板金スポット溶接：プロフェッショナルガイド

スポット溶接とは

板金のスポット溶接は、電気抵抗溶接技術を用いて板金の各部位を1つの製造アセンブリに結合する工程です。薄板金をスポット溶接する際の主な目的は、反り、焼け抜け、過度な熱影響部（HAZ）を防ぎながら、作業に十分な機械的強度を持つ溶接を実現することです。熱影響部は、スポット溶接プロセスにおける物理的な痕跡であり、板金上の小さな焦げ跡として現れることがあります。また、スポット溶接チップの圧力によって板金が溶融・融合した部分が、板金製造品の表面に小さなへこみとして見えることもあります。ただし、これらのへこみは化粧面を必要としない部品であれば、そのまま残しておくことができます。

板金スポット溶接に使用される機器

板金製造におけるスポット溶接機器は、ツールホルダーと電極で構成されます。ツールホルダーは電極をしっかりと固定し、溶接中に電極を冷却するためのオプションの水ホースを支持する役割を果たします。ツール保持方式には、軽量型、パドル型、ユニバーサル型、レギュラーオフセット型があります。電極は通常、低抵抗合金、特に銅で作られ、用途に応じてさまざまな形状とサイズに設計されています。溶接される2枚の板金は「ワークピース」と呼ばれ、電気を通す必要があります。ワークピースの幅は通常、溶接装置のスロート長によって5〜50インチの範囲です。厚さは0.008〜1.25インチの範囲となります。

板金スポット溶接の仕組み

板金スポット溶接プロセスはそれほど複雑ではありません。基本的に、2枚の別々の板金の接合部における電流の抵抗によって発生する熱を利用します。溶接する板金は、軟鋼、亜鉛メッキ鋼、ステンレス鋼など、さまざまな材質や厚みに対応可能です。スポット溶接を行うには、スポット溶接機が必要です。

プロセス中、2本の銅電極を用いて電流の流れを板金に集中させ、溶接が形成される間ワークピースを挟み込みます。個々のスポットの実際の溶接には、断面のごく一部のみが融合すれば済みます。2枚の金属板間のスポット溶接品質に影響を与える変数には、表面処理、材質ゲージ、清浄度、電極チップの形状などがあります。一般的に、銅電極チップが小さいほどスポット溶接の品質は高くなります。しかし、へこみが発生しやすくなり、溶接する板金部品によっては化粧処理を検討する必要があるかもしれません。逆に、電極チップが大きいほど板金製造品上のスポット溶接はきれいになりますが、エネルギーが広い面積に分散するため、溶接強度が弱くなる可能性があります。

用途へのより深い考察

板金以外にも、スポット溶接は溶接ワイヤメッシュやワイヤメッシュにも使用されます。厚い金属は、熱が周囲の金属に容易に逃げるためスポット溶接が難しくなります。バケツなどの板金製品は、前述の通りスポット溶接工程を経ると物理的な痕跡が残りやすくなります。金属の種類によって、スポット溶接が表面でどの程度識別できるかは異なります。溶接電流の回数も変わります。例えば、アルミニウム合金の板金製造には、熱伝導率と電気伝導度が著しく高いため、より高い溶接電流が必要となり、その結果、より大型で強力な溶接トランスが必要になります。

板金スポット溶接の最も一般的な用途は、自動車製造業における自動車部品の製造かもしれません。実際、自動車を形成する作業の大半は板金の溶接にあります。ワークフローを効率化するため、スポット溶接は完全に自動化でき、組立ラインにある多くの産業用ロボットに広く導入されています。板金のスポット溶接は医療現場でも使用され、より小型のスポット溶接機が矯正歯科用医療部品の製造に使われます。スポット溶接のもう一つの用途は電池製造、具体的にはニッケルカドミウム、ニッケル水素、リチウムイオン電池のセル製造です。

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板金スポット溶接のヒント

反りと焼け抜けを防ぐため、トーチをウィービングやウィッピングさせないことが推奨されます。アークが板金の一箇所に長くとどまると、その部分がより高温になります。溶接時は、常にチップを直線的に、適切なビード形状を維持できる十分な速度で移動させてください。溶接中の焼け抜けを防ぐもう一つの方法は、MIGガンの「プッシュ技法」を適用することです。これにより、ワイヤーを板金の冷却されたエッジ側に向けることができ、MIGガンを引く場合と比較して有利です。ガンを引くと、ワイヤーが金属のより高温部分に向けられるため、ブローホールのリスクが高まります。

あるいは、バッキングバーをスポット溶接プロセスに併用して、熱をより速く放散させ、熱影響部と焼け抜けの可能性を減らすことができます。熱影響部の上にバッキングバーやチルバーを置くか、単にアルミニウムや銅製の金属バーを使用します。これらは熱をより効果的に放散させるためです。