フラックスコア溶接

フラックスコア溶接（FCAW：Flux Cored Arc Welding）とは、フラックス（造渣材・脱酸材など）を内包した中空ワイヤを用いるアーク溶接方法です。高い溶着量と作業性により、厚板や長尺溶接で能率を出しやすく、建築鉄骨・造船・橋梁・重機などの重厚長大型の製造現場で広く使われます。

フラックスコア溶接とは

フラックスコア溶接は、ワイヤ送給式の半自動・自動溶接で、溶接ワイヤ内部のフラックスが溶融してシールド（保護）とスラグを形成し、溶融金属を大気から守りながら溶接します。外部シールドガスを併用するタイプと、ガスを使わずワイヤ自体で保護するタイプがあり、作業環境に応じて使い分けます。

開発背景と目的

フラックスコア溶接は、高い生産性を求める現場で、被覆アーク溶接のような頻繁な溶接棒交換を減らし、長時間連続して溶接できる手法として普及してきました。狙いは、溶着量の増加と溶接品質の安定、作業者負担の軽減です。

基本的な仕組み

電源から供給される電流でアークを発生させ、連続送給されるフラックスコアワイヤを溶融して溶け込みとビードを形成します。ワイヤ内部のフラックスは溶融中にガス成分とスラグ成分を発生させ、溶融池の保護、脱酸、ビード形状の安定化に寄与します。溶接後はスラグが残るため、次工程前に除去が必要です。

方式の種類

フラックスコア溶接は大きく2方式に分かれます。現場の風環境、品質要求、コスト、作業性で選定します。

• ガスシールド式フラックスコア溶接：外部シールドガスを使用し、スパッタ低減や外観品質の安定を狙いやすい
• セルフシールド式フラックスコア溶接：外部ガス不要で屋外作業に強いが、煙やスパッタ、スラグの出方は条件管理が重要

使用する主な設備やツール

FCAWはMIG/MAGと同じくワイヤ送給式のため、設備構成は近いですが、ワイヤ特性とスラグ処理を前提に準備します。

• 溶接電源（定電圧特性が一般的）
• ワイヤ送給装置（ワイヤフィーダー）
• 溶接トーチ、チップ、ノズル
• フラックスコアワイヤ（用途・姿勢・母材に適合した銘柄）
• シールドガス（ガスシールド式の場合）
• スラグ除去工具（チッピングハンマー、ワイヤブラシ等）
• 保護具（遮光面、防炎性作業服、耐熱手袋、安全靴、呼吸保護具など）
• 集塵・換気設備（ヒューム対策）

主なメリット

フラックスコア溶接は、厚板や長い溶接長で能率を出しやすく、現場での適用範囲が広いのが特徴です。溶着量が大きいため、工程短縮につながりやすいです。

• 溶着量が大きく、高能率で作業時間を短縮しやすい
• 連続送給で電極交換が少なく、長尺溶接に強い
• 溶け込みが得やすく、厚板や構造物の溶接に向く
• 全姿勢向けのワイヤを選べば、姿勢制約を減らせる
• 屋外や現場溶接で採用しやすい（方式と条件次第）

デメリットと課題

一方で、スラグ除去やヒューム対策が必要になり、ワイヤコストも一般ワイヤより高くなることがあります。作業性と品質を両立するには、条件管理と段取り設計が重要です。

• 溶接後にスラグ除去が必要で、工程と作業時間が増える
• ヒューム（溶接煙）が多くなりやすく、換気・集塵が重要
• ワイヤが高価な場合があり、総コスト評価が必要
• 条件が不適切だとスラグ巻込みやブローホールが出やすい

他工法との比較

現場では、MAG溶接や被覆アーク溶接と比較して選定されることが多いです。選定軸は、能率、屋外適性、品質要求、後処理工数です。

適用が向く分野や状況

フラックスコア溶接は、溶接長が長い、板厚がある、現場条件が厳しいといった「能率と実用性」が求められる場面で選ばれます。

• 建築鉄骨、橋梁、プラント架台など構造物の溶接
• 造船、重機、産業機械などの厚板・多層盛り溶接
• 屋外現場での据付・補修（セルフシールド式の検討対象）
• 長尺隅肉、連続ビードが多い工程

