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アルミの溶接加工とは？

アルミの溶接加工とは、軽量で錆びにくいという特長を持つアルミニウムを接合する技術です。
鉄やステンレスと比べると溶接の難易度は高いといえます。

アルミの特性

アルミは非常に熱伝導率が高く、溶接時には急速に熱が拡散します。
そのため、溶接部位の温度管理が非常に重要です。

また、アルミは酸化しやすく、酸化膜が溶接の妨げになることが多いです。

こうした理由から、アルミの溶接加工は難しいとされています。
このため、アルミの溶接加工には、適切な溶接技術と機材が必要です。

アルミ溶接加工の工程

アルミの溶接加工は、主に準備工程、溶接工程、仕上げ工程の3つの段階に分けられます。
各工程について詳しく見ていきましょう。

準備工程

まずは、アルミを溶接するために準備を整えます。

• 素材のクリーニング…
  アルミ表面の汚れや酸化膜を除去するために、ワイヤーブラシや化学薬品を使用して、クリーニングします。
• フィッティング…
  溶接する部位を正確に合わせ、クランプで固定します。
• 予熱…
  アルミの熱伝導率が高いため、溶接部分を予め加熱する必要があり

溶接工程

次に、実際に溶接を行います。その際、次の3点に留意が必要です。

• 溶接方法の選定…
  アルミの溶接には、TIG溶接、MIG溶接、レーザー溶接などが用いられます。
• 溶接の実行…
  選定した方法で溶接を行います。溶接速度や電流の調整が重要です。
• 温度管理…
  溶接中は適切な温度管理が必要です。特に、冷却速度が速すぎると亀裂が発生しやすくなります。

仕上げ工程

最後に、仕上げ工程を経て、溶接は終了します。

• 冷却…
  溶接後、自然冷却または制御冷却を行います。
• 検査…
  溶接部の品質検査を行い、亀裂や欠陥がないかを確認します。
• 仕上げ…
  必要に応じて研磨や追加の仕上げ作業を行います。

アルミ溶接加工の種類

アルミ溶接加工には主に「TIG溶接」「MIG溶接」「スポット溶接」の3種類があります。

TIG溶接

TIG（Tungsten Inert Gas）溶接は、アルミ溶接で最も一般的に使用される方法の一つです。
不活性ガス（アルゴンまたはヘリウム）を使用して溶接部を保護し、タングステン電極を用いてアークを生成します。

高品質で精密な溶接が可能で、薄板から厚板まで幅広いアルミ素材に適用できます。

TIG溶接のメリット・デメリット

【スポット溶接のメリット】

• 高品質で精密な溶接が可能
• 薄板から厚板まで対応可能
• 手動でも自動でも適用可能

【スポット溶接のデメリット】

• 溶接速度が遅い
• 操作技術が必要
• コストが高い

MIG溶接

MIG（Metal Inert Gas）溶接は、アルミの自動溶接に適した方法です。
ワイヤー電極を自動的に供給し、不活性ガス（主にアルゴン）を使用して溶接部を保護します。

