JP2020062688A - Welding method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は溶接方法に関する。特に、鋳鉄からなる部品と鋼からなる部品との溶接構造を有する製品、例えば、機能部品及びケースとしては、自動車の差動装置におけるデフリングギヤ及びデフケース等に代表される複数の部材の溶接構造部品を製造する際の鋳鉄溶接方法に関する。 The present invention relates to a welding method. In particular, products having a welded structure of parts made of cast iron and parts made of steel, for example, functional parts and cases are welded structural parts of a plurality of members typified by differential ring gears and differential cases in automobile differentials. The present invention relates to a cast iron welding method for manufacturing a steel.
自動車などの駆動系部品は、高強度を要求されるため、強靭な鋼や鋳鉄などが用いられており、塑性加工や鋳造によって作られた部品が、ボルト締結構造によって組み立てられる方法が取られている。 Since drive system parts such as automobiles are required to have high strength, tough steel and cast iron are used, and parts made by plastic working or casting are assembled by a bolt fastening structure. There is.
この機械的締結構造を、溶接による締結構造に代替することができれば、軽量化が可能となるが、鋳鉄と鋼との溶接では、溶融凝固部及びその周辺で起こる相変態により生成する脆弱な組織や、熱膨張や収縮に伴い発生する応力のために、割れが発生しやすい。 If this mechanical fastening structure can be replaced with a welding fastening structure, weight reduction can be achieved.However, in the welding of cast iron and steel, the fragile structure generated by the phase transformation that occurs in the melt-solidified portion and its surroundings. Also, cracks are likely to occur due to stress generated by thermal expansion and contraction.
このため、従来の鋳鉄の溶接では、Ni等のオーステナイト系の溶接ワイヤを供給しながら、溶接する方法が採用されている。 Therefore, in the conventional welding of cast iron, a method of welding while supplying an austenitic welding wire such as Ni is adopted.
図4は、このようにして鋳鉄と鋼が溶接された状態を示す模式的断面図である。鋳鉄11と鋼12との間には、溶接ワイヤによるオーステナイト系の溶接金属43が形成されている。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a state in which cast iron and steel are welded in this way. An
しかしながら、上述の方法では溶融時の割れは防止できても、溶接による熱影響部の硬化は避けることができず、溶接のままでは、この硬化した脆い領域(レデブライトとマルテンサイトからなる相)が破壊起点となり、溶接部の信頼性が低下するため、溶接後に熱処理をする必要が生じる。 However, even if cracking during melting can be prevented by the above-mentioned method, hardening of the heat-affected zone due to welding cannot be avoided, and in the as-welded state, this hardened brittle region (a phase consisting of redeburite and martensite) Since it becomes a fracture starting point and the reliability of the welded part is reduced, it becomes necessary to perform heat treatment after welding.
ちなみに、上記特許文献1では、接合部分に予め空洞部を形成する技術が開示されている。 By the way, Patent Document 1 discloses a technique of forming a hollow portion in advance at a joint portion.
本発明では、上記技術的課題に鑑み、強度特性を改善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。 In view of the above technical problems, it is an object of the present invention to provide a welding method capable of improving strength characteristics.
上記課題を解決する第1の発明に係る溶接方法は、第1部材と該第1部材よりも硬度の低い第2部材とを溶接する溶接方法であって、前記第1部材と前記第2部材との間に、前記第2部材よりも硬度の低い第3部材を挿入する第1工程と、前記第1部材と前記第3部材との境界部分を溶接する第2工程と、前記第2部材と前記第3部材との境界部分を溶接する第3工程とを有することを特徴とする。 A welding method according to a first invention for solving the above problem is a welding method for welding a first member and a second member having a hardness lower than that of the first member, the first member and the second member. A first step of inserting a third member having lower hardness than the second member, a second step of welding a boundary portion between the first member and the third member, and the second member And a third step of welding a boundary portion between the third member and the third member.
上記課題を解決する第2の発明に係る溶接方法は、上記第1の発明に係る溶接方法において、さらに、前記第3部材の中央を溶接する第4工程を有することを特徴とする。
また、上記課題を解決する第3の発明に係る溶接方法は、上記第1又は2の発明に係る溶接方法において、前記第1工程以外の各前記工程においては、高エネルギービームを用いて溶接することを特徴とする。
A welding method according to a second invention for solving the above-mentioned problems is characterized in that, in the welding method according to the above-mentioned first invention, it further comprises a fourth step of welding the center of the third member.
Further, a welding method according to a third invention for solving the above-mentioned problems is the welding method according to the above-mentioned first or second invention, wherein welding is performed using a high energy beam in each of the steps other than the first step. It is characterized by
本発明に係る溶接方法によれば、強度特性を改善することができる。 According to the welding method of the present invention, strength characteristics can be improved.
