カテゴリー: 溶接

半自動溶接（炭酸ガスアーク溶接、CO2溶接）を使ったことがある人は
こんなことを言われたことがないでしょうか？
「突き出し長さを一定にしなさい」
一方、
「アーク長を一定にしなさい」とは言われたことないですね。

手棒/被覆アーク溶接だと言われるんだな。
被覆アーク溶接（手棒、電気溶接）やTIG溶接（アルゴン溶接）では、
アーク長を一定に保つことが非常に大事です。
なぜ、
半自動溶接（炭酸ガスアーク溶接、CO2溶接）では「アーク長」という言葉がないのか？
ワイヤ送給装置が勝手にワイヤを送るので人がアーク長を調整できない。
でも、溶接にはアーク長を適正に保つことが必要。
実は、機械が勝手に調整しています（適正なアーク長にしてくれる）。
人ができるのは、電圧のツマミを変えることくらい。

アーク長＝電圧

この機械は「一元」（赤く丸してるスイッチ、下は「個別」と書いてます。）のスイッチがあり、電流のツマミだけで自動的に適切な電圧を設定してくれます。
この写真の電圧の赤い矢印の先に白い点があります。ここに電圧のツマミを合わせておくと機械がベストとする電圧に設定してくれる。高めの電圧にしたければ白い点より右側に回す。
この写真の電流・電圧の設定は、クレータ電流・電圧です。
炭酸ガスアーク溶接機の本電流・電圧は、リモコンです。
「一元」も「個別」もリモコンを片手でいじりながら以下を確認して、調整する。
電圧を高めにするとアーク長が長く、広めのビードになる。
電圧を低めにするとアーク長が短く、手にワイヤが当たる衝撃を感じる。
強さは、電流ね。溶ける量、ワイヤを使う量も電流。
また、
「一元」っていっても突き出し長さがコロコロ変わったら電流も変わります。
機械がアーク長を適正に調整できるくらい突き出し長さを一定にしておく技能が必要だ。
（写真はクレータの電流・電圧。溶接用の電流・電圧は手元にリモコンがあるはず。）
「一元」だと溶接する形状によっては、突き出し長さが変化しやすい場合は、「個別」にしてバタバタしないように設定する。
——定電圧特性（アーク長が一定な特性の電源）———————
アーク長を一定に保つのは溶接機の電源が定電圧特性のおかげ。

定電圧特性＝アーク長一定特性（私だけが言ってる造語）　

アーク長一定だからかいいのです。被覆アークやTIGではあなたが一定にしないといけん。

これを説明するには、
ワイヤ送給装置は一定の速度（速度は電流のツマミで変わる）。
を記憶してから、
アーク長が変動したら溶接電流が大きく変わるのが定電圧特性の特徴。
電流が大きく変わるとワイヤの溶融速度が増減（ワイヤの溶け方が増減）する。
ワイヤ送給は一定だから、自動的にアーク長は一定に保たれる。
（定電圧特性からして、アーク長が長くなるとワイヤが溶けなくなる。アーク長が短くなるとワイヤがよく溶ける。
ワイヤが溶けなくなるというのは電流が下がるから）

下図は、定電圧特性（黒い直線）。アーク長が変化した場合に、電圧の変化より電流の変化が激しい。これが特性。

赤い曲線は、アークの特性曲線。上側はアーク長が長い時。下側がアーク長が短い時。
ちなみに、
ついでに、
被覆アーク溶接は、垂下特性（下側一番左の図）。TIG溶接もほぼこの特性（TIGの機械は高価だから定電流にできる）。
炭酸ガスアーク溶接の定電圧特性の反対に
電流の変化に対して電圧が大きく変わる特性。
被覆アーク溶接やTIG溶接は、アークが切れないような特性とも言える。アーク長が長くなると電圧が激大になる（アークが切れにくい、電圧の圧は勢いと理解）。電圧が激大になっても電流（溶け具合、熱量）はあまり変わらない（溶接しやすい）。

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被覆アーク溶接やTIG溶接との違い。
 被覆アーク溶接とは、以下が違う。
１，溶接棒が短くなる分だけ母材にホルダーを近づけないといけない
２，アーク長を調整する必要がある。
３，被覆材が溶融金属を覆う
 TIG溶接とは以下が違う。
１，アーク長を調整する必要がある。 
２，溶加棒を使ことがある

半自動溶接（炭酸ガスアーク溶接、CO2溶接）の特徴は、以下。
１，アーク長は機械が調整する。電圧値。
２，突き出し長さを一定にする
３，ワイヤーが自動送給
TIGも半自動も直流だ。（TIGでアルミ、マグネシウムなど表面に酸化皮膜がある材料は交流）
ただ、電子の飛び方が逆。電子がぶつかる方側が温度が上がる。
TIGのタングステン（電球のフィラメントに使う。融点３４００°程度）が溶けるのではなく、材料を溶かすのでタングステン電極側から電子が飛び出すようになっている（電流では逆。電流は＋から－に流れるというキマリ。昔は電気の流れる方向なんてどうでも良かったんだよね）。タングステン電極＝トーチ側が－。次図はTIG溶接機。図のように母材が＋。

