JP2002331374A - 重ね溶接継手 - Google Patents

重ね溶接継手

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JP2002331374A
JP2002331374A JP2001133344A JP2001133344A JP2002331374A JP 2002331374 A JP2002331374 A JP 2002331374A JP 2001133344 A JP2001133344 A JP 2001133344A JP 2001133344 A JP2001133344 A JP 2001133344A JP 2002331374 A JP2002331374 A JP 2002331374A
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aluminum
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joint
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Yasuo Kobayashi
保夫 小林
Yusuke Kimura
裕介 木村
Shoji Takeuchi
章二 竹内
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MA Aluminum Corp
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Mitsubishi Aluminum Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶接割れを起こしやすい材料に対し溶接する
場合であっても溶接割れを防止できる。 【解決手段】 中空角形のアルミニウム押出形材1と山
形のアルミニウム押出形材2の辺どうしを重ね、高エネ
ルギー・ビームを照射して縫い合わせ溶接する。上側板
の溶接位置より端部側に溶接部5の板厚の1.5倍以上
の板厚を有する厚肉部3を設ける。このように溶接箇所
よりも端部側の熱容量を大きくして、溶接箇所およびそ
の近傍の温度上昇を抑えることによって、溶接割れを防
止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウムまた
はアルミニウム合金部材の高エネルギー・ビーム溶接に
適し、溶接割れを防止できる重ね溶接継手に関する。
【0002】
【従来の技術】高エネルギービーム溶接、特にレーザー
溶接は、高エネルギー出力装置およびその制御装置の発
展により、薄板から比較的厚肉部材までのアルミニウム
部品の溶接が可能になり、溶接ロボット等を利用した自
動溶接技術の利用とあいまって、建設業界や自動車業界
において、部品の量産工程中に取り入れられ始めてい
る。アルミニウムまたはアルミニウム合金(以下、単に
「アルミニウム」と略す場合がある)の接合にレーザー
溶接を利用することにより、生産性の向上、作業環境の
改善や溶接ひずみの大幅な軽減など大きな利点を得るこ
とができる。
【0003】しかしながら、従来のアーク溶接の継手設
計をそのままレーザー溶接に用いる場合には必ずしも高
品質の溶接継手が得られない。というのは、レーザー溶
接では継手の組立精度、位置精度を高い水準に保つこと
が必要になるからである。例えば、厚さ2mmの2枚の
アルミニウム板の一部を重ね合わせて、重ねすみ肉溶接
する場合、最新のアーク溶接技術では、それら2枚の板
間のギャップが板厚に等しい2mm程度であっても溶接
可能である。一方、同じ被溶接材の重ねレーザー溶接で
は、板間ギャップが0.1mm以内、最悪でも0.3m
m以内であることが要求される。重ねすみ肉溶接におい
ては重ね端部の位置も高精度に保持されていないと、ロ
ボット等による自動溶接機でレーザー・ビームを正確に
すみ肉位置に照射することができない。現状では、これ
らの事情からレーザー溶接の広範な利用が妨げられてい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題を明らか
にするため、ここで数種の重ね溶接継手について図面を
用いて説明する。レーザー溶接などの高エネルギー・ビ
ームによる溶接では、従来のアーク溶接あるいは抵抗溶
接で多用される溶接継手とは詳細が異なることがある。
【0005】図5はアーク溶接で利用される上下の板1
1、12を接合する場合の通常の重ね継手を示す。正確
には重ねすみ肉溶接継手と呼ばれるものである。レーザ
ー溶接でこの継手を得るには、照射ビームがすみ肉位置
Aに来るように高精度に制御する必要がある。図6はせ
ん(plug)溶接、ないし溝(slot)溶接が適用された重
ね継手を示す。アーク溶接では通常、上側の板11に予
め円孔13ないし溝14をあけておく。板厚が薄い場
合、あるいはアークの深さ方向溶解力が大きい場合は、
