円周 TIG (タングステン不活性ガス) 溶接機のサプライヤーとして、私はこれらの溶接機の入熱についてお客様からよく質問を受けます。入熱は溶接継手の品質、強度、完全性に大きく影響するため、溶接における重要なパラメータです。このブログ投稿では、円周 TIG 溶接機の入熱の概念、その重要性、計算方法、およびそれに影響を与える要因について詳しく説明します。
溶接における入熱とは何ですか?
溶接における入熱とは、溶接の単位長さあたりに溶接アークからワークピースに伝達されるエネルギー量を指します。これはエネルギー密度の尺度であり、溶接継手の微細構造と特性に大きな影響を与えます。円筒状または管状のワークピースの周囲に溶接が行われる円周 TIG 溶接では、一貫した高品質の溶接を保証するために入熱の制御が重要です。
入熱は、溶接機によって供給されるエネルギーと溶接の速度とのバランスと考えることができます。入熱が高すぎると、母材の過剰な溶融、ワークピースの歪み、溶接部の粒状の粗い微細構造が発生し、接合部の強度と靱性が低下する可能性があります。一方、入熱が低すぎると溶接が十分に進入せず、母材と溶加材との融着が不足し、溶接接合部が弱くなる場合があります。
外周TIG溶接における入熱の重要性
外周 TIG 溶接では、次のような理由から正しい入熱を維持することが最も重要です。
溶接品質
適切な入熱により母材と溶加材が良好に融合し、音と欠陥のない溶接が実現します。これは、溶接構造の完全性を損なう可能性がある、気孔、亀裂、融着の欠如などの一般的な溶接欠陥を防ぐのに役立ちます。
微細構造と機械的性質
入熱は溶接金属の冷却速度に影響を与え、それによって溶接金属の微細構造が決まります。入熱を適切に制御すると、きめの細かい微細構造が生成され、溶接継手の強度、延性、耐食性が向上します。
ディストーションコントロール
過度の入熱は、特に薄肉のシリンダーやチューブの場合、ワークピースに重大な歪みを引き起こす可能性があります。入熱を制御することで歪みを最小限に抑え、最終製品が必要な寸法公差を確実に満たすことができます。
外周TIG溶接における入熱の計算
溶接における入熱 (HI) は、次の式を使用して計算できます。
[HI=\frac{60\times V\times I}{S\times 1000}]
どこ：
- (V) は溶接電圧 (ボルト単位) です。
- (I) は溶接電流 (アンペア) です。
- (S) は溶接速度 (ミリメートル/分) です。
- 係数 60 は時間を分から秒に変換するために使用され、係数 1000 は熱入力をジュール/ミリメートルからキロジュール/ミリメートルに変換するために使用されます。
たとえば、溶接電圧が 10 ボルト、溶接電流が 100 アンペア、溶接速度が 200 ミリメートル/分である場合、入熱は次のように計算できます。
[HI=\frac{60\times10\times100}{200\times1000}= 0.3\space kJ/mm]
外周TIG溶接における入熱に影響を与える要因
円周 TIG 溶接における入熱には、いくつかの要因が影響を与える可能性があります。
溶接電流
溶接電流は入熱量に正比例します。電流が増加すると、溶接部に供給されるエネルギー量が増加し、入熱量が増加します。ただし、電流を増やすと過熱や歪みのリスクも高まるため、慎重に制御する必要があります。
溶接電圧
溶接電圧も入熱に影響します。電圧が高いほど、より多くのエネルギーがアークに伝達され、入熱が増加します。ただし、電圧はアーク長と安定性にも影響するため、電圧と入熱の関係は電流ほど単純ではありません。
溶接速度
溶接速度は入熱量に反比例します。溶接速度が高いということは、溶接がより速く行われることを意味するため、溶接の単位長さあたりにワークピースに伝達されるエネルギーが少なくなり、その結果、入熱が低くなります。
電極のサイズと種類
タングステン電極のサイズと種類も入熱に影響を与える可能性があります。電極が大きくなるとより多くの電流を流すことができるため、入熱が増加する可能性があります。電極の種類が異なれば、電気的および熱的特性も異なるため、アーク特性や溶接部の熱分布に影響を与える可能性があります。
充填材
使用される充填材の種類と量は、入熱に影響を与える可能性があります。一部のフィラー材料は、他のフィラー材料よりも溶融するのに多くのエネルギーを必要とし、より多くのフィラー材料を追加すると、良好な融合を達成するために必要な入熱が増加する可能性があります。
外周 TIG 溶接機の用途と入熱の考慮事項
外周 TIG 溶接機は、自動車、航空宇宙、エネルギーなどの幅広い業界で使用されています。たとえば、の製造においては、車両用LNGシリンダー縦型溶接機では、LNG シリンダーの円筒部分の接合に円周 TIG 溶接が使用されます。この用途では、溶接部の欠陥がガス漏れや安全上の危険につながる可能性があるため、溶接部の完全性を確保するには入熱の正確な制御が不可欠です。
製作においても同様に、車両用LNGシリンダー真空抽出装置高真空環境を維持する必要があるコンポーネントの製造には、円周 TIG 溶接が使用されます。歪みを防ぎ、漏れのないシールを確保するには、入熱を慎重に制御する必要があります。
もう一つのアプリケーションは、車両用LNGシリンダー縦型ミグ溶接機、製造プロセスのさまざまな段階で、円周 TIG 溶接を MIG 溶接と組み合わせて使用できます。このような場合、高品質の溶接継手を実現するには、TIG 溶接プロセスの入熱を理解し、制御することが重要です。
結論
結論として、円周 TIG 溶接機の入熱は、溶接継手の品質、強度、完全性に影響を与える重要なパラメーターです。入熱の概念、その計算方法、それに影響を与える要因を理解することで、溶接プロセスを最適化し、最良の結果を得ることができます。
円周 TIG 溶接機のサプライヤーとして、当社はお客様が溶接プロセスでの入熱を正確に制御できるよう、高品質の機器と技術サポートを提供することに尽力しています。当社の円周TIG溶接機にご興味がございましたら、溶接時の入熱についてご質問がございましたら、調達やご相談などお気軽にお問い合わせください。
参考文献
- AWS 溶接ハンドブック、第 1 巻: 溶接の科学技術、米国溶接協会
- 溶接冶金学、第 3 版、ジョン C. リッポルド、デイビッド K. ミラー