高速で効率的な溶接が可能なため、大量生産に適しています。
しかし、溶接品質はTIG溶接に比べてやや劣ることがあります。

MIG溶接のメリット・デメリット

【MIG溶接のメリット】

• 高速で効率的な溶接が可能
• 自動化が容易
• 大量生産に適している

【MIG溶接のデメリット】

• 溶接品質がやや劣る
• 厚板の溶接には不向き

スポット溶接

スポット溶接は、アルミの薄板を接合する際に用いられる方法です。
溶接部に強力な電流を流し、一時的に局所的な溶融状態を作り出して接合します。

主に自動車の製造工程で広く利用されており、高速で多量の接合が可能です。

スポット溶接のメリット・デメリット

【スポット溶接のメリット】

• 高速で多量の接合が可能
• 自動化に適している
• 設備コストが比較的、低い

【スポット溶接のデメリット】

• 厚板の溶接には不向き
• 接合強度がやや劣る
• 溶接部の見栄えが悪いことがある

このほか、レーザービームを用いてアルミを溶接する「レーザー溶接」などの方法もあります。

アルミ溶接加工のメリット

アルミ溶接加工には、次の3つのメリットがあります。

軽量性の向上

アルミニウムはその軽量性から、溶接加工を通じて軽量な構造体を実現できます。
これにより、輸送や設置が容易になり、運用コストの削減が可能です。

溶接により、部品同士を強固に結合でき、リベットやボルトの使用が不要になります。
これにより、全体の重量を減らしつつ、構造の強度を維持できる点がメリットです。

軽量性向上の適用例、

• 自動車や航空機のフレーム
• 軽量トレーラー

など

耐食性の向上

アルミは溶接加工により、高強度で耐久性のある接合部を実現できます。
適切な溶接技術を用いることで、溶接部は母材と同等以上の強度を持たせることが可能です。

高負荷に耐える強固な接合部を得られるため、構造物全体の耐久性を向上させられる点がメリットです。
特に振動や衝撃を受ける部品において有効です。

耐食性向上の適用例

• 機械構造部品
• 橋梁部材
• 産業用機械など

コスト効率の向上

アルミ溶接加工は、リベットやボルトなどの締結部品を減少させるため、材料コストの削減が可能です。

締結部品の削減により、材料費や組み立てコストを削減できる点がメリットです。
また、溶接作業の自動化により、人件費の削減と生産速度の向上が可能です。

コスト効率向上の適用例

• 大規模な建築プロジェクト
• 輸送機器の製造ライン

など

デザインの自由度

アルミは溶接加工により、複雑な形状やデザインの実現が可能になります。
このため、機能的かつ美観に優れた製品を設計できます。

溶接技術を活用することで、従来の方法では困難だった形状やデザインを実現でき、製品の多様化と競争力の向上に寄与するでしょう。

デザイン自由度の適用例

• デザイン性の高い家具
• 建築物の装飾パネル
• 先進的な工業製品

など

アルミ溶接加工のデメリット

一方、アルミの溶接加工にもデメリットがあります。

溶接難易度が高い

「アルミの特性」でもお伝えした通り、アルミニウムの溶接は、その特性ゆえにほかの金属と比べて難易度が高いです。

特に以下の理由でデメリットが生じます。

• 酸化膜を形成するため…アルミニウムは非常に酸化しやすく、溶接前に酸化膜を除去しなければなりません。このため、前処理に時間とコストがかかります。
• 熱伝導率が高いため…アルミニウムは熱を急速に伝えるため、溶接時に温度管理が難しくなります。適切な温度管理ができないと、溶接部に亀裂が発生するリスクがあります。
• 専門的な技術が必要なため…アルミ溶接には高度な技術と経験が必要です。熟練した溶接工が不足している場合、品質の高い溶接を実現することが難しくなります。
• 設備コストがかかるため…アルミの溶接には専用の設備や材料が必要であり、初期投資が高額になることがあります。特にレーザー溶接などの先進的な技術を導入する場合、そのコストはさらに増加します。
• 変形のリスク…溶接時の熱によってアルミ部材が変形しやすいため、溶接後の整形作業が必要になることがあります。これにより、全体の作業時間とコストが増加します。

アルミ溶接加工が使用される製品例

最後に、アルミ溶接加工が使用される製品例をご紹介します。

自動車部品

アルミ溶接は、自動車部品に活用されています。
具体的には、次のようなものです。

• 車体フレーム…アルミの軽量性と強度を活かして、車体フレームの製造に使用されています。
• エンジン部品…エンジンの各種部品にもアルミが使用されています。熱伝導性が高いため、エンジンの冷却効率向上に役立てられています。
• ホイール…アルミホイールは、軽量であるため走行性能が向上し、デザイン性も高いこ

建築構造物

アルミ溶接は、建築分野でも広く利用されています。
以下で具体的な使用例を示します。

• 外装パネル…耐腐食性が高いため、建物の外装パネルに使用されています。
• 窓枠…アルミニウムの軽量性と強度を活かして、窓枠にも使用されています。
• 構造部材…高層建築の構造部材としてもアルミが使用されます。耐震性の向上に役立っています。

家電製品

家電製品の製造にもアルミ溶接が不可欠です。
具体的な使用例は、次の通りです。

• 冷却装置…冷蔵庫やエアコンの冷却装置には、アルミの熱伝導性が利用されています。
• 筐体…ノートパソコンやスマートフォンの筐体にアルミが使用されています。
• キッチン用品…鍋やフライパンなどのキッチン用品にもアルミが使用されます。

日本伸管のアルミ溶接加工

アルミの溶接加工は、その特性と技術により、多くの産業分野で重要な役割を果たしています。

軽量性、耐食性、熱伝導性といったアルミの特性を最大限に活かすためには、適切な溶接技術と専門知識が必要です。
今後もアルミの新しい溶接技術の開発や自動化の進展により、さらに効率的で高品質な溶接が実現することが期待されています。

日本伸管は、アルミ溶接加工の分野で高い技術力を誇り、特に、高精度なアルミ同士の溶接にお応えします。

TIG溶接やロボットを活用したMIG溶接、肉厚2ミリの薄肉溶接の実績もあります。
また、仮圧入から溶接、ビード切削、ビード研磨、カラーチェック、仕上げ研磨までトータルで対応することも可能です。

2020年には、本社工場に新品の溶接機を導入しました。
さらに高精度、複雑な溶接にも対応可能です。

材料からのご相談も可能ですので、お気軽にお問い合わせください。