JP5660209B2 - 溶接による継手構造の溶接品質検査方法 - Google Patents

溶接による継手構造の溶接品質検査方法 Download PDF

Info

Publication number
JP5660209B2
JP5660209B2 JP2013517759A JP2013517759A JP5660209B2 JP 5660209 B2 JP5660209 B2 JP 5660209B2 JP 2013517759 A JP2013517759 A JP 2013517759A JP 2013517759 A JP2013517759 A JP 2013517759A JP 5660209 B2 JP5660209 B2 JP 5660209B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
welding
gap
weld bead
stage
width
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2013517759A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2012164701A1 (ja
Inventor
信吾 岩谷
信吾 岩谷
内田 圭亮
圭亮 内田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Publication of JPWO2012164701A1 publication Critical patent/JPWO2012164701A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5660209B2 publication Critical patent/JP5660209B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K31/00Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups
    • B23K31/12Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups relating to investigating the properties, e.g. the weldability, of materials
    • B23K31/125Weld quality monitoring
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K31/00Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20Bonding
    • B23K26/21Bonding by welding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20Bonding
    • B23K26/21Bonding by welding
    • B23K26/24Seam welding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K33/00Specially-profiled edge portions of workpieces for making soldering or welding connections; Filling the seams formed thereby
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K33/00Specially-profiled edge portions of workpieces for making soldering or welding connections; Filling the seams formed thereby
    • B23K33/004Filling of continuous seams
    • B23K33/006Filling of continuous seams for cylindrical workpieces
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B17/00Measuring arrangements characterised by the use of infrasonic, sonic or ultrasonic vibrations
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04Analysing solids
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04Analysing solids
    • G01N29/043Analysing solids in the interior, e.g. by shear waves
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/26Scanned objects
    • G01N2291/267Welds
    • G01N2291/2675Seam, butt welding

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Retarders (AREA)

