ニュース - 3ピース缶製造における溶接継ぎ目とコーティングの重要なポイント

溶接品質に影響を与える主な要因

抵抗溶接は、電流の熱効果を利用します。溶接する2枚の金属板に電流が流れると、溶接回路内の抵抗によって発生する高熱によって金属板が溶融し、その後、加圧接合され、冷却されます。溶接抵抗は、金属板間の接触抵抗と金属板自体の抵抗の2つの要素で構成されます。したがって、良好な溶接を実現するには、接触抵抗を低減し、同時に材料の抵抗を高める必要があります。

溶接品質を管理するには、溶接抵抗、溶接圧力、重ね合わせ、溶接速度、そしてもう一つの変動要因であるブリキ板の5つの基本パラメータを調整する必要があります。これらのパラメータは、溶接ナゲットの間隔、溶融度、形状、微細構造を決定します。これらのパラメータは相互に関連しており、1つのパラメータが変化すると、溶接条件を再設定する必要があります。

（1）溶接速度と溶接電流の関係他の条件が一定である場合、良好な溶接部を得るためには、ブリキが適切に溶融し、溶接ナゲットが接合されるような溶接速度と溶接電流を設定する必要があります。溶接速度が上昇すると、電流も相対的に増加する必要があります。溶接速度が低すぎると、ブリキが過熱し、溶接ナゲットの冷却がブリキの収縮よりも遅くなり、溶接点に大きな穴が開く可能性があります。逆に、溶接速度が高すぎると、溶接ナゲットが接合されない可能性があります。また、ブリキの加熱が不十分な場合、長穴が発生したり、板間に錫がはんだ付けされたりする可能性があります。

（2）溶接圧力と溶接電流の関係ブリキ板表面のスズ層は、抵抗が低く導電性に優れた金属であり、硬度が低いため圧力下で容易に変形し、表面抵抗を大幅に低減して溶接を容易にします。溶接電流は溶接圧力とともに増加します。これは、圧力が高いほどブリキ板の接触面積が増加し、表面接触抵抗が低下するため、相対的に溶接電流を増加させる必要があるためです。溶接圧力は適切な範囲内で調整する必要があります。圧力が低すぎると溶接ビードが高くなり、補修コーティングが複雑になります。逆に、溶接圧力が高いと、平坦な溶接シームが得られやすくなります。

（3）オーバーラップと溶接電流の関係オーバーラップが大きいほど溶接熱量が多くなるため、溶接電流はオーバーラップとともに増加します。設定された溶接条件において、オーバーラップが通常よりも大きい場合、同じ溶接圧力を受ける面積が増加するため、溶接電流密度が低下し、接触抵抗が若干増加するため、溶接熱不足となり、冷間圧接が発生します。逆に、オーバーラップを小さくすると、オーバーウェルドが発生し、はみ出し量が増加します。

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（4）ブリキ板の特性が溶接に与える影響

1. 錫メッキ量ブリキ板の錫メッキ量は溶接品質に影響します。錫層は接触抵抗が低く良導体ですが、錫メッキ量が低すぎる（0.5 g/m²未満）場合や合金層が比較的高い場合、合金層の表面接触抵抗が大きくなり、溶接品質に悪影響を及ぼします。特に同じブリキバッチでも、合金層が大きく異なる場合や合金錫含有量が高すぎる場合は、同じ設定で冷間圧接が発生しやすくなります。錫メッキ量が多いブリキ板の場合、同じ溶接電流で得られる溶接ナゲット間隔は、錫メッキ量が少ない場合よりも狭くなるため、良好な溶接を得るには溶接速度を下げる必要があります。また、溶接電流が高すぎると、溶融時に錫が鉄の粒界に沿って浸透し、一部の食品缶で粒界腐食を引き起こす可能性があります。

2. 厚さブリキ板の厚さは、特に高速溶接機において溶接パラメータの調整に影響を与えます。ブリキ板の厚さが厚くなると、必要な溶接電流が増加し、溶接条件の上限と下限は厚さの増加に伴って低下します。

3. 硬度溶接電流の設定はブリキの硬度と関連しています。硬度が上昇した場合は、それに応じて溶接電流を下げる必要があります。設定された溶接条件では、ブリキの厚さと硬度の変動は正常範囲内であれば溶接に影響を与えません。しかし、同一バッチ内で厚さと硬度が大きく変動すると、溶接品質が不安定になり、冷間圧接やオーバーウェルディングの問題につながります。例えば、設定圧力下でブリキの硬度が過度に上昇すると、2枚の板間の表面接触抵抗が増加するため、溶接電流を下げる必要があります。

4. 母材の品質母材の炭素含有量が高い場合、溶接電流を高くする必要があります。また、母材に介在物が多いと溶接時の抵抗が増加し、スパッタが発生しやすくなります。つまり、異なる種類の空き缶を製造したり、ブリキの種類を変更したりする場合には、溶接条件を改めて設定する必要があります。