現代の産業界で主流となっているアーク溶接やレーザー溶接が母材を局所的に融点以上に加熱して液相状態で融合させる融接であるのに対し、鍛接は母材を溶融させずに固体のまま接合するという点で異なります。

この技術は古代の製鉄技術の誕生と共に始まり、日本刀の作刀プロセスや産業革命期のチェーンやパイプの製造に至るまで、金属加工を支えてきました。

接合の基本原理と固相接合メカニズム

金属結合は金属原子が規則正しく配列し、その間を自由電子が飛び回ることで全体を繋ぎ止めるという構造を持っています。理論上二つの清浄な金属表面を原子間引力が作用する距離まで接近させれば、外部から熱を与えなくとも金属結合が形成され、一体化します。

しかし現実の大気中においては、金属表面は瞬時に酸素と反応して酸化被膜で覆われており、さらに水分や油分などの吸着物も存在します。これらが障壁となり単に重ね合わせただけでは金属原子同士が直接接触できず接合されません。

鍛接のプロセスは熱と圧力という二つのエネルギーを用いて、この障壁を破壊し新生面同士を接触させる操作です。 加熱によって金属の変形抵抗を低下させ原子の熱振動を活発化させます。そして打撃による塑性変形によって接合界面の表面積を拡大させ、硬くて脆い酸化被膜を破砕します。被膜の隙間から露出した清浄な金属面同士が圧力によって密着し、さらに熱による原子の拡散現象が進行することで、結晶粒が成長し、強固な結合が完成します。

温度管理と塑性域

鍛接において重要な管理値の一つが温度です。 鉄鋼材料の場合、鍛接温度は一般的に摂氏1000度から1300度程度の白熱状態で行われます。この温度域は、融点よりは低いものの、材料が極めて軟らかくなり粘りのある状態となる温度帯です。

温度が低すぎると、変形抵抗が高いために密着が不十分となり、また原子の拡散速度も遅いため、接合界面に未接合部が残るコールドシャットと呼ばれる欠陥が生じます。 逆に、温度が高すぎると、結晶粒の著しい粗大化を招き、材料の機械的性質、特に靭性が低下します。さらに温度が上昇し、固相線温度を超えると、粒界の一部が溶融し始め、材料がボロボロに崩れるオーバーヒートやバーニングという現象が発生し、修復不可能となります。

熟練した鍛冶職人は、炉内の炎の色や、火花の状態、鉄表面の濡れ具合を目視で判断し、最適な鍛接温度を見極めます。炭素含有量によって融点が異なるため、高炭素鋼ほど低い温度で、低炭素鋼や錬鉄ほど高い温度で鍛接を行うという、材料特性に応じた厳密な温度制御が要求されます。

酸化被膜の制御とフラックスの化学

鍛接の成否を決定づける最大の敵は、加熱中に生成される厚い酸化スケールです。高温の鉄は極めて酸化しやすく、そのままでは表面に酸化鉄の層が形成され、これが金属同士の接触を完全に阻害します。

この問題を解決するために不可欠なのが、フラックス、融剤の使用です。伝統的な日本刀鍛錬では藁灰や泥汁が、西洋の鍛冶では硼砂、ホウ酸ナトリウムや珪砂が用いられます。 フラックスの役割は主に三つあります。

第一に、遮断効果です。加熱された金属表面を溶融したフラックスが覆うことで、大気中の酸素との接触を断ち、新たな酸化被膜の形成を抑制します。

第二に、洗浄効果です。すでに形成されてしまった酸化鉄などのスケールとフラックスが化学反応を起こし、融点の低いスラグ、ガラス状物質を生成します。例えば、酸化鉄は融点が高いですが、これに酸化ケイ素や酸化ホウ素が反応すると、より低い温度で溶融する複合酸化物となります。これにより、固体のスケールが流動性のある液体へと変化し、除去しやすくなります。

第三に、排出効果です。打撃を加えた際、流動化したスラグは接合面から外部へと勢いよく排出されます。このとき、表面の汚れや不純物も一緒に洗い流されるため、接合界面には清浄な金属面のみが残ることになります。

加圧と排出の力学

加熱され、フラックスによって表面が整えられた金属は、アンビルや定盤の上でハンマーやプレスによって加圧されます。この加圧操作には、単に押し付けるだけでなく、界面の異物を排出するための独特な力学的工夫が必要です。

接合面は、平坦ではなく、中心部がわずかに高くなるような凸形状、中高に加工しておくことが理想的です。 打撃を中心部から開始し、徐々に外周部へと移行させることで、接合界面に介在する溶融スラグや気泡を、中心から外側へと絞り出すことができます。もし接合面が凹形状であったり、外周から叩き始めたりすると、スラグが内部に閉じ込められ、スラグ巻き込みという重大な欠陥となります。

また、打撃による衝撃波は、酸化被膜を機械的に破壊し、新生面を露出させる効果もあります。ハンマーの打撃力は、材料の深部まで塑性変形を及ぼすのに十分な大きさである必要があり、大型の部材に対してはスチームハンマーや油圧プレスなどの重機が用いられます。

金属組織と継手の強度

適切に鍛接された接合部は、母材と同等の強度を持つことが可能です。これは、接合界面において再結晶が起こり、結晶粒が一体化するためです。

融接では、溶融して凝固した部分、溶接金属と、熱影響を受けた部分、HAZの組織が母材とは大きく異なる鋳造組織となりますが、鍛接では基本的に母材と同じ鍛造組織が維持されます。 ただし、加熱による結晶粒の粗大化は避けられないため、鍛接直後の組織は粗くなっています。そのため、接合完了後にさらに鍛造加工、鍛錬を行い、塑性変形と再結晶を繰り返させることで、結晶粒を微細化し、靭性を回復させる工程が不可欠です。

また、接合ラインに沿って微細な酸化物が点在することがありますが、これらは後の圧延や鍛造工程で分断され、微細分散するため、機械的性質への悪影響は限定的です。むしろ、日本刀の地肌に見られるような模様は、この鍛接界面や組成の違いが可視化されたものであり、美的な要素としても評価されます。

日本刀における折り返し鍛錬

鍛接技術の極致とも言えるのが、日本刀の作刀工程における折り返し鍛錬です。 原料である玉鋼は、炭素量や不純物の分布が不均一であり、また微細な空孔やスラグを多数含んでいます。これを加熱し、叩き延ばしては中央で折り返し、再び鍛接するという工程を十数回繰り返します。

