# シート金属の溶接ひずみ制御：順序と治具

> シート金属の溶接ひずみ制御：溶接収縮の原因、4種類のひずみ、設計による防止、治具、溶接順序、平坦度の測定。

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## このページの内容

- 溶接収縮が部品を変形させる理由
- 4種類のひずみ
- 設計による防止
- 変形を抑える溶接順序
- 治具：応力を固定せずに拘束する
- 変形の工程比較
- すでに変形が発生した場合
- よくある誤り
- 関連シートメタルページ
- よくある質問

# 溶接ひずみ制御
溶接変形は施工不良 — ではなく、設計によって回避されていない物理現象です。溶接金属は冷却中におよそ1パーセント縮小し、周囲の冷えた板がその縮小を拘束するため、部品は差分を変形として吸収します。このページでは、その原因、設計による回避方法、治具内での制御方法、残った変形の測定方法について説明します。
## 溶接収縮が部品を変形させる理由
溶接は、_fraction of a second のうちに完全な熱サイクルを経ます。約1500°C付近まで溶融し、室温まで冷却されます。冷却する depositing された金属は収縮します。構造溶接は、溶接方向の長さをおよそ1パーセント収縮するのが典型です。 問題は、母材シートが同時に収縮しないことです。すでに冷たく硬い状態です。溶接は隣接部とつながっているため、収縮力はどこかで解放され — 部品が動きます。周囲的材料が剛性が高く厚いほど、部品のひずみは少なくなり、残存応力は高くなります。ひずみと応力は、同じトレードオフの両端です。
|  要因 |  ひずみが少ない条件 |  理由
|  熱入力 |  低い |  加熱、冷却、収縮する金属が少ない
|  溶接長 |  短くするか、対称な区間に分割する |  吸収すべき総収縮量が少ない
|  部品剛性 |  高い — フランジ、リブ、サンドイッチパネルを追加する |  形状変化ではなく、剛性が収縮を応力として負担する
|  溶接位置 |  部品の中心について対称 |  収縮力が累積せず相殺される
|  拘束 |  溶接中も均一かつ弾性的に保つ |  後 Kohl は解放しながら局所的なひずみを防ぐ

## 4種類のひずみ

|  種類 |  見た目 |  一般的な原因
|  角度 |  部品が溶接線を中心に回転し、片方の端が持ち上がる |  単一線に沿って溶接収縮が引くが、対称な抵抗がない
|  たわみ |  部品が溶接線から離れるように湾曲する |  薄板パネルの片縁に沿った溶接。パネルに収縮を吸収する場所がない
|  横たわみ |  溶接軸を横切る側方向の湾曲 |  溶接がパネルより短く、収支の偏った収縮が残る
|  ねじれ |  角が同一平面上にならず、対角寸法が等しくない |  非対称な収縮。通常は不均衡な溶接順序による
ねじれは最も見落とされがちです。どの単一視点でも部品が平らそうに見えるためです。対角寸法を測定し、異なる場合はねじれがあります。
## 設計による防止
avoidable なひずみの大部分は—whoever anyone が溶接機を持ち上げる前に、図面で決まります。
|  設計レバー |  効果 |  コストへの影響
|  TIGの代わりにレーザー溶接を使用する |  熱入力が大幅に低く、溶接部が狭い |  中程度 — 工程が異なる。適合和外形を加工する必要がある場合がある
|  断続溶接の代わりに連続溶接にする |  収縮が均一になり、角度変形が大幅に減る |  低い — 通常は変更なし。ビード溶接は、いずれにせよ近道でした
|  溶接近くに返しフランジを追加する |  局部剛性を高め、収縮を応力にする |  低 — 曲げ工程が1つ増える
|  平らな端部ではなくフランジに溶接する |  フランジが回転に抵抗するため、角度ひずみが大幅に減る |  低 — 工程ではなく部品形状が変わる
|  断面を対称にする |  収縮力が累積せず相殺される |  低 — 図面上の判断
|  溶接周囲のパネル局部を厚くする |  必要な場所に剛性を高めます |  中程度 — 材料が増える
|  1つの複雑な部品ではなく、2つの溶接部品に分割する |  各部品のひずみは、複雑な1部品より少ない |  接合部が増える — 通常は価値がない

