JP6242836B2 - Stud welding method - Google Patents
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Description
本発明は、スタッド溶接方法に関し、特に、スタッド挿入孔を備え、スタッド溶接部を囲うように配設する筒状のフェルールを使用し、母材の下向きの溶接面にスタッドを溶接するためのスタッド溶接方法に関するものである。 The present invention relates to a stud welding method, and in particular, a stud for welding a stud to a downward welding surface of a base material using a cylindrical ferrule having a stud insertion hole and disposed so as to surround the stud welding portion. The present invention relates to a welding method.
従来、スタッド溶接を行う際に、溶接部近傍域の空気の流通を遮断することによって、発生したアークによって溶融した金属が空気と接触することによって酸化されることを防止し、良好な溶接を行うことができるようにすることを目的として、セラミック製のスタッド溶接用フェルールが使用されている。 Conventionally, when stud welding is performed, the flow of air in the vicinity of the welded portion is interrupted to prevent the metal melted by the generated arc from being oxidized by contact with air, and good welding is performed. In order to be able to do so, ceramic stud welding ferrules are used.
このスタッド溶接用フェルールは、例えば、図6に示すように、母材Wに接するフェルール3の周壁31の端面33にガス抜き溝34を、周壁31の内部に中空部32を、さらに、端面33の反対側にスタッド挿入孔35をそれぞれ形成して構成し、フェルール3の周壁31によりスタッドSの溶接部の外周を囲むように、スタッド溶接ガン(図示省略)に装着して使用するようにしている(例えば、特許文献1参照。)。
For example, as shown in FIG. 6, this stud welding ferrule has a
ところで、上記従来のスタッド溶接用フェルールは、溶接により発生する高温ガスがフェルール3の下端に放射状に形成したガス抜き溝34やスタッド挿入孔35とスタッドSの隙間から噴出させるようにすることで、噴出しきれない余剰ガスが、フェルール3の周壁31の内周面に当たって、溶融した金属と母材Wとが接する箇所に回り込み、溶接不良箇所を生じさせることを未然に防止することによって、溶接部の継手強度を十分確保することができるようにしていた。
By the way, in the conventional ferrule for stud welding, the high temperature gas generated by welding is ejected from the gap between the
しかしながら、上記従来のスタッド溶接用フェルールを、母材の下向きの溶接面にスタッドを溶接するために使用した場合、特に、溶接により多量の高温ガスが発生する直径16mm以上の大きな直径のスタッドを溶接するために使用した場合、スタッド挿入孔35とスタッドSの隙間から高温ガスと共に溶融した金属が噴出し、下方で作業をしている作業者が火傷を負ったり、スタッド溶接ガンが損傷を受けたり、溶融した金属の噴出により溶着金属が不足し、溶接部の継手強度を十分確保することができなくなるといった問題があった。
However, when the conventional ferrule for stud welding is used to weld the stud to the downward welding surface of the base metal, particularly a stud having a large diameter of 16 mm or more where a large amount of high temperature gas is generated by welding is welded. When used, the metal melted together with the high-temperature gas is ejected from the gap between the
本発明は、上記従来のスタッド溶接用フェルールを母材の下向きの溶接面にスタッドを溶接するために使用した場合の問題点に鑑み、母材の下向きの溶接面にスタッドを溶接する際に、スタッド挿入孔とスタッドの隙間から高温ガスと共に溶融した金属が噴出することを防止しながら、溶接部の継手強度を十分確保することができるようにしたスタッド溶接方法を提供することを目的とする。 In view of the problem when the conventional ferrule for stud welding is used for welding the stud to the downward welding surface of the base material, the present invention, when welding the stud to the downward welding surface of the base material, An object of the present invention is to provide a stud welding method capable of sufficiently securing the joint strength of the welded portion while preventing the molten metal together with the high-temperature gas from being ejected from the gap between the stud insertion hole and the stud.
