JP2016083691A

JP2016083691A - 溶接方法

Info

Publication number: JP2016083691A
Application number: JP2014219834A
Authority: JP
Inventors: 貴晴鈴木; Takaharu Suzuki
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 2014-10-29
Filing date: 2014-10-29
Publication date: 2016-05-19
Also published as: EP3020496B1; EP3020496A1

Abstract

【課題】強度をより大きくすることができる溶接方法を提供する。【解決手段】本発明のある実施形態に係る溶接方法は、第１部材１０と第２部材２０を溶接する溶接方法である。第１部材１０の厚さは、第２部材２０の厚さよりも小さく、第１部材１０および第２部材２０の少なくとも一方の溶接を行う部分は、曲面および凹凸面の少なくとも一方を有する。溶接方法は、第１部材１０と溶加材１０６を溶融させて、第１部材１０に第１ビード３０を形成する工程と、第１ビード３０と第２部材２０と溶加材１０６を溶融させて、第１ビード３０と第２部材２０を溶接する工程とを含む。【選択図】図３

Description

本発明は、金属部材同士を接続する溶接方法に関する。

金属部材同士を接続する技術として溶接技術が広く用いられている。溶接方法の一例として、例えば、アーク溶接がある（例えば、特許文献１）。アーク溶接は、気体中の放電現象（アーク放電）を利用して金属部材同士を接続する溶接方法である。

特開平５−２３８５６号公報

上記のような溶接技術は様々な技術分野で用いられているが、これら溶接の強度をより大きくすることで、より強度の大きい金属製品を得ることができる。

本発明は、強度をより大きくすることができる溶接方法を提供することを目的とする。

本発明のある実施形態に係る溶接方法は、第１部材と第２部材を溶接する溶接方法であって、前記第１部材の厚さは、前記第２部材の厚さよりも小さく、前記第１部材および前記第２部材の少なくとも一方の溶接を行う部分は、曲面および凹凸面の少なくとも一方を有し、前記溶接方法は、前記第１部材と溶加材を溶融させて、前記第１部材に第１ビードを形成する工程と、前記第１ビードと前記第２部材と溶加材を溶融させて、前記第１ビードと前記第２部材を溶接する工程とを含む。

ある実施形態において、前記第２部材の厚さは、前記第１部材の厚さの１．５倍以上大きくてもよい。

ある実施形態において、前記第１部材と前記第１ビードを足した厚さは、前記第２部材の厚さと概ね同じであってもよい。

ある実施形態において、前記第１ビードと前記第２部材を溶接する前記工程において第２ビードが形成され、前記第２ビードの断面積は、前記第１ビードの断面積よりも大きくてもよい。

ある実施形態において、前記第２ビードは、ウィービングにより形成されてもよい。

ある実施形態において、アーク溶接により前記第１ビードが形成されるとともに、前記第１ビードと前記第２部材が溶接されてもよい。

ある実施形態において、前記第１部材に前記第１ビードを形成する前記工程においては、前記第１部材と前記第２部材は溶接されず、前記第１ビードと前記第２部材を溶接する前記工程において、前記第１部材と前記第２部材は溶接されてもよい。

本発明のある実施形態に係る金属製品の製造方法は、前記溶接方法を含む金属製品の製造方法である。

本発明のある実施形態に係る金属製品は、前記溶接方法を用いて溶接された前記第１部材と前記第２部材を含む金属製品である。

本発明のある実施形態に係る車両は、前記溶接方法を用いて溶接された前記第１部材と前記第２部材を含む車両である。

本発明のある実施形態によれば、厚さの小さい第１部材に第１ビードを形成し、その第１ビードと第２部材を溶接することにより、溶接強度をより大きくすることができる。厚さの小さい第１部材に予め第１ビードを形成することにより、第１部材側と第２部材側の熱容量の差を小さくすることができ、溶接を容易に行うことができる。また、第１部材および第２部材の少なくとも一方が曲面および凹凸面の少なくとも一方を有する場合でも、より大きな溶接強度を得ることができる。

例えば、第２部材の厚さは第１部材の厚さの１．５倍以上大きくてもよい。第１部材と第２部材の厚さの差が大きい場合でも、厚さの小さい第１部材に第１ビードを予め形成することにより、第１部材側と第２部材側の熱容量の差を小さくすることができ、溶接を容易に行うことができる。