Description

この発明は、例えば、車両用の差動歯車装置に係り、溶接による継手構造及びその溶接品質を検査するための溶接品質検査方法に関する。
従来、この種の技術として、例えば、下記の特許文献1には、車両用の差動歯車装置及びその構成部品の溶接方法が記載されている。特許文献1には、図11に断面図で示すように、デフケースのフランジ部61にリングギヤ62を嵌め込んで溶接する技術が記載されている。ここで、フランジ部61の一側面には、リングギヤ62の側へ突き出して先端がリングギヤ62の一端面に当接する環状突起(ウェブ)63が設けられる。このウェブ63により、互いに組み合わされたフランジ部61とリングギヤ62との間に、ウェブ63を挟んで、フランジ部61の外周側と内周側にそれぞれ環状の外周側隙間64と内周側隙間65が形成される。そして、外周側隙間64に、例えば、ニッケルを含んだ添加材料を供給しながらレーザビームにより溶接する。この溶接により、内周側隙間65に余剰添加材料が流出することで、溶接ビード66に局所的な盛り上がりができないようにし、外周面が平滑な溶接ビード66を形成するようにしている。また、上記した内周側隙間65より内側には、フランジ部61の当接面67とリングギヤ62の当接面68とを突き合わせる突き合わせ部69が設けられる。この突き合わせ部69により、溶接工程での歪み挙動を改善するようにしている。
また、下記の特許文献2には、溶接部の溶け込み深さを超音波を用いて検査する方法が記載されている。この検査方法を特許文献1に記載の溶接部の品質にも適用することが考えられる。
欧州特許出願公開公報 第1719572号 特開平6−167479号公報
ところが、特許文献1に記載の溶接方法では、溶接後に、フランジ部61の当接面67とリングギヤ62の当接面68とが互いに突き合わせられたままとなってしまう。このため、図11に矢印で示すように、溶接時の凝固収縮によって、これら当接面67,68が互いに突っ張り、引っ張り方向の残留応力が発生するおそれがあった。このため、差動歯車装置の作動時に、残留応力によって溶接部の疲労強度が低下するおそれがあった。
一方、特許文献2に記載の検査方法では、超音波センサの検査精度に依存して検査していることから、溶接品質につき誤判定のおそれがあった。また、この誤判定を防ぐために、溶接時に余計な入熱を投与することが考えられるが、この場合は、溶接設備がコスト高になるおそれがあった。
この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、溶接による継手構造の疲労強度を向上させること、また、その溶接品質検査の精度向上を図ることにある。
(1)上記目的を達成するために、本発明の第1の態様は、第1の部材と第2の部材との対向面の間に突き合わせ部を設けると共に、突き合わせ部に隣接する二段の隙間を設け、二段の隙間の反対側に位置する突き合わせ部の継ぎ目から二段の隙間へ向けて溶け込んだ溶接ビードを突き合わせ部に溶接により形成してなる溶接による継手構造であって、対向面の間では、突き合わせ部以外の部分が互いに離間しており、溶接ビードの幅をA、二段の隙間のうち突き合わせ部に隣接する一段目の隙間の幅をB、二段の隙間のうち一段目の隙間に隣接する二段目の隙間の幅をCとしたとき、B<A/2<Cの関係を有し、溶接ビードの溶け込み深さが、突き合わせ部の長さ以上、かつ、突き合わせ部と一段目の隙間の合計長さ以下としたことを趣旨とする。
上記(1)の構成によれば、溶接ビードの幅をA、一段目の隙間の幅をB、二段目の隙間の幅をCとすると、それらの間の関係をB<A/2<Cとしたので、溶接ビードの溶け込み深さが、突き合わせ部の長さ以上、かつ、突き合わせ部と一段目の隙間の合計の長さ以下となる。また、対向面の間では、突き合わせ部以外の部分が互いに離間していることから、突き合わせ部を溶接ビードにより貫通溶接することで、溶接後には対向面の間に当接面がなくなる。
(2)上記目的を達成するために、上記(1)の構成において、対向面は円環状をなし、突き合わせ部、一段目の隙間及び二段目の隙間は順次同心円状に形成され、突き合わせ部に一段目の隙間に達する溶接ビードを円周方向に連続的に形成したことが好ましい。
(3)上記目的を達成するために、本発明の第2の態様は、請求項1又は2に記載の溶接による継手構造の超音波センサを使用した溶接品質検査方法であって、超音波センサによる検査範囲の一端を、突き合わせ部と一段目の隙間との境界に整合させることを趣旨とする。
上記(3)の構成によれば、超音波センサによる検査範囲の一端を、突き合わせ部と一段目の隙間との境界に整合させたので、突き合わせ部が溶接ビードにより貫通溶接されないときは、溶接ビードが超音波センサで検出されない。
(4)上記目的を達成するために、上記(3)の構成において、一段目の隙間の長さを、超音波センサによる検査範囲の幅以上にすることが好ましい。
