スポット溶接・精密溶接専門のこだま製作所の「事例紹介」です。

「薄板溶接」

薄板溶接画像

薄板の溶接


薄板の溶接において課題となるのは、板厚が薄くなればなるほど、溶接の難度が上がり、次に課題となるのが熱歪です。薄板金属を溶接する場合、仕様によってその溶接方法はさまざまですが、仕様に合わせた適切な選択が重要で、溶接箇所を最小限とするスポット溶接などは、そのままダイレクトに溶接を行っても支障がありませんが、シーム溶接等の場合は、熱歪を考慮した機械的作用・治工具が必要となります。


薄板の溶接方法(種類)

ここでは、一般的な溶接方法の中で、溶接技術を事例でご紹介します。

1)マイクロスポット溶接

溶接したい2片の被溶接材(製品部品)を上下から電極で挟み込み接触部を電極で加圧します。
加圧した電極より金属母材へ溶接電流を流すことにより、電気抵抗によるジュール熱を発生させ局部的に発熱・溶融させ接合される溶接工法です。抵抗溶接では、もっともポピュラーな工法で自動車や家電等あらゆる製品で用いられています。

スポット溶接による薄板溶接.png
マイクロスポット溶接の構造図


マイクロスポット溶接による、薄板溶接の加工事例

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溶接テストピース
SUS304 t0.03とt0.05のマイクロスポット溶接。溶接痕(ナゲット)が肉眼では分かりにくい程度で、強度はしっかり出ています。
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ケーブル
無酸素銅(C1020)t0.3のマイクロスポット溶接。t0.5どうしの溶接が可能です。

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新幹線用 抵抗帯
SUS304 t0.3と真鍮(C2801)の溶接。
溶接歪を抑える課題に
対応した、異種金属での溶接
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溶接テストピース
チタン(64合金)t0.2とt0.2の溶接。
一般的にチタンは溶接後表面酸化が
生じますが、薄板であれば、無酸化溶接が
可能です。

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携帯電話部品の溶接テスト
マグネシウム合金t0.3とt0.5の溶接
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溶接テストピース
銅(C1020)t0.4と、ステンレス
(SUS304 CSP) t0.12の溶接


<適用材質>

オーステナイト系ステンレス鋼、フェライト系ステンレス鋼、Fe-Ni系(インバー、42アロイ、コバール) 、真鍮、りん青銅、洋白、無酸素銅(C1020)、アルミAL5052、チタン、インコネル、プラチナ等



2)ティグ(アルゴン)溶接

シールドガスはトーチノズル内を通り電極と溶接箇所を充たし不活性雰囲気を作り、タングステン電極と母材との間にアークが通りやすい状況を作ります。そして融点の高いタングステン電極と被溶接材にアークを発生させその熱により溶接します。アークは部品の一点に集中させることが出来るため高品質な溶接加工が得られ、あらゆる金属の溶接に適用できるのが特徴で、特に精密な溶接や、銅などの非鉄金属の溶接に適しています。

ティグ溶接.png
ティグ(アルゴン)溶接の構造図


ティグ(アルゴン)溶接による、薄板溶接の加工事例

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マフラー
SUS304t0.5のシーム溶接
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ヒーターキャップ
SUS304のt0.4とt1.5のシーム溶接

<適用材質>

オーステナイト系ステンレス鋼、フェライト系ステンレス鋼、Fe-Ni系(インバー、42アロイ、コバール) 、真鍮、りん青銅、洋白、銅、アルミ、チタン、インコネル等


3)マイクロアーク溶接

構造は、ティグ(アルゴン)溶接と構造は同じで、アークによるスポット溶接専用機です。アークは部品の一点に集中させることが出来るため高品質な溶接加工が得られ、あらゆる金属の溶接に適用できるのが特徴で、特に精密な溶接や、銅などの非鉄金属の溶接に適しています。

ティグ溶接.png

アーク溶接の構造図


マイクロアーク溶接による、薄板溶接の加工事例

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電子部品と、電極板の溶接
マグネシウム合金t0.8とt0.8の溶接
ステンレス アークスポット溶接1.jpg
冶具
SUS304 t0.5とt1.0の、
マイクロスポット溶接とマイクロアーク溶接

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  半導体製造装置部品(表面)
SUS304t0.8とφ3.0の薄板アーク溶接。
画像上:表側、下:裏側にピンを固定します
が、カシメ加工のような凸が生じさせない
為に,マイクロアーク溶接を選択

 

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     (裏面)

