溶接の基礎とものづくりへの応用

溶接は古代からある基盤技術である。現在の構造物はほとんどが溶接構造でできており、接合はものつくりの基本となる技術であると考えられる。 　本セミナーにおいて、初めに接合の意義、歴史 (アーク溶接や抵抗溶接の古代から現在までの移り変わり) について説明する。 　次に各種の接合法について基礎とその応用について解説する。先ず、機械的接合法は、ボルト・リベット、セルフピアシングリベット (SPR) 、カシメ、接着などについて原理、特徴などについて述べ、新しい技術についても紹介する。 　そして、冶金的接合法について説明する。冶金的接合は大きく分けて融接 (溶接) 、圧接、ろう接に分かれる。融接にはアーク溶接、抵抗溶接、ガス溶接、電子ビーム溶接、レーザ溶接がある。それぞれの手法について原理、特徴、適用例などについて説明する。圧接には、ガス圧接、拡散接合、摩擦攪拌、超音波接合などがあり、各々の原理、特徴、適用例を説明し、その中で新しい技術も紹介する。最後に、ろう接について原理と特徴、レーザを使った新しい方法などについて述べる。 　本セミナーでは接合の基礎から応用まで、プラントメーカーや材料メーカーの若手技術者、また現場の技術者が理解できるようにわかり易く説明したい。本セミナーは、メーカーの現場の技術者や設計技師にも実務を行う上で大いに役立つと考える。

1. 概説
   1. 接合の意義
      1. 接合とは
      2. 接合の歴史
         1. 古代
         2. 近代
            1. アーク溶接
            2. 抵抗溶接
         3. 現代
2. 各種接合法
   1. 機械的接合
      1. 機械的接合の種類
      2. 機械的接合の特徴
         1. 機械的接合の長所
         2. 機械的接合の短所
      3. 機械的接合部の接合強度
         1. 接合強度のJIS規格
         2. 機械的接合法と抵抗スポット溶接の強度比較
      4. 機械的接合の適用例
      5. 接着
         1. 接着の原理
         2. 接着の前処理
            1. 簡易清掃 (脱脂)
            2. 機械洗浄手法
         3. 接着剤の強度
         4. 分子接合 (新技術)
   2. 冶金的接合
      1. 融接 (溶接)
         1. 溶接の長所と課題
         2. MIG溶接
            1. 直流MIG
            2. 交流MIG
         3. レーザ溶接
            1. 特徴
            2. 種類
               1. CO2レーザ
               2. YAGレーザ
               3. パルスYAGレーザ
               4. 半導体レーザ (LD)
               5. デイスクレーザ、ファイバーレーザ
         4. レーザ・アークハイブリッド溶接
            1. 特徴
            2. 継手性能
            3. 適用例
         5. 電子ビーム溶接
            1. 真空電子ビーム溶接
            2. 非真空電子ビーム溶接
               1. 特徴
               2. 適用例
         6. 抵抗スポット溶接
            1. 原理
            2. 溶接部の電流密度
            3. 接触抵抗
            4. 溶接部の冷却
            5. 溶接部の温度分布
            6. 抵抗スポット溶接部の特徴
            7. 溶接欠陥とその対策
            8. 抵抗スポット溶接の3大条件とその設定
               1. 溶接電流
               2. 通電時間
               3. 電極加圧力
            9. アルミニウム合金と低炭素鋼の抵抗スポット溶接条件例
            10. 異なる板厚・材質の組み合わせ
                1. 異なる板厚の場合
                2. 異なる材質の場合
            11. 厚板のスポット溶接
                1. 接合強度
                2. 接合部の断面観察
            12. 極性効果
                1. ナゲット形成への影響
                2. 被溶接材表面への電極銅の付着とその影響
            13. 表面処理
                1. 酸化皮膜除去
                2. 表面処理後の放置時間の影響
            14. 溶接部に発生するブローホールおよび割れとその防止策
                1. ブローホールおよび割れ
                2. 防止策
            15. 鋼材とアルミニウム合金の異材接合 (新手法)
            16. 溶接品質モニタリング
                1. 電極変位による方法
                2. 電極間電圧または電極間抵抗による方法
                3. 超音波による方法
      2. 圧接
         1. 拡散接合
            1. 原理と特徴
            2. 種類
            3. 拡散接合の接合強度および特性
               1. 接合強度
               2. 断面ミクロ組織
               3. EPMA分析結果
            4. 大気中における拡散接合
            5. 拡散接合の適用例
         2. 摩擦攪拌
            1. 原理と特徴
            2. 継手の特性 (5000系および6000系アルミニウム合金)
               1. 引張強度
               2. 衝撃値
               3. 変形量
               4. 時効処理の効果
            3. 継手特性 (A2024およびAC4Cアルミニウム合金)
               1. 断面マクロ
               2. 引張強度
            4. インロー突合せ継手の特性 (アルミニウム合金パイプと丸棒)
               1. 硬さ分布
               2. クリアランスと破断荷重
               3. 内部欠陥の影響
            5. 継手特性 (6000系アルミニウム合金押出し形材)
               1. 断面マクロ
               2. 引張強度
               3. 硬さ分布
               4. 熱サイクル
            6. 接合可能条件
            7. 接合欠陥
            8. 異材接合
            9. FSW異材接手の断面マクロ
            10. 薄板および厚板の接合
            11. FSWの自動車、鉄道車両、航空宇宙関係への適用
         3. 摩擦攪拌点接合 (新しい技術)
            1. 原理と特徴
            2. 継手の強度特性
               1. 引張剪断強度
               2. 引張剪断試験後の外観と断面マクロ
            3. アルミニウム合金と鋼板のFSSW接合
               1. 原理と特徴
               2. 引張剪断強度
               3. 断面ミクロ
               4. EPMA分析結果
            4. 鋼板同士のFSSW接合
            5. FSSWの自動車への適用例
         4. 超音波接合
            1. 金属の超音波接合
               1. 超音波接合装置
               2. 特徴
               3. 超音波接合のメカニズム
               4. 超音波接合実施例
               5. 超音波ワイヤボンデイング
               6. 電鉄用パワーモジュールの端子接合
               7. ピンポイント接合
               8. 薄板接合
            2. プラスチックの超音波溶着
               1. 超音波溶着機
               2. 超音波溶着の原理
               3. 特徴
               4. 溶接方法
               5. 直接超音波溶接法
               6. 伝達超音波溶接法
               7. 超音波溶着の溶接以外への適用
            3. 異種金属の超音波接合実施例
               1. アルミニウム合金/鉄鋼
               2. 中間材を挿入した場合
               3. 中間材を用いない場合
            4. セラミックス/金属
               1. 接合可能領域
               2. 超音波接合材の接合強度
               3. インサートの効果
               4. 接合メカニズム
            5. ガラス繊維強化熱可塑性プラスチックの超音波接合 (新しい技術)
               1. 超音波接合可能領域
               2. 接合部の強度
               3. 強化法および継手形状の接合強度に及ぼす影響
               4. 接合のメカニズム
         5. ろう接
            1. 特徴
            2. ろう付性
            3. アルミニウム合金と鉄鋼の異材継手へのレーザろう付の適用 (新しい技術)
               1. 断面マクロ
               2. 断面ミクロ組織
               3. 継手強度
               4. レーザろう付の適用例
            4. アルミニウム合金とセラミックスの異材継手へのろう付けの適用
               1. 剪断強度