<>>> endobj U(C���K��)‘��Su���2���bDp�+_��xx�� 2�� JbX�v#���):�����!ED��((����K�Dp�������F��T���Q���(���6�E�!��((+y.��i����� �EA�n�c���4��� To translate this article, select a language. とんど影響を与えない5)．溶接残留応力の生成機構やその 特徴については，別号にて詳細に解説されるのでそちら を参照されたい． 図7は，一例として，残留応力分布σ r (0) をもつ突合せ 溶接継手に，一様な荷重を与える（一様なひずみεが作 =-() == ¯ WWW 3) 1n�3k�i�0���;t@˱%S�P����H���钻~! 0000003196 00000 n 溶接記号の一覧と必要知識をまとめました。溶接記号は規格化されています。溶接記号を見ればひと目で、溶接の種類、開先の形状・深さ・角度、ルート間隔、非破壊検査方法などが分かるので、製図者の指示通りに溶接するために重要です。代表的な補助記号も合わせて学びましょう。, 溶接記号とは、JIS規格で定められた溶接の仕方を指示するための記号です。溶接記号の基本形は、溶接する箇所を示す「矢」と水平に引いた「基線」です。基線に合わせて、基本記号と寸法を書きます。「表面形状の補助記号」や「仕上方法の補助記号」「尾」はオプションで、特に指示がなければ書きません。, 母材の開先（かいさき）方向は、基本記号を基線の下側に書くか、上側に書くかで区別します。基線の下側に基本記号が書かれている場合は、矢が指す側から溶接します。基線の上側に基本記号が書かれている場合は、矢の反対側から溶接します。基本記号に「ルート間隔」や「開先角度」を書き、基本記号の左側に「開先深さ」を書きます。, 基本記号とは、溶接部の開先形状や溶接方法を指示する記号です。開先（かいさき）とは別名「グルーブ」とも呼ばれ、母材をつなぎ合わせる溝を指します。開先は溶接部の強度を確保するために重要な箇所で、様々な種類があります。適切な開先形状を選ぶことで、溶接作業を楽にできたり、溶接の欠陥が起きにくくなったり、溶着量が少なくて済んだりします。ただし、開先を取るには母材の加工が必要なので、溶接指示は上記メリットと加工のロスや手間を考慮したうえで、バランス良く選択する必要があります。, 実際の溶接状態（左）と溶接記号で指示した図（右）です。基本記号の左側に書いてある数字（24）は開先の深さ、基本記号の下に書いてある数字は、ルート間隔（4）と開先の角度（65°）を示しています。これらは開先の形状が異なっていても、意味は同じです。, 開先はI型、V型、レ型、J型、U型、K型、X型など、様々な種類があります。J型開先はレ型開先と形状が似ていますが、母材の片側にアールが付いており、開先加工が難しい点で異なります。またU型開先も同様に、両側にアールが付いているため、開先加工が難しいです。, 鋼板同士をT字につなぎ合わせたり（図3）、平行に重ねたものをつなぎ合わせたり（図4）する溶接方法を「すみ肉溶接」といいます。, すみ肉溶接の溶接記号は、三角の記号で表します。基線よりも下側に基本記号がある場合は、矢の示している箇所をすみ肉溶接します。基線より上側に基本記号がある場合は、矢の反対側をすみ肉溶接します。基本記号の前にある数値は、溶接の脚の長さです。, すみ肉溶接には、連続すみ肉溶接と断続すみ肉溶接（タップ溶接）があります。さらに断続すみ肉溶接は、並列断続すみ肉溶接と千鳥断続すみ肉溶接の2種類に分類できます。千鳥の溶接記号は、上下の三角記号を互い違いにずらして書きます（図6）。, 図7に千鳥断続すみ肉溶接の溶接記号と、実際の溶接状態を表しました。基線の下側基本記号は、溶接の脚長（6）、溶接の幅（30）、溶接の数（ (3) ）、溶接のピッチ（120）を示しています。, ※並列断続すみ肉溶接において矢の反対側も同じ溶接である場合、基線の片側の数値は省略できます。, 溶接補助記号は基本記号と合わせて表示し、溶接に必要な情報を追加します。表面形状（平ら、凸、へこみ、止端仕上げ）やビード仕上げ、裏波溶接、裏当てなどを指示します。, 裏波溶接の補助記号は、基線に黒の半円です（図9左）。裏波溶接は、突合わせ溶接のルート側面の隙間を完全に覆うようにビード（溶接時にできる帯状の盛り上がり）を出したい場合に用いられます。矢を示している側とは反対の面の指示になるので、裏波溶接の補助記号は基本記号の反対側に配置します。裏波溶接の補助記号前に書かれている数字は、必要なビードの高さです。