JP2002361474A - 溶接方法 - Google Patents

溶接方法

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JP2002361474A JP2001165978A JP2001165978A JP2002361474A JP 2002361474 A JP2002361474 A JP 2002361474A JP 2001165978 A JP2001165978 A JP 2001165978A JP 2001165978 A JP2001165978 A JP 2001165978A JP 2002361474 A JP2002361474 A JP 2002361474A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、立向きのすみ肉溶接であっても、
溶湯が溶接部材間の間隙から漏れ落ちることなく、確実
に溶接を行うことができる溶接方法を提供することを課
題とする。 【解決手段】 本発明は、第1の部材3を第2の部材1
にフィラーを用いて立向きですみ肉溶接を行う溶接方法
であって、前記第2の部材3の溶接線に沿って突条2を
設け、この突条2に前記第1の部材3を下方より当接し
て前記第1の部材3の位置決めを行い、前記第1の部材
3、突条2及び前記第2の部材1とを一体にすみ肉溶接
を行うことを特徴とする溶接方法を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、2つの部材を立向
きですみ肉溶接する際の溶接方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、自動車等の輸送用機器においては
低燃費化の要求が高まり、より軽量な材料が求められる
ようになっている。この分野においては、構造材として
従来鉄鋼が主に用いられてきたが、これに替わり、軽量
で、耐食性に優れ、強度が高いアルミニウム合金が採用
されるようになってきた。
【0003】このアルミニウム合金は溶接、ろう付け、
機械的接合等により組み立てられ構造材とされるが、溶
接を用いる場合には、MIG溶接、YAGレーザ溶接が
一般に採用される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、アルミニウ
ム合金を立向きですみ肉溶接を行う場合には、溶融アル
ミニウム合金の粘性が小さいことに起因する問題が発生
することがある。この問題について図4を用いて詳述す
る。
【0005】図4(a)は、押出し成形されたアルミニ
ウム角材の側面部に、アルミニウム板を立向きですみ肉
溶接を行う際の模式図を示している。本例ではMIG溶
接の場合を例示するが、YAGレーザ溶接の場合も事情
は同様である。まず、アルミニウム板101をアルミニ
ウム角材102の所定の箇所に固定する。この際、アル
ミニウム板101とアルミニウム角材102との当接面
には、僅かながら間隙103が生じている。
【0006】このような状態に各部材を固定した後にフ
ィラーを一定速度で供給しながらアルミニウム板101
とアルミニウム角材102との隅部に向けて、MIGト
ーチ104よりアークを照射してすみ肉溶接を行う。ア
ーク照射により、フィラー及び母材が溶融して溶接が進
行するのであるが、溶融したアルミニウム合金は粘性が
小さく、かつ、立向きで溶接を実施しているので、溶湯
が重力により前記した部材間の間隙103を伝って漏れ
落ちてしまうという問題が発生することがあった。この
ように、溶湯が漏れ落ちてしまうと、溶接箇所に適切に
肉盛りがされないばかりか、母材が薄くなりアンダーカ
ット105(図4(b))となり、適切なのど厚や溶け
込みが得られずに溶接不良となってしまう。
【0007】前記した従来法で得られたすみ肉継手の様
子を図4(b)に示す。尚、図4(b)においては図4
(a)と同一の部材については同符号を付しその説明を
省略する。すみ肉溶接中に、間隙103より溶湯が漏れ
出すために、アルミニウム角材102にアンダーカット
105が生じている。また、溶接により得られたビード
106も溶湯の漏れ落ち量が溶接箇所により異なること
に対応して幅が一定しておらず、すみ肉継手の強度が場
所によりバラツイていることが推測される。このような
問題は、溶湯の粘性が小さいアルミニウム合金の立向き
すみ肉溶接の場合に特に問題となるが、鉄等の他材料を
立ち向きですみ肉溶接をする場合にも多かれ少なかれ発
生していた。
【0008】従来は、このような溶接を行う場合には、
部材間の間隙を減少させるために、固定用治具でアルミ
ニウム角材102とアルミニウム板101を強く締め付
けたり、アルミニウム角材102とアルミニウム板10
1の当接面の加工精度を高め両部材の密着性を上げる方
法が取られていた。しかし、これらの方法では、数多く
の固定用治具を必要としたり、加工精度を上げるために
製造工程が増加したりする問題点があるばかりか、溶接
姿勢(立向き)には変更がないために溶湯の漏れ落ちを
本質的に解決することはできなかった。
