軟鋼へのハルドックス溶接の総合ガイド

Hardoxハルドックス耐摩耗鋼板の軟鋼への溶接は、正確さと技術、そして両材料の完全な理解が要求される作業です。強固で信頼性の高い溶接を確実に行うための最良の方法や、必要とされる特定の溶加材や技術について疑問に思ったことがある方は、このサイトをご覧ください。この包括的なガイドでは、ハルドックス鋼と軟鋼のユニークな特性の理解から、高度な溶接技術の習得、熱膨張の違いの管理まで、プロセス全体を通して説明します。この記事を読み終える頃には、小規模なプロジェクトでも大規模な工業作業でも、完璧な溶接を行うために必要な知識をすべて身に付けていることでしょう。さあ、専門家になる準備はできましたか？さっそく始めましょう！

素材紹介

素材の基本を理解する

溶接に関しては、関係する材料を理解すること が極めて重要である。このセクションでは、ハルドックスと軟鋼の基本的な特性と、これらの特性が溶接方法にどのような影響を及ぼすかに焦点を当てます。

ハルドックス：高強度耐摩耗鋼

Hardoxは、高い硬度と強度で知られる耐摩耗鋼のブランドです。鉱業、建設、重機械など、耐久性のある強靭な材料を必要とする産業で広く使用されています。

• 構成:ハルドックス鋼は合金である。炭素が鋼を硬くし、マンガンが鋼の強度と靭性を向上させる。また、クロムは耐食性を高め、鋼の強度と靭性を向上させます。 硬度:ハルドックス鋼の硬度は400～600HBW（ブリネル硬度）で、摩耗や磨耗に非常に強い。
• アプリケーション:一般的な用途としては、ダンプトラックの車体、クラッシャー、その他摩耗の激しい機器などがある。

軟鋼：多用途で扱いやすい

低炭素鋼としても知られる軟鋼も、溶接でよく使われる材料である。延性、展性、溶接のしやすさの点で好まれている。

• 構成:軟鋼は炭素含有率が低い（0.05%～0.25%）。炭素含有率が低いため、高炭素鋼に比べて柔軟性があり、割れにくい。
• 機械的特性:軟鋼はハルドックス鋼に比べて軟らかく可鍛性に富み、成形や溶接が容易である。
• アプリケーション:多用途で費用対効果が高いため、建設業、自動車産業、製造業で一般的に使用されている。

ハルドックスとマイルド・スチールの主な違い

ハルドックスと軟鋼の違いを理解することは、効果的な溶接を行う上で不可欠です。ハルドックス耐摩耗鋼板は耐摩耗性に優れていますが、軟鋼は延性が高く溶接しやすいため、汎用用途に適しています。

熱的特性という点では、軟鋼はハルドックスに比べて熱伝導率が高い。同じ大きさの軟鋼とハルドックス鋼を熱した場合、軟鋼の熱はより早く拡散します。これは、水が平らな面と質感のある面を比べると早く広がるのと同じです。また、両者の熱膨張率の違いが問題を引き起こすこともある。これは、熱によって膨張する速度が異なる2つの材料を構造物に使用する場合と似ており、溶接継手に残留応力や潜在的な歪みが生じる可能性がある。

溶接技術を材料特性に適合させることの重要性

Hardoxハルドックス耐摩耗鋼と軟鋼の特性が異な るため、強度と信頼性の高い溶接を実現するには、特 定の溶接技術と配慮が必要である。

予熱およびインターパス温度制御

溶接前および溶接中の温度管理は、割れを最小 限に抑え、安定した溶接を行うために極めて重 要である。Hardoxハルドックス耐熱鋼の厚さと等級に よっては、予熱が必要な場合がある。これにより、溶接部分とそれ以 外の金属の温度差が小さくなり、水素誘起割れを 防ぐことができます。適切なパス間温度を維持することで、溶接部の機械的特性に悪影響を及ぼす可能性のある、溶接部の急冷を防ぐことができます。

フィラーメタルの選択

適切な溶加材を選ぶことは、ハルドックス鋼と軟鋼の両方に適合するために不可欠である。溶加材は、強靭で耐久性のある溶接を保証するために、両材料を補完する機械的特性を持つ必要があります。

• 低合金フィラー 金属:これらは、ハルドックスと軟鋼の溶接に 推奨されることが多い。低合金溶加材は、ハルドックスと軟鋼の両方に要求される強度と靭性に適合する、バランスの取れた元素の組み合わせを持っています。両材料と良好に結合し、作業中の応力に耐える溶接部を形成することができる。
• ハードフェーシング消耗品:耐摩耗性が重要な用途では、ハードフェーシング用消耗 品を使用することで、溶接部の表面特性を向上させる ことができる。

ハルドックスの特性と用途

Hardoxの主要特性

ハルドックス鋼は、その卓越した硬度で広く知られています。

硬度と耐摩耗性

これは、炭素、マンガン、ホウ素などの合金元素の組み合わせと、制御された焼入れプロセスによって達成され、ブリネル硬度スケールで測定される顕著な耐摩耗性をもたらします。例えば、Hardox 450の公称ブリネル硬度は450HBWです。この高い耐摩耗性により、Hardoxハルドックス耐摩耗鋼板は、過酷な作業環境における絶え間ない摩耗や摩擦に耐えることができます。

耐食性

Hardoxハルドックス耐摩耗鋼板は、主に耐摩耗性を目的として設計されていますが、耐食性にも優れています。鋼中のクロムが表面に保護酸化物層を形成し、錆やその他の腐食を防ぎます。このため、Hardoxハルドックス耐摩耗鋼板は、湿気や腐食性物質にさらされる可能性のある用途に適しています。

成形性と溶接性

Hardoxハルドックス耐摩耗鋼板は、従来の方法で成形・溶接が可能です。強度を失うことなく、曲げ、切断、成形が容易です。溶接に関しては、多くの場合、予熱や後加熱の必要なく溶接でき、複雑な加工に大きな柔軟性をもたらします。この溶接性は、Hardoxハルドックス耐摩耗鋼板を軟鋼などの他の材料と接合し、複合構造を作る上で極めて重要です。