アークによって上側の板11を貫通溶解できるので、円
孔や溝加工を省略しても同様の継手を得ることができ
る。図7に示したように、上側の板11に形成する溝1
5がある程度長く連続している場合には縫い合わせ(se
am:シーム)溶接と呼ぶことがある。なお、シーム溶接
といえば、通常は図8に示すように、一対の電極ローラ
ー16,17に挾んで抵抗溶接を施すことを指すことが
多いが、その場合には上下板11,12の接触部18か
ら溶解する。
【0006】レーザー溶接などの高エネルギー・ビーム
溶接は深さ方向の貫通溶解能力が高いので、孔加工等を
要せずにせん溶接、溝溶接、縫い合わせ溶接を適用でき
る。このとき、上下の板11,12の間隔が微小である
限り、レーザー照射の平面位置は多少ずれても継手性能
に与える悪影響は少ない。したがって、レーザー溶接を
重ね継手に適用する効果は大きい。本発明でいうレーザ
ー溶接による重ね溶接継手とは、特に限らない限り、図
6,図7に示したような重ね溶接継手を指す。
【0007】レーザー重ね溶接継手はアルミニウム板、
アルミニウム押出形材の板材部分、その他種々の方法で
成形(鋳造も含む)されたアルミニウム部材の板状部分
に適用できる。特に、アルミニウム押出形材では比較的
自由かつ安価に複雑な断面形状や断面部分により変動す
る肉厚分布を実現することができ、諸工業で広く利用さ
れているので、これにレーザー溶接を適用することの工
業的価値は大きい。種々のアルミニウム合金が押出加工
されるが、押出速度が大きく、かつ使用時の強度も比較
的高いAI−Mg−Si合金(JISでは6000番台のア
ルミニウム合金)が最も広く使用されている。
【0008】しかるにJIS 6000 番台のアルミニウム
合金は溶接条件によっては溶接割れを生じることが知ら
れている。通常のアルミニウムのアーク溶接では溶加材
を伴って溶接するが、溶加材の化学組成を高濃度のAI
−Mg合金または高濃度のAI−Si合金とすること
で、溶接金属部の溶接割れが抑制される。それでも溶接
金属に隣接して溶接熱影響を受けた母材金属部には顕微
鏡観察で認められるほどの微細な割れが観察されること
がある。ミクロフィツシャーと呼ばれるこの微細な割れ
は、母材の結晶粒界に沿って発生し、粒界上に析出した
Mg−Si化合物に起因すると言われている。
【0009】アルミニウムのレーザー溶接では一般に溶
加材を用いない。なぜならば溶加材ワイヤーを供給制御
しようとすると、レーザー溶接の高速性、簡便性などが
大半失われるからである。そこでJIS 6000 番台のア
ルミニウム合金の板状部を溶加材無しでレーザー溶接に
供すると、溶接金属部の組成はほぼ母材部の組成となる
ので、前述の結晶粒界割れを生じ易い。この割れは溶融
・凝固した結晶粒界に沿って起きるので、溶接金属部全
体、継手全体が割れ・破断する可能性がある。
【0010】要約すると、アルミニウムの板状部材にレ
ーザー重ね縫い合わせ溶接を適用することの工業的価値
は大きい。しかし最も広く利用されているJIS 6000
番台のアルミニウム合金押出材に適用すると溶接割れを
生じることがあり、実用が阻害されている。本発明は上
記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところ
は、例えばJIS 6000 番台のアルミニウム合金等のよ
うに溶接割れを起こしやすいものに対し溶接する場合で
あっても、溶接割れを防止できる重ね溶接継手を提供す
ることにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、ほぼ板状のアルミニウムまたはアルミニ
ウム合金郁材を2枚重ね、高エネルギー・ビームを照射
して縫い合わせ溶接する重ね溶接継手であって、上側板
の溶接位置より端部側に溶接部の板厚の1.5倍以上の
板厚を有する厚肉部を設けて溶接割れを防止することを
特徴としている。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図1に示すように、この実施の形
態は、それぞれ異なる断面形状の2種類のアルミニウム
押出形材1,2を溶接する場合に適用した重ね溶接継手
である。これらアルミニウム押出形材のうち一方のアル
ミニウム押出形材1は、辺長が60mm、肉厚が各部均
等で2mmの断面方形状の中空角管である。他方のアル
ミニウム押出形材2は、辺長が40mm、板厚が2mm
の山形材である。この他方のアルミニウム押出形材2の
一方の辺2aには、端部から5mmまでの部分に板厚の
2倍程度つまり肉厚4mmの厚肉部3が設けられてい
る。これらのアルミニウム押出形材1,2は、ともに材
質がJIS A6N01-T5合金であり、その代表的な化学
組成は、A1−0.7%Mg−0.6%Siである(な
お、ここでの%は重量を示す)。
【0013】これらのアルミニウム押出形材1,2を、
図1,図3に示すように、中空角管である一方のアルミ