上記(4)の構成によれば、一段目の隙間まで伸びた溶接ビードは超音波センサにより検出されるが、実際の溶接ビードが外乱により短くなっても、超音波センサによる検査範囲の全て(大部分)に溶接ビードが位置する可能性が高くなり、検査範囲の全て(大部分)に溶接ビードが位置すれば、溶接ビードが無いと誤検出するおそれが減る。
上記(1)又は(2)の構成によれば、溶接による継手構造の疲労強度を向上させることができ、超音波センサを使用した溶接品質検査のバラツキによる誤判定を低減することができる。
上記(3)又は(4)の何れかの構成によれば、溶接品質検査の精度向上を図ることができる。
一実施形態に係り、車両用の差動歯車装置を示す断面図。 同実施形態に係り、図1の差動歯車装置の鎖線四角の部分につき、溶接の様子を示す拡大断面図。 同実施形態に係り、図2の鎖線四角の部分を示す拡大断面図。 同実施形態に係り、図3の部分の溶接前の状態を示す拡大断面図。 同実施形態に係り、溶接品質検査の様子を示す図3に準ずる断面図。 同実施形態に係り、従来例と本実施形態の溶接後の疲労強度の違いを示すグラフ。 同実施形態に係り、溶接ビードが超音波センサにより検出されない場合の様子を示す断面図。 同実施形態に係り、溶接ビードが超音波センサにより検出される場合の様子を示す断面図。 同実施形態に係り、比較例に係る溶接品質検査の様子を示す断面図。 別の実施形態に係り、図3に準ずる拡大断面図。 従来例に係り、フランジ部とリングギヤの継手構造を示す断面図。
以下、本発明における溶接による継手構造及びその溶接品質検査方法を具体化した一実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
図1に、この実施形態における車両用の差動歯車装置1を断面図により示す。図1に示すように、差動歯車装置1は、軸心X1上において相対向する一対のサイドギヤ2と、軸心X1を挟んで相対向し、かつ、一対のサイドギヤ2にそれぞれ噛み合う一対のピニオン3と、それらサイドギヤ2及びピニオン3をそれぞれ回転可能に支持した状態で収容するデフケース4と、デフケース4の外周に組み付けられて溶接された円環状のリングギヤ5とを備える。デフケース4は、本発明の第1の部材に相当し、円筒状外周面6を含み、その円筒状外周面6から外周側へ一体に突設された円環状のフランジ部7を含む。このフランジ部7は、軸心X1の方向へ向いた円環状をなす一側面8を有する。リングギヤ5は、本発明の第2の部材に相当し、フランジ部7の一側面8に対向し円環状をなす一端面9を有する。これら一側面8及び一端面9にてフランジ部7とリングギヤ5が溶接される。
この実施形態において、デフケース4は、例えば、鋳鉄等の金属により、例えば、鋳造、切削加工及び研削加工等の工程を経て製造される。リングギヤ5は、例えば、合金鋼等の金属により、例えば、切削加工、歯切加工及び熱処理等の工程を経て製造される。
上記した差動歯車装置1は、例えば、変速機、トランスファ又は終減速機など(それぞれ図示略)に設けられる。そして、リングギヤ5に入力される動力を一対のサイドギヤ2の回転差を許容しながら、それらサイドギヤ2にそれぞれ連結された回転部材として、例えば、左右一対の駆動輪や前後一対の駆動車軸などにそれぞれ伝達するようになっている。
図2に、図1の差動歯車装置1の鎖線四角S1の部分につき、溶接の様子を拡大断面図により示す。図2に示すように、デフケース4のフランジ部7とリングギヤ5は、互いに対向する一側面8及び一端面9に、突き合わせ部11と、その突き合わせ部11に隣接する二段の環状隙間12,13とを備える。そして、二段の環状隙間12,13の反対側に位置する突き合わせ部11の継ぎ目11aに沿ってノズル41から溶接ワイヤ42を供給しながら、レーザ発振器(図示略)から高密度のレーザービーム43を照射することにより、突き合わせ部11に溶接が行われる。この溶接により、上記継ぎ目11aから二段の環状隙間12,13へ向けて溶け込んだ溶接ビード14を突き合わせ部11に形成することにより、溶接による継手構造が構成される。
図3に、図2の鎖線四角S2の部分を拡大断面図により示す。図4に、図3の部分の溶接前の状態を拡大断面図により示す。図4に示すように、互いに対向するフランジ部7の一側面8とリングギヤ5の一端面9との間には、その径方向Rの外周側に円環状をなす突き合わせ部11が設けられると共に、その突き合わせ部11に隣接する二段の環状隙間12,13が設けられる。二段の環状隙間12,13は、突き合わせ部11の径方向Rの内周縁e1に隣接する第1環状隙間12と、第1環状隙間12の径方向Rの内周縁e2に隣接する第2環状隙間13とを含む。
