JP2008200750A - One side arc spot welding method - Google Patents

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和男 米澤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a one side arc spot welding method by which a deep penetration is attained in a short time and by which a highly reliable weld zone having a weld bead in a projected shape can be obtained, even by TIG with respect to a workpiece composed of a plurality of aluminum alloy thin sheets superimposed. <P>SOLUTION: A torch nozzle 1 is provided with a first gas route that shields a non-consumable electrode 3 from the outside atmosphere by making a first gas G1 flow around the non-consumable electrode 3. A gas nozzle cup 5 is arranged with a space apart from the torch nozzle 1 in a manner of surrounding the torch nozzle 1. Between this gas nozzle cup 5 and the torch nozzle 1, there is arranged a second gas route 6 that shields from the atmosphere the non-consumable electrode 3 and the first gas G1 by making a second gas G2 flow. He gas or He/Ar mixed gas containing at least 25% He is used for the first gas G1, while an inert gas other than He is used for the second gas G2. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、片面アークスポット溶接方法に関し、特に、アルミニウム又はアルミニウム合金の片面アークスポット溶接方法に関する。   The present invention relates to a single-sided arc spot welding method, and more particularly to a single-sided arc spot welding method of aluminum or aluminum alloy.

近時、自動車車体の軽量化に対する要求が高まっており、これに伴い、軽量化素材としてアルミニウムが注目されている。例えば、車体フロアは、板厚(肉厚ともいう。以下、板厚という)1乃至3mmのアルミニウムの板材、板プレス品又は中空形材等で構成され、これらが抵抗スポット法(RSW;Resistance Spot Welding、以下、RSWという)で接合されて組み立てられている。RSWは、重ね合わせた2枚以上の被溶接材を1対の電極で両側から挟み、加圧した状態で電極に通電し、被溶接材自体の抵抗及び接触抵抗による発熱を利用して複数枚の被溶接材間の界面を短時間で溶融させて接合部を形成する接合法である。   Recently, demands for weight reduction of automobile bodies are increasing, and accordingly, aluminum is attracting attention as a weight reduction material. For example, the vehicle body floor is composed of a 1 to 3 mm thick aluminum plate, a plate pressed product, a hollow shape, or the like with a plate thickness (also referred to as a plate thickness), which is a resistance spot method (RSW; Resistance Spot method). Welding (hereinafter referred to as RSW) and assembled. RSW is composed of two or more sheets to be welded, sandwiched from both sides by a pair of electrodes, energized to the electrodes in a pressurized state, and a plurality of sheets using heat generated by the resistance and contact resistance of the materials to be welded. This is a joining method in which the interface between the workpieces is melted in a short time to form a joint.

しかしながら、車体フロアにおいては、剛性アップの観点等から板プレス品又は中空形材で閉断面化された部材を適用した部位も多く、これらの閉断面部材で懐の深い接合部は、予めガン挿入用の作業孔を設ける必要がある(特許文献1)。この作業孔は、溶接後に機械的接合法により新たな部材で蓋をしている。構造部材にRSWを適用する場合、継手部の信頼性等の観点から多くの打点数を必要としている。よって、作業用の孔あけ作業に伴う加工工程増加によるコストアップ、蓋に代用される部材増に伴う重量アップ及び機械接合部の腐食の問題等解決すべき課題が多い。   However, on the car body floor, there are many parts where a plate-pressed product or a member with a closed section made of a hollow material is applied from the viewpoint of increasing rigidity, etc. It is necessary to provide a working hole (Patent Document 1). The work hole is covered with a new member by a mechanical joining method after welding. When RSW is applied to the structural member, a large number of points are required from the viewpoint of the reliability of the joint portion. Therefore, there are many problems to be solved such as an increase in cost due to an increase in the machining process associated with the drilling work, an increase in weight due to an increase in the number of members substituted for the lid, and a problem of corrosion of the mechanical joint.

アルミニウム及びアルミニウム合金(以下、アルミニウム材)の溶融溶接では、溶接に悪影響を及ぼす被溶接材表面の酸化皮膜は、母材の前処理及び溶接過程でのクリーニング作用で除去されるが、溶接法もクリーニング作用機能を有する非消耗式電極を使用する交流TIG(Tungsten Inert Gas)(以下、TIGという)及び消耗式電極を使用する直流逆極性MIG(Metal Inert Gas)(以下、MIGという)が一般的であり、板厚、溶接姿勢及び溶接部に対する要求特性等の観点から使い分けられている。なお、両溶接法とも、アークを大気から保護するために不活性ガスをシールドガスとして使用するシールドガス方式で、大電流溶接等で広い領域のシールドを必要とする場合は、通常のガスノズルカップの外側に付属ノズルを装着するダブルシールド方式が採用されている。シールドガス組成はArガスが一般的であるが、厚板溶接等で深溶込みが必要な場合、He単独又はHe及びArの混合ガスが使用される。   In the fusion welding of aluminum and aluminum alloys (hereinafter referred to as aluminum materials), the oxide film on the surface of the material to be welded, which adversely affects welding, is removed by the pretreatment of the base metal and the cleaning action during the welding process. AC TIG (Tungsten Inert Gas) (hereinafter referred to as TIG) using a non-consumable electrode having a cleaning function and DC reverse polarity MIG (Metal Inert Gas) (hereinafter referred to as MIG) using a consumable electrode are generally used. These are used properly from the viewpoints of sheet thickness, welding posture, required characteristics for the welded portion, and the like. Both welding methods are shield gas systems that use an inert gas as a shield gas to protect the arc from the atmosphere. When a large area shield is required for large current welding, etc., the normal gas nozzle cup A double shield system with an attached nozzle on the outside is used. Ar gas is generally used as the shielding gas composition, but when deep penetration is required for thick plate welding or the like, He alone or a mixed gas of He and Ar is used.

近時、自動車アルミニウム化の進展で、薄板が強度を要する構造部材に使用されるようになり、アルミニウム溶接における片面アークスポット溶接法の適用は、RSWの代替え技術として特に強く要望されるようになっている。   In recent years, with the progress of automobile aluminization, thin plates have been used for structural members that require strength, and the application of the single-sided arc spot welding method in aluminum welding has become particularly strongly demanded as an alternative technology for RSW. ing.

MIGの片面アークスポット溶接法への適用は、アルミニウム製電車製造分野で既に多くの実績がある。しかしながら、この分野は適用板厚が3mm以上であり、自動車製造分野と比較した場合、厚肉の領域である。アルミニウムにアークスポット接合を適用する場合、特許文献2に示すようなMIG溶接による点接合方法が知られている。しかし、MIG溶接は溶接の間、常に溶滴が溶融部に移行し溶融金属部を形成する方法であり、強度を得るために十分に溶込ませると、溶接部は溶融金属部が大きく盛り上がった形態となる。自動車部品など用途によっては、美観上または他部材との配置上、余盛は低いことが好ましい場合があり、余盛が高い場合には切削などの加工が必要となってしまう。余盛を抑制する手法として上板に貫通孔を設ける方法も考えられるが、工程が増えコストが高くなってしまう。   The application of MIG to single-sided arc spot welding has already been proven in the field of aluminum train production. However, this field has an applied plate thickness of 3 mm or more, and is a thick region when compared with the automobile manufacturing field. When applying arc spot joining to aluminum, a point joining method by MIG welding as shown in Patent Document 2 is known. However, MIG welding is a method in which droplets always move to the molten part during welding to form a molten metal part, and when it is sufficiently melted to obtain strength, the molten metal part greatly rises in the welded part. It becomes a form. Depending on the application, such as automobile parts, it may be preferable that the surplus is low in terms of aesthetics or arrangement with other members, and if the surplus is high, processing such as cutting becomes necessary. Although a method of providing a through-hole in the upper plate is also conceivable as a method for suppressing surplus buildup, the number of steps increases and the cost increases.

一方、TIGは片面アークスポット溶接法が強度を有する継手部に適用されることは少ないが、少ない需要が有ること等から、従来、アルミニウム用の溶接電源にはアークスポット機能が備えられている。以下、TIGによる片面アークスポット溶接法について説明する。図15は従来のTIGによる片面アークスポット溶接法を示す模式的概略図、図16は従来のTIGによる片面アークスポット溶接法の溶接電流と溶加材添加との関係を示す図である。   On the other hand, although TIG is rarely applied to joints having strength by the single-sided arc spot welding method, conventionally, a welding power source for aluminum has been provided with an arc spot function because of its low demand. Hereinafter, the single-sided arc spot welding method using TIG will be described. FIG. 15 is a schematic diagram showing a conventional single-sided arc spot welding method using TIG, and FIG. 16 is a view showing the relationship between the welding current and the addition of filler material in the conventional single-sided arc spot welding method using TIG.

アークスポット溶接機能を備えた溶接電源で、TIGで片面アークスポット溶接を行い被溶接材である上板21と下板22とを接合する場合、図15に示すように、ガスノズルカップ31先端部にスポット用付属ノズル32を装着し、交流電源(図示せず)から非消耗式電極であるタングステン電極33に図16に示す溶接電流Iwを与えることによってタングステン電極33と上板21及び下板22との間にアークを発生させる。上板21が板厚相当分溶融した後に下板22が溶融し、溶融池が形成され、上板21及び下板22が1つの溶接金属を形成した段階(t秒経過後)で、t秒間溶加材挿入孔34から一定速度で溶加材41を別途溶融池に添加し、溶接ビード23を形成する。これにより上板21と下板22とが溶接される(以下、スポット法という)。 When joining the upper plate 21 and the lower plate 22 which are welded materials by performing single-sided arc spot welding with TIG with a welding power source having an arc spot welding function, as shown in FIG. Attaching spot nozzle 32 and applying welding current Iw shown in FIG. 16 to tungsten electrode 33 which is a non-consumable electrode from an AC power source (not shown), tungsten electrode 33, upper plate 21 and lower plate 22 An arc is generated during After the upper plate 21 is melted by a thickness equivalent to the lower plate 22, the lower plate 22 is melted to form a molten pool, and the upper plate 21 and the lower plate 22 form one weld metal (after t 1 second), t The filler material 41 is separately added to the molten pool at a constant speed from the filler material insertion hole 34 for 2 seconds to form the weld bead 23. Thereby, the upper plate 21 and the lower plate 22 are welded (hereinafter referred to as a spot method).