このプロセスには、材料学的および力学的に極めて合理的な理由があります。 まず、層状構造の形成です。1回折り返すと2層、2回で4層となり、15回繰り返すと約3万3千層にも達します。これにより、炭素濃度が平均化され、材料の均質性が飛躍的に向上します。 次に、不純物の除去です。繰り返しの鍛接により、内部のスラグは微細化され、表面積の増大と共に外部へ絞り出されます。 そして、複合材料化です。硬いが脆い高炭素鋼（皮鉄）で、軟らかいが粘り強い低炭素鋼（心鉄）を包み込んで鍛接する造込みという工程により、折れず、曲がらず、よく切れるという相反する特性を一本の刀身の中に実現しています。

産業的応用と鍛接管

産業革命以降、鉄鋼の大量生産時代においても、鍛接はパイプ製造の主要技術として活躍しました。 鍛接管は、帯状の鋼板（フープ）を加熱炉で全体加熱し、成形ロールを通して円筒状に曲げ、そのエッジ部分を鍛接ロールで強く圧着して製造されます。この連続的な鍛接プロセスはフレッツ・ムーン法などが有名です。

鍛接管は、電気抵抗溶接管（電縫管）のように局所的な急熱急冷を受けないため、溶接部の硬化が少なく、加工性に優れるという特徴がありました。現在では、生産効率や寸法精度の観点から電縫管が主流となりましたが、ガス管や水道管などの分野では長きにわたりインフラを支えてきました。

異種金属の鍛接とダマスカス鋼

鍛接は、同種の金属だけでなく、性質の異なる異種金属の接合にも用いられます。 歴史的なダマスカス鋼や、現代のパターン・ウェルデッド・スチールは、炭素量の異なる鋼材や、ニッケルを含む鋼材などを積層し、鍛接によって一体化したものです。 異種金属を鍛接する場合、それぞれの熱膨張係数や変形抵抗の違いを考慮する必要があります。加熱時の膨張差による剥離や、硬さの違いによる変形の不均一を防ぐため、材料の選定と温度管理、そしてハンマーコントロールには高度な技術が要求されます。 完成した積層材を酸で腐食処理、エッチングすると、耐食性の異なる層が浮き上がり、独特の美しい木目状の模様が現れます。これは現在、高級包丁や宝飾品の素材として人気を博しています。

自動車の燃料タンクやマフラー、ドラム缶、石油ストーブのタンク、そして缶詰の缶など、気密性や水密性が求められる容器状の製品製造において、この技術は不可欠な役割を果たしています。

基本原理とジュール熱の制御

シーム溶接の物理的な基礎は、スポット溶接と同様にジュールの法則に基づいています。

接触抵抗と発熱

金属板同士を重ね合わせ、上下から銅合金製の円盤電極、すなわち電極輪で挟み込みます。ここに大電流を流すと、電気抵抗が最も高い部分、つまり金属板同士の接触面で集中的に発熱が起こります。この熱によって金属が溶融し、ナゲットと呼ばれる碁石状の溶融凝固部が形成されます。 シーム溶接の最大の特徴は、電極が回転しながら移動することにあります。これにより、発生したナゲットが冷え固まる前に次のナゲットがその一部に重なるように形成されます。このナゲットの重なり合いを連続させることで、気体や液体が通過できない完全なシール状態を作り出します。

分流現象 シャント効果

技術的な観点から、シーム溶接がスポット溶接と決定的に異なる点は、分流現象への考慮が必要なことです。 スポット溶接では単独の点を溶接しますが、シーム溶接では直前に溶接した箇所がすでに金属的に結合しており、電気の良導体となっています。そのため、次に流そうとする電流の一部が、溶接しようとしている箇所ではなく、すでに溶接された後方の部分へ漏れて流れてしまいます。これを無効分流あるいはシャント電流と呼びます。

この分流によって、実際に溶接に寄与する有効電流が減少してしまいます。したがって、シーム溶接ではスポット溶接に比べて、およそ1.5倍から2倍程度の大きな電流を投入する必要があります。このエネルギー効率と発熱制御のバランスが、プロセス設計における重要な課題となります。

通電方式とナゲット形成の制御

連続的に移動する電極に対して、どのように電流を流すかによって、溶接の品質と特性が変化します。

断続通電方式

最も一般的に用いられるのが断続通電です。電極輪は一定速度で回転し続けますが、電流はずっと流しっぱなしではありません。電流を流す通電時間（ヒートタイム）と、電流を止める休止時間（クールタイム）を交互に繰り返します。 このオンとオフのサイクルにより、個々のナゲットが形成されます。休止時間は、電極や被溶接材の過熱を防ぎ、加圧力を維持したまま冷却して凝固を促進する役割を果たします。 ナゲット同士の重なり具合は、電極の回転速度と通電サイクルの同期によって決定されます。気密性を確保するためには、通常、ナゲット径の30パーセント以上の重なりが必要とされます。逆に、重なりをなくして間隔を空ければ、連続的な点溶接であるロールスポット溶接となり、仮止めや歪みを抑えたい場合に利用されます。

連続通電方式

電流を遮断せずに連続的に流し続ける方式です。連続的なビードが形成されるため、高速溶接が可能ですが、熱が蓄積しやすく、板表面が過熱して焼けや歪みが発生しやすくなります。そのため、薄板の高速溶接など、限られた用途で採用されます。近年では、インバータ制御電源の進化により、極めて短い周期での制御が可能となり、断続通電でも連続通電に近い滑らかな溶接が可能になっています。

マッシュシーム溶接と特殊プロセス

通常のシーム溶接は、板を重ね合わせたラップシーム溶接と呼ばれますが、これには接合部に板厚の2倍の段差ができるという欠点があります。これを解消する高度な技術がマッシュシーム溶接です。

塑性流動による段差解消

マッシュシーム溶接では、板の重ね代を板厚の1.5倍程度と極めて小さく設定します。溶接時には、通常のシーム溶接よりも高い加圧力と電流を加えながら、幅の広い平坦な電極輪でこの重ね合わせ部を押し潰します。 「マッシュ」とは「すり潰す」という意味であり、溶融に近い状態の金属を塑性流動させ、段差を押し均しながら接合します。結果として、接合部の板厚は母材の1.2倍から1.5倍程度まで薄くなり、段差の少ないフラットな仕上がりとなります。

