スポット溶接は、金属を溶かして接合する溶接の一種です。特に薄い材料に適した加工法であるため、板金加工でもよく行われます。この記事では、スポット溶接の特徴やメリットについて解説します。
目次
スポット溶接とは
スポット溶接とは、金属を接合する方法の一つである溶接の一種です。溶接は下記のように、融接、圧接、ろう接の3種類に分けられます。
- 融接：金属同士を溶かして接合する
- 圧接：金属に熱と圧力をかけて接合する
- ろう接：溶かした金属を接着剤のように使って接合する
スポット溶接は、この3つのうち圧接に分類されています。
板金加工における溶接全般については、下記にまとめてあります。
スポット溶接では、重ねた金属板をチップ（電極）で挟み、そこに大きな電流を流します。電気抵抗により、通電部の金属板を加熱して融解し、さらにここに圧力を加えることで、融解部が接合する仕組みです。
これを図解すると次のようになります。
鋼板の他、ステンレス板やアルミ板など、さまざまな金属板の加工が可能です。しかしアルミ板のように導電性が高く、かつ熱伝導性も高い金属の場合には、より高い電圧が必要になります。
スポット溶接は筐体の溶接や自動車のボディーの溶接など、さまざまな用途に使用されています。
スポット溶接の特徴
スポット溶接は、1回の溶接範囲が小さく、リベットやホチキスのような「点（スポット）」なのが特徴です。
メリット
- 溶接時間が短い
- 母材のゆがみが少ない
- 初心者でも扱いやすい
- 消耗部品が少ない
加熱範囲が小さいため、溶接時間が短く、母材への熱の影響が少ないのがメリットです。また機械で電流と圧力を加えるため、溶接者の技能による差が出にくく、初心者でも扱いやすいのも特徴です。
デメリット
- 厚い板は溶接できない
- 他の溶接に比べると強度が劣る
- 溶接により気密性を得られない
- 高電流が必要なため電源設備が必要
板が厚くなると熱が広がってしまいやすくなり、溶接できなくなります。また面や線ではなく点の溶接であることから、強度ややや低く、気密性が得られません。そのためダクトや缶の溶接には適しません。溶接機だけでなく電源設備が必要な部分にも注意が必要です。
スポット溶接の図示方法
スポット溶接を図面で指示する際には次のように表記します。
以前は溶接記号が＊でしたが、現在は○に変更されています。古い図面では＊の場合もあるので、注意が必要です。
スポット溶接とシーム溶接の違い
溶接の分類における圧接には、スポット溶接とシーム溶接があります。
シーム溶接の原理はスポット溶接と同じですが、電極がローラー型になっており、電流を流しながら移動していきます。そのため、点ではなく線の溶接になります。
メリットは同じですが、スポット溶接のデメリットである強度や気密性の問題は解決できるのが特徴です。
スポット溶接機の種類と特徴
スポット溶接機は設置の方法と電源形式によって分類されます。
設置方法においては定置型とポータブル型の2種類があります。定置型はラインでの作業など、決まった形のものを加工するのに向いています。ポータブル型は操作性が高いのが特徴です。
電源形式では、単相交流型とインバータ直流型、コンデンサ放電型の3種類に分類されます。最も多く使用されているのは単相交流型です。
スポット溶接の条件
スポット溶接の条件は主に3つあります。
- 加圧力
チップで母材を挟む力です。
加圧力が大きすぎると、通電面積が大きくなってしまい、溶接部が十分に加熱させることができなくなります。一方で加圧力が小さすぎると、スパッタ（火花）が発生しやくすくなり、十分な溶着ができなくなる場合があります。 - 溶接電流
電流が大きくなれば、溶接部で発生する熱も大きくなります。しかし電流が大きくなりすぎると、母材の表面がささくれ立つなどの不良につながります。
スポット溶接では、溶接電流と加圧力のバランスが重要です。 - 通電時間
通電時間が短すぎると、溶接部が十分に融解しません。しかし通電時間が長すぎると、熱が周囲に逃げて熱ひずみのようなゆがみの原因になります。
まとめ
スポット溶接は圧接に分類される溶接方法の一つです。電極で母材をはさんで圧力をかけながら、大きな電流を流すことで接着部を加熱、溶解させて溶接します。溶接形状が点（スポット）なのが特徴で、溶接時間が短く、初心者でも溶接しやすいのがメリットです。一方で溶接強度がやや劣ることや、大電流を流すための電源設備が必要になるのがデメリットです。スポット溶接とよく似た方法に、シーム溶接があります。シーム溶接の原理はスポット溶接と同じですが、電極がローラー状のため、連続した溶接が可能です。スポット溶接では、加圧力、溶接電流、通電時間のバランスを見ながら条件を設定します。