溶接時間をtとすると、図16に示すように、溶加材41は溶接時間t内で添加を終了するが、溶加材41が溶融金属と溶着するトラブルを避けるため、溶加材41を添加している間(t秒間)の直後に溶加材の未添加時間tが存在する。 When the welding time is t, as shown in FIG. 16, the addition of the filler metal 41 is completed within the welding time t. However, in order to avoid the trouble that the filler metal 41 is welded to the molten metal, the filler metal 41 is used. adding the non-addition time t 3 of the filler material present in the immediately between (t 2 sec) it is.

特公昭45−31378号公報Japanese Patent Publication No. 45-31378 特開2005−306323号公報JP 2005-306323 A

しかしながら、上述の従来の技術には以下に示すような問題点がある。上述の方法によってTIGで片面アークスポット溶接を行う場合、上板21と下板22とを溶融させるためには大きな溶接電流及び長い溶接時間を必要とし、特に薄板の場合、大電流・長時間の溶融では溶接変形の問題等の観点から適用ができないという問題点がある。   However, the conventional techniques described above have the following problems. When performing single-sided arc spot welding with TIG by the above-described method, a large welding current and a long welding time are required to melt the upper plate 21 and the lower plate 22, and particularly in the case of a thin plate, a large current and a long time are required. Melting has a problem that it cannot be applied from the viewpoint of welding deformation.

また、表側の溶接ビードの形状が凹状になった場合、この凹状の溶接ビード形状が溶接割れの発生及び溶接部の肉厚不足による強度低下等溶接部の品質劣化の大きな要因になるため、通常のアーク溶接では、溶接電源のクレータ処理機能を使用し、溶接電流よりも低い電流によってクレータ処理を行い、凹ビードを残さないようにしている。上述のように、大電流・長時間の条件下でTIGによる片面アークスポット溶接を行った場合、上板21及び下板22の溶融面積が拡大し、溶融金属量も増加する。この溶融金属量の増大に比例し、凝固における体積収縮量も大きくなる。特に、アルミニウムは鋼に比べ、溶融金属の凝固における体積収縮率が大きいため、形成される溶接ビード23の形状は最終凝固域である中央部が大きく凹むという問題点もある。   Also, when the front side weld bead shape becomes concave, this concave weld bead shape is a major factor in quality deterioration of the welded part such as weld cracking and reduced strength due to insufficient thickness of the welded part. In arc welding, the crater processing function of the welding power source is used, and crater processing is performed with a current lower than the welding current so as not to leave a concave bead. As described above, when single-sided arc spot welding by TIG is performed under conditions of a large current and a long time, the melting area of the upper plate 21 and the lower plate 22 is expanded, and the amount of molten metal is also increased. In proportion to the increase in the amount of molten metal, the volume shrinkage during solidification also increases. In particular, since aluminum has a larger volume shrinkage rate in solidification of molten metal than steel, the shape of the weld bead 23 to be formed also has a problem that the central portion, which is the final solidification region, is greatly recessed.

また、上述の方法によって重ねTIGで片面アークスポット溶接を行う場合、非消耗式電極であるタングステン電極33で上板21及び下板22を溶融後、溶加材41を添加して溶接部を形成するが、アークの特性上、溶込み形状がなべ底状になり、MIGに比べて溶込みも浅いという問題点もある。   Further, when performing single-sided arc spot welding with overlapped TIG by the above-described method, the upper plate 21 and the lower plate 22 are melted with the tungsten electrode 33 which is a non-consumable electrode, and then a filler material 41 is added to form a welded portion. However, due to the characteristics of the arc, there is also a problem that the penetration shape is a pan bottom and the penetration is shallower than that of MIG.

TIGの片面アークスポット溶接への適用は、MIGと同様に被溶接材に貫通孔を設ける方法及び深溶込みが得られるHeガスの使用等、溶接施工の観点から種々検討されたが、要求特性を満足する溶接部の確保が困難であった。   The application of TIG to single-sided arc spot welding has been studied in various ways from the viewpoint of welding work, such as the method of providing a through hole in the welded material and the use of He gas that allows deep penetration, as with MIG. It was difficult to secure a weld that satisfies the above.

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、TIGであっても複数枚のアルミニウム又はアルミニウム合金の薄板が重ねられて構成された被溶接物に対し、短時間で深い溶込みを実現し、溶接ビードが凸状である信頼性の高い溶接部を得ることができる片面アークスポット溶接方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such problems, and even in TIG, a deep penetration can be made in a short time into an object to be welded constituted by stacking a plurality of aluminum or aluminum alloy thin plates. An object of the present invention is to provide a single-sided arc spot welding method that can realize a highly reliable weld with a convex weld bead.

本発明に係る片面アークスポット溶接方法は、非消耗式電極及び前記非消耗式電極の周りに第1ガスを流して前記非消耗式電極を外部の雰囲気から遮蔽する第1ガス経路を有するトーチノズルと、このトーチノズルの周りを囲むように前記トーチノズルから間隔を設けて配置されたガスノズルカップと、このガスノズルカップと前記トーチノズルとの間に第2ガスを流して前記非消耗式電極及び前記第1ガスを大気から遮蔽する第2ガス経路と、を有する溶接トーチを使用し、前記第1ガスにHeガス又はHeを25%以上含有するHe及びArの混合ガス、前記第2ガスにHe以外の不活性ガスを使用し、前記非消耗式電極に交流電源から通電することによって、複数枚のアルミニウム又はアルミニウム合金の薄板が重ねられて構成された被溶接物をアークスポット溶接することを特徴とする。   A single-sided arc spot welding method according to the present invention includes a non-consumable electrode and a torch nozzle having a first gas path that flows a first gas around the non-consumable electrode and shields the non-consumable electrode from an external atmosphere; A gas nozzle cup disposed at a distance from the torch nozzle so as to surround the torch nozzle, and a second gas is allowed to flow between the gas nozzle cup and the torch nozzle so as to cause the non-consumable electrode and the first gas to flow. A welding torch having a second gas path shielded from the atmosphere; He gas or a mixed gas of He and Ar containing 25% or more of He in the first gas; and inert gas other than He in the second gas By using a gas and energizing the non-consumable electrode from an AC power source, a plurality of aluminum or aluminum alloy thin plates were stacked. The weldments, characterized in that the arc spot welding.

本発明に係る片面アークスポット溶接方法は、前記被溶接物を溶融して溶融池を形成する工程と、前記溶融池に溶加材を添加する工程と、を有することが好ましい。   The single-sided arc spot welding method according to the present invention preferably includes a step of melting the workpiece and forming a molten pool, and a step of adding a filler material to the molten pool.

また、前記交流電源から通電される電流は、初期電流、溶接電流及びこの溶接電流よりも小さいクレータ電流の順に変更され、前記溶加材は前記被溶接材が溶融してから添加され、前記クレータ電流が流れている間に添加が終了することが好ましい。この場合に、前記クレータ電流の通電時における単位時間当たりの前記溶加材の添加量を、前記溶接電流の通電時における単位時間当たりの前記溶加材の添加量の60乃至90%とすることが好ましい。   The current supplied from the AC power source is changed in the order of an initial current, a welding current, and a crater current smaller than the welding current, and the filler material is added after the material to be welded is melted. The addition is preferably completed while the current is flowing. In this case, the addition amount of the filler material per unit time when the crater current is energized is 60 to 90% of the addition amount of the filler material per unit time when the welding current is energized. Is preferred.

本発明によれば、被溶接材がアルミニウム又はアルミニウム合金の薄板であっても、アークプラズマ用ガス用及びシールドガス用の2個のガス経路からなる溶接トーチを使用し、アークプラズマ用ガスとして質量が空気より軽くガスの解離電圧が高いHeガスか又はHeを25%以上含有するHe及びArの混合ガス、シールドガスとして質量が空気より重いHe以外の不活性ガスを使用することでアーク力及びシールド性を高めることによって、短時間で深い溶込みを実現し、溶接ビードが凸状である信頼性の高い溶接部を得ることができる。   According to the present invention, even if the material to be welded is a thin plate of aluminum or an aluminum alloy, a welding torch comprising two gas paths for arc plasma gas and shield gas is used, and the mass as arc plasma gas is Is a He gas that is lighter than air and has a high gas dissociation voltage, or a mixed gas of He and Ar containing 25% or more of He, and by using an inert gas other than He whose mass is heavier than air as a shielding gas, By improving the shielding property, deep penetration can be realized in a short time, and a highly reliable welded portion having a convex weld bead can be obtained.

以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照して具体的に説明する。先ず、本発明の第1の実施形態に係る片面アークスポット溶接方法について説明する。図1は本発明の第1実施形態に係る片面アークスポット溶接方法に使用する溶接トーチ10を示す模式的断面図、図2はアークプラズマ用ガスG1のHe混合率(同一温度、圧力での総ガス体積にしめるHe体積%)と溶込み深さの関係を示す模式図、図3は本実施形態に係る片面アークスポット溶接方法における電流と溶加材添加の関係を示す模式図、図4(a)は図3に示すスロープ法で片面アークスポット溶接を行ったときの溶接ビードの形状を示す断面マクロ写真、図4(b)はスポット法で片面アークスポット溶接を行ったときの溶接ビードの形状を示す断面マクロ写真、図5は図3に示すスロープ法及びスポット法で片面アークスポット溶接を行って作成した引張せん断試験片の引張せん断強度を示すグラフ、図6(a)は母材を3枚重ねにして図3に示すスロープ法で片面アークスポット溶接を行ったときの溶接ビードの形状を示す断面マクロ写真、図6(b)は母材を3枚重ねにしてスポット法で片面アークスポット溶接を行ったときの溶接ビードの形状を示す断面マクロ写真である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings. First, the single-sided arc spot welding method according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a welding torch 10 used in the single-sided arc spot welding method according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing the He mixing ratio of the arc plasma gas G1 (total at the same temperature and pressure). FIG. 3 is a schematic diagram showing the relationship between current and filler material addition in the single-sided arc spot welding method according to the present embodiment, and FIG. 4 (a). ) Is a cross-sectional macrophotograph showing the shape of the weld bead when single-sided arc spot welding is performed by the slope method shown in FIG. 3, and FIG. 4B is the shape of the weld bead when single-sided arc spot welding is performed by the spot method. FIG. 5 is a graph showing the tensile shear strength of a tensile shear test piece prepared by single-sided arc spot welding using the slope method and spot method shown in FIG. 3, and FIG. A cross-sectional macrograph showing the shape of a weld bead when three sheets are stacked and single-sided arc spot welding is performed by the slope method shown in FIG. 3, and FIG. 6B is a single-sided arc using the spot method with three base materials stacked. It is a cross-sectional macro photograph which shows the shape of the weld bead when spot welding is performed.

