板金加工

金属加工の問題解決：溶接と切断のエキスパート・テクニック

12月 28, 2024

溶接や切断技術など、金属加工に関する一般的な問題に対する効果的な解決策をご紹介します。金属加工における安定した高品質の結果を得るための材料準備、設備設定、自動化などについて学びます。

金属加工の問題を解決溶接と切断技術

金属加工は、自動車、航空宇宙、製造業などの業界で重要な役割を果たしています。加工業者は、原材料を切断し、曲げ、溶接し、精密な部品や構造体に成形します。しかし板金加工切断が不完全であったり、溶接に欠陥があったり、作業が遅れたりする可能性があるからです。不適切な機器のセットアップ、不十分な安全対策、不十分なトレーニング、品質管理プロセスの欠如から問題が発生します。

この記事では、溶接および切断技術に焦点を当てた、金属加工に関する一般的な問題の解決策を紹介します。材料の準備、機器の構成、技能の向上、品質の確保に関するベストプラクティスを取り上げます。問題に体系的に対処することで、加工業者は生産ミスを最小限に抑え、効率とスループットを最大化し、厳しい規格に適合した部品を生産することができます。

材料の準備：

溶接および切断技術を成功させるには、母材の徹底的な準備が不可欠です。定着と適切な接合を可能にするため、材料表面から汚れ、油分、塗料、酸化物を除去する必要があります。汚染物質は不一致を引き起こし、気孔やひび割れの原因となり、装置の性能を妨げます。

鋼材の場合、研削は最も効果的な下地処理方法です。溶接に最適な、新鮮で均一な粗面を作り出します。ワイヤー・ホイールやコーティングされた研磨ディスクが効果的です。研削が現実的でない場合は、砥粒の高いペーパーやスチール・ウールでのサンディングをご検討ください。

アルミニウムは特別な洗浄を必要とします。その本来の酸化被膜は鋼鉄よりもはるかに強く、簡単には研磨されません。化学的方法が最も効果的です。150～180°Fの水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウム溶液に部品を浸すと、酸化物は数分で溶解します。アルミニウムの脱脂は、必ず変性アルコールなどの溶剤を使ってから行ってください。ステンレス鋼は、機械的処理と化学的処理の両方が有効です。穴あけと研磨酸化アルミニウムや炭化ケイ素のホイールで、溶接や切断技術の下準備をします。その後、クエン酸または硝酸溶液に浸すと、表面がエッチングされ、しみが除去されます。

溶接装置のセットアップ

溶接電源およびトーチの適切な設定および構成は、工程の性能および結果に大きく影響します。オペレーターは、電圧、ワイヤー速度、およびガス流量設定を、材料の種類と厚さに基づいて最適化する必要があります。

例えば、鉄鋼のMIG溶接では通常、電圧 18～25V、ワイヤー・フィード速度毎分150～ 500インチ（薄物から厚物まで）を使用します。セルロースまたはCO2 シールド・ガスを毎時15～30立方フィート追加することで、溶接パドルを保護します。

磁気パルス溶接アルミニウムの場合、より低い電圧（10～15V）でワイヤーを制御することができます。アルゴン-ヘリウムのような不活性混合ガスは、純粋なアルゴンに比べて優れた融合を提供します。標準的な鋼材の1.5倍程度のガス流量を追加すると、酸化がより抑制されます。溶接および切断技術の位置と接合部の形状も、装置の調整に影響します。垂直アップ溶接はスパッタがたまりやすいので、電圧を0.5～1V下げるとスラグを防止できます。太いパイプの外側のコーナー・ジョイントでは、コードを十分に充填するために、ワイヤ送給を高くする必要がありますか？ドライブ・ロール、トーチ・ライナー、コンタクト・チップなどの機構は、時間の経過とともに摩耗します。

ワイヤ送給の妨げになるような締め付け、亀裂、汚れの蓄積がないか、定期的に点検してください。消耗品は、性能が低下する前に交換してください。溶接および切断技術機器に電力を供給するすべての配線は、作業負荷による過熱を避けるため、適切なサイズにする必要があります。火災の安全も非常に重要です - 近くの消火器でスペースを清潔に保ち、乾燥させてください。機械の設定を最適化することで、加工業者はより強く、高品質の溶接を行うことができます。

