JP6632521B2 - 層構造パネルの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、層構造パネルの製造方法に関する。特に、造船用の遮音性を有する層構造パネルに関する。

現在のところ、船の船首、甲板および隔壁は、５‐８ｍｍ鋼鉄／アルミニウム製であることが多い。特にそのようなシート材製の船舶では、エンジン、空調設備および他の機器の振動が、遠くまで伝わる。振動を抑制するために、船の甲板および金属壁に対して「アンチドラミングペースト」が現在適用されている。ペーストの上に金属「タイル」が付着する。方法全体は、「拘束層ダンピング」として知られている。この公知の方法は、造船所で船の構築中に「現場」での手作業を要する。

本発明は、「拘束層ダンピング」パネルとして組み合わされる構造板を提供するという考えに基づく。例えばその考えによると、８ｍｍ鋼板がラミネート（アセンブリ）として提供され、ラミネート（アセンブリ）は、対称的（例えば、４ｍｍの２倍）または非対称的（例えば、３および５ｍｍ）構成を有する２つの鋼板と、その間に介在する薄い（例えば、１ｍｍより薄い）中間層（例えば粘弾性）と、を備える。結果的に、プレートアセンブリの合計厚さは、それによってほとんどまたは全く変化しない。この層状材料の制震性が（現場で接着されるタイルの）現行手法と比較して著しく良くなっていることが、試験によって示されている。しかしながら、船上での火事の場合に問題がある。中間層は、分解（粉砕）してその粘着性を失うかもしれないからである。この起こり得る層間剥離により、積層金属パネルは、著しく弱くなり、この特定の構造が火事の際に崩壊することになる。

崩壊を防ぐために、２つの金属板間にその表面にわたって分布する機械的接点を作る方法が提供され、それは、中間層の分解にかかわらず火事の際にラミネートの安定性を維持する。機械的接続が見えないように行われ、船の外壁、内壁および甲板を通って入っていく穴が作られないようになっていることが、要求される。

従って、層構造パネルを製造する方法が提供され、層構造パネルは、第１金属板と、第２金属板と、その間に介在する、望ましくは粘弾性の、防音層と、を備え、第１金属板と第２金属板とは、複数の局部的溶接継手によって互いに接続され、複数の局部的溶接継手は、（多かれ少なかれ規則的に）層構造パネルにわたって分布し、その溶接継手は、防音層の領域に広がる。

層構造パネルを製造する方法の第１の好ましい実施形態では、層構造パネルは、第１および第２金属板と、金属板間に介在する防音層と、を備え、局部的溶接継手は、スタッド、ピンまたはワイヤ溶接によって形成される。

第１の好ましい実施形態は、好ましくは以下のステップを含む：
‐前記の第１金属板と、防音層と、第２金属板と、を提供するステップであって、第２金属板には、局部的溶接継手が提供される位置で、溶接開口と以下称される開口が、設けられている、または設けられる、ステップ；
‐第１溶接電流接続が第１金属板および／または第２金属板に電気的に接続される、電気スタッド溶接または別の適切な溶接電流源を提供するステップであって、装置には、第２溶接電流接続に接続される、溶接ピン、または溶接ピンと以下称される溶接スタッドが、さらに備わっており、ピンは、溶接開口の断面よりも小さい断面を有する、ステップ；
‐それぞれの溶接開口に対してスタッド溶接動作を行うステップであって、溶接ピンは、溶接開口に挿入され、続いて下層の防音層に押し通され、第１金属板の金属表面に押し付けられ、溶接電流が、溶接ピンおよび第１金属板を流れるようになっており、それによって溶接ピンおよび第１金属板の金属をその溶接電流によって溶かして合わせ、そのスタッド溶接動作は、溶接ピンと溶接開口との間のスペースが、溶接ピンおよび第１および／または第２金属板の溶融金属で少なくとも大部分満たされるまで、続けられる、ステップ。

本発明による方法の第２の好ましい実施形態では、局部的溶接継手が、スポット溶接によって形成される。

第２の好ましい実施形態は、好ましくは以下のステップを含む：
‐前記の第１金属板と、防音層と、第２金属板と、を提供するステップ、
‐電気スポット溶接装置を提供してそれぞれの局部的溶接継手に対してスポット溶接動作を行うステップであって、第１金属板と第２金属板とは、スポット溶接装置の第１および第２溶接電流接続と電気的に接続し、第１金属板と第２金属板とは、例えば少なくとも１つのスポット溶接電極または他のスポット加圧体を溶接継手の所定の位置で使用することによって、相互に電気接触するように、互いに向かって局部的に押され、金属シート間に局部的溶接電流が生じ、両方の金属板がその位置で共に溶接されるようになっている、ステップ。

