スタッド溶接とは？スタッド溶接の種類とメリットデメリットについて解説！

スタッド溶接とは、専用の溶接機や溶接ガンを用いて母材にスタッドを押し当て、瞬間的に溶接する方式のことをいいます。

スタッド溶接は、製造業や建設業界では生産性向上の鍵として注目されている特殊な溶接技術です。

そこで、本記事では、スタッド溶接の基礎知識から、アーク溶接との違い、導入する上で知っておくべきメリットや注意点まで、経営判断に必要な情報を網羅的に解説します。

スタッド溶接とは？

スタッド溶接とは、専用の溶接機を用いて板金の平面にネジを瞬間溶接する方式です。

なお、「スタッド」とは、ボルトやナットのように、物と物をつなぐ役割を果たす金具のことを指します。

スタッド溶接の方式には、コンデンサーに貯めた電気を放電して溶接する「CDスタッド方式」と、直流電流が直接溶接ガンに供給され溶接する「アークスタッド方式」があります。

どちらも短時間で高い品質の接合が可能であり、製造業や建設業界の生産性向上に大きく貢献しています。

スタッド溶接とアーク溶接との違い

スタッド溶接とアーク溶接は、どちらもアーク放電を利用して金属を接合する点は共通しています。

しかし、その目的と手法に大きな違いがあります。

アーク溶接とは、溶接棒と母材の間にアーク放電を発生させ、その熱で溶接棒を溶かしながら母材と接合する、最も一般的な溶接方法です。

スタッド溶接は、部材を接合する目的に特化しており、溶接作業が誰でも簡単に行える点が最大の特徴です。

一方、アーク溶接は部材の組み合わせや隙間の充填など、より広範な用途で用いられますが、熟練の技術が求められます。

スタッド溶接の3つの種類

スタッド溶接には、用途に応じて主に3つの方式があります。

CDスタッド方式

CDスタッド方式は、コンデンサーに蓄えた電気を一瞬で放電させる方式です。コンデンサーから母材とスタッドの間に瞬間的に放電を行うことで、溶融・接合します。

溶接時間は1,000分の3秒から1,000分の6秒と極めて短く、熱の影響や裏面に影響が出にくいことから、スタッド溶接の方式の中ではいちばん汎用的な工法です。

使用箇所としては、家電製品や精密機器への取り付けが多く、M3～M10まで幅広い溶接が可能です。スタッドの材質は鉄、SUS、アルミ材など多様なラインナップとなっています。

アークスタッド方式

アークスタッド方式は、コンデンサーを使用せず、直流電流を溶接ガンに直接供給して溶接する方式です。スタッドの先端にはアルミのボールが付いており、電流が流れることで溶解し、母材とスタッドを固着させます。

アークスタッド方式では、「フェルール」と呼ばれる磁器製の保護材で溶接部分を囲み、母材とスタッドの間に電流を流すことで、アーク放電を発生させて溶接します。

フェルールには、アークを安定させ、溶融金属が周囲に飛散するのを防ぐ働きがあります。またフェルールは、冷却後にハンマーなどで割って取り除きます。

アークスタッド方式の溶接時間は、0.1秒から2秒くらいです。M12～M16など太いスタッドや厚い母材の溶接に適しており、建築、土木工事、造船などで広く利用されています。

ショートサイクル方式

ショートサイクル方式は、アークスタッド方式と原理は同じですが、アークの発生を制御して溶接時間を短くすることで熱影響を抑える方式です。

アークスタッド方式と異なる部分は、フェルールが不要な点です。

車体パネルなど自動車産業で使われることが多く、アークスタッド方式では難しい薄板にも適用します。

スタッド溶接のメリット

スタッド溶接を導入することで、以下の3つの大きなメリットが期待できます。

生産性を向上できる

スタッド溶接は1箇所あたりの溶接が1秒以内で完了するため、従来の溶接に比べて圧倒的に速く作業が進みます。

また、熟練工でなくても誰でも簡単に作業ができるため、人手不足の解消や作業効率の向上に直結します。

コスト削減ができる

スタッド溶接は熟練工が不要ですから、人件費の削減につながります。

溶接の際に専用スペースを設ける必要がなく、また火花や煙が多く発生しないことから、作業設備を別途設ける必要がありません。

初期投資として溶接機と溶接ガンの購入が必要ですが、頻繁に買い替えるものではないため、長期スパンで考えるとランニングコストの削減につながります。

高い品質と安定性が期待できる

スタッド溶接ではコンピュータ制御された専用機を使用するため、作業者の技術に左右されず、常に均一で高い品質の接合が可能で、高い品質と安定性が期待できます。

スタッド溶接の注意点

スタッド溶接は多くのメリットを持つ一方、活用にあたっては注意すべき点も存在します。

スタッド溶接できない箇所もある

スタッド溶接には、溶接ガンを押し当ててトリガーを引くという動作が必要です。

そのため、溶接ガンを押し当てるスペースがない箇所や、スタッドとスタッドとの距離が短い箇所には使用が困難となります。

この場合、ほかの溶接方法に変えるか、溶接位置をズラす必要があります。

検査が困難である

スタッド溶接では、取り付けたスタッドが付いているかの確認が困難な場合があります。

検査の主流はハンマーによる曲げ検査ですが、実製品に取り付ける前に試験を行い、あらかじめ条件出しをする必要があります。