この技術は、家電製品の外板や自動車のボディパネルなど、溶接後の美観が求められる箇所や、他の部品との干渉を避けたい箇所で多用されます。また、鉄鋼業界の連続コイル処理ラインにおいて、コイルの尾端と次のコイルの先端を繋ぐ際にも、次工程のロールを傷めない平滑な継ぎ手として利用されます。

バットシーム溶接

板の端面同士を突き合わせて溶接する方式です。主に鋼管製造、いわゆる電縫管（ERW管）の製造プロセスで用いられます。帯状の鋼板をロール成形して円筒状にし、その合わせ目に高周波電流を流して加熱、加圧ローラーで圧接します。原理的にはシーム溶接の親戚にあたりますが、電極輪を使わずに誘導加熱や接触通電を用いる点で設備構成が異なります。

電極輪の材料と管理技術

シーム溶接機において、電極輪は電流を供給するコンタクトチップであり、圧力を伝えるプレス治具であり、そして熱を奪うヒートシンクでもあります。この過酷な役割を担う電極の管理が、品質安定の鍵を握ります。

電極材料の選定

電極輪には、高い電気伝導度と熱伝導度、そして高温下でも変形しにくい強度が求められます。一般的には、クロム銅やジルコニウム銅などの析出硬化型銅合金が使用されます。被溶接材がステンレス鋼や耐熱鋼のように強度が高く電気抵抗も高い場合は、より硬度の高いベリリウム銅などが選定されることもあります。

冷却システム

連続的な大電流による発熱から電極と機械を守るため、強力な冷却が不可欠です。 最も一般的なのは外部注水冷却で、溶接点と電極に直接冷却水をかけます。冷却効率は高いですが、ワークが濡れるため、錆や汚れの問題があります。 一方、内部水冷方式は、電極輪の内部や軸受部分に冷却水を通す構造です。ワークを濡らさずに済みますが、構造が複雑になり、溶接点への直接的な冷却効果は劣ります。用途に応じてこれらを使い分け、あるいは併用します。

電極の摩耗とドレッシング

数千メートルもの溶接を行うと、電極輪の表面は摩耗し、変形し、汚れが付着します。電極の接触幅が広がると、電流密度が低下して溶接不良を引き起こします。 これを防ぐため、多くのシーム溶接機には、溶接中に常に電極輪の側面や外周をバイトで切削し、形状を整える整形機構、いわゆるナール駆動方式やフリクション駆動方式が備わっています。これにより、常に清浄で一定の形状を持った電極面で溶接を行うことが可能となります。

被溶接材による挙動の違い

シーム溶接の難易度は、材料の物理的特性によって劇的に変化します。

軟鋼

最も溶接しやすい材料です。適度な電気抵抗と広い塑性温度域を持つため、条件設定の許容範囲が広く、安定した気密溶接が可能です。

亜鉛めっき鋼板

自動車の燃料タンクなどで多用されますが、難易度は高い材料です。表面の亜鉛は融点が低く（約420度）、溶接熱で瞬時に蒸発したり、電極輪に付着して銅と合金化し、黄銅層を形成したりします。 電極表面が汚染されると接触抵抗が変化し、異常発熱や表面割れの原因となります。そのため、断続通電の休止時間を長めに取って冷却を強化したり、電極のドレッシングを頻繁に行ったりする対策が必要です。

ステンレス鋼

電気抵抗が高く熱伝導率が低いため、発熱効率は非常に良い材料です。しかし、熱膨張係数が大きいため、溶接熱による歪みが大きくなる傾向があります。また、溶融部の冷却過程で収縮巣（ブローホール）が発生しやすく、これがリークの原因となることがあります。加圧力を高めに設定し、凝固時の収縮を抑え込む技術が必要です。

アルミニウム合金

最もシーム溶接が困難な材料の一つです。電気抵抗が極めて低く熱伝導率が高いため、熱がすぐに逃げてしまい、ナゲットを作るために莫大な電流が必要です。さらに、表面の強固な酸化被膜が絶縁体として作用し、不安定な発熱の原因となります。電極へのアルミニウム凝着も激しいため、特殊な研磨機構や電源制御が不可欠です。

品質保証と欠陥のメカニズム

シーム溶接の目的は「漏れないこと」であるため、品質評価は厳格に行われます。

一般的な欠陥

• 溶け込み不足: 電流不足や速度過多により、ナゲットが十分に成長せず、接合界面が繋がっていない状態です。
• 散り（スパッタ）: 電流過大や加圧不足により、溶融金属が極間から外部へ飛び出す現象です。内部に空洞ができたり、表面が汚れたりします。
• 表面割れ: 過度な入熱や冷却不足、あるいは低融点金属の粒界侵入によって、ビード表面や熱影響部に亀裂が入る現象です。

検査方法

全数検査としては、製品内部に空気を加圧注入して水没させ、気泡の有無を確認する気密試験や、ヘリウムガスを用いたリークテストが行われます。 抜き取り検査では、溶接部を切断して断面のマクロ組織観察を行い、ナゲットの重なり具合や内部欠陥の有無を確認します。また、タガネを打ち込んで母材が破断するかどうかを確認する破壊試験も行われます。

シーム溶接の機械構造的特徴

シーム溶接機は、その構造においても高い剛性と精度が求められます。

加圧機構

電極輪を通じて数千ニュートンから数万ニュートンの力を安定して加える必要があります。エアシリンダーや油圧シリンダーが用いられますが、近年ではサーボモーターを用いた電動加圧方式が増えています。電動式は、溶接中の電極の沈み込みに合わせて追従制御ができるため、散りの発生を抑え、安定したナゲット形成に寄与します。

通電軸受

回転する電極輪へ、数千アンペアから数万アンペアの大電流を供給するための特殊な機構です。銀ブラシや水銀接点、あるいは特殊な導電性グリースを用いたすべり軸受構造が採用されます。ここの接触抵抗が増大すると、発熱による焼き付きや電力損失が発生するため、定期的なメンテナンスが必須となる重要保安部品です。

一般的な溶融溶接が、金属を一度溶かして混ぜ合わせ、それが冷えて固まることで接合する「鋳造」に近いプロセスであるのに対し、圧接は、二つの部材を一体化させて「鍛造」するようなプロセスと言えます。この固相接合という原理により、圧接は、溶融溶接では得られない、多くの優れた特性を発揮します。

