銅を溶接するための重要なヒント

延性があり可鍛性に優れているため、銅は、真鍮、青銅、ニッケル銅など、何百もの異なる合金の主要元素としても使用されています。 に使用される最も一般的な合金元素銅合金は、アルミニウム、ニッケル、亜鉛、スズ、およびシリコンです。

純銅は延性がありすぎてうまく機械加工できないため、少量の他の元素がさまざまな合金に追加されて、機械加工性を改善し、金属を脱酸し、耐腐食性を高め、機械的特性を改善し、反応を改善します。熱処理に。 全部で 300 以上の銅合金が市販されています。

銅と銅または銅合金との接合

銅およびほとんどの銅合金は、溶接、ろう付け、またははんだ付けプロセスを使用してうまく接合できます。 選択される正確なプロセスは、純銅と合金のどちらを溶接するかによって大きく異なります。 合金を溶接する場合、使用するプロセス、および使用する溶加材など、溶接時に考慮されるその他すべての要因が合金元素によって決まります。 、使用する必要があるプロセスに必要なスキルを習得することが重要です。はんだ付け金属を接合するために使用される最も初期の方法の 1 つである は、フィラー メタル (フィラー ワイヤの形) を加熱して溶融し、接合部を埋めることを含みます。 柔らかいはんだ付け最も単純なプロセスであり、小さな金属製品を修理するために家庭内およびその周辺で一般的に使用されているプロセスです. また、配管工が銅管と銅管継手を接合して修理するために使用する方法でもあります。
安価なはんだごてまたは柔らかいはんだ付けに適したフラックスを備えたトーチを使用できます。 ハードはんだ付けでは、フィラー材料をはるかに高い温度に加熱する必要があるため、接合部は他のはんだ付け接合部よりもはるかに強力になります. フィラー材料は異なり、通常は銀が含まれているため、この技術はしばしば銀ろう付けと呼ばれます。 ただし、真のろう付けはさらに高温で行われます。

ろう付け本質的にはんだ付けに似た技術であり、はんだ付けに使用されるのと同じ種類のフィラー材料 (ワイヤまたはろう付け棒) を利用します。 接合部は、毛細管現象が接合される銅片の間の溶加材を引き込むことができるように、非常に密着している必要があります。 使用する温度ははんだ付けに必要な温度よりもかなり高くする必要がありますが、母材金属を融点まで加熱してはなりません。
ろう付けは、配管工事に広く使用されていますが、さまざまな種類の金属や厚さの異なる金属ワークピースを接合するためにも使用できます。

溶接、またはより正確にはアーク溶接には、さまざまなより具体的な技術が組み込まれています。 一般に、シールド ガスを利用する溶接プロセスが好まれますが、一般に手動メタル アーク (MMA) 溶接とも呼ばれるシールド メタル アーク溶接 (SMAW) は、重要ではない用途に使用できます。 特にSMAWを使用して銅合金を溶接するための被覆電極は、幅広い標準サイズで利用できるため、さまざまな銅合金の厚さに対して有用な方法です。

銅および銅合金の溶接に通常使用されるシールド ガスは、アルゴンとヘリウム、またはその 2 つの混合物です。ガス メタル アーク溶接 (GMAW)、ガス タングステン アーク溶接 (GTAW)、または特に銅合金の溶接に人気。
一般に、銅または銅合金が手で溶接され、熱伝導率が比較的低い場合、または厚さが 3.3 mm (0.13 インチ) 未満の場合は、アルゴンが好まれます。 ヘリウムまたはヘリウム (75%) アルゴン混合物は、機械溶接の薄いセクション、または厚いセクションの手動溶接に適しています。 この混合物は、熱伝導率の高い厚い金属または銅にも推奨されます。

銅のアーク溶接に関するその他の重要なヒントは次のとおりです。
• 銅のアーク溶接には、可能な限りフラット ポジションを使用してください。
• GTAW および SMAW は、オーバーヘッドを含む他の位置での溶接に使用できます。
• パルス電力と小径電極を使用して垂直および頭上位置で溶接する場合、一部の銅合金で GMAW を使用できます。
• 銅とその合金の熱膨張、およびその高い熱伝導率により、軟鋼を溶接する場合よりも大きな溶接歪みが生じます。
• 歪みと反りを最小限に抑えるために、溶接工は適切な溶接手順に従うだけでなく、正しい予熱プロセスとタック溶接に集中する必要があります。

溶接時に注意すべき銅およびその合金の特性

銅とその合金を接合するために使用される溶接プロセスが何であれ、銅の溶接を炭素鋼の溶接とは異なるものにする特性に注意を払うことが重要です。たとえば、銅および銅合金は、溶融すると非常に流動的で、次の特徴があります。
• 高い熱伝導率
• 高い電気伝導率
• 炭素鋼よりも約 50% 高い高い熱膨張係数
• 比較的低い融点
• 一部の合金が高温で脆くなるホットショート
• 主に冷間加工による強度

銅とその合金の融点は大きく異なりますが、炭素鋼の融点よりも少なくとも 1,000 °F または 538 度低くなります。 また、銅は鋼が溶接されたときに見られるような熱色を示さず、溶融すると流動性がはるかに大きくなります.

北米全体で広く使用されている合金指定システムを確立した銅開発協会 (CDA) Inc. は、膨大な量の情報詳細を知りたい人のための銅および銅合金の溶接について。