ハルドックスの用途

建設・鉱山機械

建設および鉱業では、Hardoxハルドックス耐摩耗鋼板はその耐摩耗性により広く使用されています。ダンプトラックの車体はその典型例です。砂利や岩石のような研磨材の絶え間ない積み下ろしは、トラックボディの著しい摩耗を引き起こします。Hardoxハルドックス耐摩耗鋼板の高い耐摩耗性により、ダンプトラックの車体の寿命が延び、メンテナンス費用が削減されます。採掘作業のクラッシャーもHardoxハルドックス耐摩耗鋼板の恩恵を受けています。破砕機の部品は、激しい衝撃や摩耗にさらされますが、Hardoxハルドックス耐摩耗鋼板はこれらの力に耐え、破砕機の効率と耐久性を向上させます。

農業機械および大型機械

バケットやブレードなどの農業機械は、しばしば厳しい条件下で作動します。Hardoxハルドックス耐摩耗合金の強度と耐摩耗性は、これらの部品にとって理想的な材料です。Hardoxハルドックス耐摩耗鋼板製バケットは、土やその他の資材を掘ったり移動したりするのに使用され、長持ちします。ブルドーザーのような重機械のブレードは、より長い期間切れ味と形状を維持することができ、装置全体の効率と生産性を高めます。これらの部品にHardoxハルドックス耐摩耗鋼板を使用することで、メンテナンス間隔を延長し、ダウンタイムと運転コストを削減することができます。

軟鋼の特性と用途

軟鋼の特性

組成と機械的特性

軟鋼は低炭素鋼としても知られ、炭素含有量は 0.05%から0.25%の範囲である。炭素含有量が低いため、軟鋼は高い延性と展性があります。その機械的特性は以下の通りです：

• 延性と可鍛性:軟鋼は靭性を失うことなく容易に変形させることができ、様々な成形加工に適している。
• 良好な溶接性:標準的な溶接技術で、それ自体にも他の鋼種にも容易に溶接できる。
• 高い衝撃強度:軟鋼は耐衝撃性に優れており、動的荷重を受ける用途には極めて重要である。
• 引張強度:引張強度は高炭素鋼ほど高くないが、軟鋼の強度は建築フレームや鉄筋のような構造用途には十分である。

熱特性

軟鋼は熱伝導性に優れ、熱を効率的に伝えます。この特性は、溶接やその他の熱処理技術に有効で、熱を均一に分散させ、熱歪みのリスクを低減します。

軟鋼の用途

建設

引張強度が高く、環境要因に強い軟鋼は、建築、特に建築フレームや鉄筋に理想的です。軟鋼の延性と強度は、様々な荷重や応力に耐える建築フレームの構築に最適です。補強バー（鉄筋）はコンクリート構造物を補強するために使用され、動的荷重に耐えるための追加的な引張強度を提供します。

機械設備

機械製造分野では、軟鋼はその費用対効果と物理的特性から好まれている。主な用途は以下の通り：

• 機械部品:軟鋼は、良好な溶接性と十分な強度を必要とする様々な機械部品の製造に使用される。
• 機器製造:加工が容易で機械的特性が高いため、多様な産業機器の製造に適している。

パイプとポール

軟鋼の延性と溶接性は、パイプやポールの製造に最適です。これらには次のようなものがある：

• パイプライン:軟鋼パイプは、その強度と溶接の容易さにより、水、ガス、その他の流体の輸送に使用される。
• ユーティリティ・ポール:電線や通信線に使用される軟鋼製電柱は、必要な強度と耐久性を備えている。

調理器具とカトラリー

軟鋼は、その耐久性と耐高温性により、調理器具やカトラリー業界でますます人気が高まっている。用途は以下の通り：

• 調理器具:マイルド・スチールの鍋は、高温に耐えることができ、日常生活での耐久性に優れている。
• カトラリー:この素材の強靭さと成形のしやすさは、ナイフ、フォーク、スプーンの製造に理想的です。

必要な道具と材料

溶接設備

• 溶接機:選択した溶接技術に適した溶接機を選ぶ。MAG (GMAW)やTIG (GTAW)のような溶接法では、必要な電流と電圧の設定が可能で、正確なヒート・コントロールができる溶接機を選ぶこと。
• 溶接トーチまたは電極ホルダー:安定したグリップと効果的な電流伝達を提供する互換性のあるトーチまたはホルダーを選択します。

消耗品

• フィラーメタル:一般的な用途には、降伏強度が500 MPaまでの非合金または低合金消耗品を使用し、より高い強度が必要な場合は、降伏強度が900 MPaまでの消耗品を選択する。E7018のような低水素電極は、水素割れを最小限に抑えます。
• シールドガス:アルゴンと二酸化炭素の混合ガスを使用する。手溶接の場合は、アルゴンの18-20%二酸化炭素が適しているが、自動溶接の場合はスパッタを減らすために8-10%二酸化炭素が良い。

安全装置

• 溶接ヘルメット:紫外線、火花、破片から目と顔を保護するため、溶接用ヘルメットを着用する。
• 溶接手袋:断熱性があり、熱、火花、感電から保護する。正確な溶接のためには、フィット感があり、器用でなければならない。
• 溶接ジャケットまたはエプロン:火花や熱から体を守る。難燃素材を使用し、安全対策に欠かせないアイテムです。
• レスピレーター:溶接、特にプライマーの溶接では、ヒュームは有害です。レスピレーターはこれらのヒュームをろ過し、呼吸器系を保護するのに役立ちます。

準備ツール

• グラインダー:溶接前に、ハルドックスと軟鋼の表面をグラインダー で清掃する。錆、塗料、汚染物質を除去し、きれいな 溶接を確実にする。
• ワイヤーブラシ:ワイヤー・ブラシを使用すると、溶接部をより細部まで洗浄し、隙間に入り込んで小さな粒子を取り除くことができる。
• クランプ:溶接中にHardoxと軟鋼が動かないように固定し、正確なアライメントを確保する。
• 温度計:予熱温度と通過間温度を正確に測定すること。ほとんどのハルドックス鋼種では予熱温度が225℃必要であり、標準鋼種ではパス間温度がこれを超えてはならないため、これは極めて重要です。

