JP2009241116A - Welding method of metallic material and joined body of metallic material - Google Patents
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Description
本発明は、金属材の溶接方法及び金属材の接合体に関する。 The present invention relates to a metal material welding method and a metal material joined body.
従来、例えば鉄道車両構体の外板として用いる金属体の溶接方法では、スポットシーラによって金属材を接合することによって接合体の水密性及び気密性を確保していた。しかしながら、スポットシーラは有機物であるため、経年変化による劣化の問題がある。また、近年では、有機物の使用を極力排除すべきという環境的な背景もある。そこで、スポットシーラに代えて、レーザ溶接による連続溶接部を形成することにより、金属材の接合体の水密性及び気密性を確保する技術がある(例えば特許文献1参照)。
しかしながら、レーザ溶接を用いた連続溶接部によって金属材の接合と封止とを両立させようとする場合、連続溶接部を形成するために必要な入熱が増大し、接合体における歪みの発生が問題となる。また、レーザ溶接時に金属材間の厳格な隙間管理が要求され、治具の導入などが必須となるため、作業性の点で解決すべき課題があった。 However, when trying to achieve both the joining and sealing of the metal material by continuous welding using laser welding, the heat input required to form the continuous welding increases, and distortion occurs in the joined body. It becomes a problem. Further, since strict gap management between metal materials is required at the time of laser welding and introduction of a jig is essential, there is a problem to be solved in terms of workability.
本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、作業性に優れると共に、接合体の歪みを抑えつつ水密性・気密性を十分に確保できる金属材の接合方法及び金属材の接合体を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and has excellent workability and a metal material joining method and a metal material joint capable of sufficiently ensuring water tightness and air tightness while suppressing distortion of a joined body. The purpose is to provide a body.
上記課題の解決のため、本発明に係る金属材の溶接方法は、互いに重ね合わせた金属材の溶接方法であって、所定の接合ラインに沿って金属材の重ね合わせ部分に電気抵抗スポット溶接によるスポット溶接部を形成する工程と、スポット溶接部に沿って金属材にレーザ溶接による連続溶接部を形成する工程と、を備えたことを特徴としている。 In order to solve the above-mentioned problems, a metal material welding method according to the present invention is a method for welding metal materials that are superposed on each other, and is performed by electrical resistance spot welding on a superposed portion of metal materials along a predetermined joining line. The method includes a step of forming a spot weld and a step of forming a continuous weld by laser welding on a metal material along the spot weld.
この金属材の溶接方法では、接合体の接合強度は、スポット溶接部によって十分に確保され、接合ラインの封止は、連続溶接部によって実現される。したがって、連続溶接部のみによって金属材の接合と封止とを両立させる場合とは異なり、金属材の重ね合わせ部分への入熱を低減させることが可能となるため、接合体の歪みを抑えつつ水密性・気密性を十分に確保できる。また、レーザ溶接を行うに先立って電気抵抗スポット溶接を行うことで、先に形成したスポット溶接部を重ね合わせ部分の固定手段として機能させることができる。したがって、レーザ溶接の際に、隙間管理のための治具や仮固定が不要となり、作業性にも優れたものとなる。 In this metal material welding method, the joint strength of the joined body is sufficiently ensured by the spot welded portion, and the sealing of the joint line is realized by the continuous welded portion. Therefore, unlike the case where both the joining and sealing of the metal material are made compatible only by the continuous welded portion, it is possible to reduce the heat input to the overlapped portion of the metal material, thereby suppressing the distortion of the joined body. Sufficient watertightness and airtightness can be secured. Further, by performing electrical resistance spot welding prior to laser welding, the previously formed spot weld can be made to function as a fixing means for the overlapping portion. Therefore, when performing laser welding, a jig for gap management and temporary fixing are unnecessary, and the workability is excellent.
また、スポット溶接部を結ぶように連続溶接部を形成することが好ましい。この場合、スポット溶接部によって金属材間の隙間が低減した部分をレーザ溶接するので、好適な連続溶接部を形成できる。また、スポット溶接部と連続溶接部とが結合することで、接合体の強度が高められる。 Moreover, it is preferable to form a continuous welding part so that a spot welding part may be tied. In this case, since the portion where the gap between the metal materials is reduced by the spot welded portion is laser-welded, a suitable continuous welded portion can be formed. Moreover, the strength of the joined body is increased by combining the spot weld and the continuous weld.
また、レーザ溶接の際、金属材におけるレーザ照射位置に向けてフィラーワイヤを供給することが好ましい。この場合、レーザ溶接において金属材の隙間に対する許容範囲が広くなるため、より簡単に接合体の水密性・気密性を確保できる。 Moreover, it is preferable to supply a filler wire toward the laser irradiation position in a metal material at the time of laser welding. In this case, since the allowable range for the gap between the metal materials is widened in laser welding, the watertightness and airtightness of the joined body can be more easily ensured.
