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溶接の種類|方法/特徴/強度/免許/使い分け/欠陥など

転職ノウハウ

現場仕事をしているとよく火花を散らしている職人がいます。その人たちは溶接をしています。一言で溶接と言っても様々な種類の溶接があり、やり方も違います。今回はその様々な溶接の種類をご紹介します。溶接に興味のない方も、これから始めたい方もぜひ読んでみてください。

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溶接の種類

溶接には様々な種類があります。溶接とは2つの物の一部を溶かしたり圧力を加えたりしてくっつける作業のことです。 今回はその溶接の種類・方法・特徴・強度・使い分け・鉄部分が薄い場合の溶接方法、溶接免許の資格や試験、溶接欠陥の種類、溶接ワイヤーの種類等を記載しています。溶接に興味のある方や、溶接にはどんな種類があるのか等を知りたい方は見て学習してください。

一覧

それでは溶接の種類をご紹介致します。 まず溶接の種類には「融接」や「圧接」や「ろう付け」と呼ばれる種類があります。その中でも皆様がご存知の溶接(融接等)が大きく分けて5種類あり、またその中にも8種類に分かれている溶接の種類があります。 記載すると、「ガス溶接」と「アーク溶接(被覆アーク溶接・ティグTIG溶接・アークスポット溶接・アークスタッド溶接・ガスシールドアーク溶接・セルフシールドアーク溶接・サブマージアーク溶接・プラズマ溶接)」と「エレクトロスラグ溶接」と「電子ビーム溶接EBW」と「テルミット溶接」等があります。 特に「アーク溶接」は8種類もあり溶接の奥深さを伺えます。

方法①

「ガス溶接」は融接の一種でアセチレンやLPGといった可燃性ガスと酸素を利用し熱燃焼で溶接材を使用し接合します。 「アーク溶接」も融接の一種で金属材料(母体)と溶接棒との間にアークを発生させて行う溶接方法です。鉄系材料の溶接に最もよく利用される溶接方法です。 「被覆アーク溶接」は金属の棒(心線)に被覆と呼ばれるフラックスや保護材などを巻いた溶接棒を電極として、母材との間にアークを発生させて溶接します。 「ティグTIG溶接」は電気を用いたアーク溶接方法の一種で、TはTUNGSTENでIはINERTでGはGASの略であり、電極棒に消耗しない材料のタングステンを使用して、別の溶加材(溶接棒)をアーク中で溶融する方法です。

方法②

「アークスポット溶接」は母材の一点にアークを集中させて溶接する方法です。 「アークスタッド溶接」はボルトや丸棒(スタッド)の先端と母材との間にアーク溶接と同じように、アークを発生させて、そのアークの熱エネルギーで金属を溶融させ、溶融部分にスタッドを押し付けて行う溶接方法です。 「ガスシールドアーク溶接」はガスで溶接面を空気から遮断(シールド)しつつ溶接を行うアーク溶接です。電流によって発生するアーク放電の熱を利用する溶接技法であるアーク溶接において、高温となった金属が酸素と反応しながら酸化するのを防ぐために、不活性のガス(気体)を噴射しながら行う手法で、使うガスはアルゴンやヘリウムといった不活性ガスやこれらと二酸化炭素(CO2)の混合ガスなどがあります。

方法③

「セルフシールドアーク溶接」はアークや溶着金属を大気から遮へいするためのシールドガスを外部から供給しないで行うアーク溶接のことです。その代りにフラックス入りワイヤを用いて溶接します。 「サブマージアーク溶接」は粒状のフラックス(融剤)と溶接ワイヤを使用する溶接で、溶接部に沿ってフラックスを供給し、その中にワイヤを供給して溶接を行う、自動溶接法として最も代表的なものです。 「プラズマ溶接」は非消費電極式アーク溶接に属し、TIG溶接と同様にタングステン棒を電極に用います。アークを水冷インサートチップの孔を通過させて母材に移行させます。それによりウォール効果とサーマルピンチ効果を受け、エネルギー密度の高いアーク溶接になります。

方法④

「エレクトロスラグ溶接」は電導性の溶融スラグに電流を通じて高温を発生、スラグ中に連続的に溶接棒を供給し、母材とともに溶融する溶接方法です。 「電子ビーム溶接EBW」は真空中でフィラメントを加熱させ、放出された電子を高い電圧で加速させ、電磁コイルで収束させたうえで、母材に衝突させ溶接を行う方法です。 「テルミット溶接」は溶接継目の一つで、酸化金属とアルミニウム間の脱酸反応を溶接に応用する方法です。

特徴①

「ガス溶接」の特徴は金属が溶けるまでの加熱時間が長いのが特徴でこれにより溶接部分をゆっくりと確認しながら作業でき溶接不良が起きにくいです。それから、ガスの制御が簡単なので、熱の管理もできやすく薄く脆い金属にも使用しやすいです。 「アーク溶接」の特徴は溶接速度がとても速く、適切なアーク溶接を行えば溶接部の強度はかなり高いが、溶接時に発生する光が強く溶接箇所が見にくい為、初心者の失敗が多く加工者の技術を必要とします。 「被覆アーク溶接」の特徴はアークの出す高温で母材が溶け金属の溶融池ができ、さらに溶けた溶接棒が溶滴となって母材と融合します。この時、溶接棒のフラックスは高音のアークによって分解され、ガスとなってアークと溶融池を大気から保護し、アークを安定化させます。さらに風に強い為、屋外の溶接の時に被覆アーク溶接を使用します。 「ティグTIG溶接」の特徴はあらゆる金属の溶接に適用できるので、ステンレスや非鉄金属(アルミニウムなど)の溶接もできます。さらにティグ溶接の電極に用いられるタングステンの融点は金属の中で最も高く作業が長時間にわたっても高温に耐えられます。

