JP4865608B2 - 溶接部の補修方法及び補修装置 - Google Patents

Description

この発明は、二つの部材の溶接部中に気泡などの欠陥があった場合に、この欠陥をなくすことを可能にする溶接部の補修方法及び補修装置に関する。

二つの部材の突き合わせ部は一般にＭＩＧ溶接（シールドガスに不活性ガスのみを用いるアーク溶接）で接合される。ＭＩＧ溶接した場合、溶接部中に気泡などの欠陥が生じる。欠陥があった場合、溶接部を削り取り、再度溶接して欠陥が無いようにしている。

この欠陥の発生は溶接それ自体に起因している。特許文献１に記載されているように、二つの部材の突き合わせ部に回転工具を挿入して回転させながら移動させて、両部材を過熱して固層接合することが知られている。摩擦攪拌接合によれば、加熱温度は溶接ほど高温でないので、低温で接合でき、気泡などの欠陥も生じない。
特許第３０１４６５４号公報

溶接では、加熱温度が部材の融点以上の高温であるので、気泡の発生は止むを得ない。

本発明の目的は、溶接部内に気泡が生じても、生じた気泡を容易に除去できる溶接部の補修方法及び補修装置を提供することにある。

上記目的は、二つの部材同士が溶接されており、二つの部材の溶接部に対して、該溶接部の溶接ビード側から該溶接部内へ回転工具を回転させながら挿入するとともに当該挿入状態を保ったまま前記回転工具を回転させながら前記溶接ビードに沿って移動させる溶接部の補修方法において、前記溶接ビードの幅よりも小さい外径を有する円筒状の前記回転工具の下端部に形成された凹面に、該凹面から下方に突出する十文字状突出部或いは螺旋状突出部を備えた前記回転工具を、前記溶接ビードの盛り上がり頂部から前記部材の前記回転工具を挿入する側の表面までの高さ範囲内に位置させることを特徴とする溶接部の補修方法によって達成できる。
また、上記目的は、二つの部材同士が溶接されており、二つの部材の溶接部に対して該溶接部の溶接ビード側から該溶接部内へ回転工具を回転させながら挿入し、前記溶接部の前記溶接ビードの幅よりも小さい外径を有する円筒状の前記回転工具の下端部を前記溶接ビードの盛り上がり頂部から前記部材の前記回転工具を挿入する側の表面までの高さ範囲内に位置させるとともに当該挿入状態を保ったまま前記回転工具を前記溶接ビードに沿って移動させる駆動装置を備える溶接部の補修装置において、下端部に形成された凹面に、該凹面から下方に突出する十文字状突出部或いは螺旋状突出部を有する前記回転工具を備えることを特徴とする溶接部の補修装置によって達成できる。

これによれば、溶接部に対して回転工具を回転させながら移動させているので、溶接部は回転工具で押され、また、摩擦熱を受けるので、気泡は溶融した溶接部内を移動しているうちに互いに合体し大きくなって溶接部の外に排出される。よって、気泡の欠陥がなくなる。
なお、欠陥がなくなる厚さは、摩擦攪拌接合による熱及び攪拌の影響を受ける領域であり、厚さ数ｍｍである。

また、従来の摩擦攪拌接合では、接合時の荷重、即ち、回転工具を溶接部に挿入し且つ挿入状態で移動させるのに要する駆動力が大きいため、回転工具の支持構造や駆動機構、或いは溶接される部材を支える架台構造等として高荷重に耐える設備が必要であったが、本発明では、溶接ビードの表面層を従来の摩擦攪拌接合用回転工具よりも小さい工具で施工するため、こうした設備を単純化できる。

以下、図面を参照してこの発明による溶接部の補修方法及び補修装置の実施例について説明する。

本発明による溶接部の補修方法及び補修装置の一実施例を図１〜図４を参照して説明する。図１において、二つの部材１０，２０は突き合わされている状態にある。図示の例では、二つの部材１０，２０の先端同士は隙間なく突き合わされているが、溶接すべき先端同士の間に隙間があっても、また、先端が傾斜して開先が形成されていてもよい。
二つの部材１０，２０は架台３０に載せられている。

