佳秀工業では、金属・非金属を含めて年間に約400種類の材質の加工を行っています。『金属研究所』のコーナーでは、進化を続ける金属の新規素材や、様々な加工法の特徴について解説しています。今回は溶接構造用圧延鋼材(SM材)のブログに続いて、製造の要と言える溶接の中でも「TIG溶接」について紹介します。

目次
●溶接の種類
●アーク溶接の一種:TIG溶接の特徴
●TIG溶接のメリット3選
 溶接品質が良い
 共付けが可能
 溶接の仕上がりが美しい

溶接の種類

溶接には大きく3つの加工方法があります。

●「溶融溶接(融接)」
…溶接の中で最も一般的な加工方法。
素材に熱を加えることで被溶接材料(母材)を溶融させ、冷却することで凝固し、接合させる。

【種類】
・アーク溶接
・レーザー溶接
・ガス溶接
・電子ビーム溶接 など

●「加圧溶接(圧接)」
…被溶接材料同士に機械的圧力と熱や電流などを加え、固体のまま接合する方法。

【種類】
・ガス圧接
・摩擦圧接
・爆発圧接 など

●「ろう付け(ろう接)」
…被溶接材料を溶かさずに溶加材のみで接合する方法。

【種類】
・フラックスろう接付け
・雰囲気ろう付け
・はんだ付け(軟ろう)

アーク溶接の一種:TIG溶接の特徴

「TIG溶接」は溶融溶接のアーク溶接に分類される溶接方法です。
アーク溶接には
●放電電極が溶ける消耗電極式(溶極式)
●放電電極が溶けない非消耗電極式(非溶極式)
の2様式があり、TIG溶接は放電電極が溶けない非消耗電極式に分類されます。

アークと呼ばれる放電を利用するこの方法は、電極間を流れる電流により周囲の気体を絶縁破壊し、金属を溶かすだけでなく気化させるほどの高熱を発生させます。

TIGとは「Tungsten Inert Gas」の略で、放電極(電極棒)にタングステンを使用してシールドガスの中で行う溶接方法です。

母材に通電させるための電極に金属で最も融点が高いタングステンを使用することで、アーク放電の高温・高電流にも対応し、工業で使用されている導電性のある金属・合金のほとんどを接合することが可能です。

シールドガスは文字通り溶接金属を保護するためのガスで、溶接中の金属と反応を起こすような空気(O2・CO2など)や湿気(H2)を遮断する役割を持っています。加えてTIG溶接の場合は、電極であるタングステンが高温下で酸化を起こすと通常よりも融点が低くなってしまうため、シールドガスとして使用できるのは、不活性気体が含まれたアルゴンガス(Arガス)・ヘリウムガス(Heガス)・Ar+He混合ガス・Ar+H2(水素)混合ガスの4種に限定されています。

高価なタングステンを使用していることや、作業中は常にガスを放出しなければならないこと、他の溶接方法に比べると時間がかかることからやや高コストとなるため、精度が問われる医療機器や美観を重視する建築用建造物などに利用されることが多い溶接方法です。

TIG溶接のメリット3選

①溶接品質が良い
②共付け(ナメ付け)が可能
③溶接の仕上がりが美しい

①…溶接品質が良い

TIG溶接には溶けた金属が弾ける「スパッタ」や、溶融中に母材が吸収した気体と金属内の元素が結合することで生成される非金属物質「スラグ」、溶融金属に溶け込んだ酸素や窒素などの成分が放出されず気泡になる現象「ブローホール」などの溶接欠陥が発生しにくい特徴があります。
これはシールドガスで空気を遮断することでアークの安定と空気の混入を防いでいるためで、薄板や形状が複雑な溶接にも高い品質を維持することができます。

②…共付け(ナメ付け)溶接が可能

主にステンレスの薄板に使用される溶接方法です。
溶加材を使用せずに母材同士を溶かしながら接合するため素材同士の馴染みが良く、ルート間隔が極端に狭いのが特徴です。ビードの盛り上がりが出ないのでグラインダーなどの後工程を短縮することができます。
また母材以外の不純物が混入することがないので、航空機部品などの高い品質、精巧さを求める製品には適した溶接方法です。

③…溶接の仕上がりが美しい

作業中の視認性が良いことと溶接速度が遅いことが功を奏し、TIG溶接ではよく見て丁寧に接合を行うことができます。
そのため品質が良いだけでなく、仕上がりが滑らかで美しいのも大きな特徴です。
溶接欠陥が少なく美しく仕上がるTIG溶接は、細かく複雑なものや美観を重視するものの加工に向いていると言えるでしょう。

最後に

溶接は製品を作る上で欠かせない工程であり、またそれを担う職人もなくてはならない存在です。
条件ごとに一つ一つ手で繋ぎ合わせていく溶接の世界は実に奥深く感じますね。

「溶接」の手に想いを込めて永く役立つ製品を作りたい

ステンレス溶接工として働く社員のインタビュー記事です。
佳秀工業ではお客様に想いを込めて高品質な製品を作り続けて参ります。

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