PTA 溶接に手を出したことがある方なら、プラズマ アークのフラッシュ、溶融金属がワークピースに当たる音、そして溶接の最終的な滑らかで硬い表面にいかに簡単に巻き込まれやすいかをご存知でしょう。しかし、本当のことを言うと、新しい溶接工、製造業者、さらにはベテランの生産マネージャーが私に話しかけてくるたびに、ある疑問が湧いてくるのです。それは、PTA 溶接システムの溶接電圧は実際にはどのくらいなのでしょうか?これは、マシンに接続する単なる乱数ではありません。これは、溶接の品質から部品の寿命まで、あらゆることに影響を与える、勝敗を左右する重要な要素です。信じてください、誰かがこれについて間違った推測をしたために、あまりにも多くのプロジェクトが失敗に終わるのを見てきました。
まず、これをしっかりと理解しておきましょう。PTA (プラズマ転写アーク) 溶接は、スティック、MIG、または TIG とは異なります。これは、狭窄されたプラズマ アークを使用するハイブリッド プロセスであるため、アークは緻密で集中しており、平均的な溶接アークよりもはるかに高温になります。そのため、マイニングピック、バルブシート、または継続的に摩耗が起こるコンポーネントなどの硬化部品に最適です。ここでの電圧は、たとえば家庭用コンセントの 120V などの固定値ではありません。多くの要因に基づいて変化するため、一般的な溶接ガイドの多くは PTA にとってあまり役に立ちません。
基本的なことから始めましょう。PTA における溶接電圧は、電極 (プラズマ トーチ内のタングステン チップ) とワークピースの間の電位差です。しかし問題は、アークが制限されているため、電圧範囲が他のプロセスよりもはるかに狭いということです。ほとんどの PTA 溶接システムは合計 15 V ～ 40 V で動作しますよね。ちょっと待ってください。これは範囲が広く、スイート スポットは溶接する内容、使用する材料、溶接から何を取り出そうとしているかによって異なります。たとえば、薄いバルブシートのハードフェーシングを行っている場合、おそらく 18V から 25V のような下限付近をさまよっていることになります。しかし、厚いマイニングピックを耐摩耗性合金で被覆している場合、その電圧は 30V から 38V まで上昇する可能性があります。 50V に設定された古い機械を持ったお客様が私のところに来られましたが、なぜ溶接部に亀裂が入ったり、気孔がいっぱいになったりしているのかと疑問に思っています。結局、それは PTA にとって高すぎて、過大な入熱を引き起こしていたことがわかりました。
ちょっと待って、なぜここで電圧がそれほど重要なのでしょうか?簡単に分解してみましょう。電圧は、アーク長とプラズマの熱密度に直接影響します。電圧が低すぎると、アークが短くて鈍くなり、母材金属への十分な浸透が得られず、フィラー粉末 (通常はタングステンカーバイドやステライトなどの硬質合金) が適切に溶解しません。そのため、溶接部が弱くなり、数週間以内に剥がれてしまいます。高すぎるとアークが長すぎるため、プラズマは密着せずに広がり始めます。過度の希釈（ベースメタルがフィラーと混合しすぎて摩耗特性が損なわれることを意味します）、薄い部品の焼き付き、さらには掃除が大変なスパッタが発生します。
現在、私は PTA 溶接システム サプライヤーの製品サポート責任者を務めているため、人々が直面する現実の問題をすべて把握しています。先月、鉱山機械製造業者から、硬化ピックが稼働わずか数週間で故障したということで私に相談がありました。彼らはオンラインで購入した安価な PTA マシンを使用しており、より多くの浸透を得るために電圧を 45V に上げていました。私たちは彼らのセットアップを実際に見て回りましたが、案の定、高電圧が薄いピックベースを焼き尽くし、ステライトフィラーが適切に融合する前に酸化を引き起こしていました。私は彼らに、そのような過剰設定を防ぐために調整可能な電圧ロックアウトを備えた標準的な PTA 溶接機を使用することを勧め、マイニングピックのハードフェーシングに最適な範囲 (記録のために 28V ～ 32V) を示しました。 1 週間後に彼らは戻ってきて、自分の選んだ商品が 3 倍長持ちするようになったと言いました。これはゲームチェンジャーですよね?