接合の原理：固体状態での原子間結合

圧接による接合は、極めて清浄な金属表面同士を、原子間の引力が働くほどの距離まで接近させることで、金属結合を再形成させる現象に基づいています。しかし、現実の金属表面には、接合を妨げるいくつかの障壁が存在します。

1. 酸化皮膜: 大気中の酸素と反応して、表面に形成される硬くてもろい酸化物の層。
2. 吸着層: 表面に付着した、水分や油分、ガスなどの分子の層。
3. 表面の凹凸: ミクロの視点で見ると、どんなに滑らかな表面も、微細な山と谷で構成されています。

圧接は、これらの障壁を、強力な圧力と塑性変形によって物理的に排除し、清浄な新生面同士を接触させるプロセスです。

接合メカニズム

1. 加圧と塑性変形: まず、接合したい二つの部材に、強力な圧力を加えます。すると、応力は表面の微細な凹凸の山の頂に集中し、その部分が塑性変形を始めます。
2. 酸化皮膜の破壊と新生面の露出: 塑性変形が進行すると、展延性のない、もろい酸化皮膜は、それに追従できずに破壊され、砕け散ります。そして、その亀裂から、酸化されていない、清浄で活性な新生面が、内部から押し出されるように露出します。
3. 密着と原子間結合: さらに加圧を続けると、この露出した新生面同士が、極めて高い圧力下で強く密着します。原子間の距離が、互いの引力が作用する範囲まで近づくと、両者の間で電子が共有され、強固な金属結合が形成されます。

このプロセスが、接合界面の全面にわたって起こることで、二つの部材は、あたかも元から一つの部品であったかのように、完全に一体化するのです。

熱の役割

多くの場合、圧接は加熱と共に行われます。この熱は、金属を溶かすためではなく、あくまで固相状態を維持したまま、以下の二つの目的で利用されます。

• 塑性変形の促進: 金属は、温度が上がるほど軟らかくなり、より小さな力で塑性変形させることができます。
• 原子拡散の促進: 加熱によって原子の熱振動が活発になり、接合界面を越えて、互いの原子が相手の結晶格子内へと侵入していく拡散が促進されます。この拡散が、接合部の強度をさらに高め、一体化を完全なものにします。

圧接の主な種類

圧接には、圧力や熱をどのように与えるかによって、様々な種類があります。

摩擦圧接

摩擦圧接は、二つの部材の一方を高速で回転させ、もう一方に押し付けることで、その接触面に発生する摩擦熱を利用する圧接法です。

1. 接触面は、摩擦によって急速に加熱され、塑性変形しやすい高温状態になります。
2. 十分に加熱されたところで、回転を急停止させ、同時により大きな圧力（アプセット圧）をかけて、両者を一気に圧着させます。
3. 接触面の酸化物や汚染物は、高温で軟化した金属と共に、バリとして外部に排出されるため、極めて清浄な面同士が接合されます。

この方法は、接合時間が数秒と非常に短く、再現性も高いため、自動車のエンジンバルブやプロペラシャフトといった、円形断面を持つ部品の量産に広く用いられています。アルミニウムと鋼といった、融点の異なる異種金属の接合にも適しています。

爆発圧接

爆発圧接は、火薬の爆発によって発生する、超高圧・超高速の衝撃エネルギーを利用する、極めてダイナミックな圧接法です。 一方の金属板（フライヤプレート）の上に火薬を設置し、他方の金属板（母材プレート）と、わずかな隙間をあけて配置します。火薬を起爆させると、フライヤプレートは超音速で母材プレートに向かって加速・衝突します。

この斜めからの高速衝突の瞬間、衝突点では数万気圧という超高圧が発生し、両者の表面層は、酸化皮膜もろとも、ジェット状になって前方に吹き飛ばされます。その後ろから、完全に清浄化された新生面同士が、強大な圧力で瞬時に圧着され、接合が完了します。

広大な面積を一度に接合できるため、主に、鋼板にチタンやステンレス鋼を張り合わせるクラッド鋼板の製造に利用されます。

冷間圧接

外部から一切加熱せず、常温のまま、極めて大きな圧力による塑性変形のみで接合する方法です。熱による影響が全くないため、熱に弱い材料の接合に適しています。アルミニウムや銅といった、比較的軟らかい金属の電線の接続などに用いられます。

抵抗突合せ溶接

二つの部材の端面同士を突き合わせ、大電流を流すことで、その接触部に発生する抵抗熱を利用して加熱し、同時に圧力を加えて接合します。主に、線材や棒材、パイプの端面同士の接合に利用されます。

まとめ

圧接は、金属を溶融させることなく、固体状態のまま、強力な圧力と塑性変形を利用して、原子レベルでの直接結合を実現する、本質的な接合技術です。その原理は、接合を妨げる表面の不純物層を、物理的に破壊・排出し、清浄な金属面同士を原子間距離まで接近させることにあります。

摩擦熱や爆発エネルギーといった、ユニークなエネルギー源を利用する多様なプロセスが存在し、それぞれが特有の利点を持ちます。特に、溶融溶接では困難な異種金属の接合や、接合部の品質が母材と同等以上になるという点は、圧接ならではの大きな魅力です。

機械部品の信頼性から、巨大な化学プラントの素材まで、圧接は、金属と金属を最も直接的、かつ強固に結びつける、強力なエンジニアリングソリューションを提供し続けているのです。

その最大の応用分野は自動車のボディ生産であり、一台の自動車を組み立てるために、数千点ものスポット溶接が、ロボットによって猛烈なスピードで打たれています。この技術なくして、現代の自動車の大量生産は成り立ちません。

溶接の原理：ジュール熱による抵抗発熱

スポット溶接の物理的な原理は、ジュール熱という、極めて単純な法則に基づいています。導体に電流を流すと、その導体の電気抵抗によって熱が発生するという現象です。この発生する熱量（Q）は、以下の式で表されます。

Q = I² × R × t

ここで、Iは電流、Rは電気抵抗、そしてtは通電時間を示します。この式から分かる通り、発生する熱量は、特に電流の二乗に比例して、爆発的に増大します。スポット溶接は、この原理を巧みに利用し、数千アンペアから一万アンペアを超えるような大電流を、一秒以下のごく短い時間だけ流すことで、接合に必要な熱エネルギーを、目的の場所にだけ、集中的に発生させるのです。

熱が集中するメカニズム

では、なぜ重ね合わせた鋼板の、ちょうど接合したい部分だけに熱が集中するのでしょうか。その秘密は、電気抵抗Rの内訳にあります。電流が流れる経路全体で、電気抵抗が最も高くなる場所が、最も激しく発熱します。

