3-1)溶接の種類

 溶接は、種々のエネルギーを利用して冶金的に接合する方法であり「二個以上の部材の接合に、熱・圧力もしくはその両者を加え、さらに必要であれば適当な溶加材も加えて、連続性をもつ一体化された1つの部材とする操作」とされています。

 溶接の利点としては、

 ・リベットやボルトなどの締結に比べて安価

 ・気密・水密性が良い

 ・継手の強度が大きい

 短所としては、

 ・加工時の高熱によって残留応力を生じ、変形が起こる

 ・不適切な溶接では溶接線に沿ってき裂が進展する危険性がある

 ・部材の取替えが難しい

 などがあげられます。

また溶接は、その接合機構面から ”融接” ”圧接” ”ろう接” に分類されます。

 

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融 接

 被溶接材(母材)の接合部を加熱、溶融して、母材の溶融金属あるいは母材と溶加材を融合させた溶融金属を生成し、それらの溶融金属を凝固させることによって接合する方法。各種のアーク溶接やレーザー溶接は融接の代表例となります。

アーク溶接

 アーク溶接は、アーク熱を利用して母材を溶融する溶接法で、様々な種類があり、種々の産業分野で広範囲に使用されています。アークを発生する電極の特性によって大別され、電極の溶融をほとんど生じない非溶極式(非消耗電極式)溶接と、電極が連続的に溶融、消耗する溶極式(消耗電極式)溶接の2種類に分類されます。

エレクトロスラグ溶接

 エレクトロスラグ溶接は、溶融したスラグ浴の中にワイヤガイドで案内されたワイヤを連続的に送給し、通電される電流によって生じる溶融スラグの抵抗発熱を利用してワイヤを溶融する溶接法です。

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ガス溶接

 ガス溶接は、可燃性ガスと酸素が結び付き、燃焼する際に発生する熱を利用して金属の接合を行う溶接方法です。

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レーザー溶接

 レーザー溶接は、発振器で作られた波長と位相がそろった光(レーザー光)をレンズで細く絞って照射することによって母材を加熱・溶融する溶接法です。

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電子ビーム溶接

 電子ビーム溶接は、加熱した陰極(フィラメント)から放出される電子を高電圧で加速し、電磁コイルで収束して高エネルギー密度のビームとして、これを真空中で母材へ入射する溶接法です。

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テルミット溶接

 アルミニウム粉末の酸化反応を利用して金属酸化物を還元し、元の金属に戻すことをテルミット反応と言います。テルミット溶接はこの化学反応を利用した溶接法で、レールや鉄筋の突合せ溶接などの現地溶接で用いられることが多くあります。

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圧 接

 圧接(pressure welding)とは溶接の一種で、金属の表面を密着させ、熱、圧力を加えることで原子同士を金属融合させて接合する方法。冶金学的には、抵抗溶接・鍛接・摩擦圧接などが、圧接に分類されます。

抵抗溶接

 抵抗溶接は、通電によって発生する抵抗発熱(ジュール発熱)で接合部を加熱し、温度上昇した接合部を強い力で加圧して接合する溶接法です。重ね抵抗溶接と突合せ抵抗溶接に大別されます。

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摩擦撹拌溶接

 摩擦撹拌接合(FSW:Friction Stir Welding)は、摩擦熱で軟化した接合部の金属を撹拌・混合して溶接する比較的新しい溶接法です。

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拡散接合

 拡散接合は、接合する母材同士を密着させ、真空中あるいは不活性ガス雰囲気中で再結晶温度以上かつ融点以下の温度に加熱し、できるだけ塑性変形を生じない程度に加圧し、接合面に生じる原子の拡散を利用して接合する溶接法です。

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爆発圧接

 爆発圧接は火薬の爆発によって瞬間的に発生する強い衝撃圧力を利用して、接合部を塑性変形させて接合する方法です。

摩擦圧接

 摩擦圧接は、突合せた2つの部材間に所定の力を加えた状態で、その一方(または両方)の部材を回転させ、両者の接触部(接合部)に発生する摩擦熱を利用して部材同士を接合する溶接法です。

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超音波圧接

 超音波圧接は、超音波による微小振動で発生する摩擦熱を利用して接合する溶接法です。

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ろう接

 ろう接は母材を溶融しないで継手を形成する溶接法であり、母材より低融点の溶融した溶加材(ろう材)を母材間の隙間に挿入して接合します。使用するろう材の融点によって大別され、融点が450℃以上のろう材を使用するものを”ろう付(Brazing)”,450℃未満のろう材を使用するものを”はんだ付(Soldering)”と言います。

 

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