切断装置のセットアップ

プラズマ、酸素燃料、レーザー、水ETのいずれでも、最先端加工精密な加工を行うには、装置のキャリブレーションとセットアップを入念に行う必要があります。プラズマトーチの場合、電流、ガス圧、切断速度は連動します。適切な空気圧とプラズマガス圧は、移動速度を上げても最適なアークと切断品質を生み出します。過度に制限された圧力では切断速度が遅くなり、過剰な流量では溶融金属が吹き飛び、切断の制御性が低下します。

酸素燃料のセットアップは、混合ガスと圧力に重点を置きます。アセチレンでは、トーチ内に25～30psiの酸素と10～15psiのアセチレンを入れると、鋼材をよく切断できます。厚さや切断する材料によって圧力を上下させ、炎の形や酸化効果をコントロールします。

レーザー切断機では、ミラーの位置合わせ、レンズの焦点合わせ、スポットサイズ、出力、アシストガスの設定が行われます。高密度のシート材は、より小さな集光スポットを必要とし、厚い板材は、より大きく、より集光度の低いビームで溶接します。

ウォータージェット切断システムには、材料の硬さ、厚さ、エッジの品質対速度などの希望する切断品質属性に基づいて、ノズルサイズ、研磨剤供給量、水圧を設定することが含まれます。

すべての切断機には、清潔でよく整備されたタンクとトーチ部品、さらに適切なろ過と圧力調整部品が必要です。セットアップの品質に関わらず、オキシ燃料トーチの火災安全性は依然として重要です。最適化された機械により、加工者は再現性のある生産性の高い切断を行うことができます。

溶接技術：

溶接と切断の技術に精通することで、欠陥のない強固な接合部を実現し、アプリケーションの要件を満たします。SMAW 溶接技術薄い鋼鉄の場合、電極先端の傾きを2～5度にして、毎分7～15インチの小さな円形の織りパターンを維持します。アンペア数は電極サイズによりますが、1/8″ロッドは80～120Aでうまくいきます。

GMAWでは、トーチを15度の押し角度で保持し、わずかなウィービングパターンで動かします。80～150ipmの移動速度は、過度のスパッタを発生させることなく、充填材の融着に適したワイヤ送給量を生み出します。適切なガン・トラベルは溶接形状を維持します。

FCAWはGMAWに似ていますが、フラックス入りワイヤーはより多くの煙を出します。特に水平溶接では、十分なヒューム排出の準備に時間をかけてください。ガンを垂直に構え、60～100ipmで3～5回のストリンガー・ビード・パスを行います。

SAWは、同期式ワイヤーフィードとアークダンス方式で、硬い裏打ち材を素早く作ります。幅1/2～1″のオシレーションを使用し、100～150ipmの速度でフラットまたは垂直シームを加工します。フルプロファイルのための最適化されたトラベル。マルチパス技術は強度を高めます。突合せ溶接の場合、ルート部にウィービング・ビードを走らせ、ストリンガーでフィラーを追加して、高温のセカンド・パス・キャップを行います。重ね継手には、各溶接部の端に重なるわずかなウィーブ・パターンが必要です。

適切な継手のはめ込みと溶加材の選択により、高品質の溶接が完成します。炭素鋼のMIG溶接にはE6013を、ステンレス鋼の MIG溶接にはE71T-1を使用してください。収縮が起こるので、溶接や切断の前に、接合部を少しきつく研磨してください。割れを防止し、完全な溶け込みを確認するために、パスとパスの間を冷却してください。溶接技術全体にわたって、突き出し長さを一定に維持し、ロッドの角度と移動速度を安定させ、規格および設計要件を満たす滑らかで均一な溶接を実現する練習を行なってください。

カッティング・テクニック

直線切断、円形切断、精密全体切断のいずれにおいても、金属加工業者はプラズマ、オキシ燃料、レーザー、ウォータージェットシステムの技術をマスターする必要があります。直線プラズマ切断 1/2″までの軟鋼の場合、1/8″の小さな切り口を維持しながら15～25ipmで移動します。トーチの角度は10～15度で、きれいなカットのために上部のコーナーからリードします。テーパーアークを使用して穴を開け、次にストレートカットを行います。オキシ燃料のカットは、3-10ipmの均一なトーチトラベルが必要です。

