アーク溶接法の種類
金属製の母材をボルトで固定しようとしても反対側に手が届かない為、ボルトでの固定を断念して溶接にしたことはありませんか？溶接機を使用して接合する部分を溶かしてつなげたい母材をくっつかた状態で冷やして固まらせるので、基礎さえあれば誰でも接合させることが可能です。
溶接の中でも特に頻繁に行われている溶接方法の1つが「アーク溶接」であり、高温で強い光が発生するのが特徴です。アークとは気体の放電現象の1つであり、アーク溶接はピンポイントで加熱し、母材をくっつけることができるので細かい部分の溶接にも適しています。そんなアーク溶接法にはさまざまな種類があります。
- 消耗電極式アーク溶接法
消耗電極式は母材とほぼ同じ成分のワイヤーまたは溶接棒を使用します。電極となるワイヤーが溶加材の役割をしていて自動で供給されるので、「半自動溶接」ともいいます。
この消耗電極式には「被覆アーク溶接」と「ミグ・マグ溶接」があります。「被覆アーク溶接」は金属の心線にフラックスという被覆ざいを被せた溶接棒を使用してアーク放電を発生させる溶接機のことです。フラックス成分でもある炭酸カルシウムやセルロースが熱分解されてシールドガスを発生させ、溶接箇所を大気から保護するのです。
「ミグ・マグ溶接」はシールドガスに「炭酸ガス」や「アルゴンガス」といった不活性ガスを使用する溶接機のことです。電極ワイヤーを供給装置に取り付け、モーターによって自動的にトーチの先端まで供給されるのです。 - 非消耗電極式アーク溶接法
非消耗電極式では、電極にタングステンを使用しアーク放電のみをおこないます。その為、溶加材は溶接棒など別で用意する必要があります。非消耗電極式には「ティグ溶接」と「プラズマ溶接」があります。
「ティグ溶接」は放電用極田としてタングステンを使用し、アルゴンガスやヘリウムガスといった不活性ガスをシールドガスとして使用する溶接機です。電極のタングステンは消耗しないので、別の溶接棒をアーク中で溶かして母材を溶接します。
「プラズマ溶接」はティグ溶接同様、放電用電極としてタングステンを使用し、プラズマアークを熱源とする溶接機です。ティグ溶接よりもアークの広がりは1/4程度でエネルギー密度が高く、溶接による母材の変形が少ないのが特徴です。
どうして火災になるのか
適切なアーク溶接ができていれば、かなりの強度で金属同士をくっつけることができる方法ですが、とても慎重に行わないといけない作業の一つです。
鉄を溶かす為には1,500℃から2,800℃の温度が必要とされています。アークの温度は5,000℃〜20,000℃にまで達するので、鉄材同士を接合するには十分な温度です。その為、アーク溶接による熱や光から身を守る為に、アーク溶接の作業に入る際に作業員は遮光マスク・革の手袋・エプロン等の防護服などを準備する必要があります。また、周囲に燃えやすいものがないか確認し作業を開始します。このように十分な注意をはらいながらも火災になってしまうのはなぜでしょう。それには溶接に作業における火花に原因があります。作業場所の周辺には気をつけているものの、注意している範囲が足りない場合があります。溶接作業における火花の飛散は5m〜10mにも及ぶことをご存知ですか？テニスコートの幅くらいの距離まで火花が飛ぶのです。火花にはスパッタ、スラグの他に溶けた金属の塊の溶滴などがあり、その温度は発生時には2,000℃〜3,000℃ほどあると言われています。もちろん落下中に大気で冷却されて温度は低下しますが、大半のものは赤熱状態で500℃から1,000℃ほどの温度で落下します。このような溶滴が可燃物に着火してしまうと大変なことになります。以前の火災事例を挙げると、工場の天井面直近で、鉄筋の溶接作業を行っていたとこと、溶接火花が天井裏の断熱材に着火し、工場の1階天井108平方メートル及び廃油集塵ダクト内（約50m）を焼損しました。このような事例が年々増えているのが現状です。また、現場だけではなく隣接する住宅の軒や窓枠に飛んだ火花による火災も発生しています。このような事例を起こさない為にも注意を払いながら火災対策を行う必要があるのです。
火災対策ばっちり！芯棒打ち込み式「ブルームスタッド」
しかし、火災対策を行っていたとしても溶接という作業は現場内だけではなく、他の人にも迷惑をかけてしまう可能性が出てくるリスクのある溶接！作業をする上でできるだけリスクをなくしたいですよね。そんな時は芯棒打ち込み式のワンサイドボルトの「ブルームスタッド」を使用してみてはいかがでしょうか。