半自動はワイヤがよく溶けるような極性になっている。ワイヤ側＝トーチ側が＋だ。

手でトーチを持って炭酸ガスアーク溶接する場合は以下のことに注意（溶接中に）する。
１，突き出し長さ（短いと電流が上がる）不安定だと120A程度に調節していても±２０Aぐらい変わる
250Aなら±５０A以上違う。定電圧特性だから仕方ないでしょ。電流は大きく変わるダス。
２，狙い（これはどんな溶接でも必要だが他の溶接に比べシビア）
プールとアークの位置（溶接方向のプールの先頭にアーク）
３，角度
ただし、２００A以下の短絡移行（ショートアーク/短絡アーク）の小電流での溶接の話。
特に、２は非常に重要だ。
これをしないと、見た目は盛れているが母材が溶けていないという結果になる。

溶接前には、電流、電圧の調整。
SN-2Fなど開先加工がある場合はルート間隔、ルート面のサイズ。
特に、ルート間隔は溶接中に変えることはできない。
上記の１から３は溶接中に変えて、調節できる。
電流は熱量。溶ける量、ワイヤを使う量。炭酸ガスアーク溶接の場合は電流を上げるとワイヤーの送給速度が上がる。
電圧は勢い。高めにするとビードが平になる/軽いウィービングと同じ結果。低めにするとワイヤーが母材に突き当たる感じになり、埋めるには都合がいい。電圧を高めにするとプール（溶融池）を一瞬外してもバタバタしない（この話は、２００A以下の短絡移行での話で電流自体が高いと熱がよく入っているので違いがわからない）。
 

炭酸ガスアーク溶接（CO2溶接、半自動）　V形突合せ溶接　SN-2F （Sは半自動/セミオートのS）。SN-2H横向きはこちら。

裏波溶接　１層目　プール/溶融池が見える。

ルート間隔は２mmで、仮付けしている。ルート面は何もしなかった。ホントは0.5-1mm程度の面がある方が制御しやすい。電流は１１０A。電圧は一元(電流から自動で機械が決める)。

初めの方は、ルート間隔が２mmあったので小さなウィービングで穴が空かないようにしたが、途中でルート間隔は１mmより小さい状態になったのでストレートにしてプールの-先頭にアークが行くようにどんどん先に進んだ。終わりごろは板が温まり、熱が逃げる所が少なくなってときたま穴が開くのでウィービングに変更した。４回ほど、穴にワイヤー-が抜けるような音がしたが、裏波の結果はワイヤーがくっついているような所はなかった。
たて向き溶接なら、溶融金属（ほとんどがワイヤー）が下に垂れるので溶融金属によってアークが母材にとどく。下向き溶接で、短絡移行溶接程度（２００A以下）の電流の場合はどうしても溶融金属（ほとんどがワイヤー）が邪魔して母材にアークが飛ばなくなる。だから、炭酸ガスの下向き溶接の場合は電流を高か目にした方が曲げ試験などで失敗がない。電流を下げると溶接制御はしやすいが溶接速度が遅いと母材が溶けていない（１１０Aで母材を溶かすスピード早くできないなら１２０A以上にすべきだ）。

一層目の裏波溶接。狙い優先だから前進法（押し）、板厚が９ｍｍだからノズルがたまに当たるくらいでちょうど突き出し長さが１０ｍｍになる。長くなると電流が下がって９０Aくらいに、裏まで溶けない。

裏波の状態。角が溶けて凸状態になっていれば開先加工面も溶けているはず。
下向きの場合は、プールを大きくするとビード幅が広くなり、凸にもなりやすい。（これは重力がそうしてくれている。立向溶接でそうはいかない）

一層目は、狙いの練習になる。
炭酸ガス溶接の場合は特に狙い。アークを発生している所が重要になる。
ワイヤー径がΦ１．２。ソリッドワイヤーSE-50Tで、電流を１１０A以下にしてもプール（溶融池）は８mmくらいになる。
このプールのどこでアークを発生させているかが重要です。
（手棒では交流なので正極性のタイミングがあるんで母材が溶けやすい。直径が３mm以上あるし、フラックスがかぶさっているのでそんなに意識しないかもしれないが、母材は溶けやすい。）
で、
「アークを発生している所が重要になる。」何が重要？
プールの先頭でアークを発生させる＝母材を溶かす。
です。
しかも、
裏波溶接は開先のすき間を狙わないと角が溶けません。
ですから、裏波の結果で思っている通りに狙えているか判断しやすい。
片溶けや溶けこみ不足などの欠陥でトーチ角度や狙い、スピードの良し悪しがわかるんです。いい練習になるわ。

二層目、三層目で特に言えることだが、
母材を溶かしていないと曲げた後、開先加工面がそのまま見えるような破断面となる。
この原因は、溶接のスピートが遅い。相当に遅い！。注意、遅いからだめなんですよ（電流が１５０A以下）。
電流を１８０Aくらいにすると少々、溶接スピードが遅くても溶込み不良は起きない。
このわれよりこっち

