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。

「ステンレスの溶接(工場からの解説)」

ステンレスの溶接(工場からの解説)画像
ご依頼数量 試作・溶接テストから量産まで

ステンレス溶接事例

「こだま」は、各種産業機器・半導体・宇宙部品・自動車等の部品における、さまざまなステンレス材の溶接を手掛けてきました。
ここでは、ステンレス材における、さまざまな溶接方法や独自工法をご紹介します。

ステンレスキャップナットの
プロジェクション溶接

ステンレスコイルとボールの
レーザー溶接

ステンレスパイプの
レーザー溶接

ステンレスとアルミの
電子ビーム溶接

スタンレス板の
マイクロスポット溶接

ステンレス板とボルトの
スタッド溶接

ステンレス材の
スポット溶接

ステンレス板の
マイクロスポット溶接

ステンレス材の
ティグ肉盛り溶接

ステンレス板とボルトの
スタッド溶接

ステンレスパイプの
ティグ溶接

ステンレス板と三角錐ピンの
プロジェクション溶接

「こだま」が出来ること

1)秘密保持契約
2)各種溶接の受託加工
3)冶具電極の設計・製作
4)部品接合の構想段階からのご相談(接合の方向付け)
5)部品の製作からの一貫対応(試作・量産)
 (部品によって、製作対応不可な場合もあります)
6)試験、溶接条件販売、スポット溶接機の選択・販売支援
7)全国対応

ステンレス板の無酸化スポット溶接

スポット溶接における、ナゲット(溶接痕)の焼け(酸化)を生じない溶接方法

ステンレス板鏡面
無酸化スポット溶接

ステンレス板HL
無酸化スポット溶接

無産化スポット詳細は、こちらから

ステンレス溶接の種類(接合方法)

1)抵抗溶接 スポット溶接プロジェクション溶接バット溶接スタッド溶接シーム溶接
2)アーク溶接 ティグ溶接プラズマ溶接ミグ溶接
3)レーザー溶接 YAGレーザー溶接・ファイバーレーザー溶接
4)電子ビーム溶接    ー     ー      ー
5)ロウ付け 高周波誘導ろう付炉中ろう付抵抗ロウ付け
6)拡散接合 熱圧着
7)摩擦圧接    ー     ー      ー

 

1)抵抗溶接

抵抗溶接は、被溶接材となる溶接したい2片の金属の上下を電極で挟み込み、接触部を加圧しながら大電流を流すことで電気抵抗により材料が局部的に発熱し、溶融して接合される溶接工法です。

①スポット溶接

スポット溶接は、抵抗溶接機にプラテン部分にホーンという、いわば機械の腕にあたる真鍮(一般的に使用されている)の無垢材を取り付け、先端に電極を取り付けたホルダーを固定して使用します。電極は、ストレートタイプ、エルボタイプ、または自作の特殊なものまで、被溶接材に合わせて、最適なものを選択することによって、平板・筐体・線材と、ステンレス材におけるさまざまな溶接が可能です。

※スポット溶接の技術情報は、こちらから
※ステンレスのスポット溶接の加工事例は、こちらから

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スポット溶接の特徴

1. 位置決めの冶具などの用いることにより、高精度な溶接が可能です。
2. t0.03からのステンレスの薄板、線材、金網の溶接が可能です。
3. 試作から量産へのシフトがスムーズに行えます。
4.複雑な部品構造にも対応可能です。

②プロジェクション溶接

プロジェクション溶接は、抵抗溶接機にプラテン部分に直接専用の電極を取り付けて使用します。
被溶接材(ステンレス)に、予めプレス加工もしくは、切削加工でプロジェクション(突起)を施し、下図のように、溶接電流をプロジェクションに集中させて溶接を行いますので、溶接後の被溶接材に対する負荷(熱歪等)を、最小限に抑えることのできる溶接方法です。ステンレス部品の溶接ににおける量産に最も合理的な接合方法です。