高度な溶接技術

Hardoxハルドックス耐摩耗鋼板と軟鋼の溶接には、それぞれの特性を理解し、接合部の強度を確保するための特別な技術が必要です。ハルドックス耐摩耗鋼板はその高い硬度と耐摩耗性で知られ、軟鋼はその延性と溶接のしやすさで評価されています。これらの違いから、溶接手順には細心の注意が必要です。

予熱と冷却

材料、特にハルドックス耐火物の予熱は、水素によるクラックのリスクを最小限に抑えるために非常に重要です。推奨される予熱温度は、Hardoxの等級によって異なります：

• ハルドックス400および450:一般に、周囲温度が5℃（41°F）以上であれば、予熱は必要ない。
• ハルドックス500以上:ひび割れのリスクを減らすため、最低150℃に予熱する。

溶接部の弱点となる過熱を防ぐには、パス間温度 を一定に保つことも重要である。ほとんどのハルドックス鋼種では、パス間温度は 225℃（437°F）を超えてはならない。

消耗品の選択

降伏強度が500 MPaまでの低合金消耗品を使用することで、適合性を確保し、割れのリスクを低減します。Hardox 400および450の薄肉部には、900 MPaまでの高い降伏強度を持つ消耗品を使用することができ、低水素含有量を確保して割れを防止します。

シールドガス

手溶接の場合は、アルゴンと18-20%炭酸ガス の混合ガスを使用する。自動溶接の場合は、スパッタを減らし、溶接品質を向 上させるため、8-10%二酸化炭素との混合を推奨 する。

溶接後の熱処理

溶接後熱処理(PWHT)は一般的にオプションで あるが、Hardox 600のような高グレードには有 益である。PWHTは、溶接によって影響を受けた機械的 特性を回復させ、溶接部の強度と靭性を確実に 維持するのに役立ちます。

耐摩耗性ハードフェーシング

耐摩耗性が重要な用途では、ハードフェーシング消耗 品を使用することで、溶接部の表面特性を向上させ ることができる。この技法では、耐摩耗性材料の層を溶接表面に堆積 させ、耐久性を向上させる。

高度な溶接プロセス

TIG溶接 一方、MIG溶接は効率的で多様な位置に対応し、良好な溶け込みを実現する。

溶接パラメータの最適化

入熱の管理は、熱影響部（HAZ）の過度の拡 大を避けるために不可欠である。適切な熱管理は、溶接部が衝撃靭性を維持し、 割れのリスクを低減することを保証する。

特に薄板の場合、歪みを最小限に抑える溶接手 順を計画することが極めて重要である。バックステップ溶接や短いセグメントでの溶接 などの技術を使用することで、歪みを抑え、アライ メントを維持することができる。

ツールとリソース

WeldCalcアプリのようなツールを活用することで、特定の鋼種と溶接条件に基づいて、正確な溶接パラメーターを推奨することができます。 溶接方法.これは、溶接プロセスを正確に設定し、水素割れや HAZ軟化などのリスクを最小限に抑えるのに役立つ。

シールドガスの重要性

溶接におけるシールドガスの役割

シールド・ガスは、溶接、特にハルドックスや軟鋼のような異種金属を接合する際に、重要な役割を果たす。シールド・ガスは、溶接の品質と強度に直接影響する、いくつかの重要な機能を果たします。

大気汚染物質からの保護

シールド・ガスは、溶接プールの周囲に保護バ リアーを形成し、酸素や窒素などの大気ガスが 溶接部を汚染するのを防ぐ。これらの汚染物質は、気孔や酸化のような欠陥の 原因となり、溶接部を弱め、耐久性を低下させる。適切なシールド・ガスを使用することで、より 清潔で強固な溶接が可能になる。

アークの安定性と溶接品質

シールド・ガスの違いは、溶接アークの安定性に 影響を与える。例えばアルゴンは、非常に安定したアークを 発生させ、滑らかで安定した溶接をもたらす。炭酸ガスは、アークが乱れやすいが、溶け込みが深い。シールド・ガスの選択は、溶接の外観と品質に大 きく影響するため、特定の溶接用途に適したガス を選択することが不可欠である。

溶接溶け込みとビード形状

シールド・ガスは、溶接ビードの深さと形状を決 定する。ヘリウムは、幅が広く深い溶接ビードを生成 し、厚い材料に適している。一方、アルゴンは溶け込み幅が狭く、隅肉 溶接や突合せ溶接に理想的である。材料の厚みと希望する溶接特性に基づいて適切な シールド・ガスを選択することが、最適な結果を 得るための鍵である。

素材適合性

Hardoxハルドックス耐摩耗鋼板を軟鋼に溶接する場合、両材料に対するシールドガスの適合性が極めて重要です。一般的に使用される混合ガスは、 75%アルゴンと25%二酸化炭素です。この混合ガスは、溶け込みとアーク安定性の両方の必要性のバランスをとり、溶接を成功させるために必要な保護と性能を提供します。

コスト

シールドガスのコストは大きく異なる。炭酸ガスは一般に最も安価だが、スパッタの発生が多く、洗浄に時間を要することがある。アルゴンはその安定性から広く使われているが、コストが高い。ヘリウムは最も高価であるが、その理由の一 つは、より高い流量を必要とするため、全体的な消 費量と運転コストが増加するためである。溶接の用途によっては、性能とコスト のバランスを取るため、これらの混合ガスを使用す るものもある。例えば、アルゴンに二酸化炭素やヘ リウムを混合するのが一般的である。

正しいシールドガスの選択

材料の厚さ

厚い材料の場合、より深い浸透を得るためには、二酸化炭素含有量の高い混合ガスが必要になることが多い。最適なシールドガスを選択するためには、材料の厚さを評価することが不可欠です。

希望する溶接特性

特定の溶接作業では、安定したアークと深い溶け込みの どちらが重要かを検討する。アークの安定性ではアルゴンが好まれ、溶込み能 力では二酸化炭素の混合比率が高いものが選ばれ るかもしれない。

コストと効率

シールド・ガスのコストを、生産効率および 溶接後の洗浄要件と照らし合わせて評価する。二酸化炭素のような安価なガスは、初期コ ストを削減できるが、溶接の洗浄と仕上げに必要 な時間と労力を増加させる可能性がある。

