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担当 萩原(はぎはら)
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ステンレス加工の溶接

 

ステンレス加工で最も難しく、違いがでる勘所

ステンレス加工で最も難しく、違いがでる勘所
 
当社が製作させていただいてるステンレス製品のほとんどは、皆様の手に触れることができる、または目にすることができるものです。
 
製品寸法などの品質検査はもちろんですがステンレス製品を製作する上で最も注意することは、外観、見た目の美しさです。
 
そして、ステンレス製品の仕上げの美しさで最も難しく、違いがでる加工工程溶接TIG溶接という溶接方法で行います。
 
まずは、ステンレス加工の勘所、TIG溶接についてご説明致します。
 
   
TIG溶接とは
萩原製作所の得意としているステンレス加工の勘所、TIG溶接をご紹介致します。
 
TIG溶接とは、高温でも溶けないタングステン(融点約3400℃)を電極に使って、母材との間にアークを発生させて、母材同士を接合する溶接方法です。
 
アークとは、タングステンや炭素から高温で強い光を発生させる放電現象で、タングステン電極から発するアークの中心部で16,000℃、外周部で10,000℃もの高温になると言われています。
 
スチールの融点が約1500℃、ステンレスの融点が約1400℃ですので、TIG溶接はこれらの金属を溶接するのに十分の熱量を持っています。
 
またTIG溶接は、アルゴンガスなどの高温でも他の物質と反応しない不活性ガスで溶接部分を覆い空気と完全に遮断した状態で行うのが大きな特徴です。
 
おかげで、TIG溶接をしているときはスパッタも少なく健全で美しい溶接をすることができます。
 
当社では、主にステンレス溶接をするときに用いる溶接方法ですが、もちろんスチール(鉄[Fe]と炭素[C]の合金)の溶接で、溶接部分をきれいに見せたい意匠性の高い製品に関してはTIG溶接で対応致します。
 
ここでは、棟屋のモニュメントをスチール材で製作したときのTIG溶接の様子をご紹介致します。
 
どうぞ、ご覧ください。
 
 
枠のTIG溶接:St丸棒とレーザーカットしたPLをTIG溶接している様子
TIG溶接の様子(1)
 
モニュメント天端のTIG溶接:St丸棒と旋盤加工したPLをTIG溶接している様子
TIG溶接の様子(2)
 
 
 
枠で丸棒にPLを溶接したビードの拡大
溶接終了後(1)
 
モニュメント天端で丸棒にPLを溶接したビードの拡大
溶接終了後(2)
 
 
 
 
搭屋モニュメント:天端と枠を溶接で組立しているときの様子
TIG溶接で組立の様子
 
搭屋モニュメント:天端と枠を溶接で組立した様子
【溶接完了】搭屋モニュメント
 
 
 
 
フッ素樹焼付塗装仕上げ後の丸棒とレーザーカットPLの溶接のビード
TIG溶接のビード(1)
 
フッ素樹焼付塗装仕上げ後の丸棒と旋盤加工PLの溶接のビード
TIG溶接のビード(2)
 
 
 
TIG溶接で製作した搭屋モニュメントの完成風景
【完成】搭屋モニュメント
 
 
TIG溶接で製作したモニュメント(拡大)
TIG溶接で製作したモニュメント(拡大)
   
ステンレス加工で最も難しく、違いがでる勘所~続き
TIG溶接について、ご説明致しました。 
 
このTIG溶接という溶接方法で、ステンレスの薄物では1.0~3.0mm程度、厚物では12~20mm程度のものを溶接します。
 
このTIG溶接の難しさは、
 
(1)溶接時の熱によるステンレスの歪み
 
(2)溶接ビードをきれいにみせる
 
(3)溶接ビードすら見せない仕上げをする
 
の3点です。
 
 
 
まずは、
 
 
『(1)溶接時の熱によるステンレスの歪み』の難しさ
 
 
について、当社のステンレス製品の一例をご紹介しながら、ご説明致します。
 
ステンレスの溶接には、1400℃ほどの熱量が必要になります。
 
その熱によりステンレスは歪みます。
 
ステンレスでも特にSUS 304は熱伝導率が低く、先ほどTIG溶接の説明で使った鉄よりも溶接の熱で歪みやすく、歪ませずに溶接すること、また歪みを矯正することはとても難しいことです。
 
(鉄の熱伝導率:0.79/m℃x102   SUS 304の熱伝導率:0.16/m℃x102)
 
