気体が形成される5つの方法 溶接部の気孔
溶接部の気孔は、溶融金属中にガスが侵入したり、内部で発生したり、機械的に閉じ込められたりして、気泡が放出される前に凝固界面が閉じてしまうことで発生します。重要なのは、「どのガスが原因か？」という単純な問いではなく、「ガスはどこから来て、何がガスの放出を妨げたのか？」という問いです。
溶接工程の視覚的説明
溶接部の気孔の原因は何ですか？
溶接部の気孔は、溶接金属が凝固する際にガスが内部に残存することで生じる空洞状の不連続部です。ガスは、大気から吸い込まれたり、水分や炭化水素によって放出されたり、コーティングから発生したり、溶融池の化学反応によって発生または排出されたり、不安定な溶融池やレーザーキーホールによって隔離されたりすることがあります。
目視できるピンホール、X線写真上のクラスター、中心線上の空洞はすべて気孔と呼ばれることがありますが、必ずしも同じ原因によるものではありません。形状と位置は有用な手がかりとなります。これらは、溶接プロセス、母材と溶加材、コーティング、シールド材の供給、消耗品の履歴、接合部の形状、およびプロセス記録と照らし合わせて確認する必要があります。
溶融不良、スラグ混入、収縮空洞、亀裂はそれぞれ異なる発生メカニズムを持つ。工程変更前に、不連続部の種類を確認すること。
キーホール多孔性は汚染問題だけでなく、物質の閉じ込め問題でもある。
深部への浸透は、ビームの後ろで絶えず開き、形状を変え、閉じる蒸気空洞に依存します。下部キーホールが狭くなったり崩壊したりすると、蒸気のポケットが分離する可能性があります。その後、移動する凝固前線がそれを中心線または根元の孔として捕捉する可能性があります。
表面を清潔に保つことは依然として必要ですが、それだけでは安定したキーホールが得られるとは限りません。出力、速度、焦点、ビームプロファイルまたは揺らぎ、貫通状態、フィッティング、遮蔽は、一つのプロセスウィンドウとして扱う必要があります。出力を単に増減するだけでは、万能な解決策にはなりません。
反動圧力と液体の流れによって、深いキーホールが維持される。
材料、ギャップ、およびプロセスの変化はバランスを崩す。
分離した気泡は溶融溶融池の中を移動する。
根元、中心線、または移行部には内部の孔が残る。
工業用レーザー溶接のビジュアル
毛穴の形状は手がかりとして捉えるべきであり、判断材料として用いるべきではない。
微細な円形の孔は、溶存ガス説を裏付けることが多い。細長い孔や管状の孔は、プールが凍結する間もガスが発生し続けていたことを示唆する。局所的な孔の集まりは、局所的な状況を示唆する。これらのパターンはいずれも、ガスの発生源を明確に特定するものではない。
| メカニズム | ガスはどこから来るのか | 共通の手がかり | まず確認します | 最初の制御された動作 |
|---|---|---|---|---|
| 遮蔽不良 | 不安定なガス層に空気が流入する | 散在する、または表面に開口する毛穴。風、トーチの位置、またはセットアップの変更に反応する。 | ノズル流量、漏れ、ディフューザー/ノズルの状態、トーチの角度と距離 | 正規のガス設定を復元し、同じクーポンを繰り返してください。 |
| 水素源 | 水分、油、水酸化物、充填剤、電極またはフラックス | 内部に微細な円形の孔が多数存在する。アルミニウムは特に敏感である。 | 保管、結露、洗浄、充填ロット、ガスラインの水分 | 疑わしい原因を1つ取り除き、他のすべての変数を維持したまま再テストを行う。 |
| 残留物またはコーティング蒸気 | 塗料、プライマー、亜鉛、油、シーラント、または界面に閉じ込められた汚染物質 | 吹き抜け、パイプ状、コーティングされた重ね合わせ部分付近の塊状の欠陥。欠陥に伴って飛散や噴出が発生する場合がある。 | コーティングの種類、界面の位置、ギャップ、および脱出経路 | 承認された手順に基づいて、準備済みまたは目的別に設計されたクーポンを比較する |