突き合わせ部11は、溶接される前に軸心X1の方向Xにおいて相対向し、互いに当接する一対の当接面21,22を含む。図4に示す当接面21,22は、図3において二点鎖線で示される。これら突き合わせ部11、第1環状隙間12及び第2環状隙間13は順次同心円状に形成される。ここで、フランジ部7の一側面8とリングギヤ5の一端面9との間では、突き合わせ部11以外の部分が互いに離間している。すなわち、フランジ部7の一側面8とリングギヤ5の一端面9との間では、突き合わせ部11以外の部分に当接面を有しない。そして、図2,3に示すように、突き合わせ部11(当接面21,22の部分)には、第1環状隙間12に達する溶接ビード14が円周方向に連続的に形成される。
図3,4に示すように、リングギヤ5の一端面9は、当接面22と面一な平坦面をなす。図2に示すように、この一端面9は、径方向Rの内側へ向かうに連れて折れ曲がり、リングギヤ5の内周面10へと連続する。一方、図3,4に示すように、フランジ部7の一側面8は、当接面21と、その当接面21の内周縁(突き合わせ部11の内周縁)e1に隣接して形成された二段の環状凹溝23,24とを含む。すなわち、当接面21の内周縁(突き合わせ部11の内周縁でもある。)e1に隣接して形成された第1環状凹溝23と、その第1環状凹溝23の内周縁(第1環状隙間12の内周縁でもある。)e2に隣接して形成された第2環状凹溝24とを含む。第1環状凹溝23は、軸心X1の方向Xの最大深さt1を有し、第2環状凹溝24は、軸心X1の方向Xの最大深さt2を有する。第2環状凹溝24の最大深さt2は、第1環状凹溝23の最大深さt1よりも大きい。第1環状凹溝23の当接面21に隣接する部分は、径方向Rの内側へ向けてテーパをなす。同様に、第2環状凹溝24の第1環状凹溝23に隣接する部分は、径方向Rの内側へ向けてテーパをなす。図2に示すように、第2環状凹溝24は、その内周側がデフケース4の円筒状外周面6へ向けて滑らかに湾曲しながら連続する。
このようにして、フランジ部7の一側面8とリングギヤ5の一端面9との間には、図2に示すように、突き合わせ部11と、その突き合わせ部11の内周縁e1に隣接する第1環状隙間12と、第1環状隙間12の内周縁e2に隣接する第2環状隙間13と、第2環状隙間13に隣接し、第2環状隙間13よりも軸心X1の方向Xの寸法が大きい第3環状隙間15とが形成される。つまり、第2環状隙間13より内周側では、フランジ部7の一側面8とリングギヤ5の一端面9とが離間するように形成される。
ここで、図3,4において、突き合わせ部11を構成する2つの当接面21,22の径方向Rの長さを「L1」とし、第1環状凹溝23の径方向Rの長さを「L2」、両方の長さL1,L2の合計の長さを「L3」とする。この場合、長さL1が、径方向Rに予め定められた必要溶接深さの下限値と同じに設定される。また、合計の長さL3が、径方向Rに予め定められた必要溶接深さの上限値と同じに設定される。この合計の長さL3は、レーザ発振器の出力容量を抑えるために、溶接ビード14の径方向Rの長さ(脚長)が最低限の長さになるように設定される。そして、この実施形態では、図3,4に示すように、溶接ビード14の幅(溶接ビード幅)を「A」、二段の隙間12,13のうち一段目の第1環状隙間12の幅を「B」、二段の隙間12,13のうち二段目の第2環状隙間13の幅を「C」としたとき、「B<A/2<C」の関係を有するように設定される。また、図3,4において、第1環状隙間12の幅Bは、溶接によって埋められる第1寸法D1と同じに設定され、第2環状隙間13の幅Cは、第1寸法D1よりも大きい溶接によって埋められない第2寸法D2と同じに設定される。ここで、第2環状隙間13の幅を「C」は、溶融池の溶け落ちを防止するために、溶接ビード幅Aの半分よりも大きくなるように設定している。
図3は、溶接状態の一例を示す。図3は、溶接ビード14の径方向Rにおける溶け込み深さが、合計の長さL3に対応する深さに一致した状態を示す。第1環状隙間12の幅Bと一致する第1環状凹溝23の軸心X1の方向Xの最大深さt1は、溶接ビード幅Aの二分の一よりも小さく設定される。従って、この実施形態では、第1環状凹溝23が、その内周縁e2まで溶接ビード14により埋められる。すなわち、第1環状凹溝23の軸心X1の方向Xの最大深さt1は、溶接ビード14により埋められるように設定される。なお、溶接ビード14の溶け込み深さは、必要溶接深さの下限値以上、かつ、必要溶接深さの上限値以下である場合には、フランジ部7とリングギヤ5との径方向Rの溶接深さ(溶接脚長)と等しくなる。
上記のように第1環状凹溝23が設けられることにより、突き合わせ部11の内周縁e1の位置に、必要溶接深さの下限値が整合する。また、フランジ部7の一側面8とリングギヤ5の一端面9との間に、溶接により埋められる第1寸法D1に設定された第1環状隙間12が設けられる。
また、上記のように第2環状凹溝24が設けられることにより、第1環状隙間12の内周縁e2の位置に、必要溶接深さの上限値が整合する。また、フランジ部7の一側面8とリングギヤ5の一端面9との間に、第1寸法D1よりも大きい、溶接により埋められない第2寸法D2に設定された第2環状隙間13が設けられる。