下図のように開先加工をしていると裏波溶接（一層目）は簡単だ。板厚が徐々に厚くなるので溶接時にできるキーホール（小穴）が大きくならない、だから簡単に穴をうめることができる。穴が開きそうならウィービングで逃げる。このウィービングは結構大胆に、幅広くする。ウィービングで開先加工面にアークを向ければ板厚が厚い部分なので、ルート部分に穴があくことはない。逆に、ルート部分を溶かす（裏波を出す）ならルートを狙う。
さらに、

何度も書くが裏波を出すならルートの部分に溶着金属がたまらないようにどんどん先に進む。
裏が出ないのは、ルート間隔が狭いのではなく、スピードが遅い。
狙いがずれても、スピードが遅くなっても裏を出したいなら、
ルート間隔は、３ｍｍ。（狙いの練習にはならないが）
これなら遅くても大丈夫。穴が大きくなったら裏波成功。だが、穴をふさぐぐのは簡単。ウィービング。
結構、結構大胆なウィービングね。
炭酸ガスは、手棒に比べて裏波を出すのは簡単。

2層目

２層目と３層目は、後退法、引く。後退法（引き）にする意味は、母材をよく溶かすため。電流２層目１９０A程度、最終層１８０A程度。二層目は電圧を高めにするとすトレードでも平なビードになる。１層目は、前進法（押し）。前進法にするのは狙いを重視しているため。
１層目の電流はルート面が0.5mmでルート間隔が2mm（仮付して2mm棒が簡単に入る）なら９０A。
仮付して2mm棒が入らないなら１００－１１０Aで基本ストレート。
3mm近くあるなら８０Aで基本
ウィービング。
この５０ｍｍ幅の練習材料に比べ、JIS検定試験、本番の１２５ｍｍ幅と大きいので溶けにくい。１０Aくらい高めに。
また、
ルート面は0.5ｍｍ程度なのでこれ大きい場合は、２０A高め。
機械にもよるが、デジタルは１００Aでもアナログの１１０Aって感じ。
（最終層、３層目か４層目で曲がるようならなるべく立てた前進法でもよい）
１層目は、穴が開きそうならウィービング、ルート間隔が狭く裏波が無理そうならストレートで早く走る。
「早く走る」って？。裏に沢山出すなら「ゆっくりだろ！」というのは普通の考え方です。溶接棒を使わない時のTIG溶接ならその考え方で正しい。しかし、ワイヤーがどんどん入ってくる半自動アーク溶接の場合で、電流150A以下の場合は「早く走る」が正解。なぜならの絵を見て下さい。
もひとつ、
「早く走る」とルート間隔のすき間をワイヤーが抜けてしまうだろ？。そうの通りです。ルート間隔が狭い場合は、そのくらいの溶接スピードでやっと裏が出ます。付け加えると、抜けたとしても一瞬です。生ワイヤーが裏に残るようなことはありません。「一瞬」の抜けで制御できないならう一瞬になるように技能アップしましょう。「一瞬」の抜け程度なら生ワイアは残りません。
ついでに、
裏を出すために溶接方向に前後のウィービングをする人がいます。
ワイヤーが裏に抜けるのを「一瞬」にしやすいこともありますが、
これ以外に、
溶接方向にウィービングについて
１、前に出すー＞裏波のため
２、戻るー＞盛るため。大穴防止。
半自動/炭酸ガスアーク溶接は、どんどんワイヤが送給されていることを忘れない。
なお、
「戻る」は、穴あき防止にも効果あるが、いっそウィービングする方が効果的。
このウィービングで穴がもっと大きくなるならウィービングの幅が狭い。
結構、大胆、広くウィービングする。

最後に、
裏当て材っていうのがあります。
ですから、裏波溶接っていらない？。（狙いの練習にはいい）
裏当て材を使うと裏波というよりきれいな表ビードという感じで。
見た目も溶け込みも十分。
セラミック製で溶けませんので表側からおもいっきり溶かします。
U字にへこんでいて、溶接結果は裏から見て「表ビード？」という感じです。
しかも、
凹凸が少なく上級者のビードです。

裏（波）が出ない
根本的には電流を上げるのだが、以下も確認。

1. スピードが遅い
2. 突き出し長さが長く、電流が下がっている（開先加工があるのでノズルは９ｍｍ板表面に当たる）
3. プールの先頭にアークがいかない。（１と同じ。時たまワイヤがすき間から抜けるくらいの気持ち）
4. 穴が開くを怖がっている（小穴こそ裏波の極意）

突き出し長さがｏｋなら、
ほとんどが、狙いが悪い。

半自動の裏波は楽だ。電流の範囲も広い。
電流が低い。大穴があくなら電流を下げる。
しかし、
大穴が開いたら大胆、相当、大胆にウィービングすればいい。３ｍｍ程度の板じゃないので安心。９ｍｍ厚まで大穴になることは絶対にない。落ち着こう。
ウィービングは相当大胆にしないと穴はふさげない。プールの後ろ側にアークを出すのも効果的。
プールの後ろ側にアークとは、裏波を出さない方法でもある。