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プラスチック成形用金型の補修溶接

本資料は、「電気製鋼」第 68 巻 第 2 号（1997 年 5 月 電気製鋼研究会編集・発行）の 95～104 ページに掲載されたものを、大同特殊鋼株式会社が再編集したものです。内容は編集・執筆当時のものですので、現在の情報と異なる場合があります。
＊PDS、PX5、NAK は大同特殊鋼株式会社の登録商標または商標です。

解 説

プラスチック成形用金型の補修溶接
Repair Welding for Plastic Injection Mold

高木 柳平 Ryuhei Takagi
大同特殊鋼(株) 溶材販売部

Welding Wire Sales Dept., Daido Steel Co., Ltd.

Synopsis
Needs on repair welding are increasing recently by reasons of wearing, breakage, re-design or correction ofproducts which were already completed. And requirements for its quality such as the general one, mirror
surface polishability and the photo-etchability are severe especially, and should be satisfied.
But, characteristics of mold base metal have no good weldability, in general, for reason of hardenability, thickplate and complicated shape.
In this paper, fundamental ideas for weld cracks, blowholes and incomplete fusion that those remedies arevery important to get a good quality on repair welding, are shown in detail. And then, repair welding techniquefor plastic injection mold are explained clearly. TIG process is the best for repair welding of plastic injection
mold. But, TIG welding machine, torch and its parts should be chosen to get good quality. And also, itswelding technique and operation should be applied under the suitable pre/post-heat treatment, with care ofwelding condition, operation process and overlay technique. As there is little literature to refer to repair
welding, in the existing circumstances, it is desirable for this paper to be referred by readers.

1. はじめに因で金型が使えなくなったりすることは経済的なプラスチック成形用金型は、その適用分野にお面および生産性さらには納期の面で大きな打撃でいて製品の大量生産、高品質化、均質化、コストダあり、プラスチック成形用金型の補修溶接によるウンの中心的役割を果たしている。一方、これら再生使用の重要性はすこぶる大きくなってきていの金型の製作には高価な工作機械と専門のオペレる。

ーターが必要とされ、最終の仕上げ工程には熟練以上のような膨らむニーズに対し、プラスチッ技術者による手磨き工程があり、人手と多額のコク成形用金型補修溶接部への品質要求特性には通ストおよび製作日数が必要とされる。

常の溶接対象製品にはみられない厳しいものがあ

金型を新規に製作する場合に生じやすい NC 加

りその代表的な 3 点を以下に列挙する。

工機による加工入力ミスや放電加工機による加工(1) いかなる微細な溶接欠陥もないこと。

入力ミス、ヤスリなどの手加工による削り過ぎ、(2) 型材と溶接部との硬度差、光沢差が少ないこ

打ち疵、凹みさらには改造または設計変更によると。

寸法変更などの原因で、せっかく製作した金型が(3) シボ加工する金型ではシボムラが生じないこ台無しになったりする。また、成形現場ではパーと。

ティングラインの凹みや成形中に生ずるカジリ疵、さらに、プラスチック成形用金型の補修溶接は溶磨耗または不注意による工具の当たり疵などの原接技術の側面からみると困難な対象であり、その© 2023 Daido Steel Co., Ltd.

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特長は以下の 3 点に集約される。

（シールド）し、大気から溶接部を保護し溶接す(1) 型材は、長寿命化要求から比較的硬い鋼材をる方法である。原理的には非消耗式電極であり肉使用。

盛したい場合は溶加棒（溶加ワイヤ）と称する充(2) 型材は、一般的に厚肉である。

填材を使用する。この場合はティグフィラー溶接(3) 型材は、一般的に複雑形状である。と呼ばれる。

プラスチック成形用金型の補修溶接技術基準は、

ティグ溶接は被覆アーク溶接に比べ溶接能率は施工者が過去の経験をもとに決めているのが実情劣るが①溶接金属の水素含有量が少ないので溶接であり、各施工者のノウハウとして扱われ、公表割れが発生しにくい、②溶接金属の酸素含有量がされた技術データは極めて少ない。

