板金の溶接設計：継手の選び方とひずみの抑え方

薄板、およそ 1.5 mm 未満では、完全溶け込みの突合せ継手は溶け落ちを出さずに作るのが困難です。そのため薄板の多くは、フランジ継手や重ね継手のすみ肉溶接で行うか、片側からコーナーを溶接します。板厚が増えると継手の選択肢が広がり、突合せ溶接が現実的になります。

アクセスは板厚と同じくらい多くを決めます。閉じた箱の内側にすみ肉溶接をするなら、箱が閉じる前に溶接しておくしかありません。これは溶接ではなく、組立順序の制約です。TIG はトーチと溶加材の両方が継手に来るため、もっとも場所を必要とします。MIG はそれより少なくて済みます。レーザー溶接は治具と、光が届く見通しの確保が必要ですが、クリアランスはほとんど要りません。

溶接の熱で材料は膨張し、周囲の冷えた金属がそれを抑え込みます。溶接部が冷えて収縮すると、部品は動いています。長い溶接線では反りとして現れ、閉じたフレームではねじれとして現れ、薄いパネルではオイルキャニング（波打ち）として現れます。

溶接の前に組立品を治具に仮付けすること、反対側で短いパスを交互に進めること、構造を閉じる継手を最後まで残すこと。この三つが効く抑制策です。ひずみを許容できない場合、たとえば機械加工の取り合いを持つフレームでは、溶接を通して寸法を出そうとするのではなく、大きめに溶接して溶接後に機械加工するのが設計上の答えです。

構造溶接は荷重に合わせてサイズを決めます。外観溶接は見た目に合わせてサイズを決め、しばしば平坦に研削されます。かかるコストはまったく違います。両者を区別していない図面では、溶接工が適切と判断したほうになります。

仕上げ後に溶接線が見える箇所は、その旨を書き、さらに手入れをするのかどうかも書きます。炭素鋼で研削した溶接は、埋めるか塗膜をテクスチャ付きにしない限り、粉体塗装の下で痕の線として浮き出ます。ステンレスでは、なじませでヘアラインを戻さないと、ヘアライン仕上げのパネルに鏡面の筋が一本入ったように見えます。

• 図面に溶接記号を入れるか、各継手を言葉で記述します。ただし、一つ一つ書きます。
• その溶接が構造、シール、外観のどれなのかを明記します。三つは別々の要求です。
• シールする継手は、何を遮断するのか、漏れ検査を行うのかを書きます。
• 仕上げまで決めておきます。なじませるのか、研削するのか、溶接のまま残すのか。そして溶接部に塗装をするのかどうか。