| 冶金反応 | 冷却時または酸素、炭素、脱酸素剤が関与する化学反応時のガス除去 | 材料の熱や消耗品のロットに由来する可能性のある微細な孔が分布している | ベース/フィラー証明書、表面酸化物、ガス、および認定消耗品の組み合わせ | 広範なパラメータ変更を行う前に、冶金および消耗品の見直しをエスカレートする |
| プールまたはキーホールの閉じ込め | 不安定な輸送、乱流、クレーターの閉鎖、またはキーホールの崩壊によって引き起こされる気泡の隔離 | 中心線/根元の孔、始端/終端の孔、またはプロセス不安定性に関連する欠陥 | 転送、ワイヤ送給、終端処理、電力・速度・焦点の関係、および取り付け | 1つの適格なプロセス変数を安定させ、マクロセクションまたは非破壊検査の証拠を比較する |
溶接部のX線写真と断面の比較
内部証拠は診断を変える可能性がある
この研究図は、制御されたレーザー溶接研究から得られたX線写真と縦断面を比較したものです。表面から得られる情報が限られている場合でも、内部の気孔の数、サイズ、位置が変化する可能性があるため、ビード上部の写真だけでは不十分であることを示しています。
この図は、ある実験計画に基づくものであり、普遍的な多孔度チャートではありません。実際の部品に必要な検査方法と合格基準を使用してください。
図: パン、ダイ、チャン、チャン、 フォトニクス2021, CC BY 4.0.ガス包絡線は流れシステムである
レギュレーターはシステムの一部にすぎません。ガスは配管、バルブ、ディフューザー、ノズルまたはカップを通過した後、電極、アーク、またはレーザーの相互作用領域の周囲で均質な状態を維持する必要があります。
ジェット流が乱流になると、空気を巻き込む可能性があります。ドラフトを補償するために流量を恣意的に増やすのではなく、トーチと実際の接合部における被覆状態を確認してください。
GMAWシールド図
図：SpangineerとRazorbliss、出典： ウィキメディア·コモンズ, CC BY-SA 3.0.
気孔検査の結果は溶接工程によって変化する。
ガスシールドアーク、フラックス生成シールド、レーザーキーホールは、それぞれ異なる故障パターンを示す。まずは、選択したプロセスにおいて、ガスの流入と気泡の排出を実際に制御する変数から検討を始めよう。
ガス供給および移送の安定性
ガスの種類と供給、漏れ、ノズルとディフューザー、通風、トーチの角度、電極の突き出し具合、ベース／ワイヤの清浄度、ワイヤ送給の安定性、および移送モードを確認してください。ノズルを塞ぐスパッタは、溶接範囲を乱す可能性があります。
カップカバーとクリーンなガス経路
点検項目：カップまたはガスレンズ、トーチアセンブリ、漏れ、パージ、手順に従ったプレフロー/ポストフロー、ロングラインサージ、水分、および水冷トーチからの漏れの可能性。タングステン接触は汚染およびアーク不安定性の原因であり、それ自体がガス源ではありません。
電極の状態とアーク長
確認事項：母材の清浄度、アーク長の過長、電極の露出。保管、保持、再乾燥は、電極の分類と製造元によって異なります。セルロース系電極を低水素系電極と同様に扱わないでください。
遮蔽経路を区別する
ワイヤの水分や損傷、汚染、角度、突き出し量、およびパラメータを確認してください。FCAW-Gは外部ガス供給に依存しますが、FCAW-Sは依存しません。フラックス入りワイヤのすべての気孔が「スラグの下に閉じ込められたCO」であると決めつけないでください。
キーホール、取り付け、シールド
確認事項：表面処理、シールド経路、出力、速度、焦点、揺動またはビームプロファイル、部分的／完全な貫通挙動、接合部の隙間および継ぎ目追跡。アルミニウム水素および亜鉛蒸気は、キーホールの閉じ込めと共存する可能性があります。
蒸気に制御された経路を与える
