技術的には可能です。構造的には不可で、荷重を支える用途や、安全上重要な用途ではいずれもだめです。溶接したグレード8のボルトは、そもそもグレード8のボルトたらしめている熱処理による強度を失い、その損失は、目に見えないまさにその場所、つまり接合部の内部に現れます。
溶接がグレード8ボルトの強度を損なう理由
グレード8のボルトは、中炭素合金鋼の焼入れと焼戻しによって高い強度を得ています。ある資料では、標準的な引張強度をおよそ150,000 PSIとしています(この等級でよく引用される数値で、保証された仕様ではなく基準値として扱い、実際の強度は仕入先の材料証明書で確認してください)。溶接は強烈で局所的な熱を加え、熱影響部を焼なまし(軟化)させ、その部分はグレード5以下の強度まで低下することがあります。さらに、グレード8は炭素と合金の含有量が多いため、熱影響部は冷却後に硬くもろい箇所ができやすく、振動や衝撃荷重下での破損形態は、硬化していない低グレードのボルトに見られる、より緩やかな降伏ではなく、突然の割れや破断になりがちです。
コーティングのリスク
ほとんどのグレード8のボルトには、亜鉛めっきまたは黄色クロメートめっきが施されています。溶接中にそのコーティングを焼き切ると、有毒な亜鉛ヒューム(「金属ヒューム熱」)が発生するため、ここでは溶接品質だけでなく、換気と呼吸保護具が重要になります。めっきされたボルトは、溶接プロセスによる水素脆化の影響も受けやすくなる可能性があり、めっきされた高強度ファスナーの溶接を避ける、2つ目の理由になります。
許容される(場合がある)ケース
| 状況 | 溶接すべきか? |
|---|---|
| 構造用/安全上重要(荷重支持、サスペンション、ステアリング、吊り上げ) | 不可 — 溶接可能な低炭素のボルト/スタッドに交換するか、機械的な締結方法を使う |
| 重要でない用途、装飾用、一時的な位置決め(ナットの回り止めの仮付け溶接、荷重を支えない固定具) | 一般に許容される |
| 固着した/折れたボルトを外す(折れたボルトの残りにナットを溶接して、熱で緩める) | 現場で広く使われる技術 — 溶接後に構造強度を保つことではなく、熱そのものを利用するため、上記の基本ルールとは矛盾しない |
溶接したファスナーが本当に必要な場合
溶接用に指定されたボルトまたはスタッド(ASTM A307などの低炭素グレード)を使うか、純粋に機械的な締結方法に切り替えてください。溶接したグレード8のボルトが、溶接前に定格とされていた荷重を支えることを当てにしてはいけません。
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