, 裏波溶接をすると、母材同士の隙間のない完全溶込が確実な状態になります。高い強度が期待できるほか、異物混入も防げるメリットがあります。, 裏当てとは「裏当て金」という材料を、溶接する側と反対面に配置する溶接です。裏当ての溶接補助記号も、基本記号の反対側に配置します。裏当て金は一方の面から溶接する際に、反対側への溶け落ちを防ぐために使用し、母材と一緒に溶接します。, 表面形状の溶接補助記号は、ビード（溶接時にできる帯状の盛り上がり）表面の仕上げ方を指示します。, 現場溶接とは、組立現場での溶接です。建築や大型設備の溶接で指示されることがあります。全周溶接は、接合部の全周に渡って、全てを同じ溶接方法でおこなう溶接です。全周現場溶接は、現場でおこなう全周溶接です。, 非破壊検査は、モノを壊さずに欠陥を調べる検査です。製品の品質担保のためにおこなわれ、外観検査と併用されるのが一般的です。時期（欠陥発生中か欠陥発生後か）や欠陥箇所（表面、表層部、内部、全て）、欠陥形状、材質によって適切な検査を選びます。, 溶接の検査において主におこなわれるのは、放射線透過試験や超音波探傷試験です。溶接部内部の欠陥有無、欠陥形状や大きさを調べます。非破壊検査の記号は基線を2段にし、上段に書きます。, 溶接の依頼をご検討されている場合、一度Mitsuriにご相談ください。日本全国で250社以上の協力企業があり、お客様のご要望に叶う企業が見つかります。お見積りは完全無料です。下の赤いボタンをクリック！, Mitsuriは、お客様に寄り添い、製造プロセスに関わる課題をトータルに解決する「お客様の最適な生産活動を達成するコーディネーター」です。記事内容に関するお問い合わせはこちらへ。, SS400とS45Cの違いを徹底解説【専門家が語る】製品によってどちらを使用すればいいかも！. 図5：並列断続すみ肉溶接（上）と千鳥断続すみ肉溶接（下）の記入方法（青部が溶接箇所）, 表2：溶接ワイヤとシールドガスの組み合わせ・特徴（ワイヤ径は直径1.2mmの場合）, 表1：タングステン電極の種類と識別色（JIS Z 3233-2001イナートガスアーク溶接並びにプラズマ切断及び溶接用タングステン電極 表1を基に著者作成）, 表1：フィルタプレートの遮光能力（遮光度番号）と使用可能なアーク溶接の溶接電流（JIS T 8141 遮光保護具を基に著者作成）, WES 8110 建築鉄骨ロボット溶接オペレータの技術検定における試験方法・判定基準, 薄板溶接、裏波溶接（表面から溶接して裏側にビードを作る溶接法）、全姿勢溶接が行いやすい, 炭素鋼、低合金鋼、ステンレス鋼などの鉄系金属や、ニッケル合金、銅合金、アルミニウム合金、チタン合金、マグネシウム合金などの非鉄系金属の溶接も可能. 溶接は自動車や船舶、建築物の鉄骨のような大規模構造物から、金型や機械部品のような精密部品まで広く使われています。一方で、溶接技術は作業者の勘・コツに頼ることが多く、作業者の技能によって品質がばらつきます。そのため、溶接技術・技能について学び、品質を高めることが大切です。9回にわたり、技術者に必要な溶接の基礎知識を解説します。, 溶接とは、2個以上の部材の接合部に熱や圧力、金属材料などを加え、連続性を持つ部材にする作業です。エネルギーを利用して、2つ以上の部材を冶金（やきん）的に接合します。冶金とは、原子間引力を利用して、金属を接合する技術です。, 冶金的な接合方法には、融接、圧接、ろう接の3種類があります（表1）。融接は、接合部を加熱・溶融し、凝固させることによって接合する方法です。圧接は、接合部に熱エネルギーを加えた後に機械的な圧力を加えて接合する方法です。ろう接は、接合材の隙間に母材よりも融点の低いろう材を溶融・充填することによって接合する方法です（図1）。, 融接・圧接・ろう接の特徴をまとめました。板厚や母材の種類によって使える溶接の種類は異なります。溶接不良を起こさないためにも、確認しておきましょう。, 融接は、板厚が厚く接合強度が必要な場合によく用いられます。融接が開発される前は、強度が必要な接合には機械的接合法（ボルト・リベット接合）を使っていました。機械的接合法と比較した融接の特徴は以下のとおりです。, 圧接は薄板の溶接によく使用されます。しかし、強度が必要な厚板には対応できません。また、電極に棒状のものを使用した場合にはスポットでしか溶接できないため、気密性が必要な場合には不向きです。電極に円盤を使用したシーム溶接は気密性のある溶接ができる反面、装置が大掛かりで大きな電源が必要です。, ろう接は、2枚の板の間に融点の低いろう材を流し込んで溶接します。母材を溶かさないため異なる母材を溶接することができます。