少なく、介在物が少ない、③ブローホールの発生

そこで、本技術レポートでは金型補修についての基本的な考え方を述べ、それに続いて当社の試を防ぎやすい、④溶接部と型材との色調差が少ないなどの品質上の利点が多い。

験データと各種鋼材についての公知の溶接技術デ

一方、被覆アーク溶接は消耗式電極による簡便ータを参考にプラスチック成形用金型の TIG 溶接

な方法でティグ溶接法に比べて溶接能率が優れて法による補修溶接要領を主体に述べる。

いる。しかし、金型補修に通常使用される溶接棒は「低水素系溶接棒」と呼ばれるもので被覆剤よ

2. 補修溶接の基礎的考え

り CO2 を発生させ溶融金属を保護するが、溶接ス

2. 1 溶接法の選定

タート部などは CO2 の発生が不十分となりブロー現状、採用されている金型補修方法はティグ溶接（アルゴンアーク溶接あるいはアルゴン溶接ともよばれる）が主流である。

ホールが生じやすい欠点がある。
金型補修では、溶接能率よりも溶接部の品質を重視することが望ましく、被覆アーク溶接はティ

しかし、比較的大きな肉盛には被覆アーク溶接

グ溶接トーチの操作が形状的にしづらい箇所や下棒による方法があり他に CO2 アーク溶接、マグ溶盛溶接にとどめ、可能な限りティグ溶接法を採用

接、ミグ溶接などが一部で適用されている。

することを推奨する。

また、比較的小さい肉盛補修には粉末あるいは

2. 2 溶接欠陥の防止

0.1～0.2 mm 厚の薄板・薄肉材をコンデンサース

溶接欠陥の主なものは、①溶接割れ、②ブローポット式の溶接電源を用い溶着する方法も一部でホールおよびピット、③融合不良（不完全溶け込適用されている。さらに少量肉盛法として「銀ロみ）に大別される。

ー付肉盛補修法」「メッキ肉盛補修法」がある。他

金型補修溶接の施工にあたっては、これらの欠の特殊ケースとして「たたき出しによる補修方法」

陥防止に最大限の注意と事前の対応を図ることがおよび「入子による補修方法」などがある。

のぞましく以下にその概要を述べる。

しかし、おのおのの方法には一長一短があり、

2. 2. 1 溶接割れ

ティグ溶接が現状では最も一般的にかつ広範囲に溶接割れには溶接金属中に発生するものと、母適用されているので被覆アーク溶接と比較するな材部（熱影響部を含む）に発生するものとがある。

かで以下に述べる。

溶接金属中の割れは主に「高温割れ」「凝固割れ」

ティグ溶接法は周知のように Tungsten Inertと呼ばれ≧200℃で発生する割れで低融点不純物

Gas の略で TIG と略されており、JIS ではティグ（P、S など）の偏析および凝固過程でかかる応力と称される。ティグ溶接はタングステン電極回りが主な原因と考えられている。

からアルゴンガスに代表される不活性ガスで被包© 2023 Daido Steel Co., Ltd.

しかし、金型補修溶接ではこれらの溶接金属内

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割れは少なく、発生した場合には適用母材および使用溶材に原因があることが多い。
一方、熱影響部を含めた母材部に発生する割れは「低温割れ」と呼ばれ<200℃で発生する。
低温割れの主な原因は次の 3 つの条件の組合せで決まるとされている。
①熱影響部の焼入れ硬化〔炭素当量（Ceq）と冷却速度の程度〕②溶接部の水素量（拡散性水素量）③溶接部（熱影響部）にかかる応力
引き続き、これらの低温割れの防止策に関しその原因別に以下に述べる。
(1) 溶接熱影響部の硬さ
一般的に焼入性の良好な材料は、溶接性が劣る。
熱影響部の硬化性は焼入性とほぼ一致するので、金型が補修溶接を伴う場合は焼入性と溶接性の相反する二つの特性を同時に満足させなければならない。
プラスチック金型用鋼として当社では表 1 に示すように焼入性の良い材料として代表的にはPDS1 および PDS3 を用意している。これらの材料は熱影響部が硬化しやすく割れ易くなるので、適正な熱管理条件での予熱、後熱が必要である。

PDS1

また、焼入性と溶接性の双方を同時に満足させたものに PX5 があり、予後熱フリーを目的に開発されたもので、今後多くの需要が期待される。ただし、型材の形状、質量などによっては過度の冷

図 1 各種プラ型鋼材の肉盛溶接部硬さ調査例

却速度による硬化を生じる場合もあり適用にあたっては低温域での予後熱が必要になる場合もある。のままでは熱影響部が軟化傾向を示す。そのため、析出硬化鋼として代表的には NAK55、NAK80

溶接後の熱処理（時効処理）によって母材硬さにがある。これらの材料は図 1 にみるように、溶接© 2023 Daido Steel Co., Ltd.

