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13年目のプロ製缶工
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構造物鉄工1級|製缶1級|その他多数の資格保有

溶接とは?メリットとデメリットや種類を初心者向けに解説!

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鉄工業といえば溶接というイメージを持っている方は多いはずですが、具体的にはどのような作業なのでしょうか?

実は溶接と言っても種類はさまざまで、プロの溶接工は数ある選択肢の中から最適な方法で施工しています。

この記事では溶接の種類やメリット・デメリットを解説します。溶接の基本的な知識を知りたい方は最後までご覧ください。

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目次

溶接とは鉄同士を溶かして接合すること

熱や圧力を用いて融点温度まで上げ、鉄を”溶”かして”接”合させる技術のことを溶接といいます。鉄の融点は約1535℃ですが、溶接時の加熱温度は5000〜20000℃までに至ります。

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接着しているアイスクリーム同士が溶けて固まるとくっつく現象と同じです。

溶接はただ鉄同士をくっつければ良いというわけではありません。溶接の出来次第で製品の外観が全く違いますし、しっかり溶け込んでなければ溶接部が破損し製品が壊れてしまいます。

そのため、重要な製品の場合は溶接がしっかり溶け込んでいるか検査します。検査で不合格となれば最悪の場合全てやり直しとなり、無駄なコストが発生してしまいます。

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溶接工は実力の差が現れやすい職業です。腕が良くないと重要な仕事は任されません。

また、溶接にはたくさんの資格種類があることや、溶接技術を競う地区大会や全国大会があることから、自分のレベルを知る基準が多いという特徴もあります。

溶接は3つの種類に分かれる

溶接は大まかに3つの種類に分かれます。

  1. 融接
  2. ろう接
  3. 圧接
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溶接の種類をさらっと説明します!

融接

融接は、材料を高温で溶かして一体化させる方法です。熱源としてアークやガスフレームを使用し、材料同士を溶融させて接合します。被覆アーク溶接や半自動溶接が融接の代表的な方法です。

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多くの人がイメージする溶接です!

ろう接

ろう接は、低融点の溶加材を使用し、材料を溶かさずに接合する方法です。主に非鉄金属や薄い金属の接合に適しており、美しい仕上がりを実現できます。

圧接

圧接は、材料を摩擦や爆発で加熱し、高い圧力で接合する方法です。装置が比較的簡単であり、コストが安いというメリットがあります。

融接が最も使われる溶接方法

上記のように溶接にはいくつか種類がありますが、その中でも融接が最も一般的で幅広く用いられています。

大きい素材・複雑な構造・狭い場所でも対応しやすいことや、頑丈に溶接できることというメリットがあるからです。

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溶接といえばこの方法をイメージする人が多いですよね。

ただし技術も必要で、品質は溶接工の実力に左右されます。どんな条件でも高品質を保てる溶接工になるには多くの時間と経験を要するでしょう。

融接の種類

融接にもさまざまな種類があり、その中でも被覆アーク溶接、半自動溶接、TIG溶接が代表的です。

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それぞれの特徴を説明します。

被覆アーク溶接

被覆アーク溶接は、材料と同じ材質の棒との間にアークを発生させて接合する方法です。

ホルダーと呼ばれる部品に溶接棒を挟み、棒の先端を材料に当てることでアークが発生します。

被覆アーク溶接の機械は構造がシンプルで小型なため、容易に現場へ持って行けることがメリットです。

また、溶接の弱点である風の影響を受けにくいため、屋外での溶接にも適しています。

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溶接時に発生するガスやスラグによるシールドに加えて、溶接棒の被覆が風から守ってくれます!

手溶接と呼ばれることもあります。

半自動溶接

送球装置と呼ばれる機械にコイル状に巻かれた針金のような溶剤(溶接ワイヤー)をセットし、自動でワイヤーを送りながら溶接する方法です。

被覆アーク溶接に比べて溶着速度が速いことや、溶け込みが深いため効率が良いというメリットがあります。

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スイッチを押すだけで溶接できるので楽です!

