溶接機とは|誰でもわかる!溶接機械の種類を徹底解説

溶接機とは

金属などの素材を溶かして接着することを溶接といい、その溶接に使用する機械のことを溶接機といいます。溶接機というとアーク溶接機を指すことが一般的です。

溶接には圧接やろう接といった溶接法もありますが、溶接機での溶接はほとんどが溶融によって行います。

JIS規格によると、溶接とは次のように定義されています。
「2個以上の母材を、接合される母材間に連続性があるように、熱、圧力、又はその両方によって一体にする操作」

今回はその溶接機の種類や構造についてご紹介していきます。

溶接機の種類

アーク溶接機

アーク放電を熱源とする溶接機をアーク溶接機といいます。アーク溶接機は、溶接機械の中で最も多く使用されている溶接機です。アークの温度は5,000~20,000℃に達します。鉄の溶融温度は1,500~2,800℃なので、鉄と鉄を接合するのに最適な温度になります。

アーク溶接機は、種類が豊富にあるので順に解説していきます。

被覆アーク溶接機

金属の心線にフラックスという被覆材を被せた溶接棒を使ってアーク放電を発生させる溶接機を被覆(ひふく)アーク溶接機といいます。溶接電源は交流タイプと直流タイプがあります。

溶接機械を使いますが、すべて人の手を介して作業することから、現場では手溶接といった呼び方をします。

被覆アーク溶接機

SUZUKID 直流インバータ溶接機

被覆アーク溶接棒は湿気を含むと、アーク放電の温度が不安定になったり、溶接の強度が弱くなってしまうので、専用の貯蔵庫や乾燥庫に保管する必要があります。

被覆アーク溶接は風の影響を受けにくいので屋外での作業も可能です。機械自体も構造はシンプルで市場に多く出回っているため安価です。

デメリットとしては、作業者の熟練度によって仕上がりが違ってくることと、他の溶接機と比べて母材の溶け込みが浅いため作業時間がかかるといったところです。

マグ溶接機

炭酸ガスやアルゴンガスといった不活性ガスを混合し、シールドガスとして利用する溶接機が、マグ溶接機です。

マグとはMetal Active Gasの頭文字をとった略称で、コイル状に巻かれた針金のようなワイヤを電極として使用するのが特徴です。

電極ワイヤは供給装置に取り付けられ、モーターによって自動的にトーチの先端まで供給されます。電極ワイヤは自動的に供給されますが、人が溶接作業をする場合は半分だけ自動という意味で、半自動溶接機といった呼び方もします。

マグ溶接機

パナソニック CO2/MAG溶接機

マグ溶接で使用するシールドガスは、炭酸ガス単体やアルゴンと炭酸ガスの混合ガスなどがありますが、炭酸ガスを単独で使用する場合は、炭酸ガスアーク溶接、またはCO2アーク溶接と呼ばれることもあります。

マグ溶接は被覆アーク溶接と比較すると、母材の溶融度が優れているため作業効率が良い、良質な溶接が得られ強度がある、溶接トーチをロボットに装着して生産ラインなどで自動化することができる、といった特徴があります。母材が鉄の場合によく使用します。

デメリットは風に弱い点です。風速が2m以上になるとシールドガスが素材の中に気孔となってしまうブローホールという溶接欠陥になるので、屋外での作業は風に気を付けます。

ティグ溶接機

タングステンを放電用電極として使用し、アルゴンガスやヘリウムガスといった不活性ガスをシールドガスとして使用する溶接機械をティグ溶接機といいます。

電極のタングステンは消耗せず、別の溶接棒をアーク中に溶融して母材を溶接します。被覆アーク溶接と同様に手溶接で作業を行います。

TIG溶接機

パナソニック TIG溶接機

ティグ溶接機は、小さな部品の接合やステンレス・アルミといった薄い金属などの溶接に用いられ、溶接個所もきれいなことから小物の溶接に最適です。

特徴としては、火花が出ない、他のアーク溶接に比べて見た目がきれい、静音性に優れるといった点があげられます。

デメリットとしては、アルゴンガスを別で用意する必要がある、他のアーク溶接と比べて溶接速度が遅く、難易度が高いといった点になります。

ミグ溶接機

ミグ溶接機はマグ溶接機と同じ構造でコイル状に巻かれた針金のようなワイヤを電極として使用する溶接機で、半自動溶接機に分類されます。ミグとはMetal Insert Gasの頭文字をとった略称です。

