メタル・アクティブ・ガス（MAG）溶接ガイド

金属活性ガス (MAG) 溶接は、ガス・メタル・アーク溶接 (GMAW) の利点と活性シールド・ガスの使用を組み合わせた、多用途で広く使われている溶接プロセスである。本ガイドは、MAG溶接の包括的な概要を提供することを目的としており、その基本概念、重要な知識分野、実用的な応用例を網羅している。溶接初心者の方にも、経験豊富なプロの方にも、本書はMAG溶接を理解し習得するための貴重な資料となることでしょう。

MAG溶接の基礎

MAG溶接とは

MAG溶接は、連続的に供給される消耗ワイヤ電極と、溶接プールを大気汚染から保護する活性シールド・ガスを使用するアーク溶接プロセスの一種である。活性ガスは通常、アルゴン、二酸化炭素、場合によっては酸素の混合ガスで、溶融金属と反応して溶接部の機械的特性と外観に影響を与える。

MAG溶接とMIG溶接の違い

MAG溶接は、メタル・イナート・ガス（MIG）溶接と混同されがちだが、重要な違いは使用するシールド・ガスの種類にある。MIG溶接では、アルゴンやヘリウムのような不活性ガスが使用されるが、これは溶接プールと反応しない。対照的に、MAG溶接では溶融金属と化学的相互作用を起こし、溶接部の特性に影響を与える活性ガスを使用する。

MAG溶接の利点

汎用性：炭素鋼、ステンレス鋼、その他様々な材料の溶接に適しています。アルミニウム合金.
高い溶着率：溶接速度の高速化と生産性の向上を可能にします。
良好な溶接品質：スパッタを最小限に抑え、強力できれいな溶接を実現。
自動化の容易さ：自動化が容易で、ロボット溶接システムに使用できる。

MAG溶接の限界

ガス感度：シールド・ガスの選択は溶接品質に大きな影響を与えるため、慎重な選択が必要である。
設備コスト：初期設定コストは、他の溶接工程に比べて高くなる可能性がある。
スキル要件：最適な結果を得るためには、一定レベルのスキルと経験が必要。

MAG溶接の主な知識

MAG溶接におけるシールドガス

シールド・ガスの選択は、溶接の機械的特性、溶け込み、外観に直接影響するため、MAG溶接では非常に重要である。一般的な混合シールド・ガスには、以下が含まれる：

アルゴン-CO2混合物：通常75%のアルゴンと25%のCO2が使用され、溶接品質とコストのバランスが取れている。
アルゴン-酸素混合ガス：ステンレス鋼溶接によく使用され、酸素含有量は1%～5%である。
三元混合物：アルゴン、CO2、酸素の組み合わせで、特定の用途や材料に合わせて調整される。

電極の選択

MAG溶接で使用される電極は、溶加材と溶接電流の導体の両方の役割を果たす消耗ワイヤである。電極選定の主な考慮点は以下の通りである：

材料の適合性：電極材料は、母材と一致するか、適合する必要がある。
直径：より厚い電極は、より高い析出速度に使用され、より薄い電極は、より微細で精密な溶接に適しています。
コーティング：一部の電極は、導電性を向上させ、酸化を抑えるために銅でコーティングされている。

溶接パラメータ

MAG溶接で最適な溶接品質を達成するには、いくつかのパラメーターを注意深く制御する必要がある：

電圧と電流：これらは入熱とアークの安定性を決定する。電圧と電流を高くすると、一般に溶け込みが深くなるが、スパッタが増加する場合がある。
ワイヤー・フィード速度：電極を溶接プールに送る速度を制御し、析出速度と溶接ビード形状に影響を与える。
移動速度: 溶接トーチが接合部に沿って移動する速度。移動速度を速くすると、入熱を抑えることができるが、溶け込みが不十分になる可能性がある。
ガス流量：溶接プールの適切なシールドを確保する。不十分なガス流量は気孔の発生につながり、過大な流量は乱流と汚染の原因となる。

溶接技術

MAG溶接では、用途や希望する結果に応じて、さまざまな溶接技術を採用することができる：

短絡転写：低入熱と最小限のスパッタが特徴で、薄い素材や位置のずれた溶接に適している。
球状移動：溶融金属の液滴が大きくなり、析出速度が速くなるが、スパッタが増加する。
スプレー移送：溶融金属液滴の微細なスプレーを生成し、高い成膜速度と深い浸透性を提供し、厚い材料に最適。
パルススプレー転写：スプレー転写の利点と低入熱を組み合わせ、幅広い材料と厚みに対応。

ジョイントの設計と準備

欠陥のない強固な溶接を実現するには、適切な継手設計と準備が不可欠です：

ジョイントの種類一般的な継ぎ手の種類には、突き合わせ継ぎ手、重ね継ぎ手、T字継ぎ手、コーナー継ぎ手などがある。
エッジの準備：厚い材料のエッジを開先または面取りすることで、溶け込みと溶接の品質を向上させることができる。
洗浄：気孔や介在物のような欠陥を防ぐには、接合部の錆、油、その他の汚れを取り除くことが重要である。

