JP2000158131A - 突合せ継手構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ルート割れ及び溶込み不良が殆ど発生してい
ない、高い接合強度を有する突合せ継手構造を提供する
こと。 【解決手段】 中空パイプ材からなる第１接合部材10の
端面と、端面に第１接合部材の中空部11に対応する嵌合
凸部21が設けられた第２接合部材20の端面とが、嵌合凸
部21を中空部11内に嵌め込んだ状態で、突き合わされ、
かつこの突合せ部が溶接されている突合せ継手構造であ
る。この突合せ状態において、嵌合凸部21の中空部11内
への嵌込み量ｘが０．１〜５ｍｍの範囲内に設定されて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、２個の金属製接
合部材の端面同士が突き合わされ、かつこの突合せ部が
溶接されている突合せ継手構造に関し、例えば自動車の
サスペンションアーム用部材やエンジンマウント用部材
に好適に用いられる突合せ継手構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、中空パイプ材からなる棒状第１
接合部材の一端面と、中実の棒状第２接合部材の一端面
とを突き合わせ、この突合せ部を溶接してなる突合せ継
手は、突合せ部の片側に前記第１接合部材の中空部が形
成されているので、接合強度が低く、しかも第１接合部
材の端部が凹み易いという欠点を有している。

【０００３】そこで、この欠点を解消するため、第１接
合部材の中空部内に、第２接合部材の端面に設けられた
嵌合凸部を嵌め込み、この状態で、突合せ部を溶接する
ことが従来から行われている。こうして得られた突合せ
継手の構造の一例を図４（ａ）に示す。

【０００４】同図において、（10′ ）は第１接合部材
で、断面円形の棒状の中空パイプ材からなる。（20′
）は第２接合部材で、断面円形の棒状の中実材からな
り、その径が前記第１接合部材（10′ ）の外径と同寸
に設定されている。

【０００５】この第２接合部材（20′ ）の端面の中央
部には、断面円形の嵌合凸部（21′）が一体に設けられ
ている。そして、同図に示す突合せ継手は、この嵌合凸
部（21′ ）が第１接合部材（10′ ）の中空部（11′
）内にぴったりと嵌め込まれ、この状態で、前記第１
及び第２接合部材（10′ ）（20′ ）の端面同士の突合
せ部がその全周に亘って溶接されることにより、第１接
合部材（10′ ）と第２接合部材（20′ ）とが接合一体
化されている。同図中において、（Ｗ′ ）は溶接金属
部である。また、（ａ）はルート間隔を示している。

【０００６】この溶接は、一般に、ＭＩＧ、ＴＩＧ等の
アーク溶接法、プラズマ溶接法、レーザ溶接法、電子ビ
ーム溶接法等の融接法により行われている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】而して、上記のように
前記嵌合凸部（21′ ）を前記中空部（11′ ）内に嵌め
込んだ状態で、前記突合せ部を溶接する場合において、
前記嵌合凸部（21′ ）の中空部（11′ ）内への嵌込み
量（ｘ1 ）が大きくなり過ぎると、同図（ａ）に示すよ
うに、前記溶接金属部（Ｗ′ ）やその近傍に、前記嵌
合凸部（21′ ）の周面と前記第１接合部材（10′ ）の
内周面との界面からルート割れ（Ｒ）が発生し、そのた
め接合強度が低下するといった問題が生じる。

【０００８】一方、前記嵌合凸部（21′ ）の前記中空
部（11′ ）内への嵌込み量（ｘ2 ）が小さくなり過ぎ
ると、同図（ｂ）に示すように、前記第１接合部材（1
0）の端面への溶接金属部（Ｗ′ ）の溶込み量が少なく
なり、そのため同じく接合強度が低くなるいった問題が
生じる。

【０００９】この発明は、上記のような問題を解決する
ためになされたもので、凹部内に嵌合凸部が嵌め込まれ
た状態で、２個の接合部材の端面同士が突き合わされ、
かつこの突合せ部が溶接されている突合せ継手構造にお
いて、ルート割れ及び溶込み不良が殆ど発生していな
い、つまり高い接合強度を有している突合せ継手構造を
提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明は、端面に凹部が形成された第１接合部材
の前記端面と、端面に前記凹部に対応する嵌合凸部が設
けられた第２接合部材の前記端面とが、前記嵌合凸部を
前記凹部内に嵌め込んだ状態で、突き合わされるととも
に、該突合せ部が溶接されている突合せ継手構造であっ
て、前記嵌合凸部の前記凹部内への嵌込み量が０．１〜
５ｍｍの範囲内に設定されていることを特徴とする。

