一番目にする金属の溶接?アーク溶接の方法について解説!

溶接は主に金属を溶かして素材同士をつなげる技術です。
溶接は、古くからさまざまな種類の技術が開発されており、現在工事現場や工場などで比較的よく目にするのがアーク溶接です。

今回は、アーク溶接について、アーク溶接の方法はどのようなものなのか、そもそも溶接にはどのような種類があるのか、アーク溶接の種類はどのようなものがあるのかについても解説します。

 

アーク溶接とはどのような溶接なのか?

アーク溶接の方法を知る前に、そもそもアーク溶接とはどのような方法なのか解説します。

一言でいえば、アーク溶接は電気の力を使って溶接する方法です。
金属を接合する際に電気の力を使って溶接棒の先端についた金属を溶かし、母材と呼ばれる鉄などの接合したい金属同士をつなげることを言います。

この金属の素材を溶かす方法として、電機以外にもガスを用いたガス溶接などがあります。
いずれにしても高熱にした状態で金属などを溶かしてつなげていく方法です。

 

アーク溶接はどのような方法に分類される?主な3種類を紹介

溶接は、原理によって次の3種類が挙げられます。

・圧接
・ろう接
・融接(アーク溶接はこれに当たる)

これらについてみていきましょう。

 

圧力で接合する溶接方法:圧接

圧接は、文字通り圧力を加えて溶接する方法です。

つなげたい金属同士に一定の力を加えて変形させていき、そのままつなげてしまう方法で、摩擦の力によって圧力を加える摩擦圧接法や母材同士に圧力を加えていき、さらに加熱して柔らかくするガス圧接法などがあります。

また、アーク溶接に近い方法として二つの母材を重ね合わせた状態で電気を流し、発熱させて接合する抵抗スポット溶接なども知られています。
そのほとんどが機械化しやすい方法のため、工場では主に自動化していることの多い方法です。

 

母材へ負担をかけずに溶接する方法:ろう接

母材より溶ける温度が低い溶加材と呼ばれるろう材を使った溶接の方法が、ろう接です。
イメージとしては、パンとパンの間に溶けるチーズを挟んで加熱し、チーズを溶かしてつなげる方法と考えると良いかもしれません。

ただ、溶ける温度が低ければどれでも良いというわけではなく、母材の原資と接合する性質を持っている必要があります。

そのため、さまざまなろう材の研究がされており、現在ろう接で主に用いられている素材として次のようなものが挙げられます。

・アルミろう
・リン銅ろう
・黄銅ろう
・銀ろう
・亜鉛、鉛、錫

 

これらの素材から、はんだ付けをイメージする方もいるかもしれませんが、実ははんだ付けもろう接の1種です。
手で操作しやすい溶接方法なので、趣味から産業まで幅広い分野に活用されています。

具体的には工芸品、電子工作、時に歯科などの医療分野にも用いられています。
さらに導電性の高さから高性能なマシンを使って電子回路や宇宙航空分野、原子力発電所など非常に高い精度が要求されるところでも用いられている方法です。

 

溶接のスタンダードな方法:融接

アーク溶接に代表される融接は、溶接の中でも最も一般的な方法とされています。

母材か溶加材のいずれかを溶かす方法で、アーク溶接の場合は溶接棒に付けられた溶加材を電気で溶かして接合させる方法です。
基本的には電気を流して溶かしますが、電気を逃がさないためにシールドガスといって炭酸ガスやアルゴンを用いる方法もあります。

このようにガスを用いるのが主にガス溶接と呼ばれます。

専門の職人によって行われる方法ではあるものの、機械化も進んでおり、生産ラインではロボットアームが操作して接合するケースもあります。
このような特徴を持つアーク溶接のうち、ガスを用いない基本的なアーク溶接の方法を次の項目で解説しましょう。

 

アーク溶接の方法

アーク溶接の方法として、準備、作業のポイント、注意点を解説します。

 

溶接前の準備

最初にアーク溶接をする前に、アーク溶接に必要な道具を用意します。
基本的なものとして次のものが挙げられます。

・溶接する機器:アーク溶接機、溶接棒
・溶接する服装:遮光マスク、皮手袋、防護服
・溶接用の工具:ハンマー(溶接カスを取り除く)

これらを中心に用意しますが、用意したら実際の作業に取り掛かる前に溶接機のチェックを行います。

方法としては、電源、ケーブル、ワイヤー送給装置、溶接トーチの汚れや破損の有無をチェック、動作チェックといったモノが挙げられます。
動作チェックでは異音や異臭の発生の有無などもチェックしましょう。

 

溶接方法のポイント

アーク溶接の方法は、「溶接棒」と呼ばれる棒を持ち電流を発生させます。

次につなげたい金属を叩きますが、このタイミングで電気が発生して一気に発熱します。
そして、溶接棒の先に取り付けられた素材が溶け出し金属同士をつなげていくという流れです。

ポイントとしては、それぞれの素材に設定された電流の強さをセッティングすることや、溶接棒と金属との距離感をキープすることです。
この2つをしっかり押さえることで徐々に溶接棒を動かして作業しましょう。

 

アーク溶接の注意点

溶接は高熱や強い光を発生させます。
これはアーク溶接でも例外ではありません。

注意点として、適切な溶接機の使用、防護の徹底、消耗品を余分に用意といったことが挙げられます。

アーク溶接には、素材によって最適な溶接機や設定があります。
それに合わせて溶接をしないと、適切な方法でもスムーズな溶接ができません。

遮光マスクや防護服などもきちんと装着しましょう。

アーク溶接では、高熱と強い光、さらには発生するガスなど人体に有害なものが少なくありません。
それらから守るためにも鉄などの素材や機器の設定だけでなく防護も徹底します。

最後が消耗品を余分に用意する、です。

意外に消耗品の消費は速く、気づいたらなくなっていたということも少なくありません。
余分に用意しましょう。

 

まとめ

アーク溶接は、主に電気の力を使って溶接棒を溶かして接合する方法で進める溶接です。

今回は、準備から作業のポイント、そして注意点を解説し、アーク溶接以外の方法についても解説しました。
ただ、あくまで基本的な知識なので、もしアーク溶接を業務として携わりたいと考える場合は、専門書などを読んで厳密な溶接の方法を学ぶようにしましょう。