電流は、「電極 → 鋼板A → 鋼板Aと鋼板Bの接触部 → 鋼板B → 電極」という経路をたどります。この中で、電気抵抗が最も高くなるのが、二枚の鋼板が接触している界面、すなわち母材間接触抵抗です。表面の微細な凹凸により、実際に金属同士が接触している面積は非常に小さいため、この部分の抵抗値は、鋼板内部の抵抗や、電極と鋼板の接触抵抗に比べて、桁違いに大きくなります。

結果として、ジュール熱の大部分が、この二枚の鋼板の界面に集中して発生し、その部分の金属だけが、内側から溶融を始めるのです。一方で、電極自身は、電気抵抗が非常に低い銅合金で作られ、多くの場合、内部を水で冷却されているため、自身が溶融することはありません。

ナゲットの形成

鋼板の界面で発生した熱によって、金属は溶けてナゲットと呼ばれる、溶融金属の塊を形成します。このとき、外部からは電極によって強い圧力が加えられているため、溶けた金属は飛散することなく、その場に留まります。

通電が終了すると、溶融したナゲットは、周囲の冷たい母材と、水冷された電極によって、圧力を受けたままの状態で急速に冷却・凝固します。この加圧下での凝固は、鋳造と鍛造を同時に行うようなものであり、緻密で強固な溶接部を形成します。

溶接プロセスと三大要素

高品質なスポット溶接を行うためには、溶接電流、通電時間、加圧力という、三つの基本要素を、溶接する材料や板厚に応じて、精密に制御する必要があります。

典型的な溶接サイクルは、以下の四つの工程で構成されます。

1. 加圧工程: まず、電極で鋼板を挟み込み、適切な圧力をかけます。これにより、鋼板同士が密着し、安定した通電が可能になります。
2. 通電工程: 加圧を維持したまま、設定された大電流を、設定された時間だけ流します。この間に、前述の原理でナゲットが形成・成長します。
3. 保持工程: 通電を停止しますが、電極による加圧は、すぐには解除しません。この保持時間中に、ナゲットが加圧下で完全に凝固し、強固な組織が形成されます。
4. 休止工程: 電極を開放し、一つの点の溶接が完了します。

この全工程は、通常、一秒にも満たない、ごくわずかな時間で完了します。

装置と電極

スポット溶接を行うための装置は、主に以下の要素で構成されます。

• 溶接トランス: 工場の電源から供給される高電圧・低電流の電気を、溶接に必要な低電圧・大電流の電気に変換する変圧器です。
• 制御装置: 上記の溶接電流、通電時間、加圧力を、ミリ秒単位の精度で制御する、溶接の頭脳です。
• 加圧機構: 空気圧や、近年ではサーボモーターを利用して、電極に正確な圧力をかける機構です。
• 電極チップ: 実際に鋼板に接触する、極めて重要な部品です。電極には、大電流を流すための高い導電性と、強い力で加圧するための高い硬度、そして高温に耐える耐熱性という、相反する特性が同時に要求されます。このため、材料には、クロムやジルコニウムを添加した銅合金や、アルミナを分散させた分散強化銅などが用いられます。電極の先端は、使用するうちに摩耗・変形するため、定期的に先端形状を整える「チップドレッシング」というメンテナンスが不可欠です。

まとめ

スポット溶接は、ジュール熱の原理に基づき、大電流、短時間、高圧力という三つの要素を精密に制御することで、重ね合わせた鋼板の内部に、溶融・凝固した接合部（ナゲット）を形成する、高能率な接合技術です。

その本質は、電気エネルギーを、目的の場所だけに、瞬時に熱エネルギーとして集中させる、物理現象の巧みな応用です。溶加材もガスも不要で、ロボットによる完全自動化が容易であるという、その圧倒的な生産性は、特に自動車のボディ生産という巨大な産業を成立させるための、まさに核心的な技術となっています。スポット溶接は、現代の大量生産時代を象徴する、最も重要で、最も広く使われている接合方法の一つなのです。

ロウ付けは、接合しようとする部材（母材）を溶融させることなく、母材よりも融点の低い金属（ロウ材）を溶かして接合部の隙間に流し込み、これを凝固させることで部材同士を結合させる接合技術です。

英語ではブレージングと呼ばれ、紀元前の古代文明から貴金属の装飾などに用いられてきた歴史ある技術ですが、現代においても自動車の熱交換器、航空宇宙エンジンのタービンブレード、精密電子部品、そして冷蔵庫の配管に至るまで、極めて高度な信頼性が求められる分野で不可欠なプロセスとして機能しています。

溶接が母材そのものを溶かして一体化させるのに対し、ロウ付けは母材を溶かさないという点が決定的な違いです。この特性により、精密な寸法精度の維持、異種金属の接合、そして薄肉部品の接合において、他の接合方法にはない優位性を発揮します。

接合の物理的原理

ロウ付けが成立するための二大原則は、濡れと毛細管現象です。これらは表面張力や界面エネルギーといった物理化学的な力によって支配されています。

濡れ現象の科学

ロウ付けにおいて最も重要な物理現象は、溶けたロウ材が固体の母材表面に馴染み、薄く広がっていく「濡れ」です。 固体表面の上に液体が乗っている状態を想像してください。このとき、液滴の端における固体表面と液体の自由表面がなす角度を接触角と呼びます。この接触角が90度以下、理想的にはゼロに近ければ近いほど、濡れ性が良いと判断されます。 この現象はヤングの式によって記述される界面張力のバランスで決まります。すなわち、固体の表面張力が、固液界面張力と液体の表面張力の和よりも大きければ、液体は自発的に広がっていきます。 逆に、母材表面に酸化皮膜や油分が存在すると、固体の表面エネルギーが低下し、ロウ材は球状になって弾かれます。したがって、ロウ付けを成功させる第一歩は、母材表面を清浄にし、活性な金属面を露出させることにあります。

毛細管現象による浸透

単にロウ材が広がるだけでは接合は成立しません。接合部の狭い隙間にロウ材が吸い込まれるように浸透していく必要があります。これが毛細管現象です。 液体の表面張力と濡れ性によって生じるこの駆動力は、隙間の間隔が狭いほど強力になります。重力に逆らってでもロウ材が垂直に上昇していくのはこの力によるものです。 しかし、隙間が狭すぎると流動抵抗が増大し、逆に広すぎると毛細管力が働かなくなります。そのため、使用するロウ材の粘性や流動特性に合わせて、最適な隙間寸法（クリアランス）を設計することが、ロウ付け技術の要諦となります。

