JP2005118796A

JP2005118796A - 突き合わせ溶接方法

Info

Publication number: JP2005118796A
Application number: JP2003354479A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Suzuki; 哲男鈴木; Katsuyuki Nakajima; 克幸中島
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2003-10-15
Filing date: 2003-10-15
Publication date: 2005-05-12
Anticipated expiration: 2023-10-15
Also published as: JP4698940B2

Abstract

【課題】鋼板の薄板の端縁部同士を突き合わせてプラズマ溶接またはレーザー溶接により溶接接合してドラム状体を形成する際に、溶接接合部におけるブローホールの発生を防止できる突き合わせ溶接方法を提供する。
【解決手段】鋼板Ｗを打抜金型１３と剪断金型１１とにより所定の形状に打ち抜く。打ち抜かれた薄板１の端縁部２同士を突き合わせてプラズマ溶接またはレーザー溶接により溶接接合してドラム状体５を形成する。薄板２を打ち抜く際に、端縁部２に剪断面１７と破断面１８とを形成し、剪断面２の厚さｔ₁を薄板１の板厚ｔ₀全体の４０〜６５％の範囲とする。破断面１８が形成される側の表面に立ち上がるバリ１９の高さｈを０．５ｍｍ未満とする。打抜金型１３と剪断金型１１との間のクリアランスは薄板１の板厚ｔ₀全体の５〜１５％であり、剪断金型１１の刃先１５の半径が０〜０．５ｍｍである。
【選択図】図２

Description

本発明は、無段変速機の動力伝達用ベルト等に用いられる金属リングの製造に用いられる突き合わせ溶接方法に関するものである。

例えば、無段変速機に採用される動力伝達用のベルトにおいては、環状に積層配列された複数のエレメントを一体に結束するために、複数の金属リングを積層してなる積層リングが用いられる。この種の積層リングを構成する金属リングは、矩形状の金属製薄板の両端縁部を溶接接合して形成された円筒状のドラムを輪切り状に所定幅毎に切断した後、圧延し、さらに所定の周長となるように周長補正することによって形成される。

このとき、前記金属製薄板は、原板を打抜金型と剪断金型とにより所定の形状に打ち抜くことにより形成され、端縁部同士を突き合わせ、突き合わせた部分をプラズマ溶接またはレーザー溶接により接合して、前記円筒状のドラムとされている。ところが、前記のようにして溶接すると、溶接部分にブローホールが形成されることがある。前記ブローホールがあると、前記ドラムを所定幅に切断した後、圧延する際に割れの原因になるという問題がある。

ところで、原板を打抜金型と剪断金型とにより所定の形状に打ち抜くと、前記金属製薄板の端縁には、板厚方向に沿って、一方の表面の端縁角部に曲面状のダレが形成され、該ダレに続き、表面に対して略直角となる剪断面が形成される。また、前記剪断面と、他方の表面との間には前記原板の破断によって生じる破断面とが形成され、該破断面が形成される側の表面にはさらに該表面から立ち上がったバリが形成される。

そこで、溶接接合される端縁部において、前記板厚に対するダレの比率を特定の範囲とし、該端縁部同士を突き合わせてアプセットバット溶接（抵抗溶接）して円筒状のドラムを形成すれば、溶接接合部に割れが生じないことが知られている（特許文献１参照）。前記アプセットバット溶接により形成されるドラムは、自動車のディスクホイールリム等に用いられる。

しかしながら、突き合わされた端縁部をプラズマ溶接またはレーザー溶接により溶接接合する場合には、該端縁部の一方の側からのみエネルギーが供給されるため、前記板厚に対するダレの比率を特定の範囲としてもブローホールの発生を防止することはできないという不都合がある。
特開平８−２１５８５７号公報

本発明は、かかる不都合を解消して、打抜金型と剪断金型とにより所定の形状に打ち抜いて形成された鋼板の薄板の端縁部同士を突き合わせてプラズマ溶接またはレーザー溶接により溶接接合してドラム状体を形成する際に、溶接接合部におけるブローホールの発生を防止することができる突き合わせ溶接方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、鋼板の薄板の端縁部同士を突き合わせてプラズマ溶接またはレーザー溶接する際に、溶接接合部にブローホールが発生する理由について鋭意検討を重ねた。この結果、本発明者らは、プラズマ溶接またはレーザー溶接のように突き合わせ部分の一方の側からのみエネルギーを供給して溶接を行うと、該突き合わせ部分に形成されているバリが溶接部分に巻き込まれ、該バリが錆びることによりブローホールが発生することを見出し、本発明に到達した。

