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アルミに適した溶接方法とは?TIG溶接とファイバーレーザー溶接を徹底比較!

 

鉄やステンレスの溶接に比べて、アルミの溶接は難しいことが知られています。

アルミの溶接が難しい4つの理由

 

では溶接の難しいアルミに適した溶接方法はあるのでしょうか?

今回は、代表的な溶接方法である

・TIG溶接

・ファイバーレーザー溶接

を様々な観点で比較して、どちらの溶接方法がアルミ溶接に適しているのかをご紹介します!

アルミの溶接方法にお悩みの方は、ぜひご参考ください!

 

溶接速度

最初に比較する観点は『溶接速度』です。

 

溶接速度は、早いほど溶接作業者の人件費が抑えられコストダウンが可能。

また溶接時間が短くなる分、母材に加わる熱が小さくなるため、溶接歪みの抑制にも繋がります。

特にアルミは熱が伝わりやすく、歪みを抑えるためには、短時間で溶接しなければなりません。

 

そして溶接速度は、TIG溶接よりファイバーレーザー溶接の方が優れています。

ファイバーレーザー溶接は、レーザーのエネルギー密度が高く連続発振のため、短時間で熱を加えることが可能。

その結果、溶接速度の高速化が実現できます。

 

以上のように、ファイバーレーザー溶接は溶接速度が早く歪みを抑えられるため、アルミの溶接に適しているといえます。

 

コスト

次に比較する観点は『コスト』です。

コストは、初期コストである溶接機本体の金額とランニングコストである溶接に使用するガス(溶接ガス)の金額の2つを比較しましょう。

 

まず初期コストは、TIG溶接機が50万円~100万円程度に対し、ファイバーレーザー溶接機は1,000万円~2,000万円。

ファイバーレーザー溶接機の方が20倍程度高価です。

そのためTIG溶接の方が、初期コストの回収分が小さいため時間チャージが安いといえるでしょう。

 

次にランニングコストは、TIG溶接は高価なアルゴンガスを使用するのに対して、ファイバーレーザー溶接は安価な窒素ガスを使用。

また上述の通り、ファイバーレーザー溶接はTIG溶接に比べると、溶接速度が早いため、人件費も抑えられます。

そのため溶接ガスの費用と人件費が抑えられる分、ランニングコストの面ではファイバーレーザー溶接の方が加工コストが安いといえるでしょう。

 

以上のように、初期コストはTIG溶接が優れており、ランニングコストはファイバーレーザー溶接の方が優れています。

したがってコスト面で、一概に優劣をつけることは出来ません。

しかし溶接が難しいアルミ溶接においては、溶接欠陥が発生しづらく、再加工コストが抑えられるファイバーレーザー溶接の方がコストダウンにつながるかもしれません。

 

溶接歪み

次に比較する観点は「溶接歪み」です。

溶接熱による歪みは溶接欠陥の代表例で、特にアルミは他の金属に比べて熱が伝わりやすく、歪みやすい材料。

 

そして歪みの少なさは、TIG溶接に比べてファイバーレーザー溶接の方が優れています。

ビードの幅に対して溶け込みが深いため、母材に余計な熱が伝わらないため、歪みを抑制。

さらに上述の通り、ファイバーレーザー溶接は溶接速度が早く母材に熱が加わる時間が短いため、歪みを抑えられます。

 

特にアルミは熱が伝わりやすく歪みやすい材料のため、歪みを抑えられるファイバーレーザー溶接を採用するのがおすすめといえるでしょう。

 

溶接ビード

次に比較する観点は「溶接ビード」です。

溶接ビードは、幅と美しさの2つで比較しましょう。

 

まず溶接ビードの幅は、ファイバーレーザーの場合は1 mm ~ 1.5 mm程度、TIG溶接の場合は3 mm ~ 5 mm程度。

ビードの幅は優劣をつけられる特徴ではないので、製品に応じて溶接方法の選択するのがおすすめです。

 

次に溶接ビードの美しさは結論、一概に比較することが出来ません。

どちらの溶接方法でも、高い技術力がある職人の溶接ビードは美しく、経験の浅い新人の溶接ビードは職人のそれには遠く及びません。

しかしファイバーレーザーの方が使用者の技術に依存しない傾向があるため、仕上がりの安定性は優れているといえます。

 

まとめ

まとめると、TIG溶接とファイバーレーザー溶接を各観点で比較した結果が以下の4つです。

・【溶接速度】ファイバーレーザーの方が速く、コストダウンや歪みの抑制につながる

・【コスト】初期コストはTIG溶接の方が低コストで、ランニングコストはファイバーレーザー溶接の方が低コスト

・【溶接歪み】ファイバーレーザーの方が溶接速度が速く、ビード幅に対する溶け込みが深いため、歪みを抑えられる

・【溶接ビード】ビード幅はTIG溶接の方が太くファイバーレーザー溶接の方が細い。また仕上がりの安定性はファイバーレーザーの方が優れる。

 

アルミは製品を制作する上で有益な特徴を持った材質であり、多くの製品で利用されています。

設計者なら知っておくべきアルミの性質7選

 

しかしアルミニウムは

・熱に弱く歪みやすい

・酸化皮膜が溶接の妨げになる

・溶接割れが起こりやすい

などの特徴から、溶接に高い技術が求められることが知られています。

 

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