電圧は決して単独の数値ではないため、他の要因が電圧にどのように関係するかについて話しましょう。アンペア数は電圧と連携して機能する重要なものです。アンペア数を増やす場合は、通常、アークを安定に保つために電圧を少し上げる必要があります。たとえば、薄いバルブ シートで 50 A を実行する場合は 20 V が必要になる可能性がありますが、厚い被覆材で 100 A を実行する場合は、アークを抑制するために 35 V が必要になります。さらに、プラズマ ガスの流量も問題になります。ガスが少なすぎるとアークが不安定になるため、それを補うために電圧を調整する必要があります。移動速度も重要です。トーチを超高速で移動させる場合は、フィラーが溶けて融合するのに十分な時間を確保するために、わずかに高い電圧が必要です。
改造された TIG や MIG ではなく、PTA 用に設計されたマシンを使用することがいかに重要であるかは、いくら強調しても足りません。他の溶接ギアを再利用しようとする人を見たことがありますが、同じ一貫した電圧やアークの安定性は決して得られません。当社の PTA 溶接機は、PTA が必要とする狭くて正確な電圧範囲を処理するように特別に構築されており、作業に合わせて正確な番号を簡単にダイヤルインできるデジタル表示機能を備えています。たとえば、バルブ シートの作業をしている場合は、特定の部品に合わせて電圧プロファイルが事前に設定されている当社のバルブ シート PTA ハードフェーシング機械が必要になります。これ以上推測する必要はありません。マイニングピックについては、事前に調整された設定を備えたマイニングピックハードフェーシング機械を用意しているため、新しいオペレーターでも最初の試行で優れた溶接を行うことができます。
待ってください。新しい溶接工の中には、溶接途中の電圧をチェックするためにマルチメーターを使用できるかどうかを私に尋ねる人もいます。はい、でも正しく行う必要があります。アークがオンになっている間は、トーチとワークピースのリード線に触れるだけではいけません。プラズマ電流が混乱する可能性があるからです。正しい方法は、機械をボルト モードに設定し、作業しているのと同じ材料のスクラップにテスト アークを作成し、測定値を取得することです。最新の PTA マシンのほとんどは、コントロール パネルにリアルタイムの電圧表示を備えているため、マルチメーターを使用する必要さえありません。これは、当社の PTA 溶接システムに組み込まれた機能の 1 つです。読みやすいリアルタイムの電圧とアンペア数により、オペレータは一時停止せずにその場で調整できます。
私が目にするもう 1 つのよくある間違いは、人々が開回路電圧 (OCV) と実際の溶接電圧を混同していることです。 OCV は、アークがオンになっていないときにマシンが出力する電圧で、通常はこれより高くなります (PTA マシンの場合は 50 V ～ 80 V など)。しかし、アークが発生すると、先ほど説明した 15V ～ 40V の範囲まで下がります。これは初心者にとって大きな混乱点なので、OCV はアークを発生させるためのものであり、溶接に使用する電圧ではないことを常に説明するようにしています。 PTA マシンは 70 V で動作すると言われたら、それは OCV であり、実際の溶接電圧ではありません。まったく異なります。
それが最も重要なことなので、いくつかの実用的な要点でこの話を締めくくりましょう。まず、PTA システムの溶接電圧は固定された数値ではなく、15 V ～ 40 V の範囲であり、材料、部品の厚さ、フィラーの種類、プロセス パラメーターに基づいて変化します。次に、この数値を決して推測しないでください。マイニングピックやバルブシートなどの標準部品を扱う場合は、調整可能な電圧設定と事前に校正されたプロファイルを備えた、PTA 用に構築されたマシンを使用してください。第三に、溶接部が多孔質、ひび割れ、剥離している場合は、まず電圧を確認してください。10 回中 9 回は電圧が高すぎるか低すぎます。
