JP4000739B2

JP4000739B2 - 鋼板の溶接方法

Info

Publication number: JP4000739B2
Application number: JP2000056258A
Authority: JP
Inventors: 孝宏佐野; 正義森泉; 智前田
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2000-03-01
Filing date: 2000-03-01
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2020-03-01
Also published as: JP2001246466A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶接しようとする部分を接触させて配置した２枚の鋼板のうちの一方の鋼板に溶接用貫通孔を形成し、前記一方の鋼板の前記溶接用貫通孔の内周隣接部分と他方の鋼板との接触部分を前記一方の鋼板側から溶接する鋼板の溶接方法に関し、特に、前記溶接時のスパッタの発生を減少させることが可能な鋼板の溶接方法に関する。
前記本発明の溶接方法は、アーク溶接方法等で使用可能である。また、複写機、プリンタ等の画像形成装置のフレームやＯＡ機器のフレーム等を製作する際に使用可能である。
【０００２】
【従来の技術】
図７は従来のアーク溶接方法の説明図で、図７Ａは突き合わせ溶接の説明図、図７Ｂはすみ肉溶接の説明図である。
従来、プラズマアーク溶接またはＴＩＧ溶接等のアーク溶接では母材を溶かして接合する方法として、図７に示す方法が知られている。
図７Ａの鋼板０１，０２を突き合わせてその接合部を溶接する突き合わせ溶接では、薄板を溶接する場合、接合面が溶けやすいという問題点がある。
図７Ｂの鋼材０３の表面に鋼材０４の端面を当接させて溶接するすみ肉溶接では、溶接トーチの挿入スペースを確保することが困難な場合がある。
【０００３】
図８は重ねた２枚の鋼板のうちの一方にプラグ孔を形成して溶接するプラグ溶接の説明図で、図８Ａは平面図、図８Ｂは側面図である。
図８において、溶接しようとする部分を接触させて配置した２枚の鋼板０１，０２のうちの一方の鋼板０１側にプラグ孔（円形の溶接用貫通孔）０１ａを形成し、前記一方の鋼板０１の前記溶接用貫通孔０１ａの内周の隣接部分と他方の鋼板との接触部分を前記一方の鋼板側に配置したトーチ（図示せず）により溶接する。
前記図８のプラグ溶接は２枚重ねのため、トータル板厚が増加し、接合面の溶け落ちを防止することができる。また、溶接トーチのアプローチが容易で、手溶接、自動溶接ともに、作業時間の短縮が可能である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図９は前記図８に示す従来の溶接方法の問題点の説明図で、図９Ａは溶接領域が小さい場合の説明図、図９Ｂは溶接領域が大きい場合の説明図である。
図９Ａにおいて溶接領域はＡで示され、溶接領域Ａの中の溶接部分Ａ１は溶接前の鋼板０１，０２が接触していた部分（接触部分の溶接部分）を示している。溶接部分Ａ１の面積が小さい場合、溶接強度が弱くなる。
図９Ｂにおいて、前記溶接強度を大きくするために、溶接時間または入熱量を増加させて、溶接部分Ａ１を大きくした場合、熱歪みが大きくなるという問題点がある。
【０００５】
また、プラグ孔（溶接用貫通孔）０１ａの孔径を小さくすると、プラグ孔が埋まってしまい、溶接の可否判定が目視できなくなる。また、スパッタ（溶接を行う際に溶融した金属から発生して吹き上げた金属蒸気）の発生が増加する。特に、亜鉛メッキ鋼板の場合には、鋼板表面の融点の低い亜鉛が蒸気化し、入熱側に吹き出し、スパッタが増加する。
