JP3585609B2 - Arc welding method and welding products for aluminum members - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、溶接後の形状精度を向上させたアルミ部材の溶接方法及びビスカスダンパ等の溶接製品に関する。
【0002】
【従来の技術】
アルミ製容器本体に蓋体を溶接封止する方法として、電子溶接ビーム等の高エネルギー密度ビームで溶接することが特開昭63−264282号公報に紹介されている。これを利用して、車両の振動防止用部材として使用されるビスカスダンパを製造すると、ケーシングに鉄製リングを収容した後、最終溶接工程で高エネルギービーム溶接によって蓋体を溶接封止することになる。
ビスカスダンパは、図1に示すように、円形平板部1の周縁に矩形断面をもつ環状容器部2を設けている。円形平板部1及び環状容器部2には、アルミ材で一体的に成形したものが使用されている。鉄製に代えてアルミ製ビスカスダンパを使用すると、オーバラン領域の3次の共振が大幅に低減し、常用回転内のねじり共振による振動が低減し、シリコーンオイル等の昇温が抑制されオイル劣化が防止できる(社団法人自動車技術会 学術講演会前刷集943号第45〜48頁参照)。
【0003】
円形平板部1は、クランクシャフトの軸部が挿通される開口部3が中央に形成されている。環状容器部2は、内部の空洞に鉄製リング4を収容し、鉄製リング4と環状容器部2との間の隙間にシリコーンオイル等が充填されている。また、鉄製リング4が環状容器部2の内壁に直接衝突しないように、フッ素樹脂等の緩衝材5を介在させている。
従来より通常考えられているアルミ製ビスカスダンパの製造法によれば、シリコーンオイル等の充填に先立って、鉄製リング4を収容した状態で環状容器部2が封止される。すなわち、図2(a)に示すように、容器本体6に鉄製リング4を入れた後、蓋7を装着する。蓋7は、容器本体6の上部壁8を蓋7側に折り曲げるカシメ作業によって容器本体6に取り付けられる。このとき、封止部におけるシリコーンオイル等の密封性を確保するため、図2(b)に示すように蓋7の周縁下部から突出しているツバ部9と上部壁8との間にシール剤10を挟み込んでいる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
カシメによる接合では、容器本体6と蓋7との接合強度が弱く、高速回転による遠心力や振動や衝撃が繰返し加えられるクランクシャフトに装着された状態では、容器本体6と蓋7との接合部にオイル漏れの原因となる隙間が生じ易い。しかも、カシメ作業を容易にするため、図2(b)に示すように薄肉化した上部壁8やツバ部9を成形することが必要で、作業工数や作業時間の増加を招く。
そこで、最近では、カシメに代わる方法として溶接等が検討されている。たとえば、前掲した特開昭63−264282号公報では、電子ビーム,レーザビーム等の高エネルギービーム溶接で容器を封止する方法を紹介している。しかし、これらの溶接法は、特殊な設備を必要とするため、イニシャルコストやランニングコスト等が高くなる。
【0005】
代表的な溶接法である通常のMIG溶接法で容器を封止しようとすると、単位長さ当りの入熱量が多いことから容器母材の熱変形が大きい。また、高温になるため、内部にフッ素樹脂,ゴム等の部品を装入できない。大きな熱変形は、クランクシャフトに装着した場合に所期の振動吸収特性を損なう原因ともなる。更に、ビード幅や余盛りが大きくエッジ部のダレが大きくなり易いことから、製品の外観が悪化する。
このような問題は、図1及び図2で示したアルミ製ビスカスダンパだけではなく、アルミ製外側材にアルミ製内側材を溶接して容器を作るものである限り、アキュームレータ,ウォータポンプ,トルクコンバータケース,ハーメチック端子,液体及び気体のタンク類等においても同様に生じる。
【0006】
熱伝導性の良好なアルミ部材では、熱容量が大きく異なっている部材を溶接する場合にも溶接が困難となる。すなわち、熱容量の大きな部材では、入力された熱量が伝熱によって部材内部に拡散し、溶接個所が必要な溶接温度に昇温し難い。他方、熱容量の小さな部材では、溶接時の入熱によって急激に昇温し、局部的な変形を起こすまで昇温し易い。そのため、溶け落ち,溶接ビードの形状不良等の溶接欠陥が発生し易く、溶接条件を高精度に管理する必要が生じる。また、図2に示すような継手部分を溶接により接合しようとする場合、溶接時にアークが上部壁8の外側面に回り込み、エッジにダレを発生させたり、表面に種々の欠陥を発生させる虞れがある。
