仮付け溶接は重要でないように見えるかもしれませんが、多くの人が考えるよりはるかに重要なものなのです。
タック溶接とは何でしょうか。 タック溶接は、最終的な溶接のために部品をつなぎ合わせるための小規模で一時的な溶接である。 タック溶接では、部品を堅く保持するための固定具が必要ない場合があります。 タック溶接は、溶接されているコンポーネント間の正しい位置関係とギャップを維持することによって、良好な溶接品質を確保します。
この記事では、タック溶接の基礎と、高品質のタック溶接ジョイントを確保する方法について説明します。
なぜタック溶接が必要なのですか？
部品同士の溶接を開始するには、適切な固定具に部品をクランプする必要があります。 これは、わずかな動きでも、溶接しなければならないギャップが変わってしまうので、必要なステップです。 また、アライメントが狂うこともあります。 これは、溶接の品質に悪影響を及ぼす可能性があります。
この望ましくない動きを防ぐために、タック溶接を施して正しい位置とアライメントで一時的に固定し、最終的な溶接を問題なく行えるようにすることができるのです。
タック溶接は、固定具が不要になるので便利です。 特に一度きりの作業や少量生産で、治具にコストをかけられない場合に有効である。
予想されるように、鋲打ち溶接は一般に小さいです。 一般に、小さな鋲打ち溶接は、端部を剛性的に保持できるように、互いに一定の距離を置いて施すのが原則である。
また、鋲溶接のもう一つの利点は、仮に位置がずれていても、鋲溶接を簡単に外してやり直せるので、それほど手間がかからないということです。
ほとんどの場合、タック溶接は最終溶接と同じプロセスで行われます。 例えば、摩擦攪拌接合で接合するアルミニウム合金部品は、適切な大きさの工具を用いれば、同じ工程で鋲溶接することができます。
同様に、電子ビーム鋲溶接を低出力設定で行い、最終的な電子ビーム溶接を高出力で行うことができる。
鋲溶接は一時的なものなので、その品質はあまり重要ではない、あるいは溶接のベストプラクティスは必要ない、と誤解されるかもしれない。 これは真実ではありません。
鋲溶接は、最終的な溶接手順と同じレベルの注意が必要です。 正しく行わなければ、仮付け溶接はその目的を果たせないかもしれません。
ここで、タック溶接が果たすべきさまざまな機能を紹介します。
- 鋲打ち溶接は、部品を適切に整列させ、正しい位置に堅固に保持する
- 固定具を不要にすることができる
- 固定具の機能を強化することができる
- 溶接による歪みを低減
- 接合部のギャップを適正値に維持
- 横転しても組立品を正しい向きに維持できる。
鋲打ち不良のリスク
鋲打ちに不良があると、その機能を果たすのに十分な強度が得られないことがあります。 このような鋲溶接がアセンブリに存在する場合、アセンブリを動かしたり回したりすると、この仮接合部が破れることがあります。 アセンブリの部品が落下したり、横転したりする可能性があります。 このような場合、人や物に危害を及ぼす可能性があります。
仮付け溶接は、最終的な溶接接合部を劣化させたり、最終的な溶接プロセスを妨害しないような方法で行う必要がある。 クレーター、アークストライク、ハードスポット、クラック、残留スラグなどの溶接欠陥を発生させてはならない。
容器やパイプの製造に使用されるいくつかの種類の鋼は、急冷却や冷却の結果、欠陥が発生することがある。 鋲溶接は母材に熱を加えるので、この点を考慮しなければなりません。 鋲溶接の入熱は、最終溶接の入熱に比べれば少ないが、それでも大きい。
このような場合、脆くて硬い組織が発生する可能性を最小限にするために、適切な熱量が必要である。
急速焼入れを行うと、熱影響部に亀裂に敏感で硬く脆い組織が発生する可能性がある。 これは、たとえ研削によって鋲溶接を除去したとしても、鋲溶接に隣接する領域にはこれらの欠陥が残るため、潜在的に危険なものである。
この欠陥領域は、溶接金属が凝固している間やアセンブリに応力がかかったときにクラックが発生することがあります。 この亀裂は溶接部の下にあることがあるので、注意深く検査してもわからない。 また、クラックが小さすぎて見えない場合もある。 このようなクラックは、時間とともに大きくなり、最終的には破壊される可能性があるため、危険なのです。
鋲溶接の高い品質を確保する方法
鋲溶接の品質を管理するために、溶接規約では、鋲溶接は適切な溶接技術を知っている十分に資格を持った溶接士だけが行わなければならないとしています。 この要求は、あらゆる種類の溶接工程に適用される。 これは、ASME Boiler and Pressure Vessel Codeなどで要求されている。
歪みを制御する手順