そこで、前記目的を達成するために、本発明の突き合わせ溶接方法は、鋼板の薄板を打抜金型と剪断金型とにより所定の形状に打ち抜く工程と、所定の形状に打ち抜かれた薄板の端縁部同士を突き合わせてプラズマ溶接またはレーザー溶接により溶接接合してドラム状体を形成する工程とを含む突き合わせ溶接方法において、該薄板を所定の形状に打ち抜く際に、溶接のために突き合わされる端縁部に剪断面と破断面とを形成し、該端縁部の剪断面の厚さを該薄板の板厚全体の４０〜６５％の範囲とすると共に、該薄板の該破断面が形成される側の表面に立ち上がるバリの高さを０．５ｍｍ未満とすることを特徴とする。

本発明の突き合わせ溶接方法では、前記剪断面の厚さを前記薄板の板厚全体の４０〜６５％の範囲とすることにより、前記端縁部同士を突き合わせたときに該端縁部同士の間隙が低減され、しかも前記破断面により前記バリが溶接接合部から離間されることになり、該バリが該溶接接合部に巻き込まれにくくなる。このとき、前記バリは高さが０．５ｍｍ未満であることにより、前記溶接接合部に巻き込まれにくくなる。この結果、本発明の突き合わせ溶接方法によれば、プラズマ溶接またはレーザー溶接によって、前記溶接接合部にブローホールが発生することを確実に防止することができる。

前記剪断面の厚さが前記薄板の板厚全体の４０％未満であるときには、前記端縁部同士を突き合わせたときに該端縁部同士の間隙が大きくなり、前記バリの巻き込みを防止することができない。一方、前記剪断面の厚さが前記薄板の板厚全体の６０％を超えると、総体的に前記破断面が縮小され、前記バリが前記溶接接合部に近接して該溶接接合部に巻き込まれやすくなる。

また、前記バリの高さが０．５ｍｍ以上になると、前記剪断面の厚さに関わらず、該バリの前記溶接接合部への巻き込みを防止することができない。

前記剪断面の厚さと、前記バリの高さとを前記範囲とするために、前記打抜金型と剪断金型との間のクリアランスは前記薄板の板厚全体の５〜１５％の範囲であり、該剪断金型の刃先の半径が０〜０．５ｍｍの範囲であることが好ましい。

前記打抜金型と剪断金型との間のクリアランスが前記範囲外であるときには、前記剪断面の厚さが前記薄板の板厚全体の６０％を超え、前記バリの高さが０．５ｍｍ以上になる。一方、前記剪断金型の刃先の半径が０．５ｍｍを超えると、前記バリの高さが０．５ｍｍ以上になる。

次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。図１は本実施形態の突き合わせ溶接方法を示す斜視図、図２（ａ）は原板を所定形状に打ち抜く状態を示す説明的断面図、図２（ｂ）は打ち抜かれた薄板の端縁部の形状を示す説明的断面図、図３は打抜金型と剪断金型との間のクリアランスと剪断面の厚さ及びバリの高さとの関係を示すグラフ、図４は剪断金型の刃先の半径とバリの高さとの関係を示すグラフ、図５は薄板の端縁部同士を突き合わせた状態を示す説明的断面図である。

本実施形態では、まず、図１（ａ）に示すように、原板Ｗを打ち抜くことにより所定形状の薄板１を形成する。薄板１は、略矩形状であり、溶接接合部となる端縁部２近傍の４箇所に凹部３を備えている。尚、原板Ｗとしては、マルエージング鋼、ステンレス鋼等の鋼板が用いられる。

薄板１は、ベンディングされて図１（ｂ）に示すように丸められ、さらに図１（ｃ）に示すように、凹部３に装着された位置決め治具４により位置決めされて、端縁部２同士が突き合わされる。そして、突き合わされた端縁部２同士をプラズマ溶接またはレーザー溶接により溶接接合することにより、円筒状のドラム５が形成される。

原板Ｗからの薄板１の打ち抜きは、図２（ａ）に示すように、ダイ（剪断金型）１１と押さえパッド１２との間に挟持された原板Ｗに対し、パンチ（打抜金型）１３を下降せしめることにより行われる。打ち抜かれた薄板１は、パンチ１３の下降に追従して下降するカウンターパンチ１４により支持される。

