溶接歪みが発生する原因とは？種類・対策・歪みを抑える方法を解説
溶接歪みが発生する原因とは？種類・対策・歪みを抑える方法を解説
溶接をすると、「思ったより反ってしまった」「ねじれてしまった」という経験はありませんか。
溶接による歪みは、初心者だけでなく経験豊富な溶接工でも常に意識する課題です。
特に板厚が薄い材料ほど熱の影響を受けやすく、歪みが大きくなることがあります。
この記事では、溶接で歪みが発生する仕組みや代表的な歪みの種類、歪みを抑えるための対策について解説します。
溶接歪みが発生する原因
溶接では、局所的に高温まで加熱し、その後冷却されます。
このとき、
- 加熱された部分は膨張する
- 冷却されると収縮する
という性質があります。
しかし、周囲の母材によって自由に伸び縮みできないため、内部に応力が残り、歪みとして現れます。
つまり、歪みの原因は「熱による膨張と収縮」です。
溶接歪みの種類
縦収縮
溶接線の方向へ材料が縮む現象です。
部材全体の長さがわずかに短くなることがあります。
横収縮
溶接線に対して直角方向へ縮む歪みです。
板同士を突き合わせた溶接でよく見られます。
角変形
片側だけを溶接すると、溶接側へ引っ張られて角度が変わる現象です。
L字形状や隅肉溶接で発生しやすい歪みです。
曲がり・反り
長尺物では中央部分が反ったり、弓のように曲がることがあります。
架台やフレーム製作では注意が必要です。
ねじれ
熱の入り方が偏ることで部材全体がねじれることがあります。
薄板や細長い製品で発生しやすい歪みです。
溶接歪みを抑える方法
仮付けをしっかり行う
本溶接の前に仮付けを行うことで、部材の位置を保持しやすくなります。
仮付けの数や位置も重要です。
溶接順序を工夫する
一方向へ続けて溶接すると歪みが集中しやすくなります。
左右交互に溶接したり、中央から外側へ進めたりすることで歪みを分散できます。
必要以上に熱を入れない
電流が高すぎたり、一箇所に長時間熱を加えたりすると歪みは大きくなります。
適切な溶接条件を選ぶことが重要です。
治具やクランプを使用する
固定治具を使用すると、溶接中の変形を抑えやすくなります。
製缶加工ではよく用いられる方法です。
板厚に合った溶接方法を選ぶ
薄板と厚板では最適な溶接条件が異なります。
当社でも板厚や形状に応じて電流や溶接方法を調整しています。
溶接歪みは完全になくせる？
結論として、歪みを完全になくすことは非常に難しいと言えます。
重要なのは、
- 発生を予測すること
- 最小限に抑えること
- 必要に応じて修正すること
です。
経験豊富な溶接工ほど、「歪ませない」よりも「歪みをコントロールする」ことを意識しています。
当社で意識していること
有限会社アラヤでは、主に2.3～16mm程度の鉄製品を中心に半自動・TIG溶接を行っています。
製作時には、
- 仮付けによる位置決め
- 溶接順序の工夫
- 板厚に合わせた条件設定
- 完成後の寸法確認
などを行い、できる限り歪みを抑えながら製作しています。
製品の用途や形状によって最適な施工方法は異なるため、一つひとつの製品に合わせて対応しています。
まとめ
歪みは、熱による膨張と収縮が原因で発生する自然な現象です。
しかし、
- 溶接順序
- 仮付け
- 治具の活用
- 適切な溶接条件
などを工夫することで、歪みを抑えることは可能です。
溶接製作や製缶加工では、歪みを見越した施工が品質につながります。
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