本発明は、このような問題を解消すべく案出されたものであり、溶接部近傍の被溶接材料を覆い且つ熱容量を調整する機能をもつ治具を配置することにより、ダレや溶け落ちを防止し、過剰な入熱により材質に劣化をきたすことなく、熱容量が大きく異なるアルミ部材を溶接することを目的とする。また、アークの広がりに対して被溶接材の溶接面の幅が小さく、アークにより溶融しては不都合な部分まで溶融するような場合においても、溶接を良好に行うことをも目的にする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明のアーク溶接方法は、その目的を達成するため、被溶接材の幅Wbが溶接トーチの電極より放射されるアークの被溶接材の表面に対する広がり幅Waより小さい場合、熱容量の大きい治具を被溶接材の溶融させたくない面に接触させてアーク溶接することを特徴とする。
治具の幅をWj,被溶接材の幅をWb,被溶接材表面におけるアークの広がり幅をWaとするとき、アークの回り込みを防止する上で、Wj>Wa−Wbの幅をもつ治具を使用することが好ましい。治具としては、水冷又は空冷機構を内蔵したものを使用することができる。
本発明に従って、内壁上端に段部を有する円筒状アルミ製ケーシング本体の前記段部に段部の高さと同じ板厚のアルミ製カバーを載置し、当該アルミ製カバーを前記円筒状アルミ製ケーシングと同一平面を形成するように溶接封止することができる。この場合には、前記ケーシング本体及び前記カバーと同じ高さ又はその高さより上に上端面がある治具、或いはケーシングの上端面一部を覆う治具等が使用される。
【0008】
ケーシングより上に上端面がある治具としては、円筒状アルミ製ケーシング本体の段部より上部分の板厚をt,前記ケーシング上端面より突出している治具高さをt1とするとき、t1≦100/tの治具高さt1をもつ治具が使用される。また、ケーシングの上端面一部を覆う治具としては、ケーシング上端面に被さる治具の突出部幅をt2とするとき、t2<tの突出部幅t2をもつ治具を使用する。更に、ケーシングの上端面からケーシング表面に被さる治具面までの距離をt3とするとき、t3≦t2の距離t3をもつ治具が使用される。
角部にコーナーアールRをつけたい場合、ケーシング本体にカバーを溶接する際、ケーシングのコーナーアールRに必要とされる高低差t4だけ低い治具高さをもつ治具を使用する。また、円筒形のアルミ製ケーシングに円板状のカバーを溶接する際、ケーシングの外周面に沿って移動する治具を使用することもできる。被溶接材に過剰な熱量を与えないように、1〜7m/分,好ましくは2〜5m/分の範囲に溶接速度が設定される。
【0009】
【作用】
熱容量が大きく異なるアルミ部材を溶接するとき、アルミ部材の熱伝導量が大きく、しかも比較的融点が低いことから、溶接時の入熱による損傷は鉄系部材の溶接に比較して大きくなる。たとえば、図3に示すようにパネル11に縦骨材12をアーク溶接するとき、アークの広がり幅に較べて縦骨材12の高さが低いT型継手ではアーク13の回り込みによってダレが生じ易く、健全なリブ形状を維持することができない。また、縦骨材12の高さが低いT型継手では、パネル11と縦骨材12とのヒートバランスが悪く、パネル11に比較して縦骨材12が過度に昇温する結果、縦骨材12の材質が軟化し、材料強度が低下する。
本発明は、このようなアークの回り込みや過度の昇温を防止するため、図4に示すような治具14を使用する。治具14としては、熱伝導率が高くアルミ製被溶接材との熱伝達がし易い材料で熱容量の大きなものが好ましい。たとえば、被溶接材より断面積が大きく、密着する形状に作製されたアルミ材,銅材等の材質でできたものが使用される。
【0010】
図4(a)の治具14は、縦骨材12の上端面に当接する押え部15を備え、押え部15から下面までが溶接ビード16に沿って傾斜した傾斜面17になっている。押え部15は、アーク13の広がり幅をWa ,縦骨材12の幅をWb とするとき、Wj >Wa −Wb を満足する治具幅Wj に設定されている。これにより、アーク13が縦骨材12の被溶接部以外の面に回り込むことが防止され、溶接後の表面が溶接痕等のない健全な状態に維持される。また、図4(b)に示すように被溶接材18に対してアーク13を直角に当てる場合も、Wj >Wa −Wb を満足する治具幅Wj をもつ治具14が使用される。なお、本明細書では、アークの広がり幅Wa は、図4に示した通り被溶接材の表面での広がり幅を示す。
これら各寸法は、図4(c)に示すごとくトーチの軸線が溶接中心よりずれている場合、及びトーチの軸線を傾けて溶接する場合にあっても同様である。更に、図4(d)の如く、3つの材料を同時に重ね溶接する場合も同様である。以上の通り、アークの外縁が被溶接材の溶融させたくない部分を熱容量の大きな治具で覆うものである。
