JP3231465B2 - 高珪素電磁鋼薄板の溶接方法 - Google Patents
高珪素電磁鋼薄板の溶接方法Info
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Description
いはトランス、モーターなどの鉄心の製造において高珪
素鋼板を溶融溶接するに当たり、溶接部の低温での横割
れ発生を防止し、良好な継ぎ手特性を得る溶接方法に関
するものである。
を有するため、電力変換器あるいは回転機の鉄心として
用いられる。この種軟磁性材料においては、Si含有量
が増加すると鉄損特性が良好である上に磁歪が零に近づ
くことから、透磁率も一段と向上し、従来にない新しい
磁性材料となり得る。近年、省エネルギーを目的とし
て、鉄損値が低く、かつ電気機器の多様な磁気特性の要
求を満足せしめ得る新しい磁性材料として、Siを6.
5%あるいはその近傍含有する高珪素鋼が見直され始め
た。
接、MIG溶接、レーザ溶接また特に珪素鋼製造時のコ
イル継ぎ溶接ではフラッシュバット溶接などが用いられ
てきた。例えば、特開昭56−19994号公報では
3.5wt%以下のSiを含有する珪素鋼、またはさらに
1wt%までのAlを含有する珪素鋼の帯材を突き合わせ
溶接するに当たり、高エネルギー密度の熱源を用いて溶
接入熱を10000J/cm2以下に制限するとしている。
室温でほとんど塑性伸びを示さなくなることから、上に
述べたような従来の溶接技術を適用すると溶接時に発生
する歪によって溶接部に低温で割れが発生してしまう。
ここで本発明における高珪素鋼とは珪素濃度が4.3wt
%を超え、7.1wt%以下の珪素鋼であり、溶接部とは
溶接による熱影響部および溶融後再凝固した部分をい
う。この時、珪素濃度が4.3wt%を超えない珪素鋼板
では、通常の溶融溶接が可能であり、また鋼板の珪素濃
度が7.1wt%を超えると軟磁気特性が劣化し始めると
ともに、伸びなど室温での加工特性が極めて悪いため工
業的価値がなくなり、本発明の適用対象とはならない。
発生を防止することはしばしば試みられる。例えば特開
昭61−79729号公報によるレーザ溶接方法によれ
ば、溶接割れを起こしやすい鋼板を突き合わせ溶接する
に当たり、突き合わせる鋼板の各端部を溶接前から溶接
終了直後までの間を連続的もしくは間欠的に加熱し、溶
接直後における溶接部およびその近傍の温度が80℃〜
400℃になるように保持し、その後焼戻し熱処理を行
うとしている。
要な焼戻し処理温度は通常予熱温度よりずいぶん高く、
上記特許明細書にみられるように700℃程度となって
しまう。このような高温での後熱を行うためには専用の
後熱装置が必要となるばかりか後熱にともなう熱歪が生
じ、製品加工での溶接にこの方法を適用すると寸法精度
が悪くなってしまい、製品特性を劣化させてしまう。ま
た700℃程度の後熱を施すと、溶接部で結晶粒が不必
要に成長してしまい、溶接部の機械的特性および磁気的
特性が劣化してしまうなどの問題点があった。
昭62−61790号公報では、レーザビームエネルギ
ーの一部を用いて溶接前に絶縁被覆を除去するととも
に、溶接後にレーザビーム溶接のエネルギーの55〜7
5%を用いて突き合わせ溶接部を照射し、溶接部の割れ
を防止するとともに曲げ強度の向上を図るとしている。
しかし、この発明はPの偏析にともなう高温割れ発生の
防止を目的としたものであり、高珪素鋼板の溶接で問題
となる低温割れの防止には役立たないと考えられる。実
際、この方法では珪素濃度が4.3wt%を超え、7.1
wt%以下である高珪素鋼の溶接では溶接部の割れ発生を
抑制することはできなかった。
においては高珪素鋼板を溶接できないことから、そのリ
ーダーストリップとの接続において、溶接可能な連結板
の一端を高珪素鋼板に重合させて締結部材で締結結合
し、且つ他端をリーダーストリップに溶接接合するとし
ている。
問題点に鑑みてなされたものであり高珪素鋼を特に溶融
溶接するに際し、溶接部に発生する歪によって生じる低
温での割れを抑制するとともに、溶接熱影響部を狭くし
て母材特性に近い溶接部を得る経済的に優れ、また溶接
による熱歪が問題となる製品加工にも適用できる溶接技
術を提供することを目的とする。
イナイトあるいはマルテンサイト変態などがなく、フェ
ライト単相となるため、予熱、後熱などの熱処理は溶接
部の割れ発生防止には役立たないと考えられる。しか
し、本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、板厚が0.8