戻す必要がある。

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溶接部が硬化せず、軟化するので後工程のシボ加工時硬度差などからシボムラを生じやすく後熱処理を原則的に実施すれば性能を十分発揮する材料である。
〔硬化への理解：熱影響部の最高硬さと予熱温度〕
溶接を行うと熱影響部とくに境界部（ボンドとも言い現場的には 2 番とも言う）が硬化し、割れ易くなる。割れ発生を防ぐには、熱影響部の最高硬さ（HVmax）を 1 つの目安としてとらえ低炭素鋼を例にとれば HVmax が 350～400 以下になるよう施工するとよい。
HVmax は母材成分と熱影響部の冷却速度によりほぼ決まる。母材成分から HVmax を推定するには、HVmax とほぼ比例関係にある炭素当量［溶接肉盛条件］
母材：PDS1、開先：50 mm 幅×7 mm、溶接方法：TIG、溶加ワイヤ：PDS1-W 2.4 mm、シールドガス：純 Ar 7 l/min、溶接電流：150A、溶接層数：4 層［予熱および後熱処理条件］
予熱温度：200℃、後熱温度：450℃×60 分（Ceq）で計算され通常(1)式が適用される。ただ写真 l

PDS1 の溶接部マクロ組織し(1)式は低炭素鋼用のもので組成や組織の異なる鋼材にまで適用するのは好ましくない。

さらに、水素放出を促進する意味からも予熱およCeq(%)=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14 (1)び後熱処理は有効な手段である。

現状では、中・高炭素鋼用に Ceq は規格化され(3) 熱影響部にかかる応力ていないので(1)式と予熱温度の推定式(2)は炭素熱影響部が焼入れ硬化、すなわちマルテンサイ

当量が大きい型材の場合は参考程度として扱う必ト組織になる時膨張を伴うので周囲の鋼材との間要がある。

で内部応力を発生する。また、溶融金属が凝固、冷予熱温度(℃ )= {Ceq(%)× 500} - 100(2)却する過程で必ず収縮を伴うので母材に拘束され(2)式のように熱影響部の最高硬さを抑え、割れ発て大きな内部応力を発生する。これらの応力が大生を防止するには予熱は有効な手段である。写真

きいほど割れ易く、応力緩和をはかることが大切

1 に予後熱処理を施した PDS1 溶接部のマクロ組である。

織を示す。
(2) 溶接部の水素量
溶接中に溶融金属部は周囲から水素を吸収する。

内部応力を軽減するには(1)予熱、(2)ピーニング、(3)後熱が主要な手段である。これらの中でピーニングは溶接直後、溶接金属が高温にあるうちその水素は溶接金属の冷却とともに過飽和になっにピーニング用ハンマーでビード表面を打撃してて大気中ヘ放出されると同時に母材部へ拡散する。

溶接金属に圧縮応力による塑性変形を加え、溶接その一部がマルテンサイト組織などの硬化部に集金属の収縮量を減らし内部応力を軽減する方法で積して割れの発生を促進するといわれている。

ある。

ティグ溶接は水素源が少なく有利であるが、さ後熱処理は溶接終了後すぐに適当な温度に加熱らに少なくするには露点管理された溶接用アルゴして内部応力を軽減する。この目的を十分に達成

ンガスを使用することである。また、被覆棒を使しようとすると、例えば炭素鋼は 625～650℃で通用する場合は低水素系被覆棒を選定することが望常処理される。しかし、プラスチック成形用金型ましく、使用直前に再乾燥することも必要である。のようにプリハードン鋼が使用される場合にこの© 2023 Daido Steel Co., Ltd.

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プラスチック成形用金型の補修溶接ような高温処理すると金型材が軟化するので、所面へ直接当たらない場合およびアークの狙い位置定の硬さを確保するために、表 2 に示す温度で処が悪く未溶融の開先面へ溶融金属がかぶさる場合。

