JP2015009275A - 溶接方法 - Google Patents

Abstract

【課題】２つの部材を継続的かつ機械的に高い許容荷重をもって互いに接合することができ、簡単かつ迅速な実行可能性によって際立った溶接方法を提供すること。【解決手段】好ましくは燃料システムの２つの部材である、２つの部材１，２の結着のための、特にタック溶接方法である溶接方法であって、前記両部材１，２の互いに結着されるべき範囲が、少なくとも１つの第１のエネルギーパルスによってそれぞれ加熱されるとともに、それぞれ部分的に溶融され、前記両部材１，２の部分的に溶融された範囲が、溶接継ぎ目５を形成しつつ互いに結着され、別のエネルギーパルスが、好ましくは前記溶接継ぎ目５の凝固後に、前記溶接継ぎ目５の中央部分のみが新たに溶融されるように前記溶接継ぎ目５へ向けられる。【選択図】図２

Description

本発明は、２つの部材を結着するための、特にタック溶接方法である方法に関するものである。

上述の種類の溶接方法は、現場において基本的に知られたものである。ここで、互いに結着されるべき部材の互いに接合すべき範囲が溶融されること、及びその後両部材が溶融された範囲において溶接継ぎ目を形成しつつ互いに接合されることが実証されている。特に、両部材の互いに接合されるべき表面範囲をレーザーの照射によって溶融することが実証されている。しかしながら、現場において知られた溶接方法によって生成可能な溶接継ぎ目の機械的な許容荷重及び耐久性は、改善の必要がある。

したがって、本発明は、２つの部材を継続的かつ機械的に高い許容荷重をもって互いに接合することができ、簡単かつ迅速な実行可能性によって際立った溶接方法を提供するという技術的な問題を基礎とするものである。

この技術的な問題の解決のために、本発明は、好ましくは燃料システムの２つの部材である、２つの部材の結着のための、特にタック溶接方法である溶接方法であって、前記両部材の互いに結着されるべき範囲が、少なくとも１つの第１のエネルギーパルスによってそれぞれ加熱されるとともに、それぞれ部分的に溶融され、前記両部材の部分的に溶融された範囲が、溶接継ぎ目を形成しつつ互いに結着され、別のエネルギーパルスが、好ましくは前記溶接継ぎ目の凝固後に、前記溶接継ぎ目の中央部分のみが新たに溶融されるように前記溶接継ぎ目へ向けられるようになっている。溶接継ぎ目の中央部分は、第１のエネルギーパルスによる負荷の後に両部材が互いに接合あるいは結着されている場合に、特に両部材の間の部分である溶接継ぎ目の部分を意味している。溶接継ぎ目の中央部分は、機械的に最も強く負荷を受ける溶接継ぎ目の範囲であることが分かる。

前記部材は、例えば、好ましくはガソリン直噴システム（ＧＤＩシステム）の燃料配管である。これら部材は、好ましくは同一の材料、例えば１つの実施形態に基づきステンレス鋼から成っている。これら部材をそれぞれ合成樹脂で形成することも可能である。基本的に、両部材を異なる材料、例えば異なる鋼で形成することが可能である。合目的には、互いに結合された部材が、溶接継ぎ目の形成前に互いに対して調整される。両部材が溶接継ぎ目を形成しつつ互いに接合されるか、あるいは互いに結着されることは、本発明の範囲においては、特に両部材が溶着式に互いに結合されることを意味している。

特に好ましくは、第１のエネルギーパルスのみで互いに結着された両部材の範囲がそれぞれ加熱（再加熱）され、部分的に溶融される。両部材の互いに結着される範囲がそれぞれ複数の第１のエネルギーパルスによって再加熱及び溶融されることが可能である。両部材の互いに結着される範囲は、合目的には、推奨されるべきは各部材の互いに溶着された各部材の壁部の範囲である。１つの実施形態によれば、第１の及び／又は別のエネルギーパルスは、エネルギーパルスの継続時間にわたって可変である。

１つの実施形態によれば、別のエネルギーパルスによって溶接継ぎ目の表面に隣接する体積セグメントが溶融される。合目的には、溶融された体積セグメントは、リングとして形成されているとともに、第１のエネルギーパルスによって、加熱され、及び／又は溶融された両部材の範囲で形成された溶接継ぎ目の表面の一部を形成している。本発明の範囲では、溶接継ぎ目の体積セグメントの表面から、各部材の加熱された範囲によって表面とは離反した部材の背側の方向へ温度勾配が形成されることが重要であり、部材の温度は、溶融された、表面側の体積セグメントから前記部材の背側へ減少する。