二つの部材１０，２０を溶接すると、溶接部５０の上端が、部材１０，２０の上面よりも溶接側（溶接トーチ側）に突出して盛り上がったビードの形態になる。図示の例では、溶接部５０は紙面に直交する方向に延びている。

図２において、溶接部５０の溶接ビードの表面、即ち、盛り上がり頂部側から擦攪拌接合用回転工具８０を回転させながら溶接ビードに挿入し、その挿入状態を保ったまま回転させながら溶接ビードに沿って移動させることで、溶接部５０の補修が行われる。

回転工具８０の回転中心軸線の向きは、部材１０，２０の突き合わせ部において、部材１０，２０の表面に対して直交している。
回転工具８０の先端８０ｂは、部材１０，２０の表面と溶接部５０の溶接ビードの盛り上がり頂部との間の位置であって、部材１０，２０の上面からＨ寸法だけ溶接ビードの盛り上がり側に位置されている。このため、回転工具８０は部材１０，２０に接触せず、部材１０，２０を傷つけることがない。

図３において、回転工具８０の先端８０ｂが挿入している部分（溶接部５０）は、回転工具８０から押し付け力を受け、回転工具８０と溶接部５０との間に回転工具８０の攪拌による摩擦熱が発生する。この押し付け力と摩擦熱とで、気泡９０は熱を受け、溶融部分内を移動して互いに接合・合体し、溶接部５０の外に排出される。摩擦熱を受ける領域（厚さ）は回転工具８０から数ｍｍである。

回転工具８０の先端８０ｂは、溶接部５０に若干入っている。このため、先端８０ｂの傾斜した後端縁の位置から上方の溶接部５０は切削されて除去される。回転工具８０の移動方向は、溶接部５０の長手方向である。回転工具８０は進行方向に対して先端８０ｂよりも後端（図３では上端）８０ａが後方となる態様で傾斜しており、この傾斜角度θは、通常に摩擦攪拌接合する場合の傾斜角度と同様な３度程度である。

回転後部８０で溶接部５０が除去される部分は、溶接終了後にグラインダー等で切削する予定の部分であり、この除去予定部分は、グラインダーで切削する代わりに、本発明による補修作業で除去されるので、作業を簡単にできる。

回転工具８０は移動するので、溶接部５０におけるその軌跡は溝になると考えられるが、それは周知の摩擦攪拌接合と同様に周囲の溶接部５０から補填されて埋められるので、溝はなくなる。

この補修によれば、溶接によって生じた気泡９０は、回転工具８０の回転で生じた熱、及び押し付け力で接合されるので、大きくなった気泡９０を溶接部５０から除去できる。
また、溶接部５０の盛り上がりの頂部は切削されるので、気泡の除去とともに溶接部５０の除去も合わせて達成される。

図４及び図５を参照して、本発明による溶接部の補修方法及び補修装置の他の実施例を説明する。図４、図５において、回転工具８０は、通常の摩擦攪拌接合用の回転工具と同様である。つまり、回転工具８０の先端８０ｂには溶接部５０側に小径の小径部８５が突出している。小径部８５の径は溶接部５０の溶接ビード幅よりも小さく、突出代は部材１０，２０の突き合わせ厚さよりも小さい。補修時には、小径部８５は溶接部５０内に位置する。小径部８５は溶接部５０から突出することはない。

この実施例によれば、小径部８５は部材１０，２０及び溶接部５０に接触する。このため、回転工具８０を回転させるときには、溶接部５０のみならず部材１０，２０をも摩擦攪拌接合することになる。小径部８５があるので、その周囲の溶接部８０は摩擦攪拌され、より多くの気泡９０を除去できる。