※プロジェクション溶接の技術情報は、こちらから
※プロジェクション溶接の加工事例は、こちらから

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プロジェクション溶接の特徴

1、高精度:冶具電極(部品の位置決めと通電を兼ね備えたモノ)の精度を上げることによって、
 高精度に部品接合が可能です。
2、他の溶接方法(抵抗溶接以外)に比べ、プロジェクション(突起部)に熱が集中するため、
 溶接によるステンレス板材の熱影響
 を最低限に抑える事が可能です。
3. 試作から量産へのシフトがスムーズに行えます。
4.複雑な部品構造にも対応可能です。

➂シーム溶接

シーム溶接は、チャンバー(電極部を覆うケース等)などで真空もしくはシールドガス(窒素等)で封止を行った状態で、溶接を行う必要があります。抵抗溶接におけるシーム溶接は、ホーン上下先端に、円盤状の電極を取り付け、円盤の間に被溶接材2枚(ステンレス)を重ね通し、連続的な通電と加圧を電極の回転によって行い、板や網を直・曲線上に被溶接材を重ねた状態で、溶接することが出来ます。この場合は装置要素が高くなるので、量産向きとなりますので、シーム溶接としては ,ワーク精度が必要になりますが、突き合わせて溶接する、ティグ(アルゴン)溶接レーザー溶接が、良好なチタンの溶接が得れて少量生産に向いています。

※シーム溶接の詳細は、こちらから

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シーム溶接の特徴
1、2枚の重ねた被溶接材(チタン)を、連続的に早い速度で溶接が可能です。
2、曲線部を含んだ、タンク等の気密溶接が容易にできます。

④バット溶接

バット溶接とは、金属端面同士を付き合わせて溶接する抵抗溶接の一種です。
2部品を電極にセットして機械作動により端面同士が密着し、加圧を行い通電(大電流)させることで(アプセット溶接)電気抵抗により端面間に発熱が生じ溶接が行われます。端面同士を押し付けて(バッティング)溶接するのでバット溶接と呼ばれています。

※バット溶接の技術情報は、こちらから
※バット溶接の加工事例は、こちらから

⑤スタッド溶接

スタッド溶接とは、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、圧力を加えて溶融させる溶接方法です。

スタッド溶接には、先に述べたベースアンカー工法を始め、母材が薄板でスタッドボルトがM3~M10 までの溶接の場合、交流電源をコンデンサーで充電を行い、通電時間0.003以下の短時間で行うCD方式と、母材が厚板でスタッドボルトがM6~M25 の溶接の場合に、直流電源を使用するアーク方式。アーク方式を短時間で制御してスタッド溶接を行う、ショートサイクル方式があります。

また、スタッドボルトを母材に加圧してから、 電流を流して電気抵抗で生じる発熱で、瞬時に溶接する抵抗溶接方式があります。この方法は電極における設計技術が伴えば、さまざまな条件のスタッド溶接が行えます。 いずれも、特殊な方法以外は溶材を必要とせず、溶接時間も極めて短いのに対し 溶接強度も得られ、ボルトやピンを合法的に溶接することができます。

※スタッド溶接の技術情報は、こちらから
※スタッド溶接の加工事例は、こちらから

2)アーク溶接

接合させる部品と電極(ティグ溶接・プラズマ溶接)の間に発生させたアークによって、部品の局部を溶かし、シールドガスを使用して接合する溶接方法です。アーク溶接は、線材を始め、板材を突き合わせて溶接(t0.03~t2.0)が行えるのが特徴です。

※アーク溶接の技術情報は、こちらから
※アーク溶接の加工事例は、こちらから

①ティグ溶接

ステンレスのアーク溶接の中で最も主流なのがティグ溶接です。ティグ溶接は、シールドガスと呼ばれるアルゴンガスやヘリウムガスなどの不活性ガスを放出しながらアークを放電し溶接する方法です。