 
ステンレスの溶接による歪みの一番の原因は、一ヵ所に一定時間熱をかけ過ぎることです。
 
  ■溶接のをいかに逃すか、
 
  ■溶接による歪みをいかに少なくするか、
 
  ■歪んだ状態をいかの矯正するか、
 
  ■そもそも歪まないようにどう溶接するか、
 
などといったことが萩原製作所の腕の見せ所です。
 
 
ステンレスの溶接による歪みがほぼない製品例をご覧下さい。
 
 
 
 
歪みなくまっすぐ通りの通ったステンレス製フラットバー手摺(平部)です。
01_ステンレス製フラットバー手摺(平部)
 
歪みなくまっすぐ通りの通ったステンレス製フラットバー手摺(斜部)です。
02_ステンレス製フラットバー手摺(斜部)
 
歪みなくまっすぐ通りの通り、角度もしっかり出ているステンレス製丸パイプ手摺(平部)です。
03_ステンレス製丸パイプ手摺(平部)
 
歪みなくコーナー90°の角度がしっかり出ているステンレス製丸パイプ手摺(コーナー部)です。
04_ステンレス製丸パイプ手摺(コーナー部)
   
次に、
 
 
『(2)溶接ビードをきれいにみせる』の難しさ
 
 
について、またステンレス製品の一例をご紹介しながらご説明致します。
  
ステンレスのTIG溶接はごまかしが効かない溶接です。
 
ステンレス薄物溶接の舐め付の場合、一度通った軌跡はビードとなり、そのまま人の目に触れることになります。
 
TIG溶接はタングステン電極棒とステンレス母材を接触させない溶接方法で、母材との間を常に1mm程度に保ちながら電極棒を進めます。
 
1mmという距離を付かず離れず、丸パイプの場合は丸に沿いながら、息を沈めて一気に溶接を流します。その手を止めると止めたことも溶接ビードとして刻まれるからです。
 
 
萩原製作所のきれいなTIG溶接のビードをご覧ください。
 
  
 
 
ステンレスの丸パイプ同士、丸パイプとFBのきれいなTIG溶接ビードです。
01_ステンレス 丸パイプ 溶接ビード
 
ステンレスの丸パイプとFBのきれいなTIG溶接ビードです。
02_ステンレス 丸パイプ 溶接ビード
 
ステンレスのFB同士、丸パイプとFBのきれいなTIG溶接ビードです。
03_ステンレス フラットバー 溶接ビード
 
ステンレスのFB同士のきれいなTIG溶接ビードです。
04_ステンレス フラットバー 溶接ビード
   
最後に、
 
 
『(3)溶接ビードすら見せない仕上げをする』の難しさ
 
 
について、またステンレス製品の一例をご紹介しながらご説明致します。
  
先ほどご覧いただいたビードはステンレス母材突付部分だったので、仕上げも難しくそのままビードがみえてしまう箇所でした。
 
フラットバー同士をサンドイッチでつなぐ場合など、外のフラットバーの孔を空けて栓溶接をし、その部分を仕上げることで溶接ビードすら見せない仕上げができます。
 
主に意匠性を重要視するステンレス製手摺などで使う技法です。
 
 
それでは、萩原製作所のTIG溶接のビードすら分からないよう仕上げた製品をご覧ください。
 
 
 
 
TIG溶接ビードすらみせないスレンレス手摺(平部)のきれいな仕上げです。
01_ステンレス フラットバー 溶接ビードレス
 
TIG溶接ビードすらみせないスレンレス手摺(斜部)のきれいな仕上げです。
02_ステンレス フラットバー 溶接ビードレス
   
製品の仕上がりに違いがでるTIG溶接のこの3つの難しさを克服して、ステンレス製品の外観、見た目を美しく仕上げることができます。
 
ステンレス加工、特にTIG溶接をうまくまとめることは、全くごまかしが効かない熟練技術が必要になります。
 
萩原製作所は、創業65年ステンレス加工ノウハウ蓄積情熱で寸法等の品質はもちろん、外観、見た目も美しいステンレス製品をご提供しております。
 
東京関東ステンレス加工・金属加工メーカー様!是非、当社のステンレス加工、金属加工技術をお使い下さい!!
 
