CO2溶接とは？他の溶接方法との違いや必要機材、注意点などを解説！
こんにちは、溶接棒・溶接機材の通販専門店 WELD ALL（ウエルドオール）です。
CO2溶接は「炭酸ガスアーク溶接」ともいわれ、アーク溶接の中でも最も一般的な溶接方法として知られています。
今回は、CO2溶接とは何か、CO2溶接と他の溶接方法との違い、CO2溶接に必要な機材をご紹介します。
さらに、CO2溶接のメリットやデメリット、CO2溶接の注意点についても解説するので、ぜひ参考にしてみてください。
目次
CO2溶接とは
CO2溶接とは、シールドガスにCO2（炭酸ガス）のみを使用する溶接方法のことで、「炭酸ガスアーク溶接」とも呼ばれています。
シールドガスとは、溶接金属の酸化や不純物の混入を防ぐため、溶接部を覆って大気中の酸素や窒素などの侵入を防ぐことを目的に使われるガスのこと。
CO2溶接は、溶接ワイヤーが自動供給される半自動溶接の1種であり、半自動溶接の中でもシールドガスにCO2のみを使用しているものをCO2溶接といいます。
一般的に鉄を溶接するときに用いられ、アルミなどの非鉄金属の溶接には向いていないという特徴があります。
CO2溶接と他の溶接方法との違い
CO2溶接は、「ガスシールドアーク溶接」に分類されます。
ガスシールドアーク溶接には、CO2溶接の他にも「TIG溶接」「MIG溶接」「MAG溶接」があり、以下のような違いがあります。
| 電極の種類 | シールドガスの種類 | 適する金属 | その他の特徴 | |
| CO2溶接 | 溶接ワイヤー（溶極式） | 炭酸ガス | 鉄 |
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| TIG溶接 | 溶接ワイヤー（溶極式） | 不活性ガス | 鉄、ステンレス、アルミなど |
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| MIG溶接 | 溶接ワイヤー（溶極式） | 不活性ガス | アルミやステンレスなどの非鉄金属 |
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| MAG溶接 | タングステン（非溶極式） | 混合ガス（不活性ガス+炭酸ガス） | 鉄、非鉄金属以外の異なる材質 |
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同じガスシールドアーク溶接でも、電極やシールドガスの種類によって特徴が大きく異なるため、溶接する金属や目的に応じて使い分けることが大切です。
CO2溶接のメリット
CO2溶接のメリットには、以下の4つがあります。
- 溶接強度が高くなる
- 溶接スピードが速い
- スラグの発生を抑えられる
- コストが安い
こちらでは、上記4つのメリットについて解説していきましょう。
溶接強度が高くなる
CO2溶接では、「サーマルピンチ効果」により溶け込みが深くなり、溶接強度が高くなるという特徴があります。
サーマルピンチ効果とは、炭酸ガスが酸素と一酸化炭素に分解されるときに、アークが熱を奪われないように収縮し、熱が局所的に集中することです。
局所的に集中した熱エネルギーにより、母材の加熱が十分に行われることで高い溶接強度が実現できます。
溶接スピードが速い
CO2溶接には、溶接スピードが速く作業効率が良いという利点があります。
アークが細く、熱エネルギーを集中することできるため、厚い鋼板などの溶接においても効率的に短時間で溶接を行えます。
溶接の品質を保ったうえで生産効率向上を実現できるケースもあり、作業効率を意識したい場合におすすめの方法といえるでしょう。
スラグの発生を抑えられる
CO2溶接は、スラグの発生を抑えられるメリットもあります。
スラグとは、溶接時に金属から発生するカスのことです。
通常、スラグは溶接後にワイヤブラシなどで取り除く必要がありますが、スラグ除去が不必要になるケースが多く、作業の効率化につながります。
コストが安い
CO2溶接に用いる炭酸ガスは比較的安価なため、溶接のコストを抑えられるという利点があります。