例えば、第１部材と第１ビードを足した厚さは、第２部材の厚さと概ね同じであってもよい。厚さを概ね同じにすることにより、第１部材側および第２部材側の熱容量を同程度にすることができ、溶接をより容易に行うことができる。

例えば、第１ビードと第２部材を溶接する工程において形成される第２ビードの断面積は、第１ビードの断面積よりも大きくてもよい。溶接の面積を大きくすることで、溶接強度をより大きくすることができる。

例えば、第２ビードは、ウィービングにより形成されてもよい。第２ビードをウィービングにより形成することにより、より広い面積で溶接を行うことができる。

例えば、アーク溶接により第１ビードが形成されるとともに、第１ビードと第２部材が溶接されてもよく、アーク溶接においてより大きな溶接強度を実現することができる。

例えば、第１部材に第１ビードを形成する工程においては、第１部材と第２部材は溶接されず、第１ビードと第２部材を溶接する工程において、第１部材と第２部材は溶接されてもよい。第１部材と第２部材を溶接する前に、厚さの小さい第１部材に予め第１ビードを形成することにより、第１部材側と第２部材側の熱容量の差を小さくすることができ、溶接を容易に行うことができるとともに、溶接強度を大きくすることができる。

本発明のある実施形態に係る金属製品の製造方法は、上述の溶接方法を含む製造方法であり、これにより、より大きな強度を有する金属製品が製造される。

本発明のある実施形態に係る金属製品は、上述の溶接方法を用いて形成され、これにより、より大きな強度を有する金属製品が得られる。

本発明のある実施形態に係る車両は、上述の溶接方法を用いて溶接された第１部材と第２部材を含み、これにより、より大きな強度を有する車両が得られる。

本発明の実施形態に係る溶接機を示す図である。本発明の実施形態に係る第１部材と第２部材の溶接方法を示すフローチャートである。（ａ）から（ｃ）は、本発明の実施形態に係る第１部材と第２部材の溶接方法を示す図である。（ａ）から（ｃ）は、本発明の実施形態に係る第１部材と第２部材の溶接方法を示す図である。本発明の実施形態に係るそれぞれが曲面を有する第１部材および第２部材を溶接した状態を示す図である。（ａ）から（ｃ）は、本発明の実施形態に係る第１部材と第２部材の溶接方法を示す図である。（ａ）から（ｃ）は、本発明の実施形態に係る第１部材と第２部材の溶接方法を示す図である。本発明の実施形態に係るそれぞれが凹凸面を有する第１部材および第２部材を溶接した状態を示す図である。本発明の実施形態に係るそれぞれが平面形状を有する第１部材および第２部材を溶接した状態を示す図である。本発明の実施形態に係る溶接方法を用いて製造した自動二輪車を示す図である。本発明の実施形態に係るフロントフェンダーを示す図である。（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態に係る曲面を有するフェンダー本体と平板状のステーを溶接した状態を示す図である。本発明の実施形態に係るヘッドパイプとメインフレームを溶接した状態を示す図である。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る溶接方法を説明する。以下の実施形態は例示であり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。実施形態の説明においては、同様の構成要素には同様の参照符号を付し、重複する場合にはその説明を省略する。

まず、本発明の実施形態に係る溶接機を説明する。図１は、本実施形態に係る溶接機１００を示す図である。図１に示す溶接機１００は、半自動アーク溶接機である。ここでは、半自動アーク溶接機を例示するが、本発明は半自動アーク溶接機に限定されず、例えば、アーク溶接ロボット、手動溶接機等にも本発明は適用可能である。

図１を参照して、溶接機１００は、溶接トーチ１０１と、送給機１０２と、ワイヤリール１０３と、電源装置１０４と、ガスボンベ１０５とを備える。この例では、第１部材１０と第２部材２０を溶接する。第１および第２部材１０および２０の材料としては任意の金属を用いることができ、例えば、鋼、ステンレス、アルミニウム等である。

溶接トーチ１０１は、溶接が行われる第１および第２部材１０および２０に対して、溶加材、電流、シールドガス等の供給を行う器具である。

送給機１０２は、溶加材であるワイヤ１０６を溶接トーチ１０１に送り込む。ワイヤリール１０３にはワイヤ１０６が糸巻き状に巻かれており、送給機１０２により引き出されて、ホース１１１を介して溶接トーチ１０１に供給される。