以下、本発明に係る溶接方法を実施例にて図面を用いて説明する。 Hereinafter, a welding method according to the present invention will be described with reference to the drawings in embodiments.
[実施例1]
図1は、本実施例に係る溶接方法について説明する模式的断面図である。図1(a)はインサート材を挿入した状態、図1(b)は1パス目の溶接後の状態、図1(c)は2パス目の溶接後の状態を、それぞれ示している。
[Example 1]
FIG. 1 is a schematic sectional view illustrating a welding method according to this embodiment. 1A shows a state in which an insert material is inserted, FIG. 1B shows a state after welding in the first pass, and FIG. 1C shows a state after welding in the second pass.
本実施例に係る溶接方法では、鋳鉄で構成される部品と鋼で構成される部品とを溶接する際に、まず、図1(a)に示すように、Niあるいはオーステナイト系ステンレス等のオーステナイト系材料であるインサート材13を、鋳鉄11と鋼12との間に挿入する(第1工程)。鋳鉄11(第1部材)よりも鋼12(第2部材)の方が硬度は低く、鋼12よりもインサート材13(第3部材)の方が硬度は低い。なお、特に鉄系部材においては、硬度が高ければ脆性も高くなり(脆くなり)、硬度が低ければ脆性も低くなる(脆くなくなる。粘り強くなる)。本実施例では、各部材がこれらの関係を有するものとする。
In the welding method according to the present embodiment, when welding a part made of cast iron and a part made of steel, first, as shown in FIG. 1A, Ni or austenitic stainless steel such as austenitic stainless steel is used. The
次に、1パス目の溶接として、図1(a)の紙面上方側からレーザビームあるいは電子ビーム等の高エネルギービームにより、鋳鉄11とインサート材13との境界部分を溶接する(第2工程)。すると、図1(b)に示すように、鋳鉄11とインサート材13との境界部分に溶接部11Aが形成され、溶接部11Aより鋳鉄11側に熱影響部11Bが形成される。この熱影響部11Bは、既に説明したごとく硬化した脆い領域である。
Next, as welding in the first pass, the boundary portion between the
さらに、2パス目の溶接として、図1(b)の紙面上方側から高エネルギービームにより鋼12とインサート材13との境界部分を溶接する(第3工程)。すると、図1(c)に示すように、鋼12とインサート材13との境界部分には溶接部12Aが形成される。また、2パス目の溶接の熱伝導により、1パス目の溶接で形成された鋳鉄11の熱影響部11Bを焼き戻す。これにより、熱影響部11Bの硬度を低減することができる。
Further, as welding in the second pass, the boundary portion between the
本実施例では、上述の方法により、非常に硬度の高い鋳鉄11側の熱影響部11Bの硬さを低減することができ、割れ防止を図るとともに、強度特性を改善することができる。
In the present embodiment, the hardness of the heat-affected
なお、上記2パス目の溶接において、溶接部12Aより鋼12側にも熱影響部が形成されるが、この熱影響部は鋳鉄側の熱影響部11Bに比べ硬くない(脆くない)ため、本実施例では言及していない。
In the second pass welding, a heat-affected zone is also formed on the
[実施例2]
本実施例は、実施例1の作用効果に加え、実施例1における2パス目の溶接により形成される鋼12側の熱影響部の硬さを低減するものである。以下では、本実施例における2パス目の溶接までの手順は実施例1と同様のため、説明を省略し、2パス目の溶接後から説明する。
[Example 2]
In addition to the effects of the first embodiment, the present embodiment reduces the hardness of the heat affected zone on the
図2は、本実施例に係る溶接方法について説明する模式的断面図である。図2(a)は2パス目の溶接後の状態、図2(b)は3パス目の溶接後の状態を、それぞれ示している。 FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating the welding method according to this embodiment. 2A shows the state after the second pass welding, and FIG. 2B shows the state after the third pass welding.
