一般的な抵抗溶接の種類

はじめに

抵抗溶接は、産業界で最も広く使われている接合方法のひとつである。これは、金属部品の接合に電流と圧力を使用する方法である。抵抗溶接では、接合は高速で、結果は一般的に非常に信頼性が高い。この溶接は、余分な充填材なしで、堅固で耐久性のある接合部を作るのに役立ちます。抵抗溶接にはいくつかの形式がある。スポット溶接、シーム溶接、プロジェクション溶接、突き合わせ溶接、フラッシュ溶接などである。これらの方法には、それぞれ独自のセットアップと特定の用途があります。

抵抗溶接

スポット溶接は、重なり合った金属片の接合に利用されるシンプルで効率的な方法です。2つの銅電極が金属片をしっかりと押し付けます。電流が流れると、発生した熱で金属が小さなスポットに集中して溶ける。金属が急速に冷却されることで、強固な接合が実現する。これは自動車の製造によく使われる方法だ。自動車の車体のほとんどは、シートメタルのスポット溶接によって接合されている。このプロセスはサイクルタイムが速い。この技術を使って製品を製造する多くの施設では、毎分数百のスポット溶接が行われている。接合部が応力に耐えられるよう、熱は構造全体に影響を与えないように制御される。スポット溶接は、家電製品の製造にも広く使用されている。方法が単純なため、基本的に自動化が容易である。最近の工場の多くには、一貫性と再現性を備えたスポット溶接を行うロボットが導入されている。

シーム溶接

シーム溶接はスポット溶接のプロセスに似ているが、連続した溶接継手になる。個別の電極の代わりに、ローラーまたはホイール状の電極が使用される。この技術により、部品の継ぎ目に沿って、切れ目のないきれいな溝ができます。特に漏れのない接合に適している。シーム溶接は、ステンレス・スチール製のボトル、貯蔵タンク、パイプの縁をシールするために産業界で使用されている。連続溶接のため、接合部の弱点となる空隙が生じない。シーム溶接は、均一な溶接シームがあると便利な部品に適している。このプロセスは迅速で、自動組立ラインとうまく統合できる。シーム溶接は、容器や包装ユニットの製造において、何十年も前から実用化されている。電流が途切れることなく流れるため、溶接部の健全性と外観の美しさが保証される。シーム溶接は、巨大な水道管やガス管の部品製造にも利用されている。

プロジェクション溶接

プロジェクション溶接の原理は、接合する部品の一方または両方に小さな突起や盛り上がった部分を使用することである。これらの隆起部は、溶接電流を小さなスポットに集中させる。このプロセスでは、突起部にのみ熱が伝わり、隣接する表面と素早く融合する。この方法は、複数の溶接点を持つ小型部品の接合に有 効である。プロジェクション自体がガイドの役割を果たすため、正確な位置決めの必要性が低くなる。プロジェクション溶接は、1つの同じ部品に多数の類似した溶接が必要な自動車分野で広く利用されている。電化製品製造業でも、軽くて精密な接合にこの形式が使用されている。試験によると、プロジェクション溶接継手は高い耐疲労性を備えている。この方法の品質は大量生産でも維持され、溶接のたびに調整に要する時間が短縮される。

突合せ溶接

突き合わせ溶接は、他の抵抗溶接とは異なります。このプロセスでは、金属片を端と端に配置します。端と端が完全に合わさることで接合部が形成されます。電流が整列したエッジに流れます。部品を接合するために加えられる圧力が抵抗の手段となる。溶けた金属が冷えると、エッジ全体に沿って非常に強力な接合が形成される。パイプラインや構造部品などの製造では、突き合わせ溶接が広く使われている。この方法の強みは、全厚の接合部にある。重ね合わせる必要がないため、完成品の表面は滑らかで均一である。この溶接技法は、端正で健全な接合部が要求される場合の唯一の手段となる。建設業や海運業に関連する多くの頑丈な用途では、突き合わせ溶接継手の信頼性が頼りになる。このプロセスは高い応力と振動に対応するため、重要な用途でその価値が証明されています。

フラッシュ溶接

フラッシュ溶接は、突然のエネルギーの爆発によって金属片を接合する方法です。このプロセスでは、部品を接合し、接合部に高電流を流します。このプロセスでは、接触界面で溶融金属の閃光が発生する。このフラッシュにより、不純物や酸化物が焼き切られ、金属表面が清浄化される。フラッシュが完了した後、圧力を加えて接合部を鍛造する。フラッシュ溶接は、断面の大きな部品の接合に使用される。レールの接合や電気バス・バーの製造に使用される。このプロセスは自動化されており、複雑なセットアップを必要としない。溶接部の清浄度と強固な接合が保証されます。サイクル時間が短く、加熱が制御されているため、フラッシュ溶接はエネルギー効率が高く、経済的です。このプロセスでエンジニアが最も気に入っている点は、異種金属を接合できることで、さまざまな構造部品に非常に汎用性があります。

結論

抵抗溶接は、多くの製造業にとって非常に重要な技術である。この技術では、電流と圧力が組み合わされ、強靭で安定した接合部が得られます。スポット溶接、シーム溶接、プロジェクション溶接、突き合わせ溶接、フラッシュ溶接など、それぞれの技術には利点がある。これらのプロセスは、現代の生産方法の形成に役立っている。詳しくは、スタンフォード・アドバンスド・マテリアルズ（SAM）をご覧ください。

よくある質問

F:スポット溶接は、通常どのくらいの速度で行われますか？

Q: 産業用途では、スポット溶接で毎分数百回の溶接サイクルを実現できます。

F: どの製品がシーム溶接パターンを使用していますか？

Q: ステンレス・タンク、パイプライン、密閉容器では、シーム溶接が一般的です。

F:フラッシュ溶接継手は、重い用途でも信頼できますか。

Q: はい、フラッシュ溶接継手は強靭で耐久性があり、高負荷のかかる部品に適しています。

参考文献

[1] K.G. Swift, J.D. Booker, Chapter 11 - Joining Processes, Editor(s): K.G. Swift, J.D. Booker, Manufacturing Process Selection Handbook, Butterworth-Heinemann, 2013, Pages 291-349, ISBN 9780080993607.