以上の通り、このような治具幅Wj をもつ治具14を縦骨材12に当ててアーク溶接するとき、熱容量の小さな縦骨材12に加えられた熱量は治具14に伝えられるので、縦骨材12が過度に昇温することが防止される。その結果、特に縦骨材12の角部に生じがちなダレがなくなる。また、過度な昇温が抑制されることから歪みや変形が抑えられ、溶接製品の形状精度が向上する。
【0011】
円筒形のケーシングに円板状の蓋を溶接封止したビスカスダンパ等では、図5(a)に示すように、ケーシング19の外側に治具14を当てる。そして、ケーシング19の上端縁に形成された段部20にカバー21を嵌め合わせ、ケーシング19にカバー21をアーク溶接する。治具14を当てることにより、ケーシング19の外周面にアーク13が回り込むことなく、健全な表面状態が維持される。また、形成された溶接ビード22も形状が安定化する。これに対し、治具14を使用することなくカバー21を溶接封止すると、図5(b)に示すようなアーク13の回り込みによって、溶接ビード22にダレが生じる。また、ケーシング19の角部が溶け落ちが生じ、溶接後の形状が劣化する。
ケーシング19にカバー21を溶接封止する設計では、通常、ケーシング19の上端縁に段部20を形成し、図6(a)に示すように板厚をtまで薄肉化した継手部23にカバー21の端縁を嵌め合わせ、必要に応じて開先24を形成した後、カバー21をケーシング19に溶接する。この場合、図6(b)に示すように、ケーシング19の上端面から突出する高さをもつ治具14の使用によってアークの回り込みが確実に防止される。
【0012】
治具14がケーシング19の上端面から突出する高さt1 は、継手部23の板厚tを基準にしてt1 ≦100/tの関係を満足させることが好ましい。高さt1 が100/tを超えてもアークの回り込みを防止できるが、たとえばt=5mmのときt1 >20mmとなり、溶接トーチが高くなることによるシールド不足に起因した欠陥が発生し易くなる。
治具14としては、図6(c)に示すように冷却水を循環させる水冷機構又は空冷機構を内蔵した治具を使用することも可能である。冷却機構を内蔵した治具14は、薄肉化された継手部23からの熱放散を促進させ、継手部23が過度に昇温することを防止する。
【0013】
治具14には、継手部上面の溶融幅を小さくするため、図6(d)に示すように、ケーシング19の上端面一部を押さえる突出部25を形成してもよい。突出部25がケーシング19の上端面に被さる長さt2 は、溶接個所を確保するため継手部23の板厚tよりも小さくすることが必要である。また、この場合、図6(e)に示すように、ケーシング19の上端面と突出部25との間に間隙26を持たせることも可能である。この場合、間隙26の距離t3 は、突出部25がケーシング19の上端面に被さる長さt2 以下にすることが有効である。距離t3 が長さt2 より大きくなると、溶接アークによるケーシング19の上端面の溶融幅を小さくする効果が小さくなると共に、突出部25が溶融する虞れが生じる。
角部にコーナーアールRをつけたい場合には、図6(f)に示すように、ケーシング19の上端面に比較して高低差t4 だけ低くなった治具14を使用することが好ましい。これは、アークの回り込みを意図的に利用し、コーナーアールRを形成しようとするものである。たとえば、高低差t4 を2mmとした場合、アークの回り込みによりケーシング19の上端外周部の溶融メタルの表面張力及び界面張力により、おおむね2mmのコーナーアールRを形成できる。
【0014】
本発明は、図7(a)に示すように、円筒状の管材27にフランジ28を溶接する場合にも適用できる。フランジ28は、管材27と比較して小さい。そのため、通常の溶接法で溶接すると、熱容量の小さなフランジ28が過度に昇温し、図7(b)に示すようにフランジ28にダレ29が生じ易い。また、極端な場合には、フランジ28の側面まで溶接ビード22が盛り上がり、必要とする形状精度が確保できない。
そこで、図7(c)に示すように、管材27を収容し、フランジ28の側面に接触する内周面をもつ治具14を使用する。治具14によってフランジ28の側面を覆った状態で溶接するとき、溶接時にフランジ28に集中した熱が治具14に放散され、フランジ28が過度に昇温することがなくなり、溶接入熱による歪みや変形が防止される。また、フランジ28の側面が治具14で覆われているので、アークの回り込みが防止され、溶接後もフランジ28が健全な表面状態に維持される。
【0015】
パネルに骨材を溶接する場合には、図8に示すように転動可能なローラ状治具30を骨材31の端面に押し当てることが好ましい。ローラ状治具30は、図8(a)に示すように骨材31を挟み込むダレ防止枠32に軸支され、加圧力Fで骨材31の端面に押し付けられる。ローラ状治具30は、図8(b)に示すように溶接方向に関して複数個配置することができる。この場合、複数のローラ状治具30,30・・を軸支するダレ防止枠32にフレーム33を介して加圧力Fを加えることにより、各ローラ状治具30は等しく骨材31に押し当てられる。また、フレーム33に溶接トーチ34を取り付けるとき、溶接トーチ34と同期してローラ状治具30,30・・が移動する。