## 変形を抑える溶接順序
1- まず対称に仮溶接する。 仮溶接は部品中央一直線ではなく、両側の対応する位置に配置する。
1- 対角寸法を確認する。 平板の両対角寸法を測定し、次の作業に進む前に数値を記録する。
1- 中央から外側溶接する。 溶接を区画に分け、外側へ溶接作業を進めます。これにより、収縮力を中央ではなく自由な端部へ向かわせます。
1- 対称溶接では、交互に異なる側を溶接する。 各側同じだけ收缩するため、全体の動きはほぼゼロに収まる。
1- セグメント間で再測定する。 対角寸法が平面度の目標を超えて伸びた場合は、溶接を止めて冷却し、追加工熱する前に補正する。
1- 短い溶接を最後に仕上げる。 短いフィレット溶接は長い溶接線より動きが少ないため、残りを吸収するのに適している。
実用的なルール： 対角寸法は、利用できる最も安価な変形ゲージである。各溶接セグメントの後にテープメジャーを2回測定すれば、最後の検査よりも多くの手戻りを減らせる。
## 治具：応力を固定せずに拘束する
治具が部品を保持しながら溶接します。拘束が弱すぎると部品が動き、強すぎると残留応力が蓄積され、後から部品を解放するときに膨れ出します。目標は、溶接中にも均一かつ弾性的な拘束です。
|  技術 |  効果 |  使用適期
|  溶接線そのものをクランプする |  収縮が発生している付近で板を保持する |  変形が最も大きい薄板
|  自由端をクランプする |  重要な面から離して変形を外側へ押し出す |  シール面を平らkeptたい場合
|  段付きまたは分割された治具 |  完全な固定ではなく、制御された弾性的な変形を可能にする |  中板厚の長い溶接線
|  カウンターウェイトまたは重り |  硬いクランプ痕を付けずに一定の拘束を加える |  クランプ痕が問題になる薄い研磨部品
|  強い電流で断续溶接する |  追加熱を最小限にして部品を位置決めする |  正確に配置しなければならないアセンブリ

## 変形の工程比較

|  工程 |  入熱 |  変形リスク |  主な用途
|  レーザー溶接 |  非常に低い |  最も低い |  薄板、 disclosurer トレイ、精密組立品
|  プラズマ／アーク（TIG） |  中程度から高い |  中程度から高い |  外観溶接ビードが必要なステンレスおよびアルミニウム
|  MIG |  高い |  高い |  構造用鋼の加工、厚板部
|  スポット／抵抗溶接 |  局所的 |  非常に低い |  フラットパネル、家電製品、キャビネット背面
本社ではTIGとレーザー溶接を実施しており、スポット溶接と抵抗溶接は協力工場を通じて手配する。変形が重要な部品で外観も要件の場合は、RFQ段階で — プロセス、工程を変更する方が、後から変形と対処するより安く済むことが多い。
## すでに変形が発生した場合

|  状況 |  現実的な選択肢 |  コストへの影響
|  薄物部品、わずかな反り |  プレスまたは平らな面に対する手作業による機械的な平板化 |  低
|  平らな状態を保ち、シール面となる部品 |  溶接後にシール面を機械加工する |  中程度の—は、完全な治具加工工程を追加する
|  構造部品に中程度の変形がある |  拘束下で再溶接するか、受け入れて図面に記載する |  高
|  残留応力が後工程の機械加工を脅かす |  仕上げ前に応力除去焼鈍する |  中程度 — サイクルタイムが増える
最良の補正は予防である。 溶接された薄板パネルに高い平面度の指示が付いた図面が到着した場合、正直に言えば、工程を変更する必要がある可能性があります—レーザ溶接、補強フランジ、または面の加工—。購入者は、最初の現品を製作した後ではなく、見積もりの前にその旨を知るべきです。
## よくある誤り

|  # |  誤り |  結果 |  正しい対応
|  1 |  長い溶接線を1パスで溶接する |  一方向への最大の収縮と強い反り |  溶接をセグメントに分け、中央から外側へ作業し、交互に側を変わる。
|  2 |  薄板を硬くクランプする |  残留応力が固定され、解放時に部品がspringする |  均一かつ弾性的に拘束し、重要な面ではなく溶接付近をクランプする。
|  3 |  目視で平面度を確認する |  ねじれと反りが目視検査をすり抜ける |  両対角寸法と定規からの距離を測定する。
|  4 |  測定条件なしで平面度を指定する |  供給者と購入者が異なるものを測定し、議論が終わるがない |  面、長さ、支持条件を指定する。
|  5 |  硬いパネルで熱を抑えるために断続溶接を使う |  すべての溶接enciesで発生する角度歪み |  硬いパネルでは連続溶接を使用し、柔軟性が必要な箇所でのみ断続溶接を使用する。
|  6 |  外観が二次的な箇所にTIGを選択する |  機能上の利点がないまま変形とコストが増える |  薄く変形が重要なパネルにはレーザー溶接を使用する。
|  7 |  支持されていないパネルに最后welded sealing face |  反りで重要だった唯一の面が台無しになる |  Sealing faceは早めに溶接し、フラットにクランプしたままにする。
|  8 |  購入者に知らせずに受け入れたひずみ |  Partsは組立時に不良になり、問題の責任はサプライヤーにある |  検査報告書に測定したひずみ workpiece