【0009】また、極力立向き溶接を避け、溶接姿勢を
水平とすることで溶湯の漏れ落ちを防止するという対策
も考えられるが、自動車等の大型の構造物においては、
溶接姿勢を水平にするためには車体全体を回転させる等
の大掛かりな設備が必要となるとともに、製造工程が複
雑となるため、作業効率を著しく悪化するという問題点
がある。
【0010】本願発明は、前記のような問題点を解決す
るためになされたものであり、立向きのすみ肉溶接であ
っても、溶湯が溶接部材間の間隙から漏れ落ちることな
く、確実に溶接を行うことができる溶接方法を提供する
ことを課題とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決するために以下のように構成した。請求項1の発明
は、第1の部材を第2の部材にフィラーを用いて立向き
ですみ肉溶接を行う溶接方法であって、前記第2の部材
の溶接線に沿って突条を設け、この突条に前記第1の部
材を下方より当接して前記第1の部材の位置決めを行
い、前記第1の部材、突条及び前記第2の部材とを一体
にすみ肉溶接を行うことを特徴とする溶接方法である。
【0012】請求項1の発明においては、第2の部材の
溶接線に沿って突条を設け、この突条に下方より第1の
部材を当接させるので、溶接の際の位置決めが容易にな
る。さらに、突条基部付近にフィラーを供給しながらア
ーク又はレーザを照射し、第1の部材と第2の部材のす
み肉溶接を行うと、アーク又はレーザ照射部において形
成された溶湯(フィラーと母材の溶融金属)がアーク又
はレーザ照射部周辺に存在する未溶接部の突条により支
持されるので、立向き溶接であっても、溶湯が第1の部
材と第2の部材との間隙を伝って垂れ落ちることがな
い。これにより、前記第1の部材、突条、前記第2の部
材及びフィラーが一体に溶接されるので、溶接部に適正
なのど厚、溶け込みを有するすみ肉継手を形成すること
が可能となる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。尚、本発明は、実施の形態の記述の
みに限定されるものではなく、本発明の技術的思想を具
現化する種々の変更が加えられうる。
【0014】図1(a)は、本発明の特徴である突条を
有するアルミニウム合金押出し材の断面を示す模式図で
あり、図1(b)は、図1(a)のアルミニウム合金押
出し材に溶接を行っている様子を示す模式図である。図
2は、図1(b)の溶接部分の一部拡大図である。図3
は、アルミニウム合金圧延材に本発明の特徴である突条
を設けた様子を示す模式図である。
【0015】図1(a)においてはアルミニウム合金押
出しにより成形した角材1(第2の部材)に、本発明の
特徴である突条2を設けている。被溶接材であるアルミ
ニウム板3(第1の部材)は、溶接線に沿って設けられ
たこの突条2に下方から当接している。角材1(第2の
部材)とアルミニウム板3(第1の部材)との接触面に
は僅かながら間隙4が存在する。本発明では、このよう
に、角材1(第2の部材)の溶接線に沿って突条2を設
けたので、溶接されるべきアルミニウム板3(第1の部
材)をこの突条2に当接させるだけで位置決めを行うこ
とが可能となり、位置決め作業が従来以上に容易にな
る。
【0016】アルミニウム板3(第1の部材)をこのよ
うに設置し、に固定用治具等で固定した後に、溶接を実
行する。用いる溶接方法は、フィラーを供給しながら溶
接を実施するものであれば、特に限定されることはない
が、MIG溶接又はYAGレーザ溶接が好ましい。本実
施の形態においては、MIG溶接を採用している。
【0017】溶接の様子を図1(b)に示した。MIG
トーチ5(破線)を突条2の基底部の斜め上方略45°
程度に配置し、突条2がアルミニウム合金角材(第2の
部材)より立ち上がる隅部を狙ってアークを照射しなが
ら、白抜きの矢印で示した溶接方向に沿ってMIGトー
チ5を一定速度で移動させることにより両部材を立向き
ですみ肉溶接を行う。溶接点6の移動に伴い、溶接終了
部にはビード7が形成されている。
【0018】続いて、図2を用いて、溶接点6の近傍に
おける溶接挙動について詳述する。アーク照射箇所にお
いて、突条2は数千度にも及ぶアーク熱のために完全に
溶融し、角材1(第2の部材)の壁面及びアルミニウム
板3(第1の部材)の端面とともに溶融池8を形成す
る。この溶融池8は、アークの風圧等により凹型のクレ
ータとなる。さらにこの溶融池8には、アークより微細
な金属液滴が絶えず供給されている。
【0019】角材1(第2の部材)に突条2を設けない
従来法においては、この溶融池8中の溶融金属が、アル
ミニウム板3(第1の部材)と角材1(第2の部材)と
の当接面の微小な間隙4を伝って漏れ落ちるという問題
が発生した。しかし、本願発明では、溶融池8に接した
突条2が溶融池8の重みを支持する役割を果たすため
に、溶融池8中の溶融金属が漏れ落ちることを防ぐこと
が可能となり、適切なのど厚、溶け込み深さを有するす
み肉継手を形成することが可能となる。
【0020】角材1(第2の部材)に設ける突条2の厚
さd(図2)は、厚ければ厚いほど溶融池8を支持する