したがって、骨材31の必要箇所がローラ状治具30,30・・でパネル35に押し付けられながら、骨材31がパネル35に隅肉溶接される。溶接ビート22は、パネル35と骨材31の角部に良好な形状で形成される。また、ローラ状治具30,30・・及びダレ防止枠32で保護されているため、アーク13が骨材31の端面に回り込むこともない。そのため、溶接後の仕上りも優れたものとなる。
【0016】
円筒状のケーシングにカバーを溶接封止する場合には、図9,10に示すようにケーシングの外周面に沿って転動する治具を使用することもできる。
図9の治具36は、円筒体37の端部にツバ部38が一体成形されており、回転軸39を中心として回転する。円筒体37はケーシング19の外周面に接し、ツバ部38はケーシング19の上端面に覆い被さる。加圧力Fで円筒体37をケーシング19の外周面に押し付け、図9(b)に示すようにケーシング19又は治具36を相対的に回転させるとき、治具36は、回転しながらケーシング19の外周面を移動する。
図10の治具40は、ケーシング19の外周面に沿って湾曲した内面をもつ治具本体41を備えており、治具本体41の内面に複数のローラ42が回転可能に設けられている。この治具40も、図10(b)に示すようにケーシング19又は治具40を相対的に回転させるとき、回転しながらケーシング19の外周面を移動する。
【0017】
【実施例】
ビスカスダンパの容器本体(ケーシング)にカバーを溶接封止することに本発明を適用した実施例を説明する。容器本体6としては、アルミ合金JIS A6061の鍛造材で、外周壁の上端部の外径272mm,内径264mm,深さ24mmの環状空洞部を形成したものを使用した。環状空洞部に溶接封止される蓋7としては、同じアルミ合金JIS A6061製板材で、外径264mm,内径177mm,厚み4mmの環状円板を使用した。
図11(a)に示すように、環状空洞部に鉄製リング4を収容した容器本体6に蓋7を溶接封止する際、容器本体6を下面治具43に載置し、中心方向に向かって側面治具44を押し付ける。下面治具43は、容器本体6の底面形状にぼぼ対応した窪みが表面に形成されており、載置した容器本体6を安定支持する。側面治具44は、円周方向に適宜の個数に分割されている。図11の例では、三分割された側面治具44を容器本体6の外周面に押し付ける構造が採用されている。
【0018】
容器本体6は、底面及び側面が下面治具43及び側面治具44でそれぞれ支持された後、上面開放部に蓋7が載せられる。蓋7は、容器本体6の環状空洞部に適合する環状円板に成形されており、カバー押え治具45に加えた力で容器本体6に押し付けられる。カバー押え治具45は、蓋7の幅よりも若干小さい幅をもつ環状円板である。そのため、蓋7上にカバー押え治具45を配置したとき、容器本体6と蓋7との間の溶接封止部46,47がカバー押え治具45の内周側及び外周側に露出する。
治具43〜45で位置関係が固定された容器本体6と蓋7は、図12に示すようにクランプ48で締め付けられ、チャック49で支持される。そして、モータ50で容器本体6及び蓋7を回転しながら、溶接封止部46,47を溶接する。図11(b)は、このようにして蓋7を容器本体6に溶接封止した状態を示す。
【0019】
溶接封止部46,47には、開先角度45〜70度及び開先深さ1.5〜2mmの開先をつけた。シールドガスとしてアルゴンを流量25リットル/分で供給しながら、径1.2mmの溶加材5356WYを使用し、電流170〜230A,電圧19.5〜25V,トーチ前進角10度及び狙い角0度の条件下で溶接した。
蓋7が溶接封止された容器本体6を治具43〜45から取り出し、図13に示すように、円周方向に沿って等間隔でそれぞれ6か所の測定点Pで変形量を測定した。変形量の測定結果を治具の有無及び溶接速度で整理したところ、図14に示すように、治具43〜45を使用せずに溶接した場合に比較して、治具43〜45で容器本体6及び蓋7を拘束して溶接したものでは、変形量が大幅に小さくなっていた。治具43〜45で容器本体6及び蓋7を拘束したものであっても、溶接速度を上げるほど変形量が少なくなった。
【0020】
