ステンレス鋼は、精度と清潔な仕上がりのためにTIG(GTAW)で、あるいは厚い部分での速度のためにMIG(GMAW)で溶接されることが最も一般的です。中心的な課題は、他の材料を溶接する場合と本質的に変わりません。熱の管理と汚染の防止ですが、ステンレスは、その両面で、軟鋼よりミスに寛容ではありません。
プロセスの選び方
| 処理 | おすすめ用途 | トレードオフ |
|---|---|---|
| TIG(GTAW) | 薄い部分、精密作業、食品/医薬品用途 | 遅く、作業者により高い技量が必要 |
| MIG(GMAW) | 厚い部分、より速い量産溶接 | 熱制御がTIGほど精密ではない |
| 被覆アーク溶接(MMA) | 厚い材料/屋外作業 | 後処理が多く、一般に精度が低い |
TIGでステンレス鋼を溶接する
- グレードを特定し、それに合わせて溶加材を選びます。304にはER308L、316にはER316Lです。誤った溶加材を使うと、接合部の耐食性と強度が損なわれます。
- 接合部を十分に清掃します。アセトンとステンレス専用のワイヤーブラシで、油、塗料、汚れ、酸化物をすべて取り除きます。炭素鋼に触れたことのあるブラシは決して使わないでください。鉄の汚染が後で錆の斑点を引き起こします。
- 機械を設定します。直流電極マイナス(DCEN)、100%アルゴンのシールドガス、先端を適切に研いで準備したタングステン。アルゴン流量は通常7〜16 L/min(およそ15〜34 CFH)の範囲ですが、適正な設定はトーチとノズルによって異なります。固定の数値ではなく、調整していく出発点として扱ってください。
- 熱を管理します。ステンレスは軟鋼ほど熱を逃がさないため、過熱やひずみが起きやすくなります。十分な溶け込みが得られる最低のアンペア数を使い、トーチを一か所にとどめず、安定して動かし続けてください。
- シールドを維持します。トーチを近づけ、ガスを溶接部から吹き飛ばす風を避け、重要な用途や高い耐食性が求められる作業では、溶接部の裏側での酸化(「シュガリング」)を防ぐため、チューブやパイプの接合部の内側をアルゴンでバックパージします。
- 溶加材は慎重に追加します。溶加棒をシールドガスの範囲内に保ち、汚染された溶加棒を溶融池に浸さないでください。
- 自然に冷まします。特定の手順で求められない限り急冷しないでください。過度の熱や不適切な冷却は、溶接部を変色させ、耐食性に影響することがあります。
MIGでステンレス鋼を溶接する
MIGはTIGの制御性の一部を速度と引き換えにするもので、厚い材料や大量生産で重要になります。ここでは、炭素鋼の場合よりもガスの混合比が重要です。オーステナイト系ステンレスには、98%アルゴン/2%酸素の混合(または同様にCO2の少ない三元混合)が一般的に使われます。軟鋼用の標準的な75/25アルゴン/CO2混合ガスのまま、ワイヤーだけをステンレスに交換するのは避けてください。過剰なCO2が溶接部に炭素を持ち込み、耐食性を損なうからです。
溶接ワイヤー早見表
| 母材 | 溶接ワイヤー |
|---|---|
| 304 | ER308L |
| 316 | ER316L |
溶接部の色で品質を判断する
役に立つ低コストの品質チェックとして、良好なステンレスの溶接部は、通常、サーモンピンク、ゴールド、または明るい麦わら色に冷めます。濃いグレーやつや消しの黒い仕上がりは、シールドガスの被覆不足か過度の酸化のサインで、そのまま続けず、続行前に原因(ガス流量、風、移動速度)を調べる価値があります。
ステンレスを別の金属に溶接する
上記はすべて、ステンレス鋼同士(または別のステンレスグレード)を接合することを前提としています。ステンレス鋼を軟鋼に溶接するのは別の問題で、溶加材の答えも異なります。ステンレス鋼と軟鋼は溶接できる?をご覧ください。
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