好ましくは、別のエネルギーパルスが、両部材の接合後、並びに第１のエネルギーパルスによって加熱及び／又は溶融された範囲の好ましくは部分的な凝固後、溶接継ぎ目へ向けられる。特に体積セグメントによって好ましくは径方向に包囲された溶接継ぎ目の一部が第１のエネルギーパルスの負荷の後にまだ凝固していない場合には、体積セグメントが別のエネルギーパルスによって溶融されるのが望ましい。これにより、例えば溶接継ぎ目の冷却により溶接継ぎ目に開けられ得るとともに溶接継ぎ目の耐久性を損ねる亀裂が閉じられる。基本的に、両部材の結着後、及び第１のエネルギーパルスによって溶融された両部材の範囲の凝固後に、複数の別のエネルギーパルスが溶接継ぎ目へ向けられることも可能である。特に好ましくは、単に別のエネルギーパルスのみが溶接継ぎ目へ向けられる。

本発明の範囲においては、第１のエネルギーパルス及び／又は別のエネルギーパルスが重要である。特に好ましくは、第１及び別のエネルギーパルスがそれぞれレーザーパルスである。基本的には、第１のエネルギーパルス及び／又は別のエネルギーパルスが「アークパルス、電流パルス、プラズマビームパルス、音波パルス、電子パルス」の群から選択されたエネルギーパルスであることが可能である。

好ましくは、第１のエネルギーパルス及び／又は別のエネルギーパルスが、同一のエネルギー源によって生成される。基本的には、第１及び／又は別のエネルギーパルスの生成のために、異なるパルス源、特に異なるレーザー源を用いることが可能である。

推奨されるべきは、好ましくはレーザー源であるエネルギー源の位置が、第１のエネルギーパルス及び／又は別のエネルギーパルスの両部材への配向時に不変あるいは変化しない。エネルギー源、好ましくはレーザー源が操作ユニットあるいは制御ユニットに接続されることが可能であり、エネルギー源、好ましくはレーザー源の位置及び／又は整向は、第１のエネルギーパルス及び／又は別のエネルギーパルスの両部材への照射時に変化しないか、あるいは不変である。

１つの実施形態によれば、別のエネルギーパルスは、第１のエネルギーパルスの２０〜２００ｍｓ後に部材へ向けられる。１つの好ましい実施形態によれば、別のエネルギーパルスは、第１のエネルギーパルスの４０〜１２０ｍｓ後に部材へ向けられる。別のエネルギーパルスが第１のエネルギーパルスの５０〜１００ｍｓ後に部材へ向けられることが可能である。本発明の範囲においては、特に完全な冷却及び／又は凝固の後に別のエネルギーパルスが溶接継ぎ目の金属部分へ向けられることが重要である。

１つの好ましい実施形態によれば、別のエネルギーパルスのエネルギーが第１のエネルギーパルスのエネルギーよりも小さい。これにより、両部材の壁範囲あるいは壁部が新たに溶融されることなく、溶接継ぎ目の中央部分のみが別のエネルギーパルスによって新たに溶融されることが保証される。別のエネルギーパルスによる溶接継ぎ目の中央部分の照射によって、溶接継ぎ目の弱化のおそれなく、溶接継ぎ目における亀裂を信頼性をもって閉じることが可能である。

合目的には、別のエネルギーパルスの直径が第１のエネルギーパルスの直径よりも小さい。特に好ましくは、特に部材の溶接継ぎ目側の壁部範囲を排除するか、あるいは最小化するために、別のエネルギーバルスによる溶接継ぎ目の中央部分の照射が溶接継ぎ目の中央部分にフォーカスされる。

溶接継ぎ目を追加的な溶接フラックスの付加なしに生じさせることが可能である。基本的に、溶接継ぎ目を溶接フラックスの供給の下で形成することが可能である。溶接フラックスは、好ましくは部材の壁部と同一の材料から成っている。

本発明は、本発明による方法により、２つの部材が継続的かつ機械的に安定して互いに結着され得るという認識に基づいている。本発明による方法により、好ましくは、溶接継ぎ目における、現場において知られた方法において溶接継ぎ目の冷却時にこの溶接継ぎ目の生成直後に生じる亀裂の発生が防止される。ここで、本発明による方法は、容易な実行性及び高い機能信頼性によって卓越している。これにより、溶接過程に続く溶接継ぎ目のチェックが非常に簡易であり、場合によってはこれを省略することが可能である。この点では、本発明による方法は、高い動作信頼性及び経済性によって卓越している。好ましくは、本発明による方法が迅速に実行可能であり、そのため、本発明による方法により、多数の溶接過程を驚くほど短時間に機能信頼性をもって実行することが可能である。