ニウム押出形材1の一方の辺1a(図1では上辺)に、
山形材である他方のアルミニウム押出形材2の厚肉部3
が設けられている辺2aを載せて、レーザー重ね縫い合
わせ溶接した。具体的には、炭酸ガス・レ−ザ出力3k
w連続、走査速度2m/分で200mmの長さを溶接し
た。
【0014】
【実施例】<第1実施例>溶接部分の性状を調べるため
に、一方のアルミニウム押出形材1の辺1aに他方のア
ルミニウム押出形材2の辺2aを重ねて縫い合わせ溶接
する際、端部からXmmの溶接部5の位置を種々変えて
溶接した。Xが6,8,10,12,15mmのいずれ
の時も溶接割れが発生していないのが確認された。
【0015】<第2実施例>図4のように、厚肉部を持
たない代わりに辺の先端を曲げて180度折り返し、折
曲部4を形成した。そして、折曲部4の端部からxmm
の溶接部5の位置を種々変えて縫い合わせ溶接した。X
が8,10,12,15mmのいずれの時も溶接割れが
発生していないのが確認された。なお、上記折曲部4も
広い意味で本発明の厚肉部に含まれる。
【0016】<比較例>本発明に係る重ね溶接継手と比
較するため、厚肉部を持たない他は上記他方のアルミニ
ウム押出形材2と全く同じ形状のものを用意し、それの
一辺を重ねて端部からXmmの位置を種々変えて縫い合
わせ溶接した。Xが2,4,6,8,10mmのとき、
いずれも溶接部中央に目視できる程度の大きな溶接割れ
が発生していることが確認された。一方、Xが12、1
5mm時には溶接割れが発生していないのが確認され
た。
【0017】<本発明の考察>さらに幾つかの実施例、
比較例を試みた結果、以下のことが明らかになった。レ
ーザー縫い合わせ溶接の位置より端面側に一定量以上の
材料が存在する場合に溶接割れが防止される。その材料
は押出形材のように予め厚肉部として生成さていてもよ
いが、板を折り曲げて重ねた場合のように界面が存在し
てもよい。
【0018】さらに溶接中の温度変化を記録するなどに
よって現象を解析した。レーザー溶接による温度上昇
は、0.1秒ほどで飽和し、直ぐ温度降下して0.3秒
以内には300℃以下になる。比較例の中で溶接割れが
発生したものは、端部の最高到達温度が高く、また、3
00℃以下に冷却されるまでの時間が長い。
【0019】レーザー溶接などの高エネルギー・ビーム
の照射による温度上昇は非常に鋭いピークを持つ。いわ
ゆるキーホール溶解と呼ばれる現象によって深さ方向の
溶解・温度上昇が急速に生じる。照射が終了した後、深
い溶接ビームに顕熱および潜熱として蓄えられた熱は板
の面内方向に沿って拡散する。アルミニウムは高い熱伝
達性を有するので溶接部の熱が拡散して全体がほぼ均等
化するのに数秒を要しない。この間の過程を溶接部で観
察すれば急激な冷却になる。要するに、溶接部の数秒以
内の温度変化を支配するのはアルミニウム内の熱伝達で
あり、アルミニウム表面から雰囲気への熱放散は無視で
きる。したがって、溶接部近傍の温度変化に影響を及ぼ
すのはアルミニウムの熱拡散定数と周囲の熱容量の分布
である。
【0020】比較例で上側板の端部から溶接部までの距
離が充分ある場合、また、本発明の実施例のように厚肉
部3や折曲部4によって溶接部5の周囲に十分な熱容量
(材料の容積に比例)が存在する場合は、溶接部5の冷
却が十分に速く、一方比較例で上側板の端部から溶接部
までの距離が小さい場合には、溶接部の冷却が不十分に
なる。
【0021】AI−Mg−Si合金において溶接・凝固
後の冷却速度が不十分である場合には、400℃付近で
結晶粒界にMg−Si化合物が析出して粒界の強度を低
下させると考えられる。また、溶接・凝固部は室温まで
冷却する間に熱収縮による大きな引っ張り応力を受け
る。その結果、溶接割れを発生すると思われる。
【0022】結局、上側板1の溶接部5の位置より端部
側に溶接部の板厚の1.5倍以上の板厚を有する厚肉部
3,4を設けることにより、端部からより短い位置でレ
ーザー溶接しても溶接割れを防止でき、したがって溶接
継手の設計自由度を増大させ、またレーザー溶接位置制
御によりおける余裕度を高めることができる。
【0023】なお、前述の実施の形態では、アルミニウ
ム合金押出形材1,2として中空角管状のものと山形状
のものを重ね合わせ、それらを縫い合わせ溶接する場合
を例に挙げて、本発明を説明したが、本発明が適用され
るものはなんらこの例に限られることなく、例えば板状
の部材どうしを縫い合わせ溶接する場合でも、あるいは
板状の部材と山形状の部材を縫い合わせ溶接する場合で
も、勿論、本発明は適用可能である。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、上側板の溶接位置より
端部側に溶接部の板厚の1.5倍以上の板厚を有する厚
肉部を設けることにより、端部からより短い位置でレー
ザー溶接しても溶接割れを防止でき、したがって、建設
業界や自動車工業界において利用される組立アルミニウ