品質を安定させるポイント

FCAWは能率が高い反面、欠陥が出ると手戻りも大きくなります。スラグと溶融池の挙動を意識して、条件と手順を標準化するのが重要です。

• 母材前処理：油・塗装・サビ・水分を除去し、ブローホールを防ぐ
• 適正条件：電流・電圧・ワイヤ送給・突き出し長さを安定させる
• トーチ角度と運棒：スラグ先行・溶融池先行を意識し、巻込みを防ぐ
• 層間清掃：多層盛りは各パスごとにスラグ除去を徹底する
• ガス管理：ガスシールド式は流量と風対策、漏れ点検を行う
• 熱管理：入熱過多は割れや変形、入熱不足は溶け込み不足につながる

設備・ワイヤ選定の基準

FCAWの選定は、母材、板厚、溶接姿勢、求める靭性や強度、作業環境で決まります。設備は安定供給と保全性が重要です。

• ワイヤ選定：材質、姿勢（全姿勢か）、要求強度・靭性、低温特性、溶着量の優先順位
• 方式選定：屋内中心ならガスシールド式、風の影響が大きい現場はセルフシールド式を検討
• 電源：アーク安定性、条件再現性、パルス等の機能は用途に応じて
• 送給系：ワイヤ送給の安定（ライナー、ロール、チップ摩耗の管理）
• ヒューム対策：局所排気、集塵、呼吸保護具を工程として組み込む

安全性

アーク溶接の基本リスクに加え、FCAWはヒュームが多くなりやすい点に注意が必要です。火傷・感電・火災・紫外線曝露の対策に加え、換気と防じんを前提に運用します。

• 保護具：遮光面、防炎性作業服、耐熱手袋、保護具一式を適切に着用する
• 換気・集塵：局所排気や集塵を使用し、必要に応じて呼吸保護具を使う
• 火災対策：可燃物除去、スパッタ養生、消火器常備、終業時の火気点検
• 感電対策：ケーブル・端子の点検、濡れ環境回避、停止手順の徹底
• ガス使用時：ボンベ管理、漏れ点検、風によるシールド乱れの対策

コスト感と導入時の考え方

ワイヤ単価は上がりやすい一方、溶着量と作業時間短縮で総コストが下がるケースもあります。評価は、材料費だけでなく、作業時間、手直し率、スラグ処理工数まで含めた総コストで行うのが現実的です。

• コスト要素：ワイヤ、ガス（方式による）、消耗品（チップ・ライナー）、電力、スラグ除去工数、再作業
• 改善余地：送給安定、条件標準化、治具化、姿勢改善で手直しを減らす

よくある質問（Q&A）

Q. フラックスコア溶接は電子ビーム溶接の一種ですか？

A. いいえ、フラックスコア溶接はアーク溶接の一種です。電極となるフラックスコアワイヤと母材の間にアークを発生させ、その熱で溶接します。真空環境などを使う電子ビーム溶接とは原理も設備も異なります。

Q. セルフシールド式とガスシールド式はどう使い分けますか？

A. 風の影響が大きい屋外や現場作業ではセルフシールド式が検討対象になります。工場内で外観品質やスパッタ低減を重視する場合はガスシールド式が選ばれやすいです。品質要求と作業環境、コストで最適を決めます。

Q. スラグ巻込みを防ぐポイントは何ですか？

A. トーチ角度と運棒、溶融池の観察、層間清掃が重要です。特に多層盛りでは各パスごとにスラグ除去を徹底し、ビード端部やクレーター部の処理を標準化すると欠陥が減ります。

Q. ヒューム対策は必須ですか？

A. 必須です。FCAWはヒュームが多くなりやすいため、局所排気や集塵などの換気対策を前提にし、必要に応じて呼吸保護具も使用します。作業者の健康と現場のコンプライアンスの両面で重要です。

Q. FCAWはどんな材料・板厚に向きますか？

A. 一般に構造用鋼などの中厚板〜厚板で、長尺の隅肉や多層盛りが多い工程に向きます。適合するワイヤを選べば姿勢溶接にも対応でき、現場条件に合わせて適用範囲を広げられます。

まとめ

フラックスコア溶接は、フラックス内包ワイヤを用いるアーク溶接で、高溶着・高能率を実現しやすい工法です。建築鉄骨や造船など厚板・長尺溶接で特に効果を発揮します。一方でスラグ除去とヒューム対策が前提となるため、方式選定（ガスシールド式かセルフシールド式か）、条件標準化、層間清掃、換気設備を含めた工程設計が品質と生産性の鍵になります。