確認事項：コーティングの種類と厚さ、ゼロギャップ界面、閉じ込められた容積、通気口、ヒューム制御、および承認された手順でコーティングの除去または設計されたギャップが許可されているかどうか。
多孔性の根本原因仮説を構築する
最も近い証拠を選択してください。この結果は調査の出発点となる経路を示すものであり、ガスの種類を確実に特定したり、溶接が規格に適合しているかどうかを判断したりするものではありません。
どの証拠が仮説を裏付けているかを確認するため、一度に1つのフィールドを変更してください。試行を実行する前に、元の故障部品とプロセス記録を保存してください。
まず証拠を集めましょう
現在の入力情報だけでは、明確なメカニズムを特定することはできません。まずは、プロセス、材料、細孔の位置、および直近の製造変更点を確認してください。
8段階の多孔性調査
規律ある手順を踏むことで、複数の変数が同時に変動するのを防ぐことができます。また、作業現場から溶接エンジニアリング、検査、設備サポートへと伝達できる証拠を生み出すこともできます。
受け入れ基準を確認する
孔隙を許容または不合格と判定する前に、適用される規格版、契約、接合部の種類、荷重条件、品質レベル、および検査方法を特定してください。
証拠を地図上にマッピングする
細孔のサイズ、形状、分布、深さ、および開始点、停止点、根元、中心線、界面、パス、または単一の材料領域との関係を記録します。
表面と内部を分離する
目視検査では、表面に開口部が見られる。内部体積多孔性が重要な場合は、必要な非破壊検査または断面検査法を用いる。
遮蔽物の配送を確認する
ガス源からトーチ、そして実際の溶接箇所までガスの流れを追跡します。漏れ、詰まり、タイミング、ハードウェア、位置、空気の流れを点検します。
監査資料および消耗品
母材、溶加材、電極またはフラックス、保管履歴、結露、ロット変更、証明書、洗浄記録を確認してください。
コーティングとトラップを特定する
塗料、亜鉛、プライマー、オイル、シーラント、腐食生成物、重ね合わせ面、およびガスや蒸気を収容できるあらゆる容積を確認してください。
変数を1つ変更する
最も妥当性の高い仮説を選択してください。比較にあたっては、材料、接合部、検査、その他すべての条件を満たす変数を一定に保ってください。
検証および文書化
同等のクーポンを、必要な目視検査、放射線検査、CT検査、超音波検査、または断面検査の証拠と比較し、正当性がある場合は承認済みの手順を更新する。
分類は受容とは異なる
ISO 6520-1は溶接部の幾何学的欠陥を分類する規格です。しかし、この規格だけでは、気孔が許容範囲内であるかどうかを判断することはできません。許容範囲は、製品規格、品質レベル、工程、材料、荷重、検査方法、契約内容、規格版などによって異なります。
例えば、ISO 5817は特定の溶融溶接鋼、ニッケル、チタンおよびそれらの合金の品質レベルを規定していますが、ビーム溶接はその適用範囲から除外されています。ビーム溶接継手は、ISO 13919-1またはその他の該当する製品仕様によって規定される場合があります。AWSおよびASMEの要件も同様に、適用される建設コードと用途によって異なります。ASMEセクションVは非破壊検査方法を、セクションIXは資格認定について規定しており、一般的な生産溶接の気孔許容値については規定していません。
表面の開口部、ビーズの形状、および文脈上の手がかりに役立ちます。表面が健全に見えても、内部に多孔性がないとは限りません。
体積的な不連続部に対して効果的な場合が多い。適合性は、接合部の形状、厚さ、材質、アクセス性、および検査計画によって異なる。
承認された検査戦略の一部となる可能性はあるが、検出可能性と解釈は、形状、技術、および校正に大きく依存する。
細孔の深さ、界面の関係、浸透挙動を比較しやすくなるため、開発や根本原因究明に役立ちます。