溶接トーチ10は、図1に示すように、非消耗式電極挿入孔1bを有し、トーチノズル1の内部に同軸状に、筒形状を有し下部に電極締め付け孔2aが設けられたコレット2が配置され、このコレット2の内部に同軸状に、タングステン電極(非消耗式電極)3が先端部の突出し長さ調節可能に配置されている。コレット2の内径は、コレット2上部においてタングステン電極3の外径よりも大きく、下部に向かうにつれてその内径は小さくなっており、コレット2下端部においてタングステン電極3と接触している。また、タングステン電極3は交流電源(図示せず)に接続されている。   As shown in FIG. 1, the welding torch 10 has a non-consumable electrode insertion hole 1 b, a coaxial shape inside the torch nozzle 1, a cylindrical shape, and a collet 2 having an electrode clamping hole 2 a at the bottom. The tungsten electrode (non-consumable electrode) 3 is coaxially arranged inside the collet 2 so that the protruding length of the tip can be adjusted. The inner diameter of the collet 2 is larger than the outer diameter of the tungsten electrode 3 at the upper part of the collet 2, and the inner diameter becomes smaller toward the lower part, and is in contact with the tungsten electrode 3 at the lower end part of the collet 2. The tungsten electrode 3 is connected to an AC power source (not shown).

第1ガスとしてのアークプラズマ用ガスG1は、非消耗式電極挿入孔1bから導入され、コレット2下部に設けられた電極締め付け孔2aからトーチノズル1の先端部1aの内周面とコレット2の外周面とからなる環状路4を通じ、タングステン電極3周囲に誘導される。これにより、第1ガス経路が構成され、アークプラズマ用ガスG1によってタングステン電極3周囲が外部の雰囲気から遮蔽される。   The arc plasma gas G1 as the first gas is introduced from the non-consumable electrode insertion hole 1b, and the outer peripheral surface of the collet 2 and the inner peripheral surface of the tip 1a of the torch nozzle 1 from the electrode clamping hole 2a provided in the lower part of the collet 2. It is guided around the tungsten electrode 3 through an annular path 4 composed of a surface. Thereby, a first gas path is formed, and the periphery of the tungsten electrode 3 is shielded from the external atmosphere by the arc plasma gas G1.

また、トーチノズル1の外周にはトーチノズル1の周りを囲むようにトーチノズル1から間隔を設けてガスノズルカップ5が設けられている。   Further, a gas nozzle cup 5 is provided on the outer periphery of the torch nozzle 1 so as to surround the torch nozzle 1 with a space from the torch nozzle 1.

第2ガスとしてのシールドガスG2は、トーチノズル1の外周面とガスカップノズル5の内周面とからなる環状路6を通じてアークプラズマ用ガスG1周囲に誘導される。これにより、第2ガス経路が構成され、シールドガスG2によってタングステン電極3及びアークプラズマ用ガスG1周囲全体が大気から遮蔽される。   The shield gas G2 as the second gas is guided around the arc plasma gas G1 through the annular path 6 formed by the outer peripheral surface of the torch nozzle 1 and the inner peripheral surface of the gas cup nozzle 5. Thereby, the second gas path is formed, and the entire area around the tungsten electrode 3 and the arc plasma gas G1 is shielded from the atmosphere by the shield gas G2.

TIGで片面アークスポット溶接を行うことによって複数枚重ねられたアルミニウム材(被溶接材)を短時間で接合するためには、アークを絞り、集中させることによってアーク力を高め、深い溶込みを得ることが必要である。そこで、アークプラズマ用ガスG1としては、例えばガスの解離電圧が高く、アークプラズマのエネルギー密度がArガスより高くアーク集中性が良好であるHeガスを使用することが好ましい。これによりアークの集中性の向上を図ることができる。   In order to join a plurality of stacked aluminum materials (materials to be welded) in a short time by performing single-sided arc spot welding with TIG, the arc force is reduced by concentrating and concentrating the arc to obtain deep penetration. It is necessary. Therefore, as the arc plasma gas G1, for example, it is preferable to use a He gas having a high gas dissociation voltage, an arc plasma energy density higher than that of Ar gas, and good arc concentration. Thereby, the concentration of arc can be improved.

ここで、母材に板厚4mmのA5052P−H34を使用し、後述するスポット法の溶接電流Iwを140A、アークタイムtを5秒とし、シールドガスG2としてArガスを使用し、アークプラズマ用ガスG1として、Arガス、Heを25乃至75%含有するHe及びArの混合ガス、並びにHeガスを使用して溶加材を使用せずに片面アークスポット溶接を行った結果を図2に示す。アークプラズマ用ガスG1及びシールドガスG2のガス流量は夫々10L/分である。   Here, A5052P-H34 having a thickness of 4 mm is used as a base material, a welding current Iw of a spot method to be described later is 140 A, an arc time t is 5 seconds, Ar gas is used as a shielding gas G2, and an arc plasma gas FIG. 2 shows the result of performing single-sided arc spot welding using G gas and using Ar gas, a mixed gas of He and Ar containing 25 to 75% He, and He gas without using a filler metal. The gas flow rates of the arc plasma gas G1 and the shield gas G2 are each 10 L / min.

図2に示すように、アークプラズマ用ガスG1としてHe及びArの混合ガスのHe混合率(同一温度、圧力での総ガス体積にしめるHe体積%)が大きいものを使用したもの程溶込み深さPは大きくなり、特に、He混合率が50%以上のものを使用したもので顕著である。そして、Heガスを使用したもので最大である。アークプラズマ用ガスG1としてHe及びArの混合ガスのHe混合率が25%のものを使用したもので溶込み深さPは2.4mmであり、これは十分な溶込み深さであると判断できる。よって、本発明においては、アークプラズマ用ガスG1として、Heガス又はHeを25%以上含有するHe及びArの混合ガスを使用する。   As shown in FIG. 2, the depth of penetration increases as the gas G1 for arc plasma uses a mixture of He and Ar having a higher He mixing ratio (He volume% that makes the total gas volume at the same temperature and pressure). P increases, and is particularly noticeable when a material having a He mixing ratio of 50% or more is used. And it is the largest using He gas. The arc plasma gas G1 uses a mixture gas of He and Ar with a He mixing ratio of 25%. The penetration depth P is 2.4 mm, which is judged to be a sufficient penetration depth. it can. Therefore, in the present invention, He gas or a mixed gas of He and Ar containing 25% or more of He is used as the arc plasma gas G1.

また、シールドガスG2としては、Heよりも重い不活性ガス、例えばArガスを使用することができる。このとき、Arガスは空気よりも質量が重いため、シールド性の向上を図ることができる。例えばシールドガスG2としてHeガスを使用すると、Heガスは空気よりも質量が軽いため、シールド性を損なう要因になる。シールド性を改善するためにHeガス流量を増加させるとガスの流速が増し、乱流を引き起こすので、シールド性の改善には結びつかない。また、HeガスはArガスに比べ高価でありコスト増にもなる。よって、シールドガスG2としてはArガスを使用することが好ましい。このような理由により、本発明においては、溶接中に溶接部に供給するシールドガスG2として、Arを使用することが好ましい。   In addition, as the shielding gas G2, an inert gas heavier than He, for example, Ar gas can be used. At this time, since Ar gas has a mass heavier than air, the shielding performance can be improved. For example, when He gas is used as the shielding gas G2, the mass of He gas is lighter than that of air, so that the shielding property is impaired. Increasing the He gas flow rate in order to improve the shielding performance increases the gas flow velocity and causes turbulence, which does not lead to an improvement in shielding performance. In addition, He gas is more expensive than Ar gas and increases costs. Therefore, it is preferable to use Ar gas as the shielding gas G2. For these reasons, in the present invention, it is preferable to use Ar as the shielding gas G2 supplied to the weld during welding.

また、TIGで片面アークスポット溶接を行う際に凸状の溶接ビードを得る方法は、以下の2通りの方法が考えられる。一方は、溶融金属量を少なくし、凝固・収縮による体積減少を極力小さくするとともに、凝固・収縮で形成された凹部を、溶加材を添加して埋める方法であり、これは通常のアーク溶接でクレータ処理方法として使用されている。他方は、多くの溶加材を溶融部に添加して溶融金属を強制冷却し、形成される凹部を被溶接材表面よりもタングステン電極3側に位置させる方法である。この方法は、溶込み確保が前提とすれば、溶融時間(図16に示すt)を保持し、短時間で多くの溶加材を添加するためには溶加材を高速度で溶融池に添加する必要がある。高速度での溶加材添加は添加位置の変動による溶接ビード形状の悪化、溶加材と溶融金属の溶着による溶接作業性の悪化並びに溶融金属とタングステン電極3との溶着等のトラブル発生の要因になる。また、溶加材の送給速度を緩和するために太径溶加材(例えば線径1.6乃至2.4mm)を使用することも考えられるが、TIGにおいて太径溶加材を安定的に送給するワイヤ送給装置は実用化に至っていない。よって、クレータ処理方法が最も有効である。 Moreover, the following two methods can be considered as a method of obtaining a convex weld bead when performing single-sided arc spot welding with TIG. One is a method of reducing the amount of molten metal, minimizing the volume reduction due to solidification / shrinkage, and filling the recesses formed by solidification / shrinkage by adding filler metal, which is the usual arc welding Used as a crater processing method. The other is a method in which a large amount of filler material is added to the molten portion to forcibly cool the molten metal, and the formed recess is positioned closer to the tungsten electrode 3 than the surface of the material to be welded. In this method, if it is assumed that penetration is ensured, the melting time (t 1 shown in FIG. 16) is maintained, and in order to add a large amount of filler material in a short time, the filler material is melted at a high speed. It is necessary to add to. Addition of filler material at high speed may cause problems such as deterioration of weld bead shape due to change in addition position, deterioration of welding workability due to welding of filler metal and molten metal, and welding between molten metal and tungsten electrode 3 become. In addition, it is conceivable to use a large-diameter filler material (for example, a wire diameter of 1.6 to 2.4 mm) in order to reduce the feeding speed of the filler material. A wire feeding device for feeding to a wire has not been put into practical use. Therefore, the crater processing method is most effective.

