溶接に関しては、さまざまな方法が望ましい結果を 得るのに役立つ。そのひとつが、シールド金属アーク溶接 （SMAW）、または棒溶接である。このプロセスは広く使われていますが、その仕組みや使用するタイミングを十分に理解していない人も多いでしょう。このガイドでは、SMAWのプロセス、利点、用途を説明し、いつ、どのように使用するかについて正しい判断ができるようにします。
SMAWは、消耗電極と被加工物の間に電気アークを 形成する溶接プロセスである。アークから発生する熱で電極が溶融し、溶融金属のプールが形成される。この金属が母材と融合し、強固な結合を形成する。電極上のコーティングがシールド・ガス を発生させ、溶接部を汚染から保護する。
基本を理解したところで、SMAWがさまざまな状 況でどのように使用されるのか、また、なぜ SMAWが溶接において人気のある選択肢であり続ける のかを探ってみよう。その柔軟性と使いやすさから、さまざまな種類のプロジェクトに最適な選択肢となっている。
被覆アーク溶接の仕組み
SMAWは、溶接電極と被加工物の間に形成される電 気アークを使用する。アークの熱で電極が溶融し、母材と融合する。溶融金属が冷えると凝固し、強固な結合を形成する。電極上のフラックス・コーティングは、溶融金属を 汚染から保護するガスを発生させる。これにより、溶接部の強度と品質が確保される。
SMAWの主要部品
SMAWではいくつかのコンポーネントが役割を果たし、それぞれがプロセスにとって極めて重要である。
電極
SMAWの電極は、フラックスを塗布した金属棒である。アークの熱で電極が溶け、溶けた金属が溶接部を形成する。フラックス・コーティングは、空気中の汚染物質から溶接部を保護するガスを発生させる。
溶接機
溶接機は、電極と母材との間にアークを形成す るための電流を供給する。溶接機は、溶接材料の種類や用途に応じて、交流（AC）または直流（DC）を使用することができる。
電源
電源は、溶接機に適切な電圧と電流を供給する。適切な電源の設定は、安定したアークと高品質の溶接を実現する鍵である。
シールドガス
電極周囲のフラックス・コーティングは、シ ールド・ガスを発生させる。このガスは、溶融した溶接池を空気中の酸化物やその他の汚染物質から保護する。このガスにより、溶接部は清潔で強固なものとなる。
SMAWにおける電極の役割
電極は、SMAWの中核である。電極は、溶接のための金属溶加材を供給するだけでなく、溶接プールを保護するシールド・ガスも生成する。使用される電極の種類は、溶接される材料と、作業 の具体的なニーズによって異なる。
SMAWで溶接できる金属は？
SMAWは、さまざまな金属に使用できる汎用性の高い溶接技法である。そのため、多くの産業で人気の高い選択肢となっている。しかし、どの金属がこの方法に最適なのでしょうか？
SMAWは、以下のような数種類の金属を溶接できる：
- 炭素鋼:SMAWで最もよく溶接される金属のひとつ。強度と耐久性に優れ、建築から自動車製造まで幅広い用途に適している。
- ステンレス・スチール:SMAWはステンレス鋼によく効き、強靭で耐食性 のある溶接部が得られる。しかし、汚染を防止し、溶接の品質を確保するためには、特定の電極が必要である。
- 鋳鉄:難易度は高いが、SMAWは鋳鉄の溶接にも使用で きる。割れやその他の欠陥を避けるためには、特殊な電極と慎重な熱管理が必要です。
- 低合金鋼:SMAWは低合金鋼の溶接に有効である。強度の高い溶接部が得られるため、圧力容器、配管、構造部品に適している。
- その他の金属:SMAWは、ニッケル合金、銅、ある種のアルミニウ ムなども溶接できる。ただし、特殊な電極や技術が必要になる場合があります。
被覆アーク溶接に使用される電極の種類
SMAWで使用される電極の種類は、溶接の品質と強度にとって重要である。ここでは、SMAWで使用される主な電極の種類を紹介する。
基本コート電極