一般的なシールドガス

アルゴン

アルゴンは、アークが安定し、非鉄金属や薄い材 料に適しているため、混合ガスのベースとし てよく使用される。汚染物質からの保護に優れ、きれいな 溶接を実現するのに役立つ。

二酸化炭素（CO2）

炭酸ガスは溶け込みが深く、鋼材の溶接に 費用対効果が高いが、スパッターの発生量が多 くなる。ハルドックス鋼と軟鋼の溶接には、アルゴンとの併用が一般的である。

ヘリウム

ヘリウムは、広く深い溶接形状が得られるため、厚い材 料の溶接に使用される。しかし、ヘリウムは高い流量を必要と し、価格も高いため、一般的な用途にはあまり使わ れていない。

効果的なシールドガス使用のヒント

流量とガス純度

溶接プールの周囲のシールドを一定に保つため に、十分なガス流量を確保すること。流量は、ガスの種類および溶接の形状によっ て異なる。さらに、汚染を防ぎ、一貫した溶接品質を確保 するために、高品質のガスを使用すること。

環境条件

管理された環境での溶接は、シールド・ガスに対す る大気の干渉を最小限に抑える。風や湿度などの要因はガス・シールドの性能に影響するため、安定した環境を維持することは溶接を成功させるために重要である。

シールド・ガスの重要性を理解し、ハルドックス鋼 の軟鋼溶接に適切な種類を選択することで、溶接工 は、最適な強度と外観を持つ高品質の溶接部を実現 することができる。

正しいフィラーメタルの選択

フィラーメタルについて

金属フィラーは溶接において重要な役割を果たし、異なる金属間に強固な結合を形成するために必要な材料を提供します。適切な溶加材を選ぶことは、ハルドックス鋼と軟鋼の両方と良好に機能し、耐久性のある溶接を実現するために不可欠です。

フィラーメタル選択における重要な要素

卑金属の適合性

フィラーメタルは、ハルドックスと軟鋼の両方に適合しなければならない。ハルドックス鋼は高強度耐摩耗鋼であ るため、耐摩耗性を損なうことなくその強度に 適合する金属フィラーが必要である。一方、軟鋼は強度が低いが延性が高いため、これらの特性をバランスさせるフィラーメタルが必要となる。

溶接プロセス

異なる溶接プロセスには、特定のタイプの溶加 金が必要である。例えば、MIG溶接ではソリッドワイヤーを使用するが、FCAW溶接では通常フラックス入りワイヤーを使用する。

機械的特性

選択した金属フィラーは、引張強さ、延性、硬度のバ ランスが取れていなければならない。これによ り、溶接部が脆くなったり弱くなったりするこ となく、操作上の応力に耐えることができる。

環境条件

温度変動や腐食性物質への暴露など、使用環境 を考慮すること。フィラーメタルは、劣化することなくこれらの条件 に耐えられるものでなければならない。

推奨フィラーメタル

70シリーズ フィラーメタル

E70S-6やE71T-1のような70シリーズの金属フィラーは、ハルドックスと軟鋼の溶接によく使用されます。これらの金属は強度と延性のバランスがよく、ハルドックス鋼の薄肉部に最適です。

• E70S-6:脱酸剤に優れたソリッドワイヤーで、軽いさびやミルスケールの上の溶接に最適。良好な溶接池コントロールと機械的特性を提供。
• E71T-1:アーク安定性に優れ、スパッタが少なく、機械的特性が良好で、全姿勢溶接に適したフラックス入りワイヤ。

90シリーズ フィラーメタル

厚い部分やHardoxハルドックス耐摩耗鋼板を溶接する場合は、E90C-K3のような90シリーズのフィラーメタルを推奨します。これらの金属フィラーは、Hardoxハルドックス耐摩耗鋼板の特性によりよく適合する高い引張強度を提供し、割れのリスクを低減します。

• E90C-K3:このフラックス入りワイヤは、高強度用途向けに設計されており、優れた靭性と機械的特性を提供します。厚肉の溶接に適しており、低温での耐衝撃性に優れています。

耐摩耗用特殊消耗品

さらなる耐摩耗性を必要とする用途には、ハードフェーシング用消耗品を使用する。これらは、溶接の表面耐久性を向上させ、高摩耗環境でも長持ちするように設計されている。

• ハードフェーシング電極:この電極は、溶接表面に耐摩耗層を形成し、摩 耗や衝撃からさらに保護する。通常、耐久性を高めるために最終パスで使用されます。

フィラーメタル使用のベストプラクティス

気孔の発生を防ぐため、溶接前にハルドックス鋼 と軟鋼の表面が清浄であることを確認する。急冷を避け、割れのリスクを減らすため、予熱温度と通過間温度を管理する。良好な溶け込みと最小限のスパッタのために、アルゴンと18-20% CO2のようなシールド・ミックス・ガスを使用する。

溶接工は、適切な溶加材を注意深く選択し使用す ることで、ハルドックス鋼と軟鋼の両方の機械的お よび操作上の要件を満たす、強靭で耐久性のある溶 接を実現することができる。

ステップ・バイ・ステップ溶接プロセス

準備とクリーニング

ワイヤー・ブラシまたはグラインダーを使用し て溶接部を徹底的に清掃し、水分、油分、腐食、不純 物を除去して気孔の発生を防ぎ、溶接部の強度を 確保する。ハルドックス鋼にプライマーがある場合は、 水平でない位置での溶接を容易にし、気孔率を 低減するために、プライマーの除去を検討してく ださい。

溶接消耗品の選択

溶接を成功させるには、適切な溶接材料の選択が 不可欠である。最大降伏強度が500 MPaの非合金または低合金 溶接材料を選択する。ハルドックス400および450の薄肉部には、最大900 MPaの高強度溶接材料をお選びください。予熱が不可能な場合、または被加工材が硬く 拘束されている場合は、オーステナイト系ステンレ ス鋼用消耗品を選択することもできる。

予熱とインターパス温度

溶接前および溶接中に適切な温度を維持するこ とは、欠陥を防ぐために極めて重要である。ハルドックス400および類似の鋼種の場合、厚さ20 mmまでは一般に予熱の必要はない。厚い部位の場合は、水素割れを防ぐために150～175℃まで予熱する。機械的特性を維持するため、パス間温度を推奨最高温度（通常225℃前後）以下に保つ。