mm以下である高珪素鋼の溶接に際して、一定の予熱温度
に昇温、保定して溶接を行い、溶接終了後の冷却速度を
管理することにより格段高温の後熱処理を施さなくても
割れのない良好な継ぎ手を得られることを発見した。
%を含有し、板厚が0.07mm以上0.8mm以下である
電磁鋼薄板の被溶接部を150℃以上600℃以下であ
る予熱温度に加熱して溶接を行うとともに、溶接後は溶
接部が150℃から50℃まで冷却される間の冷却速度
を0.1℃/SEC以上2℃/SEC以下とすることを特徴とす
る高珪素電磁鋼薄板の溶接方法を提案する。さらに、溶
接熱源としてレーザ光束を用いれば継ぎ手特性を向上す
ることができる。
相である高珪素鋼板の室温での塑性伸びは少ないが、高
珪素鋼板を溶接するとき、予め150℃以上に加熱して
おけば、溶接による局所入熱と引き続いて起こる溶融金
属の凝固、収縮にともなって生じる応力によっても鋼板
は割れることなく変形できる。この時、予熱温度が60
0℃を超えると、予熱に必要な熱量が大きくなり不経済
になるばかりか、溶接部の結晶粒が粗大化して溶接部の
機械的特性および磁気的特性が劣化してしまう。
50℃に冷却される間の冷却速度が2℃/SEC以下となる
ように冷却することで割れのない健全な溶接部を実現す
ることができる。格段高温での後熱処理を施す必要がな
いため、溶接部の結晶粒粗大化にともなう機械的性質の
劣化や、熱歪の発生による鋼板の変形を防止することが
できる。また、冷却速度を0.1℃/SEC以上としたの
は、これ以上の冷却速度を達成するためには、必要な冷
却時間が非常に長くなり、実用上適さないからである。
す小型モーター用鉄心の2a,2bおよび2cの溶接を
行った場合の、予熱温度、冷却速度と溶接部品質の関係
をまとめたものである。溶接部品質は溶接部での割れの
有無として表現した。溶接条件は周波数100Hz、パル
ス出力1J/パルス、パルス幅2msec、溶接速度1m/m
inである。
場合には冷却速度を遅くしても割れ発生を防ぐことがで
きなかった。これに対し、予熱温度が175℃以上にな
ると、冷却速度を2℃/SEC以下とすることで割れのない
健全な溶接部を実現することができた。
これより薄くなると、拘束状態にも依存するが、本質的
に本発明を適用しなくても溶接が可能であり、板厚を
0.8mm以下としたのは、板厚がこれより厚くなると溶
接にともなう歪が大きくなり、このような冷却速度の管
理だけでは割れ発生を防ぐことが難しくなるためであ
る。
うな集中度の高い熱源を用いることにすれば、溶接にと
もなう入熱を少なくすることができるので溶接部の結晶
粒粗大化による機械的性質の劣化や、磁気特性の劣化を
最低限度に抑えることができる。このため、通板中のコ
イル破断の防止や、特に小型のモーター性能の確保に有
効である。
実施例を説明する。供試材とした鋼板の珪素含有量は重
量比で6.5wt%で、板厚0.23mmの鋼板を2枚突き
合わせて溶接を施した。溶接熱源にはパルス発振型のY
AGレーザを用い、溶接条件としてパルス周波数100
Hz、パルスエネルギー10J/パルス、パルス幅2mse
c、溶接速度1.5m/minを採用した。
温、保定した後、溶接を行った。溶接終了後、冷却速度
0.5℃/SECで徐冷を行い、割れ発生のないことを確認
した。冷延を終了した高珪素鋼板を上記方法で溶接を行
い、コイルとし、焼鈍、絶縁膜塗布を行う連続工程を破
断することなく通板することができた。
アの溶接について述べる。図1は本溶接方法を適用した
EIコアを模式的に示したものである。図1中1は、E
の字型に打ち抜きされた板厚0.25mmの高珪素鋼板で
あって、一定枚数を重ねて図中3においてTIG溶接し
た。溶接条件は溶接電流40Amp 、アーク長1mm、溶接
速度1m/minであって、フィラーは添加しなかった。溶
接に際しては、鋼板1を予め200℃に昇温した。溶接
後は放冷により冷却速度2℃/SECを実現できた。
で決定するのが良く、この例におけるように予熱温度を
高くすることが容易である場合には予熱温度を150℃
より高めに設定することが有利である。これは予熱温度
を高めに設定することにより、溶接後、部材を加熱する
必要がなく、部材の保温に若干の注意を払うだけで冷却
速度2℃/SECを容易に達成することができるためであ
る。
材と同様の方法で図中4において溶接を行った。図1中
1に示されるE字型部材に、図中6,7に示すコイルを
巻き付けた後、図中2に示されるI字型部材を図中5
a,5bにおいて溶接するものである。この時の溶接条