塩基性被覆電極は、高強度鋼および合金の 溶接用に作られる。厚く、低水素フラックス・コーティングが施され、欠陥が少なく、機械的特性の優れた溶接部を作るのに役立ちます。
セルロース電極
セルロース系電極は、高熱と高速冷却が必要 な場合に使用される。フラックス・コーティングがセルロースを生成 し、溶接プールを保護するガスを発生させる。これらの電極は、深い溶け込みが重要な、 垂直上方や頭上のような位置での溶接に 最適である。
ルチル電極
ルチル電極は、二酸化チタンを多量に含むフラックスコーティングが施されています。このコーティングは、スパッタが少なく、滑らかで安定したアークを作り出します。ルチル電極は使いやすく、炭素鋼やステンレス鋼を含む様々な金属の溶接に適しています。
鉄粉電極
鉄粉電極は、鉄粉を含むフラックスで被覆され ており、溶接プールに溶加材を加える。この電極は析出速度が速いため、 より多くの材料をより速く溶かすことができる。
低水素電極
低水素電極は、溶接プールの水素を低減す るように設計されており、水素による割れを防 止するのに役立つ。これらの電極は、高強度鋼、合金鋼、および水素に敏感なその他の材料の溶接に不可欠です。
被覆アーク溶接の利点
SMAWには、多くの溶接用途で人気の高い 選択肢となる利点がいくつかある。この製法が世界中の産業で高く評価されている理由を見てみよう。
費用対効果とアクセシビリティ
電極の価格も手頃で、SMAWに必要な設備も他の溶接方法に比べて安価である。さらに、SMAWは特殊なシールド・ガスを 必要としないため、運用コストをさらに削減できる。
用途の多様性
SMAWは非常に汎用性が高い。炭素鋼、ステンレス鋼、鋳鉄など、幅広い金属を溶接できる。厚い材料にも薄い材料にも対応できるため、さまざまな溶接ニーズに適応できる。
SMAWの可搬性
SMAWは、機動性が必要なプロジェクトに最適である。溶接機はコンパクトで持ち運びが容易なため、遠隔地の現場に適しています。
様々なポジションでの溶接能力
SMAWは、平面、水平、垂直、頭上など、複数の位置 で使用できる。このため、狭いスペースや、さまざまな角度が必要な大型構造物の溶接に最適である。
必要最小限の機材
SMAWは、他の高度な溶接プロセスと比べて、必要 な設備が少ない。基本的なセットアップには、溶接機、電極ホルダー、アースクランプ、電極が含まれる。
被覆アーク溶接が優れている点は？
SMAWは派手さはないが、他の方法が失敗するような場合でも仕事をこなす。これが、SMAWの優れた点である：
建設とインフラ
- スチール・ビーム接続 高層ビル
- 橋の建設と補修
- アンダーグラウンド パイプライン溶接
- 給水塔製作
風や小雨の中でも屋外で溶接ができるため、作業員はここでのSMAWを気に入っている。ガスボンベも必要ない。
造船および海洋用途
- 船体の建造と修理
- デッキ金具と手すり
- 海上石油掘削施設のメンテナンス
- ドック修理
海水環境では、厳しい溶接が要求される。SMAWは、他のプロセスよりも厚い船舶用鋼材に適しています。
製造業と重機
- 鉱山機械製造
- 農業機械製造
- クレーンとホイストの組み立て
- 圧力容器の構造
厚い部分（1/4″以上）を接合する場合、SMAWは貫通力と強度において、ワイヤーフィード加工に勝ることが多い。
修理・メンテナンス
- 現場での農機具の修理
- 壊れた機械部品
- 線路保守
- 産業プラントの修理
SMAWリグは、大がかりな前処理をしなくても、汚れた錆びた金属で作業するため、メンテナンス作業員がリグの準備を整えている。
自動車・航空宇宙産業
- 大型トラックのフレーム修理
- カスタム・シャシー製作
- 航空機の着陸装置部品の一部
- レーシングカー用ロールケージ
SMAWは、薄い素材には第一の選択ではないが、極端な耐久性が最も重要な場合には、依然としてその役割を果たしている。
被覆アーク溶接の技術とベストプラクティス
シールド・メタル・アーク溶接で高品質の溶接を行うには、特定の技術とベスト・プラクティスに従うことが重要です。これらにより、溶接部の強度、耐久性、業界標準への適合が保証されます。