従来技術による溶接継ぎ目の平面図である。 本発明による方法で生成された溶接継ぎ目の平面図である。 本発明による方法で生成された溶接継ぎ目の、第１のエネルギーパルスの照射後の断面図である。 本発明による方法で生成された溶接継ぎ目の、別のエネルギーパルスの照射後の断面図である。

以下に、１つの実施例を示す添付図面に基づき本発明を詳細に説明する。

図１には２つの部材１，２が示されており、これら部材は、従来技術において知られた溶接方法に基づく溶接継ぎ目３によって互いに接合されている。溶接継ぎ目３が亀裂４を有しているのが認識でき、この亀裂４によって、部材１，２が信頼性をもって互いに結着されていないように弱化されている。

本発明による方法により、亀裂なく形成され、両部材１，２が図２に基づき信頼性をもって互いに接合される溶接継ぎ目５を生じさせることができる。第１のレーザーパルスによって、部材１の表面７に隣接する範囲８が、本実施の形態に基づき、かつ、図３に示されているように、加熱され、溶融される。さらに、部材１は、図３及び図４に示された、同様に加熱され、溶接継ぎ目５を形成しつつ溶融された範囲８を有する部材２に結着されるものである。溶接継ぎ目５は、本実施の形態に基づき、壁材料あるいは部材１，２の材料によって、溶融された範囲８に形成されている。

溶接継ぎ目５の中央部分９が当該溶接継ぎ目５の凝固によって形成される材料に起因して特別な応力下にあるとともに、中央部分９の材料の凝固によって、図３に示されているように亀裂６が形成されかねないということが分かる。中央部分９の他のレーザーパルスでの照射により、中央部分９の体積セグメント１０が新たに溶融されることで、中央部分９の凝固後に形成された亀裂６が閉じられる。これにより、図４に基づく溶接継ぎ目５が亀裂のない溶接継ぎ目５として形成される。本実施の形態によれば、他のレーザーパルスは、第１のレーザーパルスよりも小さなエネルギーを有している。

１，２ 部材
３ 溶接継ぎ目
４ 亀裂
５ 溶接継ぎ目
６ 亀裂
７ 部材の表面
８ 溶融された範囲
９ 中央部分
１０ 体積セグメント

Claims (11)

1. 好ましくは燃料システムの２つの部材である、２つの部材（１，２）の結着のための、特にタック溶接方法である溶接方法であって、
   前記両部材（１，２）の互いに結着されるべき範囲が、少なくとも１つの第１のエネルギーパルスによってそれぞれ加熱されるとともに、それぞれ部分的に溶融され、
   前記両部材（１，２）の部分的に溶融された範囲（８）が、溶接継ぎ目（５）を形成しつつ互いに結着され、
   別のエネルギーパルスが、好ましくは前記溶接継ぎ目（５）の凝固後に、前記溶接継ぎ目（５）の中央部分（９）のみが新たに溶融されるように前記溶接継ぎ目（５）へ向けられることを特徴とする溶接方法。
2. 前記別のエネルギーパルスによって、前記溶接継ぎ目の表面（７）に隣接する体積セグメント（１０）が溶融されることを特徴とする請求項１記載の溶接方法。
3. 前記別のエネルギーパルスが、前記両部材（１，２）の接合後、並びに前記第１のエネルギーパルスによって加熱及び／又は溶融された前記範囲（８）の好ましくは部分的な凝固後、前記溶接継ぎ目（５）へ向けられることを特徴とする請求項１又は２記載の溶接方法。
4. 前記エネルギーパルスがレーザーパルスであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の溶接方法。
5. 前記第１のエネルギーパルス及び／又は前記別のエネルギーパルスが、同一のエネルギー源、好ましくはレーザー源によって生成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の溶接方法。
6. 前記エネルギー源の位置、好ましくはレーザー源の位置が、前記第１のエネルギーパルス及び／又は前記別のエネルギーパルスの前記両部材（１，２）への配向時に不変であるかあるいは変化しないことを特徴とする請求項５記載の溶接方法。
7. 前記別のエネルギーパルスが、前記第１のエネルギーパルスの２０〜２００ｍｓ後に前記部材（１，２）へ向けられることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の溶接方法。
8. 前記別のエネルギーパルスのエネルギーが前記第１のエネルギーパルスのエネルギーよりも小さいことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の溶接方法。
9. 前記別のエネルギーパルスの直径が前記第１のエネルギーパルスの直径よりも小さいことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の溶接方法。
10. 前記溶接継ぎ目（５）が追加的な溶接フラックスの付加なしに生じることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の溶接方法。
11. 前記溶接継ぎ目（５）が溶接フラックスの供給の下で形成されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の溶接方法。

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