例えば、ステンレス鋼と銅を溶接する場合、融接では接合部に割れが発生してしまうため、ろう接が適しています。ろう接のデメリットは、厚い板材の接合で強度が確保できない点です。, 被覆アーク溶接とは、被覆剤が塗布された溶接棒を電極として用い、母材との間にアークを起こして溶接する手法です。アーク溶接法で最初に実用化された溶接法で、全て手作業で行われます。図2に、被覆アーク溶接機の構成を示します。, 被覆アーク溶接では、被覆アーク溶接棒を電極として、その先端から高温のアーク（約5,000～6,000℃）を発生させます。被覆アーク溶接棒とは、金属の棒（心線）に被覆剤（フラックス）を塗布したものです（図3右）。高温で母材が溶融し、溶融金属だまり（溶融池）ができます（図3左）。心線も溶けて金属粒（溶滴）になり、溶融池で母材と融合・冷却・凝固して溶接金属を作ります。溶融によって溶けた被覆剤と酸化物が溶接金属表面に浮上し、溶接金属表面に出てきます（スラグ）。被覆剤に含まれているでん粉などが燃えて CO2が発生し、空気の混入を防ぎます。空気と溶融金属の反応を防ぐガスのことを、シールドガスといいます。, 高温下ではCO2が分解し、酸素 O2が発生します。酸素O2と、被覆剤中のマンガンMnやケイ素Siが反応して、酸化物（MnO、SiO2）を形成します。そのため、被覆アーク溶接により作られる溶接金属は、脱酸・精錬された優れた金属となります。また、スラグにより冷却速度が遅くなり、良好な溶接ビード形状（溶接後に金属が盛り上がった形状）ができます。, 被覆アーク溶接棒にはさまざまな種類があり、鋼材の種類などで使い分けます。被覆アーク溶接棒は、JIS Z 3211 軟鋼、高張力鋼および低温用鋼用被覆アーク溶接棒で規定されています。被覆アーク溶接棒の代表的な区分記号を図4に示します。, 一般的に使用されている溶接棒は、E4319、E4303、E4313、E4316、E4327などです。それぞれの特徴をまとめました。, E4319（イルミナイト系）は、日本で発達し、取り扱いが容易で機械的性質も良好な溶接棒です。, E4303（ライムチタニヤ系）は、E4319（イルミナイト系）よりも取り扱いが容易で、ビード外観も良好な溶接棒です。E4319（イルミナイト系）に比べて溶け込みが浅いため、放射線透過試験で品質確認を行う場合があります。, E4313（高酸化チタン系）は、アークが安定しているため、スパッタが少なくビード外観も良好な溶接棒です。溶け込みが浅いため、薄板の溶接に適しています。機械的性質が劣るため、強度が必要な部位では使用しません。, E4316（低水素系）は、溶接金属中の水素量が少なく、機械的性質が良好な溶接棒です。強度が必要な部位や硬く割れやすい部位で使用されます。ただし、溶接開始時にブローホール（金属内に生じる小さな穴）が発生しやすく、アーク切れ（アークが消滅して溶接が中断される現象）も生じやすいため、取り扱いには訓練が必要です。, E4327（鉄粉酸化鉄系）は下向きの部位への溶接や、水平すみ肉溶接（直角に組んだ鋼鈑を溶接する方法）に用いる溶接棒です。安定したアークと良好なビード形状がメリットです。, 溶接棒は吸湿しやすく、ブローホールや割れの原因になるため、使用前に乾燥させる必要があります。乾燥条件は、E4316（低水素系）では乾燥温度300～400℃、乾燥時間30～60分です。E4316（低水素系）以外では乾燥温度70～100℃、乾燥時間30～60分です。, アーク溶接法で接合する金属材料には、軟鋼や高張力鋼、ステンレス鋼、耐熱鋼、アルミニウム合金などが用いられます。, 純鉄に炭素 C、マンガン Mn、ケイ素 Siを入れて強度を高めた金属を鋼といいます。炭素 C、マンガン Mn、ケイ素 Siに、不純物のリン P、硫黄 Sを含めた5つの元素を、鋼の5元素と呼びます。鋼は、炭素 Cの量によって呼び方が異なります。低炭素鋼（軟鋼：C＜0.3％）、中炭素鋼（0.3≦C≦0.5％）、高炭素鋼（0.5＜C＜2.0％）、鋳鉄（2.0＜C＜4.5％）などです。一般的に炭素の量が増加すると、引張強度や硬さは増すものの、伸びやじん性（ねばり強さ）は低下します。炭素の多い材料は溶接性が悪く、焼き割れなどの欠陥が発生するため、溶接には低炭素鋼（軟鋼）が使用されます。よく使われるのは、引張強度が400N/mm2のSS400（一般構造用）、合金成分の規定が厳しいSM400（溶接構造用）、不純物である硫黄量の規定が厳しいSN400（建築構造用）です。合金元素を加えて引張強度を490N/mm2以上に向上させた鋼材を、高張力鋼と呼びます。, 軟鋼は溶接性が良く、急冷しても焼き割れが生じません。