理することが望ましい。

(3) 多層溶接で下層（前層）の溶接表面が凸凹にな

この場合、応力緩和という目的には不十分であり、くぼみ部分が溶融不完全になった場合。

るが、前述の水素除去処理の効果もあって低温割これらの不完全溶け込みの対策としては、れ防止には有効である。

(1) ティグ溶接では、極端な前進法による溶接は避けること。通常ティグ法は前進法で溶接を行う

表 2 熱管理条件の標準例

が、場合によっては溶け込み深さを増すことができる後退法の採用を推奨する。
(2) ティグ／被覆アーク法とも、前層（下層）ビード表面の凸凹がないことを確認し肉盛溶接を行うこと。もし、凸凹がある場合はグラインダーなどで平坦に仕上げてから肉盛を行うこと。

2. 2. 2 ブローホールおよびピット
ブローホールの発生原因は、主として溶融金属(3) 被覆アーク溶接法では、アークの狙い位置を適切にするよう注意深く運棒する。

への酸素、窒素の吸収にある。ブローホールは溶(4) 母材によってはスラグの発生しやすい鋼種が接金属内部に生ずる気孔で、ピットは溶接ビードあり、スラグ巻込みの欠陥を生ずる場合がある。

表面に開孔したもので小径のものはピンホールと前層（下層）表面のスラグを十分除去した後、肉盛も呼ばれる。

を行うこと。

ティグ溶接では、アルゴンガスによるシールド（例：NAK55、NAK80）効果が不完全でアーク雰囲気へ空気が多量に混入した場合にブローホールを形成する。したがって、

3. 補修溶接技術の概要

ノズル・母材間を短く保ち、所定のガス量が流れ

3. 1 補修溶接施工にあたってていることを確認すると同時にシールド性を改善できるガスレンズ付きトーチの採用が望ましい。
被覆アーク溶接では、アークスタートの時被覆溶接肉盛補修にあたって検討する項目は以下の通り。
(1) 補修対象金型：・金型の材質、大きさ／形状確剤の熱分解ガスによるシールド効果が不十分にな

認・補修溶接部位の確認りがちで、ブローホールを発生しやすい傾向があ(2) 金型の前加工：・金型補修部位の開先加工、前る。とくに低水素系溶接棒でこの傾向が顕著であ

準備・金型の清掃、清浄り、後述する捨金法やバックステップ法を採用す(3) 予後熱管理：・予熱方法の選定と設備の準備・べきであり、運棒はアーク長さを短めにするよう熱管理（温度・時間）の決定・溶接中の予熱温度保注意する。

持対策

2. 2. 3 融合不良 - 不完全溶け込み(4) 溶接機器：・ティグ溶接機の準備・ティグ溶接

融合不良などの不完全溶け込みは、以下の場合機の操作と取扱いに生じやすい。

(5) 溶加棒：・ワイヤ・溶加材の銘柄・サイズ・量(1) 開先面あるいは下層（前層）の溶接金属表面への確認

十分にアーク熱が与えられない場合。

(6) シールドガス：・溶接用アルゴンガスの準備(2) 溶融金属がアークより先行し、アークが開先(7) 溶接用治具：・溶接姿勢と溶接治具→下向溶接© 2023 Daido Steel Co., Ltd.

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プラスチック成形用金型の補修溶接化（例：亜鉛合金金型）にも共用する場合は交直両(8) 溶接施工：・溶接条件の選定溶接電流、速度、用機を選定のこと。

タングステン電極突き出し長さ、アルゴンガス流・定格使用率：40%以上を選定のこと。連続許容量、溶接姿勢・溶接操作；溶加材の挿入操作、トー電流を以下の式で確認のこと。定格溶接電流 300A、チスイッチ操作、ウィービング操作など・溶接肉定格使用率を 50%と仮定するとその連続許容溶接

盛作業；溶接順序、積層法

電流 I50 は、(9) 安全・衛生：・溶接保護具、高圧ガスの取扱い

I50=√0.5×300A≒210A(10) 溶接部検査：・カラーチェックによる検査な・二次側出力特性：定電流特性

ど・アーク起動：高周波電流による

以下に主要項目に関し技術的に補足し説明する。

・制御機能：＊溶接電流のアップスロープおよびダウンスロ

3. 2 補修溶接施工の要点

ープ付きを選定のこと、

3. 2. 1 補修金型の前準備、前加工＊電流制御は遠方制御ダイヤル付き、(1) 金型の開先加工＊電流切替操作はトーチスイッチ又はフートス

・金型にメッキ、浸炭・窒化などの表面処理がさイッチによる（フートスイッチの方がベター）、れている時は、溶接前に処理層を除去する。開先＊クレータ制御、シールドガス制御機能付き

