非消耗電極(タングステン)を使用した溶接。Tungsten Inert Gasの略で、タングステン－不活性ガス溶接の意味であり、不活性ガスはアルゴンが一般的に用いられる。
タングステンの融点は金属の中で最も高い。作業が長時間にわたっても高温に耐え続けることができ、電極が溶接中にほとんど溶融しないので、ティグ溶接の分類は非消耗電極式アーク溶接になる。
ステンレス材に良く利用される
アルミニウムやアルミニウム合金
アルミニウムやアルミニウム合金で交流電源の採用が推奨される理由
- アルミニウム合金の溶接に際しては、母材表面に存在する高融点な酸化被膜を除去することが必要である。この酸化被膜の除去に対しては、陰極点のクリーニング作業がきわめて有効である。交流溶接では陰極点のクリーニング作用が利用できる
- 電極プラスの半サイクルでクリーニング作業を利用できる結果、電極マイナスの半サイクルではアークが安定して、深溶け込みを確保できる
- 電極プラスでは電極(タングステン)が加熱され、電極の消耗が著しく、大電流が使用できない。交流電流を使用すると、電極マイナスの半サイクル時に電子放出による電極の冷却作用が働いて電極温度の上昇が抑制され、電極の消耗が抑えられ、 比較的大電流が使用できる
詳細説明
ティグ溶接（TIG溶接）とは
ティグ溶接（TIG溶接）は、「Tungsten Inert Gas welding」の略で、日本語では「タングステン不活性ガス溶接」と呼ばれます。主に不活性ガスとしてアルゴンやヘリウムを用い、非消耗性のタングステン電極を使ってアークを発生させる溶接法です。ティグ溶接は、非常にクリーンで高品質な溶接が可能なことから、航空宇宙、原子力、食品機械、精密機器、化学装置など幅広い分野で用いられています。
ティグ溶接の基本原理
ティグ溶接は、タングステン電極と母材の間に発生する電気アークで母材を局所的に加熱し溶融させて接合する方法です。溶加材（ワイヤー）は必要に応じて手動で供給しますが、溶加材なしで母材同士を溶接することも可能です。
- タングステン電極：融点が約3422℃と非常に高く、溶けずにアークを維持します。
- 不活性ガス（アルゴン、ヘリウムなど）：溶接部を大気の酸素や窒素から保護し、溶接品質を向上させます。
- アークの安定性：細く安定したアークが特徴で、薄板や精密部品の溶接に適しています。
ティグ溶接の特徴
1. 高品質な溶接が可能
不活性ガスの保護により、溶接部に酸化や窒化が発生しにくく、スパッタ（飛び火花）がほとんど発生しません。そのため、溶接部は非常に美しく滑らかで、後処理が少なく済みます。
2. 幅広い材料に対応
ステンレス鋼、アルミニウム、銅合金、チタン、ニッケル基合金など、多様な金属材料に対応できます。特に薄板や精密部品の溶接に優れています。
3. 薄板溶接に適している
アークが細く、熱入力が少ないため、薄板の溶接で母材の変形や歪みを抑えられます。
4. 溶接速度は遅め
精密な溶接ができる反面、溶接速度は比較的遅く、作業効率が低いことがあります。
ティグ溶接の構成要素
- 溶接電源：直流（DC）や交流（AC）が選べる。ステンレスやアルミでは交流が多用される。
- タングステン電極：純タングステンや希土類元素添加タングステン（セリウム、ランタンなど）があり、使用目的により選択。
- ガス供給装置：アルゴンやヘリウムの不活性ガスを安定供給。
- トーチ：電極とガスノズルが組み込まれている溶接トーチ。
直流（DC）と交流（AC）ティグ溶接の違い
- 直流（DC）ティグ溶接
主に鉄鋼、ステンレス鋼、銅合金の溶接に使われます。アークは安定し、深い溶け込みが得られます。極性は電極が負極（DCEN）となることが一般的です。 - 交流（AC）ティグ溶接
主にアルミニウムやマグネシウムの溶接に使用。交流により、酸化膜を除去するスクラビング効果が得られ、良好な溶接が可能です。
ティグ溶接の作業手順
- 準備：母材の表面を清掃・脱脂し、酸化膜や油分を除去。
- セッティング：電流値、ガス流量、極性など溶接条件を設定。
- 溶接開始：トーチ先端のタングステン電極からアークを発生させる。
- 溶加材の供給（必要な場合）：手で溶加棒を供給しながら溶接。
- 溶接完了後：溶接部が冷えるまでガスシールドを継続して溶接面の酸化を防ぐ。
ティグ溶接のメリット
- 高品質で美しい溶接ビード
- 薄板から厚板まで幅広く対応
- 多様な材料の溶接に適用可能
- スパッタや溶接スラグが発生しにくい
- 非消耗電極のため交換頻度が低い
ティグ溶接のデメリット・課題
- 溶接速度が遅い（作業効率が悪い）
- 溶接技術の習得に時間がかかる
- 自動化には高度な装置が必要
- 高価な装置・消耗品（ガス、電極）を必要とする
応用例
- 航空宇宙産業：高精度が求められる薄肉構造物の溶接。
- 食品・医薬品設備：クリーンで滑らかな溶接面が必要なステンレス配管。
- 化学プラント：耐腐食性の高い特殊合金の溶接。
- 芸術作品や家具：美観重視の精密溶接。
まとめ
ティグ溶接は高品質・高精度な溶接を実現する技術として、幅広い産業分野で不可欠な溶接方法です。特にステンレス鋼やアルミニウムなどの難溶接材料や薄板に対して強みを発揮します。技術習得の難易度やコスト面の課題はありますが、精密かつ高品質な溶接が求められる現場では標準的な溶接法となっています。
