板金溶接とは、金属と金属を熱の力で溶接する技術です。そう言われても聞いた事も無い人がほとんど。自動車修理の板金塗装とは全く違います。板金溶接とは主に自動車製造修理工場、町工場から大手化学工業など、建設現場、建設資材などありとあらゆるところで、私達の生活においては無くてはならない存在であり、家の隠れているところや、普段から何気なく使っているものにも使われています。そんな重要な技術なのに、一般の人々には知られる事のない板金溶接の種類や用途についてまとめてみました。

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板金溶接の種類

鈑金溶接といってもいろいろな種類の溶接があります。昔から伝わる伝統的な技術、歴史的建造物に使われていたりします。一方で化学技術の発展もあり、近代的な技術で溶接にかかる時間を大幅に短縮したり、作業を容易にする事で様々な分野で使われている溶接があります。そのな板金溶接の中でも今回は、アーク溶接、レーザー溶接、スポット溶接、スタッド溶接、ロウ付け、にスポットをあてわかりやすく解説していきます。

アーク溶接

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アーク溶接とは多くの分野で使われている溶接法であり、小さな部品の溶接に向いている事もあり、身近な物にも使われています。例えば自動車、電車、飛行機、船、ビルなどです。アーク溶接とは空気中の放電現象(電流)、2つの電極に電圧をかけていく事で電流が発生し、同時に強い光、高い熱が発生します。この(Ark状)光をアークといいます。結合させたい金属(母材といいます)どうしの間に溶加材という接着剤になる、棒状又はワイヤー状の物を入れます。この時、母材どうしと溶加材は全て同じ素材(同じ金属)でなければいけません。母材にマイナス電極、作業者の持った方にプラス電極に大電流を流すと、アークが発生し、この高熱により溶けて接合されます。この時の温度は5000度〜20000度にもなります。

アーク溶接で使われる機械は比較的に安価な物が多く、町工場など小規模事業者でも複数台所有し、同時に稼働する事で作業を効率的にできます。

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レーザー溶接

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レーザー溶接とは小学生の頃に誰もがやる、虫眼鏡を使って太陽光を屈折させ、1点に暖かい光を集めて紙を燃やす原理を使います。レーザーを集光させ、このエネルギーで金属も溶かしてしまうほどのパワーを得て加工する。上記のアーク溶接とは異なり、レーザー光はパワー、エネルギーの密度が高く違う母材を融解し溶接することができ、瞬間的に融解できるので作業時間を短縮することができます。またレーザーは制御が容易な為、精密な溶接が可能になります。高速で溶接し母材への影響が少なく済む為、従来では難しいとされていた薄い素材、ステンレス鋼などにも使用可能であります。レーザー溶接は他の溶接技術に比べ、母材への熱影響による、変形や劣化が起こりにくく、抵抗溶接で必要な、電極のメンテナンスも不要というメリットがあります。

スポット溶接

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スポット溶接とは2枚の母材を、上下から電極棒で挟み込み接触部を機械的に加圧し、発生した熱により母材内部で溶けて固まる事で溶接します。プレス制度が甘く、多少の母体間に隙間が生じるアーク溶接とは異なり、母材同士の密着率が高いスポット溶接は、低コスト、大量生産が必要となる自動車産業で広く採用されています。高い技術を持たない作業者でも綺麗に仕上げれる為、幅広いところで使われており、現在の物作りの現場に置いてはなくてわならないのがスポット溶接です。金属板、線材、メッシュなどいろいろな形状に合わせて溶接出来ることから電化製品など幅広く使われています。アーク溶接に比べ温度が低く、接合部分に熱の影響を受けないことで変形が少なく、加圧の効果により溶接部分の組織が良好のまま溶接できます。

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スタッド溶接

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スタッド溶接とは母材にスタッドを植え付けるイメージです。スタッドと呼ばれるボルトやピンを、銃のような専用ガンに取り付け母材に当てて、ガンと専用溶接機によって自動で溶接ができます。近年ではボルトやピンだけではなく、短冊などの多種の形状をした金属を溶接できる様になりました。スタッド自体が溶接材となり、太い断面積に安定したアークを発生し、一瞬で溶接できる事で熱の影響が少なく済み、溶接品質を保つことができます。驚くのはその時間です。ガンのトリガーを引くと、まさに一瞬でバンっと溶接完了です。しかしその速さ上、信頼性の問題もあります。母材とスタッド材を溶接する為、母材が薄すぎると溶接が出来ませんし、溶接済みのネジを回すとネジが取れてしまう事もあります。

ロウ付け

引用元https://www.kodama-good.com/technology/2016-11-01%2016.26.35.jpg

ロウ付けとは溶着の1種で母材よりも融点の低いロウ(合金)を、溶かして接着剤とします。ガスバーナーなどでロウを溶かし母材へ浸透し固まり溶接されます。ロウが凝固し母材同士を接合することから、複数の母材を接合できます。この技法は、はんだ付けとよく似ていますが、違う点があります。ロウが溶ける温度が違います。ロウ付け450度以上、はんだ付けは450度以下と接合に使うロウの溶解温度の違いと言うことなのです。ロウ付けは接合の強度が強く昔から伝わる技術で、奈良の大仏、アクセサリーなどに使われてきました。鈑金溶接にはさまざまな方法がある中で最も古く、古代エジプトの時代でも使われていた技術です。高額な機材や極めて難しい技術ではない為、近年ではDIYでも親しまれています。

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まとめ

いかがだったでしょうか？板金溶接と聞くとその言葉からは理解出来なくても、何度かは紹介した技法の中で見たことや、体験した事もあったではないでしょうか。

家の中をぐるりと見渡しても、たくさんあると思います。

日本の物作りは世界でも高い技術を誇ります。そんな物作りにおいて、鈑金溶接は重要な金属加工だとご理解いただけたと思います。

最後までありがとうございました。