溶接は、原子または分子の結合と拡散によって 2 つ以上の均質または異種の材料を結合するプロセスです。
原子と分子の間の結合と拡散を促進する方法は、熱または圧力、またはその両方を同時に加えることです。
金属の溶接は、その工程の特徴に応じて溶融溶接、圧接、ろう付けの3つに分類されます。
溶融溶接は、溶接プロセス中にワークピース界面を溶融状態まで加熱し、圧力を加えずに溶接を完了する方法です。 溶接中、熱源は溶接される 2 つのワークピース間の界面を急速に加熱して溶かし、溶融池を形成します。 溶融池は熱源とともに前進し、冷却後に連続溶接が形成されて 2 つのワークピースが 1 つの本体に接続されます。
溶接プロセス中に、雰囲気が高温の溶融池と直接接触すると、雰囲気中の酸素が金属やさまざまな合金元素を酸化します。 大気中の窒素や水蒸気などが溶融池に入り込み、その後の冷却過程で溶接部に気孔やスラグ介在、亀裂などの欠陥を形成し、溶接部の品質や性能を低下させます。
継目無鋼管の溶接品質を向上させるために、さまざまな保護方法が開発されています。 たとえば、ガスシールドアーク溶接では、アルゴン、二酸化炭素、その他のガスを使用して雰囲気を隔離し、溶接中のアークと溶融池の速度を保護します。 別の例としては、鋼を溶接する場合、酸素との親和性が高いフェロチタン粉末が脱酸素のために電極コーティングに追加されます。 溶接棒内のマンガンやシリコンなどの有益な元素を酸化や溶融池への侵入から保護し、冷却後に高品質の溶接を得ることができます。
圧力溶接は、加圧条件下で固体状態で 2 つのワークピース間の原子間結合を実現するもので、ソリッドステート溶接としても知られています。 一般的に使用される圧接プロセスは抵抗突合せ溶接です。 2つのワークの接続端に電流を流すと、大きな抵抗により温度が上昇します。 塑性状態まで加熱すると、軸方向の圧力の作用により接続が結合します。 さまざまな圧接法の共通の特徴は、溶加材を追加せずに溶接プロセス中に圧力が加えられることです。 拡散溶接、高周波溶接、冷間圧接などのほとんどの圧接法は溶解工程を持たないため、溶融溶接のように有益な合金元素の燃焼や溶接部への有害な元素の侵入などの問題がありません。溶接プロセスが簡素化され、溶接の安全性と衛生状態も改善されました。 同時に、溶融溶接に比べて加熱温度が低く、加熱時間が短いため、熱影響部が小さくなります。 融接では溶接が難しい多くの材料を圧接で溶接することができ、母材と同等の強度を持つ高品質な接合部を形成できます。
ろう付けとは、ワークよりも融点の低い金属材料を溶加材として使用することです。 ワークおよびろう材は、ろう材の融点よりも高く、ワークの融点よりも低い温度に加熱される。 液体フィラーメタルは、ワークピースを湿らせ、界面の隙間を埋め、ワークピースとの接続を実現するために使用されます。 原子間の相互拡散により溶着法が実現します。