送給機１０２には、電源装置１０４から導電線１１４を介して電流が供給される。また、送給機１０２には、ガスボンベ１０５から配管１１５を介してシールドガスが供給される。シールドガスとしては、例えば、不活性ガス、炭酸ガス、または不活性ガスと炭酸ガスの混合ガスが用いられる。電流およびシールドガスは、ワイヤ１０６と同じくホース１１１を介して溶接トーチ１０１に供給される。第１部材１０は導電線（グランド線）１１６を介して電源装置１０４に接続される。なお、送給機１０２と電源装置１０４は一体に構成されていてもよい。

溶接を行うとき、溶接トーチ１０１の先端から延びるワイヤ１０６と、第１および第２部材１０および２０の少なくとも一方との間にアーク放電が発生し、ワイヤ１０６と部材とが溶融してビードが形成される。

図２は、本実施形態に係る第１部材１０と第２部材２０の溶接方法を示すフローチャートである。図３（ａ）から図３（ｃ）は、本実施形態に係る第１部材１０と第２部材２０の溶接方法を示す断面図である。図３に示す例では、第１部材１０の厚さｔ１は第２部材２０の厚さｔ２よりも小さく、第１部材１０の溶接を行う部分は曲面を有している。本実施形態に係る溶接方法では、溶接を行う部材同士の厚さが互いに異なり、また、溶接を行う部分が曲面を有している場合でも、強度のより大きい溶接を行うことができる。

溶接手順として、まず、図３（ａ）に示すように、厚さが小さく曲面を有する第１部材１０と、ワイヤ１０６（図１）とをアーク放電により溶融させて、第１部材１０に第１ビード３０を形成する（ステップＳ１１）。第１ビード３０は、例えば、図の紙面に垂直な方向に沿って形成される。この段階では第１部材１０と第２部材２０は溶接されず、第１部材１０のみに第１ビード３０を形成する。このため、溶接時に供給する熱量は、厚さが小さい第１部材１０の特性のみを考慮して設定すればよいので、容易に第１ビード３０を形成することができる。また、熱量を適切に設定できることにより、第１部材１０の広い面積に第１ビード３０を形成することができる。これにより、例えば、特定の１部分に応力が集中することを抑制することができ、強度をより大きくすることができる。例えば、第１ビード３０の応力が集中する部分が、断面の両サイドの２箇所になり、これにより強度をより大きくすることができる。

次に、図３（ｂ）に示すように、第１ビード３０の近傍に第１部材２０を位置させる。第２部材２０の厚さｔ２は第１部材１０の厚さｔ１よりも大きいが、厚さの小さい第１部材１０に第１ビード３０を予め形成しておくことにより、第１部材１０側と第２部材２０側の熱容量の差を小さくすることができ、溶接を容易に行うことができる。例えば、第２部材２０の厚さｔ２が第１部材１０の厚さｔ１の１．５倍以上大きい場合の溶接においても、第１部材１０に第１ビード３０を予め形成しておくことにより、第１部材１０側と第２部材２０側の熱容量の差を小さくすることができ、溶接を容易に行うことができる。また、第１部材１０と第１ビード３０を足した厚さｔ３と、第２部材２０の厚さｔ２とが概ね同じになるように第１ビード３０を形成した場合は、第１部材１０側および第２部材２０側の熱容量を同程度にすることができ、溶接をより容易に行うことができる。

なお、この例では、第２部材２０は第１ビード３０に接触していないが、接触していてもよい。また、第２部材２０は第１部材１０に接触していてもよいし、接触していなくてもよい。また、この例では、第１部材１０の曲面部分と第２部材２０の平面部分とが接触しているため、第１部材１０と第２部材２０の間にはクリアランスｃが生じている。

次に、図３（ｃ）に示すように、第１ビード３０と第２部材２０とワイヤ１０６（図１）をアーク放電により溶融させて、第２ビード４０を形成し、第１ビード３０と第２部材２０を溶接する（ステップＳ１２）。第２ビード４０は、例えば、第１ビード３０の形成方向に沿って形成される。この第１ビード３０と第２部材２０を溶接する工程において、第１部材１０と第２部材２０は溶接される。

このように、第１部材１０に第１ビード３０を予め形成し、その第１ビード３０と第２部材２０を溶接することにより、溶接強度をより大きくすることができる。特に、第１部材１０が曲面を有して、第１部材１０と第２部材２０の間にクリアランスｃが生じる場合でも、より大きな溶接強度を得ることができる。

