アーク溶接とは？溶接の種類と溶接ヒューム対策装置を紹介！

アーク溶接は、製造業や建築、造船など幅広い分野で利用されている代表的な溶接方法です。

母材と電極の間に発生させたアーク放電の高熱を利用します。その熱で母材や溶加材を溶かし、金属同士を接合します。

また、この溶接には複数の方式があります。代表例は、被覆アーク、TIG、MIG、MAG、サブマージアークなどです。

一方、金属アーク溶接等作業では溶接ヒュームが発生します。そのため、溶接方法だけでなく、作業者のばく露を減らす対策も重要です。

本記事では、溶接の基本分類・アーク溶接の仕組み・主な方式・使用される場面・溶接ヒュームとの関係を順番に解説します。

まず確認｜溶接は「融接・圧接・ろう接」に分類できる

溶接には数多くの方法があります。接合の仕組みから見ると、大きく融接・圧接・ろう接の3つに分類できます。

つまり、「溶接」という大きなカテゴリーの中に、さまざまな接合法があります。アーク溶接はその中の融接に位置づけられます。

アーク溶接とは？放電による高熱で金属を接合する方法

アーク溶接とは、気体中の放電現象であるアーク放電の高熱を利用して金属を接合する方法です。

一般的には、母材と電極の間にアークを発生させます。その熱で母材や溶加材を溶融させます。

そして、溶けた金属が冷えて凝固します。その結果、接合部分が一体化します。

このように、接着剤で材料同士を貼り合わせる方法とは仕組みが異なります。

代表的な溶接方式

電極やシールド方法などの違いによって、複数の方式があります。

また、このほかにセルフシールド方式やエレクトロガス方式などもあります。

そのため、一つの方式だけが使われるわけではありません。材料や板厚、作業姿勢などに応じて選びます。必要な品質や生産性も選定条件です。

どのような産業で使われる？

この接合法は、幅広い金属材料や構造物に利用されています。さまざまな産業で使われている方法です。

例えば、大型構造物から機械部品まで用途はさまざまです。必要な品質や作業条件に応じて、適した方式を使い分けます。

一方、作業時には高熱や強いアーク光が発生します。さらに、火花・スパッタや溶接ヒュームへの対策も必要です。

金属アーク溶接等作業と溶接ヒューム規制

金属アーク溶接等作業で発生する溶接ヒュームは、2021年4月1日から特定化学物質（第2類物質）として規制対象になっています。

ここで重要なのは、溶接方法そのものが特定化学物質になったわけではないことです。

規制対象は、対象作業で加熱によって発生する粒子状物質である溶接ヒュームです。

対象は溶接だけではない

また、法令上の対象には金属をアーク溶接する作業だけでなく、アークを用いた溶断やガウジングなども含まれます。

例えば、屋内作業場で対象作業を行う場合は、全体換気またはこれと同等以上の措置が必要です。

さらに、継続して行う屋内作業場では濃度測定が関係する場合があります。作業方法を新たに採用・変更するときなどが対象です。

作業時に考えたい主な安全対策

作業時には、溶接ヒュームだけでなく、アーク光や熱も発生します。火花・スパッタなどにも注意が必要です。

なお、本記事ではアーク溶接の基本を中心に解説しています。法令、健康診断、濃度測定などは、それぞれの専門記事で確認できます。

溶接ヒュームを発生源付近で捕集する

溶接ヒューム対策の一つとして、作業場へ広がる前に発生源付近で吸引・捕集する方法があります。

そこで使用される装置の一つがヒュームコレクターです。

ヒュームコレクターは、溶接ヒュームを吸引し、装置内部で捕集します。

ただし、装置を設置するだけですべての対策が完了するわけではありません。まず、吸引位置や必要風量を確認します。また、火花・スパッタや換気状況も重要です。呼吸用保護具を含めて検討します。

ONIKAZEのヒュームコレクター

赤松電機製作所では、溶接ヒューム対策向けにFSMシリーズとFM-220を展開しています。

よくある質問｜アーク溶接の基本

仕組みや種類、溶接ヒュームとの関係について、よく確認されるポイントをまとめます。

仕組み・種類に関する質問

溶接ヒューム・安全対策に関する質問

まとめ｜仕組みとヒューム対策をあわせて理解する

アーク溶接は、アーク放電による高熱で母材や溶加材を溶融させ、金属同士を接合する方法です。

まず、溶接を接合の仕組みから分けると、融接・圧接・ろう接の3つがあります。この方法は融接に分類されます。

また、被覆アーク、TIG、MIG、MAG、サブマージアークなど複数の方式があります。

一方、金属をアークで接合する作業では溶接ヒュームが発生します。そのため、作業者の安全衛生にも目を向ける必要があります。

さらに、換気や発生源での捕集も重要です。呼吸用保護具なども作業条件に合わせて組み合わせます。

つまり、アーク溶接の仕組みと、作業時に発生するヒュームや火花への対策をあわせて考えることが重要です。

監修者プロフィール

経営企画室／インサイドセールス

倉津 裕太

赤松電機製作所に入社後、営業部にて西日本エリアを担当し、切削・研削現場におけるミスト対策、溶接現場におけるヒューム対策の提案営業に従事。
現在は経営企画室 ／インサイドセールスとして、製造業の現場課題に対する情報提供を行うとともに、脱炭素経営PROJECTにも参画。
現場と経営の両視点から、ミスト・ヒューム対策や省エネを含めた工場環境改善に関する、導入検討に役立つ実務情報を発信している。