金属を接合させる加工方法として、よく知られている溶接は、身近なものだと家電や電子機器、建築資材、自動車などを作る際に使用されます。
溶接といえば、保護眼鏡やフェイスガードなどを装着し、火花を散らしながら行う作業というイメージがあるかもしれませんが、加工方法の違いによっていろいろな種類があります。
ここでは、溶接の種類やメリット・デメリットを紹介します。
目次
溶接は、日本産業規格（JIS Z 3001-1）により「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、圧力またはその両方で一体にする操作」と定義されています。
定義を見ると難しく感じるかもしれませんが、簡単にいうと金属と金属をくっ付ける加工方法のことです。
金属は、加熱をしたり加圧したりして、融点に達すると溶け出す性質があります。
この性質を活かし、固着させたい部分の金属を溶かして混ぜ合わせ、冷却して接合させるのが溶接です。
参考資料：日本産業規格（JIS Z 3001-1）
溶接は、接合する方法によって3つの種類に分けられます。
また、それぞれの種類の接合方法から、さらにいくつかの種類に分けられているので、ここでは代表的な3つの種類とそれぞれの加工方法を紹介します。
融接は最もスタンダードな溶接で、接合する2つの金属の接続部分を溶かす、もしくは母体の接合部分に溶けた金属を加え、溶接部分を冷やして凝固させます。
融接には、アーク溶接とガス溶接、レーザー溶接という種類があります。
アーク溶接は、強力な光と熱を発するアーク放電という放電現象を使った方法で、適切な作業をすれば高い強度で接合できます。
ガス溶接は、可燃性ガスと酸素が結びつくことにより発生する熱を利用して、金属を溶かし固着させる方法です。
レーザー溶接は、レーザー光を使って金属を溶融させて接合します。
圧接は、電気や摩擦によって金属の接合部分を加熱し、圧力をかけながら接合する加工方法です。
圧接には、科学的エネルギーを使う爆発溶接や力学的エネルギーを使う常温圧接や摩擦圧接、超音波圧接などの種類があります。
一般的に使われるのは、電気的エネルギーを用いた抵抗溶接になります。
抵抗溶接とは、母材の接合部分を電極で挟み、電流を流すことによって起こる電気抵抗で発生する、ジュール熱で接合させる方法です。
短時間で固着できるのが特徴で自動化もしやすいことから、製造ラインで活用されています。
ただし、母材の厚みによっては強度が低くなることもあるため、薄い母材に適している方法といえるでしょう。
ろう接は、融点が低い溶加材を使った方法です。
融接や圧接では母体を溶かして接合しますが、ろう接では母材を溶かさずに固着できるというのが特徴です。
そのため母材に対する負担はないというメリットがある反面、強度が弱いというのがデメリットとなります。
ろう接には、鑞付けとハンダ付けの2種類の加工方法があります。
鑞付けは、450℃以上が融点となる硬ろうという溶加材を使います。
硬ろうには、銀ろうや銅ろうなどが使われており、ガスバーナーや加熱炉でこれらの素材を溶かして金属を接合します。
一方、ハンダ付けは450℃以下が融点となる亜鉛や鉛、錫などの軟ろうという溶加材を使います。
ハンダは導電性が高く、また融点も低いので電子部品など細かい金属部品の溶接に適した方法です。
金属を固着させる方法には、ボルトで締め付ける機械的接合や接着剤を使う化学的接合などの種類があります。
溶接は、種類によっては危険を伴う作業なので、機械的接合や化学的接合の方が安全性が高いといえるでしょう。
それでも溶接が必要とされるのはメリットがあるからですが、同時にデメリットもあるので、接合方法を検討する際にはどちらも把握しておくことが大切です。
溶接の最大のメリットは、簡単に強度の高い接合ができることです。
機械的接合はボルトの緩みや母体への負担による強度低下などの不安材料がありますが、溶接は金属同士をくっ付けてしまうので、経年劣化はあるとしても安全性に優れています。
また、加工の種類によっては気密性や水密性を得られるので、どのようなシチュエーションにも対応する接合ができます。
固着させるための部品も少なく、製品自体の重量が増えることもなく、母材の形状の自由度が高いというのもメリットです。
高い強度を持ち、あらゆる金属の接合に対応できる溶接ですが、加熱や加圧をするため、母材が変形したり歪んだりする可能性があります。
また、作業を行う職人の技術によっては、破損や欠陥が生じることもありますし、材料によっては強度が下がることがあるのもデメリットです。
ただし、こういったデメリットは、職人の技術や溶接方法を的確に判断できる経験があればカバーできます。
溶接は、金属を接合するのに、とても適した加工方法です。
ただし、前述したようなデメリットがあるのも事実です。
このデメリットを回避するには、くっ付けたい製品の形状や材質に適した溶接方法を的確に選択できる加工会社に依頼することが重要です。
溶接の実績や経験がある職人がいる加工会社であれば、溶接のメリットを存分に活かせるので、加工会社の選定はホームページや実例などをしっかりチェックしましょう。
