溶接材料とは?

鉄などの金属同士を、熱や圧力によって溶融し、連続的に一体化させる接合手段を「溶接」と呼びます。溶接の際に加える添加材料が「溶接材料」です。溶接材料と母材は凝固する際に一体となって「溶接金属」を形成します。
「溶接金属」は形状や金属の性質の不連続点となることから、何らかの力が働くことによって生じる破壊現象の起点となることが多いです。したがって、母材としていくら優れた素材を用いても、溶接金属の性能が悪ければ、その構造物の健全性は劣っていることになります。溶接金属を形成させるべく添加する「溶接材料」は非常に重要な役割を持っていることが理解いただけると思います。


 
 

 溶接材料の作用

溶接材料には、熱源であるアークを自ら発生させる「溶極式」と、他の手段で発生するアークやレーザ等の熱源にフィラー(溶加材)として添加する「非溶極式」があります。一般的に溶接材料には以下の役割があります。

@アークの発生を容易かつ安定にする。 (※溶極式)
A溶融池(=溶融状態の溶接金属)において、有害な酸素等を添加元素による還元反応によって精錬除去し、健全な溶接金属を形成させる。
B溶接金属に求められる強度、靭性、硬度、耐食性等の諸性能を得るために必要な適量の元素を供給する。
C溶融池の粘性や表面張力を調整し、優れた形状や外観を得る。
D接合される部材同士の空隙を埋める。

上記の理由により、溶接材料には目的に応じて種々の元素が添加されます。
例えば、鋼用溶接材料では脱酸元素として主にSiMnが、強度、靭性、耐食性を高めるためにMoCrNi等が、アーク安定性を高めるためにTi等が添加されます。

溶接される金属の種類、溶接方法、溶接条件、求められるスペック、コストなどによって適切な溶接材料を選定する必要があります。




図1 被覆アーク溶接法とガスシールドアーク溶接法の構成
(出典:「溶接・接合技術特論」溶接学会編 産報出版)

                
 
 


図2 マグ溶接法における溶接時の還元作用と溶接材料の役割




 溶接材料と社会の関わり

溶接材料は鋼構造物の製造には欠くことのできない材料です。日本溶接材料工業会会員各社は優れた溶接材料の供給によって社会に貢献しています。