前記スパッタは鋼板に付着し、製品として使用中に落下し、製品の性能に悪影響を及ぼすことがある。したがって、前記スパッタが発生すると、溶接後に鋼板に付着したスパッタを拭き取る作業が必要になり、生産性が悪化する。
また、プラグ孔（溶接用貫通孔）０１ａの孔径を大きくすると、全体の剛性が低下し、強度の低下や共振周波数の低下により低周波数の外力に共振し易くなるという問題点もある。
【０００６】
本発明は前述の事情に鑑み、下記（Ｏ01）〜（Ｏ03）の記載内容を課題とする。
（Ｏ01）重ねた２枚の鋼板のうちの一方に溶接用貫通孔を形成して溶接する際のスパッタの発生量を減少させること。
（Ｏ02）重ねた２枚の鋼板のうちの一方に溶接用貫通孔を形成して溶接する際の溶接強度を大きくすること。
（Ｏ03）重ねた２枚の鋼板のうちの一方に溶接用貫通孔を形成して溶接する際の、前記溶接用貫通孔形成による剛性の低下を防止すること。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
次に、前記課題を解決する本発明を説明するが、本発明の要素には、後述の実施例の要素との対応を容易にするため、実施例の要素の符号をカッコで囲んだものを付記する。
なお、本発明を後述の実施例の符号と対応させて説明する理由は、本発明の理解を容易にするためであり、本発明の範囲を実施例に限定するためではない。
【０００８】
（第１発明）
前記課題を解決するために第１発明の鋼板の溶接方法は、溶接しようとする部分を接触させて配置した２枚の鋼板（１，２）のうちの一方の鋼板（１）に溶接用貫通孔（１ａ）を形成し、前記一方の鋼板（１）の前記溶接用貫通孔（１ａ）の縁部分と、他方の鋼板（２）と、の接触部分を、前記一方の鋼板（１）側から溶接する鋼板（１，２）の溶接方法において、
前記溶接用貫通孔（１ａ）を短径および長径を有する形状に形成し、前記一方の鋼板（１）の前記溶接用貫通孔（１ａ）の前記短径方向に離れた複数か所の部分と、他方の鋼板（２）と、の接触部分（Ａ１，Ａ１）を溶接し、且つ、前記一方の鋼板（１）の前記溶接用貫通孔（１ａ）の縁部分と、前記他方の鋼板（２）と、の接触部分（Ａ１，Ａ１）を溶接した部分に対して、前記溶接用貫通孔（１ａ）の長径方向において双方に溶接しない空間を有することを特徴とする。
【０００９】
（第１発明の作用）
前記構成を備えた第１発明の鋼板の溶接方法では、溶接しようとする部分を接触させて配置した２枚の鋼板（１，２）のうちの一方の鋼板（１）に溶接用貫通孔（１ａ）を形成し、前記一方の鋼板（１）の前記溶接用貫通孔（１ａ）の縁部分と、他方の鋼板（２）と、の接触部分を、前記一方の鋼板（１）側から溶接する。前記溶接用貫通孔（１ａ）を短径および長径を有する形状に形成し、前記一方の鋼板（１）の前記溶接用貫通孔（１ａ）の前記短径方向に離れた複数か所の部分と、他方の鋼板（２）と、の接触部分（Ａ１，Ａ１）を溶接する。
前記第１発明では、鋼板（１，２）が前記溶接用貫通孔（１ａ）の短径方向に離れた複数箇所で溶接されているので、溶接用貫通孔（１ａ）の内周に沿った１箇所の部分で溶接される場合に比較して溶接強度（２枚の鋼板の耐分離強度）が大きくなる。
【００１０】
また、溶接用貫通孔（１ａ）は、円形ではなく、短径および長径を有する形状とするため、短径方向の寸法は溶接用貫通孔を円形にした場合の円形の直径より小さくすることができる。このため、溶接部貫通孔（１ａ）が必要以上に大きくならないので、鋼板（１，２）を溶接した溶接部材の剛性が大きく低下することを防止することができる。
