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  • 溶接
  • 溶着
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TIG溶接/ティグ溶接について詳しく解説!
TIG溶接/ティグ溶接とは

TIG溶接はアーク溶接法の一種であり、TIGとは”Tungsten Inert Gas”の頭文字のことです。TIG溶接の原理として、放電用電極にタングステン(Tungsten)を用い、シールドガス(Inert Gas)としてアルゴンガスなどの不活性ガスがTIG溶接機のガス供給系から送られます。そのため、TIG溶接はアルゴン溶接と呼ばれることもあります。
TIG溶接ではタングステンは消耗されず、溶接棒が溶融することにより溶接されます。溶接棒を溶接箇所に挿入しながら溶接していくのですが、溶接棒の挿入の仕方によって溶着量を変えることができます。

TIG溶接の特徴を簡潔にまとめると、
1. 鉄・非鉄を問わず幅広い材質に適用
2. ビード外観が美しい
3. シールドガスにより不純物が混入せず、溶接欠陥が少ない
とても万能な溶接法といえます。

TIG溶接/ティグ溶接 の特徴

TIG溶接は一言でいえば万能な溶接法です。鉄・ステンレス・アルミなど、材質の鉄非鉄を問わずに幅広く適用し、様々な場面で用いられています。その他の溶接法と比較すると、TIG溶接には以下のような特徴があります。

・TIG溶接/ティグ溶接 の用途(材質・板厚など)
TIG溶接は、溶接棒を製品の母材に合わせてステンレスやアルミなどに変えることができるため、鉄はもちろんのこと、非鉄金属も溶接することが可能です。

溶接法
  • TIG溶接
MAG溶接
  • MIG溶接

他の溶接法と比較してみるとわかりますが、TIG溶接は適用できる材質の幅広さが長所といえます。鉄・非鉄・薄板どれにも対応しています。
適用する材質の広さでいえばレーザー溶接のほうが広くなります。しかしレーザー溶接は大掛かりな機械が必要となり、少し高価になります。
比較的安価に、幅広い材質を精密に溶接する万能さがTIG溶接の特徴であり、そのためTIG溶接は大変幅広く用いられている溶接法になります。



・TIG溶接/ティグ溶接の外観
また、TIG溶接は外観が美しいことも特徴の一つです。TIG溶接の原理である不活性ガスの利用により高品質な溶接となります。交流電源に対応し、パルス電流を用いることができるTIG溶接機により、特徴的なうろこ状のビードが形成されます。

また、ビード幅はやや広いものとなります。
ステンレスや鉄、アルミなどどの材質の溶接を行うのかによっても変わりますが、ビードの綺麗さ、ビード幅の狭さでいうとレーザー溶接の方が綺麗になります。


・TIG溶接/ティグ溶接の強度
TIG溶接は数ある溶接法の中でも比較的強度が高い溶接法になります。

溶接強度は母材の材質や様々な条件によって異なってくるため、他の溶接法と比較することは難しいですが、TIG溶接法は母材にあわせて溶接棒を使い分けることが特徴ですが、TIG溶接は溶接棒のみでなく母材も溶かして溶接する完全溶融結合であるため、溶接棒のみを瞬間的に溶かして母材にのせる溶接法よりも強度が高いと言えます。

TIG溶接/ティグ溶接 の原理・機械

以下は、TIG溶接についてさらに詳しく知りたい方のための情報になります。

・TIG溶接/ティグ溶接の原理
TIG溶接では、電極に高い融点を持つタングステンを使用しています。その電極の先端からアークを発生し、材料を溶かして溶接を行います。

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、アルゴンガスやヘリウムガスなどの不活性ガスをTIG溶接機から送給します。

不活性ガス雰囲気中で、電極であるタングステンと母材の間にアークを発生させ、アーク熱により母材を溶融溶接させます。この時、必要に応じて溶接ワイヤや溶接棒を溶融池に添加して溶接を行います。TIG溶接に使用する溶接棒は、溶接材料と同じ金属で作られた溶接棒を使用します。ステンレスにはステンレスの溶接棒を、アルミにはアルミの溶接棒を用いる、というように溶接棒を使い分けることになります。溶接棒の挿入の仕方や速さによっても、溶接の仕上がり方は異なります。

