TIG溶接(タングステン不活性ガス溶接)GTAW(ガスアーク溶接)は、不溶性タングステン電極を使用し、不活性ガス(通常はアルゴン)で保護されたアーク溶接プロセスの一種です。主な特徴は、高い溶接品質、きれいな溶接継ぎ目、そして様々な金属材料の高精度溶接に適しています。

(TIG)タングステン不活性ガス溶接

TIG溶接の開発背景

1940年代に航空機用アルミニウム合金構造の製造のために始まり、その後、原子力、造船、電子、医療機器業界で広く使用され、現代産業においてかけがえのない精密溶接技術の1つになりました。

TIG溶接の原理

TIG溶接の原理

TIG溶接は、直流または交流電源を用いて、タングステン電極とワークピースの間に発生する高温アークによって金属を溶かします。不活性ガスは、大気中の酸素や窒素による溶接部の汚染を防ぎます。

TIG溶接用機器部品

- 電源ユニット: 定電流DCまたはAC溶接機

 - 溶接ガン: タングステン電極ホルダー、ガスノズル、水冷システムなどを含む。

 - タングステン電極:純タングステン(W)、トリウムタングステン(WT20)、セリウムタングステン(WC20)など。

 - 保護ガスシステム:主にアルゴン、流量制御装置とガスボンベを装備

 - フィラーメタル(オプション):母材に適合する溶接ワイヤ。

 - 冷却システム:水冷式溶接トーチを使用した高出力溶接には、冷却装置を装備する必要があります。

TIG溶接プロセスのパラメータと制御ポイント

アイテム パラメータ範囲(例) コントロールの説明
現在のタイプ 直流(DC)/交流 アルミニウムの場合はAC、ステンレス鋼の場合はDC
現在のサイズ 15-300A 基板の厚さと電極の直径によって異なります
ガスの流れ 8~15L/分 過剰なガスの流れがなく、室内で安定している
タングステン電極の直径 1.0~4.0mm 薄型基板用の薄型電極
溶接トーチの角度 10~15°の傾斜 ガス保護と操作スペースに有利
弧長制御 1~3mm アーク長が短いほど、溶融深度が深くなる

TIG溶接に適した材料と溶接方法

TIG溶接に使用できる材料

- ステンレス鋼(オーステナイト系、二相系)

- アルミニウム合金(6000、7000シリーズ)

- マグネシウム合金、チタン合金

- 銅およびその合金

- 高温合金(インコネル、ハステロイ)

TIG溶接のいくつかの形式

突合せ溶接

TIG溶接技術の説明(ガスタングステンアーク溶接/GTAW)

すみ肉溶接

TIGすみ肉溶接

TIGチューブとプレートの溶接

TIGチューブとプレートの溶接

TIG片面溶接と両面成形

TIG片面溶接と両面成形

TIG溶接のメリットとデメリット

TIG溶接の利点

- 高品質の溶接、スラグや気孔がほとんどない

- 美しい溶接、目に見える部分に適しています

- 溶融深さと溶融幅の微調整

- 飛び散りがなく、クリーンな環境

 TIG溶接の欠点

- 溶接速度が遅い

- 高い動作要件

- コストの上昇(ガス、電極、水冷システム)

- 厚い板や高出力の溶接には不向き

 

TIG溶接作業の技術的ポイント

電極研磨

- 「鉛筆の先の形」に削る必要があります。

- 滑らかな表面、バリなし

- 研削方向を軸と一致させる

 アークの開始と終了

- アーク始動は母材との接触を避けるために高周波始動モードを採用しています。

- アークを閉じる前に、冷却プロセス中に溶接部が酸化しないように、ガスを遅延して遮断する必要があります(逆ガス保護)。

 手動操作スキル

- 手を安定させ、溶融池から目を離さないようにします。

- ジッターを避けるために均一な速度で移動する

- 同期したワイヤ送り、一貫したリズム

 

TIG溶接のよくあるトラブルと予防策

欠陥の種類 考えられる原因 予防措置
ガス穴 ガス流量不足、汚染物質 ガスを純粋に保ち、基材の表面を清潔に保つ
ひび割れ 予熱不足、冷却が速すぎる 冷却速度の制御、適切な予熱
融合失敗 電流が低い、動きが速すぎる 電流パラメータを調整し、溶接速度を下げる
溶接腫瘍 不安定な溶融プール制御、過剰供給 ハンドリングスキルを向上させ、適切な量のワイヤを送り出す

TIG溶接を使用する際の安全性と環境への配慮

- アークによる火傷を防ぐために紫外線保護マスクを着用してください

- アルゴンガスの蓄積を避けるために換気を良くしてください

-火災を防ぐために作業エリア内の可燃物を清掃してください

-絶縁溶接手袋、耐熱スリーブを使用する

 

TIG溶接の応用事例(概要)

事例1:ステンレス鋼医療機器の溶接

材質:304ステンレス鋼

要件: 気孔のない溶接、均一な形状

プロセス:TIG DC溶接、低電流による溶融深度制御、アルゴン保護遅延10秒

結果:非破壊検査の要件を満たすために、溶接部を研磨する必要はない。

 事例2:アルミニウム合金熱交換器の溶接

材質:6061アルミニウム板

プロセスパラメータ:AC溶接、120℃への予熱、溶損防止のためのパルス制御の使用

結果:強度、密封性は試験基準を満たしている

 

TIG溶接の将来動向

- 自動化統合:TIGロボットシステムは航空宇宙や医療で広く使用されています

- インテリジェント制御:溶融池画像認識による閉ループ制御

- 高周波パルスTIG:薄い材料の溶接効率と品質を向上

- 異種金属接合のニーズに応える多材料溶接技術開発


投稿日時: 2025年5月29日