上記実施例では回転工具８０は小径部８５を有していたが、こうした構造は必ずしも必須ではない。図６〜図１１において、回転工具８０は、図４及び図５で示した実施例で備わっていたような小径の突出部が設けられることなく凹面８６が形成された構造となっている。ただし、図８〜図１１の実施例においては、回転工具８０から溶接部への攪拌力を高めるために、溶接部に接触する回転工具５０の先端８０ｂに、その凹面８６から下方に突出する突出部８７を設けることも可能である。図８、図９に示す例では突出部８７は十文字状であり、図１０、図１１に示す例では突出部８７は螺旋状である。

本発明による補修が適用される溶接部の縦断面図。 本発明による溶接部の補修状態を示す縦断面図。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図。 本発明によって溶接部を補修する回転工具の正面図。 図４に示す回転工具の底面図。 本発明による回転工具の別の実施例を示す底面図。 図６のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図。 本発明による回転工具の更に別の実施例を示す底面図。 図８のＩＸ−ＩＸ断面図。 本発明による回転工具の他の実施例を示す底面図。 図１０のＸＩ−ＸＩ断面図。

符号の説明

１０，２０：部材、５０：溶接部、８０：回転工具、８０ｂ：先端小径部、８５：小径部、９０：気泡

Claims (4)

1. 二つの部材同士が溶接されており、二つの部材の溶接部に対して、該溶接部の溶接ビード側から該溶接部内へ回転工具を回転させながら挿入するとともに当該挿入状態を保ったまま前記回転工具を回転させながら前記溶接ビードに沿って移動させる溶接部の補修方法において、
   前記溶接ビードの幅よりも小さい外径を有する円筒状の前記回転工具の下端部に形成された凹面に、該凹面から下方に突出する十文字状突出部を備えた前記回転工具を、前記溶接ビードの盛り上がり頂部から前記部材の前記回転工具を挿入する側の表面までの高さ範囲内に位置させること、
   を特徴とする溶接部の補修方法。
2. 二つの部材同士が溶接されており、二つの部材の溶接部に対して、該溶接部の溶接ビード側から該溶接部内へ回転工具を回転させながら挿入するとともに当該挿入状態を保ったまま前記回転工具を回転させながら前記溶接ビードに沿って移動させる溶接部の補修方法において、
   前記溶接ビードの幅よりも小さい外径を有する円筒状の前記回転工具の下端部に形成された凹面に、該凹面から下方に突出する螺旋状突出部を備えた前記回転工具を、前記溶接ビードの盛り上がり頂部から前記部材の前記回転工具を挿入する側の表面までの高さ範囲内に位置させること、
   を特徴とする溶接部の補修方法。
3. 二つの部材同士が溶接されており、二つの部材の溶接部に対して該溶接部の溶接ビード側から該溶接部内へ回転工具を回転させながら挿入し、前記溶接部の前記溶接ビードの幅よりも小さい外径を有する円筒状の前記回転工具の下端部を前記溶接ビードの盛り上がり頂部から前記部材の前記回転工具を挿入する側の表面までの高さ範囲内に位置させるとともに当該挿入状態を保ったまま前記回転工具を回転させながら前記溶接ビードに沿って移動させる駆動装置を備える溶接部の補修装置において、
   下端部に形成された凹面に、該凹面から下方に突出する十文字状突出部を有する前記回転工具を備えること、
   を特徴とする溶接部の補修装置。
4. 二つの部材同士が溶接されており、二つの部材の溶接部に対して該溶接部の溶接ビード側から該溶接部内へ回転工具を回転させながら挿入し、前記溶接部の前記溶接ビードの幅よりも小さい外径を有する円筒状の前記回転工具の下端部を前記溶接ビードの盛り上がり頂部から前記部材の前記回転工具を挿入する側の表面までの高さ範囲内に位置させるとともに当該挿入状態を保ったまま前記回転工具を回転させながら前記溶接ビードに沿って移動させる駆動装置を備える溶接部の補修装置において、
   下端部に形成された凹面に、該凹面から下方に突出する螺旋状突出部を有する前記回転工具を備えること、
   を特徴とする溶接部の補修装置。

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