面に割れなどの欠陥が残っていないことを確かめる。
・開先は溶接に支障のない大きさで、なじみやすい形状で滑らかに仕上げる。
(2) 金型の清掃、清浄・開先面とその周辺のサビ、油脂、ゴミを完全に除去。
3. 2. 2 予熱および後熱管理(1) 予熱方法と予熱上の問題点
・予熱方法にはその熱源により種々のものが使用されるが、金型の寸法、形状によっては上下、左右側面など複数の熱源を使用する場合が多い。
・予熱はできるだけ均―に加熱する。
・100℃までは徐々に加熱すること。
・溶接中も予熱温度を保つ。保温には断熱材を使用することが多く最近では衛生上からシリカアルミナ系セラミックブランケットが使用される。金型の予熱方法の一例を図 2 に示す。
3. 2. 3 ティグ溶接機器の選定とその取扱い(1) TIG 溶接電源
・定格溶接電流：300A 以上を選定のこと。鋼材の金型補修の場合は直流のみでよいが非鉄系金型© 2023 Daido Steel Co., Ltd.

図 2 金型予熱方法の一例

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プラスチック成形用金型の補修溶接(2) TIG 溶接機取扱い上の注意事項

・許容電流は 300A 以上のトーチを選定する。

1) 据付と接続・トーチヘッドが自在にできる可撓性トーチを選・湿気や塵埃のある場所への設置、据付けは避け定のこと。別名自在トーチと言われるもので金型ること。金型補修の場合、周りに金型研削加工に補修溶接の場合、トーチ姿勢がとりにくい場合がよる砥石粉などが飛散、吸引するような場所が多多く作業の負担を軽減しひいては安定な溶接品質

くそのような場所からは遠ざけること。

を得るためにも自在トーチを推奨する。

・ティグ溶接は風の影響によりブローホールの発(2) TIG 溶接関連補助部品の使用について生を伴いやすいので防風対策を確実に行い、風の・「ガスレンズ」の使用影響がある場合は衝立などの遮蔽物を使用する。

シールド性を改善するためにも使用することが・ケーブル接続は所定の太さのものを使用し、ゆ好ましく補修溶接の場合はガスレンズ付きトーチ

るみのないことを確認。

を標準とすること（図 3）。

・水冷装置を使用する場合は、冷却に必要な十分・「ロングノズル」「ショートキャップ」の使用 TIGな流量および戻りの水温を確認のこと。

溶接による補修範囲を拡大するためにも、常時部・狭い場所での溶接は換気に注意のこと。

品の準備をしておくこと。

・Ar ガスは溶接用のものを使用するとともに、その調整器は漏れのないように取り付け、かつ流量計（フローメーター）は鉛直になるように取り付けること。
2) 操作上の注意・アーク起動性の良好な溶接機を選定する。
・トーチ ON - OFF 操作はできるだけ足踏みスイッチ（フートスイッチ）方式を選定する。
・フートスイッチは専用のもの〔2 個のスイッチから構成され、片側のスイッチ ON の時溶接電流（高電流）他のスイッチ ON の時クレータ電流（低電流）、さらに両方のスイッチを同時に ON した時いずれの電流も OFF となるスイッチ構成にしたもの〕を使用すれば溶接操作性は一段と向上する。
・電流のアップスロープ制御はタングステン電極

図 3 ガスレンズの効果の母材混入いわゆるコンタミネーションを防止す

3. 2. 5 タングステン電極るためにも必ず使用のこと。

(1) 極性と溶け込み・クレータ制御は必要に応じ使用のこと。

通常の鋼材金型の場合は、電極マイナス・シールドガス制御のプリ・アフターフロー制御（Electrode Negative: DCEN）を使用するが、アルは必ず使用電流に合わせ設定し使用する。

ミニウムなどを多く含む亜鉛合金金型の場合には3. 2. 4 溶接トーチ

交流 TIG 溶接機が適用される。

(1) TIG 溶接トーチ選定の基準(2) 電極径と最大許容電流・高使用率になることも考慮し、水冷溶接トーチを選定する。

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適正な電流の選定が必要で、電極径に対し低すぎる場合はアークの安定性に欠け、高すぎる場合

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は電極先端が溶け、溶融金属に混入するいわゆる・銅メッキが錆びている場合は、なめらかなビーコンタミネーションを生じやすくなる。

