アーク溶接(MIG/MAG、TIG、被覆アーク)

しくみ

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   回路を閉じる。 電源からケーブルを通してトーチに電流を送り、母材につけたアースクランプで戻します。一般的な設定は、数十から数百アンペアで、電圧はわずか 10–35 V ほどです。

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   アークを出す。 ワイヤが金属に触れて引き戻されると、電気アーク(熱くて電気を通すガスの中を流れ続ける火花)が発生します。温度は摂氏数千度に達します。

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   溶融池をつくる。 アークが両方の部品の縁を溶かし、液体の金属の小さな水たまり、溶融池になります。参考までに、鋼は約 1,500 °C で溶けます。

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   溶加材を送る。 MIG/MAG では、モーターが細いワイヤをトーチから休みなく送り出します。先端がアークで溶けて溶融池に滴り落ち、継手を埋める金属になります。

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   溶融池を保護する。 ノズルから流れるガスが空気を押しのけます。これがないと、酸素と窒素のせいでブローホール(閉じ込められた気泡)ができ、溶接部がもろくなります。

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   進めて、固める。 溶接工またはロボットが、継手に沿ってトーチを動かします。その後ろで溶融池が固まり、両方の部品と一体になったビード(溶接金属の盛り上がった筋)になります。

主なポイント

材料

炭素鋼とステンレス鋼(3方式すべて)。アルミニウム、チタン、銅、ニッケル合金は、おもに TIG か MIG

代表的な部品

鉄骨フレーム、自動車シャシー、配管、タンク、船体、橋、自転車フレーム

部品サイズ

厚さ約 0.5–1 mm の薄板(TIG)から、100 mm を超える厚板(多層溶接)まで。組立品はどんな大きさでも可

精度

溶接組立品でおよそ ±1 mm。熱ひずみが最大の制約なので、精度が必要な面は溶接後に機械加工します

表面仕上げ

盛り上がったさざ波状のビード。スパッタ(MIG)やスラグ(被覆アーク)は除去が必要。見た目が重要なら平らに研削します

向いているロット数

1品ものや補修から、ロボットによる量産まで

金型・設備コスト

手動セットで数百から数千ドル。ロボットセルはおよそ 10 万ドル以上

速度

手溶接でおよそ 1 分あたり 0.1–0.5 m の溶接。TIG がもっとも遅く、ロボットがもっとも速い

強みと限界

使われる場所

• 建設鉄骨の梁、柱、橋桁
• 自動車シャシー、サスペンションアーム、排気系(ロボット MIG)
• エネルギーパイプライン、圧力容器、風力タワーの各セクション
• 造船船殻板、甲板、フレーム
• 航空宇宙と食品機器薄いステンレスやアルミの部品(TIG)
• 補修と農業被覆アーク溶接による機械の現場補修

見分け方

• 継手に沿って盛り上がったビードに、細かな半月形のさざ波が出ます。きれいな TIG ビードは、積み重ねたコインの列のように見えます。
• MIG 溶接の横に付着した、小さな金属の粒(スパッタ)。
• ステンレス鋼の溶接部のそばに出る、麦わら色、青、虹色の焼け色。
• 被覆アーク溶接では、ビードが粗く、ガラス質のスラグが残っています。

比較

動画を見る

4 Types of Welding Explained: MIG vs TIG vs Stick vs Flux Core

TimWelds · 各方式の違いを並べて比べる

MIG Welding Basics

Miller Welders · MIG トーチ、ワイヤ送給、溶融池のクローズアップ

TIG Welding 101 // Basics In Under 15 MIN!

DIY PRO · タングステン、溶加棒、アークのクローズアップ

FANUC Robots Arc Weld A Large Compactor Drum Using Coordinated Welding

FANUC America · 工場のセルで大きな部品を溶接するロボット

実写真を見る

• Wikipedia: アーク溶接 — 溶接工、トーチ、ビードの写真つき概説
• Wikipedia: ガスメタルアーク溶接 — MIG/MAG のトーチ、セットアップ、溶接部のクローズアップ
• Wikipedia: ガスタングステンアーク溶接 — TIG のトーチ、タングステン電極、アークの写真
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