ミグ/マグ溶接機

育良精機 スキルアーク

ミグ溶接機とマグ溶接機との違いは使用するシールドガスの違いです。マグ溶接機はアルゴンガス80%と炭酸ガス20%の混合ガスを用いますが、ミグ溶接機はアルゴンガスを単体で使用します。

母材としてはアルミやステンレスといった薄い材質に使用され、スパッターは少なく、仕上がりが美しいといった特徴があります。

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ガス溶接機

ボンベに充填されたアセチレンなどの可燃性ガスを酸素と混合して吹管内で燃焼させ、その高熱によって素材を溶融して接合する溶接機です。

ガス溶接機

TASCO ガス溶接機

ガス溶接の特徴は、電気を使わないため電源を用意する必要がない、溶着材として溶接棒を使わず母材そのものを溶融して接合する、といったことがあげられます。

デメリットとしては、熱源の溶融温度が低いため溶接に時間がかかること、ひずみが大きいといったところです。

レーザー溶接機

レーザー光を熱源として母材に照射し、金属を溶融して接合する溶接機をレーザー溶接機といいます。レーザー溶接機の基本的な構成は、レーザー加工機と同様にレーザー発振器、集光レンズ、アシストガスからなります。

レーザー発振器には、炭酸ガスレーザー、YAGレーザー、ファイバーレーザーといった種類が使われています。

ファイバーレーザー溶接機

(株)アマダミヤチ

ほとんどすべての金属素材で使用することができ、瞬時に高温を発生させることができるので作業効率もよく、細かい部分的な溶接も可能で仕上がりもきれいといった特徴があります。

ただし、レーザー光の性質上、表面が反射する母材の溶接は効率が悪く、レーザー溶接機には不向きなので注意が必要です。

溶接機の構造

前述のとおり溶接機には様々な種類がありますので、ここではマグ溶接やミグ溶接の半自動溶接機の構造・仕組みについて解説していきます。

溶接電源

溶接に使う電源本体のことです。直流電源タイプと交流電源タイプ、または両方対応しているマルチ電源タイプがあります。DIYなどで家庭用コンセントを使う場合は交流電源(AC)タイプを使用することが多く、工場で使う場合は直流電源(DC)タイプの溶接機が使われます。

本体には電源の電圧・電流設定の他にワイヤー供給の速度設定ができる機種もあります。

溶接トーチ

トーチとは、ガスシールドアークやプラズマ溶接などの溶接機械で使う先端器具のことです。半自動溶接機では炭酸ガスなどのシールドガスを使うため、ガスが散乱しないように先端が筒状になっています。

トーチの持ち手にはスイッチレバーがあり、レバーを押すことで電流が流れ溶接作業をすることができます。レバーを押さない限りワイヤーを母材に近づけても溶接はできません。

ワイヤー供給装置

半自動溶接機では電極としてワイヤーを使いますので、ワイヤーを自動で供給する装置がついています。ワイヤーの供給方法は電源本体にあるボタンで速度設定する機種とトーチの手元でワイヤー量を調整できる機種があります。

ガスボンベ

溶接機械とは別で用意する必要があるのがガスボンベです。ガスボンベとは、炭酸ガスやアルゴンガスなどの液化ガスを圧縮して入れた容器のことで円筒形をしています。

半自動溶接機で使用するときは、ボンベの先端にあるガス流量調整器でガスの流量や圧力などを調整して吐出します。

半自動溶接機用ガスボンベ

サンケン

まとめ

今回は金属どうしを溶融接合する機械の溶接機械について解説しました。

溶接機は幅が広く、大きな工場からDIYなど個人で使用するものまで、多種多様な商品が揃っています。

特に半自動溶接機は、アルゴンガス、炭酸ガス、混合ガスといった種類が存在するので、各ガスの特性を理解し、溶接素材の材質や厚さにあった溶接機械を選定することが重要です。