図2において、レーザービーム43の出力は、例えば、溶接ビード14の溶接深さのばらつき範囲の平均値が、必要溶接深さの上限値とほぼ一致するように予め実験的に求められて設定される。また、レーザービーム43の出力は、例えば、レーザービーム溶接によって形成される溶接ビード14の溶け込み深さのばらつき範囲の最小値が必要溶接深さの下限値よりも大きくなるように予め実験的に求められて設定される。第1環状隙間12の外周縁、すなわち突き合わせ部11の内周縁e1は、必要溶接深さの下限値に対応する位置に整合する。そして、レーザービーム43によるフランジ部7とリングギヤ5との溶接は、フランジ部7及びリングギヤ5の外周縁から第1環状隙間12に到達する深さの溶接ビード14を、フランジ部7及びリングギヤ5の円周方向に沿って連続的に形成することになる。このため、例えば、溶接ビード14の溶け込み深さにばらつきが生じ、その溶け込み深さが必要溶接深さの上限値より浅くなる場合があっても、フランジ部7及びリングギヤ5の円周方向に連続しながら、突き合わせ部11を径方向Rに貫通するように溶接することができる。
図5に、溶接品質検査の様子を図3に準ずる断面図により示す。この溶接品質検査では、非破壊検査の一手法である超音波検査が採用され、図5において、フランジ部7の一側面8とは反対の側面に超音波センサ46を当接させ、そのセンサ46からフランジ部7の内部の一側面8へ向けて超音波ビーム47を放射する。このとき、溶接ビード14の内周側に隣接して位置する不連続部、すなわち、第1環状隙間12における超音波ビーム47の反射波を検出する。そして、第1環状隙間12の外周縁(突き合わせ部11の内周縁でもある。)e1の径方向Rの位置を確認することにより、溶接ビード14の溶け込み深さに一致する溶接ビード14の内周端の位置を測定する。この溶接ビード14の内周端の位置が、必要溶接深さの下限値以上となるときに、溶接品質が良好な「貫通溶接」であると判定することができる。また、その溶接ビード14の内周端の位置が、必要溶接深さの下限値未満となるときに、溶接品質が不良な「非貫通溶接」であると判定することができる。
この実施形態では、図5に示すように、超音波センサ46による検査範囲の一端、すなわち超音波ビーム47の上端を、突き合わせ部11と第1環状隙間12との境界、すなわち突き合わせ部11の内周縁e1に整合させている。また、第1環状隙間12の長さ、すなわち径方向Rの長さL2を、超音波センサ46による検査範囲の幅、すなわち超音波ビーム47の幅W1以上に設定している。この実施形態では、超音波ビーム47の幅W1を、必要溶接深さの上限値と下限値との差(L3−L1=L2)となるように設定している。これにより、超音波センサ46による検査誤差が必要溶接深さの下限値と上限値との間に入るようにしている。
一例として、この実施形態では、図5において、突き合わせ部11の径方向Rの長さL1を、要求強度に合わせて、溶接ビード14の下限脚長である「5.0(mm)」に設定することができる。また、突き合わせ部11と第1環状隙間12とを合わせた径方向Rの長さL3を、溶接ビード14の上限脚長である「6.0(mm)」に設定することができる。また、第1環状隙間12の径方向Rの長さL2を、既存の超音波センサ46の検出能力±「0.5(mm)」である「1.0(mm)」に設定することができる。更に、超音波センサ46の検査位置を、第1環状隙間12の径方向Rにおける中間位置に設定することができる。すなわち、フランジ部7の外周縁から径方向Rへ「5.5(mm)」の深さに、超音波センサ46の中心位置を整合させる。この場合、例えば、溶接ビード幅Aを「1.0(mm)」に、第1環状隙間12の幅Bを「0.4(mm)」に、第2環状隙間13の幅Cを「1.0(mm)」にそれぞれ設定することができる。
以上説明したこの実施形態における溶接による継手構造によれば、溶接ビード14の幅をA、第1環状隙間12の幅をB、第2環状隙間13の幅をCとすると、それらの間の関係が「B<A/2<C」となるように設定される。従って、溶接ビード14の溶け込み深さが、突き合わせ部11(当接面21,22)の長さL1以上、かつ、突き合わせ部11(当接面21,22)の長さL1と第1環状隙間12の長さL2との合計の長さL3以下となる。また、フランジ部7の一側面8とリングギヤ5の一端面9との間では、突き合わせ部11以外の部分が互いに離間している。従って、突き合わせ部11を溶接ビード14により貫通溶接することができ、溶接後には上記した一側面8と一端面9との間に当接面がなくなる。このため、従来例とは異なり、溶接後に、フランジ部7の一側面8とリングギヤ5の一端面9との間で、当接面同士が互いに突っ張り合うことがなく、一側面8と一端面9との間で引っ張り方向の残留応力が発生することがない。この結果、フランジ部7の一側面8とリングギヤ5の一端面9との間で、溶接による継手構造の疲労強度を向上させることができる。