ドが得にくく、欠陥につながりやすいので廃棄し、(3) タングステン電極の材質選定

錆のないものと取り替えのこと。

従来より、鋼材のティグ溶接電極としては 2%ト(4) 溶加材の挿入方法リア入リタングステンが用いられている。最近で・ティグフィラー溶接では、溶加材の適切な挿入は 2%セリア入りさらには 2%ランタナ入りも使用（送給）が非常に大切で、補修溶接品質を大きくされはじめている。

左右する。

(4) 電極先端の研磨・通常は、尺取り方式で親指と他の 4 本の指を使

電極先端の形状はアーク起動性および通常のアって、スムーズな送給ができるよう習熟することーク安定性に大きな影響を及ぼす。研磨時には過が大切。

熱を避けるとともに、適正な形状でかつ滑らかに・その前段階として簡易器具（スティックフィー研磨することが望ましい。また、電極の長さ方向ダー）の使用を推奨する（写真 2、3）。に研磨をした方が好ましく、かつ専用の研磨機の・一回の溶接終了の都度、酸化している棒（ワイ使用を推奨する。

ヤ）端を必ずペンチで切断し、次の肉盛に備える

3. 2. 6 溶加材（溶加棒あるいは溶接ワイヤ）ようにするとスタート部の欠陥発生防止に役立つ。

(1) 当社の代表的プラ型材と TIG 溶加材溶加材の選定標準を表 3 に示す。各プラ型鋼材に応じ、専用の溶加材があるので適用に際しては指定材を使用する。
表 3 溶加材の選定標準(2) 溶加材の形態
溶加材としては鋼線のため防錆上表面に厚さ約

写真 2 スティックフィーダー

0.3～1.0 μm 程度の銅メッキが施されている。線径はφ1.2～3.2 mm までの直棒が使用される。ただし、φ1.2～1.6 mm までのサイズではリール巻きにした溶接ワイヤも適用可能である。
(3) 溶加材の保管上の注意・湿気などによる錆を生じさせないこと。
・必ず乾燥した場所に識別（色別）管理をして保管。
・鋼種・銘柄の不明確な溶加棒は絶対に使用しない。
写真 3 スティックフィーダー使用例© 2023 Daido Steel Co., Ltd.

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3. 2. 7 溶接姿勢と溶接治具
・溶接姿勢は一般的に下向き姿勢が最もよいとされている。この姿勢がとれるよう適切な溶接治具の併用を推奨する。→アンダーカット、オーバーラップ、アンダーフィルなどの欠陥対策・治具としては固定型、回転（可動）型がある。回転型には、小型ターンテーブル、中・大形ポジショナーおよびターニングロール式などがある。
・補修溶接の場合、これらの溶接治具と熱管理装置の併用のため、補修対象品に合わせた治具の選定が必要。
3. 2. 8 溶接施工（1）･･･ 溶接条件の選定(1) 溶接電流と溶接速度の関係
・予熱なし（PX5）の場合は予熱ありにくらべ溶接電流は約 10%高めとする。
・部分的に肉厚の薄い箇所や、コーナー部の肉盛溶接の場合は低めの電流値を選定する。
・電流と速度の一例を図 4 に示す。ただし、次式で示す溶接入熱量で管理することもしばしば用いられる。
溶接入熱量(J/cm)=60×{溶接電流(A)×アーク電圧(V)}／溶接速度(cm/min)(2) ノズル径とシールドガス流量

図 5 補修部位形状とガス流量設定の目安

・ノズル径はφ6～10 mm を溶接箇所の形状により選定
・Ar ガス流量はノズル径とおなじ流量を使用する。
例：ノズル径φ8 mm→ガス流量 8 l/min
・ただし、図 5 に示す形状ではガス流量を適正に設定することが望ましい。また、ガスレンズの使用を標準化すること。
(3) 前進法と後退法

図 6 前進法と後退法

・ティグ溶接法では一般的には前進法を採用する・〔後退法〕

こと。

＊多層溶接の下盛りの場合などは融合不良、溶け・〔前進法〕込み不足の欠陥が出にくい。

＊溶融池（モルトンプール）の先端部が見やすい。

＊シールド効果がやや悪いので適用は開先内肉＊溶加材が挿入しやすい。仕上げ盛りは前進法採盛溶接にとどめる。

用。

＊溶加材が挿入しにくく、タングステン電極と溶＊シールド効果が良好（図 6）。

融池が接触しやすい（図 6）。

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3. 2. 9 溶接施工（2）･･･ 溶接操作で除去する。ワイヤブラシは型材と同系材質のも(1) ビード長さ・ビード形状のを使用。

