溶接された筐体がゆがんだり、ブラケットが応力で割れたりするのを見たことがある人なら、優れたスポット溶接は偶然に起こるものではないことをすでにご存知でしょう。それは精度と制御から生まれるのです。
スポット溶接は、現代の製造業において、最も迅速かつ信頼性の高い板金接合方法のひとつです。電気筐体、シャーシ、キャビネット、自動車部品などに使用されています。しかし、強度が高く、再現性があり、きれいな溶接を実現するには、機械と電極だけでは不十分です。
シェンゲンでは、エンジニアが10年以上かけて世界中のお客様のためにプロセスを完成させてきました。ここでは、お客様の次のプロジェクトが強度と外観の両方の基準を満たすことを確実にするための実用的な7つのポイントをご紹介します。
1.材料の選択と適合性
良い溶接は正しい材料から始まる。 スポット溶接 が最も効果的なのは、軟鋼、ステンレス鋼、アルミニウムである。これらの金属は電気をよく通し、割れることなく高温に耐えることができる。
低炭素鋼は最も溶接しやすい。均一に溶け、スムーズに冷える。
しかし、コーティングされた表面はトラブルを引き起こす可能性がある。亜鉛メッキ鋼板はガスを放出し、電極を汚染する。 塗装または粉体塗装部品 は電流を遮断することができる。常にコーティングを施す その後 可能な限り溶接を行う。
アルミニウムは熱伝導が速いため、軟鋼の 約3倍から4倍の高い電流が必要である。アルミニウムは良好に溶接できるが、電流、加圧、時間を注意深く制御する必要がある。適切な合金を選択し、早めに設定を調整することで、長期的には時間と費用の節約になる。
2.板厚範囲
スポット溶接の理想的な板厚範囲は、"0.020″～"0.090″（0.5～2.3 mm）である。この範囲内であれば、歪みの少ないきれいな溶接ナゲットを得ることができる。シートが薄すぎると、焼け焦げてしまう。厚すぎると、より高い電流と圧力が必要になり、効率が低下する。
目安となるのは、上板と下板の板厚比を3：1に保つことである。例えば、0.8 mmと2.0 mmの軟鋼の溶接は許容範囲内ですが、0.8 mmと3.0 mmの溶接は、以下の方法で行うのがよいでしょう。 ティグ または ミグ溶接.
特にコーナー、フランジ、折り曲げられたエッジの周辺では、積み重ねの総厚みが機械の制限内に収まっていることを常に確認してください。
3.電極の種類とメンテナンス
どんなに良い溶接セットアップでも、電極の状態が悪ければ失敗する。ほとんどの工場では、銅-クロム-ジルコニウム電極を使用している。これらは、強度と導電性のバランスがとれている。
時間の経過とともに、電極チップは平らになったり、 酸化したり、残留物が蓄積したりする。これは、加圧力が不均一になり、溶接品質が 低下する原因になる。500～1,000回の溶接ごとに、電極を清掃または交 換するのが最善である。滑らかで形状の良い先端は、安定した電流を確保 し、スパッターを減少させる。
冷却システムも正常な状態に保ってください。電極1本当たり約4 L/分の水流は、オーバーヒート防止に役立ち、長時 間の運転でも安定した溶接を維持します。
4.溶接パラメータ：時間、電流、加圧力
スポット溶接は、電流、圧力、時間の3つの主要な設定によって決まる。
それぞれが役割を果たしている：
- 現在 が金属を溶かす熱を発生させる。
- プレッシャー シーツをしっかりと密着させる。
- 時間 は溶けた部分（ナゲット）の大きさをコントロールする。
例えば、1 mmの軟鋼を溶接する場合、8～10 kAの電流、40 psiの加圧力、約0.3秒の溶接時間が必要となる。正確な設定は、材料の種類、厚さ、外観のニーズ によって異なる。
最新の機械は、プリセットの "溶接スケジュール "を保存することができます。シェンゲンでは、生きた抵抗値に基づいて設定を自動的に調整する革新的な制御システムを利用しています。これにより、すべての溶接が強固で一貫したものとなります。
5.熱管理と冷却
薄いステンレスやアルミニウムの部品は、過度の熱を受けると簡単に反ったり変色したりします。熱の管理は、強度と見た目の両方にとって非常に重要です。
連続溶接には、必ず水冷式電極を使用すること。クーラント・ラインを清潔に保ち、各シフト の開始時に流量をチェックしてください。
大きな部品を溶接するときは、熱を均等に広げるために順序を変える。一直線に移動するのではなく、部品の反対側をジャンプする。
例えば、1.2 mmのステンレス・スチール製ドア・パネルを溶接する場合、溶接を左右交互に行い、溶接と溶接の間に2～3秒待つことで、表面を平らで滑らかに保つことができる。
6.溶接の配置と接合部の設計