ガス源を取り除くと、別の危険が生じる可能性がある
コーティングされた金属の洗浄、研削、加熱、溶接は、暴露プロファイルを変化させます。制御を選択する前に、実際の基材金属、コーティング、残留物、充填剤、フラックスを特定してください。
熱やアーク放射線は、ホスゲンなどの非常に危険な分解生成物を生成する可能性があります。安全データシート（SDS）に従い、互換性のない脱脂作業は高温作業から遠ざけてください。
亜鉛メッキ面、塗装面、および材質不明面については、危険性評価を実施し、煙の発生源付近に適切な局所排気装置を設置する必要があります。酸化亜鉛のヒュームは金属ヒューム熱を引き起こす可能性があります。
アルゴン、ヘリウムなどのガスは、特に密閉空間や狭い空間では酸素を置換する可能性があります。換気および密閉空間管理は、現場の状況に合わせて行う必要があります。
可燃性溶剤は、蒸発、換気、および防火対策が必要です。洗浄作業は、材料の適合性、安全データシート（SDS）の指示、および高温作業手順に従って行います。
毛穴の診断に必要な証拠を送ってください。ビーズの写真だけではなく。
Oceanplayerは、レーザー溶接の用途を検討し、材料、接合部、目標とする結果に基づいてサンプルテストを作成できます。より強力な証拠資料があれば、最初のテストの有用性が向上し、パラメータのランダムな変更を減らすことができます。
これらの詳細を含めてください
- 溶接プロセスおよび機械またはレーザー光源モデル
- ベースグレード、充填材、厚み、ジョイント、およびフィット
- コーティング、洗浄および消耗品保管方法
- シールドガス、ノズルまたはカップ、および配送の詳細
- 電流/電力、ワイヤ送給速度、速度、フォーカス、CTWD（該当する場合）
- 毛穴の位置、問題が始まった時期、最近の変化
- RT、CT、マクロセクションまたはクローズアップの証拠
- 必要なコード、仕様、および生産目標
関連する溶接ガイドとツール
ガス多孔性に関するよくある質問
溶接部の気孔率とは何ですか？
溶接部の気孔は、溶接金属が凝固する際に、ガスが内部に残ったり表面に漏れ出したりすることで形成される空洞状の不連続部です。気孔は、孤立した気孔、気孔の集まり、気泡状の構造、その他の分布として現れることがあります。気孔がスラグ、溶融不良、収縮、または割れではなく、気孔であることを確認してください。
溶接部に気孔を生じさせる一般的なガスは何ですか？
材料やプロセスによっては、水素、窒素、酸素を含む雰囲気、および一酸化炭素などの反応生成物が関与する可能性があります。コーティングや残留物からも蒸気が発生することがあります。ガス名だけでは診断はできません。発生源と、なぜそれが外部に漏れ出さなかったのかを特定する必要があります。
シールドガスが多すぎると、多孔性の原因になりますか？
はい。流量が少なすぎるとプールが露出してしまう可能性があり、流量が多すぎると乱流が発生して空気が混入する可能性があります。適切な流量は、プロセス、ガス、カップまたはノズル、位置、接続部、空気流量、および適切な手順によって異なります。レギュレーターだけに頼るのではなく、トーチでの供給を確認してください。
アルミニウム溶接はなぜ特に水素に敏感なのでしょうか？
溶融アルミニウムは、固体アルミニウムよりもはるかに多くの水素を含有できる。溶融アルミニウムが凝固するにつれて、水素は溶液から分離して細孔を形成する可能性がある。そのため、水分、水酸化物、炭化水素、充填材の取り扱い、およびガスシステムは、重要な調査対象領域となる。
なぜ亜鉛メッキ鋼板には、気泡や虫食い穴のような穴ができるのでしょうか？
亜鉛は鋼が溶ける前に蒸発することがあります。密着した重ね継手では、加圧された蒸気が溶融池を通過したり、溶融池を不安定化させたりして、気孔、吹き抜け、飛散、または噴出を引き起こす可能性があります。気孔の形状だけでは亜鉛の存在を証明することはできません。コーティングの位置と継手の形状を確認してください。
