話が良すぎるように聞こえますが、一体何が問題なのでしょうか？150種類以上あるステンレス鋼から何かを作るには、通常、溶接が必要です。ステンレス鋼の溶接は複雑な作業です。その問題には、酸化クロムの存在、入熱の制御方法、使用する溶接方法、六価クロムの取り扱い方、そして適切な溶接方法などが含まれます。
ステンレス鋼は溶接や仕上げの難しさにもかかわらず、多くの業界で依然として人気があり、時には唯一の選択肢となることもあります。安全な使用方法と各溶接プロセスの適切な使用方法を理解することは、溶接を成功させる上で不可欠です。これは、キャリアを成功させる鍵となる可能性があります。
では、なぜステンレス鋼の溶接はそれほど難しいのでしょうか？その答えは、ステンレス鋼の製造方法にあります。軟鋼（マイルドスチールとも呼ばれます）には、少なくとも10.5%のクロムが混合されています。添加されたクロムは鋼の表面に酸化クロム層を形成し、ほとんどの種類の腐食や錆を防ぎます。メーカーは、最終製品の品質を変えるために、鋼にさまざまな量のクロムやその他の元素を添加し、3桁の等級システムで等級を区別しています。
一般的に使用されるステンレス鋼には、304と316があります。最も安価なステンレス鋼は304で、クロム18%、ニッケル8%を含み、自動車のトリムからキッチン家電まであらゆるものに使用されています。316ステンレス鋼は、クロム含有量が少なく（16%）、ニッケル含有量が多く（10%）、モリブデンが2%含まれています。この化合物により、316ステンレス鋼は塩化物や塩素溶液に対する耐性が高く、海洋環境や化学・製薬業界に最適です。
クロム酸化物層はステンレス鋼の品質を保証しますが、これが溶接工を悩ませる原因となっています。この有用なバリアは金属の表面張力を高め、溶融池の形成を遅らせます。よくある間違いは、熱量を増やすと溶融池の流動性が高まるため、入熱量を増やすことです。しかし、これはステンレス鋼に悪影響を与える可能性があります。熱量が多すぎると、酸化が進み、母材が反ったり、焼けたりする可能性があります。自動車の排気ガス処理などの大規模産業で使用される板金と組み合わせると、これは最優先事項となります。
ステンレス鋼の耐食性は熱によって完全に損なわれます。溶接部や周囲の熱影響部（HAZ）が虹色に変色するのは、加熱が過剰だからです。酸化されたステンレス鋼は、淡い金色から濃い青、紫まで、驚くほど多様な色を呈します。これらの色は美しい印象を与えますが、溶接部が一部の溶接要件を満たしていないことを示している可能性があります。最も厳格な規格では、溶接部の着色は認められていません。
ステンレス鋼にはガスシールドタングステンアーク溶接（GTAW）が最適であることは広く認められています。歴史的に見ても、これは一般的な意味では真実でした。原子力や航空宇宙産業といった産業における最高水準の品質基準を満たすために、芸術的な織物に大胆な色彩を取り入れようとする場合も、この考えは変わりません。しかし、現代のインバータ溶接技術の登場により、ガスメタルアーク溶接（GMAW）は、自動化システムやロボットシステムだけでなく、ステンレス鋼生産の標準となっています。
GMAWは半自動ワイヤ供給プロセスであるため、堆積速度が高く、入熱量の低減に役立ちます。溶接工のスキルよりも溶接電源のスキルに大きく依存するため、GTAWよりも使いやすいと考える専門家もいます。これは議論の余地がありますが、現代のGMAW電源のほとんどは、事前にプログラムされたシナジーラインを使用しています。これらのプログラムは、ユーザーが入力したフィラーメタル、材料の厚さ、ガスの種類、ワイヤ径に応じて、電流や電圧などのパラメータを設定するように設計されています。
一部のインバータは、溶接プロセス全体を通してアークを調整することで、常に正確なアークを生成し、部品間の隙間を吸収し、生産基準と品質基準を満たすための高い移動速度を維持できます。これは特に自動溶接やロボット溶接に当てはまりますが、手溶接にも当てはまります。市場に出回っている電源の中には、タッチスクリーンインターフェースとトーチコントロールを備え、簡単にセットアップできるものもあります。
ステンレス鋼の溶接は複雑な作業です。その課題には、酸化クロムの存在、入熱の制御方法、溶接方法の選択、六価クロムの取り扱い方、そして適切な溶接方法などが含まれます。
GTAWに適したガスの選択は、通常、溶接試験の経験や用途によって異なります。GTAW（タングステンイナートガス溶接法、TIG溶接法とも呼ばれる）では、ほとんどの場合、アルゴン、ヘリウム、またはその両方の混合物などの不活性ガスのみが使用されます。シールドガスや熱の注入が不適切だと、溶接部が過度にドーム状になったり、ロープ状になったりする可能性があります。これにより、周囲の金属との混合が妨げられ、見栄えが悪くなったり、不適切な溶接になったりする可能性があります。それぞれの溶接に最適な混合ガスを見つけるには、多くの試行錯誤が必要になる場合があります。GMAW生産ラインを共有することで、新しい用途における無駄な時間を削減できますが、最も厳格な品質が求められる場合は、GTAW溶接法が依然として推奨される方法です。
ステンレス鋼の溶接は、トーチを使用する作業員にとって健康被害をもたらします。最も危険なのは、溶接中に発生する煙です。加熱されたクロムは六価クロムと呼ばれる化合物を生成します。六価クロムは呼吸器系、腎臓、肝臓、皮膚、眼に損傷を与え、がんを引き起こすことが知られています。溶接作業者は必ず防毒マスクなどの保護具を着用し、溶接作業を開始する前に作業室内の換気を十分に行ってください。
ステンレス鋼の問題は溶接が完了した後も終わりません。仕上げ工程でも特別な注意が必要です。炭素鋼で汚染された鋼製ブラシや研磨パッドを使用すると、保護層である酸化クロム層が損傷する可能性があります。たとえ目に見えて損傷が見られない場合でも、これらの汚染物質は完成品を錆やその他の腐食の影響を受けやすくする可能性があります。
Terrence Norris は、Fronius USA LLC、6797 Fronius Drive、Portage、IN 46368、219-734-5500、www.fronius.us のシニア アプリケーション エンジニアです。
Rhonda Zatezalo は、Crearies Marketing Design LLC (248-783-6085、www.crearies.com) のフリーランス ライターです。
最新のインバータ溶接技術により、ガス GMAW は自動システムやロボット システムだけでなく、ステンレス鋼生産の標準になりました。
WELDER（旧称Practical Welding Today）は、私たちが日々使い、仕事で使う製品を作る現場の人々を特集する雑誌です。この雑誌は20年以上にわたり、北米の溶接業界に貢献してきました。
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