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【もの作りDIY】溶接で角パイプを綺麗に繋ぎ合わせて四角形状を作る方法

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今回は溶接をして角パイプを綺麗につなぎ合わせて台車を作る方法について記事にしてみました。

あまり需要の無い記事かもしれませんが、興味のある方はぜひ最後まで読んでみてください。

たまたま、知人から依頼された製作物で角パイプを使用した台車を作る事が有ったのでそちらを例にとって説明していきます。

使用材料

今回使用する角パイプは25mm角の角パイプで板厚は1.6mmになります。
材質は鉄です。
JISの規格で言うところのSTKMR(機械構造用角形鋼管)となります。

材料選択時の注意点

あまり薄い板厚(1mm以下)を使用すると溶接時に穴があく原因となるので注意しましょう。

材料のカット

今回の設計では田の字に角パイプを組んでいきます。
3Dモデルを作成してみました。

四隅はトメ加工にするので45度加工にカットします。
中央の角パイプは直角にカットして繋ぎます。

カットはこのチップソー切断機を使います。

【工具】初心者が気になるチップソー切断機の購入レビュー記!【MTC-190】

このチップソー切断機を購入せずに、鋼材のカットをグラインダーでやると思うとゾッとしますね(笑)

45度にカットして合わせてみました。この精度を見てください!かなりピッタリと合わさっています。

45度カット時の注意点

ココがぴったりと合わさらないと溶接する際に苦労します。特にTIG溶接の場合は隙間が大きいとすぐに穴が空いてしまうので注意が必要です。

溶接作業

材料カットが終了したら、次の工程は溶接です。

この溶接作業が角パイプを綺麗につなぎ合わせるかどうかの重要な工程です。

溶接をすると熱が発生します。
その熱によって角パイプが歪んでしまい、綺麗な四角形にならないのです。

綺麗な四角形になるかを一度合わせてみます。

注意ポイント

いくらチップソー切断機でカットしても、ほんのわずかなズレから綺麗な四角形になりません。 なのである程度先に合わせておいて、後はズレ量を均等に左右に振ってあげる事が大事です。

プロが使うような設備で有れば良いのですが、DIY用の工具ではやはり多少のズレが出てきます。

溶接の順番がとても重要です。ここではその溶接の順番について説明していきます。

 

step
1
平面を仮付け溶接する。

ここで言う仮付け溶接とは、ちょんと1点だけ角パイプ同士をつなぎ合わせる事を言います。
まずは片面の4ヶ所の平面をすべて仮付け溶接をします。

ポイント

仮付け溶接をする時には必ずしっかりと角パイプ同士が合わさっている事を確認しましょう!

 

step
2
反対平面の4ヶ所を仮付け溶接する。

続いて反対面の平面4ヶ所を同じように仮付け溶接します。

ここで注意したいのが、先ほど同様に角パイプ同士の隙間を可能な限り無くします。
特に反対面を溶接した際の熱で引っ張られているので必ず隙間が有るはずです。

TIG溶接だと手で押さえることが出来ないので、両サイドに物を噛ませて隙間を無くした状態で溶接をします。

これくらいは必ず隙間が有るはずです。両サイドに物を噛ませて、、

この程度まで隙間を無くします。

何度も言いますが、隙間は必ず無くして溶接してください!
ここで妥協すると後から必ず後悔します!

step
3
4隅の縦の継ぎ目を溶接する。

平面側の溶接が終わったら、仮付け溶接は終了です。
次は縦側の継ぎ目を溶接していきます。

今度は仮付け溶接ではなく、本溶接となります。
ここでなぜ縦側を溶接するか?

それは縦を先に溶接しておいた方がひずみが少ないからです。

縦側の溶接は一気に終わらせます。
溶接には溶接棒を使って盛り上がる感じに溶接していきます。
後で盛り上がった部分をグラインダーで削るのでそこまで神経質にならなくても良いでしょう。

ここまで溶接できれば、ほとんど歪む事はないので安心して最後の溶接に取り掛かれます。

 

step
4
平面の継ぎ目を溶接する。

最後に平面の継ぎ目を溶接していきます。こちらは両面とも溶接していきます。

ここまで溶接してきたら、電極の先が丸まってきていると思います。ここを尖らせないと思った通りの所にスパークしてくれないので、こまめに研いでおきましょう。

before

after

電極はこの卓上グラインダーで研ぎます。
この卓上グラインダーはバフを掛ける際に重宝します。バフ掛けの記事も後日紹介します。

 

step
5
中の補強を溶接する。

続いて、四角形の中に角パイプを溶接していきます。

ここの材料はこの段階でカットするようにしましょう。先ほども言いましたが、溶接は歪む事が当たり前なので、外枠を作ってから、内枠の寸法を測定して材料をカットします。

材料のカットは少しだけ大きめにカットします。0.5mmくらいです。
少し大きめにカットして、はめ込む形の方が溶接がやりやすいです。

先にはめて直角具合をチェックします。

直角を確認するには、スコヤが便利です。これくらいのサイズのスコヤであれば価格も高くないので一つは持っておくことをお勧めします。

注意ポイント

ここも先ほどと同じく、隙間が有ると溶接が出来ないので、足りないのだけは注意しましょう。

溶接は先に仮付けを両面おこない、その後に本付け溶接です。
これさえ守れば溶接の熱で歪む事はありません。

これで四角形は完成しました!

キャスター車輪用の座面の製作

今回は台車を製作するので、キャスター車輪の座面を取り付けていきます。

座面には厚さ4.5mmの板を使用します。
ここの材料は厚めにしておいて、後でキャスター車輪が取り付けれるようにタップ加工できるようにしておきます。

まずは材料を切り出して、穴あけからタップ加工までしておきます。

ちゃんと面取りも忘れずにしておきます。

面取りは面取りカッターを使用します。

これはほんとにお手軽に面取りや皿モミ加工ができるのでおススメです。
価格も1000円以下で切れ味も抜群でこのセットはお得感満載です!

もちろんこの安さなら中国製だと思いますが、切れ味抜群なのはすごいです。
少し前までは安かろう悪かろうだったのに、中国製品の品質が確実にアップしてきていますね。
日本もそのうち追いつかれるんじゃないでしょうか。末恐ろしいです。

あとは溶接をして溶接作業は終了です。

プレートを溶接する際も、必ず仮付け溶接から始めます。同じ方ばかり溶接してしまうと溶接下側に引っ張られるので、両面仮付け溶接するのが基本です。
板厚が薄ければ薄いほどひずみが発生しやすいので注意してください。

仮付け溶接さえしてしまえばあとは本付けをして完成です。

塗装作業

最後に塗装をして完成です。

今回使用する塗料はこちらを使用します。

この商品は下地も無しでそのまま塗装できるので便利です。
刷毛塗りで塗布していきます。

塗装したすぐは艶が有りますが、乾いてくると艶消しに仕上がります。

キャスター車輪取付

最後にキャスター車輪を取り付けて完成です!

 

まとめ

今回は少しマニアックな内容となりましたが、この四角形の繋ぎが出来るようになると色んな棚やテーブルに応用する事が出来ます。

溶接機を持っている方はもちろんのこと、持っていない方も購入してチャレンジしてみてはいかがでしょうか?

 

 

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