一方、中・高炭素鋼や高張力鋼などの合金鋼は溶接性が良くありません。溶接時の入熱量が少ないと冷却速度が速くなって焼き割れが生じます。入熱量が多いと冷却速度が遅くなり、焼きなましのように軟らかくなって強度が低下します。これらは、溶接部周辺の熱影響部、特にボンド部に現れます（図6）。ボンド部とは、部材と溶融部との境目のことです。, 入熱が鋼材に及ぼす硬さへの影響は、炭素当量Ceqで見積もります。炭素当量Ceqは、炭素当量式で計算できます。各値には、ミルシート（材料に含まれる成分表）に記載された元素の含有量を用います。, 炭素当量Ceq（%）＝C+1/6Mn+1/24Si+1/40Ni+1/5Cr+1/4Mo+1/14V, 炭素当量Ceqが0.35%以上では、急熱・急冷した場合に焼き割れが生じます。この場合、予熱処理（溶接前に材料をあらかじめ温めておく処理）や、後熱処理（溶接後の冷却速度を遅くさせてねばりを生じさせる処理）を行う必要があります。, 炭素当量の多い材料では、溶接直後には割れが発生していなくても、後から割れが見つかることがあります。原因の多くは水素であり、低水素系溶接棒を使用することで対策が可能です。また、高張力鋼は、熱処理や結晶粒の大きさを調整して強度を高めています。この場合、入熱量によって割れが発生したり、強度が低下したりするため、軟鋼に比べて溶接が困難です。, いかがでしたか？　今回は、溶接の基本である被覆アーク溶接法と溶接棒・鉄鋼材料の種類を解説しました。次回は、溶接記号の使い方を取り上げます。お楽しみに！, 前回は、溶接の種類と基本的な溶接法である被覆アーク溶接法について解説しました。今回は、溶接継手の種類と強度計算です。溶接継手の強度計算は製品不良の防止につながるので、基本的な考え方を学んでおきましょう。, 溶接継手とは、溶接によってつなぎ合わせる材料の組み合わせ方のことです。組み合わせ方によって、突合せ継手、重ね継手、両面当て金継手、片面当て金継手、角継手、T継手などの種類があります（図1）。溶接継手の選定は、溶接方法や板厚、応力のかかり具合などを考慮します。継手にかかる荷重の種類（引張応力、せん断応力、疲労応力など）や、荷重の大きさに十分に耐えられることが条件です。, 継手の溶接量が増えると、入熱量が増えます。入熱量に比例して溶接ひずみは大きくなり、コストに影響します。そのため、できるだけ溶接量を少なくします。製品に必要な品質・コストを見極めた上で、最適な溶接量になるように設計しましょう。, 突合せ継手は、2枚の板材を同一平面で突合せる溶接継手です。大きな荷重が加わる場合は完全溶け込み溶接（部材の板厚全体を溶かし込む溶接法）、荷重が小さい場合は部分溶け込み溶接を行います。突合せ継手で強度が必要な場合には、板材と板材の合わせ目に開先（かいさき）、またはグルーブと呼ばれる溝を設けることがあります。開先の標準形状には、I形、V形、X形、レ形などの種類があります（図2）。, 溶接継手の強度計算では、溶接継手に作用する応力（内部に生ずる抵抗力）を算出します。継手の形状やビード形状、残留応力などを考慮すると複雑な計算になるため、引張応力とせん断応力で単純化したモデルで考えてみましょう（図4）。, 溶接継手部に生じる荷重をP、溶接部ののど断面の引張応力とせん断応力をQ、溶接部の理論のど厚をa、有効溶接長さをLとすると、P=Q×Σa×Lが成り立ちます。このとき、Σa×Lは、有効のど断面積の総和です。, 前回は、溶接継手の種類と強度計算を紹介しました。今回は、溶接記号の種類と書き方を解説します。溶接を用いた製品・構造物の設計図面には、溶接記号が描かれています。溶接記号は、規格化された記号です。溶接記号を見れば、溶接の種類、開先形状と寸法、溶接表面形状と仕上げ方法などの指示、工場溶接または現場溶接の区別などが一目で分かるようになっています。, 溶接記号の基本形は、矢と基線で構成されます（図1左）。矢は、溶接する箇所を指し示します。基線は、原則として水平に描かれ、基線に沿って基本記号や寸法を記入します。必要に応じて尾を描き、特別な指示を記入します。板材の開先方向は、基本記号と基線の位置で区別します（図1右）。矢の指し示す側から溶接する場合は、基線の下側に基本記号を記入します。矢の反対側から溶接する場合は、基線の上側に基本記号を記入します。V形開先形状の寸法であれば、基本記号に開先角度とルート間隔を記入し、開先深さを基本記号の左側に記入します。部分溶込み溶接の場合、開先深さの右隣に溶込み深さを記入し、溶込み深さにかっこを付けます。部分溶込み溶接で開先深さと溶込み深さが同じ場合、溶込み深さの記入は省略し、開先深さにかっこを付けて指示します。