なお、図３（ｃ）の例では、第１部材１０は第２ビード４０に接触していないが、接触していてもよい。例えば、第１ビード３０全体を覆うように第２ビード４０を形成して、第２ビード４０と第１部材１０が接触するようにしてもよい。第２ビード４０は、例えばウィービングにより形成してもよく、これにより、より広い面積での溶接を行いやすくすることができる。

また、図３（ｃ）の例では、第２ビード４０の断面積が第１ビード３０の断面積よりも大きくなっている。例えば、第１および第２ビード３０および４０の断面形状が概ね円形状を有する場合は、第２ビード４０の断面の半径は、第１ビード３０の断面の半径よりも大きくする。このようにすることで、溶接の面積を大きくすることができ、溶接強度をより大きくすることができる。

また、第１部材１０の曲面は、第２部材２０が配置される方向に向かって凸となる形状であったが、凹となる形状であってもよい。この場合も、第１部材１０と第２部材２０の間にクリアランスｃが生じ得るが、本実施形態に係る溶接方法を用いることにより、より大きな溶接強度を得ることができる。

このように、本実施形態に係る溶接方法を用いて第１部材１０と第２部材２０が溶接された金属製品が製造される。本実施形態に係る溶接方法を含む製造方法により、より大きな強度を有する金属製品を得ることができる。

なお、図３の例では、第１部材１０が曲面を有していたが、第２部材２０が曲面を有していてもよい。図４（ａ）から図４（ｃ）は、曲面を有する第２部材２０と第１部材１０との溶接方法を示す断面図である。図４に示す例では、第１部材１０の厚さｔ１は第２部材２０の厚さｔ２よりも小さく、第２部材２０の溶接を行う部分は曲面を有している。

この場合も、まず、図４（ａ）に示すように、厚さが小さい第１部材１０と、ワイヤ１０６（図１）とをアーク放電により溶融させて、第１部材１０に第１ビード３０を形成する。第１ビード３０は、例えば、図の紙面に垂直な方向に沿って形成される。この段階では第１部材１０と第２部材２０は溶接されず、第１部材１０のみに第１ビード３０を形成する。このため、溶接時に供給する熱量は、厚さが小さい第１部材１０の特性のみを考慮して設定すればよいので、容易に第１ビード３０を形成することができる。また、熱量を適切に設定できることにより、第１部材１０の広い面積に第１ビード３０を形成することができる。これにより、例えば、特定の１部分に応力が集中することを抑制することができ、強度をより大きくすることができる。例えば、第１ビード３０の応力が集中する部分が、断面の両サイドの２箇所になり、これにより強度をより大きくすることができる。

次に、図４（ｂ）に示すように、第１ビード３０の近傍に第１部材２０を位置させる。第２部材２０の厚さｔ２は第１部材１０の厚さｔ１よりも大きいが、厚さの小さい第１部材１０に第１ビード３０を予め形成しておくことにより、第１部材１０側と第２部材２０側の熱容量の差を小さくすることができ、溶接を容易に行うことができる。例えば、第２部材２０の厚さｔ２が第１部材１０の厚さｔ１の１．５倍以上大きい場合の溶接においても、第１部材１０に第１ビード３０を予め形成しておくことにより、第１部材１０側と第２部材２０側の熱容量の差を小さくすることができ、溶接を容易に行うことができる。また、第１部材１０と第１ビード３０を足した厚さｔ３と、第２部材２０の厚さｔ２とが概ね同じになるように第１ビード３０を形成した場合は、第１部材１０側および第２部材２０側の熱容量を同程度にすることができ、溶接をより容易に行うことができる。

なお、この例では、第２部材２０は第１ビード３０に接触していないが、接触していてもよい。また、第２部材２０は第１部材１０に接触していてもよいし、接触していなくてもよい。また、この例では、第１部材１０の平面部分と第２部材２０の曲面部分とが接触しているため、第１部材１０と第２部材２０の間にはクリアランスｃが生じている。

次に、図４（ｃ）に示すように、第１ビード３０と第２部材２０とワイヤ１０６（図１）をアーク放電により溶融させて、第２ビード４０を形成し、第１ビード３０と第２部材２０を溶接する。第２ビード４０は、例えば、第１ビード３０の形成方向に沿って形成される。この第１ビード３０と第２部材２０を溶接する工程において、第１部材１０と第２部材２０は溶接される。