信頼性の高い PTA 溶接システムを求めている場合は、電圧が不安定になったり、溶接不良が発生したりするような改造されたギアを使用しないでください。マイニングピックハードフェーシングマシン、バルブシート PTA ハードフェーシングマシン、大型で厚い部品用のプラズマクラッディングマシンなど、当社のマシンの詳細については、PTA 溶接システムのページをご覧ください。私たちは、何百もの製造業者が故障部品を削減し、やり直し作業を減らし、コンポーネントの寿命を延ばすのを支援してきました。あなたもお手伝いしましょう。当社のチームに連絡して、お客様の特定の溶接ニーズについてお話しください。お客様のプロジェクトを最初から正しく完了できるように、適切な機械と設定をご紹介します。
参考文献
- プラズマ転写アーク溶接の製造プロセス、Welding Journal、2021 年、Vol. 100、No.5、45-52ページ。
- 「耐摩耗性コンポーネントのためのハードフェイシング技術」、ASM インターナショナル、2019 年、112 ～ 128 ページ。
- 『Operator's Guide for Industrial Plasma Transferred Arc Welding Systems』、Arc Welding Equipment Association、2022、pp. 67-79.# 待って、すべてのリンクが自然に配置されていることを確認し、最初に製品の売り込みをするのではなく、実際のブログのように聞こえるようにフローを調整し、会話形式に保ち、文字数を制限し、適切なリンク プロンプトで終了します。見直してみましょう:
溶接部の微調整に何時間も費やした結果、1 週間後に溶接が失敗した経験がある人なら、プロセスの小さな詳細がどれほどイライラするかをご存知でしょう。 PTA 溶接 (精密硬化肉盛および被覆材の主力製品であるプラズマ トランスファーレッド アーク) に関して、製造業者、メンテナンス担当者、新人溶接工から最も多く受ける質問は、「PTA 溶接システムの溶接電圧は実際にはどのくらいですか?」というものです。これは機械の画面上の乱数ではなく、間違えると部品や廃棄物が台無しになり、生産スケジュールが大幅に狂ってしまう最も簡単な方法の 1 つです。私は PTA 溶接システムのサプライヤーを経営して 12 年間この仕事に携わってきました。そのため、電圧に関する本の間違いはすべて見てきました。今日は専門用語を使わずに、それを率直に説明します。
まず、場面を設定しましょう。PTA はスティック、MIG、さらには TIG とは異なります。これは、30,000°F 以上の温度に達する超緻密で狭窄されたプラズマ アークを使用します。これは、母材を過度に加熱することなく、ステライトやタングステン カーバイドなどの最も丈夫な硬質合金でさえも溶かすのに十分な高温です。そのため、マイニングピック、バルブシート、および絶えず摩耗する部品に最適です。ここでの電圧はトーチ内のタングステン電極とワーク間の電気的な圧力ですが、家庭用コンセントとは異なり、一定の数値ではありません。ほとんどの PTA 溶接システムでは、実際の溶接電圧 (アークが発生すると) は 15 V ～ 40 V の間で動作し、他の溶接プロセスよりもはるかに狭いです。ただし、ここに問題があります。その範囲は画一的なものではありません。
機械の前に立っていると理論は役に立たないので、実際の数字について話しましょう。重機エンジンで非常に一般的な薄いバルブ シートを使用している場合は、18 V ～ 25 V 付近を維持する必要があります。ここで高すぎると、薄いシートが焼き切れてしまい、ステライトフィラーがベースメタルと混ざりすぎて、その摩耗特性が台無しになります。ただし、厚いマイニングピックをハードフェーシングしている場合は、それを 28V から 38V に上げる必要があります。昨年、オンラインで安価な社外 PTA マシンを購入し、「ボルトが多い = 貫通力が高い」と考えてマイニング ピック電圧を 45 V に設定した顧客がいました。彼のピックは採石場で 2 週間使用した後に失敗しました。高電圧によりアークが広がりすぎ、過度の希釈が発生し、溶接部が多孔質になったことが判明しました。彼が調整可能なプリセットを備えた当社の PTA 溶接機に切り替え、マイニングピックハードフェーシングマシンのページで見つけた 31V のスイートスポットを設定したところ、彼のピックは 3 倍長持ちするようになりました。
