磁界リング式(SRM)スタッド溶接 Q&A


運営;クリンチングファスナー普及委員会
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S溶接可能製品 ファスナとの関係

磁界リング式(SRM)スタッド溶接 Q&A

 Question List
 Q1. これまでのCDスタッド溶接とは、どう違うの?
 Q2. 磁気吹き(じきぶき) って何?
 Q3. 何故、こんなに溶接機が小さいの?
 Q4. 本当に溶接不具合が無くなるの? 
 Q5. ワークにアースしなければ感電する可能性があるのでは?
 Q6. 板に対して、何倍の径の溶接が出来るの?
 Q7. 溶接可能な材質は?
 Q8. 裏面に焼けは出ないの?
 Q9. スタッド溶接が出来る 表面処理鋼板(ひょうめんしょりこうはん) の種類は?
 Q10. もっと太い径を溶接できる溶接機はないの?
 Q11. スタッド以外の溶接は、どんなものが出来るの?
 Q12. なぜ、空気中なのに電気が流れるの?  放電って何? -スペシャル・コンテンツ-

Q1. これまでのCDスタッド溶接とは、どう違うの?

過去のCDスタッド溶接ではアークの制御がされておらず、常に、 磁気吹きじきぶき が発生する状態にありました。 磁界じかい リング式(SRM)スタッド溶接では磁気コイルを使用し 磁気吹きじきぶき (アークの位置ずれ)の無いスタッド溶接が行えます。また、不具合が大幅に減少するだけでなく、これまでスタッド溶接が出来なかった位置にスタッドを溶接する事が出来るようになりました。 磁界じかい リング式(SRM)スタッド溶接で溶接できないのは、周囲との 幾何的な干渉きかてきなかんしょう でガンを当てる事が出来ない位置だけです。

Q2. 磁気吹きじきぶき って何?

磁気吹きじきぶき は、乱れた 磁界じかい の影響でアークが風に吹かれたように  “なびく”現象で、スタッド溶接にとって癌のような存在です。過去のCDスタッド溶接ではアークの制御がされておらず、 アークは周辺の磁界や 電位差でんいさ の影響を受けました。
  ①アースクランプの位置
  ②製品に空いた穴
  ③曲げからの距離
  ④周辺に置いた伝導体
によってアークは曲がります。この現象は対策が極めて困難な不具合原因として知られています。設計者から見れば、 磁気吹きじきぶき の存在によってスタッド溶接が適用できる板金部品は1/3以下になっています。

Q3. 何故、こんなに溶接機が小さいの?

ソイヤー社の溶接技術は軍事技術として開発されたものです。 軍事では軽量/小型化を行えば能力がUPします。ソイヤー社の溶接機には長年日本の溶接機よりも厳しい開発条件が義務付けられて来ました。 全ての溶接機ラインナップは、日本の同種の溶接機と比較して半分以下のサイズと重量です。

Q4. 本当に溶接不具合が無くなるの?


溶接不具合には様々なものがあります。人為的ミスが発生すれば溶接不具合が発生し、これを解消する事は出来ません。 しかし、それ以外の溶接不具合の大半は 磁気吹きじきぶき によるものです。人為的ミス以外の溶接不具合は1/10以下になります。

Q5. ワークにアースしなければ感電する可能性があるのでは?

アーク溶接では、溶接中のワークと人体が接触してもゴムの靴と溶接手袋によって通電が遮断されます。 スタッド溶接も同じです。Gタイプガンはセイフティー・ボタンがあり両手操作となっていて3つ目の感電予防策となっています。

Q6. 板に対して、何倍の径の溶接が出来るの?

板厚に対して10倍の径の溶接が出来ます。これまでは、板厚の5倍が限度でした。(当社比較)

Q7. 溶接可能な材質は?

同じガンで、鉄vs鉄、ステンレスvsステンレス、アルミvsアルミのスタッド溶接が可能です。 鉄vsステンレスも可能です。

Q8. 裏面に焼けは出ないの?

アーク安定の為に、従来のCD溶接よりも溶接時間が長くなりますので裏面の焼けは発生し易くなります。

Q9. スタッド溶接が出来る 表面処理鋼板ひょうめんしょりこうはん の種類は?

接合部せつごうぶ に表面処理物質が混入しますが、 ZAM材ざむざい ボンデ 鋼板こうはん の実績があります。他の 表面処理鋼板ひょうめんしょりこうはん でも溶接出来る可能性がありますが、実験や諸条件の調整が必要ですので御相談下さい。

Q10. もっと太い径を溶接できる溶接機はないの?

16mmまで溶接出来る溶接機も用意されています。但し、供給電圧が400Vとなっていて別途インバーターが必要です。

Q11. スタッド以外の溶接は、どんなものが出来るの?