ワンサイドボルトは橋梁補修などに使われる高力ワンサイドボルトから部材を締結させる一般のワンサイドボルトと色々な種類がある為さまざまな場面で使用されています。その中でも「ブルームスタッド」は芯棒打ち込み式のワンサイドボルトであり、従来のワンサイドボルトと拡張方法がことなり、さらに使用できる範囲が広がりました。
ブルームスタッドはハンマーで芯棒を打ち込んでいくと、芯棒が拡張部まで到着します。そうすると拡張部が開脚される仕組みになっており、拡張部によってアンカーが抜ける心配がないのです。そこでブルームスタッドを使用するにあたってのメリットをご説明します。
- 特別な工具が不要
従来のワンサイドボルトを使用する際に専用のドライバーなどを用意する必要がありました。しかし、ブルームスタッドは穿孔するドリルと固着させる為のハンマーとトルクを用意するだけで良いのです。これらの工具は業者であれば必ず所持しているものではないでしょうか。特別な専用の道具が必要ないので、迅速に対応することが可能なのです。 - 端部にも使用可能
従来のワンサイドボルトはアンカーのねじ部に拡張部が上から覆われており、固定するにつれ、拡張部が開いていき母材の裏側をしっかり固定してくれます。この際固定部分は十字のような形状になっており、拡張部にある程度のスペースを要していました。一方の芯棒打ち込み式ワンサイドボルト「ブルームスタッド」はアンカー本体に「ねじ部」と「拡張部」が分かれています。その為芯棒を打ち込んで拡張されるのは拡張部のみであり、拡張しても広いスーペースを取ることはありません。このようにブルームスタッドの拡張部に必要なスペースはわずかなので、従来のワンサイドボルトでは施工できなかった角パイプなどの端部にも施工することができるようになりました。 - 無限の可能性がある
芯棒打ち込み式「ブルームスタッド」を固定すると頭部にはねじ部分が残るような仕組みになっています。このねじ部分に重量があるものを釣り上げる場合に使用される「アイナット」や、ボルト同士の締結に使用される「高ナット」などのナットを接続することが可能なのです。これらのナット以外でも接続することができるのでブルームスタッドには無限の可能性があるのです。
ブルームスタッドの使用方法
芯棒打ち込み式のワンサイドボルト「ブルームスタッド」はドリルとハンマー、トルクの3つの工具を使用するだけでアンカーを固定させることができます。
- ドリルで穿孔
φ13.0の鋼板用ドリルで貫通穿孔します。その際、ドリルはホールソーシャンクセンタードリルタイプもしくはホールソーシャンクセンターピンタイプを使用します。ホールソーシャンクセンターピンタイプを使用する場合はφ2〜3の先穴が必須となります。（※推奨回転ドリル諸元700W、1200回転。インパクトドリルは使用不可です。）ストレートタイプの鉄鋼ドリルを使用する場合は小径の先穴を空け、φ13.0を穿孔すると比較的用意に穿孔できます。 - アンカーを挿入
ねじ山保護の為、ナットを上側にセットしておきます。（この時はまだ、芯棒は外した状態にしてください。）取付物をあてがい、本体を軽く叩いてした穴に挿入します。 - 芯棒をハンマーで叩き込む
ナット座面を開いて部材をあてがい、芯棒を本体に入れてハンマーで打ち込んでいきます。 - アンカー拡張部を拡張させる
芯棒頭部が本体頭部に当たるまでハンマーで打ち込んでいきます。すると本体頭部が拡張されます。 - ナット締め付け
本体を手前に引き寄せ、少し引きながらナットを回します。この時、本体頭部が拡張されているので外れる心配はありません。 - 施工完了
最後にナットを締め付けて施工完了です。ナットを締め付ける時に使用するトルクは30N・mを推奨しています。
芯棒打ち込み式「ブルームスタッド」を使用することによって火花が飛び散ることなく安心して作業をすることができるので完全な火災対策ではないでしょうか。また、アーク溶接では電流の調節が重要となり、電流が小さいと金属がしっかりと溶けないことがあり、逆に電流が大きいと金属が溶けて穴が空いてしまうことがあり、作業方法によっては高度な技術が必要になったりと、誰でもできる作業ではありません。しかし、芯棒打ち込み式「ブルームスタッド」ではドリルで穴を開けて芯棒を打ち込んでアンカー本体を固定するだけのシンプルな作業となるので初心者でも確実な施工を行うことができます。火災対策だけでなく、施工スピードの向上などにも役に立つこと間違いなしです。
ブルームスタッドの詳細情報
- ブルームスタッドの仕様
- 実体引抜き試験 技術データ
※最大荷重は社内試験における実経値です。保証値ではありません。
- 実体せん断試験 技術データ
※最大荷重は社内試験における実経値です。保証値ではありません。