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異種金属溶接とは、異種金属溶接の魅力や注意点などを詳しく解説

2つの金属を1つに合わせることを異種金属溶接といいますが、最近では快適な生活を実現させるために、電気や通信などのインフラ整備でも異種金属溶接の技術が使われています。

 

一方で、異種金属溶接の注意点についても詳しく知りたいという方もいるのではないでしょうか。そこでこの記事では異種金属溶接の基礎について詳しく解説します。

 

1.溶接とは

溶接とは熱や圧力を加えて2つ以上の金属を1つの部材にする接合方法のことです。溶接は青銅器時代から伝わる技術で、日本でも弥生時代には溶接の技術が使われていたことがわかっています。

 

溶接の技術はさまざまな製品に使われています。代表的な製品は、自動車・飛行機・鉄道・建築物・スポーツ用品です。

 

1-1.溶接には種類がある

溶接には主にアーク溶接、ガス溶接、抵抗溶接、レーザー溶接の4種類があります。

 

・アーク溶接

アーク溶接とは電源から供給される電力を使って、金属と電極にアークを発生させる方法です。アークは6000℃まで上昇するので、溶接がしやすいという利点があります。

 

・ガス溶接

ガス溶接とはアセチレンガスに酸素を混合させる方法で、先端に付いている火口で燃焼させます。外炎中心部の温度は3000℃にまで達するため、多くの金属の溶接に向いています。

 

・抵抗溶接

抵抗溶接とは2つの母材を加圧して接合させる方法です。電極を使って加圧させながら通電し、それぞれの母材に圧力が加わることで熱が発生して接合できます。加圧された部分のみを接合できるという利点があります。

 

・レーザー溶接

レーザー溶接とはレーザーの光を金属に照射して、一部分を凝固、溶融させる方法です。レーザー溶接を行うときは、ヘリウム・アルゴン・窒素などのシールドガスを金属部分に吹き付けます。レーザーを使うので、ピンポイントでの溶接が可能というメリットがあります。

 

1-2.ろう接による溶接

溶接には母材となる金属を溶かさずに溶接する方法もあります。溶加材という接着剤には一定の温度で溶融する性質があるので、金属部分を溶かさずに追加剤だけを溶かすことが可能です。

 

ろう接による溶接には母材を溶かさないので寸法精度が高くできるという魅力があります。ひずみも少ないので、薄い金属にも使用できます。

 

2.異種金属溶接とは

異種金属溶接とは、2つの異なる金属をつなぎ合わせる技術のことです。鉄には鉄、アルミニウムにはアルミニウムを用いるのが一般的ですが、異種金属溶接の場合は性質の異なる金属を組み合わせます。

 

2-1.異種金属溶接の魅力

異種金属溶接の魅力は、コストパフォーマンスに優れているところです。製品の製造では低コスト化が求められますが、単純にコストの安い金属に置き換えるだけでは安全性や耐久性などに不安を感じるでしょう。

 

異種金属溶接を利用すれば必要な金属を残しつつ、一部の部品を別の金属に置き換えることが可能です。たとえば電気を通すためには銅が最適ですが、コストや加重などの問題が生じるため、銅の一部をアルミニウムに変えることで、低コストと軽量化の両方を実現できます。

 

2-2.異種金属溶接の注意点

異種金属溶接の1つ目の注意点は電食です。電食とは電気化学的な作用による金属の腐食のことで、錆びにくい材質と錆びやすい材質を溶接する場合、電食の危険性が高まります。とくにステンレスとアルミなどの金属の電位差が大きい素材を使うと、電食の可能性が高いです。

 

異種金属溶接の2つ目の注意点は、高いスキルが求められるところです。融点が高い金属と融点が低い金属を使う場合、それぞれの金属の溶けやすさに差があるので、融点を十分に理解していないと、適切な状態での接合が難しくなります。

 

また、金属の性質を理解しないまま接合を試みると継ぎ目の部分が腐食しやすくなり、溶接割れなどのトラブルを引き起こす危険性が高いです。そのため、異種金属溶接を依頼する際には、溶接や金属に関する深い知識や高い技術を持っている業者であることを確認しておく必要があります。

 

2-3. 異種金属溶接が用意な素材

異種金属溶接が容易な素材として、以下の金属が挙げられます。

 

・ニオブとジルコニウム

・チタンとジルコニウム

・ニオブとタングステン

・タンタルとタングステン

・銀とアルミニウム

・白銀とアルミニウム

・白銀と銅

・ニッケルとコバルト

 

2-4.異種金属溶接が困難な素材

異種金属溶接が困難な素材には、以下の金属が挙げられます。

 

・銀とジルコニウム

・チタンとニッケル

・スズとタンタル

・鉄とアルミニウム

・金とベリリウム

・銀とベリリウム

・マグネシウムとコバルト

 

3.まとめ

異種金属溶接とは、異なる金属を溶接する方法のことです。異種金属溶接にはコストパフォーマンスに優れているというメリットがありますが、電食を起こしやすいので、高いレベルでの溶接技術が求められます。

 

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