※ティグ溶接の技術情報は、こちらから
※ティグ溶接の加工事例は、こちらから


ティグ溶接の特徴


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1. 不活性ガスシールドを使用することで、溶接時ステンレス材への不純物混入が極めて少ないです。
2. 様々な形状の溶接に適用できます。
3.被溶接材を突き合わせて溶接ができます。
4.ステンレス材に適した溶加棒を加えることで、溶接強度が格段に上がります。

②プラズマ溶接

プラズマ溶接は,アルゴンガスとウォール効果によるアークを緊縮させた非常にエネルギー密度の高いアーク熱源となります。このため、プラズマアークはティグアーク(自然放電アーク)よりも高温で、プラズマ気流を伴った細くて長いアーク形状となることが特長で、ティグ溶接と比較して、プラズマアークの被溶接材への広がりが少なく集中した熱源となります。一方、ティグ溶接の熱源は、被溶接材に対して、末広に広がる形状になりますので、ティグ溶接と比較してプラズマ溶接は、ティグ溶接とレーザ溶接のほぼ中間的な溶接方法として、ワーク精度を高めなければなりませんが、ティグ溶接同様、溶接中のステンレス材はシールドガスに包まれ空気に触れることが無く、酸化を防ぐことが出来ます。

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プラズマ溶接の特徴
1. 不活性ガスシールドを使用することで、溶接時、ステンレス材への不純物混入が極めて少ないです。
2. 熱源を集中させて溶接を行いますので、溶接による熱影響の抑制が行えます。
3.被溶接材(ステンレス)を突き合わせて溶接(t0.03~)ができます。


➂ミグ溶接

一般的に「半自動溶接」として称されていますが、ミグ溶接はアーク溶接の一種で、不活性ガス(アルゴンガス)を使用して、送給ローラーからトーチに送り込まれた、電極と溶加材の役割を持つ電極ワイヤ(ステンレスワイヤ)を溶かして、被溶接材(ステンレス材)を溶融する溶接方法です。


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ミグ溶接の特徴
1、他のアーク溶接と比較して厚板材(t3.0以上)の溶接が容易にできますが、電極ワイヤ(ステンレスワイヤ)を溶かす熱量が生じますので、薄板溶接には不向きです。
2、溶加材を使用しますので、ワーク精度が必要なく、高い溶接強度が得られます。

3)レーザー溶接

レーザー溶接とは、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、集光して金属に照射し、金属を局部的に溶かし固めて接合する方法です。 レーザー溶接はアーク溶接に比べ、溶接時に生じる熱影響が少なく、ビード幅も狭く深く被溶接材(ステンレス)を溶接することが可能です。

※レーザー溶接の技術情報は、こちらから
※レーザー溶接の加工事例は、こちらから

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レーザー溶接の特徴

1. 局部的に高速で溶接が行えるので、被溶接材(ステンレス)への熱影響が少なく熱歪みが小さいです。
2. 
非接触で加工できるため、アーク溶接に比べワークの変形が少ないです。
3. 電極メンテナンス(研磨等)等を必要としません。

4)電子ビーム溶接

真空状態で、フェラメントを加熱することで、電子が放出され、そこに高電圧を与えてビームを形成し、溶接させる部品に照射を行い溶接する方法です。真空状態で溶接を行うため、ビームは100%近く溶接部分に照射されるので、狭い溶接範囲で深く浸透することが可能で、チタンやニオブなどの活性金属などにも有効な溶接方法です。

※電子ビーム溶接の詳細は、こちらから
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電子ビーム溶接の特徴

1、局部的に高速で溶接が行えるので、溶接箇所周囲の熱影響が少なく熱歪みが小さいです。
2、ビームは被溶接材に対し浸透性が高く、ステンレスの厚板溶接にも有効です。
3、ビーム幅、0.2mm程度という極めて狭い範囲が、レーザー溶接と同様、無接触溶接、部品の端面精度,
  及び部品位置決めをセットする治具などの精度も要求されるため、一次加工(金属プレス等)の精度が要求されます。