【００１１】これによれば、第１接合部材の凹部内に
は、第２接合部材の嵌合凸部が嵌め込まれているので、
第１接合部材の端部が嵌合凸部により補強されるものと
なる。

【００１２】また、この突合せ継手構造において、嵌合
凸部の凹部内への嵌込み量が０．１〜５ｍｍの範囲内に
設定されている理由は、次の通りである。

【００１３】すなわち、嵌合凸部の凹部内への嵌込み量
が０．１ｍｍ未満では、第１接合部材の端面への溶接金
属部の溶込み量が少なく、そのため溶込み不良となって
継手強度が低くなる。しかも、嵌合凸部による第１接合
部材の端部の補強作用が得られなくなる。

【００１４】一方、嵌合凸部の凹部内への嵌込み量が５
ｍｍを越えてしまうと、溶接金属部やその近傍に、嵌合
凸部の周面と前記第１接合部材の内周面との界面からル
ート割れが発生し、そのため継手強度が低下する。

【００１５】したがって、嵌合凸部の凹部内への嵌込み
量を０．１〜５ｍｍの範囲内に設定する必要がある。こ
うすることにより、ルート割れや溶込み不良が殆ど発生
していない、つまり高い接合強度を有する突合せ継手構
造になる。

【００１６】特に、嵌合凸部の凹部内への嵌込み量は、
０．５〜２ｍｍの範囲内に設定されていることが望まし
い。

【００１７】

【発明の実施の形態】次に、この発明の一実施形態を図
面に基づいて説明する。

【００１８】図１において、（10）は第１接合部材で、
断面円形の棒状アルミニウム（その合金を含む、以下同
じ）押出形材製中空パイプ材からなる。この第１接合部
材（10）の中空部（11）は、軸線上に形成されている。

【００１９】（20）は第２接合部材で、断面円形の中実
の棒状アルミニウム押出形材からなる。この第２接合部
材（20）の径は、前記第１接合部材（10）の外径と同寸
に設定されている。さらに、この第２接合部材（20）の
端面の中央部には、軸線上に突出した断面円形の嵌合凸
部（21）が一体に設けられている。この嵌合凸部（21）
は、その径が前記第１接合部材（10）の中空部（11）の
径と略同寸に設定され、これにより中空部（11）内にぴ
ったりと又は若干きつく嵌合しうるものとなされてい
る。

【００２０】この実施形態では、図２に示すように、前
記嵌合凸部（21）を前記中空部（11）内に嵌め込み、こ
の状態で、第１及び第２接合部材（10）（20）の端面同
士を突合せ溶接することにより、所期する突合せ継手構
造を得ようとするものである。

【００２１】同図に示すように、前記第１及び第２接合
部材（10）（20）の端面同士の突合せ部（Ｔ）には、Ｖ
形の開先が全周に亘って形成されている。まず、この開
先について説明する。前記第１接合部材（10）の端面の
ベベル角度（θ1 ）は、例えば３０゜に設定されてお
り、一方、前記第２接合部材（20）の端面のベベル角度
（θ2 ）は、例えば同じく３０゜に設定され、これによ
り第１及び第２接合部材（10）（20）の端面同士の突合
せ部（Ｔ）に、開先角度（θ）が６０゜のＶ形の開先が
形成されている。同図中、（ａ）はルート間隔を示して
おり、このルート間隔（ａ）は、例えば１ｍｍに設定さ
れている。

【００２２】そして、第１接合部材（10）の端面と第２
接合部材（20）の端面とが突き合わされた状態におい
て、嵌合凸部（21）が中空部（11）内に嵌め込まれてお
り、この嵌合凸部（21）によって第１接合部材（10）の
端部が補強されるとともに、端面同士の位置決めが行わ
れている。同図において、（ｘ）は嵌合凸部（21）の中
空部（11）内への嵌込み量を示している。この嵌込み量
（ｘ）は、０．１〜５ｍｍの範囲内に設定されている。