図6に、従来例と本実施形態の溶接後の疲労強度の違いをグラフにより示す。このグラフから、突き合わせ部が残る従来例と比較して、この実施形態では、疲労強度が「1.2倍」程度向上することが分かる。
この実施形態では、溶接のためのレーザービーム43に多少の出力バラツキがあっても、溶接ビード14の径方向Rの長さ(脚長)が、必要溶接深さの下限値から上限値の間の長さとなる。このため、突き合わせ部11(当接面21,22)が残存することを防ぎ、溶接ビード14の脚長のロバスト性を向上させることができる。
また、この実施形態における溶接品質検査方法によれば、超音波センサ46による検査範囲の一端(図5における超音波ビーム47の上端)を、突き合わせ部11と第1環状隙間12との境界、すなわち突き合わせ部11の内周縁e1に整合させている。従って、突き合わせ部11が溶接ビード14により貫通溶接されないときは、溶接ビード14が超音波センサ46により検出されない。図7に、この場合の様子を断面図により示す。この場合は、溶接品質が不良な「非貫通溶接」であるとして判定は「NG」となる。これに対し、突き合わせ部11が溶接ビード14により貫通溶接されるときは、溶接ビード14が超音波センサ46により検出される。図8に、この場合の様子を断面図により示す。この場合は、溶接品質が良好な「貫通溶接」であるとして判定は「OK」となる。このように、この実施形態では、溶接品質の良否に合わせて「貫通溶接」であることを正しく判定することができ、溶接品質の判定精度を向上させることができる。このことは、超音波センサ46を使用した溶接品質検査のバラツキによる誤判定を低減することができる。
図9に、比較例に係る溶接品質検査の様子を断面図により示す。この比較例では、フランジ部7とリングギヤ5との対向面の間には、突き合わせ部11が設けられるだけで、二段の隙間12,13は設けられていない。この場合、溶接ビード14の脚長が、必要溶接深さ位置(超音波センサ46の中心位置)P1に到達しておらず、溶接品質が不良な場合でも、溶接ビード14の下端部に超音波ビーム47がかかれば、溶接ビード14が検出されたとして判定は「OK」となってしまうことがあり、判定精度が悪かった。これに対し、本実施形態では、溶接品質の判定精度が高くなる。
更に、この実施形態では、第1環状隙間12の径方向Rの長さL2を、超音波センサ46による検査範囲の幅W1以上に設定している。従って、第1環状隙間12まで伸びた溶接ビード14は、超音波センサ46により検出されるが、実際の溶接ビード14が外乱の影響によって短くなっても、超音波センサ46による検査範囲の全て(大部分)に溶接ビード14が位置する可能性が高くなり、その検査範囲の全て(大部分)に溶接ビード14が位置すれば、溶接ビード14が無いと誤検出するおそれが減る。このため、溶接品質の判定精度を更に向上させることができ、その結果として、溶接品質検査の精度向上を図ることにある。
この実施形態では、溶接品質検査に係り上記のような作用効果を有することから、以下のような付随的な作用効果を得ることができる。すなわち、溶接ビード14の脚長バラツキを避けるために溶接時にレーザ発振器の出力を必要以上に増大させる必要がなく、溶接コストを低減することができる。また、溶接ビード14の脚長のバラツキをある程度許容できることから、レーザ発振器の出力管理のための設備を省略することができる。更に、超音波センサ46を必要以上に高精度なセンサにする必要がない。加えて、溶接品質の誤判定を低減できることから、溶接品質のOK判定品につき、加不損失を無くすことができる。
なお、この発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜に変更して以下のように実施することもできる。
(1)前記実施形態では、図3に示すように、フランジ部7の一側面8のみに、突き合わせ部11に隣接する二段の環状凹溝23,24を形成することにより、二段の環状隙間12,13を設けた。これに対し、図10に示すように、リングギヤ5の一端面9のみに、突き合わせ部11に隣接する二段の環状凹溝23,24を形成することにより、二段の環状隙間12,13を設けてもよい。あるいは、フランジ部の一側面とリングギヤの一端面の両方に、突き合わせ部に隣接する二段の環状凹溝を形成することにより、二段の環状隙間を設けることもできる。
(2)前記実施形態では、本発明を車両用の差動歯車装置1に具体化したが、本発明を差動歯車装置以外の機械や部品に具体化することもできる。
この発明は、機械や部品の製造に係り、継手構造の溶接に利用することができる。
4 デフケース(第1の部材)
5 リングギヤ(第2の部材)
7 フランジ部
8 一側面(対向面)
9 一端面(対向面)
11 突き合わせ部
11a 継ぎ目
12 第1環状隙間(一段目の隙間)
13 第2環状隙間(二段目の隙間)
14 溶接ビード
21 当接面
22 当接面
23 第1環状凹溝
24 第2環状凹溝
46 超音波センサ
47 超音波ビーム