カットホイールに均等な圧力をかけて、6～8″の集中炎をコントロールします。ドラッグバックを防ぐため、中立炎の先端でカットに導きます。開先加工では、カットホイールの角度と連動してトーチを動かします。レーザーカッター許容誤差0.005″以下の精度を提供します。ピアスは、ビームの下をパルス状に照射することから始め、その後、連続的なカットパワーで追従します。80-400ipmの移動速度は材料とノズルサイズに依存しますが、一貫した焦点を維持します。ウォータージェット溶接および切断技術では、30～125ipmで高密度のストリームを垂直に移動させる必要があります。硬度に依存する切断性能のために、テーパー角度と研磨剤フローを調整します。均一な部品を作るには、分割された線ではなく、半径に沿って滑らかに動かします。

全体的な切断は、穴が貫通するにつれてパワーまたは圧力を同心円状に減少させます。プラズマトーチは、穴のカーフ幅の範囲内で切断しますが、オキシ燃料の場合は、最大4″まで直径を大きくした切断ホイールを入れ子にして通過させる必要があります。適切にクランプされた材料は、スムーズで安定したトーチの動きを提供します。CNC制御システムは、多数の部品に対して一貫して手動技術を繰り返します。最適化された切断条件に従って、加工者は多種多様なシートやプレートを正確に成形します。

製造における自動化：

製造自動化は、コンピュータ制御プロセスによる一貫性とスループットの向上を導入しています。CNCプラズマ加工機、レーザー加工機、ウォータージェット加工機は、プログラムされたパスから繰り返し部品をほぼハンズフリーで切断します。オペレーターは、固定ヘッドの下を移動する自動化されたテーブルに材料をセットします。

ロボット溶接セルは、多関節アームに溶接および切断技術を教えるために、事前にプログラムされたシーケンスを実行します。ビジョン・システムは、部品を再ハンドリングすることなく、自動マルチポジション溶接のためのマッチングとフィッティングをガイドします。ロボットによる一貫したトーチ動作、加圧力、速度は人間の能力を凌駕します。パレタイジングシステムはノンストップ生産を提供します。ロボットがブランク材や完成品のパレットを CNCマシン複数の作業セルに向かうコンベア上の近くの在庫保管庫がラインを緩衝します。

自動ロールフィーダーは、レーザー切断ロボットにジャストインタイムで材料を供給し、無駄のない生産を実現します。バーフィーダーも同様にターニングセンターとチューブマシン.一般的なプログラミング言語と運動学言語により、機械とのインタフェースを簡単にします。テンプレートベースのワークフローは、ネスト化されたカットファイルを生成し、溶接および切断技術シーケンスをコード化することで、大量のカスタマイズを可能にします。インテグレーターが実装と最適化をサポートします。

高い資本コストが大量生産を要求する一方で、オートメーションは精度、再現性、手作業では不可能な大型部品や重量部品の取り扱いを実現します。ハイブリッド生産は、自動化と柔軟な人的スキルセットのバランスをとり、混在するライン需要に対応します。ハイブリッド生産は、スループットと品質を向上させ、競争力のある製造オペレーションを実現します。

結論

この記事では、高品質の溶接部品や切断部品を最小限の問題で一貫して製造するために、加工業者が習得しなければならないいくつかの重要な分野を概説しました。洗浄と必要な表面処理による母材の徹底的な準備が基礎となります。溶接および切断技術の電源とガス流量を適切に設定し、プラズマ切断機のパラメータを最適化することも、プロセス制御と結果を得るために極めて重要です。

パターンを織り込んだり、トーチの速度を維持するなどの技術を通じて手作業のスキルを向上させることで、欠陥のない強固な溶接部や精密な切断部の製造が可能になります。自動化システムやロボット工学のようなツールで実地作業を補完することは、工場における処理能力、再現性、安全性の向上に役立ちます。マテリアルハンドリング、機器のセットアップ、溶接・切断技術の製造におけるベストプラクティスに従うことで、多くの一般的な金属加工の問題が解決されます。これにより、加工業者は作業効率を向上させ、厳しい品質基準を満たす製品を常に提供することができます。