ロウ材の材料科学

ロウ材は、接合部の強度、耐食性、耐熱性を決定づける重要な要素です。日本工業規格JISなどでは融点が摂氏450度以上のものを硬ロウ、それ以下のものを軟ロウ（はんだ）と区分していますが、工業的なロウ付けでは主に硬ロウが使用されます。

銀ロウ

銀、銅、亜鉛を主成分とする合金です。 融点が比較的低く、濡れ性と流動性に優れ、かつ高い機械的強度と耐食性を持つため、最も汎用的に使用される「ロウ材の王様」です。カドミウムを含有させて融点を下げたものもありましたが、環境規制により現在ではカドミウムフリーの組成が主流です。鉄、非鉄金属を問わず幅広い母材に適用可能ですが、材料コストが高いという側面があります。

銅ロウ

純銅あるいは銅を主成分とする合金です。 安価でありながら高い強度を持ちますが、融点が高いため（摂氏1000度以上）、高温に耐えられる鉄鋼材料やニッケル合金の接合に用いられます。還元性雰囲気炉での使用が一般的であり、自動車部品の大量生産などで多用されています。

黄銅ロウ

銅と亜鉛の合金です。 高温での強度はそれほど高くありませんが、安価であり、鋼管の接合や超硬工具のチップ接合などに古くから使われています。亜鉛の蒸気圧が高いため、加熱時に亜鉛が蒸発して多孔質になるリスクがあり、温度管理に注意が必要です。

リン銅ロウ

銅とリンの合金です。 リンが脱酸剤の役割を果たすため、銅同士の接合においてはフラックス（融剤）が不要になるという大きな利点があります。これにより、エアコンや冷蔵庫の銅配管の接合では標準的に使用されています。ただし、鉄やニッケルに対しては脆い化合物を生成するため使用できません。

アルミロウ

アルミニウムにシリコンを添加した合金です。 アルミニウム合金の接合に特化したロウ材です。母材であるアルミニウムと融点が非常に近いため、母材を溶かさずにロウ材だけを溶かすという極めて精密な温度制御が要求されます。自動車のラジエーターやエアコンのコンデンサーなど、熱交換器の製造において大量に使用されています。

ニッケルロウ

ニッケルをベースにクロムやホウ素、シリコンなどを添加した合金です。 耐熱性、耐食性が極めて高く、ジェットエンジンのタービンブレードや原子炉部品など、高温・高負荷環境で使用される部品の接合に用いられます。

フラックスと雰囲気制御

金属表面は空気中では瞬時に酸化し、濡れを阻害する酸化皮膜を形成します。これを化学的に除去し、加熱中の再酸化を防ぐために、フラックスまたは雰囲気制御が必要となります。

フラックスの役割

フラックスは、ホウ砂、ホウ酸、フッ化物、塩化物などの化合物をペースト状や粉末状にしたものです。 加熱されると母材表面の酸化物を溶解あるいは還元してスラグとして浮き上がらせ、清浄な金属面を露出させます。また、ロウ材表面の酸化膜も除去し、表面張力を下げて濡れを促進します。 適切なフラックスを選定しなければ、いくら加熱してもロウ材は球状に固まるだけで流れません。ただし、接合後に残留したフラックスは腐食の原因となるため、温水洗浄などで完全に除去する必要があります。

雰囲気ロウ付け

フラックスを使用せず、炉内のガス雰囲気によって酸化物を還元する方法です。 水素ガスによる還元作用を利用する方法や、真空中で表面の酸化皮膜を分解・揮発させる真空ロウ付けがあります。 これらは、接合後の洗浄工程が不要であり、複雑な形状の内部や微細な流路を持つ部品の接合に適しています。また、フラックスの巻き込み欠陥がないため、高い信頼性が得られます。特にステンレス鋼や超合金の接合では、真空ロウ付けが主流となっています。

加熱プロセスと設備

ロウ付けの品質は、温度プロファイル（昇温速度、保持温度、保持時間、冷却速度）によって決まります。目的に応じて様々な加熱方法が使い分けられます。

トーチロウ付け

ガスバーナーの炎を直接当てて加熱する、最も原始的かつ一般的な方法です。 作業者の技能に依存する部分が大きいですが、設備が安価で、現場での配管接合や単品生産に適しています。炎の還元層を当てることで酸化を防ぐテクニックなどが要求されます。

炉中ロウ付け

コンベア炉やバッチ炉の中に製品を入れ、全体を均一に加熱する方法です。 雰囲気制御と組み合わせることで、高品質な製品を大量生産することができます。温度管理が正確に行えるため、寸法のばらつきや歪みを最小限に抑えることが可能です。

高周波ロウ付け

電磁誘導を利用して、接合部だけを局所的に急速加熱する方法です。 加熱時間が秒単位と短いため、母材全体の酸化や強度低下を抑えることができます。超硬工具の刃先接合など、異種金属の接合に適しています。

抵抗ロウ付け

接合部に電流を流し、その抵抗発熱を利用して加熱する方法です。 通電と同時に加圧を行うことが多く、微細な電子部品の接合などに用いられます。

接合部の設計とクリアランス

ロウ付け継手の強度は、ロウ材そのものの強度よりも、接合部の設計に依存します。

重ね継手の原則

ロウ材自体の強度は母材よりも低いことが多いため、突き合わせ継手では十分な強度が得られません。したがって、接合面積を稼ぐことができる重ね継手（ラップジョイント）あるいは嵌合継手が基本となります。一般的に、母材の厚さの3倍から4倍の重ね代をとれば、母材と同等の破断強度が得られるとされています。

適正クリアランス

前述の通り、毛細管現象を最大限に発揮させるためには、隙間の管理が不可欠です。 一般的な銀ロウや銅ロウの場合、0.05ミリメートルから0.15ミリメートル程度のクリアランスが推奨されます。隙間がこれより狭いと、ロウ材の流れが阻害されたり、フラックスが排出されずに閉じ込められたりします。逆に広すぎると、毛細管力が働かず、ロウ材が垂れ落ちたり、凝固時に引け巣ができたりします。 ただし、異種金属を接合する場合は、加熱時の熱膨張差を考慮して常温でのクリアランスを決定する必要があります。加熱して膨張した時点で、最適な隙間になるように計算しなければなりません。

