金属不活性ガス (MIG) 溶接について学ぶことに興味がありますか? この投稿では、MIG 溶接についてすべて学び、溶接業界で広く使用されている理由を確認します。基本的な技術と機器から、MIG 溶接の用途と利点まで、すべてを詳しく説明します。それでは、MIG 溶接についてできる限り学びましょう。
MIG溶接とは何ですか?
電気を使って金属部品を溶かして結合する溶接方法の 1 つに、金属不活性ガス溶接 (MIG 溶接) があります。MIG 溶接は、そのスピードと使いやすさにより、20 世紀初頭に導入されて以来、人気が急上昇しています。詳しくは、読み進めてください…
ガスメタルアーク溶接 (GMAW) は 1948 年から使用されており、MIG 溶接はこの技術のサブセットです。この技術は、ガスメタルアーク溶接、フラックス入りアーク溶接、短絡溶接、スプレーアーク溶接などと呼ばれていますが、基本は同じです
MIG 溶接プロセスはどのように機能しますか?
MIG 溶接技術を始める前に、頻繁に出てくるいくつかの専門用語の意味を確認しておく必要があります。
MIG 溶接に習熟するには、まず基礎を学ぶ必要があります。
溶接に見られる特性とは
金属親
溶接される金属は、親金属と呼ばれます。
金属フィラー
これは、他の金属間の接続を鍛造するために使用される金属です。
溶接金属
溶接生産から生じる溶融金属および残留金属はすべて溶接金属とみなされます。
熱影響部
溶接熱によって冶金学的に変化するが溶融しない母材金属の部分は、熱影響部 (HAZ) と呼ばれます。
フュージョンライン
溶接金属と HAZ が溶融ラインで分離します。これは溶接接合部を表す非従来的な用語です。
溶接部
溶接部は溶接金属とHAZで構成されます。
ガン/MIG溶接ユニット
MIG 溶接とも呼ばれるガスメタルアーク溶接には、特殊な溶接ガンが必要です。
制御スイッチ、接触チップ、電源ケーブル、ガスホース、ガスノズル、電源、電極導管、シールドガスフローなどは、MIG 溶接ガンの多くの部品の一部です。
銅製の接触先端部は化学処理されることがあります。これにより、溶接中に発生するスパッタの量が減少します。
電気エネルギーは、電源コードと接触チップを介して電源から電極に送られます。電極と接触する金属の量は、接触チップのサイズによって異なります。
電極ライナーと導管は電極線をガイドして保護します。これにより、線の座屈が防止され、電気が妨げられることなく流れ続けることが保証されます。
シールドガスはガスノズルによって溶接エリア全体に均一に分配されます。そのため、ガスの流れが一定でないと、溶接エリアの安全性が損なわれます。
ガスノズルが大きいほど、高電流作業によって溶融池が多くなった場合に、より効果的なシールド効果が得られます。また、非常に高温の作業の後、ガンのホースからの水で溶接装置を冷却できます。
MIG溶接の方法と手順
ワイヤ電極を使用するMIG溶接は「ワイヤ溶接」と呼ばれます。
溶接装置の電極は、リールから連続的に供給される細いワイヤです。芯線付きワイヤとソリッドワイヤの両方の供給が可能です。
ソリッドワイヤは余分な成分のないワイヤですが、芯線は別の金属またはフラックス粉末が充填された金属ケースで作られた複合材です。
溶接機のトリガーが押されると、電極ワイヤと接合材料の間にアークが生成されます。アーク溶接では、ワイヤとワークピースが溶けて溶接プールが生成されます。
MIG 溶接では、ワイヤは 1 つの目的ではなく 2 つの目的で使用されます。「ワイヤ溶接」とは、溶接において金属ワイヤを熱源とフィラー金属の両方として使用することを指します。
銅製の接触管は、継続的に電気をワイヤに導入します。
MIG溶接では、シールドガスによって充填材として使用される物質と完成品が大気と接触しないように保護されます。
ノズルはシールドガスをワイヤの周囲に導入します。シールドガスを決定する際には、溶接材料と使用目的の 2 つを考慮する必要があります。
MIG 溶接は、外部電源がワイヤの送り速度とアークの長さを管理するため、半自動です。ただし、溶接速度とワイヤの位置は溶接機が管理します。
極性と電圧
MIG 溶接には、定電圧源に接続された正に帯電したワイヤが必要です。
MIG溶接では直流電源が使用されるため、電流は自動車のバッテリーとは逆方向に流れます。
これは極性にも当てはまります。正の D/C 電極を備えた MIG 溶接機を使用する場合は、コントロール ノブを回路の正極端子に接続する必要があります。
MIG 溶接では、母材から工具のグリップに流れる電流を使用します。
MIG溶接には定電圧電源が必要です。溶接電流を調整し、制御します。
金属変換の方法
