サブマージドアーク溶接（SAW）完全ガイド：原理・機器・メリットデメリット

サブマージドアーク溶接（SAW）とは

サブマージドアーク溶接は、連続供給される消耗性チューブラ電極を使用するアーク溶接プロセスの一種です。自動または機械化モードで運転可能で、半自動（手持ち）SAWガンでの加圧・重力フラックス供給にも対応します。このプロセスはフラットまたは水平フィレット溶接姿勢には不向きですが、特殊な配置でフラックスを支持すれば水平姿勢も可能です。

この溶接プロセスでは、アークゾーンと溶融プールが、石灰、シリコン、酸化マンガン、フッ化カルシウムなどからなる粒状フラックスの層によって大気汚染から保護されます。溶融フラックスは導電性を帯び、電極と母材間に電流を流します。厚いフラックス層が金属を完全に覆うため、スパッタや火花が防止され、溶接プロセスの一部である強烈な紫外線放射とヒュームも遮断されます。

SAWは1935年に最初の特許を取得し、粒状フラックス層下の電気アークをカバーしました。ジョーンズ、ケネディ、ロサムンドによって開発されました。

SAWの用途

SAWプロセスは炭素鋼（構造物・容器建設）の溶接に適し、低合金鋼、ステンレス鋼、ニッケル基合金、サーフェシング用途にも使用されます。圧力容器（ボイラー等）の溶接、構造物、配管、土木機械、造船、鉄道建設、機関車、工作機械部品の修理などに広く適用されます。

SAWの特徴的な機能要素

• 溶接ヘッド：フラックスとフィラーメタルを溶接継手に供給
• フラックスホッパー：フラックスを貯蔵し、溶接継手へのフラックス堆積速度を制御
• フラックス：粒状フラックスが溶接部を大気汚染から保護。溶接金属を洗浄し、化学組成を調整（MIG、SMAWなど他プロセスでも同様の機能）
• 電極：フィラー材は標準ワイヤおよび特殊形状。ワイヤ径は通常1.6mm〜6mm

SAW機械の主要部品

溶接ヘッド、フラックスホッパー、フラックス、電極ワイヤ供給装置、電極、フラックス回収装置が主な構成要素。その他の一般的部品：

1. 消耗性電極
2. 電源
3. 粒状フラックス
4. ベースメタル
5. 電極ホルダー

SAWの作動原理

他のアーク溶接と同様に、ACまたはDC溶接機から電極に電流を供給。接合前にフラックスを溶接ゾーンに別途堆積させます。このフラックスは冷間時は不導体ですが、アーク熱で溶融すると良導体になり、電極とワークピース間の電流流通を可能にします。大気中に露出したフラックスは粒状のまま（未変化）で再利用可能。下層の溶融フラックスはスラグとなり、廃棄物として溶接後に除去が必要です。

所定速度で電極を継続的に継手に供給。半自動では手動で継手に沿って溶接。自動では、溶接ヘッドが固定ワーク上を移動するか、ワークが固定溶接ヘッド下で回転します。

SAWのメリットとデメリット

メリット

• 高堆積率
• プロセスが自動化されている
• 発煙が少ない
• エッジ準備（エッジトレーニング）が不要
• 屋内・屋外両方で実施可能
• フラックス層内にアークが埋没しているため酸化スパークの心配なし

デメリット

• 特定の金属には不向き
• 直線継手の容器・配管には不完全な場合がある
• フラックスの取り扱いが手間
• フラックスによる健康被害の可能性
• 溶接後のスラグ除去が必要

以上、サブマージドアーク溶接（SAW）の定義、用途、機器、作動原理、メリット・デメリットについて解説しました。高能率自動溶接プロセスの理解にお役立てください。