シールドガスの選択

適切なシールド・ガスは、クリーンで強力な 溶接を保証する。MAG/GMA溶接には、アルゴン（Ar）と 二酸化炭素（CO2）の混合ガスを使用する。手動溶接の場合は、アルゴンに18-20% CO2を混合することを推奨し、自動溶接またはロボット溶接の場合は、8-10% CO2を混合することを推奨する。

溶接プロセス

溶接工程を正確に実行することが、高品質の 溶接を実現する鍵である。機械的特性を損なう熱影響部（HAZ）の過度な拡 大を避けるため、入熱を管理する。低入熱は、耐摩耗性と靭性を向上させる。残留応力を最小限に抑えるために、対称的な 溶接順序を使用する。過度の応力を避けるため、溶接の開始点と停止 点をコーナーから離して配置する。

溶接後の作業

溶接後の作業は、溶接の品質と性能の向上に 役立つ。溶接によって影響を受けた機械的特性を回復す るために、Hardox 600のような鋼種の溶接後熱処 理を検討してください。さらに、予熱温度が母材の硬度を損なわないよう に、摩耗の激しい部分には特殊な消耗品でハードフェーシングを施します。

ディストーション・コントロール

歪みの管理は、溶接の完全性を維持するために 不可欠である。特に薄い板では、歪みを最小にするために、 溶接手順を注意深く行なうこと。溶接中の応力分散を管理することで、ひずみを 抑えるために、溶接端は硬い方から緩い方へと 溶接する。

表面処理と予熱

表面処理

溶接部の徹底的なクリーニングから始める。これには、溶接の質に影響する可能性のある水分、 油分、腐食、不純物を取り除くことが含まれる。溶接前に、ワイヤー・ブラシまたはグラインダー を使用して、ハルドックスと軟鋼の両方の表面を 清掃する。気孔の発生を防ぎ、溶接部の強度を確保するため、この工程は非常に重要です。

ハルドックス表面にプライマーが塗られている場 合、プライマーを除去するかどうかを決める必 要がある。溶接部周辺のプライマーを除去することで、気孔率 を最小限に抑え、溶接工程を容易にすることができ ます。しかし、ハルドックス・プライマーは亜鉛含有量が 低いため、必要に応じてその上に直接溶接する ことができます。この決定を下す際には、溶接位置と気孔の可能 性を考慮してください。

予熱

予熱は、特に厚い部分には不可欠な工程である。予熱の主な目的は、水素割れを防止し、熱影響部 (HAZ)を管理し、溶接部の機械的特性を維持することである。予熱することで、急冷と熱応力による亀裂発生のリ スクを低減することができる。

温度ガイドライン

• ハルドックス400:厚さ20mmまでは、一般に予熱の必要はない。それ以上の厚さの場合は、予熱温度を150～175℃に保つ。
• 高湿度または低周囲温度:周囲の湿度が高い場合、または温度が40°F以下の場合は、予熱温度を適宜上げてください。
• 強固に拘束されたワークピース:硬く拘束されたワークや予熱できないワークには、オーステナイト系ステンレス鋼のような代替消耗品の使用を検討してください。

溶接工程では、母材の硬度と耐摩耗性を維持するた め、パス間温度が推奨範囲内にあることを確認す る。温度を注意深く監視し、必要に応じ て溶接速度と入熱を調節する。

その他の考慮事項

水素割れのリスクを最小限に抑えるには、低水素 溶接材料を使用し、溶接部を清潔で乾燥した状 態に保つこと。これによ り、割れの原因となる溶接プールへの水素の 侵入を防ぐことができる。

摩耗が激しい場所では、特殊な消耗品でハードフェーシングを施すことを検討してください。母材の硬度を維持するため、予熱温度が推奨 範囲内にあることを確認してください。

溶接部の最良の微細組織と衝撃靭性を達成するた めには、冷却時間に注意してください。推奨される冷却時間は、ハルドックス鋼種に 関する特定のガイドラインに記載されています。冷却時間を制御することで、溶接部で望ましい機械的特性を達成することができます。

溶接の実行

溶接機のセットアップ

溶接を開始する前に、溶接機が選択した溶接技 術に対して正しく設定されていることを確認してく ださい。MAG（GMAW）またはTIG（GTAW）溶接の場合、 機械の設定がHardoxハルドックス合金の軟鋼への 溶接に特有の要件と一致していることを確認してく ださい。

材料の位置決めとクランプ

溶接中の動きを防ぐため、ハルドックス鋼片と軟鋼片 をしっかりと位置決めし、クランプする。位置ずれを防ぎ、強固な接合部を確保するには、適切な位置合わせが重要です。

正しい電極またはフィラーワイヤーの選択

溶接プロセスおよび材料特性に基づいて、適切な 電極またはフィラー・ワイヤーを選択する。例えば、Hardoxには、降伏強度が500 MPaまでの低 合金フィラーを使用する。より高い耐摩耗性を必要とする場合は、ハードフェーシング用消耗品を検討してください。

溶接の開始

弧を描く

溶接の開始点でアークを発生させる。TIG溶接の場合、安定したアークを確保し、入熱を 制御するために、アーク長を短く維持する。MAG溶接の場合は、安定したワイヤー送給を行 い、アーク長を一定に保つ。

ルート・パスの作成

ルート・パスは、溶接継手の基礎を確立する最初の 溶接パスである。母材を融合させるために、十分な溶け込みを確保 する。安定した手さばきと一貫した速度を維持し、融 着不足や気孔のような欠陥を避ける。

入熱管理

入熱を制御することは、熱影響部（HAZ）の過度な拡 大を防ぎ、Hardoxおよび軟鋼の機械的特性を維 持するために非常に重要である。溶接速度と電流設定を調整し、過熱を防いで材 料の完全性を維持する。

インターパス温度のモニタリング

定期的にパス間温度を監視し、推奨範囲内に収まるようにしてください。これにより、Hardoxハルドックス耐摩耗鋼板の硬度と耐摩耗性を維持しながら、熱応力と亀裂を防ぐことができます。

後続パスの実行

パスの補充

ルート・パスの後、フィリング・パスを行ない、 溶接部を盛り上げる。各パスが前のパスとわずかに重なるようにし て、完全な被覆と強力な融合を達成する。欠陥を避けるため、溶接の速度と技術を一定に保つ。

