真鍮溶接：方法、課題、製造のヒント

真鍮の溶接方法

適切な接合プロセスの選択は、材料の厚さ、生産量、最終組立の機械的要件によって異なります。

TIG溶接（GTAW）

TIG溶接 は通常、薄いシートメタルや厳しい寸法公差を必要とする部品に適しています。亜鉛の蒸発を管理するのに重要な入熱を正確に制御することができます。

フット・ペダルを使用したダイナミック・アンペラ ー・コントロールにより、溶接プールが形成され次第、 溶接士は熱を下げることができる。亜鉛の吹き消 しを防ぐため、アークは母材に直接当てるのではな く、フィラー・ワイヤーに当てることが多い。

ミグ溶接（GMAW）

ミグ溶接 は体積でより費用効果が高くなり、一般的に6mmを超える厚さの材料に使用される。成膜速度が速く、移動速度も速いため、部品の全体的な発熱を抑えることができます。

しかし、ワイヤーの供給は難しい。銅線と真鍮線は比較的柔らかいため、標準的な装置では座屈しやすい。プッシュ・プル・ワイヤー・フィーダーとテフロン・ガン・ライナーにアップグレードすることは、"バード・ネスト"（ワイヤーのもつれ）を防ぎ、生産停止時間を最小限にするための標準的な工場改造である。

ろう付け

多くの製造現場では、ろう付けは融接よりも実用的な解決策である。ろう付けは毛細管現象を利用して金属フィラーを接合部に引き込むため、母材は溶融しない。

この低い入熱は、亜鉛が沸点に達するのを物理的に防ぎ、気孔や有毒ガスを完全に排除する。しかし、設計者はCADモデルを適応させなければなりません。ろう付けには、融接で使用される標準的な突合せ継手ではなく、毛細管現象を可能にする特定のクリアランスを持つ重ね継手またはソケット継手が必要です。

フィラーメタル

溶融溶接では、シリコン青銅（ERCuSi-A） が標準的な溶加材の選択肢である。シリコンは脱酸剤として作用し、溶接プー ル上にガラスのような保護スラグを形成する。

このスラグ層が物理的バリアとなり、大気中の 酸素を遮断し、亜鉛蒸気を内部に閉じ込める。より高い機械的強度を必要とする用途には、 アルミニウム青銅（ERCuAl-A2）を使用で きるが、溶接後の機械加工は難しい。

溶接品質を向上させるには？

黄銅加工の欠陥を防ぐには、アークを発生させる前と冷却段階の両方で厳密な管理が必要です。

表面処理

黄銅は表面酸化物を形成しやすく、加工油を保持 することが多い。部品は、アセトンのような溶剤を使用して化学的洗浄を行い、その後機械的洗浄を行う必要がある。

新たな酸化物の発生を防ぐため、溶接は洗浄後すぐに行う。ワイヤー・ブラシを使用する場合は、柔らかい真鍮の表面に炭素鋼の粒子が埋め込まれないように、専用のステンレス・スチール・ブラシを使用することが重要です。

予熱

真鍮は熱を素早く放散するため、予熱を行うことで熱衝撃を和らげ、水たまりを作るのに必要なアンペア数を減らすことができる。

3mmより厚い部分の場合、接合部を150℃～200℃に予熱するのが標準的な方法である。これにより温度勾配が低くなり、コールドラップの欠陥防止に役立ち、部品が冷却する際の熱亀裂のリスクも低減します。

熱制御

真鍮を溶融溶接する場合、ゆっくりと着実に行うのは間違ったアプローチです。一カ所にとどまることは、材料に過度の熱を与え、亜鉛の気化を確実にする。

オペレーターは、速い移動速度を維持すべきである。マルチパス溶接中に加工材が高温になりすぎた 場合は、無理に溶接を行なって合金組織を損なうよ うなことはせず、生産を一時停止してパス間温度を 150℃以下に下げる必要がある。

非破壊検査（NDT）

黄銅溶接部の完全性を確認するために、液体浸透探傷試験（PT）は、表面の亀裂や表面破断巣を検出するための最も費用対効果が高く、信頼性の高い方法です。

内部欠陥については、X線検査 (RT)が望ましい。鋳造溶接金属の大きな結晶粒構造が音波を散乱 させ、結果の解釈を困難にするためである。

換気とヒュームコントロール

酸化亜鉛を扱うことは、労働安全にとって難しい要件である。これらのヒュームを吸い込むと、ひどいインフルエンザのような症状を特徴とする金属ヒューム熱を引き起こす。

一般的な工場換気では十分ではありません。作業現場には、溶接ゾーンの真上に位置する局所排気装置（LEV）が必要である。さらに、作業者は、P100微粒子フィルターまたは動力式空気清浄呼吸器（PAPR）を利用した、適切に装着された呼吸器を装備すべきである。