また、本発明に係る金属材の接合体は、互いに重ね合わせた金属材の接合体であって、所定の接合ラインに沿って金属材の重ね合わせ部分に形成された電気抵抗スポット溶接によるスポット溶接部と、スポット溶接部に沿って形成されたレーザ溶接による連続溶接部と、を備えたことを特徴としている。 Further, the metal material joined body according to the present invention is a metal material joined body superposed on each other, and is spot welded by electric resistance spot welding formed on a superposed portion of the metal material along a predetermined joining line. And a continuous welded portion formed by laser welding formed along the spot welded portion.
この金属材の接合体では、スポット溶接部によって接合強度が十分に確保され、連続溶接部は接合ラインの封止部として機能する。したがって、連続溶接部のみによって金属材の接合と封止とを両立させる場合とは異なり、金属材の重ね合わせ部分への入熱が低減しており、歪みを抑えつつ水密性・気密性を十分に確保できる。 In this metal material joined body, the joint strength is sufficiently ensured by the spot welded portion, and the continuous welded portion functions as a sealing portion of the joining line. Therefore, unlike the case where both the joining and sealing of the metal material are achieved only by the continuous welded portion, the heat input to the overlapping portion of the metal material is reduced, and the water tightness and air tightness are sufficiently suppressed while suppressing the distortion. Can be secured.
また、連続溶接部は、スポット溶接部を結ぶように形成されていることが好ましい。この場合、接合体の強度を一層高めることができる。 Moreover, it is preferable that the continuous welding part is formed so that a spot welding part may be tied. In this case, the strength of the joined body can be further increased.
本発明によれば、作業性に優れると共に、接合体の歪みを抑えつつ水密性・気密性を十分に確保できる。 According to the present invention, workability is excellent, and water tightness and air tightness can be sufficiently secured while suppressing distortion of the joined body.
以下、図面を参照しながら、本発明に係る金属材の溶接方法及び金属材の接合体の好適な実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of a metal material welding method and a metal material joint according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明に係る金属材の溶接方法の一実施形態を用いて製作された接合体を示す斜視図である。同図に示すように、接合体1は、重ね合わせた2つの外板2,2を接合してなる部材であり、例えば鉄道車両の側構体を構成する幕パネル・腰パネル・吹寄せパネル等として用いられるものである。
FIG. 1 is a perspective view showing a joined body manufactured by using one embodiment of a metal material welding method according to the present invention. As shown in the figure, the joined
外板2,2は、例えばステンレス鋼によって形成され、例えば1mm程度の厚さを有している。外板2,2は、ステンレス鋼の他、アルミ合金、高張力鋼、その他の一般的な金属鋼材から形成される場合もある。外板2,2の重ね合わせ部分3には、例えば鉄道車両の長手方向に沿う接合ラインLが設けられており、接合ラインLに沿って溶接及び封止がなされている。
The
より具体的には、この外板2,2の重ね合わせ部分3には、電気抵抗スポット溶接によるスポット溶接部11と、レーザ溶接による連続溶接部12とが形成されている。スポット溶接部11は、接合ラインLに沿って所定の間隔をもって一直線状に複数形成され、外板2,2同士を強固に接合している。
More specifically, a spot welded
一方、連続溶接部12は、接合ラインLに沿ってスポット溶接部11を結ぶように直線状に形成されている。スポット溶接部11と連続溶接部12とが結合する部分では、図2に示すように、接合体1の内部で面内方向に扁平に形成されるスポット溶接部11の略中心を通るように、連続溶接部12が接合体の厚さ方向に形成されている。
On the other hand, the
連続溶接部12は、例えば車両外面となる接合体1の一方面1a側から、例えば車両内面となる接合体の他方面1b側まで貫通している。これにより、連続溶接部12は、外板2,2同士の接合強度を強化する他、外板2,2を接合ラインLに沿って封止する封止部として機能し、接合体1の水密性・気密性を確保している。
The
続いて、上述した外板2,2の溶接方法について説明する。
Then, the welding method of the outer plate |
この溶接にあたっては、まず、被接合体となる外板2,2を用意し、これを定盤(不図示)で重ね合わせる。次に、外板2,2に電気抵抗スポット溶接を施す。電気抵抗スポット溶接にあたっては、図3に示すように、溶接電源21に接続された一対の電極22,22を導入する。そして、接合ラインL上の所定の位置を電極22,22の先端で挟み、局所的に電流及び圧力を付与することにより、スポット溶接部11を形成する。その後、電極22,22の位置を接合ラインLに沿って移動させながら、同様の作業を繰り返すことにより、スポット溶接部11を所定の間隔で複数形成する。
In this welding, first, the
