面倒な溶接作業と材料の無駄？ステンレス鋼の溶接が計画通りに進まないとイライラします。フラックス コア溶接に挑戦したことがあるかもしれませんが、溶接が不安定だったり、スパッタが厄介だったりと、課題に直面したことがあるでしょう。幸いなことに、ステンレス鋼のフラックス コア溶接をマスターすることは、完全に手の届く範囲にあります。
ステンレス鋼のフラックス コア溶接は効率的ですが、精度と練習が必要です。熱の制御や酸化の防止など、それに伴う特定の課題を理解する必要があります。設定を微調整し、技術を磨くことで、これらの課題を克服し、高品質の溶接を実現できます。
ステンレス鋼のフラックス コア溶接が難しいことは否定できませんが、だからといって落胆する必要はありません。次のプロジェクトに自信を持って取り組めるように、プロセスを管理しやすいステップに分解してみましょう。
ステンレス鋼のフラックス入り溶接を理解する
FCAW: 定義と基礎
フラックス コア アーク溶接は、主に厚い材料や位置ずれの溶接に使用される多目的溶接方法です。溶接プロセスでは、フラックスが連続的に供給される管状の消耗電極と定電圧電源を使用します。この方法は、外部シールド剤を必要としないため溶接プロセスが簡素化され、風の強い屋外の条件に最適です。
FCAW と他の溶接プロセスの違いは何ですか?
FCAWは他の方法とは異なり、 MIG溶接（金属不活性ガス）は、同じワイヤフィードを使用しますが、溶接を保護するために外部ガスシールドが必要です。FCAWとは異なり、 TIG（タングステン不活性ガス）FCAW は、よりきれいな溶接を実現しますが、より優れたスキルが必要です。習得と実行が容易で、溶接速度が速いです。また、FCAW は、ロッドの交換頻度を減らし、中断することなくより長い溶接を可能にすることで、スティック溶接の制限を克服します。
フラックス入り溶接ワイヤの種類
フラックス入りワイヤの選択は、溶接の用途と品質に大きな影響を与えます。フラックス入りワイヤには、主に次の 2 つのタイプがあります。
- 自己シールド: このワイヤは外部ガス供給を必要としないため、屋外での使用に適しています。
- ガスシールド： シールドガスが必要で、通常は屋内で使用してよりきれいな溶接を実現します。ビードの外観を滑らかにし、スパッタを減らすのに最適です。
フラックスコア溶接の準備
必要な機器とツール
フラックスコア溶接を始めるには、いくつかの必須アイテムが必要です。
- 溶接機： フラックス入り溶接が可能かどうかを確認します。
- フラックス入りワイヤ: 溶接プロジェクトの材料と環境に応じて選択します。
- 消耗品と溶接ガン: これには、フラックス コア配線に適したコンタクト チップ、ノズル、ライナーが含まれます。
- ワイヤフィーダー: 溶接中にワイヤの安定した供給を確保するため。
- 個人用保護具： 溶接用ヘルメットと手袋が付属します。
安全装備と注意事項
フラックス入り溶接では、強烈な熱、光、煙が発生するため危険です。
- 溶接用ヘルメットを着用してください: 有害な紫外線やゴミから保護します。
- 耐火性の衣服を着用してください: 火花、飛び散り、その他の可燃性物質による傷害を防ぎます。
- 溶接用手袋: 必須の手の保護。
- 適切な換気: 有害なガスを吸い込まないようにする必要があります。
- 消火器： 火災の緊急事態に備えて常に手元に置いてください。
ステンレス鋼の表面処理
溶接を成功させるには、ステンレス鋼の表面を正しく準備することが重要です。
- 表面をきれいにする: 適切な溶剤を使用して、グリース、油、汚れなどの汚染物質を除去します。
- 酸化物を除去: ステンレス製のブラシまたは研磨ディスクを使用して、表面の酸化物を除去します。これらは溶接の品質に影響を与える可能性があります。
- 適切なフィット感を確保する: 溶接中に隙間や位置ずれが生じないように、溶接する部品を適切に位置合わせして固定します。
ステンレス鋼に適したフラックス入りワイヤの選択
ステンレス鋼に適したフラックス入りワイヤ
ステンレス鋼溶接用のフラックス入りワイヤの選択は重要です。ステンレス鋼フラックス入りワイヤには主に 2 つのタイプがあります。
- AWS 308LT: 耐食性に優れた理想的なステンレス鋼304。
- AWS 309LT: ステンレス鋼 309 または軟鋼の溶接に最適です。
- AWS316LT: 特に塩化物に対して優れた耐腐食性を発揮します。
最適なワイヤのサイズとタイプは何ですか?