このように、第１部材１０に第１ビード３０を予め形成し、その第１ビード３０と第２部材２０を溶接することにより、溶接強度をより大きくすることができる。特に、第２部材２０が曲面を有して、第１部材１０と第２部材２０の間にクリアランスｃが生じる場合でも、より大きな溶接強度を得ることができる。

なお、図４（ｃ）の例では、第１部材１０は第２ビード４０に接触していないが、接触していてもよい。例えば、第１ビード３０全体を覆うように第２ビード４０を形成して、第２ビード４０と第１部材１０が接触するようにしてもよい。第２ビード４０は、例えばウィービングにより形成してもよく、これにより、より広い面積での溶接を行いやすくすることができる。

また、図４（ｃ）の例では、第２ビード４０の断面積が第１ビード３０の断面積よりも大きくなっている。例えば、第１および第２ビード３０および４０の断面形状が概ね円形状を有する場合は、第２ビード４０の断面の半径は、第１ビード３０の断面の半径よりも大きくする。このようにすることで、溶接の面積を大きくすることができ、溶接強度をより大きくすることができる。

また、第２部材２０の曲面は、第１部材１０が配置される方向に向かって凸となる形状であったが、凹となる形状であってもよい。この場合も、第１部材１０と第２部材２０の間にクリアランスｃが生じ得るが、本実施形態に係る溶接方法を用いることにより、より大きな溶接強度を得ることができる。

なお、図５に示すように、第１部材１０と第２部材２０の両方が曲面を有していている場合においても、本実施形態に係る溶接方法を用いることにより、より大きな溶接強度を得ることができる。

また、溶接を行う部材が凹凸面を有する場合でも、本実施形態に係る溶接方法を用いることにより、より大きな溶接強度を得ることができる。図６（ａ）から図６（ｃ）は、凹凸面を有する第１部材１０と第２部材２０の溶接方法を示す断面図である。図６に示す例では、第１部材１０の厚さｔ１は第２部材２０の厚さｔ２よりも小さく、第１部材１０の溶接を行う部分は凹凸面を有している。本実施形態に係る溶接方法では、溶接を行う部材同士の厚さが互いに異なり、また、溶接を行う部分が凹凸面を有している場合でも、強度のより大きい溶接を行うことができる。

溶接手順として、まず、図６（ａ）に示すように、厚さが小さく凹凸面を有する第１部材１０と、ワイヤ１０６（図１）とをアーク放電により溶融させて、第１部材１０に第１ビード３０を形成する。第１ビード３０は、例えば、図の紙面に垂直な方向に沿って形成される。この段階では第１部材１０と第２部材２０は溶接されず、第１部材１０のみに第１ビード３０を形成する。このため、溶接時に供給する熱量は、厚さが小さい第１部材１０の特性のみを考慮して設定すればよいので、容易に第１ビード３０を形成することができる。また、熱量を適切に設定できることにより、第１部材１０の広い面積に第１ビード３０を形成することができる。これにより、例えば、特定の１部分に応力が集中することを抑制することができ、強度をより大きくすることができる。例えば、第１ビード３０の応力が集中する部分が、断面の両サイドの２箇所になり、これにより強度をより大きくすることができる。

次に、図６（ｂ）に示すように、第１ビード３０の近傍に第１部材２０を位置させる。第２部材２０の厚さｔ２は第１部材１０の厚さｔ１よりも大きいが、厚さの小さい第１部材１０に第１ビード３０を予め形成しておくことにより、第１部材１０側と第２部材２０側の熱容量の差を小さくすることができ、溶接を容易に行うことができる。例えば、第２部材２０の厚さｔ２が第１部材１０の厚さｔ１の１．５倍以上大きい場合の溶接においても、第１部材１０に第１ビード３０を予め形成しておくことにより、第１部材１０側と第２部材２０側の熱容量の差を小さくすることができ、溶接を容易に行うことができる。また、第１部材１０と第１ビード３０を足した厚さｔ３と、第２部材２０の厚さｔ２とが概ね同じになるように第１ビード３０を形成した場合は、第１部材１０側および第２部材２０側の熱容量を同程度にすることができ、溶接をより容易に行うことができる。

なお、この例では、第２部材２０は第１ビード３０に接触していないが、接触していてもよい。また、第２部材２０は第１部材１０に接触していてもよいし、接触していなくてもよい。

