GMAW Transfer Modes and D1.1 Prequalification Rules

溶接溶滴転移方式とは何ですか？

GMAW（MIG溶接）において、溶融金属が電極ワイヤから溶融池へ移動する方法を溶滴転移方式と呼びます。この方式は、溶接電流、電圧、シールドガス組成、および電極径に依存します。各方式は、異なる溶け込みプロファイル、スパッタレベル、および溶接姿勢能力を生み出します。

D1.1:2025は、溶滴転移方式を異なる事前認定ステータスを持つ個別の溶接工程として扱っています。D1.1が事前認定WPSの下で許可する方式と、Clause 6に従って資格試験を必要とする方式を理解することは、溶接施工要領書を作成する製作工場にとって不可欠です。

エネルギーが低い順から高い順に、4つの方式は次のとおりです: 短絡転移、グロビュラー転移、スプレー転移、およびパルススプレー転移。

短絡転移 (GMAW-S)

短絡転移では、電極ワイヤが物理的に溶融池に接触して短絡し、アークを介するのではなく、繰り返しの接触によって金属を転移させます。これはAWS A5.18 A6.4によると、1秒間に50〜200回の割合で発生します。この溶接工程では、小径の電極（0.030〜0.045 in）を低電圧および低電流で使用します。

短絡転移は、GMAWのどの方式よりも最小の入熱を生成します。これにより、薄板、ルートパス、および立向上向きを含む全姿勢溶接に適しています。エネルギーが低いということは、溶け込みも浅くなることを意味し、厚板セクションでは融合不良のリスクが生じます。

D1.1事前認定ステータス: GMAW-Sは事前認定されていません。Clause 5.5.1では、事前認定された溶接工程として「SMAW、SAW、GMAW（GMAW-Sを除く）、およびFCAW」が明示的にリストされています。D1.1の下でGMAW-Sを使用するには、Clause 6に従って試験によりWPSを認定する必要があります。D1.1はTable 6.6に従ってGMAW-Sを別の溶接工程として扱っています。

社内認定の代替として、Clause 6.2.1.2に従い、B2.1シリーズのAWS標準溶接施工要領書（SWPS）を採用することができます。

スプレー転移

スプレー転移は、AWS A5.18 A6.2.2によると、1秒あたり約250個の微細な溶融液滴の指向性のある流れを生成し、短絡することなくアークを横切ります。この方式は、電極径、組成、およびシールドガスに依存する臨界転移電流を超えると活性化します。1/16 in（1.6 mm）の炭素鋼電極の場合、転移電流は約270アンペアです。

スプレー転移は、高い溶着速度、優れた融合、最小限のスパッタ、および滑らかなビードプロファイルを実現します。高い入熱は深い溶け込みを生成します。

姿勢制限: スプレー転移は、実際には下向き（1G/1F）および水平（2G/2F）姿勢に限定されます。高い入熱は、重力に逆らって制御できない大きく流動的な溶融池を生成します。D1.1 Clause 10は、事前認定された管状継手詳細からスプレー転移を除外しています。

一般的なスプレー転移電流

値は概算であり、電極組成、表面状態、およびコンタクトチップからワークまでの距離によって異なります。正確な値については、電極メーカーのデータシートを参照してください。

出典: AWS A5.18 A6.2.2（1/16 inワイヤの270 A基準）および電極メーカーデータ。

D1.1事前認定の落とし穴

これは、GMAWに関連する最も一般的なD1.1監査結果です。工場が事前認定WPSに溶滴転移方式を指定せずに「GMAW」と記述し、その後、下向き姿勢でスプレー転移を、立向き姿勢で短絡転移を使用するケースです。D1.1では、これは2つの別個の溶接工程と見なされます。

D1.1 Clause 5の解説は明確です。「事前認定WPS上の溶接工程が、スプレー転移をもたらす変数を伴うGMAWである場合、短絡転移をもたらす変数を事前認定WPSに追加することは許容されません。」短絡転移の部分は、Clause 6に従って試験により認定された独自のWPSを必要とします。

実用的な結果として、下向きおよび水平姿勢でスプレー転移を使用し、立向きおよび上向き姿勢で短絡転移に切り替える製作工場は、2つの別個のWPSを必要とします。スプレーWPSはClause 5に従って事前認定できます。短絡WPSは、Clause 6に従って試験により認定されるか、Clause 6.2.1.2に従ってAWS SWPSから採用される必要があります。

D1.1はまた、Clause 5.5.4に従い、事前認定されたGMAWおよびFCAWには定電圧（CV）電源を要求しています。

グロビュラー転移

グロビュラー転移は、短絡転移とスプレー転移の間の電流レベルで発生し、AWS A5.18 A6.3によると、通常100% CO2シールドガスを使用します。電極径よりも大きな不規則な形状の大きな液滴がワイヤ先端から分離し、重力によって転移します。通常、0.045〜1/16 in径の電極が275〜400アンペアで使用されます。

グロビュラー転移は、GMAWのどの方式よりも最も多くのスパッタを生成し、大きな液滴が重力に逆らって制御することが困難なため、下向きおよび水平姿勢に限定されます。埋没アーク技術（低電圧、溶融池にアークを沈める）を使用すると、スパッタを大幅に削減できます。

グロビュラー転移は、WPSに意図的に指定されることはほとんどありません。通常、パラメータが短絡転移とスプレー転移の間の範囲に設定されている場合、または100% CO2シールドを使用している場合に、過渡的な状態として発生します。高CO2含有量により耐食性が低下する可能性があるため、ステンレス鋼電極はこの方式では一般的に使用されません。

パルススプレー転移

パルススプレー転移では、電源は高ピーク電流（スプレー転移が発生する）と低バックグラウンド電流（アークは維持されるが金属は転移しない）の間をサイクルします。このサイクルは、AWS A5.18 A6.2.3によると、1秒あたり60〜120パルスで発生します。各ピークパルスは、スプレー方式で電極から1つの液滴を分離し、バックグラウンド電流は溶融池を部分的に凝固させます。

その結果、立向きおよび上向きを含む全姿勢でスプレー品質の溶接が可能になります。パルススプレーは、スプレー転移の溶着効率とビード品質を、短絡転移の姿勢の柔軟性と組み合わせています。

D1.1事前認定: D1.1は、GMAW-Sを除外するのとは異なり、パルススプレー（GMAW-P）を事前認定から明示的に除外していません。しかし、パルススプレーはClause C-6.8.5.1に従って波形制御電源を使用するため、従来の式1ではなく、Clause 6.8.5.1の式2および3を使用して異なる入熱計算が必要です。Clause 5.5.4が事前認定GMAWにCV電源を要求し、パルス溶接機が従来のCV電源とは異なる動作をするため、事前認定経路には実用上の障壁があります。特定の用途については、エンジニアにご相談ください。

溶滴転移方式による姿勢制限