ここで、溶接トーチ10を使用し、アークプラズマ用ガスG1としてHeを50体積%含有するHe及びArの混合ガス、シールドガスG2としてArを使用し、アークプラズマ用ガスG1及びシールドガスG2のガス流量を夫々10L/分とし、母材に板厚1mmのA5182P−Oを2枚重ね、溶加材にA5356WY−直径1.6mmを使用し、交流の溶接電源(図示せず)からタングステン電極3に、図3に示すように、夫々電流量が異なる初期電流Is、溶接電流Iw及びクレータ電流Icを順次供給し、溶接電流Iwが供給されている溶接電流時間から溶接電流Iwよりも低いクレータ電流Icが供給されているクレータ処理時間にわたって溶加材の添加を行う(以下、スロープ法という)ことによってアークスポット溶接を行い、引張せん断試験片を作成した。また、図16に示すスポット法で交流の溶接電源(図示せず)からタングステン電極3に溶接電流Iwを供給し、同様にアークスポット溶接を行い、引張せん断試験片を作成した。   Here, a welding torch 10 is used, a mixed gas of He and Ar containing 50% by volume of He as the arc plasma gas G1, and Ar is used as the shielding gas G2, and the gas of the arc plasma gas G1 and the shielding gas G2. The flow rate was 10 L / min, two A5182P-O sheets with a thickness of 1 mm were stacked on the base metal, A5356WY-1.6 mm in diameter was used for the filler metal, and the tungsten electrode 3 from an AC welding power source (not shown). In addition, as shown in FIG. 3, the initial current Is, the welding current Iw, and the crater current Ic having different current amounts are sequentially supplied, and the crater current lower than the welding current Iw from the welding current time during which the welding current Iw is supplied. Arc spot welding is performed by adding a filler material over the crater processing time during which Ic is supplied (hereinafter referred to as the slope method). , Was to create a tensile shear test piece. Further, a welding current Iw was supplied to the tungsten electrode 3 from an AC welding power source (not shown) by the spot method shown in FIG. 16, and arc spot welding was similarly performed to prepare a tensile shear test piece.

以下、スロープ法で片面アークスポット溶接を行う方法について説明する。図3に示すように、スロープ法においてタングステン電極3に供給される電流は、初期電流Is、溶接電流Iw及びクレータ電流Icであり、Iw>Icである。初期電流Isは特に溶接条件に基づく制約はない。初期電流時間をTs、アップスロープ時間をTu、溶接電流において被溶接材が溶融するまでの時間をT、被溶接材が溶融してからの時間をT(即ち溶接電流時間=T+T)、ダウンスロープ時間をTd、クレータ処理時間をTcとすると、アークタイムTはこれらの時間の合計、即ちT=Ts+Tu+T+T+Td+Tcである。 Hereinafter, a method for performing single-sided arc spot welding by the slope method will be described. As shown in FIG. 3, the current supplied to the tungsten electrode 3 in the slope method is an initial current Is, a welding current Iw, and a crater current Ic, and Iw> Ic. The initial current Is is not particularly limited based on welding conditions. The initial current time is Ts, the upslope time is Tu, the time until the welded material melts at the welding current is T 1 , and the time after the welded material melts is T 2 (ie, welding current time = T 1 + T 2 ) When the down slope time is Td and the crater processing time is Tc, the arc time T is the sum of these times, that is, T = Ts + Tu + T 1 + T 2 + Td + Tc.

溶加材は溶接電流Iwによって被溶接材が溶融した後、溶接電流時間からクレータ処理時間の途中までT+T秒間所定の送給速度で溶融池に添加される。被溶接材が溶融した後に溶加材の添加を開始し、クレータ処理時間の途中で溶加材の添加を終了することによって溶融金属の凝固を促進し溶融金属量を減少させ、これにより凝固時の収縮量を抑制することができる。更に、溶加材の添加を終了した後のクレータ処理時間を溶接の最終工程とし、この時間をTとすると、この最終工程において短時間のアーク印加で溶接ビードを修正する。以上の工程によりスロープ法で片面アークスポット溶接を行う。 After the material to be welded is melted by the welding current Iw, the filler material is added to the molten pool at a predetermined feed rate for T 2 + T 3 seconds from the welding current time to the middle of the crater processing time. After the material to be welded has melted, the addition of the filler material is started, and the addition of the filler material is terminated during the crater treatment time, thereby promoting the solidification of the molten metal and reducing the amount of molten metal, thereby The amount of shrinkage can be suppressed. Further, the crater processing time after completion of the addition of filler metal to a final step of welding, when the time T 4, to modify the weld bead in a short arc applied in this final step. Single-sided arc spot welding is performed by the slope method according to the above process.

上述の如く、スロープ法で片面アークスポット溶接を行った場合、図4(a)に示す断面マクロ写真のように、十分な大きさの溶融径を確保した凸状の溶接ビードが得られる。一方、スポット法で片面アークスポット溶接を行った場合に得られる溶接ビードは、図4(b)に示す断面マクロ写真のように、被溶接材の表面及び裏面の双方が凹状で、溶融金属の肉厚が板厚以下になっている。   As described above, when single-sided arc spot welding is performed by the slope method, a convex weld bead with a sufficiently large melting diameter is obtained as shown in a cross-sectional macro photograph shown in FIG. On the other hand, the weld bead obtained when single-sided arc spot welding is performed by the spot method has a concave shape on both the front and back surfaces of the material to be welded, as shown in the cross-sectional macrophotograph shown in FIG. The wall thickness is less than the plate thickness.

また、各引張せん断試験片について、引張せん断試験を行った結果、図5に示すように、スロープ法で片面アークスポット溶接を行って作成した引張せん断試験片は、溶接ビードの形状の改善と共に溶融径が増大した結果、スポット法で片面アークスポット溶接を行って作成した引張せん断試験片よりも引張せん断強度が30%弱向上しており、これにより、スロープ法で片面アークスポット溶接を行うことによって継手強度が向上することが分かる。   Moreover, as a result of performing the tensile shear test on each tensile shear test piece, as shown in FIG. 5, the tensile shear test piece prepared by performing single-sided arc spot welding by the slope method is melted together with the improvement of the shape of the weld bead. As a result of the increase in the diameter, the tensile shear strength is improved by a little less than 30% compared to the tensile shear test piece created by performing single-sided arc spot welding by the spot method. By this, by performing single-sided arc spot welding by the slope method It can be seen that the joint strength is improved.

次に、溶接トーチ10を使用し、アークプラズマ用ガスG1としてHeを75%含有するHe及びArの混合ガス、シールドガスG2としてArを使用し、母材に板厚1mmのA5182P−Oの3枚重ね、溶加材にA5356WY−直径2.4mmを使用し、スロープ法で片面アークスポット溶接を行った。また、同様に、スポット法で片面アークスポット溶接を行った。   Next, a welding torch 10 is used, a mixed gas of He and Ar containing 75% He as the arc plasma gas G1, Ar is used as the shielding gas G2, and 3 mm of A5182P-O having a plate thickness of 1 mm is used as the base material. One-sided arc spot welding was performed by a slope method using A5356WY-diameter of 2.4 mm as the filler material. Similarly, single-sided arc spot welding was performed by the spot method.

スロープ法で片面アークスポット溶接を行った場合、図6(a)に示すように、十分な大きさの溶融径を有する凸状の溶接ビードが得られる。一方、スポット法で片面アークスポット溶接を行った場合に得られる溶接ビードは、図6(b)に示すように、被溶接材の表面及び裏面ともに凹状で、溶融金属の肉厚が板厚以下になっている。   When single-sided arc spot welding is performed by the slope method, as shown in FIG. 6 (a), a convex weld bead having a sufficiently large melt diameter is obtained. On the other hand, as shown in FIG. 6 (b), the weld bead obtained when single-sided arc spot welding is performed by the spot method is concave on both the front and back surfaces of the material to be welded, and the thickness of the molten metal is less than the plate thickness. It has become.

これにより、本発明においては、図3に示す上述のスロープ法で片面アークスポット法を行うものとする。   Thereby, in this invention, the single-sided arc spot method shall be performed by the above-mentioned slope method shown in FIG.

次に、上述の如く構成された本実施形態に係る片面アークスポット溶接方法の動作について説明する。   Next, the operation of the single-sided arc spot welding method according to this embodiment configured as described above will be described.

溶接トーチ10の非消耗式電極挿入孔1bからアークプラズマ用ガスG1としてHeガス又はHeを25%以上含有するHe及びArの混合ガスを供給すると、アークプラズマ用ガスG1はコレット2下部に設けられた電極締め付け孔2aからトーチノズル1の先端部1aの内周面とコレット2の外周面とからなる環状路4を通じ、タングステン電極3周囲に流出する。Heガスは、ガスの解離電圧が高く、アークプラズマのエネルギー密度がArガスより高くアーク集中性が良好であるため、アークの集中性の向上を図ることができる。   When an arc plasma gas G1 is supplied from the non-consumable electrode insertion hole 1b of the welding torch 10 with He gas or a mixed gas of He and Ar containing 25% or more of He, the arc plasma gas G1 is provided below the collet 2. Then, it flows out from the electrode clamping hole 2 a to the periphery of the tungsten electrode 3 through an annular path 4 formed by the inner peripheral surface of the tip 1 a of the torch nozzle 1 and the outer peripheral surface of the collet 2. Since the He gas has a high gas dissociation voltage, the arc plasma has an energy density higher than that of the Ar gas, and the arc concentration is good, the arc concentration can be improved.

