TIG溶接

TIG溶接（ティグようせつ）

TIG溶接は、電気アークを使用した溶接の一方法であり、TIGは「Tungsten Inert Gas」の略称です。この技術では、消耗しないタングステン製の電極を使い、外部から供給される溶加材をアーク中で溶融して接合します。国際的には「Gas Tungsten Arc Welding」としても知られ、GTAWという略称が使われています。特定の場合では、プラズマ溶接も包含されることがあります。

概要

TIG溶接はあらゆる金属に対応可能で、特にステンレスやアルミニウムなどの非鉄金属において優れた性能を発揮します。タングステンの融点は非常に高く、溶接作業中もほとんど溶融しないため、この技法は非消耗電極式アーク溶接に分類されます。そのため、アーク長を安定させやすく、広範な電流値にわたって安定したアークを生成することができます。この特性により、薄板や精密な形状の接合が求められる場合でも、高い品質の溶接が可能です。また、溶融池が視認しやすく、スパッタが少ないため、作業しやすいという利点もあります。

TIG溶接の際に使用される保護ガスとしては、アルゴンガスが主に用いられ、ヘリウムガスもサブとして使われることがあります。アルゴンガスはアークの安定性を保ち、スパッタを抑制する能力があるため、良好な溶接品質を得るのに適していますが、母材の特性によっては水素やヘリウムとの混合も考慮されます。さらに、使用する溶接機には直流と交流があり、直流溶接では極性によって特性が異なります。直流正極性（DCSP）では母材が陽極、逆極性（DCRP）では母材が陰極となります。交流技術においては、高周波を用いることでアークの安定性を向上させる手法が採用されています。

歴史

TIG溶接は自動溶接技術の中でも歴史が古く、1930年にアメリカで初めて発明されました。約10年後には実用化に至りました。この時期、工業製品へのマグネシウムの使用が進む中で、その酸化性の強さのせいで従来の溶接法では良好な鋼材の接合が実現できませんでした。これを解決するために、不活性ガスを使用したTIG溶接法が開発され、溶融金属が空気にさらされないよう保護することが可能になりました。

電極と溶接の特性

TIG溶接は通常、電極が陰極で行われます。これにより、アークが安定し、母材側の温度が上昇しやすくなります。その結果、電極はほとんど消耗せず、効率的な溶接が行いやすくなります。一方、逆に電極を陽極にすると電子の衝突により電極が加熱され、大きな消耗が発生します。これを避けるため、TIG溶接では電極の陰極性が推奨されます。しかし、アルミニウムやマグネシウムなどの材料では、酸化皮膜の影響で、逆極性の暖房特性を活かすことでクリーニング作用が得られることがあります。これにより、表面酸化物が還元され、適切な溶接が実現します。しかし逆極性は電極の消耗が激しいため、長時間の使用には適しません。そのため、通常は交流電流を利用して、この両方の特性を組み合わせた溶接が行われます。

TIG溶接とその技術は、高品質な金属接合を実現するための重要な手段として広く使われており、その柔軟性と高精度は多くの産業で求められています。

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