冶金的反応と接合メカニズム

ロウ付けは単なる接着剤による固定とは異なり、原子レベルでの金属間結合を形成します。

拡散と合金化

溶融したロウ材の原子は、固体母材の結晶格子の中に拡散していきます。同時に、母材の原子も溶融ロウ材の中に溶け出します。この相互拡散により、接合界面には母材とロウ材の中間的な組成を持つ合金層が形成されます。 この合金層がアンカーとなり、強固な結合力を生み出します。しかし、加熱温度が高すぎたり時間が長すぎたりすると、拡散が進みすぎて脆い金属間化合物層が厚く成長し、かえって継手強度を低下させることがあるため注意が必要です。

侵食作用 エロージョン

溶融ロウ材が母材を激しく溶解してしまう現象を侵食あるいは「食われ」と呼びます。 特に薄肉の母材を接合する場合、侵食によって穴が開いてしまうことがあります。これを防ぐためには、温度と時間を厳密に管理し、必要最小限の反応に留める制御が求められます。

欠陥と品質保証

ロウ付け部は外部から見えない部分が多いため、欠陥の発生メカニズムを知り、適切な検査を行うことが重要です。

主な欠陥

引け巣（ブローホール）: 凝固時の体積収縮や、ガスの巻き込みによって生じる空洞です。 フラックス巻き込み: 隙間の中にフラックスが残留し、接合面積を減少させたり、後の腐食の原因となったりします。 ロウ切れ: 隙間全体にロウ材が行き渡っていない状態です。洗浄不良やクリアランスの不適切、加熱不足が原因です。 クラック: 冷却時の熱収縮応力により、ロウ材や母材に亀裂が入る現象です。

非破壊検査

目視検査でフィレット（はみ出したロウ材の形状）を確認するだけでなく、内部の欠陥を検出するために、超音波探傷試験、放射線透過試験（X線）などが用いられます。また、気密性が求められる部品では、ヘリウムガスなどを用いたリークテストが全数で行われます。

技術の展望と応用

ロウ付け技術は、新素材の登場や環境対応に伴い進化を続けています。

セラミックスと金属の接合

本来、金属であるロウ材はセラミックスに濡れません。しかし、チタンなどの活性金属を添加した活性金属ロウを用いることで、セラミックス表面の酸素や窒素と反応させ、濡れ性を確保する技術が確立されています。これにより、パワー半導体の絶縁基板や真空遮断器など、セラミックスと金属の複合化が可能になりました。

マイクロ接合

電子機器の小型化に伴い、微細な部品をレーザーなどで局所加熱して接合するマイクロロウ付け技術が発展しています。熱影響を極限まで抑えつつ、高い導電性と強度を確保する技術として注目されています。

接着剤やボルト、キーといった部材を介在させずに、部品同士の摩擦力のみでトルクやスラスト荷重を伝達するこの技術は自動車のエンジン部品から精密モーター、鉄道車両の車輪に至るまで極めて広範な産業分野で利用されています。

締結のメカニズムとしめしろ

圧入の原理を理解する締め代と弾性変形を理解する必要があります。

締め代の概念

圧入において、軸の直径は穴の直径よりも大きく設定されます。この寸法の差を締め代と呼びます。 幾何学的には入るはずのないサイズの軸を穴に入れることができるのは、金属材料がバネのような弾性を持っているからです。

圧入された状態では、穴は内側から押し広げられ、軸は外側から押し縮められています。 この際、ボスは元のサイズに戻ろうとして縮む力を発生させ、軸は元のサイズに戻ろうとして膨らむ力を発生させます。

この互いに反発し合う力が接触面における圧力となります。

摩擦力による伝達

圧入による締結力、つまり部品が滑らずに耐えられる限界の力は、この接触圧力に摩擦係数と接触面積を乗じたものとなります。 したがってより大きなトルクを伝達したければ、しめしろを大きくして面圧を高めるか、嵌め合い長さを長くして面積を増やすか、あるいは表面状態を調整して摩擦係数を上げる必要があります。

ただししめしろを大きくしすぎると、材料の降伏点を超えて塑性変形を起こし期待した面圧が得られなくなったり、ボスが割れてしまったりするリスクが生じます。

厚肉円筒理論と応力分布

圧入された部品内部に発生する応力状態を正確に把握することは、設計上の安全性確保に不可欠です。これは材料力学における厚肉円筒理論を用いて解析されます。

半径方向応力と円周方向応力

圧入状態において接合面には二つの主要な応力が作用しています。 一つは半径方向応力です。これは接触面に対して垂直に働く圧縮応力であり、面圧そのものです。 もう一つは円周方向応力、別名フープ応力です。ボス側で見ると内径が押し広げられるため、円周方向に引き裂こうとする引張応力が働きます。逆に軸側では圧縮応力が働きます。 特に注意が必要なのはボス側のフープ応力です。

この引張応力は内径面で最大となり外径に向かって減少します。鋳鉄や焼入れ鋼などの脆性材料をボスに使用する場合、この最大フープ応力が材料の引張強さを超えると、ボスは縦方向に亀裂が入って破壊に至ります。

材料定数の影響

発生する面圧は締め代の大きさだけでなく、材料のヤング率（縦弾性係数）とポアソン比にも依存します。 ヤング率が高い材料、例えば鋼鉄同士の圧入ではわずかな締め代でも高い面圧が発生します。

一方でアルミニウムのボスに鋼の軸を圧入する場合、アルミニウムのヤング率が低いため同じ締め代でも発生する面圧は低くなります。したがって異種材料を圧入する場合は、それぞれの材料特性を考慮した締め代設計が必須となります。

圧入方法の分類と特徴

圧入を行うための手法は、温度を利用するか否かによって大きく三つに分類されます。

常温圧入（冷間圧入）

油圧プレスやサーボプレスを用いて、常温のまま機械的に軸を押し込む方法です。 設備が比較的単純でサイクルタイムが短いため大量生産に適しています。しかし圧入過程で接触面が激しく擦れ合うため、表面が摩耗したりかじり（焼付き）が発生したりするリスクがあります。

これを防ぐために潤滑剤の塗布や、導入部の面取り形状の工夫が重要となります。また圧入時の荷重推移を監視することで、締め代の過不足や異常を検知する品質管理が行われます。