金属は 4 つの方法でワイヤ電極から溶接プールに輸送されます。
- 短絡モード
- パルスモード
- スプレーモード
- 球状モード
短絡モード
ディップ モードと呼ばれる短絡モードは、頻繁な電気的短絡を特徴とし、最終的には金属芯またはソリッド ワイヤの堆積による電極合成につながります。
最小限のエネルギー消費で金属を移動できます。
金属の移動には、電極と溶融金属のプールまたは母材との接触が必要です。
金属転送の短絡モードでは、上下、下向き、横向き、平面、上面など、あらゆる方向での転送が可能です。
パイプ用途に適しており、使いやすく、電極効率が 93% 以上で、理想的ではないフィットも受け入れ、溶接歪みを短縮する熱入力の少ないモードを提供します。
球状モード
金属が堆積します。デバイスに供給される一定の金属または金属ワイヤ電極からの短絡および大量の重力による落下により、金属の移動が球状モードで発生します。
巨大な液滴の形状は均一ではありません。短絡段階と、前段階の終了時に始まる球状移行段階の間の切り替えです。
この工程では、電極は基礎に触れません。
極めて高速に溶接を行うこと、シールドガスとして安価な CO2 ガスを使用すること、安価な金属芯電極または固体電極を使用することは、丸型金属転送方法の利点のほんの一部にすぎません。
スプレーモード
スプレー堆積は、芯線付き電極またはソリッドワイヤ電極から比較的高いエネルギーで金属を堆積させる連続プロセスです。
不規則な形状の液滴を生み出す丸みを帯びた移送方法とは異なり、この方法では小さな溶融金属液滴の安定した流れが生成されます。
スプレー モードには、処理率が高い、溶接スパッタがない、溶接後のクリーニングとヘビーデューティ オートメーション、ロボット工学、半オートメーションの柔軟性など、多くの利点があります。また、最大 98% の高い電極効率、使いやすさ、優れた溶接ビードの外観も備えています。
パルスモード
この技術は、スプレー モードの非常に洗練された形式です。低電流と高電流の両方で溶接が行われます。
電流が強い場合、溶融金属の単一の液滴が移動します。
金属ガス溶接中に発生するさまざまなタイプの利点を比較すると、パルス モードが最も大きな利点を提供します。
この方法は、スパッタが少なく、抵抗が高く、溶融欠陥がなく、溶接ビードが優れており、作業者の間で人気があり、熱による歪みが少なく、溶接位置ずれがなく、電極の有効性が 98 パーセントで、ロボットや自動化の用途に適していることから、ますます人気が高まっています。
シールドガス
この記事の前半で説明したように、MIG 溶接では、溶融溶接金属のプールが大気中の元素酸素やその他の物質と反応するのを防ぐためにシールド ガスが使用されます。
しかし、保護ガスには他の目的もあります。
シールドガスの存在は、金属の透過とアークの安定性に大きな影響を与えます。
また、次のような他の目的にも役立ちます。
- アークプラズマ核生成
- 作業面におけるアークルートの安定化により、溶接プール配線からの溶融金属の連続的な流れが保証されます。
溶接の溶け込み、溶接の機械的特性、溶接アークの性質はすべて、MIG 溶接で使用されるガスの影響を受けます。
アルゴン、酸素、二酸化炭素、およびヘリウムを含む特定のガス混合物は、MIG 溶接の保護のために使用される最も一般的なガスの一部です。
異種金属を溶接する場合、シールドガスを適宜調整する必要があります。鋼鉄の溶接によく使用されるガスには、二酸化炭素とアルゴンがあります。また、非鉄金属にはアルゴンとヘリウム-アルゴンの混合ガスがよく使用されます。
MIG溶接法の活用
MIG 溶接は、厚い部分と薄い部分の両方に使用できる柔軟な方法です。溶接では、母材の表面を溶かして冷却し、溶接プールを形成して金属間に強力な結合を形成します。
溶接は、シールドガスと使い捨ての加熱ワイヤ電極を溶接トーチに継続的に導入することで行われます。電極ワイヤは正に帯電し、その後、溶接プロセスをアクティブにする安定した電圧を提供する電源に接続されます。定電流システムと交流システムも実行可能なオプションです。
溶接は、ワイヤ電極が接合する部品に接触すると始まります。金属が電極に触れると、電気アークが発生します。次に、電気アークの高熱によって金属とワイヤ電極の表面が溶け、溶接プールが形成されます。溶融した溶接プールが冷えると、永久溶接に固まります。次に、溶接トーチのノズルからシールドガスが電極の横に注入され、溶融した溶接プールを乾燥状態に保ち、不純物が入らないようにします。シールドガスを選択するときは、溶接する金属とその用途を考慮してください。溶接工は、溶接が進むにつれて、溶接炎を接合線に沿って移動させます。