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産業機器部品
SUS304 パイプt2.0と 
SUS301CSPt0.5の溶接
アークスポット溶接加工1.jpg
半導体製造装置部品
SUS304パイプt0.4とコイルバネの溶接

<適用材質>

オーステナイト系ステンレス鋼、フェライト系ステンレス鋼、Fe-Ni系(インバー、42アロイ、コバール )、りん青銅、洋白、銅、チタン、インコネル等



3)マイクロプラズマ溶接

タングステン電極と母材との間に、作動ガス(アルゴン)を用いてプラズマを発生させ、ノズルにある小径の穴を通してプラズマを集中させ、タングステン電極と母材間にアークを発生させます。構造としては、ティグ溶接と似ていますが、エネルギー密度が高く,ティグ溶接より、狭く溶込みが深い溶接ビードが得られるため,溶接速度を速くすることが可能で,熱影響部は少なくないという長所がありますが、狭い溶接ビードに対応するため、突き合わせ部の精度が必要となります。

マイクロプラズマ溶接.png


マイクロプラズマ溶接による、薄板溶接の加工事例

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溶接パイプ
SUS304t0.3の溶接
シーム溶接(タブなし)


<適用材質>
オーステナイト系ステンレス鋼、フェライト系ステンレス鋼、Fe-Ni系(インバー、42アロイ、コバール )、銅、チタン、インコネル、プラチナ等


4)レーザー溶接

光源をレーザー素子にあて、誘導放出現象を起こし強力なレーザー光化を行い、レンズによって集光を行い金属に照射し、金属を局部的に溶かし固めて接合する方法です。 レーザー溶接はプラズマ溶接に比べ、溶接時に生じる熱影響はさらに少なく、スポット径を小さくすることや、ビード幅も狭く、そして深く溶接することが可能ですが、その反面、プラズマ溶接と比較してさらに 、突き合わせ部の精度が必要となります。

レーザー溶接による薄板溶接.png


レーザー溶接による、薄板溶接の加工事例

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アルミパイプ(t1.0)と板(t1.5)の溶接
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アルミ板t0.5とt1.5の溶接

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ステンレス板(t0.5)とφ2.0線材の溶接
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ステンレスt2.0パイプと円板t0.6の溶接

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SUS304φ0.6の線材と、t0.5プレートの溶接
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ステンレス球φ4.0とスプリングφ0.3の溶接

<適用材質>

オーステナイト系ステンレス鋼、フェライト系ステンレス鋼、Fe-Ni系(インバー、42アロイ、コバール) 、アルミ、チタン、インコネル、プラチナ等


5)熱圧着(拡散接合)

母材を密着させ、母材の融点以下の温度条件で、塑性変形をできるだけ生じない程度に加圧し、接合面間に生じる拡散現象を利用して被溶接材の面全体で、接合する方法で熱歪が生じないのが特徴です。また、薄板であれば複数枚を一体接合することも可能です。

熱圧着による薄板溶接.png


熱圧着(拡散接合)による、薄板溶接の接合

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<適用材質>

フェライト系ステンレス鋼、オーステナイト系ステンレス鋼、Fe-Ni系(インバー、42アロイ、コバール 他)、銅



6)CD/抵抗スタッド溶接

ボルト(スタッド)やピンを溶接機の電極部分に挟んで、 電流を流して平板の間に火花を発生させ、ボルト(スタッド)・ピンと 平板が適度に溶けた状態で、圧力を加えて溶接する方法(CD式)と、加圧してから、 電流を流して電気抵抗で生じる発熱で、瞬時に溶接する方法があります。 いずれも、特殊な方法以外は溶材を必要とせず、ボルトやピンと、薄板金属の溶接が可能で、溶接時間も極めて短いのに対し 溶接強度も得られる合法的な溶接法です。

スタッド溶接による、ボルト・ピンとの薄板溶接の加工事例

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SUS304t0.8とM3ボルトの溶接(抵抗溶接)
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SUS304t0.8とφ5.0ピンの溶接
(抵抗溶接)

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アルミt1.0へM4ボルト40本の溶接
(CD式)
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SUS304t1.0とM3ボルトの溶接
(CD式)




薄板溶接 受託加工


「こだま」がご提供できること

1)さまざまな溶接方法の選択

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水素・燃料技術展(東京ビックサイト)


2)t0.03~の溶接加工
3)薄板溶接に必要となる治工具の製作
4)部品製作からの対応(対応不可な場合もあります)
5)ミルシートの提出
5)表面処理(対応不可な場合もあります)
6)溶接条件、試作、適切な機種の選択販売支援

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大阪テクノマスター(溶接部門平成17年度認定)の、技術でお答えします。
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