溶接
ここでは冶金学的な分類を揚げる。
溶接の分類には加熱方法で分類したもの、装置の仕組みで分類したもの、物理現象に注目したもの、冶金学的なもの、法令に拠るものなど多数の分類方法がある。これらの分類法はいささか観念的なもので、用途に応じて発明された様々な溶接方法に対して、後から当てはめたものなので、あまり厳密に考えなくてもいいだろう。一般には、溶接の主流はアーク溶接とスポット溶接で、それらから専用機として特化したものがあり、さらに非常に特殊なものや実験的なものが少しある、程度の区別が判りやすいだろう。
上記の問題のほかに、どこまでを溶接とするかという定義上の問題も残っている。ろう接や鍛接は溶接ではない、という学者もいる一方で、機械設計者から見ればろう接や鍛接はもちろん、ボルトやリベットも金属の接合方法として重要である。設計者らにとってはこれら(ボルトとか)と溶接を切分けて扱うことはそれほど意味のあることではない。
また、圧力をかけて接合することを圧接(あっせつ)といい、特に加熱してから圧力を加えて接合することを鍛接(たんせつ)という。また母材と違う素材を溶融して接合することをろう付け(ろうづけ)という(接合法を参照)。冶金学には融接という言葉があり、これは液相による接合を厳密に定義する言葉である。冶金学による溶接の定義は融接、圧接(鍛接)、ろう付けが含まれる。
建築物・橋梁・船舶・貯蔵塔などが突然大きな破壊を起こすというケースでは、しばしば溶接不良が原因となっている。構造上重要な部分の溶接不良から、構造物全体が倒壊するということもある。また、低温時に特に起こりやすくなる脆性破壊では、一箇所で起こった破損が、連続する溶接部分全体に瞬時に走るため、船体・巨大タンクなどが突如折れるように崩壊するという事故が発生している。以下に、広く知られた事例を挙げる。
プラズマを利用したアーク溶接の一種である。TIG溶接と同じくタングステン電極棒からアークを発生させるが、プラズマ・ガスを水冷ノズルの穴を通してアークを細く絞った後に、アーク中に噴射させると、プラズマ・ガスは加熱され高温となり解離して原子状(プラズマ状態)となり、その際に多量の熱を発生する。その後、プラズマ・ガスはアークと混合され、その混合物を溶接熱源としたプラズマジェットを溶接部に当ててその熱で母材を溶かす。半自動溶接と同じようにシールドガスを用いており、溶加材を足すことも可能である。精密な溶接に向く。TIG溶接と似ているが、極めて高温なため溶接速度が早く、タングステン電極がノズルより奥にあり、プラズマがノズルにより密度が高く安定しているという利点がある。使い勝手と経済性の問題から、肉盛溶接などに用途が限られている。
1840年代に電流をスパークさせると金属が接合する現象が発見される。加圧しつつ電流をスパークさせると接合力が飛躍的に高まることが判り、1887年アメリカでフラッシュバット溶接(英語版)として特許が申請される。同じ年、似たような仕組みのスポット溶接の特許も申請される。特許論争が起きるがスポット溶接はフラッシュバット溶接の一部とみなされ、フラッシュバット溶接の特許が認められることになった。抵抗溶接は鍛接やリベット止めの代替技術として薄板板金の対象に広まっていく。スポット溶接は自動車、シーム溶接は缶詰などに使われた。
High-frequency impact treatment(en)(HiFIT)、又は、高周波機械的衝撃(HFMI)は、疲労強度を高めるための溶接遷移部での溶接鋼構造の処理である。 国際溶接技術研究所 IIW は、2016 年 10 月にガイドラインとして "Recommendations for the HFMI Treatment" を発行している。
アーク溶接の一種。融点の非常に高いタングステン棒からアークを出し、その熱で母材を溶かす。半自動溶接と同じようにシールドガスを用いる。溶加材を足すことも可能。ロケットエンジンなど精密な溶接に向く。高圧パイプや精密機器の溶接などに使われる。高融点のタングステンを電極にしているため電極自体は減りづらいが、アーク熱を発生させるだけで溶着金属を付加するために、左手で溶接棒を添加しなければならない。両手を使うため熟練が必要であり、比較的難易度は高いが、非鉄金属に対する溶接に適応力が広い。実際にアルミやステンレスの溶接を行うと、アークがプラズマ状になりガス溶接やハンダ付けのような溶け込みをするので、基本的な突合せ溶接であれば最も簡単な方法である。唯一、溶接作業時火花が散らない特徴がある。
可燃性ガスを燃焼させて溶接部を加熱する。普通はアセチレンガスと酸素を使う。溶接速度が遅く、アーク光が発生せず溶接部が見やすいので、溶接不良が発生しにくいと言われている。そのため高圧力のかかる油圧、空圧の配管などに使われる。溶接速度が遅く、機材の取り扱いにも免許が要るなどの短所があるため、あまり一般的な溶接とは言えない。関連資格に(ガス溶接作業者)などがある。またガスの燃焼熱により溶融接合をするわけであるが、添加盛り上げする溶着金属は左手で供給しつつ進行せねばならず、両手を使うためアーク溶接より熟練を要するが、発生温度が比較的低く温度調整も容易で薄板の接合に適している。
サブマージアーク溶接
アーク溶接の一種。半自動溶接と同じように溶接ワイヤが自動的に供給されるが、シールドガスではなく、特殊な砂のような粒状フラックスで溶接部を覆い、その中でアークを発生させ溶接を行う(従って、溶接中には溶接部の状態を見ることができない。また溶接姿勢は下向きに限定される)。フラックスはアークを大気から保護したあと、固まって溶接ビードを保護する。3.2mm以上の太い溶接ワイヤが使われることが多い。そのため極めて高能率で品質の高い溶接になるが、設備が大型化するので、船や建物の鉄骨、パイプラインなど大きな構造物や、圧力容器等溶接部の品質を特に要求する場合の溶接に使われる。