JP2009150497A - 溶接スタッド - Google Patents

Abstract

【課題】薄いパネルが被溶接部材であっても適正に溶接できる溶接スタッドを提供する。
【解決手段】溶接スタッド１０は、被溶接部材に溶接される溶接フランジ１１と溶接フランジに一体に形成された部分１３とを有し、溶接フランジ１１は、溶接される側の表面の外縁部が、一定幅の環状部１４で平坦に形成され、環状部１４から中心に向けて円錐に形成された円錐凹部１５が設けられ、環状部１４のみが被溶接部材に溶接される。
【選択図】図２

Description

本発明は、溶接スタッドに関し、特に、薄いパネルへの溶接に適合した溶接スタッドに関する。

被溶接部材に溶接される溶接フランジと溶接フランジに一体に形成された部分とを有する溶接スタッドは、例えば、特許文献１（特開昭６３−３１３６７５号公報）に記載されている。

特開昭６３−３１３６７５号公報 特表２００６−５０２３５９号公報（国際公開第２００４／０３３９２３号） 実開平６−０６６８７２号公報 特開昭５６−１３４６１２号公報（英国特許出願公開第２０６５０１１号明細書） 米国特許第３６１７７１０号明細書

例えば、特許文献１に記載されるような公知の溶接スタッドは、溶接フランジの中心部に放電アークが集中して、被溶接部材が薄いパネルである場合、その溶接部分が薄くなって強度が低下し、最悪の場合、その部分が穴があいてしまうおそれがある。図１（Ａ）及び（Ｂ）を参照して説明する。図１（Ａ）において、溶接スタッド１の溶接フランジ２には、溶接面の中心に、溶接フランジ２の他の部分より突出した円形の溶接部３が形成されている。かかる構成の溶接フランジ２を有する溶接スタッド１を、被溶接部材５に溶接すると、符号６で示すように、アーク６が溶接部３と、その下面の被溶接部材５の部分とに集中して発生する。アーク６の集中によって、溶接部３だけでなく、被溶接部材５の部分も溶融する。従って、図１（Ｂ）に図示のように、被溶接部材５の溶融部分７は、その厚さが減少して、強度が低下する。被溶接部材が薄いパネルである場合、その溶融部分７で穴があいてしまうおそれがある。

特許文献２及び３に記載の溶接スタッドは、溶接フランジの溶接される側の表面が、その外縁部で溶接リング形状に形成され、中央部分では円形凹部が形成されている。かかる溶接スタッドでは、溶接フランジにリング形状の溶接部分を形成する手間がかかり、溶接スタッドを高価にしてしまう。

特許文献４に記載の溶接スタッドは、溶接フランジの溶接される側の表面の外縁部から少し内側に他の部分から突出した溶接リング形状が形成されて、中央部分には円形凹部が形成されている。かかる溶接スタッドでも、溶接フランジにリング形状の溶接部分を形成する手間がかかり、また、溶接スタッドを高価にしてしまう。特許文献５に記載の溶接スタッドは、溶接フランジが無く、丸棒状の溶接部分の溶接端面に球形状の凹部が形成されている。かかる溶接スタッドでは、溶接端面の接触部分の面積が小さく、十分な溶接強度を得るのには長い溶融時間を必要とし、被溶接部材が薄いパネルの場合、穴があくおそれがある。

従って、本発明の目的は、薄いパネルが被溶接部材であっても適正に溶接できる溶接スタッドを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明によれば、被溶接部材に溶接される溶接フランジと溶接フランジに一体に形成された部分とを有する溶接スタッドであって、溶接フランジは、溶接される側の表面の外縁部が、一定幅の環状部で平坦に形成され、環状部から中心に向けて円錐に形成された円錐凹部が設けられ、環状部のみが前記被溶接部材に溶接される、ことを特徴とする溶接スタッドが提供される。

上記構成によって、放電アークが中央に集中することがなくなり、薄いパネルが被溶接部材であっても、被溶接部材の溶接部分が薄くなったり、穴があいたりすることが阻止される。また、溶接フランジの中心部分は、放電アークが生成されないので、高い強度のまま維持され、溶接フランジの中心部分にボルト等の一体に形成された部分がある場合、その部分の強度は高いまま維持される。

上記溶接スタッドにおいて、円錐凹部の傾斜角度は１２〜１３度であるのが好ましい。溶接フランジは、１３ｍｍの外径で、厚さが２ｍｍの円板形状で形成され、円錐凹部の環状部に隣接する部分の直径が１０ｍｍで成り、円錐凹部の頂部は、環状部の溶接表面から１．２ｍｍの高さにあるのが好ましい。溶接フランジに一体に形成された部分は、溶接フランジの中心部から立ち上がるボルトにすることができる。ボルトは、例えばＭ６（６ｍｍ）の雄ねじを有するものにすることができる。

以下、図２並びに図３（Ａ）及び（Ｂ）を参照して、本発明の１実施形態に係る溶接スタッド１０を説明する。溶接スタッド１０は、パネル等の被溶接部材に溶接される溶接面を提供する溶接フランジ１１と、溶接フランジと一体に形成された部分であって他の取付部材に取付けられるボルト１３とを有する。ボルト１３は、他の形状に形成されていてもよい。例えば、ボルト１３の部分は、一定高さの軸部とその端部の頭部とから成るＩ形状の棒状部で形成されたＩ型スタッドとして形成されてもよい。溶接スタッド１０は、少なくとも溶接フランジ１１の部分は、スタッド溶接が可能な金属材料で形成される。