キャップ・パス

最終パス（キャップ・パス）は、溶接面が平滑で 均一になるように注意して行なう必要がある。このパスは、溶接部を密閉し、強度と耐摩耗性 を高めるのに役立つ。

溶接の検査

溶接が完了したら、溶接部を目視検査し、必要 に応じて超音波検査やX線撮影などの非破壊検査 を行う。亀裂、気孔、不完全な融 着など、一般的な欠陥を探す。

溶接のクリーニング

スラグ、スパッタ、汚染物を除去するため、検査 後に溶接部を清掃する。これは、溶接の品質を評価し、溶接後の処理 のために表面を準備するのに役立つ。

溶接後処理の適用

Hardoxハルドックス耐摩耗鋼板の等級と用途に 応じて、応力除去や硬化処理などの溶接後処理を 検討する。これらの処理は、溶接によって影響を受けた機械的特性を回復し、溶接継手の耐摩耗性を高めるのに役立ちます。

最終検査

最終検査を実施し、溶接部が要求される仕様と規格 を満たしていることを確認する。トレーサビリティと溶接規格への準拠のため、工程と検査結果を文書化する。

熱膨張の管理

熱膨張を理解する

Hardoxと軟鋼のような異種金属を溶接する場合、熱膨張の基本を把握することが重要です。これらの金属は、加熱されると膨張と収縮の速度が異なるため、溶接部に応力が発生する可能性があります。

熱膨張の基本

• ハルドックス鋼:軟鋼に比べ加熱時の膨張が小さい。
• マイルド・スチール:軟鋼は熱を加えるとより膨張する。

この膨張率の違いは、溶接工程で応力を生じさせ、亀裂や歪みを引き起こす可能性がある。

緩和戦略

予熱と溶接後熱処理

溶接前に金属を予熱しておくと、熱応力が軽減される。徐々に温度を上げることで、溶接部分とそれ以外の金属の温度差を最小にし、応力を軽減します。Hardoxハルドックス耐摩耗鋼板の厚い部分の場合、予熱は非常に重要です。さらに、溶接後の熱処理は、残留応力をさらに緩和し、溶接部の特性を回復するのに役立ちます。

溶接デザイン

柔軟性を考慮して溶接継手を設計することで、熱膨張 による応力を緩和することができる。柔軟な継手設計と適切な継手準備により、強度が高 く欠陥のない溶接部が確保され、熱膨張に関連 する問題のリスクが低減される。

熱膨張を管理するための実践的なヒント

• モニター温度:温度計を使用し、予熱温度と通過間温度を正確に測定する。
• 制御熱入力:Hardoxを損傷させる可能性のある過熱を避けるため、溶接熱を調整してください。
• 低水素消耗品の使用:水素によるクラッキングを最小限に抑える。
• 徐々に冷却:急激な熱収縮による割れの危険性を減らすため、 溶接部はゆっくりと冷却する。

Hardoxハルドックス耐熱鋼と軟鋼の熱膨張を効果的に管理することで、両材料の長所をシームレスに活用し、強靭で耐久性のある溶接を実現することができます。

溶接後の熱処理

溶接後熱処理（PWHT）は、溶接部と母材両方の機械的特性を維持するのに役立つため、ハルドックス鋼を軟鋼に溶接する際には不可欠です。この工程は、溶接によって誘発される残留応力を緩和し、溶接部品の構造的完全性と寿命を大幅に改善するために極めて重要です。

溶接後熱処理の利点

PWHTにはいくつかの利点がある：

• ストレス解消:PWHTは、溶接中の不均一な加熱と冷却から生 じる残留応力を低減する。これらの応力は、溶接部の亀裂、歪み、早期破壊につながる可能性がある。
• タフネスの向上:溶接部を焼戻しすることにより、PWHTは材料の靭性と延性を高め、もろくなりにくく、衝撃や摩耗に強くなる。
• 機械的特性の回復:ハルドックス600のような特定のハルドックス鋼種では、溶接工程で影響を受けた元の硬度と靭性を回復するために、PWHTが不可欠です。

溶接後熱処理のタイミング

PWHTが必要なハルドックス鋼種

• ハルドックス600:硬度が高いため、機械的特性を回復させるためにPWHTが必要になることが多い。
• 厚いセクション:Hardoxの厚い部分の場合、PWHTは熱応力をより効果的に管理するのに役立ちます。

PWHTが必要な状況

• 高摩耗用途:溶接継手が大きな摩耗を受ける用途では、PWHTは 耐久性を高めることができる。
• 高ストレス環境:溶接構造物が大きな動的または静的荷重を受けると予想される場合、PWHTは溶接部の完全性を確保するために極めて重要である。

溶接後熱処理のステップ・バイ・ステップ・ガイド

1.ワークを予熱する

PWHTを開始する前に、被加工材全体を均一に予 熱する。これは、溶接部と母材間の温度勾配を低減し、 熱衝撃のリスクを最小限に抑えるのに役立つ。

2.希望の温度まで加熱する。

溶接継手を推奨PWHT温度まで徐々に加熱する。Hardox 600の場合、これは通常約550℃（1022°F）です。温度分布が均一になるよう、制御された加熱方法 を使用してください。

3.PWHT温度でのソーク

被加工材を所定の時間、PWHT温度に維持する。浸漬時間は通常、材料の厚さによって異なる。一般的な目安は、厚さ1インチにつき1時間です。

4.制御された冷却

浸漬期間終了後、被加工材をゆっくりと均一に冷却する。急冷は、残留応力を再導入し、PWHTの利点を否定 する可能性がある。制御された冷却は、断熱環境を使用するか、炉 温を徐々に下げることで達成できる。

モニタリングと品質管理

• 熱電対の使用:ワークの各所に熱電対を設置し、温度を正確にモニターします。これにより、ワーク全体が均一にPWHT温度に到達し、維持されます。
• プロセスを記録する:温度、浸漬時間、冷却速度など、PWHT工程 全体を文書化する。この記録は、溶接規格への準拠を確認するのに役立ち、将来の検査の参考資料となる。
• 溶接の検査:PWHT後、溶接部を徹底的に検査する。超音波検査やX線透視検査などの非破壊検査手 法は、熱処理工程で発生した可能性のある欠陥の 検出に役立つ。