 
 
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意外と知らない『そもそも、ステンレスとは何?』

意外と知らない『そもそも、ステンレスとは何?』
 
今日、ステンレスは日常にあふれていて、非常に身近なものになりました。
 
しかし、ステンレスの概要はなんとなく理解していても、『そもそも、ステンレスとは何?』という根本的なことは意外と知られていません。
 
また、ステンレス加工で最も難しく、違いが出る勘所のTIG溶接も以外と知られておりません。
 
ステンレスといっても、200種類以上と様々ありますが、ここでは当社がよく使用するステンレス材 SUS 304という種類に特化したご説明をさせていただきます。
 
それでは、ステンレスについてご説明致します。
   
ステンレスは鉄鋼の合金です
ステンレス鉄鋼の合金で、大きい意味ではです。
  
詳しくは、鉄(Fe)50%以上の主成分に、クロム(Cr)を10.5%以上含む合金鋼をステンレス鋼(Stainless Steel)と言います。
 
「Steel Use Stainless」の頭文字をとって、SUSと表記します。
 
鉄とステンレスの特徴の一番の違いは「錆び」に対することで、鉄は錆びますが、ステンレスは非常に錆びにくいということです。
 
鉄にクロムを混ぜていくと錆びにくい特性が生まれます。
 
鉄が錆びるというのは、鉄が水、酸素と結合して酸化鉄になることで、鉄の表面に赤錆が発生し、最終的には腐食してボロボロになります。
 
ステンレスが非常に錆びにくいのは、クロムのおかげです。
 
クロムは鉄よりもイオン化傾向が大きい金属で、鉄より先に酸素と結合して金属の表面に保護酸化被膜を作ります。
 
この保護酸化被膜は不動態被膜と言い、非常に薄い膜ですが非常に強固で内部の金属が錆びることを防ぎます。(図1をご覧ください)
 
また、ステンレスに傷がついて不動態被膜が壊れたとしても、瞬時に酸素と結合し、自ら不動態被膜を修復します。(図2、図3をご覧ください)
 
膜を作るのに必要なクロムは金属の中にあるので、何度でも半永久的に修復機能が働きます
 
不動態被膜と膜の瞬間かつ半永久的修復機能のおかげで、ステンレスの金属の表面はいつまでもピカピカに保たれます。
 
 
   
 
O2
 
   

 
Crの保護酸化被膜
=「不動態被膜」
  
         
Fe   Cr   Fe
  Fe   Fe  
    Cr    
図1.ステンレスの表面のイメージ
 
 
 
   
 
 
   

 
 不動態被膜
 
O2
 

 
 不動態被膜
 
       
Fe  
 
Cr
  Fe
  Fe   Fe  
 Cr     Cr      Fe 
図2.ステンレスが傷ついたとき
 
 
   
 
O2
 
   

 
 不動態被膜
  
         
Fe       Fe
  Fe   Fe  
Cr    Cr   Fe
図3.不動態被膜を瞬時に修復
 
   
ステンレスは錆びないわけではありません
『ステンレスは錆びないんじゃないの?』とお問い合わせを頂くことがあります。
 
ステンレス鋼は非常に錆びにくい金属ですが、錆びることはあります。
 
錆びないわけではありません。
 
ステンレスは不動態被膜が錆の発生を防いでいますが、言い換えれば、不動態被膜ができない環境下ではステンレスは錆びてしまいます。
 
ステンレスの大敵は塩素、塩分で、不動態被膜を破壊します。
 
その破壊された場所にゴミが着いたり、破壊された場所がすきま部分で、空気と接する面積が極めて少ない場合、クロムは酸素と結合できず、不動態被膜をつくることができなくなり、錆が発生します。
 
台風が通り過ぎて2週間くらい経つと、外部のステンレス製手摺やポストにうっすらと錆のようなものが見えるとお問い合わせいただくことがございます。
 
台風は海水の塩分を含んでおり、このステンレスの大敵の塩分せいでもらい錆を発生することがございます。この程度の錆は、水を湿らせてきつく絞ったタオルで拭いていただれば、簡単に取れます。
 
ステンレス製品を引続き、ピカピカの状態でご使用できます。
   
SUS304は耐食性、加工性を高めた改良版ステンレス鋼です
鉄にクロム(Cr)と、さらにニッケル(Ni)を加えると、不動態被膜の密着力を上げ、錆の進行を食い止める働きが生まれます。
 
また、ニッケルはスレンレスの強度と粘りを高め、ステンレスの曲げ加工や溶接加工をより容易にします。
 
クロム(Cr)18%、ニッケル(Ni)8%を含むステンレスをSUS 304と言い、別名、18-8ステンレスと呼ばれることもあります)耐食性、加工性を高めた改良版ステンレス鋼です。
 
現在、市場に流通している半数以上が、鉄にクロムとニッケルを加えたステンレス SUS 304で、当社で扱うほとんどのステンレス製品の加工に、SUS 304の材料を使っています。
 

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