そのため、現在最もポピュラーな方法で、多くの溶接会社がメインとして使用しています。

TIG溶接

TIG溶接はタングステンという電極からアークを発生させ、そこに溶加棒という溶剤を足していく溶接方法です。

外観が綺麗で内部に欠陥が出にくく、他の溶接に比べて火花が飛び散らない・騒音もほぼないというメリットがあります。

ただ、溶接スピードが遅いというデメリットもあります。また、難易度も高く、経験を積んだ溶接工でなければ上手く扱えません。

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気密性を求める製品に用いられることが多い溶接です!

溶接のメリット

鉄同士を接合する方法は溶接だけではありません。しかし溶接が多用されるのには理由があります。溶接のメリットは以下の4点です。

  • 気密性が高い
  • ボルト・ナットに比べて軽量
  • 工数を抑えられる
  • 自由度が高い
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それぞれ説明します!

気密性が高い

溶接は材料同士を溶かして接合するため、接合部が隙間なく密着し気密性が高いというメリットがあります。このため、圧力容器や蒸気やガスなどのエネルギー配管など、漏れてはいけないものも完全に防げます。

ボルト・ナットに比べて軽量

溶接以外に、ボルトとナットを用いた接合方法も主流ですが、溶接の場合はボルト・ナットでの接合に比べて余計な部品が不要となり、その分軽量化となります。

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溶接は航空機や自動車など軽量化が求められる分野でも活躍します!

工数を抑えられる

ボルト・ナットでの接合を採用した場合、材料に穴をあける必要があるうえに設計の手間も増えます。また、部品の発注先とのやりとりも必要です。

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ボルトとナットを取り付ける手間もありますね。

その点溶接は特に大きな段取りは不要で、工数があまりかからないというメリットがあります。

自由度が高い

ボルト・ナットでの接合には穴が必要で、あける場所にはどうしても制限や条件があります。

その点溶接は穴が不要なうえに接合箇所を自由に選択できます。複雑な構造にも対応できるため非常に便利な工法です。

溶接のデメリット

溶接にはデメリットもあります。それが以下の3点。

  • 溶接の熱で変形する
  • 技術力が問われる
  • 解体が困難
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こちらもそれぞれ説明します!

溶接の熱で変形する

溶接部分は5,000〜20,000℃の熱がかかったあとに急冷することで縮みます。この時に溶接部を起点に変形してしまうことがデメリットです。

製品を作るときは溶接による変形を考慮し、あらかじめ逆方向に変形させておいたり、補強材で拘束するなど対策を施すのですが、構造が複雑になるにつれ変形は予測できなくなっていきます。

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いかに変形を抑えるかが肝となります!

熱変形を直したり抑える役割を担うのが製缶工です。製缶工の仕事内容は製缶工とは?仕事内容やきつい点と将来性を経験12年のプロが解説で解説しているので興味がある方はこちらもご覧ください。

技術力が問われる

溶接の効果を十分に発揮するには溶接工の技術が必要不可欠です。溶接工によって溶接の質が変わると言っても過言ではありません。

一流の溶接工になるためには相応の練習と経験が必要です。ある程度のレベルまで達するには時間を要するというデメリットがあります。

解体が困難

溶接された製品の解体には切断や切削が必要となり、時間がかかります。

万が一製品の部材取り付け位置を間違えて溶接してしまった場合など、大幅なタイムロスとなってしまいます。

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溶接前の品質チェックが重要です。

まとめ:溶接はものづくりに欠かせない技術

溶接について、初心者向けに説明しました。

溶接は多くの業界を支える欠かせない技術で、溶接がなければ我々の生活は成り立たないといっても過言ではありません。

溶接に興味がある方は是非一流の溶接工を目指してみてください。

今回は以上です。

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