第 7 章接合
接合
接合の工程は、複数の部品から 1 つの永久的な部品をつくり、接合部が中身の詰まった金属やプラスチックのように荷重を伝えるようにします。どれも 1 つの原理を共有しています：2 つの部品のきれいな原子を、結合するほど近づけること。溶融、圧力、摩擦、溶けた溶加材は、そこに至るための違う方法にすぎません。
基本の考え方
どの金属表面も、原子の結合を妨げる酸化物や汚れで覆われています。接合工程は、その障壁を突破しなければなりません。融接は両方の部品の縁を溶かし、1 つの溶融池に流れ込ませて、一緒に凝固させます：アーク溶接、抵抗スポット溶接、レーザー溶接、電子ビーム溶接。固相接合は部品を決して溶かさず、きれいな面を、摩擦、振動、爆風でこすり、押し付けて結合させます：摩擦攪拌接合、超音波溶接、爆発圧接。ろう付けとはんだ付けも部品は固体のままですが、別の溶加材を溶かして、金属の接着剤のように隙間に流し込みます。2 つのチョコレートの塊をくっつけると考えてください。両方の縁を溶かしてくっつける（融接）、強く押し付けてくっつける（固相接合）、溶けたキャラメルで貼り合わせる（ろう付け）ことができます。ボルト、リベット、接着剤も部品を接合しますが、このコースの対象外です。
この章の 8 のプロセス
7.1ショートアーク溶接(MIG/MAG、TIG、被覆アーク)溶融接合:電気アークで母材の縁と、たいていは溶加材を溶かすレッスンを開く
7.2抵抗スポット溶接融合:電流のパルスが、クランプした板のあいだにナゲットを溶かしてつくるレッスンを開く
7.3ろう付けとはんだ付け溶加材だけが溶ける:融点の低い溶加材が、狭い隙間に流れ込むレッスンを開く
7.4レーザー溶接融合:集光したレーザーがキーホールをあけ、狭くて深い溶接をつくるレッスンを開く
7.5電子ビーム溶接溶融接合:真空中の電子ビームで、非常に厚い金属を溶接するレッスンを開く
7.6摩擦攪拌接合固相接合:回転する工具が、軟化した縁をかき混ぜて一つにするレッスンを開く
7.7超音波溶接固相接合：高速の振動で、小さな接合部を 1 秒足らずで結合するレッスンを開く
7.8爆発圧接(クラッディング)固相接合:爆発が一方の板をもう一方に叩きつけるレッスンを開く並べて比較
| プロセス | ひとことで | 向いている用途 | ロットサイズ | 精度 |
|---|---|---|---|---|
| 7.1アーク溶接(MIG/MAG、TIG、被覆アーク) | 溶融接合:電気アークで母材の縁と、たいていは溶加材を溶かす | 鋼のフレーム、パイプ、船、補修 | 1 点ものから量産まで | 約 ±1 mm。限界は歪み |
| 7.2抵抗スポット溶接 | 融合:電流のパルスが、クランプした板のあいだにナゲットを溶かしてつくる | 車体など、薄板 | 量産 | スポットで約 ±1 mm 以内 |
| 7.3ろう付けとはんだ付け | 溶加材だけが溶ける:融点の低い溶加材が、狭い隙間に流れ込む | パイプ、電子部品、異種金属 | 1 点ものから数百万の接合部まで | 良好。部品は溶けない |
| 7.4レーザー溶接 | 融合:集光したレーザーがキーホールをあけ、狭くて深い溶接をつくる | 車体、電池、医療部品 | 大規模シリーズ | 約 ±0.1 mm |
| 7.5電子ビーム溶接 | 溶融接合:真空中の電子ビームで、非常に厚い金属を溶接する | 航空宇宙と高付加価値部品 | 小規模から中規模 | 約 ±0.1 mm |
| 7.6摩擦攪拌接合 | 固相接合:回転する工具が、軟化した縁をかき混ぜて一つにする | アルミニウムの長い継ぎ目 | 中規模から大規模 | 1 mm の何分の一かで、歪みが小さい |
| 7.7超音波溶接 | 固相接合：高速の振動で、小さな接合部を 1 秒足らずで結合する | プラスチックのハウジング、ワイヤー、電池のタブ | 大規模シリーズ | 約 ±0.1 mm |
| 7.8爆発圧接(クラッディング) | 固相接合:爆発が一方の板をもう一方に叩きつける | 異種金属のクラッド板 | 1 点ものの板 | 低い。あとで機械加工する |
このファミリー内での選び方
- 厚い鋼構造物、補修、屋外作業： まずアーク溶接から。安価で、持ち運べ、柔軟です。
- 薄い重ね板を大量に： 抵抗スポット溶接。連続した継ぎ目や、歪みを減らしたいならレーザー溶接に切り替えます。
- 融接が難しい、または歪んではいけない金属： アルミニウムの継ぎ目には摩擦攪拌接合、薄い箔やプラスチックには超音波溶接、大型のクラッド板には爆発圧接。
- 高価な部品での、非常に深くて非常にきれいな溶接： 電子ビーム溶接。ただし、部品が真空チャンバーに収まる場合に限ります。
- 溶けてはいけない、異種または繊細な部品： ろう付け、または電子機器や軽い荷重ならはんだ付け。
キーワード
- 融接
- 両方の部品の縁を溶かして、1 つの塊として凝固させる接合。
- 固相接合
- 溶かさずに、きれいな面への圧力、摩擦、振動で行う接合。
- 溶加材
- 接合部を満たすために加える追加の金属で、ワイヤー、棒、ペーストなどの形をとります。
- 溶融池
- 熱源の下にできる、溶けた金属の小さな水たまり。
- 熱影響部
- 溶接部の隣にある、変化するほどには加熱されたが、溶けなかった金属。
- キーホール
- 金属蒸気の細い通路で、レーザーや電子ビームが深く溶接できるようにします。
- シールド
- 高温の金属に空気を近づけないための、ガス、フラックス、または真空。
- 毛細管現象
- 液体を狭い隙間に引き込む力。ろう付けとはんだ付けで利用されます。