JP5618717B2

JP5618717B2 - 溶接構造

Info

Publication number: JP5618717B2
Application number: JP2010200889A
Authority: JP
Inventors: 清水　昇; 昇清水; 裕介山森; 芳久三石
Original assignee: Futaba Industrial Co Ltd
Current assignee: Futaba Industrial Co Ltd
Priority date: 2010-09-08
Filing date: 2010-09-08
Publication date: 2014-11-05
Anticipated expiration: 2030-09-08
Also published as: JP2012055927A; WO2012033134A1

Description

本発明は、薄肉部材に薄肉部材よりも熱容量の大きな取付部材を重ね合わせてアーク溶接する溶接構造に関する。

従来より、特許文献１にあるように、排気管を車体に支持するために、排気管に取付部材としてのブラケットを取り付け、ブラケットを介して車体に支持するようにしている。その際、ブラケットを排気管の外周にアーク溶接により固定している。

特開２００２−１８８４３９号公報

しかしながら、こうした従来のものでは、重量軽減のために、肉厚を薄くした排気管を用い、それに対して、取付部材の熱容量が大きい場合、アーク溶接すると、特に、ＭＩＧ溶接をすると、排気管側に溶け落ちが発生、特に、溶接の開始点と終了点とに溶け落ちが発生して穴が開くため、手直し修正ができず、破棄せざるを得ないという問題があった。

本発明の課題は、薄肉部材に薄肉部材よりも熱容量の大きな取付部材を重ねてアーク溶接しても、溶け落ちを防止できる溶接構造を提供することにある。

かかる課題を達成すべく、本発明は課題を解決するため次の手段を取った。即ち、
薄肉部材に前記薄肉部材よりも熱容量の大きな取付部材を重ね合わせてアーク溶接する溶接構造において、
前記薄肉部材と前記取付部材との間に、重ね合わせの面積よりも大きな板状部材を介装すると共に、前記板状部材には前記溶接の開始点と終了点とを前記板状部材上に残して溶接箇所に応じたスリットを形成し、
前記取付部材と前記板状部材とを溶接すると共に、同時に前記スリットを介して前記薄肉部材と前記板状部材とを溶接することを特徴とする溶接構造がそれである。

前記アーク溶接はＭＩＧ溶接であってもよい。また、前記スリットは前記薄肉部材と前記取付部材との溶接箇所に沿って形成した構造でもよい。あるいは、前記スリットは前記薄肉部材と前記取付部材との溶接箇所に略直交して形成した構造でもよい。前記スリットを複数設けた構造でもよい。

本発明の溶接構造は、薄肉部材と取付部材との間に、重ね合わせの面積よりも大きな板状部材を介装し、板状部材上で溶接を開始し、板状部材上で溶接を終了すると共に、スリットを介して薄肉部材と板状部材とを溶接するので、薄肉部材に薄肉部材よりも熱容量の大きな取付部材を重ね合わせてアーク溶接しても、溶け落ちを防止できるという効果を奏する。

本発明の第１実施形態としての溶接構造の正面図である。本第１実施形態の溶接構造の側面図である。図１のＡＡ断面図である。本第１実施形態の板状部材の正面図である。本発明の第２実施形態としての溶接構造の正面図である。本第２実施形態の溶接構造の側面図である。図５のＢＢ断面図である。本第２実施形態の板状部材の正面図である。本発明の第３実施形態としての溶接構造の正面図である。本第３実施形態の溶接構造の底面図である。図９のＣＣ断面図である。本第３実施形態の板状部材の正面図である。本発明の第４実施形態としての溶接構造の正面図である。本第４実施形態の溶接構造の底面図である。本第４実施形態の板状部材の正面図である。

以下本発明を実施するための形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１に示すように、１は排気管等の肉厚が０．８ｍｍ以下の薄肉部材で、２は図示しない車体等に支持されるサポート部材等の取付部材である。取付部材２は中実の丸棒により形成されており、薄肉部材１よりも熱容量が大きく、薄肉部材１と取付部材２との熱容量が大きく異なる。