, 2枚の板材の片側だけに開先を取るレ形、K形、J形、両面J形などは、基線は開先を取る板側に描きます。また、矢は開先を取る板側に向くように折れ線で描きます。, 図2に代表的な溶接の基本記号を、図3に溶接部の表面形状を表す溶接補助記号を示します。基本記号は2つの部材の合わせ目の形状を表しています。, 図4に、T継手のすみ肉溶接の記入例を示します。この場合、矢の側は脚長9mm、矢の反対側は脚長7mmで溶接します。, すみ肉溶接は、連続すみ肉溶接と断続すみ肉溶接に大別できます。図4のような指示であれば、連続して溶接します。一方、断続的に溶接する場合は、基本記号の右側に溶接長さとピッチ、必要であれば溶接個数を記入します。断続すみ肉溶接には並列と千鳥の2種類があり、基本記号の書き方で区別します。図5に並列断続すみ肉溶接と千鳥断続すみ肉溶接の記入方法と溶接後の状態を示しました。基線の下側の数値が同じ場合は、原則として省略できます。, 現場溶接とは、溶接作業を現場で行うことです。また、全周溶接とは組み合わせたパーツの接合部の周り全てを溶接することです（図6上）。非破壊検査は、溶接した製品を破壊することなく、内部の状態や傷の有無を検査し、製品の信頼性を確認します。非破壊検査方法の記号は、矢印を延ばし、基線を2段にして記入します（図6下）。検査方法にはさまざまな種類があり、各検査方法の略号を基線上に記します。, いかがでしたか？　今回は、溶接記号の種類と書き方について解説しました。次回は、マグ溶接法の中の炭酸ガスアーク溶接法を取り上げます。お楽しみに！, 前回は、溶接記号の種類と書き方を紹介しました。今回は、ガスシールドアーク溶接の一つである、マグ溶接を解説します。, マグ溶接（Metal Active Gas Welding）は、シールドガス（空気と溶融金属の反応を防ぐガス）に酸素が発生して化学反応を起こす活性ガス（Active Gas）を使用する溶接法です。一般的に、金属内に酸素が入り込むと、もろくなります。マグ溶接では、使用するワイヤに含まれているマンガン Mn、ケイ素 Siが脱酸剤となり、酸化マンガン MnO、二酸化ケイ素 SiO2となって溶接金属表面に浮上します（スラグ）。そのため、マグ溶接の溶接金属は酸素を含まず、じん性（粘り強さ）が高いのが特徴です。, マグ溶接装置の基本構成と溶接トーチ先端部の名称を図1にまとめました。マグ溶接は、ワイヤを一定速度で溶接トーチに供給し、トーチ先端でワイヤと母材間にアークを発生させて溶接します。, マグ溶接と似た名称の溶接法に、ミグ溶接（Metal Inert Gas Welding）があります。ミグ溶接はシールドガスにアルゴンArや、ヘリウムHeのような不活性ガス（化学反応しないガス）を用います。マグ溶接とミグ溶接は、ガスシールドアーク溶接に含まれます。, 溶接に使用されるシールドガスの品質は、JIS（日本工業規格）やWES（日本溶接協会規格）で、ガスの濃度や水分量、ガスに含まれる不純物などが制限されています（表1）。, ソリッドワイヤには、脱酸剤としてマンガンMn、ケイ素Siが含まれています。チタンTiやアルミニウムAlが含まれるものもあります。軟鋼および高張力鋼の溶接用ソリッドワイヤは、JIS Z 3312 軟鋼、高張力鋼及び低温用鋼用のマグ溶接及びミグ溶接ソリッドワイヤに規定されています。軟鋼および490N/mm2級高張力鋼に適用されるワイヤは、従来のJISによる表示方法（表2）を使用しています。, フラックスには、金属粉、脱酸剤、合金成分、スラグ形成剤、アーク安定剤などが添加されています。しかしガスの発生剤は含まれていないため、シールドガスが必要になります。フラックス入りワイヤの区分記号は、JIS Z 3313 軟鋼、高張力鋼及び低温用鋼用アーク溶接フラックス入りワイヤによって定められています（図3）。, マグ溶接では、ワイヤが溶けて金属粒（溶滴）になり、溶融池に移行します。溶滴は、溶接電流とシールドガスの成分によって、移行する際の形状や移行方法が変わります。これを溶滴の移行形態と呼びます。短絡移行、グロビュール移行、スプレー移行の3つに大きく分類できます。, 短絡移行（ショートアーク）は、ワイヤ先端が溶融状態になって溶融池に接触（短絡）した際に、表面張力で先端の溶融金属が移行する形態です。この形態が生じるのは、溶接電流が小さいときです。入熱量が少ないため、薄板の溶接や固定された配管など全姿勢の溶接に向いています。シールドガスには炭酸ガス、または炭酸ガスとアルゴンガスの混合ガスを用います。, 前回は、マグ溶接について紹介しました。