また、前記一方の鋼板（１）の前記溶接用貫通孔（１ａ）の縁部分と、前記他方の鋼板（２）と、の接触部分（Ａ１，Ａ１）を溶接した部分に対して、前記溶接用貫通孔（１ａ）の長径方向において双方に溶接しない空間を有するため、前記溶接用貫通孔（１ａ）の長径方向の両端部の空間は、溶接作業時に発生するガスおよび溶融物の逃げ道となるので、スパッタを減少させることができる。
【００１１】
（第２発明）
第２発明の鋼板の溶接方法は、溶接しようとする部分を接触させて配置した２枚の鋼板（１，２）のうちの一方の鋼板（１）に溶接用貫通孔（１ａ）を形成し、前記一方の鋼板（１）の前記溶接用貫通孔（１ａ）の縁部分と、他方の鋼板（２）と、の接触部分を前記一方の鋼板（１）側から溶接する鋼板（１，２）の溶接方法において、
前記溶接用貫通孔（１ａ）を短径および長径を有する形状に形成し、前記他方の鋼板（２）に、前記溶接用貫通孔（１）に連通し且つ前記溶接用貫通孔（１）の短径よりも小径のスパッタ防止用貫通孔（２ａ）を形成した状態で溶接することを特徴とする。
【００１２】
（第２発明の作用）
前記構成を備えた第２発明の鋼板の溶接方法では、溶接しようとする部分を接触させて配置した２枚の鋼板（１，２）のうちの一方の鋼板（１）に溶接用貫通孔（１ａ）を形成し、前記一方の鋼板（１）の前記溶接用貫通孔（１ａ）の縁部分と、他方の鋼板（２）と、の接触部分を、前記一方の鋼板（１）側から溶接する。前記溶接用貫通孔（１ａ）は短径および長径を有する形状に形成され、前記他方の鋼板（２）に、前記溶接用貫通孔（１）に連通し且つ前記溶接用貫通孔（１）の短径よりも小径のスパッタ防止用貫通孔（２ａ）を形成した状態で溶接するので、溶接時に発生するガスが前記スパッタ防止用貫通孔（２ａ）から抜けるので、スパッタの発生を減少させることができる。
なお、前記第１発明および第２発明において、前記溶接用貫通孔（１）は、短径および長径を有する２つの長孔が交差した形状に形成することができる。
【００１３】
【実施の形態】
（実施例）
次に図面を参照しながら、本発明の鋼板のレーザ溶接方法の実施の形態の具体例（実施例）を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
図１は本発明の実施例１の鋼板のアーク溶接方法で使用する鋼板の説明図で、図１Ａは平面図、図１Ｂは前記図１ＡのＩＢ−ＩＢ線断面図である。
図２は同実施例１のアーク溶接を行う状態を示す図である。
図３はアーク溶接で溶接した溶接部分の説明図で、図３Ａは平面図、図３Ｂは前記図３ＡのIIIＢ−IIIＢ線断面図である。
図１〜図３において、鋼板１および鋼板２は重ねられており、鋼板１には長円形のプラグ孔（溶接用貫通孔）１ａが形成されている。
【００１４】
図２において、鋼板１，２は陽極に接続され、電極棒Ｔは陰極に接続されており、鋼板１，２と電極棒Ｔとの間にはアークが発生している。鋼板１，２が溶融することにより鋼板１，２が溶接される。
図３において、溶接領域Ａは、溶接時に溶融した金属（鋼板１，２）が固まった部分である。前記溶接領域Ａのうちの２点鎖線で囲んだ領域Ａ１，Ａ１は鋼板１および鋼板２が溶融して固まった部分（鋼板１，２の溶接部分）である。すなわち、前記鋼板１，２の溶接部分Ａ１，Ａ１は前記プラグ孔１ａの短径方向に離れた２か所の部分である。
したがって、本実施例１では、鋼板１，２が前記プラグ孔１ａの短径方向に離れた２か所で溶接されているので、大きな溶接強度が得られる。
【００１５】
また、前記プラグ孔１ａの長径方向の両端部には空間が残り、前記空間は、溶接作業時に発生するガスおよび溶融物の逃げ道となるので、スパッタを減少させることができる。