薄肉部材１と取付部材２とをＭＩＧ溶接すると、入熱が大きい場合、薄肉部材１の溶け落ちにより穴が開くときがあり、入熱が小さい場合、取付部材２の溶融が不十分で、十分な溶接強度が得られないときがある。薄肉部材１と取付部材２とは、溶接箇所での部材の厚さ等による熱容量の大きな違いで、穴が開くことなく、十分な溶接強度が得られる溶接条件の選定が困難である部材の組み合わせである。

本第１実施形態では、薄肉部材１と取付部材２との間に介装する板状部材４を備えている。取付部材２は、薄肉部材１の長手方向と直交して設けられ、取付部材２には薄肉部材１の外周形状に応じた円弧部６が形成されている。円弧部６の薄肉部材１側には、平坦面８が形成されており、板状部材４は薄肉部材１の外周と取付部材２の平坦面８との間に介装され、板状部材４は薄肉部材１の外周と取付部材２の平坦面８との重ね合わせ箇所の面積よりも大きく形成されている。

尚、本実施形態では、板状部材４の肉厚は、薄肉部材１の肉厚よりも厚く、板状部材４の肉厚は１．２ｍｍのものを用いている。板状部材４の肉厚は実験等により決定すればよい。

板状部材４は薄肉部材１の外周形状に応じて、円弧状に形成されると共に、板状部材４には一対のスリット１０，１２が形成されている。一対のスリット１０，１２は取付部材２の長手方向に沿って形成されると共に、一対のスリット１０，１２は平行に形成されている。

図２に示すように、一対のスリット１０，１２は、取付部材２の円弧部６に応じて、円弧部６の長手方向の長さよりも短く形成されており、円弧部６と板状部材４と薄肉部材１とを重ねた際に、円弧部６の両端側には、一対のスリット１０，１２が形成されることなく、板状部材４が残るように構成されている。

一対のスリット１０，１２の間隔は、本第１実施形態では、図３に示すように、一対のスリット１０，１２の間に取付部材２の円弧部６を重ねた際に、円弧部６の平坦面８の幅よりも一対のスリット１０，１２の内側の間隔が大きく形成されている。

一対のスリット１０，１２が円弧部６よりも外側に形成され、スリット１０，１２の内側角１０ａ，１２ａが平坦面８の外側に設けられて、本第１実施形態では、平坦面８の端から内側角１０ａ，１２ａまでの突き出し量ａは１〜２ｍｍとなるように形成されている。尚、内側角１０ａ，１２ａが平坦面８の内側にあってもよく、突き出し量ａは−１ｍｍ程度でもよい。

薄肉部材１と板状部材４と取付部材２とを重ね、溶接トーチ１４で板状部材４と取付部材２との角を狙って溶接すると、取付部材２の円弧部６と板状部材４のスリット１０，１２の内側角１０ａ，１２ａと薄肉部材１とが同時に溶融して、スリット１０，１２に沿った溶接トーチ１４の１回の移動で、これらの薄肉部材１と板状部材４と取付部材２とが同時に溶接できるように、溶接実験等により、突き出し量ａを決定すればよい。尚、平坦面８の大きさは必要に応じて決めればよい。

各スリット１０，１２の幅は、溶接の際に、各スリット１０，１２が溶融金属により埋まる程度に形成すればよく、本第１実施形態では３ｍｍとしている。板状部材４には、その先端側に、円弧部６の幅に応じた一対の突起１６，１８が形成されており、板状部材４に取付部材２を重ねた際に、円弧部６が一対の突起１６，１８の間に入り込み、円弧部６と一対のスリット１０，１２との位置決めがされるように構成されている。