今回は、TIG溶接とステンレス鋼の溶接を解説します。, TIG（Tungsten Inert Gas）溶接は、高い融点（約3,400℃）を持つタングステンを電極に用いる溶接法です。電極の先端からアークを発生し、材料（母材）を溶かします。また、母材の溶融池が空気と反応することを防ぐシールドガスとして、アルゴンガス Arやヘリウムガス Heなどの不活性ガス（Inert Gas）を使用します。必要に応じて、溶融池の横から溶加棒を加え、溶接を行います（図1）。, 図2に、TIG溶接機の構成を示します。ここでは、ガス流量調整器、溶接トーチ、タングステン電極について解説します。, ガス流量調整器は、地面に対して垂直に取り付け、流量計でガス流量を測定します。溶接に適したガス流量は、溶接電流とノズル径によって決まります。, 図3に、TIG溶接トーチの構成を示します。電極径に合わせて、コレットとコレットボディを準備します。, 表1に、タングステン電極の規格（JIS Z 3233-2001イナートガスアーク溶接並びにプラズマ切断及び溶接用タングステン電極 表1を基に著者作成）を示します。酸化物を含んだタングステン電極は、酸化物が陰極点（電子の放出部）になり安定したアークを発生します。一方、酸化物を含まない純タングステン電極は、先端の温度が上昇してからアークが発生するため、アークの始動性が悪く、先端部が溶融しアークが不安定になります。トリエーテッド（トリア入り）タングステン電極（トリア：ThO2を含むタングステン電極）のトリウムThは放射性物質であるため、グラインダ加工などで先端を研磨するときは、防じんマスクなどを着用して慎重に行う必要があります。, タングステン電極の先端形状は、使用電流によって異なります（図4）。同じ溶接電流でも、先端形状を鋭くとがらせた方が、溶込みは浅くなります。そのため、薄板を溶接する場合は、先端をとがらせるか、電極径を細くします。, TIG溶接と相性のいい材料として、ステンレス鋼（Stainless Steel）が挙げられます。ここでは、ステンレス鋼の特徴と溶接時の注意点を解説します。, 前回は、タングステンを電極に用いるTIG（Tungsten Inert Gas）溶接とステンレス鋼を紹介しました。今回は、アルミニウム合金にTIG溶接を行う際のポイントや注意点を解説します。, アルミニウム合金が腐食に強いのは、母材表面に酸化皮膜があるためです。しかし、皮膜の溶融温度は高く、約2,000℃です。母材の溶融温度は約600℃なので、通常のTIG溶接では酸化物がビードの中に入り込み（巻き込み）、溶接が困難です（図1）。, 加熱時に酸化を起こすと、溶接の品質が低下してしまいます。ガスシールドアーク溶接を行うことで、酸化を防ぐことができます。, アルミニウム合金は融点が低く熱伝導率が高いので、局部加熱が困難です。また、溶け始めると溶融速度が速くなり、溶け落ちしやすくなります（図3）。, 溶接母材などが汚れていると、溶接中にブローホール（溶接部に発生する気孔の一種）が生じやすくなります。, アルミニウム合金は、展伸材と鋳物材に大きく分類できます。展伸材とは、圧延、押出、引抜、鍛造などの塑性加工によって作られた板、管、棒、線などの製品を指します。ここでは、展伸材の分類に基づいて、アルミニウム合金の種類を説明します。, アルミニウム合金の分類には、合金記号を用います。合金記号は、アルファベットのAと、合金の系統（添加されている元素）、改良合金、合金の種類を表す数字を4桁付与して表します（図5）。例えば、合金記号A5083はAl-Mg系のアルミニウム合金を表します。材質の形状、施した調整（質別）を示したい場合は、合金記号の末尾にアルファベットを付けて表します。例えば、A5083の板材で、焼なましを施した軟らかい材料は、A5083P-Oと書きます。, 合金の系統を示す数字は、主要添加元素の種類を表しています。表1に、それぞれの数字が示す主要添加元素をまとめました。, なお、アルミニウム合金の展伸材は、強度を高めるために、加工硬化を利用したものと熱処理を利用したものに分類できます（表2）。, 前回は、アルミニウム合金の特徴とTIG溶接を解説しました。今回は、溶接作業者の資格認証制度を紹介します。溶接の品質を高めるには、適切な技術を持った溶接作業者が不可欠です。資格認証制度は、溶接作業者の技術を担保するために必要な制度です。, ISO9001 Quality Management Systemでは、溶接を特殊工程（完成後の検査で不良品を排除できない工程）と定義し、品質保証が困難な作業に位置付けています。