このことから、溶接時に治具43〜45で熱吸収され、熱容量が異なる容器本体6及び蓋7の溶接においてもヒートバランスが図られることが判る。その結果、容器本体6及び蓋7の熱変形が抑えられ、容器本体6のダレも防止できた。また、溶接速度2m/分以下でも、図15で治具無し(a)と治具有り(b)とを対比して示すように、ダレが生じにくく、非溶融幅が大きくなっていた。そのため、溶接速度5m/分以上の高速MIG溶接で問題とされていた狙いにおいても条件が緩和され、溶接が容易になった。更に、容器本体6と蓋7の溶接個所に0.3mmの隙間があっても変形量が小さいため、被溶接材の加工コストも低減できた。
【0021】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明においては、熱容量が大きく異なるアルミ部材の溶接に際し、溶接部近傍の被溶接材料を覆い且つ熱容量を調整する機能をもつ治具を配置し、ダレや溶け落ちを防止し、過剰な入熱による変形や材質劣化を抑制している。また、アークの回り込みが治具によって防止されることから、溶接されたアルミ部材の表面も溶接痕等の欠陥がない健全な表面に維持される。しかも、過度な昇温が抑制されることから歪みや変形が抑えられ、溶接製品の形状精度が向上する。このようにして、本発明によるとき、熱容量が大きく異なるアルミ部材であっても、良好な形状特性及び表面状態をもつ溶接製品が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】鉄製リングを入れたビスカスダンパの一部を切り欠いた斜視図
【図2】ビスカスダンパの容器本体にカシメにより蓋を取りつけた断面図(a)及び封止部を拡大した断面図(b)
【図3】パネルに縦骨材を溶接している説明図
【図4】本発明に従って治具を配置してパネルに縦骨材を溶接している説明図(a),板材の端部を溶接している説明図(b),容器に蓋を溶接する場合の説明図(c)及び3枚の板を溶接する場合の説明図(d)
【図5】ビスカスダンパのケーシング外周に治具を配置してカバーを溶接している説明図(a)及び治具を使用することなく溶接している説明図(b)
【図6】本発明に従った治具の数例を示し、ケーシングと同じ高さをもつ治具(a),ケーシングより高い治具(b),水冷機構を内蔵した治具(c),ケーシングに覆い被さる治具(d),ケーシングの表面との間に間隙をもった突出部が形成されている治具(e)及びケーシングの表面より低い上端面をもつ治具(f)を使用してカバーを溶接封止している状態
【図7】管材にフランジを溶接する場合、目標とする溶接後の形状(a),ダレが生じた溶接後の形状(b)及び本発明に従った治具を使用して形成された溶接後の形状(c)
【図8】ローラ状治具を使用して骨材を拘束しながら溶接している状態を説明する断面図(a)及び側面図(b)
【図9】ローラ状治具でケーシング側面を加圧しながらカバーを溶接封止する場合の側断面図(a)及び平面図(b)
【図10】ローラを備えた治具でケーシング側面を加圧しながらカバーを溶接封止する場合の側断面図(a)及び平面図(b)
【図11】本発明実施例で溶接した容器本体及び蓋を拘束する治具の斜視図(a)及び断面図(b)
【図12】治具で拘束した容器本体及び蓋を回転させる機構の説明図
【図13】溶接後の変形を調査した測定点を示す側面図(a)及び平面図(b)
【図14】溶接されたビスカスダンパの変形量に及ぼす治具の影響及び溶接速度を表したグラフ
【図15】ダレの長さ及び非溶融幅に及ぼす治具の影響及び溶接速度を表したグラフ
【符号の説明】
1:円形平板部 2:環状容器部 3:開口部 4:鉄製リング 5:緩衝材 6:容器本体 7:蓋 8:上部壁 9:ツバ部 10:シール剤 11:パネル 12:縦骨材 13:アーク 14:治具
15:押え部 16:溶接ビード 17:傾斜面 18:被溶接材 19:ケーシング 20:段部 21:カバー 22:溶接ビード 23:継手部 24:開先 25:突出部 26:間隙 27:管材
28:フランジ 29:ダレ 30ローラ状治具 31:骨材 32:ダレ防止枠 33:フレーム 34:溶接トーチ 35:パネル 36:治具 37:円筒体 38:ツバ部 39:回転軸 40:治具
41:治具本体 42:ローラ 43:下面治具 44:側面治具 45:カバー押え治具 46:内周側溶接封止部 47:外周側溶接封止部
48:クランプ 49:チャック 50:モータ[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a method for welding an aluminum member with improved shape accuracy after welding and a welded product such as a viscous damper.
[0002]
[Prior art]