次に、本第１実施形態の溶接構造の工程について説明する。
まず、薄肉部材１の外周に、板状部材４を重ね、板状部材４の上に更に取付部材２の平坦面８を重ねる。その際、一対の突起１６，１８の間に取付部材２の円弧部６を嵌めて、一対のスリット１０，１２と取付部材２の長手方向とを平行に配置する。本第１実施形態では、一対の突起１６，１８による位置決めにより、一対のスリット１０，１２の内側角１０ａ，１２ａが平坦面８の外側になるように配置される。

重ねた薄肉部材１と板状部材４と取付部材２とをＭＩＧ溶接する。その際、溶接トーチ１４により、円弧部６と板状部材４との角を狙って、溶接トーチ１４を移動する。まず、溶接の開始点が一対のスリット１０，１２の外側の板状部材４上となるように、溶接開始点を一対のスリット１０，１２の外側の板状部材４上にする。

そして、溶接開始点から溶接を開始し、円弧部６と板状部材４との角に沿って溶接トーチ１４を移動して、薄肉部材１と板状部材４と取付部材２とを溶接する。スリット１０，１２の内側角１０ａ，１２ａが溶融すると共に、取付部材２の円弧部６が溶融し、また、同時に薄肉部材１も溶融して、溶接が行われる。

溶接トーチ１４の１回の移動で薄肉部材１と板状部材４と取付部材２との３部材の溶接が行われる。また、円弧部６と板状部材４との角に沿って溶接を行い、スリット１０，１２を通過した後、更に、スリット１０，１２を過ぎて板状部材４上に達するまで溶接を継続し、スリット１０，１２を通過した後の板状部材４上を溶接終了点とする。

このように、溶接の開始点と終了点とを、スリット１０，１２の外側の板状部材４上とすることにより、不安定となる溶接開始時や溶接終了時に、薄肉部材１が溶融して穴が開くのを防止する。よって、薄肉部材１の肉厚を薄くでき、重量を低減できる。

円弧部６と板状部材４との角を狙って、薄肉部材１と板状部材４と取付部材２とを同時に溶接するので、薄肉部材１への必要以上の入熱を抑制でき、薄肉部材１の溶融により穴が開くのを防止できる。円弧部６と板状部材４との角を狙って溶接するので、取付部材２の熱容量が大きくても、取付部材２と板状部材４とを溶接できる。

また、板状部材４は、円弧部６の平坦面８よりも大きいので、薄肉部材１と取付部材２とを重ね合わせる際、板状部材４を介装する作業が容易で、溶接する際に、板状部材４が動かないように保持するのも容易である。

次に、前述した第１実施形態と異なる第２実施形態の溶接構造について、図５〜図８によって説明する。尚、前述した第１実施形態と同じ部材については同一番号を付して詳細な説明を省略する。以下同様。

第２実施形態では、板状部材２１のスリット２２の方向が第１実施形態の板状部材４のスリット１０，１２の方向と異なり、スリット２２は取付部材２の長手方向と直交して形成されている。また、スリット２２は複数、本実施形態では５本のスリット２２がそれぞれ平行に、かつ、一定間隔で形成されている。

板状部材２１は薄肉部材１の外周と取付部材２の平坦面８との間に介装され、板状部材２１は薄肉部材１の外周と取付部材２の平坦面８との重ね合わせ箇所の面積よりも大きく形成されている。尚、本実施形態では、板状部材２１の肉厚は、薄肉部材１の肉厚よりも厚く、板状部材４の肉厚は１．２ｍｍのものを用いている。

複数のスリット２２は、板状部材２１に取付部材２を重ねた際に、取付部材２の円弧部６の平坦面８と重なり合う箇所に設けられ、平行に並べられている複数のスリット２２の両外側に、板状部材４が残るように構成されている。複数のスリット２２の長さは、取付部材２の直径よりも大きく、両者を重ねた際に、スリット２２の両側が取付部材２の円弧部６の両側にはみ出る長さに形成されている。

本第２実施形態では、スリット２２を５本設けたが、これに限らず、スリット２２の本数を少なくすれば、溶接時の薄肉部材１への入熱が少なくなり、必要に応じて実験等により決定すればよい。各スリット２２の幅は、スリット２２を通して薄肉部材１と取付部材２とを溶接する際に、薄肉部材１が溶け落ちて穴が開かない程度に形成されている。