溶接作業は自動化やロボット化が進められているものの、大部分は溶接技術者が行うため、溶接品質は作業者の技術レベルに左右されます。溶接品質を一定のレベルに保つために、溶接管理技術者・溶接技術者の知識・技術レベルを担保する資格認証制度があります。また製作物によっては、資格認証の取得が人材登用の条件となることがあります。, 溶接要員の資格認証には、さまざまな種類があります（表1）。一般的に取得されているのは、溶接管理技術者、手溶接技能者、半自動溶接技能者などの資格認証です。これらの認証試験は、認証機関の一つである一般社団法人日本溶接協会が実施しています。本稿では、主に手溶接技能者の資格認証制度について述べます。, 手溶接は作業者が手で行う溶接で、被覆アーク溶接を使った検定試験です。手溶接技能者の資格認証は、裏当て金の有無、溶接する板金の厚さ、溶接姿勢の組み合わせで分類され、資格の種類記号で簡易的に表されます。種類記号の例として、裏当て金あり・厚板・下向姿勢の試験はA-3Fと表します。, 裏当て金ありで溶接を行う場合（資格の種類記号：A）と裏当て金なし（資格の種類記号：N）の場合があります。裏当て金ありの溶接は、建築構造物などに使用される施工法です。試験材の裏側に当て金を付け、高い電流で試験材と当て金を溶かし込みます。一方、裏当て金なしの溶接は、配管などに使用され、当て金を付けずに溶け具合を調整しながら溶接します。受験者は、自分の行う溶接の種類によって、AまたはNを選択します。, 溶接を行う板厚を、薄板（厚さ3.2mm）、中板（厚さ9.0mm）、厚板（厚さ19.0mm）から選択します。資格の種類記号は、薄板は1、中板は2、厚板は3です。認証に合格した溶接技術者は、一般的に板厚の1/2～2倍の溶接ができる技術があると認められます。スチール家具などを製造する業種では、薄板を選択します。また、板厚6.0mm～16.0mmの鉄骨を使用する業種では中板を、板厚20.0mm以上を使用する業種では厚板を選択します。, 溶接姿勢には、さまざまな種類があり、受注先から求められる溶接姿勢を選択します。平板の溶接では、下向、上向、横向、立向の4種類の溶接姿勢があります（図1）。資格の種類記号は、F：下向、O：上向、H：横向、V：立向です。, パイプの溶接には、鉛直固定と水平固定の2種類の溶接を行います。資格の種類記号は、Pを用います。, 手溶接技能者の受験資格には、基本級と専門級があります。溶接姿勢が下向姿勢の試験は、基本級に分類され、1カ月以上の溶接経験があれば受験できます。専門級の試験（下向以外の溶接姿勢）の受験条件は、基本級に合格し、3カ月以上の溶接経験があることです。基本級の試験に合格することを前提として、基本級と専門級を同時に受験することも可能です。ただしこの場合、基本級が不合格だと専門級も不合格になります。, 手溶接技能者の資格認証は、学科試験と実技試験で評価されます。学科試験は正答率60%以上が合格です。今回は、実技試験における外観試験と曲げ試験の評価基準を解説します。, 1：最終層のビードの幅、高さ、曲がりが基準を超える。また、部分的に修正された溶接ビードがある。, 2：ビードの始端・終端部における開先面の残存の合計が10mmを超える。また、クレータ処理が不完全。, 前回は、溶接技術者の資格認証制度を解説しました。今回は、溶接の安全対策を紹介します。高エネルギーを用いて金属材料を溶融・凝固する溶接作業は、さまざまな危険や災害と隣り合わせです。溶接作業で想定される災害と、その対策について解説します。, アーク溶接作業は、高エネルギーによって金属材料を溶融・凝固させて接合します。そのとき、強烈な光・熱とともにスパッタ（飛散物）や、ヒューム、ガスが発生し、これらによる災害が発生します（図1）。, 高圧な溶接電源は、取り扱いを間違えると電撃事故につながります。高所作業や、狭い場所での作業など作業環境が災害を引き起こすこともあります。災害防止のために、労働安全衛生法など、さまざまな法律が制定されています。溶接の安全衛生に関わる代表的な法律は、9つあります。, アーク溶接の業務を行う場合、労働安全衛生法によって定められた、アーク溶接等の業務に係る特別教育を受講する必要があります。溶接作業の内容に応じ、適切な保護具の装着が義務付けられています（図2）。, 溶接時に発生するアーク光には、強い赤外線や紫外線が含まれていて、皮膚や目に直接入ると障害を引き起こします。特に紫外線は有害で、短時間でも目に入ると、急性電気性眼炎の症状を引き起こします。症状は、約5～6時間後に目に砂のような異物が入ったように感じ、強い痛みが生じます。また、涙が止まらず、目を開けていられない状態になります。