溶接は大きく分けると3種類！それぞれの特徴と具体例を紹介！

溶接には種類があることを知っているでしょうか。

今まで溶接の技術はあまり数がないと思っていた人も全体像を理解してみると、機械や器具のメンテナンスや配管工事などで溶接を使えることがよくわかります。

この記事では溶接の種類を大別し、それぞれの特徴と具体例を紹介します。

 

そもそも溶接とは？

溶接とは接合する技術というイメージがあるかもしれませんが、具体的にどのようなプロセスを指すのかを知らない人もいるでしょう。溶接とは二種類の金属を一体化させることを指します。

金属の種類が同じでも、違っていても、きちんと連続性があるように接合して、作業後に両者が一体的な状態になっていれば接合です。一般的にはイオン結合や金属結合、共有結合などを利用して金属間の一体化を実現しています。

金属素材同士を糊付けしただけでは溶接ではなく、安定した連続性のある結合を作り上げる操作が求められるのが特徴です。

 

溶接の3つ種類と特徴

溶接は大別すると3つの種類があります。

融接、圧接、ろう接と呼ばれていて、さらに細分化していくとさまざまな種類が存在します。ここではまずは3種類の溶接方法について特徴を見ていきましょう。

 

融接

融接は溶融溶接とも呼ばれるプロセスです。

簡単に言えば、2つの金属材料を加熱して溶かして接合する方法です。母材と呼ばれる溶接に使用する側の材料を融点以上に加熱して液相状態にして接触させ、冷却して液相から固相に戻るプロセスを経て接合します。

 

圧接

圧接は圧力によって母材を接合する方法です。

加圧溶接とも呼ばれるプロセスで、母材に圧力を加えて接合を促します。圧力だけでなく熱も加えて接合を促進することも多く、使用する素材によって適切な条件を選定することが圧接では欠かせません。

 

ろう接

ろう接は母材を一切溶かさずに接着剤として機能する材料を使用して2つの金属を接合します。

ろう接では融点の低い素材を使用して加熱し、溶解させて2つの金属に浸透させます。そして、接着材が冷えて固体になったときに両方の金属と融合して連続した接合が形成されるという仕組みです。

 

融接の代表的な方法

溶接の中でもよく用いられているのは融接です。

融接には多くの種類があるので、代表的な例と特徴を解説します。

 

ガスシールドアーク溶接

ガスシールドアーク溶接はシールドガスと呼ばれるガスを用いて、金属と金属の溶接面を空気から遮断しながらアーク溶接をする方法です。

アルゴンやヘリウムなどの不活性ガスに炭酸ガスなどを混合したガスをシールドガスとして使用して溶接するマグ溶接と、不活性ガスをシールドガスにするミグ溶接が典型的な方法として知られています。

 

ティグ溶接

ティグ溶接もガスシールドアーク溶接の一種ですが、電極に工夫をしているのが特徴です。

ティグ溶接では電極として溶解するリスクがないタングステンを使用します。タングステンを電極にするとスパークが起こらないので、きれいな仕上がりにできるのがメリットです。

 

プラズマアーク溶接

プラズマアーク溶接はアルゴンガスなどの不活性ガスとタングステン電極を用いて、プラズマを発生させる融接の方法です。

溶け込みが深くて狭い範囲でも強い接合を形成できるのがメリットですが、コストが高いので使用場面の検討が必要とされる方法です。

 

レーザー溶接

レーザー溶接は高エネルギーのレーザーを使用して融接する方法です。

レーザーは焦点を絞って照射できるため、細かい部分の精密な接合が必要とされるときに有用な方法です。

異種金属の接合にもよく用いられていて、レーザー技術の向上によって汎用性が高まってきています。

 

被覆アーク溶接

被覆アーク溶接棒を使用するのが被覆アーク溶接です。

母材と被覆材を被せた電極の間にアークを発生させて融接します。昔からよく用いられてきた技術ですが、近年ではマグ溶接やミグ溶接に比べると使われなくなってきています。

 

圧接の代表的な方法

圧接も現場では頻繁に用いられている溶接の方法です。ここでは溶接の代表的な方法の特徴を解説します。

 

抵抗溶接

抵抗溶接にはスポット溶接とプロジェクション溶接があります。どちらも母材を挟み込んで圧力をかけて、電流を流すことによって溶接するのが共通点です。

スポット溶接では単純に圧力をかけますが、プロジェクション溶接では母材の一方に突起を施しておいて溶接の効率を向上させます。

 

摩擦圧接

摩擦圧接は母材同士に圧力を加え、高速で摩擦させることにより熱を発生させて金属を溶融させるのが特徴です。

摩擦熱による融接と言うこともできます。摩擦抵抗が大きい素材同士のときに有効で、母材が摩擦で変形しない程度の強度を持っていることが必要とされる方法です。

 

ろう接の代表的な方法

ろう接は溶接の方法として便利なので頻繁に活用されています。

ここではろう接の中でもよく用いられている方法と全体としての特徴を紹介します。

 

軟ろう付け

軟ろう付けは450℃以下で融解する素材を使用して接合する方法です。融点の低い金属同士の接合に使用されるほか、プラスチック材料と金属の接合でも用いられています。

 

硬ろう付け

硬ろう付けは450℃以上で融解する素材で溶接する方法です。高温でも溶融しない金属同士の接合でよく用いられているます。

 

ろう接の特徴

ろう接ははんだ付けを代表として簡単に同種・異種の金属や材料を溶接できる方法が多くあるのが特徴です。

プラズマを発生させたり、高い圧力で母材を押し当てたりする必要がないため、設備要件が低いのがメリットです。

ただ、母材との親和性が高い材料を選んでろう接をしないと強度が低くなるリスクがあります。

 

まとめ

今回は溶接の種類を大別し、それぞれの特徴と具体例について紹介しました。

溶接には融接、圧接、ろう接の3種類があり、2つの金属の接合方法について特徴を持っています。

それぞれに特徴的な方法が多数あるため、用途や目的に応じて適切な溶接方法を選ぶのが大切です。使用する金属の種類による適合性もあるので、プロに依頼して溶接の仕方を検討してもらいましょう。