毛穴の形状から、正確な根本原因を特定できるのか？
いいえ。形状と分布は仮説の優先順位付けに役立ちますが、同様のパターンは遮蔽、汚染、コーティング、化学反応、プールの不安定性などによっても生じる可能性があります。形態学的特徴を、プロセス履歴、材料記録、ガス検査、および制御された試験結果と組み合わせて分析してください。
既存の気孔の上に溶接することはできますか？
過剰溶接が許容範囲内であると安易に判断しないでください。補修方法、欠陥除去、再検査、および手順の認定は、適用される規格と補修計画によって異なります。ガス空洞の原因を取り除かずにガス空洞の上に溶接を行うと、さらにガスが閉じ込められたり、溶融不良が生じたりする可能性があります。
予熱は必ず溶接部の気孔率を低減させるのか？
いいえ。予熱は、一部の適切な手順において水分や熱挙動の管理に役立つ場合がありますが、必要な温度は材料、厚さ、消耗品、水素制御、冶金特性によって異なります。予熱を適切に行わないと、コーティングが損傷したり、特性が変化したり、その他の欠陥が生じたりする可能性があります。
内部の多孔性を検出する検査方法はどれですか？
体積多孔度測定には一般的にX線撮影が有効であり、CTスキャンやマクロ断面観察は強力な開発ツールとなる。超音波検査法も指定される場合がある。適切な方法は、形状、厚さ、材質、アクセス性、および検査計画によって異なる。
レーザー溶接による気孔率は、MIG溶接やTIG溶接による気孔率とどのように異なるのですか？
いずれの場合も遮蔽や汚染のリスクは伴いますが、深溶け込みレーザー溶接では、蒸気を閉じ込める可能性のある動的なキーホールが発生します。そのため、レーザー診断では、清浄度やガス供給に加え、焦点、出力・速度バランス、溶け込みモード、ビームプロファイル、接合状態、溶融池の挙動などを確認する必要があります。
このガイドで使用した情報源
- TWI ― 多孔性とは何ですか？また、どのようにすれば防ぐことができますか？
- TWI ― アルミニウム溶接時の気孔発生の回避
- AWS溶接ダイジェスト ― アルミニウムGMAW溶接のセットアップについて知っておくべきこと
- ミラー — GTAW溶接における適切な遮蔽に関するベストプラクティス
- TWI ― レーザー溶接における典型的な欠陥
- 材料2024 — アルミニウム合金のレーザー溶接におけるキーホールの安定性と多孔性
- 材料加工技術ジャーナル ― レーザー溶接における気泡形成と多孔性
- ISO 6520-1 — 幾何学的欠陥の分類
- ISO 5817:2023 — 溶融溶接継手の欠陥に関する品質水準
- OSHA（米国労働安全衛生局）—溶接、切断、ろう付けにおける化学物質の危険性
- NIOSHポケットガイド — 酸化亜鉛
- リンカーン・エレクトリック社 ― 電極の保管と再乾燥に関するガイダンス
ガス源だけでは細孔を保証するものではない
溶融池はまずガスを受け入れるか、ガスを生成する必要がある。すると気泡が核生成し、成長して移動する。気泡が自由表面に到達する前に凝固界面がその気泡を捕捉した場合にのみ、気孔が残る。
これは、汚染源が変わっていなくても、移動速度、浸透モード、継ぎ目の隙間、またはプールの乱流の変化によって多孔性が変化する可能性がある理由を説明するものです。
雰囲気、湿気、化学反応、コーティング、または蒸気空洞。
局所的な圧力と溶解度の条件により、気相が存在することが可能となる。
浮力と液体の流れは、移動する固体前線と競合する。
残った空洞は、表面または内部の細孔となる。
ガスの発生源から捕獲地点までを追跡する
以下の各手順には、設定を変更する前に収集すべき証拠が含まれています。最初の制御操作は意図的に保守的なものです。1つの変数を復元または検証し、クーポンを繰り返し使用して、同じ検査結果を比較します。