次に、図６（ｃ）に示すように、第１ビード３０と第２部材２０とワイヤ１０６（図１）をアーク放電により溶融させて、第２ビード４０を形成し、第１ビード３０と第２部材２０を溶接する。第２ビード４０は、例えば、第１ビード３０の形成方向に沿って形成される。この第１ビード３０と第２部材２０を溶接する工程において、第１部材１０と第２部材２０は溶接される。

このように、第１部材１０に第１ビード３０を予め形成し、その第１ビード３０と第２部材２０を溶接することにより、溶接強度をより大きくすることができる。特に、第１部材１０が凹凸面を有している場合でも、より大きな溶接強度を得ることができる。

なお、図６（ｃ）の例では、第１部材１０は第２ビード４０に接触していないが、接触していてもよい。例えば、第１ビード３０全体を覆うように第２ビード４０を形成して、第２ビード４０と第１部材１０が接触するようにしてもよい。第２ビード４０は、例えばウィービングにより形成してもよく、これにより、より広い面積での溶接を行いやすくすることができる。

また、図６（ｃ）の例では、第２ビード４０の断面積が第１ビード３０の断面積よりも大きくなっている。例えば、第１および第２ビード３０および４０の断面形状が概ね円形状を有する場合は、第２ビード４０の断面の半径は、第１ビード３０の断面の半径よりも大きくする。このようにすることで、溶接の面積を大きくすることができ、溶接強度をより大きくすることができる。

なお、図６の例では、第１部材１０が凹凸面を有していたが、第２部材２０が凹凸面を有していてもよい。図７（ａ）から図７（ｃ）は、凹凸面を有する第２部材２０と第１部材１０との溶接方法を示す断面図である。図７に示す例では、第１部材１０の厚さｔ１は第２部材２０の厚さｔ２よりも小さく、第２部材２０の溶接を行う部分は凹凸面を有している。本実施形態に係る溶接方法では、溶接を行う部材同士の厚さが互いに異なり、また、溶接を行う部分が凹凸面を有している場合でも、強度のより大きい溶接を行うことができる。

この場合も、まず、図７（ａ）に示すように、厚さが小さい第１部材１０と、ワイヤ１０６（図１）とをアーク放電により溶融させて、第１部材１０に第１ビード３０を形成する。第１ビード３０は、例えば、図の紙面に垂直な方向に沿って形成される。この段階では第１部材１０と第２部材２０は溶接されず、第１部材１０のみに第１ビード３０を形成する。このため、溶接時に供給する熱量は、厚さが小さい第１部材１０の特性のみを考慮して設定すればよいので、容易に第１ビード３０を形成することができる。また、熱量を適切に設定できることにより、第１部材１０の広い面積に第１ビード３０を形成することができる。これにより、例えば、特定の１部分に応力が集中することを抑制することができ、強度をより大きくすることができる。例えば、第１ビード３０の応力が集中する部分が、断面の両サイドの２箇所になり、これにより強度をより大きくすることができる。

次に、図７（ｂ）に示すように、第１ビード３０の近傍に第１部材２０を位置させる。第２部材２０の厚さｔ２は第１部材１０の厚さｔ１よりも大きいが、厚さの小さい第１部材１０に第１ビード３０を予め形成しておくことにより、第１部材１０側と第２部材２０側の熱容量の差を小さくすることができ、溶接を容易に行うことができる。例えば、第２部材２０の厚さｔ２が第１部材１０の厚さｔ１の１．５倍以上大きい場合の溶接においても、第１部材１０に第１ビード３０を予め形成しておくことにより、第１部材１０側と第２部材２０側の熱容量の差を小さくすることができ、溶接を容易に行うことができる。また、第１部材１０と第１ビード３０を足した厚さｔ３と、第２部材２０の厚さｔ２とが概ね同じになるように第１ビード３０を形成した場合は、第１部材１０側および第２部材２０側の熱容量を同程度にすることができ、溶接をより容易に行うことができる。

次に、図７（ｃ）に示すように、第１ビード３０と第２部材２０とワイヤ１０６（図１）をアーク放電により溶融させて、第２ビード４０を形成し、第１ビード３０と第２部材２０を溶接する。第２ビード４０は、例えば、第１ビード３０の形成方向に沿って形成される。この第１ビード３０と第２部材２０を溶接する工程において、第１部材１０と第２部材２０は溶接される。

このように、第１部材１０に第１ビード３０を予め形成し、その第１ビード３０と第２部材２０を溶接することにより、溶接強度をより大きくすることができる。特に、第２部材２０が凹凸面を有している場合でも、より大きな溶接強度を得ることができる。