特徴②

「アークスポット溶接」の特徴は薄板を重ね合わせた状態の溶接に適しています。溶接の熱による板の歪みがなく、接着剤でくっつけたくらいの仕上がりになります。 「アークスタッド溶接」の特徴は母体に穴を開けたり、ねじ加工をする必要がなく、短時間で加工ができ、自動車の内外装部分をボディに取り付ける時に使用します。 「ガスシールドアーク溶接」の特徴はガスが材料に対して、溶接材を繰り出す機構をもつ器具先端などから噴射されるが、これは溶接面より酸素を含んだ空気を押しのけつつ奪いながら環境に放出されるため、人が作業する場合は換気が必要ですが、産業用ロボットを使用する際は換気は配慮されません。

特徴③

「セルフシールドアーク溶接」の特徴は炭酸ガスを使用しません。 「サブマージアーク溶接」の特徴は能率や溶接部の品質がよいことや、溶け込みが深くスパッタの飛散が少なく、機械が比較的大きくなります。(サブマージアーク溶接機) 「プラズマ溶接」の特徴は熱集中性が良い為、ビート幅が狭く高速溶接が可能です、さらにアーク指向性が高く、スパッタが発生せず、電極消耗が少ないため、長時間高品質の溶接ができ自動溶接に最適です。

特徴④

「エレクトロスラグ溶接」の特徴は溶融したスラグ・金属がこぼれないよう水冷銅壁が囲みます。おもに25mm以上の厚鋼板の突合せ縦向き溶接に適用されます。 「電子ビーム溶接EBW」の特徴は高真空中で溶接を行う為、大気の汚染がなく、薄板から厚板まで溶接が可能です。 「テルミット溶接」の特徴は溶接作業が比較的単純で、溶接器具の設備費が安く、溶接に電力を使用しないことと、溶接所要時間が比較的短いことが特徴です。

強度

溶接の種類による強度の違いは一言では言えません。なぜなら、溶接する材料の成分や性質とそれぞれの溶接方法で加えられる溶接入熱量と冷却速度の関係で溶接の強度が変わるので、種類別の強度の違いは一言で言えません。 一言そえるなら、溶接はしっかりくっつきますと言えるでしょう。

使い分け

溶接の種類の使い分けは、溶接を使う現場や環境によって変えましょう。例えば、電気が無く引火しない現場ならガス溶接がおすすめです。そして電気がある現場ならアーク溶接がおすすめです。流れ作業になる溶接なら断然、機械での自動溶接がおすすめします。 ですので、溶接の種類の使い分けは、その場の状況・使用方法などで使い分けましょう。

鉄部分が薄い場合の溶接方法

鉄部分が薄い場合の溶接方法は、アーク溶接を少しずつ点々と穴が開かないように溶接するか、先にも記載しました通りアークスポット溶接をおすすめ致します。 鉄部分が薄い場合の溶接は気を付けないとすぐに穴が開いてしまうので、かなり気を付けて溶接して下さい。

溶接免許

それではこれから溶接の免許の事について、資格と試験について説明致します。

資格

資格の種類は手溶接(アーク溶接・ガス溶接)、半自動溶接、ステンレス鋼溶接、チタン溶接、プラスチック溶接、銀ろう付、すみ肉溶接、基礎抗溶接、石油工業溶接などがあります。 その他にガス溶接作業主任者、アーク溶接作業者、アルミニウム技能者、PC工法溶接技能者、ボイラー溶接士、溶接管理技術者、溶接作業指導者などもあります。

試験

溶接の試験についてアーク溶接とガス溶接の二種類をご紹介致します。 アーク溶接は「アーク溶接特別教育」と言い、学科が2日間に実技が1日あります。試験は学科のみで講習を聞いていれば合格するレベルです。実技は講習のみです。この資格を取ると「手アーク溶接(被覆アーク溶接、ガス・シールドアーク溶接など)半自動アーク溶接、自動溶接」の作業資格が取れます。 ガス溶接は「ガス溶接技能講習」と言い、学科が1日半、実技が半日あります。試験は学科のみで講習をちゃんと聞いていれば合格します。この資格を取ると可燃性ガスと酸素を使用した金属の溶接、溶断、加熱の作業資格が取れます。

溶接欠陥の種類

溶接には種類に関係なく内部欠陥と表面欠陥があります。 内部欠陥の種類はブローホール(溶接金属内にガスが残留して空洞ができたもの)、スラグ巻込(スラグが溶接金属内に残ったもの)、融合不良(溶接金属と母材または溶接金属が融着していないもの)、割れ(応力・切欠き・溶接熱の影響等が重なりできたもの)などです。 表面欠陥の種類は目違い過大、過度な凹凸、のど厚不足、ビートの表面に生じた小さなくぼみ穴、溶接金属に母材が融合しないで重なるもの、母材の表面と溶接金属の表面と接する部分に生じる溝、割れなどがあります。

溶接ワイヤーの種類

溶接ワイヤーは半自動溶接などに使用し、種類は大きく分けて2種類あります。その種類はフラックスワイヤーとソリッドワイヤーです。 フラックスワイヤーは溶接のビートの固まりが早いのでビートがまとまりやすく外観が綺麗に仕上り、スパッタも少ない為に溶接後の仕上げ作業も短時間でできます。 ソリッドワイヤーは溶け込みが深く溶け込み不良が少なくなり、コストも安く済みます。

色々な種類の溶接方法を見分けよう!

いかがでしたか。色々な種類の溶接方法を読んでみて、資格取得に興味を持たれたり、今まで持っていた資格が違う種類の溶接も可能なことに気づいたでしょう。これからはテレビや現場で溶接を見たらどんな種類の溶接をしているのか見るのも一つです。

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