・ビード長さは長手方向の収縮量を考慮し、一回・多層盛の場合は一層毎にできるだけ平滑な面にの溶接長さは 50～70 mm とする。

する。

・ビード始端部は十分に溶融池を形成させてから・ビードを重ねる場合は、ビード幅の 1/2～1/3 をトーチ操作（運棒）を開始する。前の溶接で使用し重ねると平滑な面に仕上がる。

た溶加材先端は酸化部をペンチで切断後使用のこ(2) 開始・終了位置 … 応力割れの防止と。

・応力が集中する母材のコーナー部を肉盛溶接す・ビード断面形状を良くするためには、ビード止る場合、溶接応力がコーナー部にかからないよう端部が母材とよくなじむようウィービング操作な注意する。

どを併用。速度、溶接姿勢に注意してアンダーカ(3) 歪みを軽減するパス順序ット、アンダーフィルを防止。

・広い面積や長い部分の肉盛溶接では、できるだ・トーチ操作 - 運棒法 … シングルビードとウィけ溶接熱を分散させ発生応力を均一化させる肉盛ービングビード

順序の採用。

ウィービングビードの方がシングルビードより平滑な面が得られやすく、多層盛りあるいは広い・一回のパス長さは 50～70 mm が適当である（図8）。

範囲の肉盛りにはウィービングを行うことを推奨する（図 7）。

図 7 ウィービング操作の基本例
・ビード終端部はクレータ処理を十分に行う。ア
フターシールドを完全に行った後トーチを引き上げると共にクレータ中心より横運びの引き上げ方法を採用。
・ビード継ぎ部は先行ビードの端部を確実に溶融状態にしてから、溶加材を挿入し、運棒を開始する。この場合もアークスタートと同様、溶加材先端の酸化部が残っていれば、ペンチで切断後挿入のこと。バックステップ法の採用を推奨。
3. 2. 10 溶接施工（3）･･･ 溶接肉盛要領(1) ビード重ねとパス順序 … 融合不良の防止
・母材のコーナー部や側壁部および先行ビードの止端部を確実に溶融していく。
・スラグが多く生じた場合は、ワイヤブラシなど© 2023 Daido Steel Co., Ltd.

図 8 肉盛溶接における各種溶接順序

No. SD2304 (2023.05)

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プラスチック成形用金型の補修溶接

3. 2. 11 溶接部の検査

らの材料組成の理解のもとに溶接施工に当たる必・金型補修溶接部の検査は、とくに補修表面の欠要がある。

陥有無に関し実施する。表面検査法としては、外観検査（含む目視）のほかに浸透探傷法、磁粉探傷法などがある。

4. 結び
本稿では、プラスチック成形用金型の補修溶接

・写真 4 に各種プラ型材の開先形状を 50 mm 幅技術について、溶接割れとその対策などに対する×7 mm 深さとしてティグ溶接で各専用溶加材を基本的考え方および施工については予熱などの熱充填しながら肉盛、その表面をカラーチェック検管理、TIG 溶接機器、溶接条件などの概要につい査した事例を示す。て述べた。

＊PX5 + PX5-W … クレータ部にピット 1 ケ（写真 4 上）
＊NAK80 + NAK-W … ビード外観に凸凹多い。

金型補修溶接は、同じ TIG 溶接機器でも他の応用分野とはかなり異なる。例えば、ガスレンズの使用を標準にすること、また施工ではビード長表面欠陥状のものはスラグ巻込みによる。スラグさを制限し応力の発生を制限することなど。まさ除去後、再検査必要。
（写真 4 下）に薄板・薄肉溶接と厚板溶接、さらには高品質溶接などの複合化された技術が要求されている。現状、腕の良い溶接技能者に依存している面が多々あるが、熱管理下での溶接であり今後、ロボット溶接を含めた自動化も検討されるべきである。しかし、序論でも述べたように金型補修溶接は困難な側面が多くかつ公表されたデータも乏しいので、本稿が読者の改善の一助になれば幸甚である。

写真 4（上）PX5 + PX5-W による事例（下）NAK80 + NAK-W による事例
なお、析出硬化系の NAK55、NAK80 はアルミニウムが添加されており、溶接により高融点酸化物を生成しスラグ量多くかつ固着しやすい。これ© 2023 Daido Steel Co., Ltd.

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