前記図３に示す鋼板１，２の溶接部分Ａ１，Ａ１はその面積が大きい程溶接強度が大きくなる。前記面積は溶接領域Ａの大きさが一定の場合、前記プラグ孔１ａの短径Ｄ１が小さい程大きくなる。したがって、プラグ孔１ａの短径は小さくした方が好ましいが、加工の容易性からは鋼板１の厚さをｔとした場合、Ｄ１は約１.５ｔ程度が適切である。
また、前記プラグ孔１ａは、前記長径Ｄ２を前記溶接領域Ａの長径方向の長さよりも長くして、溶接作業時に発生するガスおよび溶融物の逃げ道が形成できる程度の大きさとされる。
また、プラグ孔（溶接用貫通孔）１ａの形状は上述のように設定されているので、必要以上に大きくならない。このため、鋼板１，２を溶接した溶接部材の剛性が大きく低下することを防止することができる。
【００１６】
（実施例２）
図４は本発明の鋼板の溶接方法の実施例２の説明図で、図４Ａは実施例２の鋼板のアーク溶接方法で使用する鋼板の平面図、図４Ｂは前記図４ＡのIＶＢ−IＶＢ線断面図、図４Ｃは実施例２のアーク溶接を行う状態を示す図である。
なお、この実施例２の説明において、前記実施例１の構成要素に対応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
この実施例２は、鋼板２にスパッタ防止用貫通孔２ａが形成されており、貫通孔２ａは、前記鋼板１のプラグ孔１ａの短径よりも小径の円形孔である。なお、スパッタ防止用貫通孔２ａの形状は、円形以外に楕円形、長方形等の種々の形状とすることが可能であり、またその大きさは、溶接時に発生した蒸発金属等のガスの逃げ道として機能する大きさであれば良い。
この実施例２では、溶接時に発生するガスが前記スパッタ防止用貫通孔２ａから抜けるので、スパッタの発生を実施例１以上に減少させることができる。
【００１７】
（実施例３）
図５は実施例３の鋼板の溶接方法で溶接した溶接部分の説明図で、前記実施例１の図３Ａに対応する図である。
なお、この実施例３の説明において、前記実施例１の構成要素に対応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
前記実施例１では溶接部分が円形であったのに対し、この実施例３は、溶接部分Ａが長円形である点で相違している。その他の点では実施例３は前記実施例１と同様である。実施例３の長円形の溶接部分Ａは、溶接時に溶接トーチを移動させることにより形成される。
この実施例３も、前記実施例１と同様に鋼板１および鋼板２がプラグ孔１ａの短径方向に離れた２か所で溶接されているので、実施例１と同様の作用効果が得られる。
【００１８】
（変更例）
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更実施例を下記に例示する。
（Ｈ01）前記プラグ孔（溶接用貫通孔）１ａの形状は、実施例１〜３で示した形状以外に楕円形、長方形等を採用することが可能である。また、図６Ａ〜図６Ｄに例示する形状を採用することも可能である。
図６はプラグ孔（溶接用貫通孔）の形状の変更例の説明図で、図６Ａ〜図６Ｄはそれぞれプラグ孔の異なる形状を示す図である。図６Ａに示すプラグ孔は円形孔から外方に２つの溝が形成されており、図６Ｂは４つの溝が形成されている。また、図６Ｃは方形孔から外方に２つの溝が形成されており、図６Ｄは４つの溝が形成されている。図６Ａ、図６Ｃでは鋼板が溶接される部分は２箇所に別れ、図６Ｂ、図６Ｄでは４箇所に別れている。これらの形状のプラグ孔も前記実施例１と同様の作用を奏する。
【００１９】
【発明の効果】
前述の本発明の鋼板の溶接方法は、下記の効果を奏することができる。
