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溶接とは?特徴とメリット・デメリットについてご紹介

2021.10.30
機械加工

溶接とは?

溶接とは、金属同士をつなぐ加工方法で、数ある方法の中でも最も重要な加工方法の1つです。
金属を加工する際は板状の板金から製作するため、立体的な製品にするには溶接は欠かせない方法です。

また溶接にはたくさんの種類があることでも知られています。
それぞれの強度や外観に特徴があり、また得意とする材質や母材の板厚の条件も影響します。
そのため正しい溶接をするには溶接に関する知識を持っておくことが重要なのです。

溶接の種類と特徴

溶接はなんと60種類以上もの加工方法があり、それらは融接と圧接、ろう接に分類されます。
さらにそこから細分化され、主なものとしてはアーク溶接とレーザー溶接、抵抗溶接、ろう付けがあります。
ここからはこれらの種類と特徴について解説します。

アーク溶接

アーク溶接は火花が散る現象を利用した方法です。
離れた電極に電圧をかけ、2つの電極の間に電流が流れると強い光と熱を発します。
この際の光がアークで、同時に放出される熱を利用して溶接するのがアーク溶接なのです。

この溶接方法はさまざまな分野で広く使われており、装置の機構やガスによって分類されます。

レーザー溶接

レーザー光のスポットの大きさを変えて溶接や切断、また母材に模様を描くことが可能です。
金属加工に使用するレーザー光はかなり強力なので、母材を溶かして2つの材料を接合できるのです。

レーザー溶接の特徴は高速でゆがみのない溶接が行えることや、小さく絞り込んで溶接するのが可能なことです。
レーザー溶接に使われるレーザー光は高出力なので波長や収束性、輝度、品質などをコントロールする必要があります。

つまり、これは厚い板から薄い板までさまざまな素材の溶接を微細に行えるということです。
また小さく絞り込んで溶接できるので、細かい部分の溶接や融点が異なる素材同士を接合させる際にも重宝します。

抵抗溶接

この加工法はアーク溶接とは異なる方法で行われ、スポット溶接やシーム溶接などの種類があります。
特徴はなんといっても作業の効率化が望める点でしょう。

優れた技術が特に必要ないので、その分機械化や効率化が図りやすく、コストを下げて大量生産する場合に最適です。
ただし融接のように外から状態を把握できないので、作業の際は注意深く進めていく必要があります。

ろう付け

これは融点が高いろうを用いた接合方法で、トーチを利用した方法や高周波誘導加熱を利用した方法があります。

はんだ付けの接合を加速させるフラックスを使用せずに炉内で母材とろう材を加熱して冷却することで接合する「雰囲気ろう付け」などもあります。

以前から自動車のサイドパネルやトランクリッドの接合で用いられていましたが、最近では母材の間にワイヤ状のろう材を入れて光エネルギーで溶かして接合させるレーザーブレージングという技術も普及しています。

この方法で溶接することで、熱による変形を抑えデザイン性を損なわずに軽量な接合ができるのです。

 

溶接のメリットとデメリット

金属同士を接合させる方法としては溶接以外にも機械的接合や化学的接合などの方法があります。

最後に溶接のメリット・デメリットをご紹介します。

溶接を行うメリットの1つ目は接合が簡単でかつ強度を高く保てる点です。
たとえ加工する製品が接合が難しいといわれている形状であっても簡単に溶接できるほど、扱える形状が幅広いです。
さらに気密性や水密性も付与できる点もメリットでしょう。

溶接はコストや効率においても有利に働きます。
接合するための部品が少なくても済むので、その分コストダウンが図れますし、また組み立ての手間も省けるので効率化が望めます。

一方デメリットは高温や高圧がかかるため母材がゆがんだり変形したりすることです。
そのため寸法精度を一定に維持させるのが難しいと言われています。
また高温や高圧によっていくつかの材料は強度が下がることも懸念されます。

作業ミスが加工品に響きやすい点も難点でしょう。
完成品が破損したり欠陥が生じたりすることもあり、また一度接合すると破壊しないと解体できないので修正しにくいこともデメリットとして挙げられます。

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