また、ガスノズルカップ5の内側にシールドガスG2としてArを供給すると、シールドガスG2はトーチノズル1の外周面とガスカップノズル5の内周面とからなる環状路6を通じ、アークプラズマ用ガスG1周囲全体を遮蔽する。Arガスは空気よりも質量が重いため、シールド性の向上を図ることができる。   Further, when Ar is supplied as the shielding gas G2 to the inside of the gas nozzle cup 5, the shielding gas G2 passes through the annular passage 6 formed by the outer peripheral surface of the torch nozzle 1 and the inner peripheral surface of the gas cup nozzle 5, and the entire periphery of the arc plasma gas G1. Shield. Since Ar gas has a heavier mass than air, the shielding performance can be improved.

溶接トーチ10にアークプラズマ用ガスG1及びシールドガスG2を供給した状態で、図3に示す模式図のように、交流電源(図示せず)からタングステン電極3に先ず初期電流Isを供給し、所望の時間(初期電流時間Ts)保持し、次に溶接電流Iwを供給する。そして、被溶接材が溶融した時点で溶融池に溶加材を所定の送給速度で添加する。溶接電流Iwを所望の時間(溶接電流時間T+T)保持し、次に、溶接電流Iwよりも低いクレータ電流Icへダウンスロープ時間Td経過後、移行する。これにより、タングステン電極3に流れる電流値はクレータ電流Icとなる。この状態を所望の時間保持した段階で溶加材の添加を終了し、クレータ電流Ic下で短時間(T)アークによって溶接ビードを修正する工程を行う。これによって、被溶接材表面よりタングステン電極3側に溶接金属が位置する凸状の溶接ビードが得られる。また、溶接電流時間からクレータ処理時間の途中まで溶加材を添加することによって溶融金属量を減少させ、これにより凝固時の収縮量を抑制することができる。 With the arc plasma gas G1 and the shielding gas G2 supplied to the welding torch 10, an initial current Is is first supplied to the tungsten electrode 3 from an AC power source (not shown) as shown in the schematic diagram of FIG. (Initial current time Ts) is maintained, and then the welding current Iw is supplied. Then, when the material to be welded is melted, the filler material is added to the molten pool at a predetermined feed rate. The welding current Iw is held for a desired time (welding current time T 1 + T 2 ), and then, after a lapse of the down slope time Td, the crater current Ic is lower than the welding current Iw. Thereby, the value of the current flowing through the tungsten electrode 3 becomes the crater current Ic. When this state is maintained for a desired time, the addition of the filler material is terminated, and a process of correcting the weld bead by a short time (T 4 ) arc under the crater current Ic is performed. Thereby, a convex weld bead is obtained in which the weld metal is positioned on the tungsten electrode 3 side from the surface of the workpiece. In addition, the amount of molten metal can be reduced by adding a filler metal from the welding current time to the middle of the crater treatment time, thereby suppressing the shrinkage during solidification.

本発明に係る片面アークスポット溶接方法は、図1に示す溶接トーチ10を使用し、アークプラズマ用ガスG1として質量が空気より軽くガスの解離電圧が高いHeガスか又はHeを25%以上含有するHe及びArの混合ガスを使用することでアークの集中性を高め、シールドガスG2として質量が空気より重いArを使用することでシールド性を高め、図3に示すスロープ法で片面アークスポット溶接を行うことにより、短時間で深い溶込みを実現し、溶接ビードが凸状であり信頼性の高い溶接部を得ることができる。   The single-sided arc spot welding method according to the present invention uses a welding torch 10 shown in FIG. 1, and contains 25% or more of He gas having a mass lower than air and having a high gas dissociation voltage as gas G1 for arc plasma. Increased arc concentration by using a mixed gas of He and Ar, increased shielding by using Ar, which has a heavier mass than air as the shielding gas G2, and single-sided arc spot welding using the slope method shown in FIG. By doing so, deep penetration can be achieved in a short time, and the weld bead has a convex shape and a highly reliable weld can be obtained.

次に、本発明の第2の実施形態に係る片面アークスポット溶接方法について説明する。図7は、本実施形態に係る片面アークスポット溶接方法における溶接電流と溶加材添加の関係を示す模式図である。なお、本実施形態において、溶接トーチ10並びにアークプラズマ用ガスG1及びシールドガスG2の構成は、図1に示す第1の実施形態と同様である。   Next, a single-sided arc spot welding method according to the second embodiment of the present invention will be described. FIG. 7 is a schematic diagram showing a relationship between welding current and filler material addition in the single-sided arc spot welding method according to the present embodiment. In the present embodiment, the configurations of the welding torch 10, the arc plasma gas G1, and the shield gas G2 are the same as those in the first embodiment shown in FIG.

次に、本実施形態の動作について説明する。図7に示すように、本実施形態のスロープ法における時間と電流との関係は、第1の実施形態と同様である。即ち、タングステン電極3に供給される電流は、初期電流Is、溶接電流Iw及びクレータ電流Icであり、Iw>Icである。初期電流Isは特に溶接条件に基づく制約はない。なお、アークタイムT、初期電流時間Ts、アップスロープ時間Tu、ダウンスロープ時間Td及びクレータ処理時間をTcについては図示を省略している。   Next, the operation of this embodiment will be described. As shown in FIG. 7, the relationship between time and current in the slope method of the present embodiment is the same as that of the first embodiment. That is, the current supplied to the tungsten electrode 3 is the initial current Is, the welding current Iw, and the crater current Ic, and Iw> Ic. The initial current Is is not particularly limited based on welding conditions. The arc time T, initial current time Ts, up slope time Tu, down slope time Td, and crater processing time Tc are not shown.

図7に示すように、溶加材は溶接電流Iwによって被溶接材が溶融した後、時間T(秒)の間送給速度Fw(m/分)で溶融池に添加される。ここまでは、第1の実施形態と同様である。本実施形態においては、次に、時間Tが経過した後、図7に示すA点の時点から、溶加材送給速度をFc(<Fw)に減少させる。この状態で時間T3(秒)の間溶加材を送給し、クレータ処理時間の途中で溶加材の送給を終了する。その後、時間T4(秒)経過後にクレータ処理が終了されることは第1の実施形態と同様である。 As shown in FIG. 7, the filler metal is added to the molten pool at a feeding speed Fw (m / min) for a time T 2 (second) after the material to be welded is melted by the welding current Iw. The process up to this point is the same as in the first embodiment. In the present embodiment, next, after the time T 2 has elapsed, the filler material feed rate is decreased to Fc (<Fw) from the point A shown in FIG. In this state, the filler material is fed for a time T3 (seconds), and the feeding of the filler material is terminated during the crater processing time. Thereafter, the crater process is terminated after the elapse of time T4 (seconds), as in the first embodiment.

上述の第1の実施形態で説明したように、電流を初期電流Is、溶接電流Iw、及び溶接電流より小さいクレ−タ電流Icと順次変化させ、溶加材を被溶接材が溶融してから添加しクレ−タ電流が流れている間に添加を終了することにより、所望の凸状の溶接部を形成することができる。しかし、溶接電流より小さいクレ−タ電流の領域では、溶融部に添加された溶加材量を溶融する速度が溶接電流の領域に比べて遅くなる。これに対して、被溶接材溶融に相当する溶加材添加量(溶加材送給速度)は、添加の開始から終了まで一定である。このため、条件によっては溶加材の供給が必要量に比べて過多となる場合がある。このような場合には、溶融金属部に冷たい溶加材が添加されることで凝固が促進され、溶加材溶融や溶融金属の湯流れが不釣り合いとなる結果、形成される溶接ビ−ドはより大きい凸状となる。   As described in the first embodiment, the current is sequentially changed to the initial current Is, the welding current Iw, and the crater current Ic smaller than the welding current, and the filler material is melted from the welded material. By adding and ending the addition while the crater current is flowing, a desired convex weld can be formed. However, in the region of the collector current smaller than the welding current, the speed at which the amount of the filler material added to the melted portion is melted is slower than in the region of the welding current. In contrast, the amount of filler material added (melting material feed rate) corresponding to the material to be welded is constant from the start to the end of the addition. For this reason, supply of a filler material may become excessive compared with a required amount depending on conditions. In such a case, the addition of a cold filler metal to the molten metal part promotes solidification, resulting in an unbalanced melt of the filler metal and molten metal flow, resulting in a weld bead being formed. Becomes more convex.

より大きい凸状ビ−ドが形成されると、溶融金属がタングステン電極と融着する可能性がある。融着した場合には溶接が中断されることがあり、また、溶接部へのタングステン巻き込み等を補修するための再溶接が必要となることもある。その他に、タングステン電極の再装着及び溶接ビ−ドの手直し等が必要となる場合もある。このように、溶加材の添加量が過多となることが溶接作業性を低下させる一因となる。以上のことから、本実施形態においては、電流が溶接電流Iwからクレ−タ電流Icに変化する時点(図7のA点)で溶加材送給速度を溶接電流域における送給速度Fwより小さいFcとすることとした。なお、本実施形態の説明においては、単位時間当たりの溶加材添加量の減少を溶加材(ワイヤ)送給速度の減少として表しているが、例えば溶加材の質量で表す等、溶加材送給速度以外の方法によることとしてもよい。   If a larger convex bead is formed, the molten metal may fuse with the tungsten electrode. In the case of fusion, welding may be interrupted, and re-welding may be required to repair the involvement of tungsten in the weld. In addition, it may be necessary to reattach the tungsten electrode and correct the weld bead. As described above, an excessive amount of the filler material is a cause of a decrease in welding workability. From the above, in the present embodiment, at the time when the current changes from the welding current Iw to the crater current Ic (point A in FIG. 7), the filler material feeding speed is determined from the feeding speed Fw in the welding current region. It was decided to use a small Fc. In the description of the present embodiment, the decrease in the amount of filler material added per unit time is expressed as a decrease in the filler material (wire) feed rate. It may be based on a method other than the material feed speed.

