて繰り返しハンマリングまたは高圧力負荷を適用します。この高圧力と高温により、板の界面で分子間拡散が起こり、強力な溶接継手が形成されます。これが鍛接の基本原理です。この溶接タイプの基本要件の一つは、清浄な界面であり、酸化物やその他の汚染粒子から自由でなければなりません。溶接面の酸化を防ぐためにフラックスを使用します。フラックスは酸化物と混合し、その融点と粘度を低下させます。これにより、加熱とハンマリング工程で酸化物層が流出することを可能にします。
作動手順
鍛接は古代において最も適用された溶接方法の一つでした。これはすべての固相溶接の基礎となる溶接プロセスです。作動手順は以下の通りです:
- 両工作板を一緒に加熱する。加熱温度は溶融温度の約50〜90%程度。両板にフラックスを塗布する。
- 鍛冶屋のハンマーによる手動ハンマリングで接合を形成する。適切な継手が形成されるまでこのプロセスを繰り返す。
- 大型工作物の場合、機械式ハンマリングを使用する。これは電動モーター駆動または油圧駆動である。場合によってはダイスを使用し、仕上げ面を得る。
用途
- 鋼や鉄の接合
- 門扉、刑務所の鉄格子等の製造
- 調理器具の製造に広く使用
- 他の溶接プロセス導入前はボイラー板の接合に使用
- 剣などの武器溶接に使用
- 散弾銃銃身の溶接
メリットとデメリット
メリット
- シンプルで簡単
- 小型部品の溶接には高価な装置を必要としない
- 同種・異種金属の両方に溶接可能
- 溶接継手の特性が母材と類似
- フィラーメタル不要
デメリット
- 小型物のみ溶接可能。大型物には大型プレスと加熱炉が必要で非経済的
- 過度なハンマリングで工作板を損傷する恐れがあるため高度な技能が必要
- 溶接欠陥が多く発生しやすい
- 大量生産には不向き
- 主に鉄と鋼に適する
- 溶接速度が遅い
以上が鍛接の原理、作動、用途、メリット・デメリットについての解説です。ご質問がありましたらコメントでお知らせください。この記事がお役に立てば幸いです。ぜひソーシャルネットワークで共有し、当サイトを購読してさらなる興味深い記事をお楽しみください。
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