各溶接部をどこに配置するかが重要である。スポット溶接の間隔は、板厚の最低10 倍を保つこと。1 mmのパネルであれば、約10 mmの間隔ということになる。これにより、ヒートゾーンの重なりや反りを防ぐことができる。
エッジ、曲げ部、穴などに溶接部を近づけな いこと。バーンスルーを避けるため、どのエッジからも少なくともシート厚の2倍は離してください。
電極が関節の両側に届くことを確認する。もし フランジ やコーナーブロックのアクセス、設計の調整、またはその部分にわずかな緩和を追加します。シェンゲンでは、しばしば設計を見直し、強度を向上させ、手直しコストを削減する簡単な変更を提案します。
7.溶接後の検査と品質管理
溶接部のチェックは最後のステップである。良いスポット溶接は、ひび割れや深い跡がなく、滑らかで丸く見えるはずである。
ナゲットの大きさは、シートの厚さの約4～6倍であるべきだ。
目視検査は、スパッタや溶接部の弱さな どの問題を特定するのに役立つ。より詳細な検査には、ピール試験やチゼル試験 を用いて強度を確認する。大量生産では、超音波または抵抗モニタリング・システムにより、欠陥を自動的に検出することができる。
シェンゲンでは、ISO 9001:2015検査基準に従っています。すべてのプロジェクトには、パラメータ追跡と溶接サンプリングが含まれ、バッチ間の一貫性を保証します。
設計上の考慮と限界
スポット溶接には限界がある。水密性がないので、タンクや圧力部品には使うべきでない。そのような場合は、シーム溶接やTIG溶接の方が効果的である。
両方の電極が接合部に接触する必要があるため、密閉されたエリアや隠れたフランジの内側には届きません。早めに加工業者と協力することで、このような問題を避けることができます。
表面品質も重要である。スポット溶接で は、滑らかなA級仕上げが可能だが、軽い跡が残る ことがある。部品の外観が完璧でなければならない場合は、後で軽くサンディングするか、表面コーティングをするつもりでいること。
自動化の場合、部品の設計がロボットアームに十分なスペースを確保し、一貫した電極接触を提供することを確認します。設計時の入念な計画は、生産時の問題を少なくします。
結論
スポット溶接は、正しく行えば、強度が高く、 速く、費用効果の高い接合部を実現します。これら7つの重要な領域に焦点を当てることで、歪みを最小限に抑え、一貫性を高め、外観も性能も優れた溶接を実現することができます。
重要なことは単純で、設計段階で溶接を計画することである。そうすることで、時間を節約し、コストを削減し、信頼性の高い結果を得ることができます。
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よくあるご質問
スポット溶接に最も強い材料は何ですか？
軟鋼は通常、スポット溶接で最も強度が 高く、信頼性の高い素材である。炭素含有量が低いため、熱が均一に広が り、強固な溶接ナゲットができる。ステンレス鋼もよく効くが、電流と溶接時間の厳密 な管理が必要である。
スポット溶接は防水できますか？
スポット溶接は、連続した継ぎ目ではなく、別々の融 着点を作るため、水密性がありません。タンクや密閉された筐体など、液体を保持し たり圧力に耐えたりする必要がある部品は、シーム 溶接またはTIG溶接を使用してください。
スポット溶接時の反りを防ぐには？
反りを抑えるには、熱と溶接順序の両方を管理する。水冷電極を使用し、溶接と溶接の間に2～3秒の 冷却時間を設け、溶接中に左右を入れ替えて熱を 均等に拡散させる。1mm未満の薄い材質の場合は、電流をわずかに下げ、加 圧を強めて制御を良くする。溶接中、部品を平坦に保つため、常にしっかりと均等 なクランプを使用する。
スポット溶接不良の一般的な兆候とは？
粗悪な溶接部では、溶接部周辺にバーン・スルー、 深いへこみ、スパッタ、暗い跡が見られることが 多い。良好な溶接ナゲットは、丸く、きれいで、大き さが均一であるべきである。溶接部が荒れていたり、陥没していたりする場 合は、加圧力または電流の設定が高すぎる可能 性がある。
スポット溶接は高強度板金部品に十分な強度がありますか？
はい、正しく行えば。スポット溶接は、特に0.020″～0.090″（0.5～2.3mm）の範囲内の鋼板で、強力なせん断強度と引張強度を発揮します。強度を高めるには、適切な間隔と良好なアライメントで複数の溶接を行います。
ケビン・リー
レーザー切断、曲げ加工、溶接、表面処理技術を専門とし、板金加工において10年以上の実務経験があります。シェンゲンのテクニカルディレクターとして、複雑な製造上の課題を解決し、各プロジェクトにおける革新と品質の向上に尽力しています。