上記目的を達成するため、本発明のスタッド溶接方法は、スタッド挿入孔を備え、スタッド溶接部を囲うように配設する筒状のフェルールを使用し、母材の下向きの溶接面にスタッドを溶接するスタッド溶接方法において、スタッド挿入孔の直径とスタッドの直径の差を1mm以下に設定するとともに、スタッド溶接時にスタッド溶接部から発生するガスを放射方向に放出させるための開放部が、母材の溶接面から5mmの範囲において20%〜50%の面積割合で形成されるようにしてスタッドを溶接することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the stud welding method of the present invention uses a cylindrical ferrule having a stud insertion hole and disposed so as to surround the stud welding portion, and welds the stud to the downward welding surface of the base material. In the stud welding method, the difference between the diameter of the stud insertion hole and the diameter of the stud is set to 1 mm or less, and an open part for releasing the gas generated from the stud welded part at the time of stud welding in the radial direction is provided on the base material. The stud is welded so as to be formed at an area ratio of 20% to 50% within a range of 5 mm from the welding surface.
この場合において、前記開放部が、フェルールの母材の溶接面に対する環状の当接面を横断するガス抜き溝で構成されてなるようにすることができる。 In this case, the open portion may be constituted by a gas vent groove that crosses the annular contact surface with the weld surface of the ferrule base material.
また、前記開放部が、フェルールの端面と、母材の溶接面との間に設定された隙間で構成されてなるようにすることができる。 Moreover, the said open part can be comprised by the clearance gap set between the end surface of a ferrule and the welding surface of a base material.
また、前記隙間を設定する隙間設定機構を、溶接装置に付設してなるようにすることができる。 Moreover, the clearance setting mechanism which sets the said clearance gap can be attached to a welding apparatus.
また、前記隙間を設定する隙間設定機構を、フェルールの端面に設けた隙間設定片で構成することができる。 Further, the gap setting mechanism for setting the gap can be constituted by a gap setting piece provided on the end face of the ferrule.
本発明のスタッド溶接方法によれば、スタッド挿入孔の直径とスタッドの直径の差を1mm以下に設定することにより、母材の下向きの溶接面にスタッドを溶接するために使用した場合、特に、溶接により多量の高温ガスが発生する直径16mm以上の大きな直径のスタッドを溶接するために使用した場合においても、スタッド挿入孔とスタッドの隙間からの高温ガスの噴出量を抑制することができ、これにより、高温ガスと共に溶融した金属が噴出することをなくし、下方で作業をしている作業者が火傷を負ったり、スタッド溶接ガンが損傷を受けたり、溶融した金属の噴出により溶着金属が不足することを防止することができる。
また、これと併せて、スタッド溶接時にスタッド溶接部から発生するガスを放射方向に放出させるための開放部が、母材の溶接面から5mmの範囲において20%〜50%の面積割合で形成されるようにしてスタッドを溶接することにより、開放部から噴出しきれない余剰ガスの量を抑制することができ、これにより、フェルールの周壁の内周面に当たって、溶融した金属と母材とが接する箇所に回り込み、溶接不良を起こすことをなくし、上記の溶融した金属の噴出により溶着金属が不足することを防止できることと相俟って、溶接部の継手強度を十分確保することができる。
According to the stud welding method of the present invention, by setting the difference between the diameter of the stud insertion hole and the diameter of the stud to 1 mm or less, particularly when used to weld the stud to the downward welding surface of the base material, Even when used to weld a stud with a large diameter of 16 mm or more, where a large amount of hot gas is generated by welding, the amount of hot gas ejected from the gap between the stud insertion hole and the stud can be suppressed. This prevents molten metal from being ejected together with high-temperature gas, burns down workers working underneath, damages the stud welding gun, and lack of weld metal due to molten metal ejection This can be prevented.
In addition, an open portion for releasing the gas generated from the stud weld portion in the radial direction at the time of stud welding is formed at an area ratio of 20% to 50% in a range of 5 mm from the weld surface of the base material. By welding the stud in this manner, it is possible to suppress the amount of surplus gas that cannot be ejected from the open portion, and thereby contact the inner peripheral surface of the peripheral wall of the ferrule and contact the molten metal with the base material. The joint strength of the welded portion can be sufficiently ensured in combination with the fact that the weld metal can be prevented from running around the location and causing poor welding and preventing the weld metal from being insufficient due to the ejection of the molten metal.
また、前記開放部が、フェルールの母材の溶接面に対する環状の当接面を横断するガス抜き溝で構成されてなるようにすることにより、20%〜50%の面積割合でガス抜き溝を形成したフェルールを使用するだけで、開放部を構成することができる。 In addition, the opening portion is constituted by a gas vent groove that crosses the annular contact surface with the weld surface of the ferrule base material, thereby forming the gas vent groove at an area ratio of 20% to 50%. An opening part can be comprised only by using the formed ferrule.
