チタンの溶接について

今回は、皆様から要望の多いチタンの溶接についてご紹介します。

まず、チタンの材料の特性ですが、チタンの比重は約4.5で、実用金属の中では、マグネシウム・アルミに次いで小さく、また、比強度(強度/比重)が高くなっています。さらに、優れた耐食性を有し、加工性も良いことから、幅広い分野で使用されています。

チタンの溶接性及び注意点

①チタン材料は、非常に活性な金属であり、溶接時に比較的低温でも大気中の酸素・窒素・水素と反応し、溶接部が脆化するという問題があります。したがって、「いかに溶接部をシールドガスで大気から遮断するか」が重要です。溶接後も200℃以下に冷えるまで、大気に触れさせてはいけません。(アフターシールドとバックシールドが必要です。)
②チタン材料の溶接方法は、TIG溶接・ MIG溶接・電子ビーム溶接・プラズ マ溶接・レーザー溶接などで、真空中 及び不活性ガス雰囲気での溶接が可能です。材料の厚みにもよりますが、通常は、TIG溶接(直流正極性)が主流のようです。溶接材料(溶接棒)は、共金系の使用が原則ですので、母材の種類に合わせて選びます。
③チタンと他の金属との溶接は、硬くて脆い「金属間化合物」が生成されるため、基本的には直接溶接はできません。異種金属との接合は、一般的にはロウ付けで接合します。
④チタン溶接部の健全性の良否は、溶接ビードの発色の程度により判断できます。

⑤開先の仕上げは、異物の混入を防ぐため、機械加工で行って下さい。(グラインダーの使用は不可)
⑥溶接直前に異物の混入を防ぐため、開先及び溶接材料(溶接棒)を溶剤(アセトン等)で充分に洗浄して下さい。
⑦仮付けは、極力避け(母材を固定する)、また、タングステンの混入を防ぐため、タッチスタートは避けて下さい。(高周波スタート方式にて行なってください。)

以上が一般的なチタン溶接の基礎知識となります。

一番重要なことは、『溶接部のシールド』です。

チタンの溶接を専門に行う企業は、真空チャンバーの中で溶接を行うなどしていますが、まず、『チタンの溶接をやってみたい!!』という方は、ガスレンズの使用をお奨めいたします。
これを使うことにより、ガスの整流作用によりシールド性が向上します。
また、プリフロー(アーク発生前にガスが出る)及びアフターフロー(アークを切った後ガスが出ている)時間の調整と、バックシールドも忘れずにお願いします。

サンアーク・チューブ(シールドガス専用溌水性ホース)

サンアーク・チューブは、MIG溶接・TIG溶接用に開発されたシールドガスホースです。
従来のゴムホースに比べ、アルミニウム溶接のブローホールの原因となるシールドガスへの大気中の水分透過が少なく、軽量・耐久性・耐熱性・耐強度などの点でも優れており、長期間安定した性能が得られます。
ホースで長距離のシールドガス供給をしたいときにはオススメです。

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