TIG溶接ようせつ

TIG溶接ようせつ（ティグようせつ）とは、電気でんきを用もちいたアーク溶接ようせつ方法ほうほうの一種いっしゅである。TIGは、Tungsten Inert Gasの略りゃくで、タングステン－不ふ活性かっせいガス溶接ようせつの意いであり、電極でんきょく棒ぼうに消耗しょうもうしない材料ざいりょうのタングステンを使用しようして、別べつの溶加材ざい（溶接ようせつ棒ぼう）をアーク中ちゅうで溶融ようゆうして溶接ようせつする方式ほうしきである。国際こくさい的てきには、Gas Tungsten Arc Welding、略りゃくしてGTAWまたはGTA溶接ようせつ^[1]と呼よばれ、この呼よび名なの場合ばあいはプラズマ溶接ようせつも含ふくまれる。

概要がいよう[編集へんしゅう]

あらゆる金属きんぞくの溶接ようせつに適用てきようできるので、ステンレスや非鉄ひてつ金属きんぞく(アルミニウムなど)の溶接ようせつに採用さいようされている。^[2]ティグ溶接ようせつの電極でんきょくに用もちいられるタングステンの融点ゆうてんは金属きんぞくの中なかで最もっとも高たかい。作業さぎょうが長時間ちょうじかんにわたっても高温こうおんに耐たえ続つづけることができ、電極でんきょくが溶接ようせつ中ちゅうにほとんど溶融ようゆうしないので、ティグ溶接ようせつの分類ぶんるいは非ひ消耗しょうもう電極でんきょく式しきアーク溶接ようせつになる。消耗しょうもう電極でんきょく式しきに比くらべてアーク長ちょうを一定いっていに保たもちやすい。また、広範囲こうはんいの電流でんりゅう値ちにわたって安定あんていしたアークを出だすことができるので入いれ熱ねつの調節ちょうせつが容易よういにでき、薄板うすいたや、複雑ふくざつな形状けいじょうなど、精密せいみつさが要求ようきゅうされる溶接ようせつを行おこなうことが可能かのうである。安定あんてい性せいに優すぐれ、溶融ようゆう池ちをはっきりと見みることができるので比較的ひかくてき作業さぎょうがしやすく、高品たかしな質ただしかつきれいなビードをひきやすい。^[3]溶接ようせつ時じに母はは材ざいの溶融ようゆう金属きんぞく部分ぶぶんを大気たいきから遮断しゃだんして保護ほごする目的もくてきに使用しようされる不ふ活性かっせいガスとしては、現在げんざいはアルゴンガスがもっとも多おおく使つかわれており^[4]、ついでヘリウムガスが用もちいられている。単体たんたいのアルゴンガスはアークを安定あんていさせ、スパッタをほとんど生しょうじさせず、溶接ようせつ金属きんぞくを空気くうき中ちゅうの酸素さんそや窒素ちっそから守まもり、よい品質ひんしつを得えることができる優秀ゆうしゅうなガスであるが、母はは材ざいの性質せいしつによってはアークの特性とくせいを変かえるために水素すいそやヘリウムと混合こんごうする場合ばあいもある。^[5]また溶接ようせつに使用しようされる溶接ようせつ機きには、直流ちょくりゅうを利用りようした直流ちょくりゅう溶接ようせつ機きと交流こうりゅうを使用しようした交流こうりゅう溶接ようせつ機きがあり、直流ちょくりゅう溶接ようせつでは、母はは材ざいを陽極ようきょくとした直流ちょくりゅう正せい極性きょくせい（DCSP）^[6]と母はは材ざいを陰極いんきょくとした直流ちょくりゅう逆ぎゃく極性きょくせい（DCRP）^[7]がある。また交流こうりゅう溶接ようせつでは高周波こうしゅうは電源でんげんを使用しようすることで、アークの不安定ふあんていな状況じょうきょうを補おぎなっている。前述ぜんじゅつの通とおり、タングステンは溶融ようゆうせず溶加材ざいを兼かねないので、別途べっと溶加材ざいが必要ひつようになる。

歴史れきし[編集へんしゅう]

ティグ溶接ようせつは自動じどう溶接ようせつの中なかでは歴史れきしが古ふるく、1930年ねんにアメリカのホバートとデバーによって発明はつめい^[8]され、10年ねんほど後のちに実用じつよう化かされた。この時代じだい、マグネシウムが工業こうぎょう的てきに量産りょうさんできるようになり^[9]、工業こうぎょう製品せいひんにさかんに使用しようされるようになったが、マグネシウムは溶融ようゆう時じにきわめて酸化さんかされやすく、通常つうじょうの溶接ようせつ（当時とうじではガス溶接ようせつなど）では良好りょうこうな溶接ようせつ金属きんぞくを得えることができなかった。この問題もんだいを解決かいけつするためには、溶接ようせつ時じに溶融ようゆう金属きんぞくを空気くうきと完全かんぜんに遮断しゃだんする必要ひつようがあるが、不ふ活性かっせいガスを常つねに溶接ようせつ部ぶにふきつけるという方法ほうほうで、これを実現じつげんした溶接ようせつ法ほうが、ティグ溶接ようせつである。このとき用もちいる不ふ活性かっせいガスをシールドガスという。シールドガスには主おもにアルゴンが用もちいられたが、日本にっぽんにおいてはヘリウムが用もちいられることもあった。^[1]これは主おもに当時とうじのアルゴンの純度じゅんどによるところが大おおきかった。^[4]^[10]

電極でんきょく[編集へんしゅう]