Claims (1)

  1. 第1の部材と第2の部材との対向面の間に突き合わせ部を設けると共に、前記突き合わせ部に隣接する二段の隙間を設け、前記二段の隙間の反対側に位置する前記突き合わせ部の継ぎ目から前記二段の隙間へ向けて溶け込んだ溶接ビードを前記突き合わせ部に溶接により形成してなる溶接による継手構造であって、
    前記対向面の間では、前記突き合わせ部以外の部分が互いに離間しており、
    前記溶接ビードの幅をA、前記二段の隙間のうち前記突き合わせ部に隣接する一段目の隙間の幅をB、前記二段の隙間のうち前記一段目の隙間に隣接する二段目の隙間の幅をCとしたとき、B<A/2<Cの関係を有する前記継手構造の、超音波センサを使用した溶接品質検査方法であって、
    前記超音波センサによる検査範囲の一端を、前記突き合わせ部と前記一段目の隙間との境界に整合させ
    前記一段目の隙間の長さ、前記超音波センサによる検査範囲の幅以上となる関係を満たすことを特徴とする溶接品質検査方法。
JP2013517759A 2011-06-01 2011-06-01 溶接による継手構造の溶接品質検査方法 Active JP5660209B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2011/062608 WO2012164701A1 (ja) 2011-06-01 2011-06-01 溶接による継手構造及びその溶接品質検査方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2012164701A1 JPWO2012164701A1 (ja) 2014-07-31
JP5660209B2 true JP5660209B2 (ja) 2015-01-28

