溶接工は1920年代からシールドガスを使用して作業を保護していましたが、第二次世界大戦が始まると、これらのガスはニッチな実践から商用標準になりました。

あなたが溶接工なら、あるいは溶接工になりたいなら、これらのガスと溶接への適用方法を知っておく必要があります。

なぜシールド・ガスは溶接に重要なのですか？

シールドガスは主に、大気中の有害ガスによる汚染や酸化から溶融金属を保護するために使用されます：

• 酸素
• 二酸化炭素
• 窒素
• 水蒸気

また溶接プロセスの重要部分に影響を与えています1,2,3は、溶接に必要なガスです。

• アークおよび金属移動特性
• 融合領域幅
• 溶接速度
• 溶接溶け込み
• 表面形状パターン
• アンダーカット傾向

なぜこのどれかが重要になるのでしょうか。 溶接訓練で使用されるさまざまなガスの特性は、実際の溶接プロジェクトで応用されます。 そして、間違ったガスを選択すると、溶接の欠陥や不連続性が発生する可能性があります。 2

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What Are Shield Gases?

シールドガスとは、不活性または半不活性ガスで、大気中の有害ガスから溶接部を保護します。 3シールドガスは、アークが発生する熱量や溶接ビードの外観にも影響を及ぼすことがある。 4

なぜこれらのガスが重要なのかを理解するために、それらが溶接にどのように影響するかを具体的に説明する必要があります。

溶接で不活性ガスはどのように使われるか

希ガスとしても知られている不活性ガスは無色、無臭で化学的反応性を持ちません。 5 溶接では、アルゴンとヘリウムの2種類の不活性ガスが使われます。 その性質について説明しよう。 6

アルゴン



アルゴンは空気の1％を占め、酸素を製造するための空気還元工程で生じる副産物である。 このガスは、平らな位置や深い開先での溶接のシールドに適しています。

アルゴンは、低電圧で長いアークと同様に、より簡単な開始と交流のアプリケーションに適しています。 7 純粋な状態では、アルゴンはアルミニウムや非鉄金属によく使われる。

ヘリウムを加えるとアルゴンの熱伝達特性が向上し、アルゴンを二酸化炭素や酸素と組み合わせることでアークを安定させることができる。 8

Helium



Helium は機械化には有効ですが、手溶接には寛容でありません。 純粋なヘリウムは不規則なアークを発生させるので、鋼鉄を扱うときにスパッタが発生することがあります。

それでも、純粋なヘリウムはマグネシウム、銅、アルミニウムに最適です。 アルゴンと混ぜると、ヘリウムはカソードのクリーニングを行うことができます。 他のブレンドはアルミニウムとステンレス鋼に使用できる。 9 10

セミイナートガスは溶接にどう使われるか

反応性の低いガスはセミイナートと呼ばれる。

• 水素
• 酸素
• 二酸化炭素
• 窒素

これらは純ガスでもブレンドでも使用することができます。 適量であれば、セミイナートガスは溶接の質を向上させることができる。 11

水素



水素は他のガスと組み合わせて使用されることが多い。 アルゴンに添加すると溶け込みが深くなり、溶接速度が速くなります。 酸素に敏感なステンレス鋼の等級で、それはよりきれいな溶接の表面およびよりよいビードのプロフィールをもたらすことができる。

アルゴン、二酸化炭素および水素の混合物はアーク温度を上げ、アークを狭くし、溶接の浸透を改善することができる。 使い方を誤ると、閉じ込められたガスが多すぎるために起こる現象で、丸い穴ができる溶接ポロシティを引き起こすことがあります。 また、炭素鋼や低合金鋼では、ビード下に割れが発生することもある。 12 13

Nitrogen



Nitrogen は溶接溶け込みとアーク安定性を向上させます。 窒素を含むガスブレンドは、窒素を含む合金の機械的特性を高め、金属からの孔食や窒素の損失を防ぐことができます。 14