次に、本第２実施形態の溶接構造の工程について説明する。
第１実施形態と同様に、薄肉部材１の外周に、板状部材２１を重ね、板状部材２１の上に更に取付部材２の平坦面８を重ねる。その際、各スリット２２の両端が取付部材２の円弧部６からはみ出るように重ねればよく、重ね合わせの位置精度は必要としない。

重ねた薄肉部材１と板状部材２１と取付部材２とをＭＩＧ溶接する。その際、溶接トーチ１４により、板状部材２１と円弧部６との角を狙って、板状部材２１上から溶接が開始されるように、溶接開始点をスリット２２の外側の板状部材２１上にする。

そして、溶接開始点から溶接を開始し、円弧部６の長手方向に沿って各スリット２２を横断するように溶接トーチ１４を移動して、薄肉部材１と板状部材２１と取付部材２とを溶接する。

円弧部６と板状部材２１とが溶接されると共に、スリット２２では、スリット２２を通して、板状部材２１と薄肉部材１とが溶接される。スリット２２を横断して溶接が行われるが、スリット２２の幅は小さく、横断して溶接しても、薄肉部材１が溶融して穴が開くことはない。

円弧部６の長手方向に沿って複数のスリット２２を横断して溶接し、全てのスリット２２を横断して通過した後、更に、スリット２２を過ぎて板状部材２１上に達するまで溶接を継続し、最後のスリット２２を横断した後の板状部材２１上を溶接終了点とする。

このように、溶接の開始点と終了点とを、スリット２２の外側の板状部材２１上とすることにより、不安定となる溶接開始時や溶接終了時に、薄肉部材１が溶融して穴が開くのを防止する。よって、薄肉部材１の肉厚を薄くでき、重量を低減できる。

また、板状部材２１は、円弧部６の平坦面８よりも大きいので、薄肉部材１と取付部材２とを重ね合わせる際、板状部材２１を介装する作業が容易で、溶接する際に、板状部材２１が動かないように保持するのも容易である。

次に、前述した実施形態と異なる第３実施形態について、図９〜図１２によって説明する。
図９に示すように、３１は排気管等の肉厚が０．８ｍｍ以下の薄肉部材で、３２はセンサ等を取り付けるための取付部材である。取付部材３２は筒部３４の両側にそれぞれフランジ部３６，３８が形成されており、取付部材３２は薄肉部材３１よりも熱容量が大きく、薄肉部材３１と取付部材３２との熱容量が大きく異なる。

薄肉部材３１と取付部材３２とをＭＩＧ溶接する際、入熱が大きいと、薄肉部材３１の溶融により穴が開く場合があり、入熱が小さいと、取付部材３２の溶融が不十分で、十分な溶接強度が得られない場合がある。薄肉部材３１と取付部材３２とは、穴が開くことなく、十分な溶接強度が得られる溶接を行う溶接条件の選定が困難である部材の組み合わせである。

本第３実施形態では、薄肉部材３１と取付部材３２との間に介装する板状部材４０を備え、取付部材３２は、一方のフランジ部３６が薄肉部材１の外周形状に応じて円弧状に形成されている。一方のフランジ部３６の肉厚は、薄肉部材３１よりも厚く、本実施形態では、２．５ｍｍである。

板状部材４０は薄肉部材１の外周と取付部材３２のフランジ部３６との間に介装され、板状部材４０は薄肉部材１の外周と取付部材３２のフランジ部３６との重ね合わせ箇所の面積よりも大きく形成されている。尚、本実施形態では、板状部材４０の肉厚は、薄肉部材１の肉厚よりも厚く、板状部材４の肉厚は１．２ｍｍのものを用いている。