作業者の間では、目を焼く、目玉焼きなどと呼ばれます。冷やすことで痛みが和らぎ、大抵は24時間程度で自然に治ります。紫外線が皮膚に当たると、やけどのような炎症を起こします。赤外線は長時間目に入ると、白内障を引き起こすといわれています。, 溶接作業をするときは、有害な光やスパッタから顔面を保護するために、顔全体を覆う保護面を使います。保護面にはフィルタプレートが取り付けられ、紫外線と赤外線を遮断し、適度な可視光線のみを通します。フィルタプレートの遮光能力はJIS T 8141 遮光保護具で規定されていて、使用可能なアーク溶接の溶接電流が決められています（表1）, 保護面には、手持ち保護面（図3の左）、かぶり保護面（図3の中）があります。最近では、液晶式自動遮光面（図3の右）を使用する人が多くなっています。また、アークの散乱光から目を守るために、保護めがねを使用します。スパッタなどからの保護も考えると、保護めがねはサイドシールド機能のあるものが望ましいでしょう。, ヒュームは、溶接熱によって溶融、蒸発した金属蒸気が空気中で冷却され、細かい固体状の粒子となったものです。ヒュームを吸入すると肺にたまり、じん肺という病気になります。じん肺は、初期段階は自覚症状がなく、次第に肺の機能が低下していく病気です。これを防止するためにじん肺法という法律があり、溶接作業者は定期的に健康診断を受診することが定められています。また、粉じん障害防止規則では、屋内で溶接作業を行う場合の換気や、作業に適した防じんマスクの着用が義務付けられています（図4）。, 前回は、溶接の安全対策を取り上げました。今回は最終回です。使用頻度の高いすみ肉溶接を例に、被覆アーク溶接、マグ溶接、TIG溶接を実際に進める際の手順やポイントを紹介します。, 被覆アーク溶接による、すみ肉溶接について解説します。今回行う溶接寸法は、脚長7mm、ビード幅10mmです。（図1）。, 被覆アーク溶接で大切なことは、溶接寸法に合わせた適切な溶接棒と溶接電流を選択することです。図1のすみ肉溶接寸法の場合、直径4.0ｍｍの溶接棒を使用して、その溶接棒の最大使用溶接電流に設定します。溶接棒角度は進行方向に対して60～70°が適切です。溶接棒を母材に接触させ、アーク長をできるだけ短くし、脚長7mm、溶融池幅10mmとなるように溶接を行います（図2）。, 溶接電流を上下させると、スラグ巻き込みなどの欠陥が生じる恐れがあります。適切な電流値を選定するには、訓練が必要です（図3）。, マグ溶接による、すみ肉溶接の手順を解説します。被覆アーク溶接と同じすみ肉寸法（脚長7mm、ビード幅10mm）を例に、説明します。, 今回の溶接は、溶接機本体のクレータのスイッチを無に切り替えて行います。クレータスイッチを無にすると、トーチスイッチを入れたときだけワイヤが送給され、アークが発生します。また、トーチスイッチを切るとアークが切れます。ワイヤは、一般的に直径1.2mmのソリッドワイヤを使用することが多いです。, マグ溶接では、安定してアークを発生させることのできるアーク電圧値があります。この電圧値は溶接電流値によって異なるため、事前に算出する必要があります。, 手順1：溶接機本体の電圧調整モード（一元モード・個別モード）を切り替えます。一元モードでは、溶接電流値に合わせた適切なアーク電圧値を溶接機が自動で設定してくれます。個別モードでは、アーク電圧設定は溶接作業者が行います。スイッチがない場合は、一元モードに設定されています。今回は、個別モードの進め方を解説します。, 手順2：リモコンボックスの溶接電流とアーク電圧のつまみを、どちらも中心に合わせます。, 手順4：アークを出しながら、溶接電流値を変えずにアーク電圧値を徐々に下げていきます。溶接電流に対してアーク電圧が下がりすぎると、溶接ワイヤが母材からはじかれるので、下限値として記録しておきます。はじかれる感触は、練習で実際に体験してください。, 手順5：アークを出しながら、溶接電流値はそのままで、アーク電圧値を徐々に上げていきます。アーク電圧値を上げすぎると、溶接ワイヤの先端に大きな粒状の溶融金属が発生するので、この状態をよく観察してください。このときのアーク電圧値を上限値として記録しておきます。, 手順6：手順4、5で記録したアーク電圧の間で、アークが安定して発生する範囲を求めます。この作業で、ある溶接電流値において、アークが安定発生するアーク電圧値の範囲が分かります。, 手順7：溶接電流値を変え、手順4～6を繰り返し、それぞれの溶接電流値に適したアーク電圧の範囲を求めます。.

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