すべての溶融溶接作業において、鋲溶接の方向と順序は歪みを制御するために極めて重要である。 鋲溶接は適切な接合ギャップを維持するのに十分な強度が必要なだけでなく、十分な溶接溶け込みを促進するために横方向の収縮に耐えることができなければならない。
鋲打ち溶接の結果生じる亀裂をなくすために、いくつかの手段を講じることができます。 予防策としては、溶接後の熱処理、高入熱プロセス、プリヒートなどがある。
残念なことに、タック溶接は通常、最終溶接手順と同じレベルの注意と配慮を受けることはありません。
最終溶接工程では、高入熱の方法を選択することがあります。 しかし、例えば被覆アーク溶接で鋲溶接を行うことがある。 その結果、この鋲溶接の根元には亀裂が入りやすく脆い領域が発生することがあります。 その結果、鋲溶接の根元に亀裂が入りやすく脆い部分ができてしまい、鋲溶接を除去しても亀裂が残ってしまうことがある。 また、高入熱で複数回溶接しても、クラックが消えない場合がある。 最終的な溶接の結果、母材に深く入り込む可能性がある。
American Welding Society standard for tack welding
AWS A3.0 Standard Terms and Definitionsでは、タック溶接を、最終溶接が行われるまで部品を正しい位置に保持するジョイントと説明しています。 この定義は、鋲溶接が一時的な性質を持つことを意味するものではありません。 また、その目的を果たした後に取り除かなければならないことを意味するものでもない。
その期間にかかわらず、上記のように、亀裂の発生を防ぐために適切に作られなければなりません。 一見どうでもいいような溶接部が構造物の弱点となり、繰り返し荷重を受けるような用途では破損につながる可能性があります。
AWS規格では、鋲溶接のサイズや長さは定義されていない。 溶接される接合部の長さに沿って小さな断続的な溶接ビードが適用されることがありますが、必ずしも十分でない場合があります。
溶接継手にタック溶接を作成した後、最終溶接の際にその上にパスを作ることができます。 また、溶接継手の外側に鋲溶接をすることもできます。 溶接継手内に作った溶接部は、最終溶接時に再溶解して、完成した溶接継手の一部とすることができます。 タック・ウェルドの一部が接合部内に残っていても、これらのタック・ウェルドは完成した溶接の一部として残ることがあります。 溶接継手の外側に作られた鋲溶接は、除去してもよいし、そのままにしておいてもよい。
鋲溶接は、それが受ける可能性のある力に抵抗するのに十分な強度を持つべきである。 鋲溶接は、保持する部品の重量に耐えられるような適切な大きさにする必要があります。 タック溶接は、最終的な溶接工程の準備としてアセンブリを予熱しているときに行われることが多い。
熱膨張に伴う応力やひずみがかなり大きくなることがあるので、それに耐えられるように十分な大きさの鋲溶接を作る必要があります。 他の溶接と同様に、これらの鋲溶接の強度は長さとスロート・サイズに比例して変化します。 スロートを大きくすれば、より強い鋲溶接が可能になる。 また、長さを長くすると、鋲打ち溶接の強度が上がります。 状況に応じて、両者を組み合わせて採用することも可能です。
一般に誤解されていることですが、溶接継手の長さに沿って連続した鋲溶接を行うことができます。 これは通常、断続的な鋲打ちで十分でない場合に行われます。
高強度鋼やより重い鋼材の場合、予熱が必要である。 ほとんどの場合、鋲溶接を再溶解する場合、再溶解を容易にするような鋲溶接の形状を適用する前に、これらのタイプのコンポーネントを予熱する必要があります。
関連質問
棒溶接機での鋲打ちはどうやるのですか？ 装置を普段の溶接に使用するものに正確にセットしておいてください。 アイテムを固定する程度の小さな水たまりを行います。 鋲の大きさは、固定するのに十分な大きさでありながら、必要であれば材料を変えて引っ張ったり押したりして、必要な場所にまっすぐ戻せるような小さなものが必要です。
タック溶接の強度はどのくらいですか？ 鋲打ち溶接の目的は、最後の溶接が行われるまでの間、接合部を適切なアライメントに保つことである。 鋲溶接の寸法は規定されていませんが、一般に長さ1/2″から3/4″で、長さ1″を超えることはありません。
アルミの鋲打ちは可能か？ アルミの鋲打ちは可能ですが、必ず溶加材を使用する必要があります。 アルミニウムは融点が低く、多くの溶接手順にはあまり反応しないため、アルミニウムの鋲打ちは厄介な手順となる可能性があります。
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