TIG溶接やMIG溶接で使用される不活性ガスは高価でランニングコストが高くなってしまいますが、CO2溶接なら経済的なのでガス消費量が多い場合にもぴったりでしょう。
CO2溶接のデメリット
CO2溶接のデメリットには、以下の4つがあります。
- スパッタが多く発生する
- 風の影響を受けやすい
- 完全な酸化防止は難しい
- 一酸化炭素が発生するので換気が必要
こちらでは、上記4つのデメリットについて解説していきます。
スパッタが多く発生する
CO2溶接のデメリットは、不活性ガスを使用する溶接よりもスパッタが多く発生することです。
スパッタとは溶接時に飛び散る金属粒のことで、スパッタが発生すると金属表面にポツポツと粒が発生し、外観が損なわれてしまいます。
このため、CO2溶接を行う際は、溶接前に金属表面の錆や油分などの不純物を清掃して除去し、溶接後には仕上げの研磨作業を行ってスパッタ対策を実施しましょう。
風の影響を受けやすい
CO2溶接は風の影響を受けやすいため、屋外での溶接には向きません。
風の影響を受ける場所では、シールドガスが風で流されて溶融金属を十分に保護できなくなり、ブローホールやピットなどの溶接欠陥につながることがあります。
風速2m/秒を超えるときは不具合が生じやすいため、防風衝立などを使って四方を囲うようにしましょう。
完全な酸化防止は難しい
CO2溶接は活性ガスである炭酸ガスを使用するので、完全な酸化防止は難しいといえます。
これは、炭酸ガスが高温になることで酸素や一酸化炭素が発生し、溶接部の酸化につながる可能性があるからです。
酸化が起こってしまうと強度低下につながるため、より酸化を防ぎたい方は不活性ガスを用いるTIG溶接やMIG溶接を検討してみましょう。
一酸化炭素が発生するので換気が必要
CO2溶接では一酸化炭素や溶接ヒュームの発生量が多いため、作業場所の換気が必要です。
一酸化炭素や溶接ヒュームは健康リスクが高いため、必ず作業環境の通気が良いかを確認してください。
溶接ヒュームは煙のように見えますが、一酸化炭素は目に見えないため対策を軽視してしまわないように注意しましょう。
CO2溶接に必要な機材
CO2溶接に必要な機材は、以下の通りです。
- ガスシールドアーク溶接機
- 炭酸ガスボンベ
- 流量調整器（ヒーター付きor放熱フィン付き）
- CO2用ワイヤー
- 溶接保護具
一般的なガスシールドアーク溶接機であれば、CO2溶接だけではなくMAG溶接やMIG溶接にも対応していますが、溶接機によって異なるため購入前にチェックすることをおすすめします。
炭酸ガスボンベには、7kg・15kg・30kgなどの大きさがありますが、30kgボンベはレンタルになることが多く、7kgや15kgボンベは購入となるケースが基本です。
流量調整器は、液化炭酸ガスの気化による凍結を防ぐためにも専用のものを使用することが適しています。
一方で、CO2用ワイヤーには、CO2溶接による欠陥を防ぐための元素が含まれているので、溶接ワイヤー選びの際は意識してみましょう。
溶接保護具は、溶接の火花や光などから目や体を守るために重要なので、遮光面や防塵マスク、革手袋などを揃えましょう。
CO2溶接の注意点
CO2溶接の注意点として、以下の3つを押さえておきましょう。
- 電流・電圧・ワイヤ送給速度・ガス流量の設定が大切
- ステンレスでは酸化を抑える技術が必要
- こまめなノズル内部の清掃が必要
CO2溶接では、電流・電圧・ワイヤ送給速度・ガス流量を適切に設定できていない場合、スパッタの発生や仕上がりの品質の悪化につながる恐れがあるため、母材の種類や厚みなどによって調整することが大切です。
また、ステンレスの溶接にCO2溶接を用いることは可能ですが、酸化や外観を損なうリスクがあるため、慣れていない方はTIG溶接を使うことをおすすめします。
さらに、CO2溶接ではノズル内にスパッタが付着してしまうため、定期的なノズル内部の清掃も行っていきましょう。
CO2溶接、まとめ
今回は、CO2溶接とは何か、CO2溶接と他の溶接方法との違い、CO2溶接に必要な機材などをご紹介をしました。
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