効果が大きくなる傾向が見られる。しかし、あまりにも
厚すぎると、アーク照射により突条2自体が溶融しにく
くなり突条2の直下のアルミニウム板3(第1の部材)
の溶け込み深さが小さくなり、最悪の場合、突条2が溶
け残り未溶接部が出来てしまい溶接不良となる恐れがあ
る。これらの要素を勘案すると、アルミニウム合金をM
IG溶接する場合には、突条2の厚さdは、0.5〜1
mmの範囲であることが好ましい。
【0021】また突条2は、幅L(図2)が大きければ
大きいほど溶融池8を支持する効果が大きくなる傾向が
見られる。しかし、あまりにも突条2の幅Lを大きくす
ると、突条2が完全に溶解せずに溶け残ってしまうの
で、突条2の幅Lは、溶融池8の半径よりも小さくする
ことが好ましい。突条2の幅Lをこのような範囲とする
ことでアーク照射時に突条2を完全に溶融することがで
きるので、突条2が原因となる溶接不良を避けることが
できる。
【0022】図3は、本発明の第2の実施形態である。
この実施形態においては、アルミニウム板材をプレス成
形により角材9(第2の部材)とし、さらに、本発明の
特徴である突条10を設けたものである。前記のように
この突条10は、アーク照射により完全に溶融する厚さ
と幅とを有するように形成されている。この突条10
に、被溶接材であるアルミニウム板11(第1の部材)
を突条10の下方から当接し、溶接を実行する。
【0023】本実施形態においても、溶接部に隣接した
未溶融の突条10が、溶融池を支持するので、アルミニ
ウム板11(第1の部材)と角材9(第2の部材)との
間隙12を通って漏れ落ちることが無いため、適切なの
ど厚と溶け込み深さとを有するすみ肉継手を形成するこ
とが可能となる。
【0024】なお、発明の実施の形態の項においては、
溶湯の粘性が低いアルミニウム合金を代表例として説明
を行っているが、これ以外の金属材料においても立向き
すみ肉溶接を実施する際には、多かれ少なかれ溶融金属
の漏れ落ちは発生するものであるので、アルミニウム合
金以外の金属材料(例えば、鉄、銅、Ti等)にも、本
発明は応用できるものである。
【0025】また、本実施の形態においてはMIG溶接
を例にして説明を行ったが、YAGレーザ溶接において
も溶融金属が漏れ落ちる現象が見られることには変わり
がなく、本発明はYAGレーザ溶接による立向きのすみ
肉溶接にも応用できるものである。なお、この場合に
は、図1等に示されたMIGトーチ5はYAGレーザ照
射ヘッドに置き換わるものである。
【0026】
【発明の効果】本発明は前記のように構成したので次の
ような顕著な効果を奏する。第2の部材に第1の部材を
立向きですみ肉溶接を行う場合に、第2の部材に溶接線
に沿って突条を設けて、この突条に第1の部材を当接さ
せて立向きですみ肉溶接を実行するので、第1の部材と
第2の部材間の微小な間隙より溶融金属が漏れ落ちて溶
接不良となってしまうという従来の問題を解決すること
が可能となった。これにより、立向きですみ肉溶接を行
う場合でも、適切なのど厚と溶け込み深さを有する溶接
部を形成することが可能になった。また、第2の部材の
溶接線に沿って突条を設けたので、溶接を行う際の位置
決めが容易になった。
【0027】また、従来は、前記した溶融金属の漏れ落
ちが発生するために、自動車等の大型構造物のすみ肉溶
接を行う場合には、構造物全体を回転して下向きですみ
肉溶接を実行していたが、本発明の溶接方法を用いるこ
とで、立向きであっても十分な強度を有するすみ肉継手
を形成することが可能となり、自動車等の製造工程及び
製造コストを大幅に減少することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】 (a):アルミニウム合金押出し材の断面を
示す模式図である。 (b):図1(a)のアルミニウム合金押出し材に溶接
を行っている様子を示す模式図である。
【図2】 図2は、図1(b)の溶接部分の一部拡大図
である。
【図3】 本発明の第2の実施形態を示す模式図であ
る。
【図4】 従来法を示す模式図である。
【符号の説明】
1,9 角材 2,10 突条 3,11 アルミニウム板 4 間隙 5 MIGトーチ 6 溶接点 7 ビード 8 溶融池 d 突条の厚さ L 突条の幅
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B23K 26/00 310 B23K 26/00 310S B23K 103:10 103:10

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の部材を第2の部材にフィラーを用
    いて立向きですみ肉溶接を行う溶接方法であって、前記
    第2の部材の溶接線に沿って突条を設け、この突条に前
    記第1の部材を下方より当接して前記第1の部材の位置
    決めを行い、前記第1の部材、突条及び前記第2の部材
    とを一体にすみ肉溶接を行うことを特徴とする溶接方
    法。
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