溶接フランジ１１は、全体として、厚くはない、一定厚さ（Ｔ）で、直径（Ｄ１）の円板形状に形成される。溶接フランジ１１の溶接側の表面の外縁部は、一定幅の環状部１４として形成されており、環状部１４の表面は、溶接可能なように平坦に形成されている。溶接フランジ１１の溶接面側において、環状部１４から内側の部分は、中心に向けて円錐になった円錐凹部１５として形成されている。このため、溶接フランジ１１の溶接側の表面は、環状部１４のみが被溶接部材に溶接される。ボルト１３は、溶接フランジ１１の中心部すなわち円錐凹部１５が形成された部分から立ち上がるように形成される。

上記のように形成することによって、溶接フランジ１１では、環状部１４のみが被溶接部材に溶接されて面積強度が向上し、溶接フランジ１１の中心部の円錐凹部１５によって中心部での溶接が行われず、中心部お避けて外縁部のみを溶接する事でアーク熱による母材への熱影響を最小限に抑えながら溶接可能となる。図３の（Ａ）及び（Ｂ）を参照して説明する。図３（Ａ）において、溶接スタッド１０に通電して溶接フランジ１１と被溶接部材５の間に溶接アーク６を生成すると、アーク６は円錐凹部１５の部分では生成されにくくなり、大半の放電アーク６が環状部１４の部分でのみ生成されて、そのアーク部分において、被溶接部材５の部分及び環状部１４を溶融する。従って、図３（Ｂ）に図示のように、環状部１４の部分で溶接され、円錐凹部１５の部分では、被溶接部材５の部分においても殆ど溶融の影響が出ない。従って、放電アークが中央に集中することがなくなり、薄いパネルが被溶接部材であっても、被溶接部材の溶接部分が薄くなったり、穴があいたりすることが阻止される。

図示の実施形態において、円錐凹部１５の傾斜角度（α）は１２〜１３度である。溶接フランジの外径（Ｄ１）は、１３ｍｍであり、厚さ（Ｔ）は２ｍｍである。円錐凹部１５は、環状部１４に隣接する部分の直径（Ｄ２）が１０ｍｍであり、円錐凹部１５の頂部すなわち中心は、環状部１４の溶接表面から１．２ｍｍの高さにある。上記のように、円錐凹部１５の角度（α）を１２度〜１３度にすると、溶接時において円錐凹部１５の部分での放電アークの生成が殆どなく、外縁部側の環状部１４のみでの溶接が良好に行えた。溶接フランジ１１の厚さが２ｍｍであっても、円錐凹部１５によってボルト１３の根元部分にはアークが殆ど生成されず、ボルト１３の根元部分の強度を高く確保した設計が可能になる。従って、現在用いられている、１３ｍｍ外径フランジのスタッドと同じ寸法で設計することが可能になり、これにより被溶接部材を設計変更することなく置き換えできる利点がある。勿論、他の設備面でも現行の設備を変更することなく使用可能である。

比較のために、図１に図示の公知の溶接スタッド１において、溶接フランジ２の外径を１３ｍｍとして、被溶接部材５として薄いパネルに溶接した。その場合、被溶接部材５の溶接面の直径が中心から９ｍｍとなり、厚さ０．７ｍｍ以下の被溶接部材では溶接部分が更に薄くなってしまい、ボルトに他の部材を組み付けたとき、溶接スタッド１が被溶接部材５から抜けしてしまった。これは、溶接フランジ２の場合、中心部より９ｍｍの直径でアークを発生させて溶接するため、溶接時の発熱による被溶接部材の劣化と溶融があり、溶着後の板厚減少で溶接部強度が低下したもの考えられる。

なお、溶接フランジ１１に一体に形成された部分としての、溶接フランジ１１の中心部から立ち上がるボルト１３は、例えば、Ｍ６（６ｍｍ）の雄ねじを有するものにできる。

公知の溶接スタッドを被溶接部材に溶接する様子を示しており、（Ａ）は溶接時の状態を示す断面図、（Ｂ）は溶接後の状態を示す断面図である。 本発明の１実施形態に係る溶接スタッドの正面図である。 図２の溶接スタッドを被溶接部材に溶接する様子を示しており、（Ａ）は溶接時の状態を示す断面図、（Ｂ）は溶接後の状態を示す断面図である。

符号の説明

１ 公知の溶接スタッド
２ 溶接フランジ
３ 溶接部
５ 被溶接部材
６ 放電アーク
７ 被溶接部材の溶融部分
１０ 本発明の実施形態に係る溶接スタッド
１１ 溶接フランジ
１３ ボルト（溶接フランジと一体に形成された部分）
１４ 環状部
１５ 円錐凹部

Claims (5)

1. 被溶接部材に溶接される溶接フランジと該溶接フランジに一体に形成された部分とを有する溶接スタッドであって、
   前記溶接フランジは、溶接される側の表面の外縁部が、一定幅の環状部で平坦に形成され、前記環状部から中心に向けて円錐に形成された円錐凹部が設けられ、前記環状部のみが前記被溶接部材に溶接される、ことを特徴とする溶接スタッド。
2. 請求項１に記載の溶接スタッドにおいて、前記円錐凹部の傾斜角度が１２〜１３度である、ことを特徴とする溶接スタッド。
3. 請求項１に記載の溶接スタッドにおいて、前記溶接フランジは、１３ｍｍの外径で、厚さが２ｍｍの円板形状で形成されており、前記円錐凹部の前記環状部に隣接する部分の直径が１０ｍｍで成り、円錐凹部の頂部は、前記環状部の溶接表面から１．２ｍｍの高さにある、ことを特徴とする溶接スタッド。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に溶接スタッドにおいて、前記溶接フランジに一体に形成された部分は、該溶接フランジの中心部から立ち上がるボルトである、ことを特徴とする溶接スタッド。
5. 前記ボルトは、Ｍ６（６ｍｍ）の雄ねじを有する、ことを特徴とする溶接スタッド。

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