安全への配慮

MAG溶接には、溶接工を保護し、安全な作業環境を確保するために対処しなければならない安全上の危険がいくつかある：

電気的危険感電を防ぐには、適切な接地と絶縁が不可欠です。
ヒュームおよびガス：有害な溶接ヒュームおよびガスの吸入を避けるため、十分な換気と呼吸保護具が必要です。
紫外線放射：溶接は強烈な紫外線（UV）を発生するため、UVフィルター付きの溶接用ヘルメットなど、適切な保護具を使用する必要がある。
火災の危険：可燃物は溶接エリアから遠ざけ、消火器をすぐに使えるようにしておく。

MAG溶接の応用

自動車産業

MAG溶接は、自動車のフレーム、ボディ・パネル、排気装置の製造に広く使用されている。高い溶着率と薄い材料の溶接能力により、大量生産に最適です。

建設・インフラ

建設分野では、MAG溶接は構造物用鋼材、パイプライン、重機などに採用されている。その汎用性と、強靭で耐久性のある溶接部を生成する能力は、大規模構造物の完全性を確保するために不可欠です。

製造と加工

MAG溶接は、機械部品から消費財に至るまで、幅広い製品の製造に使用される製造・加工工場の定番である。さまざまな素材や板厚に対応できるため、特注品製作のための貴重なツールとなっている。

造船

造船業界は、船体、甲板、その他の重要な部品の建造にMAG溶接を利用しています。厚い材料を処理し、高品質の溶接部を生成するこのプロセスの能力は、船舶の安全性と耐久性を確保するために極めて重要です。

修理とメンテナンス

MAG溶接は、ひび割れの補修、構造物の補強、摩耗した部品の交換など、修理やメンテナンス作業にもよく使用される。可搬性と使いやすさから、現場での修理に実用的な選択肢となっている。

MAG溶接でよくある問題のトラブルシューティング

多孔性

気孔、つまり溶接部にガス・ポケットがあると、溶接部が弱くなり、破損につながることがある。一般的な原因は以下の通りである：

汚染された母材：接合部がきれいで、さび、油、その他の汚染物質がないことを確認してください。
シールドガスの不足：適切なガス流量を確認し、ガス供給システムに漏れがないことを確認する。
電極内の水分：電極は乾燥した環境で保管し、推奨保管期限内に使用してください。

スパッタ

過度のスパッターは、溶接を乱雑にし、溶接後の清掃作業の増加につながる。スパッタを減らすには

溶接パラメータの最適化：電圧、電流、ワイヤ送給速度を調整し、安定したアークを実現。
正しいシールド・ガスを使用する：混合ガスが材料および溶接条件に適していることを確認する。
コンタクトチップの適切な距離を保つ：円弧の長さを一定に保つため、コンタクトチップをワークから適切な距離に保ってください。

融合の欠如

溶融不足は、溶接金属が母材と適切に接合しない場合に発生し、その結果、接合部が弱くなる。これを防ぐには

適切なジョイントの準備：貫通性を高めるため、厚い材料の端は面取りまたは面取りする。
溶接パラメータの調整：電圧、電流、移動速度を調整することで、入熱を増加させます。
トーチの角度を正しく保つ：適切な熱分布を確保するため、溶接トーチを適切な角度に保つ。

クラッキング

クラックは、過度の応力、不適切な冷却、または不適合な材料が原因で発生することがあります。ひび割れを最小限に抑えるには

母材を予熱する：予熱は、熱応力を軽減し、厚い材料や高炭素材料の割れを防ぐことができる。
低水素電極を使用する：低水素電極は、水素によるクラッキングのリスクを低減できる。
冷却速度の管理：溶接部を徐々に冷却し、残留応力を最小限に抑える。

MAG溶接の革新

パルスMAG溶接

パルスMAG溶接は、高電流レベルと低電流レベルを交互に繰り返す高度な技術であり、入熱および溶接池の動きをより適切に制御できる。この技法は、薄い材料の溶接、位置外溶接、スパッターを最小限に抑えた高品質の溶接の実現に特に有効である。

ダブルワイヤーMAG溶接

ダブルワイヤーMAG溶接では、2本のワイヤー電極を同時に使用するため、溶着率と溶接速度が大幅に向上する。この技術は、重加工や造船など、生産性の高い用途に最適である。

ハイブリッド・レーザー・MAG溶接

レーザーとMAGのハイブリッド溶接は、レーザー溶接の精度とMAG溶接の汎用性を組み合わせたものです。この革新的な技術には、深い溶け込み、高速溶接、低入熱などの利点があり、自動車製造から航空宇宙まで幅広い用途に適しています。

自動化およびロボット化されたMAG溶接

自動化とロボット工学はMAG溶接に革命をもたらし、最小限の人的介入で一貫した高品質の溶接を可能にした。自動MAG溶接システムは、精度と再現性が重要な自動車、航空宇宙、重工業などの産業で広く使用されています。

結論

MAG溶接は、多様で効率的な溶接プロセスであり、幅広い用途に数多くの利点を提供する。このガイドに概説されている基本的な概念、重要な知識分野、および実践的なテクニックを理解することで、溶接工は高品質の結果を達成し、溶接工程を最適化することができる。自動車産業、建設業、製造業、その他どの分野でも、MAG溶接をマスターすることで、スキルが向上し、プロジェクトの成功に貢献することができます。