試作人基礎講座

本日はスポット溶接について解説します！
メリットやデメリット、他の溶接との違いなど解説していきますので、是非ご覧ください♪

スポット溶接とは

スポット溶接とは、溶接する金属母材の上下から電極を当てて大電流を流して加熱し、冷却、母材を再凝固して2つの母材を溶接する圧接法です。

スポット溶接の特徴は、金属の電力抵抗を利用した溶接法であることです。
電流が流れると電気抵抗が起こり発熱するのを利用した溶接法なので、抵抗スポット溶接とも呼ばれます。

一般にスポット溶接と言及する場合は、2つの金属母材全面に大電流を流し圧接する抵抗スポット溶接を指します。
そんなスポット溶接と似ている溶接は2つありますので、こちらで解説していきます。

プロジェクション溶接

母材の一方の突起に抵抗スポット溶接の電極を埋め込み溶接する方法です。
工法は2種類あり、エンボスプロジェクション工法と、ソリッドプロジェクション工法に分かれます。

エンボスプロジェクション工法は、母材同士の真ん中に突起を作り、一点だけ溶接する工法です。
オイルフィルターなど気密性を要するものに利用されます。

ソリッドプロジェクション工法は、母材の角にあるボルトやナットを大電流で溶接する工法です。

シーム溶接

シーム溶接は、2つの母材を抵抗溶接したいときに用いる工法です。
燃料タンク、缶詰、缶ジュースなど薄く気密性が高い金属缶を作るときに使う工法です。

母材をローラー電極で上下からはさみ、回転する電極を通じて溶接します。

スポット溶接のメリット・デメリット

スポット溶接のメリット

他の溶接よりも容易

スポット溶接では、母材を加圧しながら電極を流すというシンプルな手法なので、難しい技術や資格などは特に必要としません。
他の溶接方法よりも比較的単純な条件設定のみで、初心者でも実施することが可能です。

速度が速い

スポット溶接では、母材に加圧して電気を流すだけのシンプルな手法であるがゆえに、溶接の速度が速いという点もメリットと言えます。

自動化しやすい

スポット溶接はシンプルな手法であるがゆえに、自動化しやすい点も魅力です。
近年ではスポット溶接に対応できる溶接ロボットも実用化され始めています。

消耗品の無駄が少ない

アーク溶接などでは、溶接時に溶接棒などの消耗品が出る場合がありますが、スポット溶接では消耗品がほとんど出ません。
そのため財務状況や、地球環境にも優しい点がメリットと言えます。

異素材の溶接も可能

スポット溶接は、電気を通しやすい材料(電気電導体)であれば溶接が可能です。
そのため工業製品などでよく使われるステンレス、ニッケルなどの異素材同士を溶接することも可能です。

スポット溶接のデメリット

電気代などのコストがかかる

スポット溶接は、溶接時に大電流を流します。
そのため、電気代や電源供給設備などの維持・管理コストがかかることは想定しておく必要があります。

母材の性質によって電極プラグを交換する必要がある

スポット溶接時には、母材の電気伝導率や熱伝導率により、電流の通りやすさが異なります。
そのため、母材に合わせてその都度最適な電極プラグに交換するという手間がかかります。

スポット溶接の原理は単純で、自動車板金、鉄道産業が盛んになった1890年の終わりには手動式スポット溶接の原型が完成していました。

時代と共に工業化が進み、母材の機能向上により、スポット溶接機はハイテク化が求められています。

それと同時に溶接業界でも、複数の溶接技術を組み合わせて対応しなければ、自動車板金、鉄道車両、発電機、建設現場の要求に応じることができないのが現状です。

レーザー溶接、アーク溶接との違い

レーザー溶接とは

レーザー溶接は、レーザー発振機から光路を通り、集光型に集められたレーザー照射体からレーザー光を発射し、2つの金属母材を溶接する溶接工法です。

金属溶解時に酸化するのを防ぐため、接合部分にアルゴン、ヘリウムなどの不活性ガスを照射します。

レーザーの種類は二酸化炭素を利用した気体レーザーと、イットリウム、アルミニウム、ガーネットを使用した個体レーザー(YAGレーザー)に分別されます。

近年ではTIG溶接より深く、歪みの少ないファイバーレーザーも開発され、レーザー溶接の長所である微細な加工が可能になりました。

アーク溶接とは

アーク溶接は、放電現象であるアーク放電を利用したものです。
融接の代名詞なだけあり溶接方法は豊富です。

アーク溶接の分類

①炭酸ガスをシールドに使うもの
②不活性ガスをシールドに使うもの
③被膜材(フラックス)を使うもの
④タングステン電極を使うもの
⑤プラズマ電極と不活性ガスを使うもの
⑥溶接ワイヤーなど機材を使うもの

いずれの溶接方法もメリット、デメリットがあり、シールドガス溶接は風の影響を受けやすく、溶接ワイヤーなど機材がいるものは機材導入に費用がかかります。

それぞれの溶接の違い

レーザー溶接の特徴

・母材をレーザーとガスで溶接する
・母材の酸化を防ぐためガスが必要
・微細加工が得意

アーク溶接の特徴

・溶接方法、溶化剤が豊富
・スラムやヒュームが飛ぶ
・消耗品が多い

スポット溶接の特徴

・溶化剤が不要、半自動化できる
・溶接速度が速い
・微細な溶接より大きな母材が向く

このように、レーザー溶接、アーク溶接、スポット溶接には、それぞれ得意とする分野がありますので、溶接現場では用途により使い分けられています。

スポット溶接に向いている材質

スポット溶接は、金属母材に電流を通し加熱することで溶接します。
電気伝導率と熱伝導が均等な金属母材が適しています。
具体的には、ニッケルやステンレスが向いています。

反対に向いていないのは、電気伝導率や熱伝導のバランスが取れていない金属です。
銅やアルミニウムは、どちらの数値も高いため、合金の金属母材で加工する方法があります。

溶接が難解な材質の1つにメッキ鋼板があります。
トタン屋根や自動車の下回りのカバーに使用される亜鉛メッキ鋼板です。

亜鉛メッキ鋼板を溶接するときは、2度溶接します。
1度目で表面の亜鉛を落とし、2度目で圧着します。

母材の電気伝導率や熱伝導率により、電極プラグを交換する必要があるのも、スポット溶接の特徴です。

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