大気は不安定な遮蔽層を通って侵入する
GMAW、GTAW、ガスシールドFCAW、および多くのレーザー溶接装置は、制御されたガス環境に依存しています。接続部の漏れ、ホースの損傷、ディフューザーの詰まり、ノズルの汚染、不適切なカップまたはノズル、過剰なスタンドオフ、不適切なトーチ角度、または局所的な通風によって、高温の金属に空気が到達する可能性があります。流量が不足すると溶融池が覆われず、流量が過剰になると乱流が発生し、周囲の空気が流れに引き込まれる可能性があります。
シールドの診断は、レギュレーターの設定値のみに基づいて行わないでください。ガスの種類、供給、接続、およびトーチまたはノズルでの実際の供給量を確認してください。結果を認定されたWPSおよび機器のガイダンスと比較してください。カップサイズ、ノズル形状、プロセス、および位置に関わらず適用できる単一の流量はありません。
この欠陥は、ノズル交換、ホース修理、または移設後に発生し、空気の流れによって変化します。溶接部の大部分に、表面開口部または散在する気孔が現れます。
ガス経路を正常に戻してシールとノズルの状態を点検し、トーチでの供給量を測定し、熱量や移動量を変更せずに同じ試験片を繰り返します。
シールドガス供給の視覚的表示
ガス経路全体を確認してください
- シリンダーまたはバルク供給、ガス識別および汚染リスク
- レギュレーター、流量制御、継手、Oリング、ホースの完全性
- ソレノイドのタイミング、パージ状態、および長距離サージ
- ディフューザー、ガスレンズ、カップまたはノズルの清浄度と状態
- トーチの角度、距離、進行方向、周囲の気流
- 材料およびWPSの要件に応じて、背面または後端のシールドを設ける。
水分と炭化水素が水素を供給する
水、結露、油、グリース、指紋、切削油、汚れた充填材、湿った電極、ガス供給システム内のフラックスや水分などが、水素含有物質を混入させる原因となる。アルミニウムは特に水素に敏感で、溶融アルミニウムは固体アルミニウムよりもはるかに多くの水素を溶解できる。溶融プールが凍結する際、過剰なガスは溶液中に留まらず、微細な内部孔を形成する可能性がある。
鋼材溶接の場合、低水素電極やフラックス中の水分によって拡散性水素が増加する可能性があります。気孔が発生することもありますが、水素誘起割れの方がより深刻なリスクとなります。保管、保持、再乾燥は互換性がないため、オーブン温度を一律に適用するのではなく、消耗品の分類、製造元の指示、および認定された手順に正確に従ってください。
酸化物、ワイヤー、凝縮
水酸化物、汚染された充填材、湿った空気中に移動された低温の材料、湿ったガス配管などはすべて原因となり得ます。材料の洗浄と保管は、文書化された、材料に適した方法に従って行ってください。
多孔性だけが水素リスクではない
母材の状態、消耗品の接触状況、予熱／層間加熱の要件を確認してください。目に見える気孔がないことを、水素が制御されている証拠とみなさないでください。
歴史は重要だ
保管期間、包装状態、オーブンログ、周囲環境の変化、充填ロット、洗浄方法、および問題が特定のバッチまたは作業ステーションに起因するものかどうかを記録してください。
きれいなトップビードでも内部の多孔性を隠すことができる
表面の色や外観だけでは、アルミニウム内部に水素気孔が存在するかどうかを判断することはできません。製品品質計画で定められた検査方法を用いて、清浄度や材料の取り扱いを管理した上で、同等の試験片を比較してください。
微細で丸い内部孔は、溶存ガス説を裏付ける可能性はあるものの、発生源を証明するものではない。遮蔽物の漏洩、局所的な汚染、プロセスの不安定性なども、同様の証拠を生み出す可能性がある。
アルミニウム溶接面の視覚
画像：WS Yerazunis、提供元： ウィキメディア·コモンズ、パブリック ドメイン。
