溶接部品

溶接部品

2つ以上の金属部品の接合法。自動車では電気抵抗の発熱で溶接するスポット溶接が多用される。そのほか線溶接も多用される。足回りでは溶接棒を用いるアーク溶接、ミッション等の構成部品には溶接棒を用いない高精度なレーザー溶接が多い。トルクコンバータなど接合部が多い場合、ろう付け法も使用される。

画像はサーボロボジャパンの溶接欠陥検査機。

サイズ

10㎜~1000㎜

構成

■アーク溶接

空気中のアーク放電を利用する。溶接棒を使用する溶接法。アーク溶接では溶接部は炭酸ガス、アルゴン等のガスでシールドし、大気中の窒素や酸素が溶接部に混入するのを防止する。手溶接では、鉄の場合は溶接棒を使用する。ステンレスの場合はスパッタが発生しないTig溶接(タングステン非消耗電極棒+アルゴン100%)が向いている。

自動溶接では、溶接ワイヤの連続供給ができるガスシールドアーク溶接がむいている。鉄の場合は、通常ガスシールドは炭酸ガスが使われる。ステンレスの場合はマグ溶接がスパッターが少なく仕上がりが良い。アルミニウムの場合はミグ溶接が向いている。

アーク溶接・・・炭酸ガス100%・・・低炭素鋼用

マグ溶接(Mag)・・・炭酸ガス20 %+アルゴン80%・・・ステンレス用

ミグ溶接(Mig)・・・アルゴン100%・・・アルミ用

ティグ溶接(Tig)・・・アルゴン100%・・・ステンレス、アルミ用

■スポット溶接

電気抵抗溶の一種。自己溶融法で溶接棒不使用。主に薄板どうしの接合に用いられる。スポット溶接は、銅電極で、重ねた金属材料を挟み込み、加圧状態のまま数千~数万Aの大電流を短時間流すことにより、抵抗発熱で材料がいったん溶融しその後に凝固すると接合される。接合部にはナゲットといわれる凹みと焼けあとが残る。アルミニウム合金は電気抵抗が小さく抵抗発熱も小さい為適用例は少ない。

■摩擦圧接

自己溶融法で溶接棒不使用。接合する2本の金属棒を高速回転し擦り合わせることで 摩擦熱によって母材が軟化すると同時に圧力を加えて接合し、摩擦圧接部は高い強度が得られる。銅とアルミ、アルミとステンレスの接合といった溶接では難しい異種金属の接合ができる。また、アーク溶接の溶接棒やフラックス、熱源を必要とせず、ガスやスパッタも出ないため環境対応の接合法。丸形状でないと接合できない。

■レーザー溶接

自己溶融法で溶接棒不使用。主に精密シーム接合に用いられる。レーザー溶接は、レーザー熱で材料がいったん溶融しその後に凝固すると接合される。板厚は選ばないが溶接したい部位の精度が要求される。レーザー溶接は溶接面が密着していないとうまく溶接できない。YAGレーザーとファイバーレーザーがあり、溶融幅はYAGレーザーが大きく、強度を楽に持たせるこができる。ファイバーレーザーは細く打てるため、シーム溶接が主な使用法。難溶接材、銅やアルミの溶接に向いている。

■ろう付け(Brazing)

ろう接はろう付とはんだ付に区分される。溶加材の融点が450℃以下がはんだ付、451℃以上がろう付と定義されている。接合する部材よりも融点の低い合金(ろう)を溶かして接着剤として用いる。水素雰囲気や真空中で行う雰囲気ろう付と、トーチ、ガスを使用する加熱ろう付がある。自動車部品では大量生産が可能な雰囲気ろう付が多い。長所は母材自体を溶融させずに他の部材を接合させるため、薄板や精密部品の接合ができる。また、トルクコンバーターのフィンような多点接合部品はろうの浸透により同時接合ができる。

□レーザーブレージング(ろう付け)

レーザーの高出力化により、自動車のボデイ溶接のような、すきまのあるラフな接合面に対しても接合できるようレーザーブレージング(ろう付け)技術が開発されている。

□レーザークラッディング(肉盛り)

シリンダーヘッドバルブポートへ母材のアルミニウム合金に耐摩耗金属粉体をレーザーで溶かし焼き付ける。溶射の厚さは0.1mm程度だが、レーザーではmm単位の厚い焼き付け層の形成が可能となる。

■はんだ付け

はんだはSn-Ag-Cu系、溶融温度は200~250℃が標準。はんだの形態は、ソルダーペースト、はんだ合金塊、やに入りはんだ線、がある。ソルダーペーストは表面実装で使用する。チップマウンターで電子パーツを載せる前に基板にクリームはんだ印刷機で塗布して仮接着剤として使用する。その後リフロー炉で熱を加えて接合する。

はんだ合金塊は、スルーホール実装の際に電子パーツが挿入されたまま、溶けたはんだ槽に浸漬させるディップはんだで使用される。

やに入りはんだ線は、主に、はんだごてによる手はんだで使用する。フラックスを接合面に塗布したのち、はんだごてで接合部を加熱し、その後、はんだを溶融し接合部に供給する。フラックスには塩化亜鉛、松やになどが使用される。ロボットの低価格化によりはんだも増えている。

材質

溶接棒:接合母材類似品+被服(ケイ酸ソーダ,酸化鉄,石灰,セルロース)

ろう材:低温溶融材

工法

(溶接棒不使用)スポット溶接、レーザー溶接、摩擦圧接

(溶接棒使用)アーク溶接、マグ溶接(Mag)、ミグ溶接(Mig)、ティグ溶接(Tig)

(ろう付け)被接合材→隙間小→ろう材→高温炉→毛細管現象

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