さまざまな材料に対する適切な電極選択
最高の溶接品質を得るには、正しい電極を選ぶこ とが重要である。材料が異なれば、必要な電極も異なる。例えば、塩基性被覆電極は高強度鋼に適し ており、セルロース系電極は垂直またはオーバー ヘッド溶接に適している。
正しい弧長を維持する
アーク長は、電極の直径とほぼ同じにする必要が ある。アーク長が短いと、溶接プールの冷却が早 すぎ、溶け込みが悪くなることがある。アーク長が長いと、スパッタが多く発生し、 溶接品質が低下する。
走行速度と角度の制御
電極を早く動かし過ぎると溶け込みの悪い弱い 溶接部になり、逆に遅く動かし過ぎると熱を持 ち過ぎて歪みが生じることがある。電極は、均等な熱分布と適切なビード 形成を確保するため、約15～30度の角度をつけ るべきである。
最適な溶接品質のための入熱管理
熱量が多すぎるとスパッタが発生し溶接が弱くなり、熱 量が少なすぎると融合不良を起こす可能性がある。電流と移動速度を調整することで、熱を制御し、材 質を損傷することなく最高の溶接品質を達成することが できる。
適切なジョイントのフィットアップ
溶接の前に、材料の端が正しく揃い、隙間やずれがないことを確認する。接合部がぴったりと合っていれば、アンダーカットや弱点などの欠陥が発生する危険性が低くなる。
SMAWとGMAWの違いは？
SMAWとGMAWはどちらも一般的な溶接方法だが、装置、プロセス、使用方法が異なる。主な違いを説明しよう：
プロセスとテクニック
- SMAW:SMAWでは、フラックスを塗布した消耗電極を使 用して溶接を行う。フラックス・コーティングによってシールド・ガスが発生し、溶融溶接部を汚染から保護する。溶接中に電極が溶融し、溶融金属が母材と接合する。
- GMAW:とも呼ばれる。 ミグ溶接GMAWでは、溶融して溶接部を形成する連続送給ワ イヤ電極を使用する。このプロセスは、アルゴンや混合ガスなどの不活性ガスでシールドされ、溶接部を汚染から保護する。
設備の複雑さ
- SMAW:SMAWは、溶接機、電極ホルダー、アースクランプ、電極など、基本的な設備を使用する。セットアップが簡単なため、現場での作業や遠隔地での作業に適している。
- GMAW:GMAWは、ワイヤー送給装置やガス供給システムを備えた溶接機など、より複雑な設備を必要とする。このセットアップにより、GMAWは、作業場や工場のような管理された環境で、機動性があまり重視されない場合に適している。
スピードと効率
- SMAW:SMAWは一般に、電極を手動で送り、頻繁に電極を交換する必要があるため、GMAWよりも時間がかかる。
- GMAW:GMAWはより速く、より効率的です。連続的なワイヤ送給によりダウンタイムが短縮されるため、スピードと効率が重視される高生産環境に最適です。
溶接品質と清浄度
- SMAW:SMAWによる溶接では、電極にフラックス・コーティングが施されるため、スラグが多くなり、溶接後の後始末が必要になる場合がある。
- GMAW:GMAWは、スパッターやスラグを最小限に抑 えた、よりきれいな溶接部を生成する。また、このプロセスは、より滑らかで美観に優れた溶接を実現します。
結論
被覆アーク溶接は、建設業から製造業に至るま で、さまざまな産業で広く使用されている、 汎用性が高く費用効果の高い溶接技術である。シンプルで携帯性に優れ、さまざまな材料を溶接できるため、多くの溶接プロジェクトで使用されています。
信頼性の高い溶接ソリューションをお探しの場合、または次のプロ ジェクトでSMAWに関する詳細情報が必要な場合は、遠慮なく以下までご連 絡ください。 連絡する.私たちのチームは、お客様の溶接に関するあらゆるニーズをサポートし、お客様のプロジェクトが最高の結果を得られるようにします。
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。
