TIG溶接の完全ガイド:定義、用途、MIG溶接との違い
TIG溶接とは
TIG溶接(タングステン・イナートガス溶接)は、ガスタングステンアーク溶接(GTAW)とも呼ばれるアーク溶接プロセスの一種です。非消耗性のタングステン電極を使用し、電極は不活性シールドガス(アルゴンまたはヘリウムの混合ガス)によって大気汚染や酸化から保護されます。フィラーメタルは、自溶溶接の場合を除き、必要に応じて添加されます。
電気エネルギーは、プラズマと呼ばれる高度にイオン化したガスと金属蒸気の柱を通じて電流を伝達します。この溶接プロセスは1940年代にアルミニウムとマグネシウムの接合で成功を収めました。他のアーク溶接プロセスがスラグを使用するのとは異なり、不活性ガスシールドで溶接部を保護します。
TIG溶接の主な用途
TIG溶接は以下の分野で広く活用されています:
- 航空宇宙産業
- 薄肉ワーク、特に非鉄金属の溶接
- 宇宙船の製造
- 小径・薄肉チューブの溶接(自転車産業など)
- 修理・製造作業全般
- アルミニウム・マグネシウム製工具・金型の修理
適用可能な材料には、ステンレス鋼、合金鋼、アルミニウム、チタン、銅、マグネシウム、ニッケル合金などがあります。
TIG溶接機の構成
TIG溶接機は主に以下のコンポーネントで構成されます:
- ACまたはDC電源
- 非消耗性タングステン電極
- 不活性ガス供給装置
- 溶接ヘッド
TIG溶接の作動原理
TIG溶接の作動原理は比較的シンプルで理解しやすいものです。MIG溶接と同様の原理で動作し、電流によって発生する熱で母材と接合材を溶融させ、冷却・凝固させて固体の接合部を形成します。ただし、類似点があるにもかかわらず、両者には大きな違いがあります。
MIG溶接とTIG溶接の違い
| MIG溶接 | TIG溶接 |
|---|---|
| ワイヤプールから溶接ゾーンへ連続的に供給される消耗性電極を使用 | 非消耗性電極を使用(溶接中も静止したまま保持される) |
| 電極自体が溶融してフィラーメタルを供給(追加フィラー不要) | 必要に応じて細径フィラーロッドをアークに供給してフィラーメタルを別途添加 |
| 電極材質は母材に基づいて選定(通常は母材と類似の冶金組成) | 電極は常にタングステンに微量の合金元素(トリウムなど)を含む |
| 同質溶接に適する。フィラーが固有に供給されるため自溶溶接は不可 | 自溶溶接に特に適する。追加フィラー供給により同質・異質溶接も可能 |
| フィラー電極は細径(0.5〜2mm)で長尺(数百メートル)のワイヤとしてワイヤプールに巻かれている | フィラーロッドは細径(1〜3mm)で短尺(60〜180mm) |
| 長尺のため長時間の連続供給が可能 | 短尺のため頻繁な交換が必要で、溶接プロセスが中断される |
| ACまたはDCEP極性で実施(電極の高速溶融・堆積のため) | ACまたはDCEN極性で実施(電極寿命延長のため) |
| フィラー堆積率が高く、生産性に優れる | フィラー堆積率が低く、生産性の面からは劣る |
| スパッタが発生しやすく、高価なフィラーメタルの損失が生じる | スパッタがほぼ発生しない |
| 溶接ビードの品質と外観は必ずしも良好ではない | 欠陥のない信頼性の高い接合部を良好な外観で形成可能 |
| タングステンインクルージョン欠陥は発生しない | タングステンインクルージョン欠陥(溶融・破損したタングステン電極の一部が溶接ビードに混入)が発生する可能性がある |
TIG溶接のメリットとデメリット
メリット
- 高品質な溶接が可能
- プロセス中は不活性ガスによって保護される
- スラグが発生しない
- あらゆる溶接姿勢で実施可能
デメリット
- 溶接速度が遅い
- 高度な熟練技術者が必要
- 運用コストが高い
- 溶接作業者が高強度の光に曝露される
以上、TIG溶接(ガスタングステンアーク溶接)の定義、用途、機器、作動原理、メリット・デメリット、そしてMIG溶接との違いについて解説しました。この記事が皆様の学習や実務のお役に立てば幸いです。
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