5)ロウ付け

接合したい二つの母材(金属)に過熱を行い、同時に溶融したロウ材と、フラックスの助長により母材の酸化物が還元されることによって、ロウ材が母材の粒子の中へ拡散して行き、母材そのものは溶融していない状態で、両金属間に結合される接合方法です。ステンレスには、高周波誘導ロウ付、炉中ロウ付、抵抗ロウ付けが適しています。高周波誘導ロウ付と炉中ろう付は、長時間加熱が可能で、ステンレス部品を広範囲に接合することが可能である一方、接合部にロウをはさみ,電気抵抗による加熱によって、ロウ材を溶かし接合する抵抗ロウ付は、短時間で加熱・徐冷が可能ですが、接合範囲が少なくなります。

※ロウ付けの技術情報は、こちらから
※ロウ付けの加工事例は、こちらから


①高周波誘導ろう付

ガスバーナー等の炎を使用せず、母材周囲の導電性の器材を過熱させることによって、非接触に母材とロウ材の過熱を行う接合方法です。

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②高周波誘導ろう付の特徴

1、ステンレス母材のろう付部のみ加熱ができ、被溶接材周辺の過熱を抑えることが可能です。
2、ガスバーナー等による炎を使用せず、導電性機器による加熱制御が容易で、無駄のない加熱プロセスが得られます。

➂炉中ロウ付

炉中の過熱時にロウ材が流れやすい状態に、接合するステンレス母材の接合条件に、冶具やスポット溶接による仮付けによって固定を行い、炉中に移動し接合を行います。炉中では大気と遮断する還元性ガスの使用を行い、フラックスを使用せず雰囲気中で加熱しロウ付けを行います。

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炉中ロウ付けの特徴

1、温度管理が容易で接合品質が安定します。
2、ロウ付け1工程で複数個所を同時に接合することができます。
3、一箇所ずつ接合する他の溶接方法と比較して、コストが低減されます。
4、連続的に母材を炉中に送り込むことで、大量生産が可能です。
5、還元性ガスを使用することにより、無酸化状態で加熱する為、変色、酸化、浸炭、脱炭、窒化が生じません。
6、フラックスが不要です。


④抵抗ロウ付け

接合させるステンレス母材間に、ロウ材を挟み込み、抵抗溶接機によって、母材に電流と加圧を与えることで、母材は発熱をおこし、融点の低いロウ材が溶けて接合を行う方法です。

※抵抗ロウ付けの技術情報は、こちらから
※抵抗ロウ付けの加工事例は、こちらから

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抵抗ロウ付けの特徴

1、抵抗溶接機によって急速加熱,急速冷却が容易で、生産性に優れています。
2、瞬時に局部過熱が行えるので、小部品等の接合に適しています。
3、高い生産性が期待できます。
4、フラックスが不要です。

6)拡散接合(熱圧着)

ステンレス母材を密着させ、真空状態や、不活性ガスの中で、母材の接合以下の温度条件で、加圧・加熱を行い、接合面間に生じる原子の拡散を利用して接合する方法で、固相接合の一種となります。

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拡散接合(熱圧着)の特徴

1.薄板金属であれば、複数枚を同時に面で接合することが出来ます。
2.スポット溶接等で母材を仮固定させることによって、連続的に加工が行えますので量産対応が可能です。
3.母材を加圧させて拡散接合を行いますので、熱歪が抑制されます。

ステンレス溶接 試作・テスト

「こだま」では、ステンレス溶接におけるさまざまな要素から、適切な溶接方法の選択を行い、溶接試作・溶接テスト・冶具電極製作から、溶接情報シフトによる量産の受託加工を行っています。また、精密板金加工を始め切削加工等による部品製作にも対応しています。

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その他、溶接試作・立上げ支援・試験品の分析の詳細は、こちらから

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担当:技術営業 村川




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