## 関連シートメタルページ
- [シートメタルの設計 ](https://www.sinbo-machining.com/ja/wiki/sheet-metal/design-for-sheet-metal/)—溶接アクセス、タブ、接合-feature
- [公差と表面仕上げ ](https://www.sinbo-machining.com/ja/wiki/sheet-metal/tolerance-and-surface/)—ひずみと平面度の適切な表記
- [材料選定 ](https://www.sinbo-machining.com/ja/wiki/sheet-metal/material-selection/)—合金によるスプリングバックと溶接性
- [シートメタル加工サービス ](https://www.sinbo-machining.com/ja/services/sheet-metal-fabrication/)—内製TIG溶接とレーザー溶接
シール 性が必要な溶接 enclosure を設計している，其中的? RFQ段階でご相談ください。剛性のためのフランジと、TIGの代わりにレーザ溶接を使用することは、溶接後の rectificationの労力よりも、通常は大きな価値があります。 [溶接アセンブリについて相談する ](https://www.sinbo-machining.com/ja/quote/)
## よくある質問

#### 溶接はなぜシートメタルを歪ませるのか？
溶接金属は冷却に伴って収縮します。一般的な構造用溶接部は、溶接温度から室温になるまでに、長さのおよそ1パーセント収縮します。周囲の冷板がその収縮を拘束するため、拘束応力は必ずどこかへ逃げます。つまり、部品が変形します。パネルが薄mediate剛性が低いほど、その収縮の多くを歪みとして吸収します。

#### 溶接ひずみの4つの種類は何ですか？
角度ひずみ（部品が溶接線を中心に回転する）、曲げ（溶接部から離れるように曲がる）、キャンバー（溶接軸を横切る方向の曲がり）、ねじれ。それぞれは平板上で識別でき、どの種類が見られるかは、溶接位置が部品の剛性と対してどこにあるかによる。ねじれは通常、左右非対称な収縮を意味する。曲げは通常、薄いパネルの片側に溶接がある場合に生じる。

#### 溶接 enclosureのひずみはどこで防ぐのですか？
まず設計する。剛性が必要な箇所では.Fragment weldsではなく連続溶接を使用し、部品中心に対して対称に溶接を配置し、補強フランジや外部リブを溶接部の近くに配置し、レーザー溶接のような低熱量工程を選ぶ。その後、治具で管理する：解放しても部品を歪ませない箇所をクランプし、次の溶接を追加する前に各溶接の対角寸法を測定する。

#### どの溶接順序がひずみを最小にするか？
中心から外側へ溶接し、熱入力を均衡させるために左右を交互にする。仮溶接はまず対称に配置し、その後、外側へ順次溶接する。共通ルールは、溶接を4区画に分け、1-2-3-4の順序で溶接し、反対方向で再び1-2-3-4とする。区画間で部品の対角寸法を測定し、伸び始めたら止めて冷却させる。

#### TIGとレーザー溶接のどちらがひずみが少ないか？
レーザ溶接は、熱入力がはるかに小さく溶接部も狭いため、金属の収縮量が少なくなります。板金へのTIG溶接では、熱影響域が广泛になり、歪みが明確に大きくなります。外観と最小の歪みの両方が重要な場合は、レーザ溶接の方が適しています。一方、外観.Override.bead.product? 的必要?

#### 溶接ひずみ事后は修正できますか？
可能ですが、高額になります。軽微な機械的矫正は、薄くて変形量の少ない部品には有効です。変形の大きい部品では、通常は拘束を付けて再溶接するか、不合格品として棄却して再塗装します。平坦性が機能要件となる場合、つまりシール面、ガスケットランド、嵌合面などの場合は、溶接後にその面を機械加工するのが現実的な方法asekです。治具作業と機械加工工程は増えますが、再現性のある結果を得られます。

#### 応力除去とは何か、いつ必要ですか？
応力除去加熱は、部品が寸法仕上げや使用に入る前に緩和させる方法である。高強度鋼の溶接後、厚材や強く拘束された部分の溶接後、残留応力が加工中に部品を移動させる溶接部品の加工前に必要である。通常の mild steel enclosureでは通常不要で、コストとサイクルタイムが増える。

#### 溶接部品の平面度はどう指定すればいいですか？
測定条件を明示する。条件のない平面度は要件にならない。どの面間で、どの長さで測定するか、部品を支持するか自由にするかを指定する。Sealing faceの場合は、部品全体ではなく sealing surfaceの平面度を具体的に指定し、RFQ段階で相談する。溶接後の機械加工が必要になる可能性があり、コストと納期が変わるためである。