本実施形態における効果を確認するため、以下に示すように、クレータ電流における溶加材送給速度を0乃至50%の範囲で減少させて片面アークスポット溶接を行い、その際の溶接作業性、ビード形状及び余盛高さについての試験を行った。   In order to confirm the effect in the present embodiment, as shown below, the single-sided arc spot welding is performed by reducing the filler material feeding speed in the crater current in the range of 0 to 50%, and the welding workability at that time, The bead shape and extra height were tested.

本試験においては、母材として板厚1mmのA5182P−Oの2枚重ね、溶加材としてA5356WY−直径1.6mmを使用し、図7に示すスロープ法で片面アークスポット溶接を行った。溶接条件は、溶接電流が100A、クレ−タ電流が70A、及び、溶接電流時における溶加材送給速度Fwが250cm/分である。なお、表1において、◎及び○はいずれも良好の評価であるが、◎の方がより良好である。また、△は○に比べてやや劣る評価とした。   In this test, two sheets of A5182P-O having a plate thickness of 1 mm were used as the base material, A5356WY-1.6 mm in diameter was used as the filler material, and single-sided arc spot welding was performed by the slope method shown in FIG. The welding conditions are a welding current of 100 A, a crater current of 70 A, and a filler material feed speed Fw at the time of the welding current of 250 cm / min. In Table 1, ◎ and ○ are both good evaluations, but ◎ is better. Further, Δ was evaluated to be slightly inferior to ○.

ここで、溶接作業性について、クレータ電流Icにおける溶加材送給速度が過大となると、以下の現象が起こる場合がある。即ち、(1)溶加材の添加量と溶融、及びビ−ド形成がアンバランスとなり、クレータ電流Icにおいて溶融金属の盛り上がりが大きくなる。条件によってはタングステン電極と溶融金属が接触し溶接が中断する。(2)溶加材(ワイヤ)の溶融速度はクレ−タ電流への切り替わりで低下するが、添加速度は溶接電流相当速度の為に、ワイヤに衝撃が加わる。条件によってはワイヤ添加位置のずれが生じる。なお、このワイヤ添加位置のずれは、ビ−ド形状不良の一因となる。   Here, regarding the welding workability, if the filler material feed speed at the crater current Ic is excessive, the following phenomenon may occur. That is, (1) the amount of filler material added, melting, and bead formation become unbalanced, and the rise of molten metal increases in the crater current Ic. Depending on the conditions, the tungsten electrode and the molten metal come into contact and the welding is interrupted. (2) Although the melting rate of the filler material (wire) is lowered by switching to the critter current, the addition rate is a speed corresponding to the welding current, and therefore, an impact is applied to the wire. Depending on the conditions, the wire addition position may shift. The deviation of the wire addition position contributes to the bead shape failure.

以上のことから、溶接作業性の評価については、上記(1)及び(2)が共に認められなかった場合を◎、(2)の現象が認められた場合を○、並びに、(1)及び(2)が共に認められた場合を△とした。   From the above, for the evaluation of welding workability, ◎ when both of the above (1) and (2) are not recognized, ○ when the phenomenon of (2) is recognized, and (1) and A case where (2) was recognized together was indicated by Δ.

また、ビード形状について、溶接金属の最終凝固部と溶接前の被溶接材の表面との位置関係において、電極側に位置する場合を凸状、被溶接材側に位置する場合を凹状とする。これは、余盛高さによって表すことができる。被溶接材の表面に対して余盛高さが正の値であるときは凸状、負の値であるときは凹状である。なお、凹状ビードは、たとえ溶着金属部の厚さが大きくても、引張変形を受けた際に凹状部に特に応力が集中しやすいため、好ましくない。   In addition, regarding the bead shape, in the positional relationship between the final solidified portion of the weld metal and the surface of the welded material before welding, the bead shape is a convex shape, and the bead shape is a concave shape when located on the welded material side. This can be expressed by extra height. When the overfill height is a positive value with respect to the surface of the material to be welded, it is convex, and when the negative height is negative, it is concave. In addition, even if the thickness of the weld metal part is large, the concave bead is not preferable because stress tends to concentrate particularly on the concave part when subjected to tensile deformation.

表1に、クレータ電流における溶加材送給速度の減少率と、溶接作業性、ビード形状及び余盛高さについての試験結果との関係を示す。また、図8(a)乃至(d)に、減少率が0%、10%、30%及び50%の場合の溶接ビードの形状を示す断面マクロ写真を示す。   Table 1 shows the relationship between the rate of decrease in the filler material feed rate in the crater current and the test results on welding workability, bead shape, and surplus height. 8A to 8D show cross-sectional macro photographs showing the shape of the weld bead when the reduction rate is 0%, 10%, 30%, and 50%.

表1に示すように、溶加材送給速度を変化させない手法(減少率0%)では凸状の溶接ビ−ドは形成されるが、電流がクレ−タ電流へ変化する際に溶加材に若干の衝撃が発生することにより、添加位置の変動が生じる。このため、溶接作業性が若干劣る結果となった。これに対して、クレ−タ電流における溶加材添加量を溶接電流における添加量より減少させることにより溶接作業性が改善された。具体的には、溶加材の減少率を10%以上とすることで溶接作業性が良好域となり、20%以上とすることでより良好な溶接作業性が得られた。   As shown in Table 1, a convex welding bead is formed in the method (the reduction rate is 0%) in which the filler material feeding speed is not changed, but when the current is changed to the crater current, the welding is performed. When the material is slightly impacted, the addition position varies. For this reason, the welding workability was slightly inferior. On the other hand, welding workability was improved by reducing the addition amount of the filler material in the crater current from the addition amount in the welding current. Specifically, the welding workability was improved by setting the reduction rate of the filler metal to 10% or more, and better welding workability was obtained by setting it to 20% or more.

また、ビード形状については、溶加材減少率が0乃至40%のときに凸状ビードが得られたが、溶加材減少率を50%とするとビード形状が凹状となった。図8(a)乃至(c)に示すように、溶加材減少率が0%、10%及び30%のときは、いずれも溶接中央部が被溶接材の表面よりも上に位置しており、余盛高さと併せて良好な凸状のビード形状が得られた。これに対して、図8(d)に示すように、溶加材減少率が50%のときは、溶接中央部が被溶接材の表面より凹んでおり、余盛高さは負の値となった。以上のことから、ビード形状については、溶加材減少率が40%以下で良好であるという結果が得られた。   Concerning the bead shape, a convex bead was obtained when the filler material reduction rate was 0 to 40%, but when the filler material reduction rate was 50%, the bead shape became concave. As shown in FIGS. 8A to 8C, when the filler material reduction rate is 0%, 10%, and 30%, the center of the weld is located above the surface of the material to be welded. In addition, a good convex bead shape was obtained together with the height of surplus. On the other hand, as shown in FIG. 8 (d), when the filler material reduction rate is 50%, the weld center is recessed from the surface of the material to be welded, and the surplus height is a negative value. became. From the above, the result that the bead shape is good when the filler material reduction rate is 40% or less was obtained.

上記の試験結果により、クレータ電流における溶加材添加量を溶接電流における溶加材添加量に対して10乃至40%減少させ、60乃至90%とすることで、溶接作業性及びビード形状が共に良好な片面アークスポット溶接を行うことができる。また、溶加材添加量を20乃至40%減少させ、60乃至80%とすることで、より好ましい片面アークスポット溶接を行うことができる。   Based on the above test results, the welding material addition amount in the crater current is reduced by 10 to 40% with respect to the addition amount of the filler material in the welding current to 60 to 90%. Good single-sided arc spot welding can be performed. Moreover, more preferable single-sided arc spot welding can be performed by reducing the addition amount of the filler material by 20 to 40% to 60 to 80%.

なお、本実施形態においては、図7に示すように、A点の時点で溶加材送給速度をFwからFcへ階段状に1段階減少させているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図7のA点以降、溶加材送給速度を2段階以上の階段状に減少させることとしてもよく、連続的に減少させることとしてもよい。   In the present embodiment, as shown in FIG. 7, the filler material feeding speed is decreased by one step from Fw to Fc at the point A, but the present invention is limited to this. It is not a thing. For example, after point A in FIG. 7, the filler material feed speed may be decreased in two or more steps, or may be decreased continuously.

以下、本発明の効果を実証するための実施例について説明する。   Examples for demonstrating the effects of the present invention will be described below.

先ず、本発明の第1実施例について説明する。本実施例においては、溶接トーチ10を使用し、シールドガスG2としてArを使用し、アークプラズマ用ガスG1として、Heガス又はHeを50%以上含有するHe及びArの混合ガスを使用し、片面アークスポット溶接を行うことで引張せん断試験片を作成した。アークプラズマ用ガスG1及びシールドガスG2のガス流量は夫々10L/分とした。母材として板厚1乃至3mmのA5182−Oを貫通孔を設けずに下記表2に示す組み合わせで2枚重ねにし、溶加材としてA5356WYを使用した。下記表2に示す板厚組み合わせにおいて、例えば、1+2は、板厚1mmの母材と板厚2mmの母材を、板厚1mmの母材をアーク発生側に配して2枚重ねにしたことを示している。剥離試験では、試験片の両端をペンチで保持し、人力で引剥がし、剥離しないものを評価○とし、剥離したり接合が不可能だったりしたものを評価×とした。その結果を下記表2に示す。図9は1mmの板厚の母材を2枚重ねにして図3に示す第1の実施形態のスロープ法で片面アークスポット溶接を行ったときの溶接ビードの形状を示す断面マクロ写真である。   First, a first embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, a welding torch 10 is used, Ar is used as the shielding gas G2, He gas or a mixed gas of He and Ar containing 50% or more of He is used as the arc plasma gas G1, and one side Tensile shear specimens were prepared by arc spot welding. The gas flow rates of the arc plasma gas G1 and the shield gas G2 were each 10 L / min. A51822-O having a thickness of 1 to 3 mm as a base material was stacked in the combination shown in Table 2 below without providing a through hole, and A5356WY was used as a filler material. In the plate thickness combinations shown in Table 2 below, for example, 1 + 2 is a two-layer stack in which a base material with a thickness of 1 mm and a base material with a thickness of 2 mm are arranged on the arc generation side with a base material with a thickness of 1 mm. Is shown. In the peeling test, both ends of the test piece were held with pliers, peeled off manually, and those that did not peel were evaluated as “good”, and those that were peeled off or could not be joined were evaluated as “poor”. The results are shown in Table 2 below. FIG. 9 is a cross-sectional macrophotograph showing the shape of a weld bead when two base metals having a thickness of 1 mm are overlapped and single-sided arc spot welding is performed by the slope method of the first embodiment shown in FIG.