ステンレス鋼の厚さと溶接の位置によって、使用するワイヤのサイズと種類が決まります。
- ワイヤーサイズ: 太いワイヤ（約 0.045 インチ以上）は、熱入力が高いため、平らな位置で厚い材料を溶接します。薄い材料や、熱入力の少ない全位置溶接の場合は、細いワイヤ（約 0.30 インチ）の方が制御性が向上します。
- タイプ： 屋外で使用する場合は自己シールド ケーブルが必要か、屋内溶接の場合はガスシールド ケーブルが必要かを判断します。
ワイヤー仕様の理解
ワイヤの仕様は、溶接の品質とその適用性にとって重要です。
- 抗張力： 溶接が破損することなく必要な負荷に耐えられることを保証します。
- 伸長： 破断する前に伸ばすことができる溶接の量を示します。これは動的荷重または衝撃荷重にとって重要です。
- 耐腐食性: 特定のワイヤーには、環境条件に対する耐性を高める特別な化学組成があります。
溶接機のセットアップ方法
フラックスコア溶接の機械設定
フラックス コア溶接を成功させるには、機械を正しく設定することが不可欠です。まず、FCAW を実行するように機械を設定します。通常、ワイヤが太く、材料が厚くなるため、他の溶接方法に比べて電圧を上げる必要があります。
電圧、電流、給餌速度の調整
ワイヤの直径と材料の厚さによって、電圧、アンペア、ワイヤ送り速度の適切な設定が決まります。
- 電圧： 材料の厚さに応じて電圧を調整します。材料が厚いほど、より高い電圧が必要です。低い電圧から始めて、溶接の外観に応じて調整します。
- アンペア数: ワイヤーの種類とサイズに応じて調整します。太いワイヤーの場合は、より高いアンペア数が必要になる場合があります。
- 送り速度: アンペア数を増やすと、溶接アークの一貫性を確保するためにワイヤの送り速度が上がります。
適切な極性の重要性
ステンレス鋼のフラックス コア溶接のほとんどの用途では、電極をマイナス端子に接続する必要があります。この構成により、厚い部分に不可欠な浸透性が向上します。溶接が弱くなったり、アークの安定性が低下したりしないように、溶接を開始する前に機械の極性設定を再確認してください。
ステンレス鋼のフラックス入り溶接技術
- 織り: トーチを左右に動かして、広い範囲をカバーします。この技術により、大きなジョイントを埋め、熱を均等に分散させることができます。
- ストリンガービーズ: ステンレス鋼を扱う場合は、まっすぐなストリンガー ビーズを使用するのが最適です。これにより、熱入力を最小限に抑えながら、歪みを防止できます。このテクニックでは、接合部に沿ってトーチをまっすぐに、織り込まれていない線で引きます。
- 鞭打ちテクニック： トーチは、最初にわずかに後方に動かしてから、溶接経路に沿って素早く前後に動かします。ホイップ技術は、薄い材料を溶接する場合や、垂直または頭上の位置で溶接する場合に熱を制御するのに役立ちます。
一般的な溶接欠陥の克服
多孔性を特定し、予防する方法
小さな穴や空洞は、溶接部に閉じ込められたガスによって発生します。フラックス コアを使用してステンレス鋼を溶接する場合、次の方法で気孔を防ぐことができます。
- 清潔さは重要です: 溶接する前に、表面に油、湿気、錆などの汚染物質がないことを確認してください。
- ガスの流れを確認します: ガスシールド付きのフラックス入りワイヤを使用する場合は、溶接プールが大気中のガスから保護されていることを確認してください。
- パラメータを調整する: 電圧とワイヤ供給速度を最適化して、安定した安定したアークを作成し、不純物を燃やすのに十分な熱を生成します。
スラグ混入物への対処
スラグ介在物は、溶接金属に閉じ込められた非金属化合物として定義できます。スラグ介在物は、次の方法で減らすことができます。
- 正しいテクニック: 溶接するときは、スラグが溶融池の上部まで上がるように正しい角度と速度を使用してください。
- パス間の適切な洗浄: 特に複数のパスを作成する場合は、新しいパスを開始する前にスラグをすべて除去してください。
ひび割れと歪み：対処方法
ひび割れや歪みにより構造の完全性が損なわれる可能性があります。これらの問題を解決するには、次の手順に従ってください。
- 熱入力を制御する: 反りや残留応力につながる過度の熱を防ぐために、適切な溶接パラメータを使用してください。
- 予熱と後熱: 予熱と後熱を加えると、ステンレス鋼の不均衡な膨張と収縮を引き起こす熱勾配を軽減するのに役立ちます。