As a method of welding and sealing a lid to an aluminum container body, Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-264282 discloses that welding is performed using a high energy density beam such as an electron welding beam. By utilizing this, when manufacturing a viscous damper used as a member for preventing vibration of a vehicle, an iron ring is housed in a casing, and then the lid is welded and sealed by high energy beam welding in a final welding process. .
As shown in FIG. 1, the viscous damper has an
[0003]
An
According to the conventional method of manufacturing an aluminum viscous damper, the
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the joining by caulking, the joining strength between the container
Therefore, welding and the like have recently been studied as an alternative to caulking. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-264282 cited above introduces a method of sealing a container by welding with high energy beams such as an electron beam and a laser beam. However, since these welding methods require special equipment, initial costs, running costs, and the like increase.
[0005]
When an attempt is made to seal the container by a typical MIG welding method, which is a typical welding method, the heat input amount per unit length is large, and the thermal deformation of the container base material is large. Further, since the temperature becomes high, it is impossible to insert a component such as a fluororesin or a rubber therein. The large thermal deformation also causes the desired vibration absorption characteristics to be impaired when the device is mounted on a crankshaft. Further, since the bead width and the margin are large and the sagging of the edge portion is likely to be large, the appearance of the product is deteriorated.
Such a problem is caused not only by the aluminum viscous damper shown in FIGS. 1 and 2 but also by an accumulator, a water pump, and a torque converter as long as an aluminum inner material is welded to an aluminum outer material to form a container. This also occurs in cases, hermetic terminals, liquid and gas tanks, and the like.