薄板１はパンチ１３とダイ１１の刃先１５とによりが打ち抜かれ、端縁部２には、薄板１のカウンターパンチ１４側の表面に接するダレ１６と、ダレ１６に続き薄板１の表面に対して略直角をなす剪断面１７と、剪断面１７に続く破断面１８とが形成される。また、破断面１８が形成される側の表面にはバリ１９が立ち上がっている。

パンチ１３とダイ１１とは、そのクリアランスが薄板１の板厚ｔ₀全体の５〜１５％とされており、ダイ１１の刃先１５は半径が０〜５ｍｍとされている。この結果、打ち抜かれた薄板１は、図２（ｂ）に示すように、端縁部２に形成された剪断面１７の厚さｔ₁が、薄板１の板厚ｔ₀全体の４０〜６５％となっている。また、破断面１８が形成される側の表面に立ち上がるバリ１９の高さｈは５ｍｍ未満になっている。

次に、刃先１５の半径が０．２ｍｍのときの、前記クリアランスの薄板１の板厚ｔ₀全体に対する割合と、剪断面１７の厚さｔ₁の薄板１の板厚ｔ₀に対する割合及びバリ１９の高さｈとの関係を図３に示す。図３から、刃先１５の半径が０．２ｍｍのときには、前記クリアランスが薄板１の板厚ｔ₀全体の５〜１５％であれば、打ち抜かれた薄板１に形成された剪断面１７の厚さｔ₁が、薄板１の板厚ｔ₀全体の４０〜６５％となり、しかもバリ１９の高さｈが５ｍｍ未満になることが明らかである。

次に、前記クリアランスが薄板１の板厚ｔ₀全体の５％のときの、刃先１５の半径と、バリ１９の高さｈとの関係を図４に示す。図４から、前記クリアランスが薄板１の板厚ｔ₀全体の５％のときには、刃先１５の半径が０．５ｍｍ以下であれば、バリ１９の高さｈが５ｍｍ未満になることが明らかである。

次に、前記形状の薄板１を、図１（ｃ）のようにして端縁部２同士を突き合わせた状態を図５に示す。薄板１は、表面に対して略直角をなす剪断部１７同士が密着するように突き合わせられるので、端縁部２同士が突き合わせられた部分では端縁部２同士の間隙が低減されている。一方、バリ１９は、破断面１８により剪断部１７同士が突き合わせられている部分から離間せしめられている。

この状態で、バリ１９が形成されている側に、矢示するようにエネルギーＥを供給してプラズマ溶接またはレーザー溶接を行う。すると、前述のように薄板１では、突き合わせられた端縁部２同士の間隙が低減され、バリ１９が剪断部１７同士の突き合わせ部分から離間せしめられている上、バリ１９の高さｈが５ｍｍ未満になっているので、バリ１９を巻き込むことなく溶接接合部が形成される。

従って、本実施形態の方法によれば、前記溶接接合部におけるブローホールの発生を確実に防止することができる。

本発明に係る突き合わせ溶接方法の一実施形態を示す斜視図。（ａ）は原板を所定形状に打ち抜く状態を示す説明的断面図、（ｂ）は打ち抜かれた薄板の端縁部の形状を示す説明的断面図。打抜金型と剪断金型との間のクリアランスと、剪断面の厚さ及びバリの高さとの関係を示すグラフ。剪断金型の刃先の半径とバリの高さとの関係を示すグラフ。端縁部同士を突き合わせた状態を示す説明的断面図。

符号の説明

１…薄板、２…端縁部、１１…剪断金型、１３…打抜金型、１５…刃先、１７…剪断部、１８…破断部、１９…バリ。

Claims

鋼板の薄板を打抜金型と剪断金型とにより所定の形状に打ち抜く工程と、所定の形状に打ち抜かれた薄板の端縁部同士を突き合わせてプラズマ溶接またはレーザー溶接により溶接接合してドラム状体を形成する工程とを含む突き合わせ溶接方法において、
該薄板を所定の形状に打ち抜く際に、溶接のために突き合わされる端縁部に剪断面と破断面とを形成し、該端縁部の剪断面の厚さを該薄板の板厚全体の４０〜６５％の範囲とすると共に、該薄板の該破断面が形成される側の表面に立ち上がるバリの高さを０．５ｍｍ未満とすることを特徴とする突き合わせ溶接方法。
前記打抜金型と剪断金型との間のクリアランスは前記薄板の板厚全体の５〜１５％の範囲であり、該剪断金型の刃先の半径が０〜０．５ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項１記載の突き合わせ溶接方法。