前のページ 1/5 次のページ

溶接(ようせつ)とは、2つ以上の部材を溶融・一体化させる作業である。接着とはまったく異なる。接合箇所が連続性を持つように、部材を加熱したり圧力を加え接合部を融合させる。かつては鎔接や熔接の文字が利用されていたが、「鎔」「熔」ともに当用漢字に入れられなかったため、同音の「溶」で代用表記されることになった。

溶接は青銅器時代からも見出され、日本では弥生時代の銅鐸にも溶接の跡が発見されている。現代では、自動車産業などの巨大産業に関わることから、最先端技術が惜しみなく投入され新技術が次々に開発されている。溶接は古くて新しい技術である。

◆ 溶接とは

前述の通り溶接(ようせつ)とは、2つ以上の部材を溶融・一体化させる作業である。接着と異なる点は、母材(接合したい材料のこと)を物理的に溶かすことである。母材を溶融する方法としては、熱、圧力などがある。接合箇所が分子レベルで連続性を持つのが溶接の特徴である。

溶接を行なうには母材を溶かさなければならない。摩擦接合や圧接では母材が融点に達するほどは加熱されない。母材は通常金属である。つまり、一般的に言えば溶接とは複数の金属部品を一体化することを指すが、プラスチックを溶かして接合することをプラスチック溶接と言ったり、最先端の技術ではセラミックスを溶接することも可能になっている。

鋼やアルミニウムのように構造材になるような金属を溶かすにはかなりの高温が必要になる。しかも接合部分だけを溶かさなければならない。そのため狭い部分を集中して加熱できる方法が必要となる。一方で経済性も重要であり、なるべく少ないエネルギーで効率的に溶かすことができなければならない。

主な加熱方法としては電気(電気抵抗)、アーク放電がある。また、ガス、プラズマ、電子ビーム(電子線)、レーザーなどで加熱することもあるが、コストや使い勝手の面から用途が限られている。溶接の古代技法である鋳掛けでは、湯(溶けた金属のこと)を注ぐことで母材の縁を溶かしている。

現在主流なのは、アーク溶接とスポット溶接(抵抗溶接)である。特に、単に溶接と言った場合はアーク溶接を指す場合が多い。スポット溶接は自動車や薄板板金の分野でよく使われている。

母材と母材の間に隙間がある場合は、その空間を補填するために溶加材が用いられる。また、隙間を埋める必要が無くても、強度的に肉厚を増す場合には溶加材が使われる。アーク溶接には通常、溶加材が用いられる。いわゆる溶接棒のことである。スポット溶接は溶加材を使用しない。

◆ 沿革

◇ 古代

古くは青銅器の接合に溶接が用いられた。中国の三星堆遺跡(さんせいたいいせき)から大量の青銅器が見つかっているが、これらは紀元前2500年の最古級の青銅器を含み、これらには既に溶接が用いられていた。母材と母材の間に溶かした溶加材を流し込む鋳掛けという方法だとみられている。

鋳掛けは金属製品のひびや穴の補修技術だが、接合にもよく使われていた。鋳掛けでは母材の縁が溶けるまで溶加材を流し込むので、完全な接合が行なわれる。現代のアーク溶接に通ずる技術である。日本の高岡短期大学で三星堆縦目仮面の復元のために、この古代技法が再現された。日本には青銅器そのものの技術と共にこの鋳掛けの方法が伝わったと思われる。弥生時代の銅鐸からも鋳掛けの跡が大量に見つかっている。

またヨーロッパでも紀元前3000年頃から青銅器の遺物から鍛接、リベット、ろう付けなどの加工の痕が見つかりはじめる。

紀元前15世紀ごろ小アジアで鉄が発明される。鉄は延性に富むため、鍛造に向いた金属である。鍛造は金属を整形するとともに鍛えて強度を増す方法だが、熱した金属を重ねて鍛えると金属を接合することが出来た。これを鍛接という。

鉄の接合には鋳掛けとともに鍛接が良く行われた。青銅器でも鍛接は行われたが、鍛接は特に鉄に向いた接合方法である。鍛接は現代のスポット溶接に通じるところが多い。

紀元前10世紀頃、鉄の技術は他の地域に伝わる。鍛接の技術は鉄とともに伝わっていった。『旧約聖書』にも溶接らしい金属加工の記述がある。日本では紀元前3世紀ころから鉄器が見つかる。鉄器とともに鉄の接合技術が伝わったと思われる。河内には古くから鋳物師(いものし、いもじ)の氏族がおり、代々天皇の鏡を鋳造したと伝えられている。おそらく紀元前3世紀頃、朝鮮から来た渡来人と思われる。後年、この氏族の流れを汲む鋳物師や鋳掛け屋(後述)の技術集団が日本各地で活躍することになる。

インドのデリーの郊外に錆びないことで有名な鉄柱の遺跡がある。この鉄柱はグプタ朝のチャンドラグプタ二世によって建立されたインドの最古のイスラム寺院の中に建っており、紀元310年のもので鍛接が使われていることが判っている。ちなみに、この鉄柱にはヒンディー語で「デリー」(不安定なもの)という名前が付いており、この呼称が現在のインドの首都デリーの由来になった。

◇ 中世・近世

弥生時代、青銅器の伝播とともに鋳掛けの技術が日本に伝わったが、この技術が発達し大仏などの巨大青銅器を生むに至った。これらの大仏は鋳物師によって製作された(奈良の大仏は当時の現物が失われているので何とも言えないが、細部の補修に鋳掛けが利用された可能性はある。鎌倉の大仏からは鋳掛けの形跡が見つかっている)。

日本では鉄は貴重品であったが、たたら製鉄が中国地方で盛んになると、鉄が一般にも普及していった。平安時代末期、鉄が普及してくると田畑の開墾が進んでいく。また鉄製の農具によって面積当たりの米の生産高も飛躍的に向上した。

前のページ 1/5 次のページ

・溶接 page1

・溶接 page2

・溶接 page3

・溶接 page4

・溶接 page5