板状部材４０は薄肉部材１の外周形状に応じて、薄肉部材１の外周に密着できるように円弧状に形成されると共に、板状部材４０には取付部材３２の筒部３４に対応した接続孔４２が形成されている。また、薄肉部材３１には貫通孔４４が形成されており、取付部材３２の筒部３６、板状部材４０の接続孔４２、薄肉部材３１の貫通孔４４が連通するように重ね合わされる。

板状部材４０には１本のスリット４６が形成されており、図９、図１２に示すように、スリット４６は、スリット４６の内側角４６ａがフランジ部３６よりも少し外側になるように、取付部材３２の一方のフランジ部３６の外周に沿って形成されている。

スリット４６の一端は、一方のフランジ部３６の近傍から始まり、フランジ部３６の外周に沿ってほぼ一周し、スリット４６の他端はフランジ部３６から少し離れて、スリット４６の両端が重なり合わないように渦巻状に形成され、かつ、スリット４６の両端側には板状部材４０が残るように構成されている。

本第３実施形態では、一方のフランジ部３６の端からスリット４６の内側角４６ａまでの突き出し量ａは１〜２ｍｍとなるように形成されている。尚、内側角４６ａがスリット４６の内側角４６ａの内側にあってもよく、突き出し量ａは−１ｍｍ程度でもよい。

薄肉部材３１と板状部材４０と取付部材３２とを重ね、溶接トーチ１４で一方のフランジ部３６と板状部材４０との角を狙って溶接すると、取付部材３２のフランジ部３６と板状部材４０のスリット４６の内側角４６ａと薄肉部材３１とが同時に溶融して、スリット４６に沿った溶接トーチ１４の１回の移動で、これらの薄肉部材３１と板状部材４０と取付部材３２とが同時に溶接できるように、溶接実験等により、突き出し量ａを決定すればよい。スリット４６の幅は、溶接の際に、スリット４６が溶融金属により埋まる程度に形成すればよく、本第３実施形態では３ｍｍとしている。

次に、本第３実施形態の溶接構造の工程について説明する。
薄肉部材３１の外周に、板状部材４０を重ね、板状部材４０の上に更に取付部材３２を重ねる。その際、本第３実施形態では、スリット４６の内側角４６ａが取付部材３２のフランジ部３６からはみ出るように重ねればよい。

重ねた薄肉部材３１と板状部材４０と取付部材３２とをＭＩＧ溶接する。その際、溶接トーチ１４により、フランジ部３６と板状部材４０との角を狙って、板状部材４０上から溶接が開始されるように、溶接開始点をスリット４６の一端の外側の板状部材４０上にする。

そして、溶接開始点から溶接を開始し、スリット４６に沿って溶接トーチ１４を移動して、薄肉部材３１と板状部材４０と取付部材３２とを溶接する。フランジ部３６と板状部材４０とが溶接されると共に、スリット４６では、スリット４６を通して、板状部材４０と薄肉部材３１とが溶接される。

スリット４６に沿って溶接し、スリット４６を通過した後、更に、スリット４６の他端を過ぎて板状部材４０上に達するまで溶接を継続し、スリット４６の他端を過ぎスリット４６の外側の板状部材４０上を溶接終了点とする。

このように、溶接の開始点と終了点とを、スリット４６の外側の板状部材４０上とすることにより、不安定となる溶接開始時や溶接終了時に、薄肉部材３１が溶融して穴が開くのを防止する。よって、薄肉部材３１の肉厚を薄くでき、重量を低減できる。

また、板状部材４０は、取付部材３２よりも大きいので、薄肉部材３１と取付部材３２とを重ね合わせる際、板状部材４０を介装する作業が容易で、溶接する際に、板状部材４０が動かないように保持するのも容易である。

次に、前述した第３実施形態と異なる第４実施形態について、図１３〜図１５によって説明する。
第４実施形態では、板状部材５１のスリット５２，５４の形状が第３実施形態の板状部材４０のスリット４６の形状と異なり、スリット５２，５４は複数形成され、本実施形態では２本形成されている。また、複数のスリット５２，５４は取付部材３２のフランジ部３６に沿って形成されており、フランジ部３６廻りの各スリット５２，５４の間は、間隔があけられて、板状部材５１が残るように形成されている。この間隔は、例えば、２〜３ｍｍ程度でよい。他の構成は、前述した第３実施形態と同様である。

