2015年02月04日

熔接

被覆棒熔接 熔接のことを書いたら、なぜ熔接が出来るのかという質問を戴いた。大変難しい質問で、筆者には確実な答を出す自信がない。
 観察できたことだけを書こう。
 

 熔接はジュール熱ではない。アークの高温プラズマを利用している。筆者がやっているのはいわゆる被覆棒熔接で、アーク溶接とはやや異なる。
 アーク熔接は砂状の被覆材をかぶせて電極を機械などで平行移動させる。船、鉄道車輛などの大物を作るときに使う。

 さて、熔接棒は二重構造で、内部には鋼の芯金があり、外はセラミックスの粉末を塗って焼き固めてあるようだ。
 熔接を始めるにはアークを発生させねばならない。よくやるのは相手の金属を熔接棒で軽くこするのである。するとぱちぱちと小さい火花が出て先端が熱くなる。そこで、先で突いてやると同時に軽く引くと、連続したアークが出る。
 芯金は融けて飛び散り、廻りの被覆材が昇華する。このセラミックスの蒸気がアークを作り、プラズマ状態になっている中を電流が通る。被覆材は融けてガラス状になり、それはスラグになる。プラズマの温度は4000℃以上あるから、鉄はたちまち融ける。一部は昇華するだろう。

used points of coated welding rods 熔接棒の中心は、周りよりへこんでいる。アークが生成しているときに押しつけてもショートしないのは、この被覆が守ってくれているからだ。被覆は短時間では融けず、芯金が飛んでいく速度くらいで融けるようになっている。絶妙な調合だ。
 だから、途中で冷えた熔接棒を使って再度スタートさせる時は周りの一部を削りとる必要がある。それはこすると云う操作だ。


 防護ガラス越しに見ていると、融けた鋼がスラグの下に入り込むのが分かる。鋼は重いからだ。母材を融かして固まると、母体の金属が相手と連続したことになる。熔接は下向きが容易だ。垂直だとやや難しい。上向き熔接はさらに難しい。これは金属同士のぬれを利用している。
 電流が大きすぎると飛び散る量が多いので、電流を減らすと良い。持っていった熔接機は電流が3段階しかないので、その辺りが難しい。家で使っているのは、無段調整出来るので、相手に合わせて調整できる。

 スラグが赤熱しているときは、熔接棒をそれに接触させるだけで、再度アークが発生し始める。融けたスラグ内ではイオンが動きやすく、電気が通じるからだ。スラグは白熱し、プラズマが発生する。
 20年ほど前のセンター試験で、「高温のガラスは電気が通り易い。」と云う文章の正誤を問う問題があったが、まさにこのことを言っている。

 融けた金属は小さな水たまりのようになり、それを連続して作ることが出来れば、完璧な熔接が完了する。
 あとは生成したガラス状のスラグをハンマで叩いて割れば熔接は完了である。余分な部分を削り取って完成である。
 
   アメリカに来ている。O Scale West で講演を頼まれたのだ。しばらく休載する。   



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コメント一覧

1. Posted by HIDE   2015年02月25日 23:52
5 初めてコメントします。
ご自身で熔接等が出来る器用さが、羨ましいです。

2. Posted by dda40x   2015年03月05日 23:55
熔接は多少の練習で、ある程度は出来ます。我々は素人ですから、「付けられればよし」としています。「美しい熔接」はとても難しいのです。

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