アーク溶接

アーク溶接は，金属材料（母材）と溶接棒との間にアークを発生させる溶接法であり，鉄系材料の溶接に最もよく利用されている溶接法である。図1のような溶接棒を取り付けた保持器（手溶接トーチ）を使用し，母材と溶接棒の両方を溶かしながら溶接を行う。アーク溶接は溶接速度がとても速く，適切なアーク溶接が行われれば溶接部の強度はかなり高い。しかし，溶接時に発生する光が強く，溶接箇所が見にくいため，初心者は溶接不良などの失敗をしやすい（もちろん，慣れの問題である）。溶接全般に言えることであるが，アーク溶接は，旋盤やフライス盤などの切削加工と比べて，同一の条件で加工することが少ないため，加工者の技術を必要とする。

図1　溶接棒と保持器（手溶接トーチ）

図2に示すように，アーク溶接機に電源ケーブル，トーチ側ケーブル及び母材側ケーブルを接続する。溶接機のスイッチを入れて，トーチ先端に取り付けた溶接棒を母材に軽く接触させてアークを発生させる。アーク溶接の基本操作は以下の通りである。

図2　アーク溶接

溶接棒の角度 　アーク溶接では，溶接棒の角度が重要である。最も基本的な溶接作業として，2枚の鉄板（母材）を横方向の直線状に溶接する場合を考える。図3(a)に示すように，左から右の方向（右利きの場合）に，溶接棒を45°程度寝かしながら溶接する。そして，2枚の鉄板に対して同一の角度（90°）に保つのが基本である。 　図3(b)のように溶接棒を傾けた場合，傾けた側と反対の材料が溶けやすくなる。これを利用して，両方の材料が均一に溶けることを確認しながら溶接を進める。

図3　溶接棒の角度

溶接棒と母材との距離 　溶接中，溶接棒先端と母材との間隔を一定に保たなければならない。目安として，その距離は3〜5mm程度である。間隔が近づきすぎて溶接棒と母材とが接触すると，アークが発生しなくなり，場合によっては溶接棒と母材とがくっついてしまう。また，間隔が離れすぎるとアークが分散され，適切な溶接ができない。溶接棒は溶接を進めるに従って短くなるので，溶接棒と母材との間隔を適切に保つように注意する。

図4　溶接棒と母材との間隔

溶接棒の移動 　一般に，溶接棒をまっすぐに動かせばよいわけではない。2つの母材がしっかりと溶けていることを確認しながら，その間に溶接棒を埋めていく。イメージとして，�@溶接棒を傾けて片側の材料を溶かす，�Aもう一方の材料を溶かす，�B溶接棒を押し込む，といったリズムを繰り返すこととなる。

図5　アーク溶接のイメージ

電流の調整

　アーク溶接は電流の調整が重要である。電流が弱いと母材がしっかりと溶けず，適切な溶接ができない。また，アークが発生しづらく，溶接棒と母材とがくっつきやすい。電流が強いと母材が溶けすぎて穴があいてしまうことがある。

　アングル材を組み合わせて装置を製作する場合，穴をあけてボルト・ナットで組み立てることもできる。しかし，アーク溶接を利用すれば，もっと簡単かつ迅速に装置を製作することができる。図6は，その一例として，模型車いす用動揺台を製作した例である。

(a) アングル材の切り出し作業

(b) 完成した模型車いす用動揺台