なお、図７（ｃ）の例では、第１部材１０は第２ビード４０に接触していないが、接触していてもよい。例えば、第１ビード３０全体を覆うように第２ビード４０を形成して、第２ビード４０と第１部材１０が接触するようにしてもよい。第２ビード４０は、例えばウィービングにより形成してもよく、これにより、より広い面積での溶接を行いやすくすることができる。

また、図７（ｃ）の例では、第２ビード４０の断面積が第１ビード３０の断面積よりも大きくなっている。例えば、第１および第２ビード３０および４０の断面形状が概ね円形状を有する場合は、第２ビード４０の断面の半径は、第１ビード３０の断面の半径よりも大きくする。このようにすることで、溶接の面積を大きくすることができ、溶接強度をより大きくすることができる。

なお、図８に示すように、第１部材１０と第２部材２０の両方が凹凸面を有していている場合においても、本実施形態に係る溶接方法を用いることにより、より大きな溶接強度を得ることができる。

また、上記の説明では、第１部材１０および第２部材２０の少なくとも一方の溶接を行う部分が、曲面および凹凸面の少なくとも一方を有していたが、第１部材１０および第２部材２０の両方の溶接を行う部分が平面形状を有していてもよい。図９は、それぞれの溶接を行う部分が平面形状を有する第１部材１０および第２部材２０を溶接した状態を示す図である。第１部材１０および第２部材２０の両方の溶接を行う部分が平面形状を有している場合においても、本実施形態に係る溶接方法を用いることにより、より大きな溶接強度を得ることができる。

このように、本実施形態に係る溶接方法を用いて第１部材１０と第２部材２０が溶接された金属製品を得ることができる。このような、金属製品は、例えば車両等の乗り物に搭載される。例えば、自動二輪車におけるフェンダーを構成する部材同士の溶接、ヘッドパイプとフレームの溶接等に、本実施形態に係る溶接方法を適用することができる。

図１０は、本実施形態に係る溶接方法を用いて製造した自動二輪車２００を示す図である。この例における自動二輪車２００の車体フレーム２０２は、ダイヤモンド型フレームであり、ヘッドパイプ２０３から後下がりに延びるメインフレーム２０４およびダウンチューブ２０５と、シートレール２０６、バックステー２０７等を有し、エンジン２０８、燃料タンク２０９およびシート２１０等を搭載している。

リヤアームブラケット２１１は、ピボット軸２１２を介してリヤアーム２１３を上下方向に揺動自在に連結している。ヘッドパイプ２０３は、フロントフォーク２１４を回動自在に支持している。リヤアーム２１３には後輪２１６が回転自在に取付けられており、エンジン２０８の駆動力がチェーン２１５を介して後輪２１６に伝達される。後輪２１６の上方には、板材からなるリヤフェンダー２１８と防水カバー２１９とが設けられている。フロントフォーク２１４には前輪２１７が回転自在に取付けられている。

フロントフォーク２１４は、外筒２２０の上端に内筒２２１を嵌入させたテレスコピック型のフロントフォークであり、外筒２２０にブレーキキャリパー２２２とフロントフェンダー２２３とが取付けられている。このフロントフェンダー２２３は、板材によって形成したフェンダー本体２２４と、このフェンダー本体２２４をフロントフォーク２１４に取付けるための左右一対の管体からなるステー２２５とを有している。

図１１は、フロントフェンダー２２３を示す図である。フェンダー本体２２４は、略長円形に形成した鋼板を、側面および横断面の形状がそれぞれ前輪２１７に沿う円弧状になるように、加圧成形することによって形成している。ステー２２５は、フェンダー本体２２４の車体前側の端部から車体後側の端部に達する長さの管体の両端部２２５ａが平板状になるように塑性加工を施すことによって形成している。

図１２（ａ）は、曲面を有するフェンダー本体２２４の車体前側の端部と、平板状のステー２２５の端部２２５ａとを、本実施形態の溶接方法を用いて溶接した状態を示す図である。図１２（ｂ）は、曲面を有するフェンダー本体２２４の車体後側の端部と、平板状のステー２２５の端部２２５ａとを、本実施形態の溶接方法を用いて溶接した状態を示す図である。この例では、フェンダー本体２２４が上述の第１部材１０に該当し、ステー２２５が上述の第２部材２０に該当する。フェンダー本体２２４の厚さは小さく、また曲面を有しているが、本実施形態の溶接方法を用いて溶接を行うことにより、より大きな溶接強度を得ることができる。

