板金溶接にはさまざまな方法がありますが、ここで説明するのは MIG (金属不活性ガス)、TIG (タングステン不活性ガス)、レーザー溶接の 3 つです。使用する方法はさまざまな要因によって異なります。以下は、3 つの方法のそれぞれについて考慮すべき事項です。
MIG溶接:
プロセス
MIG 溶接はガス メタル アーク溶接 (GMAW) とも呼ばれ、連続したソリッド ワイヤ電極を使用するアーク溶接プロセスです。ワイヤは溶接ガンに通され、接触先端が電気的に充電され、ワイヤを溶かして 2 つの部品を接合する溶接プールまたは溶接パドルを作成するのに十分な熱を生成します。プールはシールド ガスによって、欠陥の原因となる環境汚染物質から保護されます。MIG は、溶接中にスパッタが発生するため、外観や溶接の外観があまり重要でないプロジェクトに最適です。
スピード
手動溶接速度は、溶接サイズと場所に応じて、1 分あたり 30 インチの範囲です。ロボット溶接を使用すると、スループットを向上させることができます。
材料に関する考慮事項
炭素鋼（コーティングあり、コーティングなし）
MIG 溶接は、速度の点で炭素鋼の溶接には TIG 溶接よりも好まれます。また、ぴったりと合わない部品の接合にも使用されます。一般的な溶接例としては、仕上げが必要な外角溶接が挙げられます。
ステンレス鋼板
ステンレス鋼板は炭素鋼に似ていますが、スパッタを減らすためにパルス MIG 溶接が一般的に使用されます。パルス MIG 溶接では、電極と溶融池は接触しません。電流は高レベルと低レベルの間でパルスまたは交互に流れ、各パルスごとに電極から溶融金属が 1 滴ずつプールに追加されます。
アルミニウム板金
アルミニウムも炭素鋼に似ています。TIG のような溶接外観を実現するには、特殊な補助ガスを使用したパルス MIG マシンを使用します。アルミニウムではスパッタやほこりが問題となるため、通常は溶接前に表面スケールを除去するために洗浄する必要があります。
TIG溶接
プロセス
TIG 溶接はガス タングステン アーク溶接 (GTAW) とも呼ばれ、非消耗性のタングステン電極を使用する点で MIG 溶接とは異なります。タングステン電極内の電気から生成されるアークから溶接用の熱が供給されます。溶接部を補強するために、フィラー材がよく使用されます。MIG 溶接と同様に、ガス シールドが溶接部を汚染物質から保護します。
スピード
TIG 速度は、フィレット サイズ、フィラー ワイヤの適用などに基づいて、1 分あたり 7 ～ 15 インチの範囲になります。
材料に関する考慮事項
炭素鋼
TIG 溶接は通常、鋼鉄には使用されません。速度の点から、MIG 溶接が推奨されます。ただし、MIG ガンのサイズが溶接部へのアクセスを妨げる場合には、TIG 溶接が使用されることがあります。
ステンレス鋼
TIG は、多くの場合、美観上必要なきれいな外観のため、主にステンレス鋼に使用されます。ステンレス鋼を TIG 溶接する場合、熱入力と速度を制御する必要があります。ステンレス鋼は加熱が不均一なために反りやすいためです。この反りの領域は熱影響部と呼ばれます。アプリケーションで溶接部を隣接する材料に合わせてブラッシングする必要がない限り、通常は溶接後のクリーンアップは必要ありません。
アルミニウム
TIG は、アルミニウムを扱う際のデフォルトのプロセスとして長年使用されてきました。しかし、パルス MIG 溶接は、装飾用途を含む多くの用途で TIG の外観に一致するという点で大きな進歩を遂げました。厚い材料では、完全な溶接の浸透を確保するために予熱サイクルが必要になる場合があります。溶接パドルにフィラー金属を追加する必要があるため、速度は一般に MIG よりもはるかに遅くなります。
レーザー溶接
プロセス
レーザー溶接は、レーザー ビームを使用して集中した熱源を作り、材料を溶かして溶接する溶融溶接プロセスです。部品間の隙間が 0.005 インチを超えないように、部品を非常に密に取り付ける必要があります。今日の精密加工機器は、一貫したレーザー溶接に必要な許容範囲を維持できるようになりました。希望する外観によっては、ガス シールドが不要な場合もあります。レーザー溶接の利点は、速度に加えて、溶接シームが薄く小さいことと、熱による歪みが少ないことです。TIG 溶接とは異なり、レーザーは自溶性 (フィラー ワイヤが追加されない) であるため、溶接材料の蓄積がほとんどありません。また、他のプロセスに比べてはるかに小さな部品を溶接できます。
溶接の種類
レーザー溶接には、表面溶接（または伝導溶接）とキーホール溶接の 2 種類の溶接タイプがあります。表面溶接では、レーザーの焦点をぼかすことで、非常に滑らかで幅の広い溶接が可能になります。キーホール溶接では、材料の最初の層を 2 番目の層まで焼き切ります。溶融した材料が冷却されると、しっかりとした溶接ジョイントが形成されます。キーホール溶接は、表面溶接の外観は重要ではないが、気密シールの完全性が求められる場合に使用されます。
マシンタイプ
現在のレーザー溶接機は、光のスペクトル内のそれぞれの動作波長により、短波長機または長波長機として定義されます。短波長レーザー源には、YAG、ディスク、またはファイバー レーザーがあります。長波長源は通常、CO2 タイプのレーザーです。短波長レーザー ビームは基板に吸収されやすいため、光エネルギーの伝達効率が高くなります。吸収される光エネルギーが多いほど、基板はより速く液体状態に移行します。
スピード
レーザーは、毎分 50 ～ 80 インチの速度でロボットのような一貫性を実現します。
材料に関する考慮事項
炭素鋼
炭素鋼には、化粧溶接とキーホール溶接の両方を使用でき、炭素鋼は短波長と長波長の両方の機械で溶接できます。レーザー溶接では材料の蓄積が最小限に抑えられるため、溶接後の清掃を最小限にするか、まったく行わずに、鋼部品をそのまま塗装ラインに送ることができます。
ステンレス鋼
ステンレス鋼も両方の溶接タイプの候補であり、両方の機械タイプで実行できます。製品の用途によっては、溶接後に熱による変色を除去するプロセスが必要になる場合があります。溶接される材料がブラシ仕上げのステンレス鋼である場合、溶接継ぎ目が小さいため、再研磨とブレンドは必要ありません。ステンレス鋼のレーザー溶接のもう 1 つの利点は、レーザー溶接の速度により、熱影響部が大幅に減少するか、完全になくなることです。外観上の要件では、完成品に外観を損なう反りがなくなるため、これは重要です。
アルミニウム
アルミニウムを効果的に溶接するには、長波長の機械に比べて反射されるビームが少ないため、短波長の機械を使用する必要があります。現在、多くの機械にはビーム プロファイル調整機能があり、レーザーは TIG 溶接によく似た均一できれいな溶接を生成できます。アルミニウムは、外観溶接とキーホール溶接の両方が可能です。
コーティング鋼
コーティングされた鋼（亜鉛メッキ、ガルバニール処理）はレーザー溶接の課題となります。溶接するコーナーがコーティングされていない場合は、表面的なレーザー溶接が可能です。ただし、キーホール溶接では、コーティングと基材の融点が異なるため、不完全な溶接になります。コーティングがガスに変わり、溶接パドルが乱れるため、大量のスパッタが発生します。どちらのタイプの機械でも、コーティングされた鋼を溶接できます。