Family

ID=47258586

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013517759A Active JP5660209B2 (ja) 2011-06-01 2011-06-01 溶接による継手構造の溶接品質検査方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20140083191A1 (ja)
EP (1) EP2716400B1 (ja)
JP (1) JP5660209B2 (ja)
KR (1) KR20140004235A (ja)
CN (1) CN103596721B (ja)
WO (1) WO2012164701A1 (ja)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013076850A1 (ja) * 2011-11-24 2013-05-30 トヨタ自動車株式会社 溶接溶け込み深さ検査方法
US9314878B2 (en) * 2013-09-12 2016-04-19 Ford Global Technologies, Llc Non-destructive aluminum weld quality estimator
JP6556456B2 (ja) * 2014-03-28 2019-08-07 Ntn株式会社 等速自在継手の外側継手部材の製造方法および外側継手部材
JP6366977B2 (ja) * 2014-03-28 2018-08-01 Ntn株式会社 等速自在継手の外側継手部材の製造方法および外側継手部材
JP6031074B2 (ja) * 2014-09-22 2016-11-24 富士重工業株式会社 超音波探傷装置および超音波探傷方法
JP6402993B2 (ja) * 2014-10-10 2018-10-10 三菱重工エンジニアリング株式会社 接合部の判定方法、及び接合材の製造方法
DE102014017921B4 (de) 2014-12-04 2017-10-12 Audi Ag Bauteilanordnung sowie Verfahren zur Herstellung der Bauteilanordnung
CN104959735B (zh) * 2015-07-13 2017-03-22 金陵科技学院 大功率数控激光切割机床用z轴浮动控制装置及控制方法
US10160060B2 (en) * 2015-11-10 2018-12-25 GM Global Technology Operations LLC Crack and fracture resistant weld joint and welding process
CN106994543A (zh) * 2017-04-27 2017-08-01 山东五征集团有限公司 一种差速器壳与大齿圈的连接结构及连接方法
US10781908B2 (en) * 2017-12-11 2020-09-22 Gkn Automotive Limited Driveline components with weld vent
JP7405523B2 (ja) * 2019-06-28 2023-12-26 武蔵精密工業株式会社 伝動装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5575888A (en) * 1978-11-30 1980-06-07 Nissan Motor Co Ltd Welded structure of sintered metal
JPS6162663A (ja) * 1984-09-03 1986-03-31 Toyoda Autom Loom Works Ltd 大小両歯車を結合した動力伝達用歯車
JPH0314066U (ja) * 1989-06-27 1991-02-13
JP2001047232A (ja) * 1999-06-03 2001-02-20 Nippon Sanso Corp 片面突合せ溶接用開先形状及びその溶接部の検査方法
JP2010014554A (ja) * 2008-07-03 2010-01-21 Toyota Motor Corp 溶接溶け込み深さ評価方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3302453A (en) * 1963-04-15 1967-02-07 American Mach & Foundry Method of inspection utilizing ultrasonic energy
US3276941A (en) * 1963-10-23 1966-10-04 Shell Oil Co Method for butt-welding thermoplastic members and product
US4724975A (en) * 1986-06-18 1988-02-16 Cbi Research Corporation High-pressure structure made of rings with peripheral weldments of reduced thickness
JPH06167479A (ja) 1992-12-01 1994-06-14 Sekisui Chem Co Ltd 非破壊検査対応突合せ溶接継手
EP0685068B1 (de) * 1993-02-18 1997-04-16 KRAUTKRÄMER GmbH & Co. Ultraschall-prüfvorrichtung für schweissnähte bei rohren, blechen und behältern
US5804730A (en) * 1995-10-10 1998-09-08 Pfannenstiel; Richard A. Ultrasonic testing method
DE102005023230B4 (de) 2005-05-04 2010-10-07 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum Verschweißen eines Tellerrads mit einem Ausgleichsgehäuse eines Getriebes
CN101913013B (zh) * 2010-08-18 2013-05-22 中信重工机械股份有限公司 一种中硬齿面焊接齿轮的组装焊接工艺
CN102049592A (zh) * 2010-12-17 2011-05-11 哈尔滨电力设备总厂 一种用于急冷换热器内孔焊接的方法
EP2695700B1 (en) * 2011-04-08 2024-04-17 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Double sided welding method
WO2013076850A1 (ja) * 2011-11-24 2013-05-30 トヨタ自動車株式会社 溶接溶け込み深さ検査方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5575888A (en) * 1978-11-30 1980-06-07 Nissan Motor Co Ltd Welded structure of sintered metal
JPS6162663A (ja) * 1984-09-03 1986-03-31 Toyoda Autom Loom Works Ltd 大小両歯車を結合した動力伝達用歯車
JPH0314066U (ja) * 1989-06-27 1991-02-13
JP2001047232A (ja) * 1999-06-03 2001-02-20 Nippon Sanso Corp 片面突合せ溶接用開先形状及びその溶接部の検査方法
JP2010014554A (ja) * 2008-07-03 2010-01-21 Toyota Motor Corp 溶接溶け込み深さ評価方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20140083191A1 (en) 2014-03-27
EP2716400B1 (en) 2017-04-05
KR20140004235A (ko) 2014-01-10
JPWO2012164701A1 (ja) 2014-07-31
WO2012164701A1 (ja) 2012-12-06
EP2716400A4 (en) 2015-06-03
CN103596721B (zh) 2016-03-02
CN103596721A (zh) 2014-02-19
EP2716400A1 (en) 2014-04-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5660209B2 (ja) 溶接による継手構造の溶接品質検査方法
JP5206656B2 (ja) 車両用差動歯車装置
WO2013076850A1 (ja) 溶接溶け込み深さ検査方法
WO2012039014A1 (ja) 溶接構造
JP5687577B2 (ja) 溶接構造、及び溶接方法
JP2015129515A (ja) 液圧式機械用のフランシス型ランナを製造する方法、およびこの方法を使用して製造されたランナ
JP2015054350A (ja) 溶接された部品及び製造方法
JPWO2012137342A1 (ja) 両側溶接方法
JP3740104B2 (ja) 摩擦圧接方法
JP6410756B2 (ja) 金属複合材及び金属接合方法
JP5627218B2 (ja) 車両用差動歯車装置
JP5381501B2 (ja) 溶接接合部品及び溶接接合方法
KR101051997B1 (ko) 후육관용 탭피스, 후육관용 탭피스 제작 방법, 후육관 제작 방법
JP5509798B2 (ja) 接合方法
JP2012030237A (ja) 構造部材の溶接継手構造及びその溶接方法
JPWO2013076850A1 (ja) 溶接溶け込み深さ検査方法
JP2009279595A (ja) 接合方法
JP2017205796A (ja) 溶接構造物の製造方法及び溶接構造物
JP2002113573A (ja) 鋼板製アクスルハウジングとその溶接方法並びに溶接用トーチ
JP4543668B2 (ja) 液圧成形用管材および自動車用構造部材
JP2017087217A (ja) 溶接方法及び溶接部検査方法
JP2004262302A (ja) 車軸ケース
JP2024031464A (ja) 段付き歯車およびその製造方法
JP2006021236A (ja) テーラードチューブの製造方法
CA3132066A1 (en) Method of manufacturing structural component for joining with another structural component by stress protected groove weld

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140701

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140725

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20141104

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20141117

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5660209

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151