また、前記開放部が、フェルールの端面と、母材の溶接面との間に設定された隙間で構成されてなるようにすることにより、隙間を適宜設定するだけで、開放部を構成することができる。 Further, the opening portion is configured by a gap set between the end surface of the ferrule and the welding surface of the base material, so that the opening portion is configured only by appropriately setting the gap. Can do.
また、前記隙間を設定する隙間設定機構を、溶接装置に付設してなるようにすることにより、隙間を簡易かつ正確に設定することができる。 In addition, the gap can be set easily and accurately by attaching a gap setting mechanism for setting the gap to the welding apparatus.
また、前記隙間を設定する隙間設定機構を、フェルールの端面に設けた隙間設定片で構成することにより、隙間設定片を設けたフェルールを使用するだけで、隙間を簡易かつ正確に設定することができる。 Further, by configuring the gap setting mechanism for setting the gap with a gap setting piece provided on the end face of the ferrule, the gap can be set easily and accurately only by using the ferrule provided with the gap setting piece. it can.
以下、本発明のスタッド溶接方法の実施の形態を、図面に基づいて説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of a stud welding method of the present invention will be described based on the drawings.
本発明のスタッド溶接方法は、図1又は図4に示すような、スタッド挿入孔15、25を備え、スタッド溶接部を囲うように配設する筒状のフェルール1、2を使用し、母材Wの下向きの溶接面(水平面と平行な下向きの溶接面のほか、下向きの傾斜した溶接面を含む。)にスタッドSを溶接(上向き溶接)するに当たり、スタッド挿入孔15、25の直径dとスタッドSの直径の差を1mm以下、好ましくは、0.8mm以下、さらに好ましくは、0.6mm以下に設定するとともに、スタッド溶接時にスタッド溶接部から発生するガスを放射方向に放出させるための開放部14、24が、母材Wの溶接面から5mmの範囲において20%〜50%、好ましくは、25%〜40%の面積割合で形成されるようにしてスタッドSを溶接するものである。
The stud welding method of the present invention uses
そして、図1に示すフェルール1においては、開放部14が、フェルール1の母材Wの溶接面に対する環状の当接面となる、フェルール1の周壁11の端面13を横断するガス抜き溝14で構成されている。
And in the
ここで、図1に示すフェルール1は、直径19mmのスタッドSに対応するもので、スタッド挿入孔15の直径dとスタッドSの直径の差は、0.6mm、開放部14としてのガス抜き溝14の面積割合は、27%であり、周壁11の内部に形成された中空部12の容積は、6500mm3(スタッドSが挿入された状態で、1800mm3)となっている。
Here, the
ちなみに、図2(図6)に示す、上向きの溶接面(下向き溶接)に適用する、従来のフェルール3は、直径19mmのスタッドSに対応するもので、スタッド挿入孔35の直径dとスタッドSの直径の差は、1.3mm、開放部34としてのガス抜き溝34の面積割合は、8%であり、周壁11の内部に形成された中空部12の容積は、6600mm3(スタッドSが挿入された状態で、2000mm3)となっている。
Incidentally, the conventional ferrule 3 applied to the upward welding surface (downward welding) shown in FIG. 2 (FIG. 6) corresponds to the stud S having a diameter of 19 mm. The diameter d of the
また、図4に示すフェルール2においては、開放部24が、フェルール2の周壁21の端面23と、母材Wの溶接面との間に設定された隙間Cで構成されている。
Further, in the
この場合において、隙間Cを設定するために、図3に示す隙間設定機構4を、溶接装置5に付設して用いることができる。
この隙間設定機構4は、フェルール2を中心部に開口した孔部41に装着した状態で、母材Wの溶接面に対して3点で当接する隙間設定片42を、母材Wの溶接面に当接させることで、隙間Cを簡易かつ正確に設定することができるようにしている。
In this case, in order to set the gap C, the
The
ここで、図4に示すフェルール2は、直径19mmのスタッドSに対応するもので、スタッド挿入孔25の直径dとスタッドSの直径の差は、0.6mm、開放部24の面積割合は、30%(隙間Cを、1.5mmに設定した場合。)であり、周壁11の内部に形成された中空部22の容積は、6000mm3(スタッドSが挿入された状態で、1400mm3)となっている。
Here, the