[0006]
With an aluminum member having good thermal conductivity, it is difficult to weld even a member having a large difference in heat capacity. That is, in a member having a large heat capacity, the input heat amount is diffused into the member by the heat transfer, and it is difficult for the welding location to rise to a required welding temperature. On the other hand, in a member having a small heat capacity, the temperature rapidly rises due to the heat input during welding, and the temperature easily rises until local deformation occurs. For this reason, welding defects such as burn-through and poor weld bead shape are likely to occur, and it is necessary to control welding conditions with high precision. In addition, when the joint portion shown in FIG. 2 is to be joined by welding, the arc wraps around the outer surface of the upper wall 8 at the time of welding, which may cause sagging at the edge and various defects on the surface. There is.
The present invention has been devised to solve such a problem. By arranging a jig having a function of covering a material to be welded in the vicinity of a welded part and adjusting a heat capacity, sagging and burn-through are prevented. An object of the present invention is to prevent welding and weld aluminum members having significantly different heat capacities without causing deterioration of the material due to excessive heat input. It is another object of the present invention to perform welding well even in a case where the width of a welding surface of a material to be welded is small with respect to the spread of an arc, and an undesired portion is melted by the arc.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
Arc welding method of the present invention in order to achieve the purpose, if the spread width W a is smaller than on the surface of the material to be welded in arc width W b of the workpieces is radiated from the electrode of the welding torch, a large heat capacity Arc welding is performed by bringing the jig into contact with the surface of the material to be welded that is not to be melted.
Assuming that the width of the jig is W j , the width of the material to be welded is W b , and the width of spread of the arc on the surface of the material to be welded is W a , W j > W a −W b Is preferably used. As the jig, a jig having a built-in water cooling or air cooling mechanism can be used.
According to the present invention, an aluminum cover having the same thickness as the height of the step is placed on the step of the cylindrical aluminum casing body having a step at the upper end of the inner wall, and the aluminum cover is placed in the cylindrical aluminum casing. Can be welded and sealed so as to form the same plane. In this case, a jig having an upper end surface at the same height as or higher than the casing main body and the cover, a jig for partially covering the upper end surface of the casing, or the like is used.
[0008]
The jig has upper surface above the casing, when the plate thickness of the upper part of the step portion of the cylindrical aluminum casing body t, the jig height projecting from the casing upper surface and t 1, jig is used with a jig height t 1 of t 1 ≦ 100 / t. As the jig for covering the upper end face part of the casing, when the protrusion width of the jig covers the casing upper surface and t 2, using a jig with t 2 <protrusion width t 2 to t . Furthermore, when the distance from the upper end surface of the casing to the jig surface covering the casing surface is t 3 , a jig having a distance t 3 of t 3 ≦ t 2 is used.
If you want to put a corner radius R at the corners, when welding the cover to the casing body, using a jig with only low jig height height difference t 4 when required for corner radius R of the casing. When welding a disk-shaped cover to a cylindrical aluminum casing, a jig that moves along the outer peripheral surface of the casing may be used. The welding speed is set in the range of 1 to 7 m / min, preferably 2 to 5 m / min so as not to give an excessive amount of heat to the material to be welded.
[0009]
[Action]
When welding aluminum members having significantly different heat capacities, the heat conduction of the aluminum members is large and the melting point is relatively low, so that damage due to heat input during welding is greater than that of iron-based members. For example, as shown in FIG. 3, when the
In the present invention, a
[0010]
The
These dimensions are the same even when the axis of the torch is displaced from the welding center as shown in FIG. 4C, and when the axis of the torch is inclined. Further, as shown in FIG. 4D, the same applies to the case where three materials are overlap-welded simultaneously. As described above, the outer edge of the arc covers the portion of the material to be welded that is not to be melted with the jig having a large heat capacity.
As described above, when arc welding by applying a
[0011]
In a viscous damper or the like in which a disk-shaped lid is welded and sealed to a cylindrical casing, the
In the design in which the
[0012]
The height t 1 of the
As the
[0013]
As shown in FIG. 6D, the
If you want with a corner radius R is in the corners, as shown in FIG. 6 (f), it is preferable to use a
[0014]
The present invention can be applied to a case where a
Therefore, as shown in FIG. 7C, a
[0015]
When the aggregate is welded to the panel, it is preferable to press a rollable roller-
Therefore, the aggregate 31 is fillet-welded to the
[0016]
When the cover is welded and sealed to the cylindrical casing, a jig that rolls along the outer peripheral surface of the casing can be used as shown in FIGS.