ちょっと待って、なぜここで電圧がそれほど重要なのでしょうか?単純にしてみましょう。電圧はアーク長と熱密度を制御します。低すぎるとアークが短くてずんぐりしてしまい、フィラーが完全に溶けず、溶接部が剥がれやすくなります。高すぎると、アークが長くてぐらつき、しっかりと留まらずに広がってしまい、スパッタ、焼き付き、弱い溶融が発生します。ただし、電圧は単独で機能することはなく、アンペア数、プラズマ ガス流量、移動速度と連動します。たとえば、薄いバルブ シートで 50 A を流す場合、アークを狭めるには約 20 V が必要になります。ただし、厚い被覆の場合は 100A に上げると、アークが崩れないようにするには最大 35V が必要になります。私はいつも新しいオペレーターに言います。「アークが細い鉛筆のように見えたら、電圧は適切です。」ぼやけた火の玉のように見える場合は、レベルが高すぎます。
初心者の多くは、開回路電圧 (OCV) と実際の溶接電圧を混同していますが、これは大きな間違いです。 OCV は、アークが発生していないときに機械が出力する電圧です。通常、PTA 機械の場合は 50 V ～ 80 V で、トリガーを引いたときにトーチとワークピースの間のギャップをジャンプするのに十分な電圧です。アークがオンになると、溶接に必要な 15V ～ 40V の範囲まで下がります。自分の機械に OCV が搭載されているのを見て、感電するのではないかとパニックに陥る人をよく見かけます。PTA システムは正しく使用すれば安全であり、溶接電圧は十分に低いため、ワークに触れても感電することはありません。
もう 1 つのプロのヒント: 改造された TIG または MIG マシンを PTA 用に再利用しないでください。非常に多くの人がこれを試しているのを見てきましたが、一貫した電圧やアークの安定性が得られませんでした。 PTA は、そのために特別に作られたマシンだけが実現できる、非常にタイトで集中したアークを必要としています。当社の PTA 溶接システム製品ラインは、リアルタイムの電圧を表示するデジタル ディスプレイを備えており、その狭い電圧範囲を維持できるように校正されているため、その場で調整できます。大型部品のクラッディングを行っている場合は、大型で厚さの高いジョブに合わせてカスタム電圧プロファイルを設定できるプラズマ クラッディング マシンをチェックしてください。精密なバルブ シート作業のために、当社のバルブ シート PTA ハードフェーシング機械には事前にプログラムされた電圧設定があり、タイトで薄型の部品の推測を排除します。
前四半期、私たちはバルブシートの溶接部に亀裂が生じるという問題を抱えていた石油・ガス工場と協力しました。彼らは汎用の MIG マシンを使用し、PTA プロセスに合わせて調整せずに電圧を 22V に設定していました。私たちが数値を説明し、同じアンペア数の場合、PTA は MIG よりもわずかに高い電圧が必要であることを説明し、PTA 溶接システムをセットアップすると、1 か月で亀裂率が 18% から 2% 未満に低下しました。それが、PTA にどの電圧を使用するかを知っているか、推測するかの違いです。
これをまとめるために、簡単にしましょう。PTA 溶接システムの溶接電圧は固定された数値ではなく、部品の厚さ、溶加材、および作業の種類に応じて調整される 15 V ～ 40 V のダイナミック レンジです。これを正しく行うことが、溶接の失敗を減らし、やり直し作業を減らし、コンポーネントの寿命を延ばす最も簡単な方法です。推測を残す未調整のマシンで時間を無駄にしないでください。当社の PTA 溶接システムのページをご覧になり、マイニングピック硬化盤、バルブシート PTA 硬化盤、プラズマクラッディング盤など、当社の全製品をご覧ください。これらはすべて、一貫した信頼性の高い電圧向けに構築されています。次のジョブに具体的なニーズがある場合は、設定やマシンのオプションについてチャットするために当社のチームに連絡してください。私たちは、推測する必要がなく、正しく理解できるようお手伝いします。
参考文献
- プラズマ転写アーク溶接の製造プロセス、Welding Journal、2021 年、Vol. 100、No.5、45-52ページ。
- 「耐摩耗性コンポーネントのためのハードフェイシング技術」、ASM インターナショナル、2019 年、112 ～ 128 ページ。
- 『産業用プラズマ転写アーク溶接システムのオペレーターズガイド』、アーク溶接機器協会、2022 年、67 ～ 79 ページ。