考察と注意事項

• オーバーヒートを避ける:推奨PWHT温度を超えると、Hardoxおよび軟鋼の機械的特性が劣化する可能性がある。
• 均一加熱:歪みや不均一な応力分布を防ぐため、均一な加熱と冷却を行う。
• メーカーガイドライン:最良の結果を得るためには、鋼材メーカー（Hardoxの場合はSSABなど）が提供する特定のPWHTガイドラインに必ず従ってください。

ケーススタディと実例

焼き入れ鋼工具を軟鋼部品にうまく接合するために、次のような手順を踏んだ：

1. 予熱:硬化鋼は、熱応力とクラックのリスクを最小限に抑えるため、500°F（260℃）に予熱された。
2. 溶接プロセス:TIG溶接は、その精度と制御性から選ばれた。クラックのリスクをさらに低減するため、低水素溶加材が使用された。
3. 冷却:徐々に冷却することで急激な温度変化を防ぎ、ひび割れのリスクを低減した。

この事例は、硬化鋼と軟鋼の熱膨張の違いを管理する上で、予熱と制御冷却が重要であることを実証した。

カスタムハーフシャフト

別の例では、高性能車用のカスタムハーフシャフトを、硬化鋼シャフトと軟鋼スリーブを接合して製作した。次のような方法が用いられた：

1. 予熱:硬化鋼シャフトは、熱応力を軽減するために232℃（450°F）に予熱された。
2. 溶接技術:低水素溶加材によるTIG溶接を採用し、強固で信頼性の高い接合を確保した。
3. 溶接後の検査:欠陥がないことを確認するため、非破壊検査法を用いて溶接継手を検査した。

この例は、TIG溶接の有効性と、硬化鋼と軟鋼の強固な溶接を実現するための予熱の必要性を浮き彫りにした。

建設申請

ある建設プロジェクトで、軟鋼板を重機に使われる硬化鋼部品に溶接する必要があった。その手順は次のようなものだった：

1. 予熱:硬化鋼部品は、クラックを防ぐために204°C（400°F）に予熱された。
2. 溶接プロセス:TIG溶接は、その精度と入熱を制御できることから選ばれた。軟鋼の特性に合った溶加材を使用した。
3. 冷却:溶接を損なう可能性のある残留応力の発生を避けるため、部品は徐々に冷却された。

この例は、適切な溶加材を選択し、溶接中の入熱を管理することがいかに重要であるかを浮き彫りにしている。

ハルドックス450溶接

マルテンサイト組織で知られるハルドックス450の溶接には、独特の課題があります。具体的なプロジェクトでは、以下の方法が適用されました：

1. 予熱:Hardox 450は、クラック防止のため推奨温度範囲に予熱した。
2. 溶接技術:ER 70S-6とE 7018フィラー・ロッドを使用したTIG溶接を行なった。この組み合わせは、溶接部の機械的特性を維持した。
3. 溶接後の処理:制御された冷却により、溶接部は強度を維持し、もろくなるのを防いだ。

この例では、ハルドックス450の溶接に必要な、溶加材 の選択や予熱の重要性など、具体的な考慮事項が説明さ れている。

ハルドックスと軟鋼の溶接のベストプラクティス

材料の準備

溶接部の清掃

溶接部を徹底的に清掃し、水分、油分、錆などの汚染物質を取り除きます。これは、溶接部の欠陥を防ぎ、Hardoxハルドックス耐摩耗鋼板と軟鋼の強固な結合を確保するために非常に重要です。

プライマーとコーティングの除去

Hardoxハルドックスにプライマーやコーティングが ある場合は、溶接部から取り除いてください。こうすることで、気孔率を最小限に抑え、より良い溶接結果を得ることができます。

溶接消耗品の選択

低合金消耗品

一般的なハルドックス鋼種には、500MPaまでの強 度を持つ低合金消耗材を使用する。ハルドックス400および450の薄肉部には、 堅牢な溶接を保証するため、900 MPaまでの高 強度消耗品を検討してください。

ハードフェーシング

磨耗の激しい部分には、耐磨耗性を高めるた め、特殊な消耗品を使ってハードフェーシングを施 す。これにより、溶接部品の寿命が延びる。

温度管理

プリヒート温度とインターパス温度

水素割れを防止し、溶接の完全性を維持するた め、予熱温度とインターパス温度を綿密に管理す る。通常、Hardoxハルドックス耐摩耗鋼板は、Hardox 600のような高級鋼種でない限り、室温での予熱を必要としません。

溶接後熱処理 (PWHT)

ハルドックス600のような鋼種では、溶接によって 影響を受けた機械的特性を回復するために、 溶接後の熱処理を考慮すること。この工程は、溶接部の強度と靭性を 維持するために不可欠である。

シールドガス

適切な混合ガス

MAG溶接には、アルゴンと二酸化炭素（CO2） の混合シールドを使用する。手動溶接には18 - 20% CO2、自動溶接には8 - 10% CO2の混合ガスが推奨される。これは、溶接プールを大気汚染から保護すること で、清潔で強固な溶接を保証するのに役立つ。

溶接技術

入熱管理

溶接の機械的特性を損なう熱影響部（HAZ）の過度 な拡大を避けるために、入熱を制御する。低い入熱を維持することは、溶接部の耐摩耗性と 靭性を向上させる。

TIG溶接

TIG溶接は、特に複雑な継手において、その精 度と制御性のために好まれている。この技法は、入熱をよりよく制御でき、よりきれいな溶接ができる。

ディストーション・コントロール

溶接順序の計画

溶接順序を注意深く計画し、特に板厚の薄い部 分の歪みを最小限に抑える。熱を均等に分散させ、残留応力を減らすため に、対称的な溶接順序を使用する。

クランプと固定具を使う

溶接中に材料が動かないよう、クランプや固定具 を用いて固定する。こうすることで、アライメントを維持し、歪みのリ スクを軽減することができる。

実践的なヒント

• モニター温度:予熱温度と通過間温度を定期的に監視し、推奨範囲内に保つ。
• 低水素電極の使用:これらの電極は、水素によるクラックのリスクを最小限に抑えるのに役立ちます。
• 徐々に冷却:熱収縮による割れのリスクを減らすため、溶接継手は徐々に冷却する。