アークプラズマ用ガスG1として、Heガス及びHeを50%以上含有するHe及びArの混合ガスのいずれのガスを使用した場合においても、板厚1mm同士の同板厚組み合わせ、及び1mmの母材をアーク発生側に配した1mm+2mm及び1mm+3mmの板厚が異なるものの組み合わせが接合可能であった。これらにおいては、図9に示す板厚1mm同士を溶接した溶接ビードのように、十分な大きさの溶融径を有する凸状の溶接ビードが得られた。   When using any gas of He and Ar mixed gas containing 50% or more of He gas as the gas G1 for arc plasma, the same plate thickness combination of 1 mm thickness and a base material of 1 mm are used. A combination of 1 mm + 2 mm and 1 mm + 3 mm with different thicknesses arranged on the arc generation side could be joined. In these, a convex weld bead having a sufficiently large melt diameter was obtained, such as a weld bead in which plate thicknesses of 1 mm shown in FIG. 9 were welded.

次に、本発明の第2実施例について説明する。本実施例においては上述の第1実施例と同様のシールド条件において、母材として板厚1乃至3mmのA5182−Oを貫通孔を設けずに下記表3に示す組み合わせ、即ち同板厚の母材を3枚重ねにし、溶加材としてA5356WYを使用して図3に示す第1の実施形態のスロープ法で片面アークスポット溶接を行うことで剥離試験片を作成し、剥離評価を行った結果を下記表3に示す。評価方法は上述の第1実施例と同様である。   Next, a second embodiment of the present invention will be described. In this example, under the same shielding conditions as in the first example, A5182-O having a plate thickness of 1 to 3 mm as a base material is provided with the combinations shown in Table 3 below without providing a through hole, that is, a base having the same plate thickness. Results of peeling evaluation by creating a peel test piece by performing single-sided arc spot welding with the slope method of the first embodiment shown in FIG. 3 using A5356WY as a filler material by stacking three materials Is shown in Table 3 below. The evaluation method is the same as that in the first embodiment.

本発明に係る片面アークスポット溶接方法によって、1mmの板厚の母材を3枚重ねた組み合わせが接合可能であった。図10は1mmの板厚の母材を3枚重ねにして図3に示すスロープ法で片面アークスポット溶接を行ったときの溶接ビードの形状を示す断面マクロ写真である。1mmの板厚の母材を3枚重ねたものにおいては、図10に示すように、十分な大きさの溶融径を有する凸状の溶接ビードが得られた。   By the single-sided arc spot welding method according to the present invention, a combination of three 1 mm-thick base metals stacked could be joined. FIG. 10 is a cross-sectional macrophotograph showing the shape of the weld bead when three base metals having a thickness of 1 mm are stacked and single-sided arc spot welding is performed by the slope method shown in FIG. As shown in FIG. 10, a convex weld bead having a sufficiently large melt diameter was obtained when three base materials having a plate thickness of 1 mm were stacked.

次に、本発明の第3実施例について説明する。本実施例においては上述の第1実施例と同様のシールド条件において、母材として板厚1mmのA5052−H34を貫通孔を設けずに2枚重ねにし、溶加材としてA5356WYを使用して図3に示す第1の実施形態のスロープ法で片面アークスポット溶接を行うことで引張せん断試験片を作成した。また、RSWで接合によっても引張せん断試験片を作成した。これらの引張せん断試験片について引張せん断強度を測定した結果を図11に示す。図11に示すように、本発明に係る片面アークスポット溶接方法によって作成した引張せん断強度試験片は、RSWによって作成した引張せん断強度試験片と同等の引張せん断強度が得られる。なお、本発明に係る片面アークスポット溶接方法によって上述の条件で作成した引張せん断試験片の溶融径はいずれも8.0mmであった。   Next, a third embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, under the same shielding conditions as in the first embodiment, A5052-H34 having a plate thickness of 1 mm is stacked as a base material without providing a through hole, and A5356WY is used as a filler material. A tensile shear test piece was prepared by performing single-sided arc spot welding by the slope method of the first embodiment shown in FIG. Moreover, the tensile shear test piece was created also by joining with RSW. The results of measuring the tensile shear strength of these tensile shear test pieces are shown in FIG. As shown in FIG. 11, the tensile shear strength test piece prepared by the single-sided arc spot welding method according to the present invention can obtain the same tensile shear strength as the tensile shear strength test piece prepared by RSW. In addition, all the melt diameters of the tensile shear test piece created on the above-mentioned conditions with the single-sided arc spot welding method which concerns on this invention were 8.0 mm.

次に、本発明の第4実施例について説明する。本実施例においては上述の第1実施例と同様のシールド条件において、母材として板厚1乃至3mmのA5182−Oを下記表4に示す組み合わせで2枚又は3枚重ねにし、アーク発生側に位置する母材に所定の貫通孔を設け(3枚重ねの場合は最大でもアーク発生側に位置する母材の次に位置する母材までの2枚)、溶加材としてA5356WYを使用し、図3に示す第1の実施形態のスロープ法で貫通孔を通じて接合することで試験片を作成した。夫々の試験片について評価を行った結果を下記表4に示す。評価方法は上述の第1実施例と同様である。   Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, under the same shielding conditions as in the first embodiment, A5182-O having a thickness of 1 to 3 mm as a base material is stacked in two or three in the combinations shown in Table 4 below, and the arc generation side Predetermined through-holes are provided in the base material positioned (in the case of three stacked sheets, two sheets up to the base material positioned next to the base material positioned on the arc generating side at the maximum), A5356WY is used as the filler material, The test piece was created by joining through a through-hole by the slope method of 1st Embodiment shown in FIG. The results of evaluation for each test piece are shown in Table 4 below. The evaluation method is the same as that in the first embodiment.

アークプラズマ用ガスG1として、Heガス及びHeを50%以上含有するHe及びArの混合ガスのいずれのガスを使用した場合においても、アーク発生側に位置する母材に貫通孔を設けた場合、本発明に係る片面アークスポット溶接方法によって、板厚が異なるものの組み合わせでは薄板をアーク発生側に配した2mm+3mmまで可能であり、接合可能な板厚の組み合わせが拡大する。また、貫通孔を設けることで、被溶接材を溶融させる溶接電流Iwを低減することができ、溶接作業性の改善が可能になる。   When using any gas of He and Ar mixed gas containing 50% or more of He gas as the arc plasma gas G1, when a through hole is provided in the base material located on the arc generation side, With the single-sided arc spot welding method according to the present invention, combinations of different plate thicknesses are possible up to 2 mm + 3 mm in which a thin plate is arranged on the arc generation side, and the combinations of plate thicknesses that can be joined are expanded. Further, by providing the through hole, the welding current Iw for melting the material to be welded can be reduced, and the welding workability can be improved.

次に、本発明の第4実施例について説明する。本実施例においては上述の第1実施例と同様のシールド条件において、母材として板厚1mmのA5182P−Oを2枚重ねにし、溶加材としてA5356WY−直径1.6mmを使用して、図7に示す第2の実施形態のスロープ法で片面アークスポット溶接を行うことで試験片を作成した。溶接条件は、溶接電流が80A、クレ−タ電流が50A、溶接電流時における溶加材送給速度が260cm/分、及び、クレ−タ電流時における溶加材送給速度が220cm/分である。なお、溶加材送給速度の減少率は約15%である。   Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, under the same shielding conditions as in the first embodiment, two sheets of A5182P-O having a thickness of 1 mm are stacked as a base material, and A5356WY-1.6 mm in diameter is used as a filler material. The test piece was created by performing single-sided arc spot welding by the slope method of the second embodiment shown in FIG. The welding conditions are as follows: welding current is 80 A, crater current is 50 A, filler material feeding speed at the welding current is 260 cm / min, and filler material feeding speed at the crater current is 220 cm / min. is there. In addition, the decreasing rate of the filler material feeding speed is about 15%.

図12は、第4実施例において作成した試験片の断面マクロ写真である。本実施例においては、図12に示すように、良好な凸状の溶接ビードが得られた。また、作業性についても特に悪化は認められず良好であった。   FIG. 12 is a cross-sectional macrophotograph of the test piece created in the fourth example. In this example, as shown in FIG. 12, a good convex weld bead was obtained. The workability was also good with no particular deterioration.

次に、本発明の第5実施例について説明する。本実施例においては上述の第1実施例と同様のシールド条件において、母材として板厚2mmのA5182P−Oを2枚重ねにし、溶加材としてA5356WY−直径2.4mmを使用して、図7に示す第2の実施形態のスロープ法で片面アークスポット溶接を行うことで試験片を作成した。溶接条件は、溶接電流が220A、クレ−タ電流が110A、溶接電流時における溶加材送給速度が260cm/分、及び、クレ−タ電流時における溶加材送給速度が200cm/分である。なお、溶加材送給速度の減少率は約23%である。   Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, under the same shielding conditions as in the first embodiment, two sheets of A5182P-O having a thickness of 2 mm are stacked as a base material, and A5356WY-2.4 mm in diameter is used as a filler material. The test piece was created by performing single-sided arc spot welding by the slope method of the second embodiment shown in FIG. The welding conditions are as follows: welding current is 220 A, crater current is 110 A, filler material feeding speed at the welding current is 260 cm / min, and filler material feeding speed at the crater current is 200 cm / min. is there. In addition, the decreasing rate of the filler material feeding speed is about 23%.

図13は、第5実施例において作成した試験片の断面マクロ写真である。本実施例においては、図13に示すように、良好な凸状の溶接ビードが得られた。また、作業性についても特に悪化は認められず良好であった。   FIG. 13 is a cross-sectional macro photograph of the test piece prepared in the fifth example. In this example, as shown in FIG. 13, a good convex weld bead was obtained. The workability was also good with no particular deterioration.