件は前記E字型部材に溶接を施す時と、全く同様の方法
で行った。その結果、溶接部およびその近傍において割
れの発生のないことを確認した。
が、本発明による溶接方法はこれに限らず、プラズマ溶
接、MIG溶接など、この種の溶接方法において効果を
有するものである。
心の溶接を例にとり本溶接方法の実施例を述べる。図2
中1は抜き打ちされた高珪素鋼板を重ねたものである。
溶接は部材1全体を150℃まで昇温した後、パルスY
AGを用いて2a,2b,2cにおいて溶接を行った。
溶接条件には周波数100Hz、パルス出力1J/パル
ス、パルス幅2msec、溶接速度1m/minを採用した。溶
接後は冷却速度1℃/SECで部材1を冷却した。その結
果、溶接部およびその近傍において割れの発生のないこ
とを確認した。
において利用すれば、能率向上、歩留まり向上を図れる
ため、磁気特性に優れた鋼材を安価に製造できる。ま
た、モーター鉄心の製造など製品加工において利用すれ
ば能率よく品質の優れた部品を生産できるなど、本発明
の工業的価値は非常に高いものである。
て製作されたトランスを示している。
て製作された小型モーターの鉄心を示している。
Claims (1)
- 【請求項1】 重量比でSi:4.3〜7.1%を含有
し、板厚が0.07mm以上0.8mm以下である電磁鋼薄
板の被溶接部を150℃以上600℃以下である予熱温
度に加熱して溶接を行うとともに、溶接後は溶接部が1
50℃から50℃まで冷却される間の冷却速度を0.1
℃/SEC以上2℃/SEC以下とすることを特徴とする高珪素
電磁鋼薄板の溶接方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP08889093A JP3231465B2 (ja) | 1993-04-15 | 1993-04-15 | 高珪素電磁鋼薄板の溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP08889093A JP3231465B2 (ja) | 1993-04-15 | 1993-04-15 | 高珪素電磁鋼薄板の溶接方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06297182A JPH06297182A (ja) | 1994-10-25 |
JP3231465B2 true JP3231465B2 (ja) | 2001-11-19 |
Family
ID=13955576
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP08889093A Expired - Lifetime JP3231465B2 (ja) | 1993-04-15 | 1993-04-15 | 高珪素電磁鋼薄板の溶接方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3231465B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101242688B1 (ko) * | 2005-12-21 | 2013-03-12 | 주식회사 포스코 | 규소 강판의 레이저 용접 방법 |
WO2009048346A1 (en) * | 2007-10-11 | 2009-04-16 | Energoinstal S.A. | Method of tight wall panel welding in particular industrial boiler systems |
WO2017159348A1 (ja) * | 2016-03-14 | 2017-09-21 | アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 | ロータの製造方法 |
CN113732498B (zh) * | 2021-09-14 | 2023-06-23 | 张家港扬子江冷轧板有限公司 | 一种高牌号硅钢板的激光焊接方法 |
-
1993
- 1993-04-15 JP JP08889093A patent/JP3231465B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06297182A (ja) | 1994-10-25 |
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