より良い溶接製品を作る方法

溶接とは、原子または分子間の結合および拡散によって、2 種類以上の同じまたは異なる材料を結合するプロセスです。

原子と分子の結合と拡散を促進する方法は、加熱または加圧、または加熱と加圧を同時に行うことです。

溶接の分類

金属の溶接は、その工程の特徴により、融接、圧接、ロウ付けに分けられます。

融接の過程で、大気が高温の溶融池に直接触れると、大気中の酸素が金属やさまざまな合金元素を酸化させます。大気中の窒素と水蒸気が溶融プールに入り、その後の冷却プロセス中に溶接部に気孔、スラグ介在物、亀裂などの欠陥が形成され、溶接部の品質と性能が低下します。

溶接品質を向上させるために、さまざまな保護方法が開発されています。たとえば、ガス シールド アーク溶接は、溶接中のアークとプール率を保護するために、アルゴン、二酸化炭素、およびその他のガスで雰囲気を隔離することです。たとえば、鋼を溶接する場合、酸素親和性の高いフェロチタン粉末を電極コーティングに添加して脱酸すると、電極内のマンガンやシリコンなどの有益な元素を酸化から保護し、溶融プールに入り、冷却後に高品質の溶接を得ることができます。

ベンチ式冷間圧接機

各種圧接工法に共通する特徴は、材料を充填せずに圧接しながら加圧することです。拡散溶接、高周波溶接、冷間圧接などのほとんどの圧接方法は、溶融工程がないため、溶融溶接のように有益な合金元素の燃焼や溶接部への有害元素の侵入などの問題はありません。溶接プロセスを簡素化し、溶接の安全性と健康状態を改善します。同時に、加熱温度が融接よりも低く、加熱時間が短いため、熱影響部が小さくなります。融接では溶接が困難な多くの材料は、多くの場合、母材と同じ強度を持つ高品質の接合部に圧接できます。

接続された 2 つのボディを溶接して接続する際に形成される接合部は、溶接と呼ばれます。溶接中、溶接部の両側が溶接熱の影響を受け、構造と特性が変化します。この領域は熱影響部と呼ばれます。溶接中、被削材、溶接材料、溶接電流が異なります。溶接性を悪化させるには、溶接条件の調整が必要です。溶接前の溶接物の界面での予熱、溶接中の保温、および溶接後の熱処理により、溶接物の溶接品質を向上させることができます。

さらに、溶接は局所的な急速加熱および冷却プロセスです。周囲のワーク本体の拘束により、溶接領域は自由に伸縮できません。冷却後、溶接部に溶接応力と変形が発生します。重要な製品は、溶接応力を除去し、溶接後の溶接変形を修正する必要があります。

最新の溶接技術は、内部および外部の欠陥がなく、接続されたボディと同等またはそれ以上の機械的特性を持つ溶接を生成することができました。空間内の溶接体の相互位置は、溶接継手と呼ばれます。ジョイントの強度は、溶接の品質だけでなく、その形状、サイズ、応力、および作業条件にも関係しています。ジョイントの基本的な形式には、突合せジョイント、ラップ ジョイント、T ジョイント (ポジティブ ジョイント)、およびコーナー ジョイントがあります。

突合せ継手溶接部の断面形状は、溶接前の被溶接体の厚みと接合する両刃の開先形状に依存します。より厚い鋼板を溶接する場合、溶接棒やワイヤを容易に送り込めるように、エッジにさまざまな形状の溝を掘って貫通させます。溝の形状には、片面溶接開先と両面溶接開先があります。開先形状を選択する際には、完全溶け込みを確保することに加えて、溶接の簡便さ、溶加材の削減、溶接変形の小ささ、開先加工コストの低さなどの要素も考慮する必要があります。

板厚の異なる2枚の鋼板を突き合わせる場合、急激な断面変化による応力集中を避けるため、板厚の厚い方の端部を徐々に薄くして、2枚の端部の厚さを等しくすることがよくあります。突合せ継手の静的強度と疲労強度は、他の継手よりも高くなります。突合せ継手の溶接は、交互および衝撃荷重下での接続、または低温および高圧容器での接続に好まれることがよくあります。

重ね継手は、溶接前の準備が容易で、組立が容易で、溶接変形や残留応力が小さい。そのため、現場設置の目地や重要でない構造物によく使用されます。一般的に言えば、ラップジョイントは、交互負荷、腐食性媒体、高温または低温下での作業には適していません。