- ジョイント設計とフィットアップ: 溶接中のストレスを軽減するために、ジョイント設計が貫通可能であり、すべてのコンポーネントが正しく位置合わせされていることを確認します。
熱と歪みの制御
フラックスコア溶接の熱制御戦略
ステンレス鋼をフラックス入り溶接する場合、熱を効果的に管理することが重要です。これにより、過度の熱による歪みを防ぐことができます。
- 断続溶接： 連続溶接ではなく短い間隔で溶接することで、溶接の間に金属を冷却し、全体的な熱入力を減らすことができます。
- 溶接パラメータの調整: ステンレス鋼の厚さと種類に合わせて電圧とアンペアの設定を最適化し、過熱することなく十分な熱が発生するようにします。
- ステッチ溶接： 溶接箇所を交互に配置して、熱をワークピース全体に均等に分散させます。この技術により、歪みや局所的な過熱を軽減できます。
ステンレス鋼溶接における歪みの管理
ステンレス鋼は熱特性上、特に反りや歪みが生じやすいです。この場合は、次の方法があります。
- 備品の使用: 溶接する部品をしっかりとクランプで固定し、熱による動きや歪みを軽減します。
- バランスのとれた溶接技術： 収縮による引っ張りに対抗するために、アセンブリの反対側または端を溶接する際にバランスのとれたアプローチを使用します。
- タック溶接: 複数のタック溶接を行うことで位置合わせを確実にし、最終溶接工程での歪みを軽減します。
反りを最小限に抑える技術
フラックスコア溶接時の入熱量が高いため、反りが生じるのが一般的です。
- 予熱: 適度な予熱により、溶接領域と母材間の温度勾配が低減され、反りが発生する可能性が低減します。
- 制御された冷却: 溶接部を制御された雰囲気で冷却すると、歪みの原因となる応力の発生を防ぐことができます。熱衝撃を引き起こす可能性のある水やその他の急速冷却方法は避けてください。
- ピーニング： パス間で溶接ビードを軽くピーニングすると、溶接によって生じる応力が緩和され、反りが最小限に抑えられます。
溶接後の洗浄と仕上げ
スラグとスパッタの除去方法
滑らかできれいな表面を実現するためには、溶接後にスパッタやスラグを除去することが不可欠です。
- ワイヤーブラッシング: ステンレス製のワイヤーブラシでスラグをこすり落とします。表面を傷つけないように、木目方向にのみブラッシングすることが重要です。
- 研磨と研削: より頑固なはね返りにはサンドペーパーまたは研磨ツールを使用します。深い傷を避けるために、粗い粒子から始めて、徐々に細かい粒子へと変えていきます。
- 化学溶液: スパッタリング防止スプレーまたは特殊な溶接化学洗浄剤を使用して、スパッタリングとスラグを効果的に溶解して除去します。
不動態化と研磨技術
ステンレス鋼溶接の仕上げ工程には、研磨と不動態化が含まれます。
ステンレス鋼合金の溶接
異なるステンレス鋼合金の溶接：考慮事項
堅牢で耐腐食性のある溶接を実現するには、さまざまなステンレス鋼の固有の特性を理解することが不可欠です。重要な考慮事項は次のとおりです。
- 熱膨張と伝導率: 金属によって熱膨張率と熱伝導率は異なります。オーステナイト系合金とフェライト系合金では、熱伝導率と熱膨張率が異なります。
- 耐腐食性: 腐食条件にさらされても完全性を維持するには、ベース金属の耐腐食性と同等以上のフィラーを選択してください。
- インターパスおよび予熱温度: 特定のステンレス鋼（特にマルテンサイト系または二相系）では、割れを防ぐためにパス間温度と予熱温度を制御する必要がある場合があります。
二相ステンレス鋼とオーステナイトステンレス鋼の特定技術
- 二相鋼: 二相ステンレス鋼はオーステナイトとフェライトの構造を組み合わせ、強度と耐腐食性に優れています。オーステナイト相とフェライト相のバランスを保つには、熱入力を低くします。これは、溶接速度を上げるか、アンペア数を下げることで実現できます。また、二相ステンレス鋼の構成に適したフィラーを選択するようにしてください。
- オーステナイト系ステンレス鋼: これらは非磁性で、ニッケルとクロムの濃度が高いため、耐腐食性があります。ただし、加熱すると割れやすくなります。割れを最小限に抑えるためには、熱入力を低くし、接合部の設計で充填材の適切な迂回が確実に行われるようにしてください。
他の金属との交差汚染を避ける
ステンレス鋼の溶接部における相互汚染は、耐食性と機械的特性に重大な悪影響を及ぼす可能性があります。
- 特殊なツールを使用する: ステンレス製のブラシ、グラインダー、切断工具のみを使用してください。
