サブマージアーク溶接：原理、特徴、応用

 1.サブマージアーク溶接の原理

サブマージアーク溶接の原理を図5-32に示す。導電性ノズル10からフラックス9が流出した後、組み立てられた母材1上に均等に盛られ、ワイヤ送給ローラ12、コントロールボックス6を介して溶接ワイヤ11が溶接アーク部に送給される。溶接電源の両端はそれぞれコントロールボックスとワーク（母材）に接続されている。ワイヤ送給機構、導電ノズルおよびコントロール・ボックスは、溶接アークを移動させるために台車に搭載される。溶接工程は、コントロール・ボックスのボタンを操作することで自動的に制御される。

 2.サブマージアーク溶接の特徴

 (1) サブマージアーク溶接の利点

 1）高い生産効率。

溶接ワイヤの導電性ノズルの延長長さが短いため、より大きな電流を使用でき、フラックスとスラグが絶縁効果を持つため、熱効率が向上する。そのため、溶接ワイヤの溶融係数が大きく、溶接部の溶け込み深さが大きく、溶接速度が速い。 溶接速度 は速い。

 2) 良好な溶接品質。

一方では、フラックスとスラグが溶融プールと溶接部に接触する空気を遮断するため、特に風の強い環境では良好な保護効果が得られる。

そのため、総合的な機械的特性が高く、溶融池の結晶化時間が長く、冶金反応が十分で、欠陥が少なく、溶接部が滑らかで美しい。

 3) 溶接材料と電気エネルギーの節約。

サブマージアーク溶接は、被覆アーク溶接に比べて溶け込み深さが深いため、同じ板厚のワークを溶接する場合、開先が不要、または小開先で済むため、溶接部に充填される溶接ワイヤの量が減り、加工時間と電気エネルギーを節約できる。

また、アーク熱が集中するため、空気中への熱放散が少なく、金属スパッタや蒸発による熱エネルギーロスや金属ロスが少ない。

 4) 厚い部品の溶接に適している。

その溶接ワイヤの延長長は短く、より細い溶接ワイヤはより大きな溶接電流を使用することができる（サブマージアーク溶接の電流密度は100～150A/mmに達することができる）。

 5）良好な労働条件

サブマージアーク溶接は、自動化・機械化が容易で、労働強度が低く、操作が簡単で、アーク放射がなく、煙の放出も少ない。

 (2)サブマージアーク溶接の欠点

サブマージアーク溶接は、継手に対して高い 加工基準と組立基準を要求し、水平またはわずかに 傾いた姿勢でしか行えない。長い継ぎ目の溶接にのみ適している。アルミの継ぎ目、小径の円周継ぎ目、狭い位置での溶接には一定の制限がある。薄板の溶接には適さない。100A未満の電流では、アークの安定性が非常に悪い。

 3.サブマージアーク溶接の適用範囲

サブマージアーク溶接の適用範囲を表5-12 に示す。サブマージアーク溶接は、ニッケル基合金や銅合金の溶接、耐摩耗合金、耐食合金、複合鋼材の肉盛溶接にも使用できる。造船、ボイラー、圧力容器、橋梁、クレーン機械、冶金機械製造などで最も広く使用されている。

 表5-12 サブマージアーク溶接の適用範囲