図2(a)に示すように、実施例1で説明した2パス目の溶接後、溶接部12Aより鋼12側には熱影響部12Bが形成される。
As shown in FIG. 2A, after the second pass welding described in the first embodiment, the heat-affected
本実施例では、3パス目の溶接として、インサート材13の中央すなわち溶接部11Aと溶接部12Aとから等間隔の位置を、図2(a)の紙面上方から高エネルギービームにより溶接する(第4工程)。すると、図2(b)に示すように、インサート材13の中央には溶接部13Aが形成される。なお、その際、溶接部11A,12Aまでは溶かしてもよいが、熱影響部11B,12Bは溶かさないようにする。
In this embodiment, as the third pass welding, the center of the
すると、上記3パス目の熱伝導により、1パス目の溶接で形成された鋳鉄11側の熱影響部11B、及び、2パス目の溶接で形成された鋼12側の熱影響部12Bを焼き戻すこととなる。これにより、熱影響部11B,12Bの硬度を低減することができる。
Then, due to the heat conduction of the third pass, the heat-affected
本実施例では、非常に硬度の高い鋳鉄11側の熱影響部11Bだけでなく、鋼12側の熱影響部12Bの硬さの低減も行うことができ、割れ防止を図るとともに、強度特性を維持することができる。
In this embodiment, not only the heat-affected
[実施例3]
本実施例は、板状の鋳鉄と鋼との間にV形の開先を形成し溶接を行う場合に用いる方法である。図3は、本実施例に係る溶接方法について説明する模式的断面図である。図3(a)はV形の開先の近傍に溶接ワイヤを突き出した状態、図3(b)は1パス目の溶接後の状態、図3(c)は2パス目の溶接後の状態を、それぞれ示している。
[Example 3]
The present example is a method used when welding is performed by forming a V-shaped groove between a plate-shaped cast iron and steel. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating the welding method according to this embodiment. 3 (a) shows a state in which the welding wire is projected near the V-shaped groove, FIG. 3 (b) shows a state after welding in the first pass, and FIG. 3 (c) shows a state after welding in the second pass. Are shown respectively.
本実施例に係る溶接方法では、まず、図3(a)に示すように、板状の鋳鉄21と鋼22との間に形成されたV形の開先aに、溶融ワイヤ23を突き出した状態で、1パス目の溶接として、破線矢印で示す方向に向けて高エネルギービームにより溶接ワイヤ23を溶かす。その際、開先a近傍の鋳鉄21及び鋼22も同時に溶ける。
In the welding method according to the present embodiment, first, as shown in FIG. 3 (a), the
すると、図3(b)に示すように、鋳鉄21と鋼22との間に溶融金属33が形成された状態となる。また、この溶融金属33より鋳鉄21側には熱影響部21Bが、鋼22側には熱影響部22Bが、それぞれ形成される。
Then, as shown in FIG. 3B, the
そこで、2パス目の溶接として、図3(b)の破線矢印で示すように、溶融金属33の鋳鉄21側の熱影響部21Bと鋼22側の熱影響部22Bとの中間付近より鋼22側の熱影響部22B寄りに高エネルギービームにより溶接する。すると、1パス目溶接で形成された鋳鉄21側の熱影響部21Bを焼き戻すこととなる。これにより、鋳鉄21側の熱影響部21Bの硬度を低減することができる。
Therefore, as the second pass welding, as shown by the broken line arrow in FIG. Welding with a high-energy beam near the heat-affected
図3(c)に示すように、2パス目の溶接により、新たに溶接部33´が形成され、また、溶接部33´の鋳鉄21側に熱影響部21B´が、鋼22側に熱影響部22B´が、それぞれ形成される。そこで、レーザを弱めて破線矢印で示すように、2パス目の溶接と同じ位置を溶接すると、熱影響部21B´,22B´を焼き戻すこととなる。これにより、熱影響部21B´,22B´の硬度を低減することができる。
As shown in FIG. 3 (c), a new welded
本実施例では、板状の鋳鉄と鋼との間にV形の開先を形成し溶接を行う場合に、鋳鉄21側の熱影響部21B,21B´、及び、鋼22側の熱影響部22B´の硬さの低減を行うことができ、割れ防止を図るとともに、強度特性を維持することができる。
In this embodiment, when a V-shaped groove is formed between plate-shaped cast iron and steel and welding is performed, the heat-affected
本発明は溶接方法として好適である。 The present invention is suitable as a welding method.
11 鋳鉄(第1部材)
11A (鋳鉄11側の)溶接部
11B (鋳鉄11側の)熱影響部
12 鋼(第2部材)
12A (鋼12側の)溶接部
12B (鋼12側の)熱影響部
13 インサート材(第3部材)
21 (板状の)鋳鉄
21B,21B´ (鋳鉄21側の)熱影響部
22 (板状の)鋼
22B,22B´ (鋼22側の)熱影響部
23 溶接ワイヤ
33 溶融金属
33´ 溶接部
43 インサート材
11 Cast iron (first member)
11A (
12A (
21 (plate-shaped)
上記課題を解決する第1の発明に係る溶接方法は、
第1部材と該第1部材よりも硬度の低い第2部材とを溶接する溶接方法であって、前記第1部材と前記第2部材との間に形成されたV形の開先に溶接ワイヤを突き出した状態で、前記溶接ワイヤを溶かして前記第1部材と前記第2部材との間に溶融金属を形成する第1工程と、前記溶融金属を溶接して前記第1部材と前記溶融金属との間の第1熱影響部を焼き戻す第2工程とを有することを特徴とする。
A welding method according to a first invention for solving the above-mentioned problems,
A welding method for welding a first member and a second member having a hardness lower than that of the first member, wherein a welding wire is formed in a V-shaped groove formed between the first member and the second member. First step of melting the welding wire to form molten metal between the first member and the second member in a state of protruding, and welding the molten metal to the first member and the molten metal and having a second step of tempering the first heat-affected zone between.