【００２３】そして、この状態で、図３（ａ）に示すよ
うに、前記突合せ部（Ｔ）が溶接されることにより、同
図（ｂ）に示すように突合せ継手が得られる。

【００２４】この実施形態では、前記突合せ部（Ｔ）の
溶接は、ＭＩＧにより常法に従って行われており、これ
を簡単に説明すると、次の通りである。すなわち、図３
（ａ）において、（30）は、円筒状のガスノズルで、そ
の内部に溶加材となるワイヤ電極（31）を有している。
そして、このガスノズル（30）を用いて、不活性ガスか
らなるシールドガス（32）を噴射することにより空気か
ら遮蔽した状態で、前記ワイヤ電極（31）の先端と突合
せ部（Ｔ）との間にアーク（33）を発生させながら、ガ
スノズル（30）を突合せ部（Ｔ）に沿って相対的に移動
させる。こうすることにより、同図（ｂ）に示すよう
に、突合せ部（Ｔ）がその全周に亘って溶接された突合
せ継手（１）が得られる。同図において、（Ｗ）は突合
せ部（Ｔ）に形成された溶接金属部である。

【００２５】而して、上記突合せ継手において、前記溶
接金属部（Ｗ）は第１接合部材（10）の端面と第２接合
部材（20）の端面とに十分に溶け込んだ状態で形成され
ており、しかもこの溶接金属部（Ｗ）にはルート割れが
発生しておらず、したがって前記溶接金属部（Ｗ）の接
合状態は極めて良好である。したがって、第１接合部材
（10）と第２接合部材（20）とが強固に接合一体化され
た突合せ継手（１）になっている。さらに、第１接合部
材（10）の中空部（11）内には、嵌合凸部（21）が嵌合
されているので、第１接合部材（10）の端部がこの嵌合
凸部（21）により堅く補強されたものになっている。

【００２６】さらに、この突合せ継手は、第１及び第２
接合部材（10）（20）がともにアルミニウム材からなる
ものなので、軽量なものとなっており、しかも第１接合
部材（10）が中空パイプ材からなるので、極めて軽量な
ものとなっている。したがって、この突合せ継手は、サ
スペンションアーム用部材やエンジンマウント用部材等
の自動車の足廻り部材に好適に使用することできるもの
となっている。

【００２７】以上、この発明の実施形態について説明し
たが、この発明は上記実施形態に限定されるものではな
く、様々に設定変更可能である。

【００２８】例えば、第２接合部材（20）には、軽量化
等を目的とした、嵌合凸部（21）の径よりも小径の貫通
孔（図示せず）が軸線上に形成されていても良い。

【００２９】また、第１及び第２接合部材（10）（20）
の端面同士の突合せ部（Ｔ）の開先は、Ｖ形に限定され
ず、例えばＵ形、Ｊ形、レ形であっても良い。さらに、
開先角度（θ）は６０゜に限定されないし、ルート間隔
（ａ）も１ｍｍに限定されるものではない。

【００３０】

【実施例】次に、この発明の具体的実施例を説明する。

【００３１】この実施例では、突合せ継手として、上記
実施形態に示したものを製作した。使用した第１接合部
材（10）は、Ａ６０６１−Ｔ６材からなり、その端部の
寸法は外径３０×肉厚３ｍｍである。また、第２接合部
材（20）は、同じくＡ６０６１−Ｔ６材からなり、その
端部の直径は、第１接合部材（10）の外径と同じく３０
ｍｍであり、また嵌合凸部（21）の直径は、第１接合部
材（10）の中空部（11）の径と同じく２４ｍｍである。

【００３２】そして、嵌合凸部（21）の中空部（11）内
への嵌込み量（ｘ）を様々に変えて、嵌合凸部（21）を
中空部（11）内にぴったりと嵌め込んで、第１及び第２
接合部材（10）（20）の端面同士の突合せ部（Ｔ）をＭ
ＩＧにより溶接した。なお、開先角度（θ）は６０゜
（θ1 ＝３０゜及びθ2 ＝３０゜）に設定され、またル
ート間隔（ａ）は１ｍｍに設定されている。