The
The
[0017]
【Example】
An embodiment in which the present invention is applied to welding and sealing a cover to a container body (casing) of a viscous damper will be described. As the
As shown in FIG. 11A, when the
[0018]
After the bottom and side surfaces of the
As shown in FIG. 12, the
[0019]
A groove having a groove angle of 45 to 70 degrees and a groove depth of 1.5 to 2 mm was formed on the welded
The
[0020]
From this, it is understood that heat is absorbed by the
[0021]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, when welding aluminum members having significantly different heat capacities, a jig that covers the material to be welded in the vicinity of the welded portion and has a function of adjusting the heat capacity is arranged to prevent dripping and burn-through. This prevents deformation and material deterioration due to excessive heat input. In addition, since the arc is prevented from being wrapped around by the jig, the surface of the welded aluminum member is also maintained at a sound surface free from defects such as welding marks. Moreover, since excessive temperature rise is suppressed, distortion and deformation are suppressed, and the shape accuracy of the welded product is improved. Thus, according to the present invention, a welded product having good shape characteristics and surface condition can be obtained even with aluminum members having greatly different heat capacities.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a viscous damper containing an iron ring with a part cut away. FIG. 2 is a cross-sectional view in which a lid is attached to a container body of the viscous damper by caulking, and an enlarged cross-sectional view of a sealing portion. (B)
FIG. 3 is an explanatory view of welding a vertical aggregate to a panel; FIG. 4 is an explanatory view of welding a vertical aggregate to a panel by disposing a jig according to the present invention; FIG. Explanatory diagram for welding (b), explanatory diagram for welding the lid to the container (c), and explanatory diagram for welding three plates (d)
FIGS. 5A and 5B are an explanatory view in which a jig is arranged on the outer periphery of a casing of a viscous damper and a cover is welded, and an explanatory view in which welding is performed without using a jig;
FIG. 6 shows several examples of jigs according to the present invention. The jig has the same height as the casing (a), the jig is higher than the casing (b), the jig with a built-in water cooling mechanism (c), A jig (d) for covering the casing, a jig (e) having a projection formed with a gap between the casing and the surface of the casing, and a jig (f) having an upper end surface lower than the surface of the casing are used. FIG. 7 shows a state in which a flange is welded to a pipe material in accordance with a target shape (a) after welding, a shape after welding (b) in which sagging occurs, and the present invention. (C) after welding formed by using a jig
FIGS. 8A and 8B are a cross-sectional view and a side view illustrating a state where welding is performed while restraining the aggregate using a roller-shaped jig.
FIG. 9 is a side sectional view (a) and a plan view (b) when the cover is welded and sealed while pressing the side surface of the casing with a roller-shaped jig.
FIG. 10 is a side sectional view (a) and a plan view (b) when the cover is welded and sealed while pressing the side surface of the casing with a jig provided with a roller.
11A and 11B are a perspective view and a cross-sectional view of a jig for restraining a container body and a lid welded in the embodiment of the present invention.
FIG. 12 is an explanatory view of a mechanism for rotating a container body and a lid constrained by a jig. FIG. 13 is a side view (a) and a plan view (b) showing measurement points for examining deformation after welding.
FIG. 14 is a graph showing the effect of the jig on the amount of deformation of the welded viscous damper and the welding speed. FIG. 15 is a graph showing the effect of the jig on the length of the sag and the unmelted width and the welding speed. [Explanation of symbols]
1: circular plate portion 2: annular container portion 3: opening portion 4: iron ring 5: cushioning material 6: container body 7: lid 8: upper wall 9: brim portion 10: sealing agent 11: panel 12: vertical aggregate 13 : Arc 14: jig 15: holding part 16: welding bead 17: inclined surface 18: material to be welded 19: casing 20: stepped part 21: cover 22: welded bead 23: joint part 24: groove 25: protruding part 26 : Gap 27: Pipe material 28: Flange 29:
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