焼きばめ

外側の部品（ボス）を加熱して熱膨張させ穴径を広げてから軸を挿入し、冷却することで固定する方法です。 加熱温度は材料の変態点などを考慮して決定されますが、一般的には摂氏200度から300度程度です。

この方法の最大の利点は挿入時に接触がない、あるいは極めて軽微であるためかじりが発生せず表面を傷つけないことです。また常温圧入よりも大きな締め代を設定できるため、強力な締結力を得ることができます。鉄道の車輪や大型の歯車、発電機のローターなど、高負荷がかかる重要保安部品で多用されます。

冷やしばめ

内側の部品（軸）を液体窒素やドライアイスで冷却して収縮させ、穴に挿入する方法です。 焼きばめと同様に無理な力をかけずに挿入できます。加熱すると材質が変化してしまうような部品や小型のピン、ブッシュなどを精密に挿入する場合に用いられます。軸が常温に戻ると膨張し締結が完了します。

表面粗さと実効締め代

図面上の寸法と実際に機能する締め代には差が生じます。これを理解するには表面粗さの影響を考慮する必要があります。

表面の平滑化作用

金属の表面は、微視的に見れば山と谷のある凹凸形状をしています。圧入が行われると接触面の凸部（山）同士が押し潰され、平滑化されます。 設計上の締め代はこの山の頂点同士の寸法差で定義されますが、実際に弾性変形に寄与して面圧を生み出すのは、山が潰れた後の実質的な寸法差です。これを実効締め代と呼びます。

表面粗さが粗い場合、圧入によって潰される量が多くなり実効締め代が減少してしまいます。その結果、想定していた保持力が得られないという事態に陥ります。 一般的に面圧計算においては、表面粗さの十点平均粗さなどを考慮して締め代の減少分を見積もる補正が必要です。高精度な締結が求められる場合は研磨加工によって表面を滑らかに仕上げることが推奨されます。

トライボロジーとかじり現象

常温圧入において最も深刻なトラブルが、かじり、英語ではゴーリングやサイザリングと呼ばれる現象です。

凝着摩耗のメカニズム

圧入中、軸と穴の接触点には極めて高い圧力がかかります。ここで潤滑膜が破れると、金属原子同士が直接接触し、凝着、つまり局所的な溶接が起こります。 圧入は動き続けているため、この溶接部分は即座に引き剥がされます。引き剥がされた金属片は、さらに周囲を傷つけ、雪だるま式に損傷が拡大します。これがかじりです。 一度かじりが発生すると、圧入荷重が急激に上昇してプレス機が停止したり、部品が途中で止まって抜けなくなったり、無理に押し込んでも接合面がボロボロになって締結力が失われたりします。

潤滑と表面処理

かじりを防ぐためには、適切な潤滑剤の選定が不可欠です。二硫化モリブデンなどの固体潤滑剤や、極圧添加剤を含むペーストが有効です。 また、部品の表面硬度を高めることも有効です。ただし、両方の部品を同じ硬さにすると凝着しやすくなるため、一般的には軸側を硬く、穴側をわずかに軟らかくするか、あるいはリン酸マンガン皮膜などの化成処理を施して、初期馴染みを良くする対策がとられます。

形状設計と応力集中

圧入部の端部には、特有の応力集中が発生します。これを考慮した形状設計が、疲労強度やフレッティング摩耗を防ぐ鍵となります。

エッジ効果

圧入された軸が曲げ荷重を受けると、ボスの端部に接触する軸の部分に過大な応力が集中します。これをエッジ効果と呼びます。ここを起点として軸に亀裂が入り、疲労破壊に至るケースは少なくありません。 対策として、ボスの端部内径に逃げ加工を設けたり、軸の径を段付きにして剛性を変化させたりすることで、応力集中を緩和する設計がなされます。

導入部の面取り

常温圧入における軸の先端や穴の入り口の形状、すなわち面取りや導入Rの設計は、施工品質を左右します。 角度がきつすぎる面取りは、圧入初期に相手材を削り取ってしまい、切り粉を発生させると共に実効締め代を減少させます。 理想的には、角度の浅いテーパーや、滑らかなラジアス形状を採用し、調芯作用を持たせながら徐々に接触面積を広げていく形状が望まれます。

経年変化と保持力の低下

圧入は永久的な締結と思われがちですが、環境や時間の経過によって保持力が低下することがあります。

応力緩和とクリープ

樹脂材料や、アルミニウムなどの融点が比較的低い金属において顕著な現象です。 長期間にわたり高い応力がかかり続けると、材料内部で原子の再配列が起こり、歪みは変わらないのに応力が減少していく応力緩和が発生します。これにより、面圧が低下し、最終的に部品が抜けてしまうことがあります。高温環境下ではこの現象が加速されるため、使用温度範囲における材料のクリープ特性を確認する必要があります。

遠心力による内径拡大

モーターのローターなど、高速で回転する部品においては、遠心力によってボスが膨張し、内径が広がります。 これにより、運転中のみ実質的な締め代が減少し、面圧が低下します。最悪の場合、軸とボスの結合が外れて空回りする危険があります。高速回転体においては、静止時の締め代に加え、遠心力による拡張分を見込んだ締め代設定が必要です。

熱膨張差の影響

線膨張係数の異なる材料、例えば鉄の軸とアルミのボスを圧入した場合、温度変化によって締め代が変動します。 温度が上昇すると、アルミの方が大きく膨張するため、締め代が減少し、保持力が低下します。逆に低温になると、アルミが強く収縮し、締め代が増大してボスが割れる恐れがあります。自動車のエンジンやトランスミッションなど、温度変化の激しい環境では、この熱膨張差が設計の支配的な要因となります。

フレッティング摩耗

圧入部が微小な振動や変動荷重を受けると、接触面において目に見えないレベルの微細な滑りが発生します。

酸化摩耗の進行

この微小滑りによって新生金属面が露出し、即座に酸化されます。生成された酸化物は硬い粒子となり、研磨剤のように作用してさらに摩耗を促進します。これをフレッティング摩耗と呼びます。 鋼の場合、接触部からココアパウダーのような赤褐色の酸化鉄粉が排出されるのが特徴です。フレッティングは、嵌め合いを緩くさせるだけでなく、表面に微細な亀裂を生じさせ、疲労強度の著しい低下（フレッティング疲労）を招きます。 対策としては、締め代を大きくして微小滑りを抑えるか、逆に接着剤を併用して隙間を埋める等の方法が採られます。