【００３３】こうして得られた突合せ継手とその引張り
強さσB を表１にまとめて示す。

【００３４】

【表１】

【００３５】表１に示すように、嵌合凸部（21）の中空
部（11）内への嵌込み量（ｘ）が０．１〜５ｍｍの範囲
内に設定された実施例１〜５の突合せ継手は、引張り強
さが比較例１及び２の突合せ継手よりも大きく、第１接
合部材（10）と第２接合部材（20）が強固に接合一体化
されているものであることが分かった。特に、嵌込み量
（ｘ）が０．５〜２ｍｍの範囲内に設定された実施例２
〜４の突合せ継手は、引張り強さが格段に大きくなって
いることが分かった。

【００３６】さらに、実施例１〜５と比較例１、２の突
合せ継手について、溶接金属部（Ｗ）の溶接状態を目視
にて調べたところ、比較例１の突合せ継手は、図４
（ｂ）に示したものと同じように、溶接金属部が第１接
合部材（10）の端面に少しだけしか溶け込んでおらず、
溶込み不良になっており、また比較例２の突合せ継手
は、図４（ａ）に示したものと同じように、溶接金属部
にルート割れが発生していた。これに対して、実施例１
〜５の突合せ継手は、図３（ｂ）に示すように、溶接金
属部（Ｗ）が第１接合部材（10）の端面及び第２接合部
材（20）の端面に十分に溶け込んでおり、しかも溶接金
属部（Ｗ）にルート割れが発生しておらず、したがって
溶接状態が良好であることが分かった。

【００３７】

【発明の効果】上述の次第で、この発明によれば、端面
に凹部が形成された第１接合部材の前記端面と、端面に
前記凹部に対応する嵌合凸部が設けられた第２接合部材
の前記端面とが、前記嵌合凸部を前記凹部内に嵌め込ん
だ状態で、突き合わされるとともに、該突合せ部が溶接
されている突合せ継手構造であって、前記嵌合凸部の前
記凹部内への嵌込み量が０．１〜５ｍｍの範囲内に設定
されていることから、第１接合部材の端部が嵌合凸部で
補強されており、しかもルート割れや溶込み不良が殆ど
発生していない、つまり高い接合強度を有する突合せ継
手構造を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態の突合せ継手構造に用い
られた第１接合部材及び第２接合部材を示す斜視図であ
る。

【図２】第１接合部材と第２接合部材とを突き合わせた
状態を示す拡大断面図である。

【図３】（ａ）は突合せ部を溶接する途中の状態を示す
断面図、（ｂ）は突合せ部が溶接された状態を示す断面
図である。

【図４】従来の突合せ継手構造の欠点を説明するための
図で、（ａ）は溶接金属部にルート割れが発生した状態
を示す断面図、（ｂ）は溶込み不良が発生した状態を示
す断面図である。

【符号の説明】

１０…第１接合部材 １１…中空部（凹部） ２０…第２接合部材 ２１…嵌合凸部 Ｗ…溶接金属部 Ｒ…ルート割れ ｘ…嵌合凸部の凹部内への嵌込み量

フロントページの続き (72)発明者 小川 雄一 愛知県小牧市大字北外山字哥津3600番地 東海ゴム工業株式会社内 (72)発明者 成願 茂利 堺市海山町６丁224番地 昭和アルミニウ ム株式会社内 (72)発明者 川田 斉礼 堺市海山町６丁224番地 昭和アルミニウ ム株式会社内 Ｆターム(参考） 4E081 AA02 AA05 AA06 AA14 BA01 BA02 BA19 BA26 BA31 CA08 CA11 CA14 CA19 CA20 DA05 DA11 DA36 FA01

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 端面に凹部（11）が形成された第１接合
   部材（10）の前記端面と、端面に前記凹部に対応する嵌
   合凸部（21）が設けられた第２接合部材（20）の前記端
   面とが、前記嵌合凸部（21）を前記凹部（11）内に嵌め
   込んだ状態で、突き合わされるとともに、該突合せ部
   （Ｔ）が溶接されている突合せ継手構造であって、 前記嵌合凸部の前記凹部内への嵌込み量（ｘ）が０．１
   〜５ｍｍの範囲内に設定されていることを特徴とする突
   合せ継手構造。