（Ｅ01）重ねた２枚の鋼板のうちの一方に形成する溶接用貫通孔の長径方向の両端部の幅は、溶接時に発生する蒸気が逃げる程度の大きさで良いので、小さく形成することができる。このため、前記溶接用貫通孔形成による剛性の低下を防止することができる。また、前記溶接用貫通孔の長径方向の両端から溶接時に発生する蒸気が逃げるので、スパッタを減少させることができる。
（Ｅ02）重ねた２枚の鋼板のうちの一方に形成する溶接用貫通孔の短径方向に離れた複数部分と他方の鋼板との複数の接触部分を溶接するので、溶接強度を大きくすることができる。
（Ｅ03）前記溶接用貫通孔と連通するスパッタ防止用貫通孔を形成することによりスパッタを減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施例１の鋼板のアーク溶接方法で使用する鋼板の説明図で、図１Ａは平面図、図１Ｂは前記図１ＡのＩＢ−ＩＢ線断面図である。
【図２】図２は同実施例１のアーク溶接を行う状態を示す図である。
【図３】図３はアーク溶接で溶接した溶接部分の説明図で、図３Ａは平面図、図３Ｂは前記図３ＡのIIIＢ−IIIＢ線断面図である。
【図４】図４は本発明の鋼板の溶接方法の実施例２の説明図で、図４Ａは実施例２の鋼板のアーク溶接方法で使用する鋼板の平面図、図４Ｂは前記図４ＡのIＶＢ−IＶＢ線断面図、図４Ｃは実施例２のアーク溶接を行う状態を示す図である。
【図５】図５は実施例３の鋼板の溶接方法で溶接した溶接部分の説明図で、前記実施例１の図３Ａに対応する図である。
【図６】図６はプラグ孔（溶接用貫通孔）の形状の変更例の説明図で、図６Ａ〜図６Ｄはそれぞれプラグ孔の異なる形状を示す図である。
【図７】図７は従来のアーク溶接方法の説明図で、図７Ａは突き合わせ溶接の説明図、図７Ｂはすみ肉溶接の説明図である。
【図８】図８は重ねた２枚の鋼板のうちの一方にプラグ孔を形成して溶接するプラグ溶接の説明図で、図８Ａは平面図、図８Ｂは側面図である。
【図９】図９は前記図８に示す従来の溶接方法の問題点の説明図で、図９Ａは溶接領域が小さい場合の説明図、図９Ｂは溶接領域が大きい場合の説明図である。
【符号の説明】
１，２…鋼板、
１ａ…溶接用貫通孔、
２ａ…スパッタ防止用貫通孔、
Ａ１，Ａ１…鋼板１の溶接用貫通孔１ａの短径方向に離れた複数か所の部分と他方の鋼板２との接触部分の溶接部分。

Claims

溶接しようとする部分を接触させて配置した２枚の鋼板のうちの一方の鋼板に溶接用貫通孔を形成し、前記一方の鋼板の前記溶接用貫通孔の縁部分と、他方の鋼板と、の接触部分を、前記一方の鋼板側から溶接する鋼板の溶接方法において、
前記溶接用貫通孔を短径および長径を有する形状に形成し、前記一方の鋼板の前記溶接用貫通孔の前記短径方向に離れた複数か所の部分と、他方の鋼板と、の接触部分を溶接し、且つ、前記一方の鋼板の前記溶接用貫通孔の縁部分と、前記他方の鋼板と、の接触部分を溶接した部分に対して、前記溶接用貫通孔の長径方向において双方に溶接しない空間を有することを特徴とする鋼板の溶接方法。
溶接しようとする部分を接触させて配置した２枚の鋼板のうちの一方の鋼板に溶接用貫通孔を形成し、前記一方の鋼板の前記溶接用貫通孔の縁部分と、他方の鋼板と、の接触部分を前記一方の鋼板側から溶接する鋼板の溶接方法において、
前記溶接用貫通孔を短径および長径を有する形状に形成し、前記他方の鋼板に、前記溶接用貫通孔に連通し且つ前記溶接用貫通孔の短径よりも小径のスパッタ防止用貫通孔を形成した状態で溶接することを特徴とする鋼板の溶接方法。
短径および長径を有する２つの長孔が交差した形状に形成された前記溶接用貫通孔、を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の鋼板の溶接方法。