溶接性

溶接性（接合性とも呼ばれる）^{[1]は、材料の}溶接能力を指します。多くの金属や熱可塑性プラスチックは溶接できますが、中には他の材料よりも溶接しやすいものもあります（レオロジー溶接性を参照）。材料の溶接性は、溶接プロセスを決定し、最終的な溶接品質を他の材料と比較するために使用されます。

溶接性は定量的に定義するのが難しい場合が多いため、ほとんどの規格では定性的に定義されています。たとえば、国際標準化機構(ISO) は、ISO 規格 581-1980 で溶接性を次のように定義しています。「金属材料は、溶接によって、溶接部品がそれ自体の品質とそれらが形成する構造への影響に関する技術的要件を満たすための対応する技術プロセスによって金属の完全性が得られる場合、所定のプロセスと所定の目的において、確立された程度まで溶接可能であるとみなされます。」他の溶接組織も同様に定義しています。^[2]

鋼の場合、溶接性を測定できる主な破損モードは3つあります。水素誘起冷間割れ、ラメラ割れ、スポット溶接剥離です。これらのうち最も顕著なのは水素誘起冷間割れです。^[3]

鋼の溶接性は、水素誘起冷間割れに関しては、熱処理中にマルテンサイトを形成しやすいかどうかの指標である鋼の硬化性と反比例する。鋼の硬化性はその化学組成に依存し、炭素やその他の合金元素の量が多いほど硬化性が高くなり、溶接性は低くなる。多くの異なる材料で作られた合金を判断できるようにするために、等価炭素含有量と呼ばれる指標を使用して、さまざまな合金の特性を普通の炭素鋼と比較することにより、それらの相対的な溶接性を比較する。クロムやバナジウムなどの元素の溶接性への影響は、炭素ほど大きくはないが、銅やニッケルなどよりも大きい。等価炭素含有量が増加すると、合金の溶接性は低下する。^[4]

高強度低合金鋼（HSLA）は1970年代に特に溶接用途向けに開発されました。これらの材料は一般的に溶接が容易で強度も優れているため、多くの溶接用途に最適です。^[5]

ステンレス鋼は、クロム含有量が多いため、他の鋼とは溶接性に関して異なる挙動を示す傾向がある。オーステナイト系ステンレス鋼は最も溶接しやすい傾向があるが、熱膨張係数が高いため特に変形しやすい。このタイプの合金の中には、割れやすく、耐食性も低下するものがある。溶接部のフェライト量を制御しないと高温割れが発生する可能性があり、この問題を軽減するために、少量のフェライトを含む溶接金属を堆積させる電極が使用される。フェライト系ステンレス鋼やマルテンサイト系ステンレス鋼などの他のタイプのステンレス鋼は、それほど簡単に溶接できず、多くの場合、予熱して特殊な電極で溶接する必要がある。^[6]

ラメラ破断は、圧延鋼製品にのみ発生する故障モードの一種であり、よりクリーンな鋼では事実上排除されています。

HSLA鋼をスポット溶接する際には、過剰な硬化が起こる可能性がある。等価炭素含有量は、破損の傾向を評価するためのパラメータとして使用できる。^[3]

アルミニウム合金の溶接性は、使用する合金の化学組成によって大きく異なります。アルミニウム合金は高温割れを起こしやすいため、この問題に対処するために溶接工は溶接速度を上げて入熱量を減らします。予熱は溶接部全体の温度勾配を低下させ、高温割れの低減に役立ちますが、母材の機械的特性を低下させる可能性があるため、母材が拘束されている場合は使用しないでください。接合部の設計を変更したり、より適合性の高いフィラー合金を選択して高温割れの可能性を減らすこともできます。アルミニウム合金は、溶接前に洗浄し、溶接する表面からすべての酸化物、油、および遊離粒子を除去する必要があります。これは、アルミニウム溶接部が水素による多孔性と酸素によるドロスに弱いため、特に重要です。 ^[7]

溶接性は一般的にさまざまな材料に対して定義できますが、特定の溶接プロセスは他の溶接プロセスよりも特定の材料に適しています。特定のプロセス内であっても、電極材料、シールドガス、溶接速度、冷却速度などのパラメータに応じて溶接の品質が大きく異なる場合があります。^[1]

• 熱可塑性プラスチックのレオロジー溶接性

• デガーモ、E. ポール; ブラック、J. T.; コーサー、ロナルド A. (2003)、製造における材料とプロセス(第 9 版)、Wiley、ISBN 0-471-65653-4。
• リンカーン・エレクトリック (1994)。『アーク溶接手順ハンドブック』。クリーブランド:リンカーン・エレクトリック。ISBN 99949-25-82-2。