酸素



水素と同様に、酸素は通常他のガスと共に溶接部をシールドするために使用されます。

たとえば、酸素は通常これらの利点のために溶接プロセス中にアルゴンと組み合わせて使用されます 15:

• アーク安定化
• スパッタ最小化
• 金属移動改善

ただしこのガスでは酸化が起こるので銅、アルミニウム、マグネシウムでは使用することができないのですがね。

そして、使用は控えめに。 酸素が多いと脆くなることがあります。 16

Carbon Dioxide



Carbon dioxideは鉄に最適で、溶接速度、溶け込み、機械的特性を高めるので、特に金属不活性ガス（MIG）溶接に有用です。

安価ですが、溶接に使用すると欠陥もないわけではありません。 アークが不安定になり、スパッタが発生しやすく、また、作業中に煙が多く発生します。 しかし、二酸化炭素にアルゴンを混ぜれば、スパッタを最小限に抑えることができる。 17 18

また、二酸化炭素はアルミニウムのような薄い金属には使うべきではない。 通常、薄い金属には熱すぎて耐えられません。

溶接士になるために勉強している人、あるいは溶接士になりたいと思っている人は、これらのガスが溶接に果たす重要な役割を知っておく必要があります。 これらのガスを溶接プロジェクトに適用する方法を学ぶ最善の方法は、手に工具を持ち、そばにインストラクターがいることですが、このチートシートは前もって準備するのに役立ちます。

溶接では、小さなディテールが大きな問題です。 金属の機械的特性を復習し、溶接工の仕事の科学的・技術的側面の理解を広げましょう。

追加資料

1 – タイトル。 溶接の原理と応用; Author: Larry Jeffus; Delmar Cengage Learning; Seventh Edition; Textbook page 274
2 – https://www.bakersgas.com/weldmyworld/2011/05/09/shielding-gases-used-in-welding/
3 – https://www.bakersgas.com/weldmyworld/2011/05/09/shielding-gases-used-in-welding/
4 – Title: 溶接の原理と応用; Author: Larry Jeffus; Delmar Cengage Learning; Seventh Edition; Textbook page 274
4 – Title: 溶接の原理と応用; Author: Larry Jeffus; Delmar Cengage Learning; Seventh Edition; 教科書ページ 387
5 – http://www.dictionary.com/browse/inert-gas
6 – https://www.bakersgas.com/weldmyworld/2011/05/09/shielding-gases-used-in-welding/
7 – タイトル: 溶接の原理と応用; 著者: Larry Jeffus; Delmar Cengage Learning; Seventh Edition; 教科書ページ 387
8 – https://www.bakersgas.com/weldmyworld/2011/05/09/shielding-gases-used-in-welding/
9 – タイトル: 溶接の原理と応用; Author: Larry Jeffus; Delmar Cengage Learning; Seventh Edition; Textbook page 387
10 – https://www.bakersgas.com/weldmyworld/2011/05/09/shielding-gases-used-in-welding/
11 – https://www.bakersgas.com/weldmyworld/2011/05/09/shielding-gases-used-in-welding/
12 – Title: 溶接の原理と応用; Author: Larry Jeffus; Delmar Cengage Learning; Seventh Edition; Textbook page 387
12 – タイトル。 溶接の原理と応用; 著者: Larry Jeffus; Delmar Cengage Learning; Seventh Edition; 教科書ページ 388
13 – https://www.bakersgas.com/weldmyworld/2011/05/09/shielding-gases-used-in-welding/
14 – https://www.bakersgas.com/weldmyworld/2011/05/09/shielding-gases-used-in-welding/
15 – タイトル: Welding Principles and Applications; Author: Larry Jeffus; Delmar Cengage Learning; Seventh Edition; Textbook page 274
16 – https://www.bakersgas.com/weldmyworld/2011/05/09/shielding-gases-used-in-welding/
17 – Title: Welding Principles and Applications; Author: Larry Jeffus; Delmar Cengage Learning; Seventh Edition; Textbook page 274
18 – https://www.bakersgas.com/weldmyworld/2011/05/09/shielding-gases-used-in-welding/