第３実施形態と同様に、薄肉部材３１の外周に、板状部材５１を重ね、板状部材５１の上に更に取付部材３２を重ねる。その際、本第４実施形態では、スリット５２，５４の内側角５２ａ，５４ａが取付部材３２のフランジ部３６からはみ出るように重ねればよい。

重ねた薄肉部材３１と板状部材５１と取付部材３２とをＭＩＧ溶接する。その際、溶接トーチ１４により、フランジ部３６と板状部材５１との角を狙って、板状部材５１上から溶接が開始されるように、溶接開始点を両スリット５２，５４の間の板状部材５１上にする。

そして、溶接開始点から溶接を開始し、例えば、一方のスリット５２に沿って溶接トーチ１４を移動して、薄肉部材３１と板状部材５１と取付部材３２とを溶接する。フランジ部３６と板状部材５１とが溶接されると共に、スリット５２では、スリット５２を通して、板状部材５１と薄肉部材３１とが溶接される。

スリット５２に沿って溶接し、スリット５２を通過した後、更に、両スリット５２，５４の間の板状部材５１上に達するまで溶接を継続し、両スリット５２，５４の間の板状部材５１上を溶接終了点とする。

同様に、両スリット５２，５４の間の板状部材５１上を溶接開始点として、他方のスリット５４に沿って溶接トーチ１４を移動して、薄肉部材３１と板状部材５１と取付部材３２とを溶接する。フランジ部３６と板状部材５１とが溶接されると共に、他方のスリット５４では、スリット５４を通して、板状部材５１と薄肉部材３１とが溶接される。

スリット５４に沿って溶接し、スリット５４を通過した後、更に、両スリット５２，５４の間の板状部材５１上に達するまで溶接を継続し、両スリット５２，５４の間の板状部材５１上を溶接終了点とする。尚、溶接方向は右回りでも左回りでも、どちら可能である。

このように、溶接の開始点と終了点とを、両スリット５２，５４の間の板状部材５１上とすることにより、不安定となる溶接開始時や溶接終了時に、薄肉部材３１が溶融して穴が開くのを防止する。よって、薄肉部材３１の肉厚を薄くでき、重量を低減できる。

また、板状部材５１は、取付部材３２よりも大きいので、薄肉部材３１と取付部材３２とを重ね合わせる際、板状部材５１を介装する作業が容易で、溶接する際に、板状部材５１が動かないように保持するのも容易である。

以上本発明はこの様な実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得る。

１，３１…薄肉部材２，３２…取付部材
４，２１，４０，５１…板状部材
６…円弧部８…平坦面
１０，１２，２２，４６，５２，５４…スリット
１０ａ，１２ａ，４６ａ，５２ａ，５４ａ…内側角
１４…溶接トーチ１６，１８…突起
３６，３８…フランジ部

Claims

薄肉部材に前記薄肉部材よりも熱容量の大きな取付部材を重ね合わせてアーク溶接する溶接構造において、
前記薄肉部材と前記取付部材との間に、重ね合わせの面積よりも大きな板状部材を介装すると共に、前記板状部材には前記溶接の開始点と終了点とを前記板状部材上に残して溶接箇所に応じたスリットを形成し、
前記取付部材と前記板状部材とを溶接すると共に、同時に前記スリットを介して前記薄肉部材と前記板状部材とを溶接することを特徴とする溶接構造。
前記アーク溶接はＭＩＧ溶接であることを特徴とする請求項１に記載の溶接構造。
前記スリットは前記薄肉部材と前記取付部材との溶接箇所に沿って形成したことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の溶接構造。
前記スリットは前記薄肉部材と前記取付部材との溶接箇所に略直交して形成したことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の溶接構造。
前記スリットを複数設けたことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の溶接構造。