溶接中は溶融池が不活性ガスに覆われていることにより空気が遮断され、空気と反応してしまうことを防いでいるため品質の良い溶接金属を得ることができます。

・TIG溶接機/ティグ溶接機 の設定・使い方
 TIG溶接機は、溶接電源、溶接トーチ、ガス供給系(ガスボンベやガス流量調整機)で構成されます。このほか、溶接トーチが水冷式の場合における冷却水循環装置や溶加材が溶接棒でなくコイル状に巻かれたワイヤーを使用する場合(半自動TIG溶接仕様の場合)、ワイヤー送給装置とこれに伴う制御装置が付加されるケースもあります。
 
 

また、溶接電源には、直流専用の電源と直流と交流両用の電源があります。この二つの使い分けは、アルミニウムを溶接するかどうかに関わってきます。

そもそもアルミニウムは材料自身の性質として、溶接不具合の発生につながりやすいという特徴があります。アルミニウムは酸素との親和性が非常に高いため、表面には通常融点の非常に高い酸化アルミニウム(Al2O3)の皮膜で覆われています。
この酸化膜を除去しないまま溶接を行うと、溶融池表面に酸化膜が浮いたり,酸化膜の巻込みが生じたりすることによって溶接性が悪くなるのです。そのため、アルミニウムの溶接では酸化被膜を除去することが必要になります。
酸化被膜の除去は、アークによるクリーニング作用を利用します。このクリーニング作用を保ちながら溶込みを確保するために、交流電源によるTIG溶接が必要となるのです。

・TIG溶接/ティグ溶接の種類

ティグ溶接法には多くの種類があります。

まず、上図のように直流電源を用いる場合と交流電源を用いる場合で分類されます。
直流と交流の使い分けについては以下の通りです。

材質
  • 炭素材
  • ステンレス鋼
  • アルミ
  • マグネシウム
交流
  • ×
  • ×
  • ×
直流
  • ×
  • ×

このように、TIG溶接では直流電源と交流電源をうまく設定して使い分けることが重要になってきます。

また、パルスの有無でも分類され、パルス有りの溶接法をパルスティグ溶接と言います。
パルスティグ溶接とは、溶接電流を一定周期でパルス電流とベース電流とに変化させることで溶接スポットを周期的に重ね合わせながら溶接する方法です。パルスティグ溶接法では溶接ビードの外観がまるでウロコのようになり、「ウロコビード」とも呼ばれています。d
パルスティグ溶接を行う効果としては、母材への入熱制御による溶接性の向上やアークの指向性を高めるなどの効果があります。

さらに、ワイヤの有無でも分類されます。ホットワイヤを用いるホットティグワイヤ溶接法では、ティグ溶接機の電源とは別にワイヤ加熱電源を利用して溶接ワイヤに給電します。これによりワイヤを半溶融状態で母材の溶接池に送り込むことができるため、通常より約3倍の溶着金属量を得ることができます。
ワイヤを用いれば、ティグ溶接の欠点でもある溶着金属量の少なさを克服することができ、高能率な溶接が可能になります。

TIG溶接/ティグ溶接の資格・試験・講習

TIG溶接をする際、原則として『安全又は衛生のための特別の教育』(通称:特別授業)を受講する必要があります。労働安全衛生法、そして厚生労働省令で特別授業を受けなければならないと規定されているためです。

特別授業は学科教育と実技教育に分かれていて、学科教育ではアーク溶接などに関する知識や関連法例についての科目を履修します。学科教育は4項目に分かれていて、合計11時間以上の履修となります。
実技教育はアーク溶接装置の取り扱いや作業の方法について、10時間以上の履修が必要となります。

これらの特別授業は自社で行うことが認められています。テキストとして中央労働災害防止協会が発行している「アーク溶接等の安全」というものがあります。ただし、特別教育を自社で行なった場合には、受講者の記録を作成し3年間以上保存しておかなければならないという点に注意が必要になります。

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