シーム溶接は、重ね合わせた二枚の金属板を、円盤状の回転電極（ローラー電極）で加圧しながら、連続的または断続的に電流を流し、発生する抵抗熱を利用して、線状に連続した接合を行う抵抗溶接の一種です。スポット溶接が「点」で接合するのに対し、シーム溶接は、そのスポット溶接を連続的に重ね合わせることで「線」で接合する、と考えると理解しやすいでしょう。
その最大の目的は、燃料タンクやドラム缶、ラジエーターのチューブといった、気密性や水密性が要求される、継ぎ目のない連続的な接合部を、高能率で作り出すことにあります。
溶接の原理：重なり合うナゲットの連続形成
シーム溶接の物理的な原理は、スポット溶接と同様に、ジュール熱（Q = I² × R × t）による抵抗発熱に基づいています。しかし、そのプロセスは、回転する電極によって連続的に進行します。
連続的な加圧と通電
接合したい二枚の金属板を重ね合わせ、一対の円盤状のローラー電極で上下から挟み込み、圧力を加えます。そして、このローラー電極を回転させながら、あるいは工作物自体を移動させながら、電極間に溶接電流を流します。
重なり合う溶融部（ナゲット）
電流が流れると、スポット溶接と同様に、電気抵抗が最も高い二枚の金属板の界面に熱が集中し、その部分が溶融してナゲットと呼ばれる溶融金属塊が形成されます。シーム溶接では、この通電と電極（または工作物）の移動が連続的に行われるため、一つ目のナゲットが形成・凝固する間もなく、そのすぐ隣に次のナゲットが、わずかに重なり合うように形成されていきます。
この、個々のナゲットが互いに連続的に重なり合うことで、切れ目のない、線状の溶接部、すなわちシームが形成されるのです。ローラー電極は、通電と同時に、常に溶接部に圧力を加え続けるため、凝固する金属を鍛造する効果もあり、緻密で強固な接合部が得られます。
通電方式による分類
シーム溶接の通電方法には、主に二つの方式があります。
- 連続通電方式: ローラー電極の回転（または工作物の移動）に合わせて、連続的に溶接電流を流し続ける方式です。非常に高速な溶接が可能ですが、入熱量が大きくなりすぎる傾向があり、特に薄板では過熱による歪みや、電極への溶着といった問題が発生しやすくなります。
- 断続通電方式: ローラー電極の回転（または工作物の移動）に同期させて、パルス状に溶接電流を断続的に流す方式です。通電と休止を繰り返すことで、入熱量を精密にコントロールできます。これにより、連続通電方式の欠点を補い、より広範囲の板厚や、亜鉛めっき鋼板のような表面処理鋼板の溶接にも対応できます。現代のシーム溶接では、この断続通電方式が主流となっています。
工学的な特徴と要点
高い生産性
シーム溶接は、連続的なプロセスであるため、非常に高い溶接速度を実現でき、大量生産に極めて適しています。
気密・水密性の確保
重なり合ったナゲットによって、完全に連続した接合部が形成されるため、液体や気体の漏れを防ぐ、高いシール性が要求される製品の製造に最適です。
電極の管理
ローラー電極は、高温高圧下で常に工作物と接触しながら回転するため、摩耗や変形が避けられません。電極の接触面の幅や形状が変化すると、電流密度や加圧力が変動し、溶接品質が不安定になります。そのため、電極表面を定期的に研磨・整形するドレッシングというメンテナンスが、安定した生産を維持する上で極めて重要となります。電極の冷却も、その寿命と性能維持に不可欠です。
適用可能な継手形状
シーム溶接は、その原理上、二枚の板を重ね合わせて接合する重ね継手にしか適用できません。突合せ継手などには適用できません。
応用分野
シーム溶接は、その特性を活かして、以下のような製品の製造に広く利用されています。
- 自動車部品: 燃料タンク、マフラー、ラジエーターのチューブなど、高い気密性と生産性が要求される部品。
- 容器類: ドラム缶、各種の缶詰容器、ボイラーの胴体など。
- その他: 鋼管の製造（板を丸めて長手方向を接合）、家電製品の筐体など。
まとめ
シーム溶接は、抵抗溶接の原理を、回転するローラー電極によって連続的なプロセスへと発展させた、高能率な接合技術です。その本質は、スポット溶接の「点」を、互いに重なり合わせることで、信頼性の高い「線」へと繋ぎ上げ、特に気密性・水密性が要求される構造物の製造を可能にした点にあります。
自動車の安全な走行を支える燃料タンクから、日々の食卓に並ぶ缶詰まで、シーム溶接は、その目に見えない連続した接合線によって、現代社会の様々な製品の機能と安全性を、静かに、そして確実に支え続けているのです。
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