ム部材の生産性および品質の向上に大いに貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による重ね溶接継手の実施の形態を示
す斜視図である。
【図2】 本発明による重ね溶接継手で用いるアルミニ
ウム押出形材の例を示す斜視図である。
【図3】 本発明による重ね溶接継手の実施例を説明す
る側面図である。
【図4】 本発明による重ね溶接継手の実施例を説明す
る側面図である。
【図5】 溶接継手のなかの重ね継手を示す斜視図であ
る。
【図6】 重ね継手の他の例を示す斜視図である。
【図7】 重ね継手のさら」こ他の例を示す斜視図であ
る。
【図8】 シーム溶接の例を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 アルミニウム押出形材 2 アルミニウム押出形材 3 厚肉部 4 折曲部(厚肉部) 5 溶接部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹内 章二 静岡県裾野市千福194番地 三菱アルミニ ウム株式会社千福工場内 Fターム(参考) 4E068 BF00 DB04

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ほぼ板状のアルミニウムまたはアルミニ
    ウム合金部材を2枚重ね、高エネルギー・ビームを照射
    して縫い合わせ溶接する重ね溶接継手であって、上側板
    の溶接位置より端部側に、溶接部の板厚の1.5倍以上
    の板厚を有する厚肉部を設けて溶接割れを防止すること
    を特徴とする重ね溶接継手。
JP2001133344A 2001-04-27 2001-04-27 重ね溶接継手 Pending JP2002331374A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102069288A (zh) * 2010-12-24 2011-05-25 沈阳飞机工业(集团)有限公司 电子束焊接薄板角对接结构用大厚度引弧板焊接方法
JP2015205286A (ja) * 2014-04-17 2015-11-19 新日鐵住金株式会社 溶接構造体の製造方法及び溶接構造体
JP2016036820A (ja) * 2014-08-06 2016-03-22 新日鐵住金株式会社 溶接構造体の製造方法及び溶接構造体
WO2016172976A1 (en) * 2015-04-30 2016-11-03 GM Global Technology Operations LLC Hot cracking reduction in aluminum laser welding
JPWO2017131186A1 (ja) * 2016-01-28 2018-10-25 新日鐵住金株式会社 重ね溶接継手の疲労強度向上方法、重ね溶接継手の製造方法および重ね溶接継手

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102069288A (zh) * 2010-12-24 2011-05-25 沈阳飞机工业(集团)有限公司 电子束焊接薄板角对接结构用大厚度引弧板焊接方法
CN102069288B (zh) * 2010-12-24 2012-10-03 沈阳飞机工业(集团)有限公司 电子束焊接薄板角对接结构用大厚度引弧板焊接方法
JP2015205286A (ja) * 2014-04-17 2015-11-19 新日鐵住金株式会社 溶接構造体の製造方法及び溶接構造体
JP2016036820A (ja) * 2014-08-06 2016-03-22 新日鐵住金株式会社 溶接構造体の製造方法及び溶接構造体
WO2016172976A1 (en) * 2015-04-30 2016-11-03 GM Global Technology Operations LLC Hot cracking reduction in aluminum laser welding
CN107921585A (zh) * 2015-04-30 2018-04-17 通用汽车环球科技运作有限责任公司 铝激光焊接中的热裂纹减少
CN107921585B (zh) * 2015-04-30 2019-10-22 通用汽车环球科技运作有限责任公司 铝激光焊接中的热裂纹减少
US10675712B2 (en) 2015-04-30 2020-06-09 GM Global Technology Operations LLC Hot cracking reduction in aluminum laser welding
JPWO2017131186A1 (ja) * 2016-01-28 2018-10-25 新日鐵住金株式会社 重ね溶接継手の疲労強度向上方法、重ね溶接継手の製造方法および重ね溶接継手

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