上記課題を解決する第2の発明に係る溶接方法は、上記第1の発明に係る溶接方法において、さらに、前記第2工程により溶接された前記溶融金属をさらに溶接して前記第2部材と前記溶融金属との間の第2熱影響部を焼き戻す第3工程を有することを特徴とする。
また、上記課題を解決する第3の発明に係る溶接方法は、上記第2の発明に係る溶接方法において、前記第3工程は、前記第1熱影響部と前記溶融金属との間の第3熱影響部を焼き戻すことを特徴とする。
また、上記課題を解決する第3の発明に係る溶接方法は、上記第2の発明に係る溶接方法において、前記第3工程は、前記第1熱影響部と前記溶融金属との間の第3熱影響部を焼き戻すことを特徴とする。
また、上記課題を解決する第4の発明に係る溶接方法は、上記第2の発明に係る溶接方法において、前記第2工程は、前記第1熱影響部と前記第2熱影響部との中間付近よりも前記第2熱影響部側を溶接することを特徴とする。
また、上記課題を解決する第5の発明に係る溶接方法は、上記第4の発明に係る溶接方法において、前記第3工程は、前記第2工程と同じ位置を溶接することを特徴とする。
また、上記課題を解決する第6の発明に係る溶接方法は、上記第5の発明に係る溶接方法において、前記第2工程および前記第3工程は、高エネルギービームを用いて溶接する工程であり、前記第3工程は、前記第2工程よりもレーザを弱めて溶接することを特徴とする。
Welding method according to a second invention for solving the problems is the welding method according to the above Symbol first invention, the al and further welding the molten metal which is welded by the second step the second It is characterized by having a third step of tempering the second heat-affected zone between the member and the molten metal.
Further, the welding method according to the third invention for solving the above SL problems is the welding method according to the above Symbol second invention, the third step, between the molten metal and the first heat-affected zone It is characterized in that the third heat-affected zone is tempered .
Further, a welding method according to a third invention for solving the above-mentioned problems is the welding method according to the above-mentioned second invention, wherein the third step is a third step between the first heat-affected zone and the molten metal. The heat-affected zone is tempered.
Moreover, the welding method which concerns on the 4th invention which solves the said subject is the welding method which concerns on the said 2nd invention, The said 2nd process is an intermediate | middle of the said 1st heat affected zone and the said 2nd heat affected zone. It is characterized in that the second heat-affected zone side is welded rather than the vicinity.
Further, a welding method according to a fifth invention for solving the above-mentioned problems is characterized in that, in the welding method according to the fourth invention, the third step welds the same position as the second step.
A welding method according to a sixth aspect of the invention for solving the above-mentioned problems is the welding method according to the fifth aspect, wherein the second step and the third step are welding steps using a high energy beam. The third step is characterized in that the laser is weakened and welding is performed more than in the second step.
本実施例に係る溶接方法では、まず、図3(a)に示すように、板状の鋳鉄21と鋼22との間に形成されたV形の開先aに、溶接ワイヤ23を突き出した状態で、1パス目の溶接として、破線矢印で示す方向に向けて高エネルギービームにより溶接ワイヤ23を溶かす。その際、開先a近傍の鋳鉄21及び鋼22も同時に溶ける。
In the welding method according to the present embodiment, first, as shown in FIG. 3 (a), the groove a V-shaped formed between the plate-
Claims (3)
前記第1部材と前記第2部材との間に、前記第2部材よりも硬度の低い第3部材を挿入する第1工程と、
前記第1部材と前記第3部材との境界部分を溶接する第2工程と、
前記第2部材と前記第3部材との境界部分を溶接する第3工程とを有することを特徴とする溶接方法。 A welding method for welding a first member and a second member having a hardness lower than that of the first member,
A first step of inserting a third member having a hardness lower than that of the second member between the first member and the second member;
A second step of welding a boundary portion between the first member and the third member;
And a third step of welding a boundary portion between the second member and the third member.
前記第3部材の中央を溶接する第4工程を有することを特徴とする請求項1に記載の溶接方法。 further,
The welding method according to claim 1, further comprising a fourth step of welding the center of the third member.
The welding method according to claim 1, wherein welding is performed using a high energy beam in each of the steps other than the first step.
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