ワイヤ電極のコアは存在する場合と存在しない場合があり、その直径は 0.6 mm から 1.6 mm の範囲です。接触点の電気アークは、溶接用の熱とフィラー金属を提供します。ワイヤは加熱されると溶けて溶接に使用されるため、使い捨ての電極です。ワイヤ電極は、トーチの接触先端から溶接電流を受け取ります。
半自動 MIG/MAG 溶接では、電源によってワイヤの送り速度とアークの長さが決まります。ただし、ワイヤの位置と移動速度は溶接者が手動で調整する必要があります。自動 MIG/MAG 溶接は、完全に人間の介入なしに実行されます。
MIG溶接の利点
- ワイヤが連続的に供給されるため、MIG 溶接は非常に効率的です。
- MIG 溶接は、TIG (タングステン不活性ガス) 溶接や SMAW (シールドメタルアーク溶接) 溶接よりも高速で効率的です。
- 銅、アルミニウム、ニッケル、鉄は、フレキシブル MIG 溶接法を使用して簡単に溶接できる多くの金属や合金の一部です。
- この方法を使用すると、異種金属を接合することができます。
- シールドガスは電気アークを保護し、金属をアーク全体に移動させます。そのため、合金成分の一部のみが失われます。
- この手順を使用した後は、溶接スパッタが最小限に抑えられ、簡単に掃除できます。
MIG溶接の欠点
- MIG 溶接は、溶接パドルの入熱量と流動性が高いため、頭上溶接や垂直溶接には適していません。
- MIG 溶接に使用される機械は、シールドアーク溶接に使用される機械よりも複雑です。
結論
MIG 溶接は、電気を使って金属部品を溶かして結合する溶接方法です。20 世紀初頭の誕生以来、そのスピードと使いやすさから人気を博しています。MIG 溶接には、制御スイッチ、コンタクト チップ、電源ケーブル、ガス ホース、ガス ノズル、電源、電極導管、シールド ガス フローを備えた特別な溶接ガンが必要です。溶接金属母材は溶接される金属、金属フィラーは他の金属間の接続部を鍛造するために使用される金属、溶接金属はすべて溶接製造時に溶融して残留した金属、熱影響部は溶接熱によって冶金学的に変化するが溶融しない母材の部分、溶融線は溶接金属と HAZ が溶融線で分離した部分です。MIG 溶接は、溶接においてワイヤ電極を熱源とフィラー金属の両方として使用する半自動プロセスです。
電極ライナーと導管はワイヤをガイドして保護し、シールドガスはガスノズルによって溶接エリア全体に均一に分配されます。MIG 溶接は、外部電源がワイヤの送り速度とアーク長を管理し、溶接機が溶接速度とワイヤの位置を管理するため、半自動です。MIG 溶接では、定電圧源に接続された正に帯電したワイヤが必要で、電流は自動車のバッテリーとは逆方向に流れます。金属変換法を使用して、溶接電流を調整および制御します。金属は、短絡モード、パルス モード、スプレー モード、およびグロビュラー モードの 4 つの方法でワイヤ電極から溶接プールに輸送できます。
ディップ モードは、頻繁な電気的短絡と金属芯またはソリッド ワイヤの堆積を特徴とし、グロビュラー モードは球状モードで堆積します。スプレー モードは、芯付きまたはソリッド ワイヤ電極から比較的高いエネルギーで金属が堆積される連続プロセスです。パルス モードは、スプレー モードの非常に洗練された形式であり、スパッタが少なく、抵抗が高く、融合欠陥がなく、溶接ビードが優れており、オペレーターに人気があり、熱による歪みが少なく、溶接位置ずれがなく、電極の有効性が 98% であり、ロボットや自動化の用途に適していることから、ますます人気が高まっています。シールド ガスは、MIG 溶接で溶融溶接金属のプールが大気中の元素酸素と反応するのを防ぐために使用されます。シールド ガスは、アーク プラズマの核生成、アーク ルートの安定化、溶接の溶け込みなどの他の目的にも使用されます。
鋼の溶接によく使用されるガスには二酸化炭素とアルゴンがあり、非鉄金属にはアルゴンとヘリウム-アルゴンの混合ガスが一般的に使用されます。溶接は、シールドガスと使い捨ての加熱ワイヤ電極を溶接トーチに継続的に導入することで行われます。溶接が進むにつれて、溶接工は溶接炎を接合線に沿って下方に移動し、接触点の電気アークが溶接に熱とフィラーメタルを提供します。MIG/MAG 溶接は、金属や合金を接合する高速で効率的な方法です。熱入力が高く流動性があるため、オーバーヘッド溶接や垂直溶接に適しています。ただし、溶接パドルの熱入力が高く流動性があるため、オーバーヘッド溶接や垂直溶接には適していません。
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