TIG溶接｜高品質な非消耗電極の溶接手法

TIG溶接

TIG溶接とは、タングステン電極と不活性ガスを用いて高品質な接合を行うアーク溶接法である。電極が溶融しない非消耗電極方式を採用しており、溶接部の酸化やスパッタの発生を抑制しながら美しいビード形成が可能である。また、ステンレス鋼やアルミニウム合金など多岐にわたる素材への適用が期待でき、宇宙や自動車、食品機械など精度と信頼性が要求される分野に広く導入されている特徴を持つ。

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定義と原理

TIG溶接の定義は、溶融しないタングステン電極と不活性ガスによるアーク放電を利用する溶接方法である点に集約される。不活性ガスには主にアルゴンやヘリウム/a>が用いられ、空気中の酸素や窒素などの影響を排除することで、金属溶融部を安定かつ酸化しにくい状態に保つことが可能となる。アーク放電はタングステン電極先端と母材間に形成され、必要に応じて溶加材を外部から供給する。これにより高熱集中度と低スパッタが得られ、精密な溶接品質を実現する仕組みである。

TIGとは

TIG溶接のTIGとは、アルファベットのT、I、Gを並べたものである。Tはtungsten（タングステン、元素記号W）の頭文字で、I、Gは溶接時に不活性ガスを使用することを意味する。融点が非常に高く消耗しにくいタングステン（T）を電極として使い、その上に発生させた溶接アークとアルゴンやヘリウムなどの不活性ガスにより大気から遮断しながら溶接を行う。

使用機器と消耗品

TIG溶接を行うために必要な機器は、溶接電源、タングステン電極、トーチ、ガスボンベ、調整器などで構成される。溶接電源は定電流特性を持ち、アークの安定を維持するために電極に一定の電流を供給する役割を担う。タングステン電極には純タングステンのほか、トリウムやセリウムなどを微量に添加した各種タイプが存在し、それぞれ電流容量やアーク特性が異なる。消耗品としては外部から供給する溶加材が必要だが、タングステン電極自体は溶融しないため消耗が比較的少なく、長期的なコストを抑制できる利点がある。

特徴とメリット

TIG溶接の大きな特徴として、溶接ビードの仕上がりが美しく、極めて低スパッタであることが挙げられる。このため、仕上げ作業や後処理の手間を軽減し、最終製品の外観品質が重視される状況に適合しやすい。さらに、タングステン電極が溶融しない仕組みにより、溶融プールのコントロールが容易であり、高精度な溶接を可能にする。溶接時のヒューム発生量も比較的少なく、安全衛生上のメリットも期待できる。また、高熱集中度を得られるため、熱影響部(HAZ)の拡大を抑えたい場合に有効な選択肢となる。

特徴の一覧

  1. 電極が消耗しないのでアークが安定しており、美しいビードが形成できる。
  2. 不活性ガス（アルゴン、ヘリウムなど）により母材が空気と触れにくく、酸化被膜の発生を抑えられる。
  3. 低スパッタで仕上がりが美しい

代表的な適用例

TIG溶接は化学プラントや食品工場で使われるステンレス配管の接合、航空宇宙分野で用いられるチタン合金の溶接、自動車のエンジン部品やアルミホイールの修理など、さまざまな場面で活躍している。特にステンレス鋼は酸化に敏感であるため、不活性ガスによる保護効果が重要とされる分野である。航空機やロケットなどの高性能製品では、金属内部に不要物質が混入しないよう厳密なコントロールが求められるが、TIG溶接は安定したアークと優れたガスシールド効果により、こうした精密分野で信頼性を高める働きをする。

注意点と安全対策

TIG溶接においては、高温のアークや溶融プールを扱うため、基本的な溶接防護具や遮光面、手袋などの装備が必要となる。不活性ガスは酸素を含まず、有害ガスの発生は少ないものの、作業環境の換気やガス漏れ対策を怠ってはならない。また、タングステン電極を削る際には微細な粉じんが発生する可能性があり、局所排気装置や防護マスクを用いて作業者の健康を守る工夫が求められる。電極の先端形状や突き出し量などの設定を適切に行うことで、アークの安定性を高めつつ品質面のトラブルを回避できる。