鍛造におけるホウ砂: フラックスの用途、ベストプラクティス、および代替品

直接の答え: ホウ砂は鍛造で何をするのか

鍛造では、ホウ砂は主に鍛造溶接用フラックスとして使用されます。 溶けてガラス状の層になり、酸化鉄スケールの溶解を助け、表面が接着するのに十分な時間接合部を酸素から保護します。 。通常の成形（溶接以外）の場合、ホウ砂は通常は不要ですが、作業を改善することなく混乱、煙、耐火物の蓄積を引き起こす可能性があります。

実際的なルール: 溶接 (重ね溶接、スカーフ溶接、分割挿入、ケーブル溶接、パターン溶接スタック) を試みていない場合は、ホウ砂を省略し、温度管理、清潔な鋼材、および制御された雰囲気に重点を置きます。

ホウ砂が機能する理由: 化学反応と温度範囲

フラックスがウェルドラインで何をしているか

• スケールの「付着点」を下げる: 溶けたホウ砂は、金属間の接触を妨げる酸化鉄を浮かせたり、溶解したりするのに役立ちます。
• 一時的な酸素バリアの作成: ガラス層は、接合部を溶接熱にさらしている間の新たな酸化を軽減します。
• 界面での濡れの改善: フラックスは、圧力がかかった瞬間、つまり結合が形成されるときに接合面を「きれいにする」のに役立ちます。

プロセスを固定するのに役立つ数字

無水ホウ砂はおおよそ次の温度で溶けます。 741°C (1366°F) したがって、溶接熱が発生するかなり前に活性化します。軟鋼の典型的な鍛造溶接温度は、一般的に約 1250 ～ 1300 °C (2280 ～ 2370 °F) 雰囲気、接合部の形状、合金によって異なります。

この温度分離が重要です。ホウ砂は早期に液化し、実際に溶接が行われる高温ゾーンに接合部を押し込む間、溶融状態を保ちます。

ホウ砂を使用する場合と使用しない場合

良い使用例

• ラップ溶接やスカーフ溶接では、界面が火にさらされ、急速に酸化する必要があります。
• 層間のスケールが主な敵であるパターン溶接スタック (特に初期のタックと最初の統合)。
• 多くのマイクロギャップが酸化物を捕捉するケーブルまたはチェーンの溶接。

ホウ砂が逆効果になりやすい状況

• 一般的な鍛造と引き抜き: 強度や可塑性は追加されず、スケールに関連したアンビル上の汚れが増加する可能性があります。
• しっかりと密閉された接合部は、適切に調整された還元雰囲気 (またはコンテナがバリアとなるキャニスター溶接) によってすでに保護されています。
• 温度制御がずさんな場合、フラックスが「沸騰」して激しく流れ、スケールを引きずってピットが残る可能性がある過熱作業。

ホウ砂の正しい塗り方：タイミング、量、テクニック

最も成功率の高いアプローチは、接合部が溶けるほど熱くなってから、界面に大量のスケールが形成される前にホウ砂を塗布することです。実際には、これは明るい赤からオレンジ色の熱でフラックスを生成し、その後火に戻って溶接熱に達することを意味します。

基本的なラップ溶接またはスカーフ溶接の段階的なワークフロー

1. 接合部を準備します。接合面を研磨するかやすりできれいにします。指紋や油を避けてください。
2. 部品を予熱して水分を飛ばし、熱衝撃を軽減します（水和ホウ砂を使用する場合は特に重要です）。
3. 接合部分を明るい赤/オレンジ色に熱し、火から下ろし、ホウ砂を継ぎ目に直接軽く振りかけます。
4. 火に戻り、接合部を溶接熱に加熱します。溶融フラックスが界面に留まるように継ぎ目の向きを維持します。
5. 制御された打撃またはプレスを使用して溶接を設定します。遠端から始めて手前に戻り、フラックスと閉じ込められた酸化物を押し出します。
6. 最初の「硬化」によって界面がロックされた後にのみ、より強い圧力で再加熱して固化させます。

使用するホウ砂の量 (実際の開始点)

流束が多ければ多いほど良いというわけではありません。過剰なホウ砂は流れ出て破片を捕らえ、掃除の問題を引き起こす可能性があります。縫い目が完全に濡れる程度に使用してください。

• 一般的なナイフサイズのスカーフ（幅約 25 mm / 1 インチ）の場合: 小さじ1/4〜1/2程度 縫い目部分の合計。
• 小さなパターン溶接ビレット (例: 38 mm × 38 mm / 1.5 平方インチのスタック) の場合: 最初の完全な固化が完了するまで、再加熱ごとに薄い「塩のような」層を適用します。
• 厚いガラス状の水たまりが流れ出ている場合は、塗布量を減らしてください。過流動または過熱している可能性があります。

ホウ砂の種類と一般的なフラックスブレンド

「ホウ砂」はさまざまな製品を意味する場合があります。水和ホウ砂には水分が含まれており、沸騰させて除去する必要があります。無水ホウ砂はより乾燥しており、炉内でより予測どおりに動作する傾向があります。

水和ホウ砂を使用する場合、ワークを予熱し、接合部がすでに熱くなってからフラックスを塗布すると、激しい泡立ちが減少し、必要な場所にフラックスを維持するのに役立ちます。

トラブルシューティング: ホウ砂を使用しても溶接が失敗する理由

一般的な症状と対象となる修正

改善点を 1 つだけ選択する必要がある場合は、接合部の清潔さと溶接熱の安定性を優先してください。 Flux は優れたプロセスをサポートします。それはそれを置き換えるものではありません。

安全性、店舗への影響、清掃

個人の安全

• フラックスを塗布するときは保護メガネを着用し、ワークの上に寄りかからないようにしてください。溶けたホウ砂が飛び散る可能性があります。
• 換気を維持してください。フラックスを使用すると、鍛造エリアに煙や浮遊微粒子が発生する可能性があります。
• 熱いフラックスに湿気を近づけないでください。熱い鋼の上で濡れたホウ砂は激しく「弾ける」可能性があります。

鍛造と金床に関する考慮事項

• ホウ砂は特定の耐火物ライニングを攻撃し、艶出しする可能性があります。フラックス溶接を頻繁に行う場合は、犠牲床（キルン棚ピース）を使用してください。
• アンビル面上のフラックスは砂を捕捉する可能性があります。研磨粒子が作品に埋め込まれないように、加熱の合間に拭いたりブラシをかけたりしてください。

掃除のヒント: こぼれたものをガラスの中で冷ましてから、機械的に削ります。フラックスを排水溝に流すことは避け、地域の廃棄物指導に従って廃棄してください。

結論

ホウ砂は、鍛接用フラックスとして控えめに使用し、明るい赤/オレンジ色の熱で適用し、その後溶接熱で急速かつ意図的に硬化させると最も効果的です。 溶接に一貫性がない場合は、通常、フラックスを追加するよりも、表面処理、熱制御、雰囲気を改善する方が大きな効果が得られます。