ステンレス製 ( 鉄はNG ) のナットを裏面の 全面溶接ぜんめんようせつ で溶接できます。 鉄球てつきゅう (パチンコ玉)のパイプへの溶接事例もあります。

Q12. なぜ、空気中なのに電気が流れるの? 放電って何? -スペシャル・コンテンツ-

まず、金属に電気が流れるのは、 金属を形作る 金属結合きんぞくけつごう の中に 自由電子じゆうでんし が存在するからです。

金属の中に存在する事が可能な 自由電子じゆうでんし は一定量です。 なので、電気が金属に流れた時( 通電つうでん )、余った 電子でんし が金属の何処かから放出される。 つまり、電子でんし が押し出されるのが 通電つうでん です。

ところで、カミナリやアーク溶接やスタッド溶接では、 金属のない空気中(ガスの中)に電気が流れますね。 何故、金属がないのに電気が流れるのでしょうか?  通電つうでん と言えば、 電子でんし が押し出されるはずですが、 何も繋がっていないのに、どうしてでしょうか?

気体が 電離でんり してプラズマになると電気が流れる

実は、 放電ほうでん 現象が発生する時には、 空間にあるガスから、無理やり 自由電子じゆうでんし を奪いながら 電気が流れる のです。

空気中は真空ではなく大気が存在します。 人間も呼吸をしているわけで、肺で酸素を得ていますが、 空気中には酸素以外の多くの種類の気体が混ざっています。 全ての気体は、 陽子ようし の周りを電子が回っていて、 これを無理やり分解しながら 放電ほうでん が進むのです。 陽子ようし電子でんし が分解される現象を 電離でんり と言います。 そして電離された気体の事を プラズマ と言います。

“よく解らなくなって来たぞ”という方のために、 まず、物質の3態というのを中学校で習ったと思います。 固体、液体、気体ですね。
これを解り易く説明しますと、 いくつものパチンコ玉が箱に入った状態を想像して下さい。 パチンコ玉が原子だと思って下さい。 あなたが、箱をゆすると、ジャラジャラと音をたてて、 バチンコ玉が動きます。この状態が液体です。 パチンコ玉の数を増やして箱の中をギューギュー詰めにしましょう。 パチンコ玉は、箱をゆすっても、動かなくなりますね。 この状態が固体です。 次に、パチンコ玉を床にぶちまけてみましょう。 パチンコ玉は四方八方に散らばりますね。 この状態が気体です。 では、問題のプラズマはというと、 この散らばったパチンコ玉の1つ1つを、 ハンマーなどで、バラバラに壊した状態です。

空気やガスが、プラズマになると 陽子ようし電子でんし が分解されて 自由電子じゆうでんし が出来るので 金属のように電気を流す事ができます。 但し、金属と違うのは 抵抗値ていこうち が高いので、発光したり、音がしたり、周囲に 衝撃波しょうげきは が及ぶ場合もあります。

昭和世代の場合、オーロラが何故発生するのかを、 学校の先生に聞いても答えは帰ってきませんでしたが、 現在では、上空の 電離層でんりそう にあるプラズマが太陽の影響で 発光するのだと教えてもらえるようになりました。
面白いところでは、墓場にヒトダマが出るのは、 気体のリンが地中から発生して、それがプラズマ化し、 薄く発光しながら 浮遊ふゆう するからだという話を聞いた事があります。 左画像は人工のヒトダマです。

まとめ

空間にあるガスから、無理やり 自由電子じゆうでんし を奪いながら 電気が流れ、この時にガスはプラズマになるという点が重要です。 凄く大胆な説明で、学者さんには“乱暴だ!” と叱られるかも知れませんので、 気になる方は、もっとお調べになって下さい。

例えば、宇宙空間には、 ガスが地球上の1/6,000しかありませんので、 放電現象は発生しにくくなります。

プラズマに関しては物質の 4態目よんたいめ という事で、 今は、中学校で学びます。 しかし、昭和世代の方にとって、プラズマは 義務教育の教科書には出ていなかった内容です。 なので、おじさん達は 放電現象ほうでんげんしょう を理解するのが難しく、 オーロラやプラズマボールを見て、 不思議なものだと思うわけです。 正確に言うと 放電ほうでん にも色んな種類があります。 さらに、プラズマ発生時に何が起こっているのかなどは、 解らない事も多くて、多くの科学者が研究中なのだそうです。

磁界じかい リング式(SRM)スタッド溶接は、 スタッド溶接中に発生する、アークを制御するのではなく、 プラズマを制御するという表現が正しいのかも知れません。 しかし、そう説明すると混乱に拍車が掛りますので、 プラズマという言葉は用いず、 磁界じかい リング式(SRM)スタッド溶接の理解を 深めるように努めるべきだと考えています。

空中に電気が流れる理由を御説明しましたが、 ご理解頂けたでしょうか?

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