また、本実施形態の溶接方法は、例えば、ヘッドパイプ２０３とメインフレーム２０４との溶接に用いることができる。図１３は、ヘッドパイプ２０３とメインフレーム２０４とを、本実施形態の溶接方法を用いて溶接した状態を示す図である。この例では、ヘッドパイプ２０３およびメインフレーム２０４の一方が上記の第１部材１０に該当し、他方が上記の第２部材２０に該当する。ヘッドパイプ２０３およびメインフレーム２０４の少なくとも一方は、溶接を行う部分において曲面および／または凹凸面を有し得るが、このような場合でも、本実施形態の溶接方法を用いて溶接を行うことにより、より大きな溶接強度を得ることができる。

なお、これら自動二輪車の部材同士の溶接は一例であり、他の部材同士の溶接においても、本実施形態の溶接方法を用いて溶接を行うことにより、より大きな溶接強度を得ることができる。

また、上述の説明では、溶接された金属部材が搭載される乗り物は自動二輪車等の車両であったが、本発明は車両に限定されず、船舶や航空機であってもよい。また、乗り物は、人が乗る輸送機械に限定されず、無人で動作する輸送機械であってもよい。また、本発明はロボット等の機械、建築物等の構造物にも適用することができる。本発明は、金属部材同士を溶接して用いる機械および構造物に適用することができる。

上述の実施形態の説明は、本発明の例示であり、本発明を限定するものではない。また、上述の実施形態で説明した各構成要素を適宜組み合わせた実施形態も可能である。本発明は、特許請求の範囲またはその均等の範囲において、改変、置き換え、付加および省略などが可能である。

本発明は、金属部材同士を溶接する技術分野において特に有用である。

１０第１部材
２０第２部材
３０第１ビード
４０第２ビード
１００溶接機
１０１溶接トーチ
１０２送給機
１０３ワイヤリール
１０４電源装置
１０５ガスボンベ
１０６ワイヤ
１１１ホース
１１４、１１６導電線
１１５配管
２００自動二輪車
２０３ヘッドパイプ
２０４メインフレーム
２２３フロントフェンダー
２２４フェンダー本体
２２５ステー
ｃクリアランス
ｔ１第１部材の厚さ
ｔ２第２部材の厚さ
ｔ３第１部材と第１ビードを足した厚さ

Claims

第１部材と第２部材を溶接する溶接方法であって、
前記第１部材の厚さは、前記第２部材の厚さよりも小さく、
前記第１部材および前記第２部材の少なくとも一方の溶接を行う部分は、曲面および凹凸面の少なくとも一方を有し、
前記溶接方法は、
前記第１部材と溶加材を溶融させて、前記第１部材に第１ビードを形成する工程と、
前記第１ビードと前記第２部材と溶加材を溶融させて、前記第１ビードと前記第２部材を溶接する工程と、
を含む、溶接方法。
前記第２部材の厚さは、前記第１部材の厚さの１．５倍以上大きい、請求項１に記載の溶接方法。
前記第１部材と前記第１ビードを足した厚さは、前記第２部材の厚さと概ね同じである、請求項１または２に記載の溶接方法。
前記第１ビードと前記第２部材を溶接する前記工程において第２ビードが形成され、
前記第２ビードの断面積は、前記第１ビードの断面積よりも大きい、請求項１から３のいずれかに記載の溶接方法。
前記第２ビードは、ウィービングにより形成される、請求項４に記載の溶接方法。
アーク溶接により前記第１ビードが形成されるとともに、前記第１ビードと前記第２部材が溶接される、請求項１から５のいずれかに記載の溶接方法。
前記第１部材に前記第１ビードを形成する前記工程においては、前記第１部材と前記第２部材は溶接されず、
前記第１ビードと前記第２部材を溶接する前記工程において、前記第１部材と前記第２部材は溶接される、請求項１から６のいずれかに記載の溶接方法。
請求項１から７のいずれかに記載の溶接方法を含む金属製品の製造方法。
請求項１から７のいずれかに記載の溶接方法を用いて溶接された前記第１部材と前記第２部材を含む金属製品。
請求項１から７のいずれかに記載の溶接方法を用いて溶接された前記第１部材と前記第２部材を含む車両。