薄板鋼材へのMIG/TIG/レーザー溶接:プロフェッショナル技術とベストプラクティス完全ガイド
MIG溶接(GMAW)の基礎と鋼板適用
MIG溶接は、連続ソリッドワイヤ電極を溶接ガンから供給し、チップ通電でアーク発生・ワイヤ溶融・溶融池形成で接合するアーク溶接法。シールドガスで大気汚染を防ぐ。スパッタ発生傾向あり、外観重視でない用途に適す。手溶接速度約30インチ/分、ロボット化で高速化可能。
炭素鋼(コート有無問わず)
TIGより高速で、隙間のある継手にも対応しやすい。外部コーナー継手のドレスアップ溶接等が典型例。
ステンレス鋼板
炭素鋼に類似だが、パルスMIGでスパッタ低減が標準。電極と溶融池の非接触・電流パルス制御で1パルス1滴の安定滴下を実現。
TIG溶接(GTAW)の特徴と使い分け
非消耗タングステン電極でアーク発生、フィラーロッド別途供給。速度7〜15インチ/分とMIGより低速だが、美しいビード外観が得られる。一般鋼ではMIG優先だが、MIGガンが入らない狭所や、ステンレスの外観重視案件で採用。
ステンレスTIGの重要ポイント
- 熱入力・速度の厳密制御必須(偏熱変形=HAZ発生しやすい)
- ブラシ仕上げ等の後処理不要ケース多し(外観要求除く)
レーザー溶接:高精度・低歪みの最先端
レーザービーム集光熱で溶融接合。フィットアップ公差±0.005インチ以内必須。現代精密加工機で実現可能。シールドガスは外観要求次第で省略可。
2つのモード
- コンダクション(装飾)溶接:レーザーをデフォーカス、広く滑らかなビード。外観重視。
- キーホール溶接:貫通溶融で強固な接合。気密性重視・外観二の次。
メリット
- 微細ビード・低熱歪み・高速(50〜80インチ/分)
- オートジェナス(フィラー不要)で微細部品接合可能
- 後処理ほぼ不要→塗装ライン直行可
波長別レーザーと材料適性
| 分類 | 波長 | 代表光源 | 特徴 |
|---|---|---|---|
| 短波長 | 〜1.1μm | YAG・ディスク・ファイバ | 基材吸収率高・エネルギー伝達効率良 |
| 長波長 | 10.6μm | CO₂ | 吸収率低・厚板・高反射材で不利 |
材料別適用指針
- 炭素鋼:装飾・キーホール両対応、短・長波長とも可。後処理不要で塗装直行。
- ステンレス鋼板:全モード・全波長対応可。高速化でHAZ極小化→変形なしで外観維持。ブラシ仕上げ材ならビード幅狭くリブレンド不要。
- メッキ鋼板(溶融亜鉛等):装飾溶接はメッキなきコーナーのみ可。キーホールでは被膜気化→スパッタ多発・不完全溶接リスク。短・長波長とも溶接自体は可能だが条件厳格化必須。
工法選定の決め手
| 優先事項 | 推奨工法 | 理由 |
|---|---|---|
| 生産性・コスト(一般鋼) | MIG | 高速・隙間許容・設備安価 |
| 外観品質・薄板ステンレス | TIG / レーザー | 美観・低歪み・HAZ最小 |
| 気密性・高強度・自動化 | レーザー(キーホール) | 高速・精密・フィラー不要 |
| アクセス制限・複雑形状 | TIG | トーチ細径・全姿勢対応 |