発熱溶接とは - プロセスと用途

発熱溶接とは?

発熱接合、テルミット溶接 (TW)、テルミット溶接とも呼ばれる発熱溶接は、溶融金属を使用して導体を永久的に接合する溶接プロセスです。

発熱溶接は、銅と鋼、または銅と銅など、類似の金属を接合するために使用されるプロセスです。発熱反応を利用して、2 つのピースの間に分子結合を形成します。

接続は、目的に合わせて設計されたグラファイトモールドで作成されます。溶接はテルミット（金属粉末）の発熱反応を利用して金属を加熱します。簡単に言えば、発熱プロセスには熱を放出する化学反応が含まれ、外部の熱源は必要ありません。熱を生成する化学反応は、アルミニウム粉末と金属酸化物の間のアルミノサーマル反応です。

発熱溶接プロセス

発熱溶接のプロセスは、銅と銅、または銅と鋼を電気的に接続する方法であり、外部の熱源や電力源は必要ありません。このプロセスでは、特殊な溶接材料を高温耐性のある金型に入れ、点火します。

粒子を点火するプロセスは、摂氏 1400 度までの非常に高い熱と溶融金属 (発熱反応) を生成し、溶融金属スラグを生成します。この液体銅金属は溶接キャビティに流れ込み、利用可能なスペースを埋めて溶接を完了します。

次に、溶接部を冷却して固化させてから、金型から取り外します。金型は、ブラシで簡単に洗浄した後、次の溶接の準備が整います。このプロセス全体が数秒で完了します。

発熱溶接接続は、既知の機械式または圧力式の表面対表面接触コネクタよりも優れた性能を発揮する恒久的な接続を生み出します。生成される接続は分子結合であるため、発熱溶接された接続は、取り付けの耐用年数にわたって緩んだり、抵抗が増加したりすることはありません。

機能

• 導体自体よりも優れた電気伝導性を持っています。
• 酸化物を腐食したり経時劣化したりせず、ガルバニック結合に耐性があります。
• 繰り返しの放電に耐えることができます。
• 抵抗力が上がることはありません。
• 導体自体よりも高い機械的および圧迫抵抗があります。
• 恒久的な溶接と低抵抗の接続を提供します。これは、アースの耐久性と信頼性の高い結果を達成するために不可欠です

これは、銅ケーブル間の最も一般的な接続を保証するだけでなく、真鍮、ステンレス鋼、および銅被覆鋼アース棒で作られた溶接テープおよび金属片に対しても保証します。

発熱溶接を使用する場合

発熱溶接は、銅導体を恒久的に接合するために最も一般的に使用されています。これは、銅を亜鉛めっきケーブルに接着する唯一の受け入れ可能な手段です。ステンレス鋼、鋳鉄、鋼、真鍮、青銅などにも使用できます。 2 つの異なる金属を接合する場合は、発熱溶接が適しています。

発熱溶接のプロセス

ステップ – 1: 発熱溶接製品を取り扱う際は、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: 作成する接続のタイプに適したすべての材料と機器/アクセサリを集めます。一般的な溶接システムには、黒鉛モールド、ハンドル クランプ、溶接材料、モールド クリーニング用の天然毛ブラシ、導体のクリーニング/準備用のワイヤー ブラシ、フリント点火器、およびプロパン トーチが必要です。黒鉛金型が磨耗または破損していないことを確認してください。これにより、溶融した溶接金属が漏れる可能性があります。

ステップ – 3: つまみネジに適した向きで、あらかじめドリルで開けた穴にハンドル クランプをスライドさせます。金型にクランプのつまみネジを締め、グリップを閉じて金型をしっかりとロックします。ハンドル クランプを締めたり緩めたりするように調整します。

ステップ – 4: 溶接する材料 (ケーブル、ロッド、テープ) は、アクセサリ セットに含まれているブラシを使用して、清潔で乾燥している必要があります。したがって、酸化物層および表面不純物が除去される。グラファイトモールドも水分を吸収するため、ポーラス溶接を避けるために、ガス溶接トーチで予熱してこれを除去する必要があります。最初の溶接が完了した後、次の溶接が 15 分以内に行われる場合、前に発生した熱が保存されるため、金型を再加熱する必要はありません。

ステップ – 5 :導体を金型に入れ、ハンドル クランプを閉じて、反応中の材料の漏れを防ぎます。

ご注意ください – 2本の導体間にわずかでも隙間がある場合、溶接時に導体が抜けている場所にシーリングコンパウンドを塗布すると、粉末が炎となって広がり、接合不良を引き起こします

ステップ – 6: 金属ディスクでタップ穴をふさぎます。溶接混合物パッケージの中身を空にしてください。

ステップ – 7: 発熱溶接粉末の上の出発粉末の 50% を空にし (混ぜないで、散らすだけ)、型口を閉じてから、残りの 50% の出発粉末を型口の上部にある小さな穴の近くに振りかけます。

ステップ – 8: フリント点火器を使用して、金型の上部/側面に伸びた出発粉末に点火します。開始後、反応には 3 ～ 4 秒かかります。この間、型から離れることをお勧めします。

ステップ – 9: 少なくとも 2 分間の接着後、ハンドル グリップを緩めて金型を開きます。ジョイントから金型を取り外し、スラグがないかジョイントをきれいにします。開いたら、関連するツールで金型に付着したスラグを掃除し、キャビティを掃除します。金型はすでに温められているため、再加熱する必要なく、すぐに使用できます。

メンテナンスと保管

• カビは通常、フィールド条件で 50 ～ 60 の接続に適しています。
• 機器は壊れやすいため、使用中は慎重に取り扱う必要があります。
• 金型のクリーニングは、溶接プロセスの後、金型が適度に冷めたら、適切なブラシ/ツールを使用して行う必要があります。金型の高温洗浄は避けてください。
• 損傷や欠けを避けるために、キャビティのクリーニングは慎重に行う必要があります。
• 作業が完了したら、柔らかい布を使用して金型を内側と外側からよく掃除する必要があります。保管中は、バブル プラスチック パッキングで適切に包む必要があります。
• 金型と溶接粉は、常に涼しく乾燥した場所に保管してください。
• 安全に再利用できるように保管する前に、すべてのツールとアクセサリを洗浄する必要があります。

アプリケーション

発熱溶接は通常、銅導体の溶接に使用されますが、ステンレス鋼、鋳鉄、普通鋼、真鍮、青銅、モネルなど、幅広い金属の溶接に適しています。異種金属の接合に特に便利です。

良好な電気伝導率と短絡パルスに対する高い安定性のため、発熱溶接は、接地導体とボンディング ジャンパーに関して米国電気工事規程の §250.7 で指定されているオプションの 1 つです。

これは望ましい接合方法であり、実際に、銅を亜鉛めっきケーブルに接合する唯一の受け入れ可能な手段です。

NEC は、このような発熱溶接接続をリストまたはラベル付けすることを要求していませんが、一部の技術仕様では、完成した発熱溶接を X 線装置を使用して検査する必要があります。

発熱溶接は、他の形態の溶接よりも機械的強度が高く、優れた耐食性を備えています。また、短絡パルスが繰り返されても安定性が高く、設置の寿命を通じて電気抵抗が増加することはありません。

発熱溶接ビデオ