なお、フェルール2の周壁21の端面23は、フェルール1の母材Wの溶接面に対して平行な面で構成するほか、図4に示すフェルール2のように、周壁21の内周面の角部にアールRを付けたり、傾斜(面取り)を付けることが好ましく、これにより、溶接により発生する高温ガスの流れを円滑にすることができる。
In addition, the
また、図3〜図4に示す実施形態では、隙間設定機構4を溶接装置(スタッド溶接ガン)5に付設するようにしたが、隙間Cを設定する隙間設定機構を、図5に示すフェルール2Aのように、フェルール2Aの周壁21の端面23に設けた隙間設定片26で構成すること、より具体的には、例えば、フェルール2Aの製造時に母材Wの溶接面に対して3点で当接する針状の隙間設定片26を埋め込んだり、装着するようにし、フェルール2Aを、この隙間設定片26を介して、母材Wの溶接面に当接させることで、隙間Cを簡易かつ正確に設定することもできる。
3 to 4, the
ここで、図5に示すフェルール2Aは、直径19mmのスタッドSに対応するもので、スタッド挿入孔25の直径dとスタッドSの直径の差は、0.6mm、開放部24の面積割合は、30%(隙間設定片26の高さhを、1.5mmに設定した場合。)であり、周壁11の内部に形成された中空部22の容積は、6000mm3(スタッドSが挿入された状態で、1400mm3)となっている。
Here, the
このスタッド溶接方法によれば、フェルール1、2、2Aのスタッド挿入孔15、25の直径とスタッドSの直径の差を1mm以下に設定することにより、母材Wの下向きの溶接面にスタッドSを溶接するために使用した場合、特に、溶接により多量の高温ガスが発生する直径16mm以上の大きな直径のスタッドSを溶接するために使用した場合においても、スタッド挿入孔15、25とスタッドSの隙間からの高温ガスの噴出量を抑制することができ、これにより、高温ガスと共に溶融した金属が噴出することをなくし、下方で作業をしている作業者が火傷を負ったり、溶接装置(スタッド溶接ガン)5が損傷を受けたり、溶融した金属の噴出により溶着金属が不足することを防止することができる。
また、これと併せて、スタッド溶接時にスタッド溶接部から発生するガスを放射方向に放出させるための開放部14、24が、母材Wの溶接面から5mmの範囲において20%〜50%の面積割合で形成されるようにしてスタッドSを溶接することにより、開放部14、24から噴出しきれない余剰ガスの量を抑制することができ、これにより、フェルール1、2、2Aの周壁11、21の内周面に当たって、溶融した金属と母材Wとが接する箇所に回り込み、溶接不良を起こすことをなくし、上記の溶融した金属の噴出により溶着金属が不足することを防止できることと相俟って、溶接部の継手強度を十分確保することができる。
According to this stud welding method, the difference between the diameters of the
In addition, the
以上、本発明のスタッド溶接方法について、複数の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。 As mentioned above, although the stud welding method of this invention was demonstrated based on several embodiment, this invention is not limited to the structure described in the said embodiment, In the range which does not deviate from the meaning, the structure is suitably comprised. It can be changed.
本発明のスタッド溶接方法は、母材の下向きの溶接面にスタッドを溶接する際に、スタッド挿入孔とスタッドの隙間から高温ガスと共に溶融した金属が噴出することを防止しながら、溶接部の継手強度を十分確保することができる特性を有していることから、母材の下向きの溶接面にスタッドを溶接する用途に好適に用いることができる。 According to the stud welding method of the present invention, when the stud is welded to the downward welding surface of the base material, the molten metal together with the high temperature gas is prevented from being ejected from the gap between the stud insertion hole and the stud, and the joint of the welded portion is prevented. Since it has the characteristic which can fully ensure intensity | strength, it can be used suitably for the use which welds a stud to the downward welding surface of a base material.
1 フェルール
11 周壁
12 中空部
13 端面
14 開放部(ガス抜き溝)
15 スタッド挿入孔
2 フェルール
2A フェルール
21 周壁
22 中空部
23 端面
24 開放部
25 スタッド挿入孔
26 隙間設定片
3 フェルール
4 隙間設定機構
41 孔部
42 隙間設定片
5 溶接装置(スタッド溶接ガン)
S スタッド
C 隙間
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DESCRIPTION OF
S Stud C Clearance
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