スポット溶接部11を形成した後、外板2,2にレーザ溶接を施す。レーザ溶接にあたっては、図4に示すように、レーザ溶接装置31を導入する。レーザ溶接装置31は、加工ヘッド32と、フィラー供給装置33と、走査装置34とを含んで構成されている。加工ヘッド32からは、波長1.064μm、出力約4.0kWのYAGレーザ光35が出射され、フィラー供給装置33からは、パイプ36を介して外板2,2と同材質のフィラーワイヤ37がYAGレーザ光35の照射位置38に向けて供給される。走査装置34は、例えば0.5m/minの速度で加工ヘッド32を接合ラインLに沿って走査する。
After the
また、図示しないが、レーザ溶接にあたっては、レーザ照射位置38の近傍にアシストガスを供給するガス供給装置が導入される。フィラー供給装置33のパイプ36及びガス供給装置のノズルは加工ヘッド32に固定され、加工ヘッド32と共に移動可能となっている。
Although not shown, a gas supply device for supplying assist gas is introduced near the
このようなレーザ溶接装置31を用いてYAGレーザ光35の照射位置38を接合ラインLに沿って走査することにより、接合ラインL上には、スポット溶接部11を結ぶように直線状の連続溶接部12が順次形成される。これにより、図1に示した接合体1が完成する。
By scanning the
以上説明したように、この金属材の溶接方法では、接合体1の接合強度は、スポット溶接部11によって十分に確保され、接合ラインLの封止は、連続溶接部12によって実現される。したがって、連続溶接部12のみによって外板2,2の接合と封止とを両立させる場合とは異なり、外板2,2の重ね合わせ部分3への入熱を低減させることが可能となるため、接合体1の歪みを抑えつつ水密性・気密性を十分に確保できる。
As described above, in this metal material welding method, the joining strength of the joined
また、レーザ溶接を行うに先立って電気抵抗スポット溶接を行うことで、先に形成したスポット溶接部11を重ね合わせ部分3の固定手段として機能させることができる。したがって、レーザ溶接の際に、隙間管理のための治具や仮固定が不要となり、作業性にも優れたものとなる。
Further, by performing electrical resistance spot welding prior to laser welding, the previously formed
更に、この金属材の溶接方法では、スポット溶接部11の略中心を結ぶように連続溶接部12を形成している。これにより、スポット溶接部11によって外板2,2の隙間が低減した部分をレーザ溶接できるので、好適な連続溶接部を形成できる。また、スポット溶接部11と連続溶接部12とが結合することで(図2参照)、接合体1の強度が高められる。
Furthermore, in this metal material welding method, the continuous welded
また、この金属材の溶接方法では、レーザ溶接の際、レーザ照射位置38に向けてフィラーワイヤ37を供給している。これにより、レーザ溶接において外板2,2の隙間に対する許容範囲が広くなるため、より簡単に接合体1の水密性・気密性を確保できる。
In this metal material welding method, the
本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば上述した実施形態では、接合ラインLに沿ってスポット溶接部11を一直線状に形成し、スポット溶接部11を結ぶように連続溶接部12を形成しているが、スポット溶接部は、接合ラインLに対して一定の幅を持たせて形成してもよく、連続溶接部は、必ずしもスポット溶接部と結合していなくてもよい。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above-described embodiment, the spot welded
図5は、変形例に係る接合体を示す斜視図である。同図に示す接合体41では、例えば接合ラインLを跨ぐようにスポット溶接部11が千鳥状に形成され、スポット溶接部11の間の略中央部分を通るように、接合ラインLに沿って連続溶接部12が形成されている。なお、連続溶接部12は、千鳥状のスポット溶接部11のうちの一方の列のスポット溶接部11を結ぶように形成されていてもよく、双方の列のスポット溶接部11をそれぞれ結ぶように2列に形成してもよい。
FIG. 5 is a perspective view showing a joined body according to a modification. In the joined
1…接合体、2…外板(金属材)、3…重ね合わせ部分、11…スポット溶接部、12…連続溶接部、37…フィラーワイヤ、38…照射位置、L…接合ライン。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
所定の接合ラインに沿って前記金属材の重ね合わせ部分に電気抵抗スポット溶接によるスポット溶接部を形成する工程と、
前記スポット溶接部に沿って前記金属材にレーザ溶接による連続溶接部を形成する工程と、
を備えたことを特徴とする金属材の溶接方法。 A method for welding metal materials stacked on top of each other,
Forming a spot welded portion by electric resistance spot welding on the overlapping portion of the metal material along a predetermined joining line;
Forming a continuous weld by laser welding on the metal material along the spot weld;
A method for welding a metal material, comprising:
所定の接合ラインに沿って前記金属材の重ね合わせ部分に形成された電気抵抗スポット溶接によるスポット溶接部と、
前記スポット溶接部に沿って形成されたレーザ溶接による連続溶接部と、
を備えたことを特徴とする金属材の接合体。 It is a joined body of metal materials superimposed on each other,
A spot welded portion formed by electrical resistance spot welding formed on the overlapping portion of the metal material along a predetermined joining line;
A continuous weld by laser welding formed along the spot weld;
A metal-material joined body characterized by comprising:
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