次に、本発明の第6実施例について説明する。本実施例においては上述の第1実施例と同様のシールド条件において、母材として板厚1mmのA5182P−Oを3枚重ねにし、溶加材としてA5356WY−直径2.4mmを使用して、図7に示す第2の実施形態のスロープ法で片面アークスポット溶接を行うことで試験片を作成した。溶接条件は、溶接電流が170A、クレ−タ電流が80A、溶接電流時における溶加材送給速度が220cm/分、及び、クレ−タ電流時における溶加材送給速度が170cm/分である。なお、溶加材送給速度の減少率は約23%である。   Next, a sixth embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, under the same shielding conditions as in the first embodiment, three sheets of A5182P-O having a thickness of 1 mm are stacked as a base material, and A5356WY-2.4 mm in diameter is used as a filler material. The test piece was created by performing single-sided arc spot welding by the slope method of the second embodiment shown in FIG. The welding conditions are as follows: the welding current is 170 A, the crater current is 80 A, the filler material feeding speed at the welding current is 220 cm / min, and the filler material feeding speed at the crater current is 170 cm / min. is there. In addition, the decreasing rate of the filler material feeding speed is about 23%.

図14は、第6実施例において作成した試験片の断面マクロ写真である。本実施例においては、図14に示すように、良好な凸状の溶接ビードが得られた。また、作業性についても特に悪化は認められず良好であった。   FIG. 14 is a cross-sectional macrophotograph of the test piece created in the sixth example. In this example, as shown in FIG. 14, a good convex weld bead was obtained. The workability was also good with no particular deterioration.

本発明の第1実施形態に係る片面アークスポット溶接方法に使用する溶接トーチ10を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows the welding torch 10 used for the single-sided arc spot welding method which concerns on 1st Embodiment of this invention. アークプラズマ用ガスG1のHe混合率と溶込み深さの関係を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the relationship between the He mixing rate of the gas G1 for arc plasma, and the penetration depth. 本発明の第1実施形態に係る片面アークスポット溶接方法における溶接電流と溶加材添加の関係を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the relationship between the welding current and the filler material addition in the single-sided arc spot welding method according to the first embodiment of the present invention. (a)は図3に示すスロープ法で片面アークスポット溶接を行ったときの溶接ビードの形状を示す断面マクロ写真、(b)はスポット法で片面アークスポット溶接を行ったときの溶接ビードの形状を示す断面マクロ写真である。(A) is a cross-sectional macrophotograph showing the shape of a weld bead when single-sided arc spot welding is performed by the slope method shown in FIG. 3, and (b) is the shape of the weld bead when single-sided arc spot welding is performed by the spot method. FIG. 図3に示すスロープ法及びスポット法で片面アークスポット溶接を行って作成した引張せん断試験片の引張せん断強度を示すグラフである。It is a graph which shows the tensile shear strength of the tensile shear test piece created by performing single-sided arc spot welding with the slope method and spot method shown in FIG. (a)は母材を3枚重ねにして図3に示すスロープ法で片面アークスポット溶接を行ったときの溶接ビードの形状を示す断面マクロ写真、(b)は母材を3枚重ねにしてスポット法で片面アークスポット溶接を行ったときの溶接ビードの形状を示す断面マクロ写真である。(A) is a cross-sectional macrophotograph showing the shape of a weld bead when three base materials are stacked and single-sided arc spot welding is performed by the slope method shown in FIG. 3, and (b) is a stack of three base materials. It is a cross-sectional macro photograph which shows the shape of the weld bead when performing single-sided arc spot welding by the spot method. 本発明の第2実施形態に係る片面アークスポット溶接方法における溶接電流と溶加材添加の関係を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the relationship between the welding current and filler material addition in the single-sided arc spot welding method which concerns on 2nd Embodiment of this invention. (a)乃至(d)はクレータ電流における溶加材減少率を夫々0%、10%、30%及び50%としたときの溶接ビードの形状を示す断面マクロ写真である。(A) thru | or (d) is a cross-sectional macro photograph which shows the shape of a weld bead when the filler material reduction | decrease rate in a crater current is 0%, 10%, 30%, and 50%, respectively. 1mmの板厚の母材を2枚重ねにして図3に示すスロープ法で片面アークスポット溶接を行ったときの溶接ビードの形状を示す断面マクロ写真である。FIG. 4 is a cross-sectional macrograph showing the shape of a weld bead when two base metals having a thickness of 1 mm are stacked and single-sided arc spot welding is performed by the slope method shown in FIG. 3. 1mmの板厚の母材を3枚重ねにして図3に示すスロープ法で片面アークスポット溶接を行ったときの溶接ビードの形状を示す断面マクロ写真である。FIG. 4 is a cross-sectional macro photograph showing the shape of a weld bead when three base metals having a thickness of 1 mm are stacked and single-sided arc spot welding is performed by the slope method shown in FIG. 3. 引張せん断試験片について引張せん断強度を示すグラフである。It is a graph which shows the tensile shear strength about a tensile shear test piece. 1mmの板厚の母材を2枚重ねにして図7に示すスロープ法で片面アークスポット溶接を行ったときの溶接ビードの形状を示す断面マクロ写真である。It is a cross-sectional macro photograph which shows the shape of a weld bead when two base materials with a plate thickness of 1 mm are overlapped and single-sided arc spot welding is performed by the slope method shown in FIG. 2mmの板厚の母材を2枚重ねにして図7に示すスロープ法で片面アークスポット溶接を行ったときの溶接ビードの形状を示す断面マクロ写真である。It is a cross-sectional macro photograph which shows the shape of a weld bead when two base materials with a thickness of 2 mm are overlapped and single-sided arc spot welding is performed by the slope method shown in FIG. 1mmの板厚の母材を3枚重ねにして図7に示すスロープ法で片面アークスポット溶接を行ったときの溶接ビードの形状を示す断面マクロ写真である。FIG. 8 is a cross-sectional macrophotograph showing the shape of a weld bead when three base materials having a thickness of 1 mm are stacked and single-sided arc spot welding is performed by the slope method shown in FIG. 7. 従来の重ねTIGによる片面アークスポット溶接法を示す模式的概略図である。It is a schematic diagram which shows the single-sided arc spot welding method by the conventional overlap TIG. 従来の重ねTIGによる片面アークスポット溶接法の溶接電流と溶加材添加との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the welding current of the single-sided arc spot welding method by the conventional overlap TIG, and filler material addition.

符号の説明Explanation of symbols

1;トーチノズル
1a;先端部
1b;非消耗式電極挿入孔
2;コレット
2a;電極締め付け孔
3;タングステン電極
4;環状路
5;ガスノズルカップ
6;環状路
10;溶接トーチ
21;上板
22;下板
23;溶接ビード
31;ガスノズルカップ
32;スポット用付属ノズル
33;タングステン電極
34;溶加材挿入孔
41;溶加材
G1;アークプラズマ用ガス
G2;シールドガス
1; torch nozzle 1a; tip 1b; non-consumable electrode insertion hole 2; collet 2a; electrode clamping hole 3; tungsten electrode 4; annular path 5; gas nozzle cup 6; Plate 23; weld bead 31; gas nozzle cup 32; spot nozzle 33; tungsten electrode 34; filler material insertion hole 41; filler material G1; arc plasma gas G2;

Claims (4)

非消耗式電極及び前記非消耗式電極の周りに第1ガスを流して前記非消耗式電極を外部の雰囲気から遮蔽する第1ガス経路を有するトーチノズルと、このトーチノズルの周りを囲むように前記トーチノズルから間隔を設けて配置されたガスノズルカップと、このガスノズルカップと前記トーチノズルとの間に第2ガスを流して前記非消耗式電極及び前記第1ガスを大気から遮蔽する第2ガス経路と、を有する溶接トーチを使用し、前記第1ガスにHeガス又はHeを25体積%以上含有するHe及びArの混合ガス、前記第2ガスにHe以外の不活性ガスを使用し、前記非消耗式電極に交流電源から通電することによって、複数枚のアルミニウム又はアルミニウム合金の薄板が重ねられて構成された被溶接物をアークスポット溶接することを特徴とする片面アークスポット溶接方法。 A torch nozzle having a non-consumable electrode and a first gas passage for flowing the first gas around the non-consumable electrode to shield the non-consumable electrode from an external atmosphere, and the torch nozzle so as to surround the torch nozzle A gas nozzle cup disposed at a distance from the gas nozzle cup, and a second gas path for flowing the second gas between the gas nozzle cup and the torch nozzle to shield the non-consumable electrode and the first gas from the atmosphere. The non-consumable electrode using a welding torch having He gas or a mixed gas of He and Ar containing 25% by volume or more of He in the first gas, and an inert gas other than He in the second gas. By conducting current from an AC power source, arc spot welding is performed on a workpiece that is formed by stacking a plurality of aluminum or aluminum alloy thin plates. One side arc spot welding method and butterflies. 前記被溶接物を溶融して溶融池を形成する工程と、前記溶融池に溶加材を添加する工程と、を有することを特徴とする請求項1に記載の片面アークスポット溶接方法。 2. The single-sided arc spot welding method according to claim 1, further comprising: a step of melting the workpiece to form a molten pool; and a step of adding a filler material to the molten pool. 前記交流電源から通電される電流は、初期電流、溶接電流及びこの溶接電流よりも小さいクレータ電流の順に変更され、前記溶加材は前記被溶接材が溶融してから添加され、前記クレータ電流が流れている間に添加が終了することを特徴とする請求項2に記載の片面アークスポット溶接方法。 The current supplied from the AC power source is changed in the order of initial current, welding current and crater current smaller than the welding current, the filler material is added after the material to be welded is melted, and the crater current is The single-sided arc spot welding method according to claim 2, wherein the addition is completed while flowing. 前記クレータ電流の通電時における単位時間当たりの前記溶加材の添加量を、前記溶接電流の通電時における単位時間当たりの前記溶加材の添加量の60乃至90%とすることを特徴とする請求項3に記載の片面アークスポット溶接方法。 The addition amount of the filler material per unit time when the crater current is supplied is 60 to 90% of the addition amount of the filler material per unit time when the welding current is supplied. The single-sided arc spot welding method according to claim 3.
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