残留物が分解したり、揮発性コーティングが高圧蒸気を発生させたりする
油、グリース、過剰なプライマー、塗料、シーラント、水分を含む腐食生成物、汚染された消耗品は、加熱されると分解する可能性があります。揮発性の金属コーティングは特に注意が必要です。例えば、亜鉛は鋼が溶ける前に蒸発することがあります。密着した亜鉛メッキの重ね継手では、その蒸気は溶融池やレーザーのキーホールを通る以外に容易には逃げ場がない場合があります。
その結果、気泡、パイプ状またはワームホール状の空洞、スパッタ、金属の噴出などが生じる可能性があります。これらの形状は亜鉛の存在を示す手がかりであり、亜鉛の存在を証明するものではありません。コーティングに適した解決策としては、制御された除去、設計された排出経路、接合部の隙間の制御、処理順序の変更、または検証済みの処理条件などが考えられます。適切な対処方法は、部品、コーティングの厚さ、接合部、および適用される手順によって異なります。
コーティングとSDSを特定し、細孔がコーティングされた界面と交差する位置をマッピングし、捕捉された体積を検査し、適合性を記録し、コーティングされたクーポンと準備されたクーポンを比較します。
一定の研削幅、織り幅、または移動速度のパーセント変化は、コーティングの損傷、融合不良、または過度の発熱を引き起こす可能性があります。
コーティング、接合部の隙間、およびプロセス検証に関する考慮事項については、亜鉛メッキ鋼板専用のレーザー溶接ガイドを参照してください。
溶融池の化学反応により、冷却中にガスが放出または発生する。
液体金属と固体金属では、ガスの保持の仕方が異なります。凝固中に溶解度限界が低下すると、溶解したガスが溶液から離脱し、気泡の核生成を起こすことがあります。アルミニウムと水素はその代表的な例です。鋼やニッケルの溶接条件によっては、酸素、炭素、脱酸剤などの元素が、一酸化炭素の生成や健全な溶接が得られるかどうかに影響を与える場合もあります。
この原因は「汚れた鋼材がCOを発生させる」という単純なものではありません。母材の組成、溶加材の化学組成、脱酸剤の濃度、シールドガス、表面酸化物、そして熱サイクルが相互に影響し合っています。材料の加熱、ワイヤのロット、または消耗品の変更によって気孔率に変化が生じた場合は、多くの機械設定を試す前にサンプルと証明書を保管してください。
溶解ガス、酸素を含む表面、または反応成分が溶融プールに流入する。
溶接部が冷却されるにつれて、温度、組成、局所的な平衡状態が変化する。
ガスは溶液から排出されるか、プール内での反応によって発生する。
周囲の溶接金属が固まっても、気泡は残る。
プールの乱流、不安定な移送、または急速な凍結により気泡が閉じ込められる
既知のガス源は、メカニズムの半分に過ぎません。液滴の移送の不規則性、ワイヤ送給のばらつき、アークの不安定性、不適切な熱入力や移動、乱流、不適切な接合、急激な溶接終了などによって、溶融池内に気泡が残ることがあります。メカニズムを理解せずに熱量や速度を変更すると、気泡を除去するのではなく移動させてしまう可能性があり、溶融不良、アンダーカット、歪みなどの問題を引き起こす可能性があります。
深溶け込みレーザー溶接では、蒸気空洞は動的なキーホールの役割を果たします。振動、くびれ、または崩壊によって、ルート部または中心線付近に気泡が隔離されることがあります。その気泡が脱出するかどうかは、レーザー出力、移動速度、焦点位置、ビームプロファイル、溶け込みモード、接合ギャップ、材料の状態、溶融池の流れといった複合的な変数によって決まります。
アーク音、転送モード、ワイヤ送給の安定性、CTWDまたはアーク長、開始/停止、接合部の適合性、および気孔の正確な位置を記録します。
マクロ断面またはCT/RTの結果に基づいて、出力、速度、揺れ、焦点、スポットサイズ、浸透状態、シームトラッキング、ジョイントギャップ、遮蔽、および孔の深さを記録します。