これらのベスト・プラクティスに従うことで、溶接工はハルドックス鋼と軟鋼の間の強固で耐久性のある接合部を実現し、溶接構造物の性能と寿命を確保することができます。

よくある質問

以下は、よくある質問に対する回答である：

ハルドックスを軟鋼に溶接する場合のベスト・プラクティスは？

耐摩耗性鋼であるハルドックス鋼を、延性 があり溶接しやすい軟鋼に溶接する場合は、 以下のベスト・プラクティスに従うこと。一般的なハルドックス鋼種には最大500 MPaの降伏強度を持つ非合金または低合金のものを使用し、より薄いハルドックス鋼種には最大900 MPaのものを使用する。ハルドックス600のような高グレードは予熱が必要な場合があるため、予熱温度と通過間温度を適切に維持する。広い熱影響部を避けるため、入熱を制御する。シールド・ガスには、アルゴンと二酸化炭素の 混合ガスを使用する。溶接部は清潔に保つ。高級ハルドックスには、溶接後の熱処理を考慮 する。摩耗の激しい部分にはハードフェーシング を施す。歪みを制御するために手順を計画し、バック・ ステップ溶接などの技術を使用する。応力の大きい場所での溶接の開始や停止を 避け、ギャップ・サイズを3 mm以下に保つ。

Hardoxを軟鋼に溶接する場合、どのような溶加材を使用すればよいですか？

Hardoxハルドックス耐熱鋼を軟鋼に溶接する場合、適切なフィラーメタルを選択することが、強靭で信頼性の高い溶接を実現する上で極めて重要です。この用途では、一般的に500 MPaまでの降伏強度を持つ非合金または低合金フィラーメタルを推奨します。具体的には、ER70SまたはER70Tフィラー・メタル が、その適合性と性能から一般的に使用されてい る。これらのフィラーメタルは、特にHardoxの熱影響部（HAZ）における水素誘起割れを防止するために不可欠な低水素含有量を確保します。さらに、MAG (Metal Active Gas)およびTIG (Tungsten Inert Gas)溶接用のソリッドワイヤーは、低水素の要件を満たし、接合部に良好な機械的特性をもたらすため、適しています。

ハルドックス耐熱鋼を軟鋼に溶接する場合、熱膨張の違いをどのように管理すればよいですか？

高強度耐摩耗鋼であるHardoxを軟鋼に溶接する際、熱膨張の違いを管理することは、残留応力と歪みを防止するために極めて重要です。まず、溶接中の熱勾配を小さくするために材料を予熱し、次に制御冷却を使用して、両方の金属が同様の速度で冷却されるようにします。水素割れを防ぎ、溶接の完全性を維持するた め、適正なパス間温度を維持する。継手の強度要件に合った適切な溶接材料を選 択する。熱影響部の過度の拡大を避けるため、入熱を 制御する。Hardox 600のような特定のHardox等級に ついては、溶接後の熱処理を検討する。これらの手順は、強靭で耐久性のあ る溶接の達成に役立つ。

ハルドックスを軟鋼に溶接する前に予熱が必要なのはなぜですか？

高い硬度と引張強度を持つ耐摩耗鋼ハルドックス を、延性の高い軟鋼に溶接する前に、予熱が必 要である。予熱は、溶接部と母材間の熱勾配を最小限に抑えることで、割れのリスクを低減する。予熱はまた、水分を追い出し、気孔の原因となる 水素の吸収を防ぐ。予熱は、微細構造を改善するために溶接部の冷却 速度を遅くし、機械的特性を向上させる。さらに、熱膨張係数の異なる材 料を接合する際の熱応力を低減することで、 変形を最小限に抑えることができる。

ハルドックスと軟鋼の溶接には、どのようなシールド・ガスが最適ですか？

ハルドックス鋼の軟鋼溶接に最適なシールド・ガ スは、一般的にアルゴン-二酸化炭素（Ar-CO2）混 合ガスである。これらの混合ガス は、アークの安定性、溶け込み、ビードの外観のバ ランスを取り、強力な溶接を実現するのに不可欠であ る。手動溶接の場合、良好な溶け込みと管理可能なスパッ ター・レベルを提供するため、アルゴン中に 18-20% CO2を含む混合ガスが推奨される。自動溶接またはロボット溶接では、スパッタ を減らし効率を高めるため、アルゴン中8-10% CO2混合溶 接が好まれる。シールド・ガスに少量の酸素 (O2) を加えると、アークをさらに安定させ、スパッ ターを減らすことができるが、これは特定の溶接条 件に左右される。適切なシールド・ガスを選択することで、耐摩耗性 の高いハルドックス鋼と汎用性の高い軟鋼を接合す る際、高品質の溶接が保証される。

溶接中にAWS規格に準拠していることを確認するにはどうすればよいですか？

ハルドックス鋼の軟鋼への溶接において、AWS 規格に確実に準拠するためには、いくつかの重要な慣行に従うことが不可欠である。第一に、すべての溶接工がAWS D1.1規格に従って適切な資格 を取得していることを確認すること。これには、溶接工の技能と技 術を検証する性能試験が含まれる。溶接工が定期的に同じ工程を使用する場合は、 継続的な資格認定が必要である。

第二に、溶接会社をAWS認定溶接ファブリケ ーターとして認定することで、AWS規格の遵守と品 質管理への取り組みを証明することができる。この認証には、企業のプロセスと品質保証の実践に関する厳格な評価が含まれる。

第三に、適切な非破壊検査（NDT）方法を選択す ることが、欠陥を早期に発見し、溶接の完全性を 確保するために極めて重要である。一般的な非破壊検査法には、厚肉部に対する 超音波検査や、強磁性材料の表面亀裂に対する磁 性粒子検査がある。AWSが推奨する非破壊検査方法を用いて、 定期的な検査を実施する必要がある。

さらに、検査とNDT結果の詳細な記録を維持することは、規制遵守のために重要である。すべての製造活動を文書化し、安全規制の遵守を保証する品質管理システムの導入も不可欠です。

これらの慣行に従うことで、産業界はリスクを軽減し、不具合を防止し、溶接作業中のAWS規格への準拠を確保することができる。