- クリーニング： 溶接箇所とワークピースに鉄粉、ほこり、その他の汚染物質がないことを確認してください。表面の完全性を維持するために、定期的な清掃と不動態化が必要になる場合があります。
- 適切な保管: 空気中の粒子による汚染を避けるため、ステンレス鋼の材料や消耗品は炭素鋼の製品から遠ざけて保管してください。
よくある問題のトラブルシューティング
アーク安定性の問題を診断します。
一貫した滑らかな溶接を実現するには、アークの安定性を維持することが不可欠です。フラックス コア溶接時にアークが不安定になる最も一般的な原因は次のとおりです。
- 電圧またはアンペア数が間違っています: 設定がワイヤのサイズと厚さに適していることを確認します。観察されたアーク特性に基づいて、いくつかの調整が必要になる場合があります。
- ワイヤの不適切な供給: ワイヤ経路がスムーズであること、フィーダー ロールが摩耗していないこと、サイズが間違っていないことを確認します。
- 汚染または損傷した消耗品: 詰まっている可能性のある接触チップ、ノズル、またはライナーを点検し、交換します。
不良なワイヤー送りと焼き戻しを修正する方法
バーンバックは、ワイヤが溶接機の接触先端に送られるときに発生する可能性がある欠陥です。
- 給餌速度を調整します: 送り速度が溶接電流と一致していることを確認してください。一致していないと、アークに供給されるワイヤが多すぎたり、不十分になったりする可能性があります。
- ワイヤスプールとフィーダーを確認します。 ワイヤスプールが自由に回転し、フィーダーパスが狭すぎないことを確認します。
- 機器のメンテナンス: 摩耗した部品を交換し、ワイヤ フィーダーの定期的なメンテナンスを実行することで、供給の問題を回避し、機器の寿命を延ばすことができます。
溶接の外観の問題
溶接の外観は、溶接の全体的な品質を表します。スパッタ、不均一なビード プロファイル、変色はすべて一般的な問題です。
- 飛散を抑える: 電圧とアンペア数を調整し、ワイヤーの品質が高く、すべての表面が清潔であることを確認します。飛散を抑えるスプレーを使用できます。
- ビーズの外観を改善する: トーチの移動速度と角度を確認します。アークの長さ、移動速度、その他の溶接技術を調整することで、より滑らかな溶接を実現できます。
- 変色を防ぐ: 適切な熱を加えて酸化を最小限に抑え、シールドされたフラックスコアワイヤが正しく覆われていることを確認します。
結論
ステンレス鋼のフラックス コア溶接をマスターするには、材料の特性、溶接の課題、適切な技術を十分に理解する必要があります。適切なフラックス コアを慎重に選択し、機械を正しく設定し、正しい溶接技術を使用することで、多孔性、歪み、スラグ混入などの問題に対処できます。溶接後の領域を入念に清掃して仕上げることで、溶接部の美観と構造品質を向上させることができます。
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よくあるご質問
MIG 溶接とフラックス入り溶接の違いは何ですか?
MIG 溶接には外部シールド ガスが必要です。フラックス コア溶接では必要ありません。そのため、屋外での使用に適しています。表面が比較的扱いやすいため、習得が容易です。
多孔性を避けるためのベストプラクティスは何ですか?
多孔性を防ぐために溶接機の表面を徹底的に清掃してください。安定したアークを維持するために、正しい機械設定を使用し、適切な換気を確保してください。
薄いステンレス鋼に最適なフラックス入り溶接は何ですか?
ステンレス鋼の薄板にフラックス入り溶接を適用することも可能です。溶け落ちを防ぐためには熱を制御することが重要です。より高速、より低い電圧とアンペアでの溶接が推奨されます。
溶接の外観を改善するにはどうすればよいでしょうか?
トーチ角度と溶接速度を一定に保つことで、溶接の外観が向上します。最良の結果を得るには、機械の設定を調整してください。溶接後は、徹底的に清掃して磨きます。
フラックス入り溶接の長期的な見通しはどうでしょうか?
フラックス入り溶接は、特に建設および製造の分野で明るい未来を秘めています。この技術は進歩を続け、効率と用途が向上しています。
その他のリソース
フラックスコア溶接とMIG溶接 – 出典: Welding Forless
溶接における気孔の防止 – 出典: アクアソル
溶接後の洗浄技術 – 出典: BSSA
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。
