導入
チタンチューブの溶接は難しいプロセスですが、正しく行われれば、強力で耐久性のある接合が得られます。 チタンは比較的新しい金属で、工学や製造業で使用されるようになったのは数十年前ですが、その独特の特性により、航空宇宙、医療、自動車などのいくつかの業界で人気があります。
チタンの性質
チタンは軽くて強く、耐食性に優れた金属です。 また、非毒性かつ非磁性であるため、医療用インプラントや医療機器に最適です。 ただし、チタンの融点（約 1688 度または 3066 度）が高いため、チタンの溶接には対処しなければならないいくつかの課題があります。
溶接継手の準備
チタンチューブの溶接を開始する前に、接合部を適切に準備することが不可欠です。 チューブは清潔で、汚れ、油、グリースなどの表面汚染がないことが必要です。 これは、脱脂剤または溶剤を使用して表面を徹底的に洗浄することで実現できます。
洗浄に加えて、チューブを切断して適切に取り付けて、しっかりとした接続を確保する必要があります。 ギャップやエッジの位置のずれがあると、溶接中に問題が発生する可能性があります。
溶接方法の選択
チタンチューブの溶接にはいくつかの方法があり、それぞれに長所と短所があります。 最も一般的な方法は、タングステンイナートガス (TIG) 溶接とガスタングステンアーク溶接 (GTAW) です。
TIG 溶接ではアークの生成に非消耗品のタングステン電極が使用されますが、GTAW では消耗品のタングステン電極が使用されます。 TIG 溶接は GTAW よりも時間がかかりますが、欠陥が少なくきれいな溶接が得られます。
チタンチューブを溶接する別の方法はレーザー溶接です。 この方法では、高出力レーザービームを使用して金属を溶かし、2 つの部品を接合します。 レーザー溶接は通常、TIG または GTAW よりも高速ですが、特殊な機器と専門知識が必要です。
溶接装置のセットアップ
溶接方法を選択したら、溶接装置を正しく設定することが重要です。 これには、正しい電極とシールド ガスの選択、適切なアンペア数と電圧の設定が含まれます。
TIG溶接で使用する電極は純タングステンまたはタングステン合金で作られている必要があります。 使用するシールド ガスはアルゴンまたはヘリウム、またはその 2 つの組み合わせである必要があります。 正しいアンペア数と電圧は、溶接されるチューブの厚さによって異なります。
GTAW溶接では、先端に少量の合金を添加したタングステン電極を使用します。 これにより、アークが安定し、汚染が軽減されます。 使用されるシールドガスは通常、アルゴン、またはヘリウムとアルゴンの混合物です。
チューブの溶接
溶接を開始する前に、溶接中の熱衝撃を軽減するためにチューブを予熱することが重要です。 予熱温度は、チューブの厚さと使用する溶接方法によって異なります。
溶接中は、安定したアークと一定の溶接速度を維持することが重要です。 溶接トーチは、垂直位置から約 15-20 度の角度にする必要があります。
溶接が進むにつれて、溶接ビードが滑らかで一貫していることを確認することが重要です。 欠陥や異常があった場合は、溶接速度またはアンペア数と電圧を調整して、直ちに対処する必要があります。
溶接が完了したら、亀裂やその他の欠陥を防ぐために、チューブをゆっくり冷却する必要があります。
溶接後の処理
溶接が完了したら、チューブに応力除去やアニーリングなどの追加の処理が必要になる場合があります。 応力を緩和するには、チューブを特定の温度に加熱し、その温度に一定時間保持します。 これは、溶接中に蓄積される可能性のある残留応力を軽減するのに役立ちます。
アニーリングには、チューブを特定の温度に加熱し、その後ゆっくりと冷却することが含まれます。 このプロセスは金属を柔らかくし、残留応力や硬度を軽減するのに役立ちます。
結論
チタンチューブの溶接には、慎重な準備、適切な溶接方法の選択、および適切な機器のセットアップが必要です。 適切な技術と専門知識があれば、強力で信頼性の高い溶接接合を実現できます。