ティグ溶接ようせつは普通ふつう正せい極性きょくせい（電極でんきょく側がわを陰極いんきょく）^[7]で行おこなわれるが、これはアークの性質せいしつによるところが大おおきい。電極でんきょく側がわが陰極いんきょくの場合ばあい、電子でんしは電極でんきょく（陰極いんきょく）から母はは材ざい（陽極ようきょく）に向むけて放出ほうしゅつされる（熱ねつ陰極いんきょくアークを参照さんしょう）。電子でんしがぶつかる母はは材ざい側がわは電極でんきょくより多おおく加熱かねつされる^[6]一方いっぽう、電極でんきょくは電子でんしの衝突しょうとつがないのでほとんど消耗しょうもうすることがない。しかし、電極でんきょくが陽極ようきょくの場合ばあい、電子でんしが電極でんきょくめがけてとんでくることになり電極でんきょくが加熱かねつされ、消耗しょうもうが激はげしくなる。ティグ溶接ようせつは電極でんきょくの積極せっきょく的てきな消耗しょうもうを許容きょようできないので、正せい極性きょくせいが推奨すいしょうされる。

クリーニング作用さようと交流こうりゅう[編集へんしゅう]

一方いっぽうで、逆ぎゃく極性きょくせい（電極でんきょく側がわを陽極ようきょく）には大おおきな利点りてんがある。アルミニウムやマグネシウムは酸素さんそとの親和しんわ性せいが非常ひじょうに高たかく、金属きんぞく単体たんたいやその合金ごうきんの表面ひょうめんには酸化さんか皮膜ひまくが存在そんざいするが、この酸化さんか膜まくは絶縁ぜつえん体たいであり、融点ゆうてんは2,000℃を超こえる。この状態じょうたいの金属きんぞくを正せい極性きょくせいで溶接ようせつをしようとすると、表面ひょうめんと内部ないぶで融点ゆうてんが違ちがいすぎるため表面ひょうめんが溶とける前まえに内部ないぶのみ溶融ようゆうしてしまい両りょう母はは材ざいの溶接ようせつができないが、逆ぎゃく極性きょくせいの場合ばあいはこの問題もんだいを解決かいけつすることができる。逆ぎゃく極性きょくせいの場合ばあい、電子でんしは母はは材ざい側がわから電極でんきょくへ向むけて放出ほうしゅつされることになるが、アーク放電ほうでんにおける電子でんしは酸化さんか物ぶつから放出ほうしゅつされることが多おおく、また、酸化さんか物ぶつのある場所ばしょへ電子でんしの放出ほうしゅつ点てん（陰極いんきょく点てん）が逐次ちくじ移動いどうすることが知しられている。^[7]^[11]この作用さようにより、結果けっかとして被ひ溶接ようせつ部ぶの表面ひょうめんにある酸化さんか物ぶつがほとんど還元かんげんされることになるので、溶接ようせつが可能かのうになる。これをアークのクリーニング作用さようという。^[11]しかし、前述ぜんじゅつの通とおり逆ぎゃく極性きょくせいは電極でんきょくを消耗しょうもうするため長時間ちょうじかんの使用しようはできず、加熱かねつの形態けいたいが異ことなるため母はは材ざいの溶とけ込こみも浅あさくなるので、実用じつよう的てきではない。そこで現在げんざいは、クリーニング作用さようが必要ひつような（多おおくの場合ばあいアルミニウムの）溶接ようせつの場合ばあいは交流こうりゅう電流でんりゅうを用もちいている。^[12]交流こうりゅうは交流こうりゅう波形はけいのサイクルの半分はんぶんごとに極性きょくせいが反転はんてんするので、正せい極性きょくせいと逆ぎゃく極性きょくせいの両方りょうほうの特性とくせいを足たして2で割わったような特性とくせいの溶接ようせつ、すなわち適度てきどな溶とけ込こみとクリーニング作用さようのある溶接ようせつが可能かのうになる。^[12]加くわえてアルミニウムの場合ばあいは熱ねつ伝導でんどう性せいが高たかく、融点ゆうてんも低ひくい（約やく660℃）ので溶接ようせつ部ぶ以外いがいに熱ねつの影響えいきょうがでやすく、溶接ようせつ中ちゅうの熱ねつの管理かんりが非常ひじょうにむずかしい。^[13]正せい極性きょくせいでは溶とけ込こみが深ふかくなりすぎ、溶接ようせつ部ぶもすぐに溶とけ落おちてしまうことから、特別とくべつな条件じょうけんがない場合ばあいは、アルミニウムのティグ溶接ようせつには原則げんそくとして交流こうりゅうが用もちいられている。

出典しゅってん[編集へんしゅう]

[脚注きゃくちゅうの使つかい方かた]

参考さんこう文献ぶんけん[編集へんしゅう]

手塚てづか　敬三けいぞう『溶接ようせつのおはなし』（第だい1）日本にっぽん規格きかく協会きょうかい、1981年ねん。ISBN 4-542-90104-1。

小椋おぐら　陽ひ・岡田おかだ　明あきら・島田しまだ　弥わたる・鵜飼うかい　順じゅん『現代げんだい溶接ようせつ技術ぎじゅつ大系たいけい　第だい36巻かん』産さん報ほう出版しゅっぱん、1980年ねん。

野原のはら　英孝ひでたか『図解ずかい入門にゅうもん　現場げんばで役立やくだつ溶接ようせつの知識ちしきと技術ぎじゅつ』株式会社かぶしきがいしゃ秀和しゅうわシステム、2012年ねん。ISBN 978-4-7980-3225-2。