１つまたは２つのスポット加圧部材またはスポット溶接電極によって、金属シートを押す（押し付ける）（くぼませる）ときに、介在（望ましくは粘弾性）防音層は、局部的に押されて金属板間から去り、金属板が互いに電気的に接触するようになっている。金属板を共に溶接するスポット溶接装置によって供給される溶接電流の発生の際に、溶接箇所のすぐ近くの防音層は、燃焼および／または揮発し得る。

スポット溶接工程の信頼性をさらに高めるために、‐少なくとも溶接継手の所定の位置で‐電気的非絶縁性を有するまたは言い換えれば多かれ少なかれ導電性を有する防音層が好ましくは使用され、例えば導電性粒子を防音層の材料に混入することによってである。

導電性を有する防音材料の使用の代替として、スポット溶接継手の所定位置で開口を備える防音層が使用され、その開口を通じて金属板は互いに対して押され、プレート間に相互の電気接触が実現するようになっている。

要約すると、方法の第１の好ましい実施形態では、開口に挿入される溶接スタッド（溶接ピンまたはワイヤの端部）が使用され、開口は、金属板の１つにおよび選択的に防音層にもあらかじめ設けられ、その後この開口は溶接によって閉じられる；第２の好ましい実施形態では、スポット溶接が使用され（溶接スタッド、ロッド、またはワイヤを使用せずに）、金属板それぞれは、電流源の端子に接続され、所定の接続位置で互いに対して押され、相互接触を提供し、その後、板を共に溶接するようになっている。

好ましくは、‐局部的溶接継手の適用に先立ってまたはその後に‐２つの金属板の外縁は、一体かどうかを問わず、共に溶接される。実質的な重量の節減が、本発明による方法によって得られる層構造パネルによって達成でき（１平方メートル当たり１９ｋｇまで）、騒音低減が改善され、（図５参照）作業がかなり節減される。加えて、この層構造パネルを、甲板、船の壁等の耐力構造を含む、（例えば船舶の）全体構造に適用することが可能である。

本発明は、図の以下の説明に関して以下でより詳しく論じられる。

本発明による方法の第１の好ましい実施形態を概略的に示す。 ａ‐ｆは、本発明による方法の第２の好ましい実施形態を概略的に示す。 ａ‐ｆは、本発明による方法の第２の好ましい実施形態の代替加工を概略的に示す。 ａ‐ｆは、第２の好ましい実施形態の同じ代替加工を、しかし少し異なる実施形態で、概略的に示す。 本発明によって達成される騒音低減のグラフを示す。

図１ａ‐ｈは、第１金属板１と、第２金属板２と、金属板間に介在する防音層３と、を備える層構造パネルを製造するための本発明による方法を段階的に示す。さらに金属接続要素７が提供され、金属接続要素７は、方法を行った後に防音層３を通って延び、第１金属板と第２金属板との間に強固な（および耐火性の）接続を形成する。

方法の図１ａ‐ｈに示されている実施形態は、以下を含む：
‐前記の第１金属板１と、防音層３と、第２金属板２と、を提供することであって、第２金属板には、局部的溶接継手が固定される位置で、溶接開口４と以下称される開口が、（先立って）設けられている、または（後に）設けられる（図１ａ‐ｂ）。溶接開口４は、金属板１および２の両方を一つにまとめる前に、または、図１ａ‐ｂで示されているように、板を組み合わせた後に、設けられる。
‐第１電流接続（通常はアース接続５）が第１金属板１および／または第２金属板２に電気的に接続される、電気スタッド溶接装置（図示せず）を提供すること（図１ｃ）。
‐溶接開口４の断面より小さい断面を有する金属溶接ピン７を提供すること（図１ｃ）。
‐それぞれの溶接開口４に対してスタッド溶接動作を行うことであって、溶接ピン７の自由外端７ａ（下方外端）は、溶接開口に挿入され、その後、下層の防音層３に押し通され、第１金属板１の金属表面に押し付けられる（図１ｄ）。溶接ピン７に引火点７ｂを設けることが必要かもしれないが、しかしながら、特に防音層は粘性を有するので、この特徴は本質的でない。溶接ピン７は、電気溶接装置の第２溶接電流接続６に電気的に接続され、スタッド溶接装置の起動後に、スタッド溶接装置が溶接電流を供給し、溶接電流が溶接ピン７および第１金属板１を流れるようになっている。結果として、溶接電流は、溶接ピン７のおよび第１金属板１の金属の溶融をもたらし、この溶融金属は、最初は溶接ピン７の外端と第１金属板の（上）表面との間の領域８で合わさる（図１ｅ）。
‐溶接電流と溶接ピン７への圧力（下向き矢印参照）とによってもたらされる‐スタッド溶接動作の継続‐それによって溶接ピン７と溶接開口４との間の（サイド）スペース９も、溶接ピン７からのならびに第１および第２金属板からの溶融金属１０で充填される（図１ｆ‐ｇ）。
‐最後に、溶接電流がオフに切り替えられると、‐必要ならば‐溶接ピン７の上面を平らにまたは水平にできる（図１ｈ）。

溶接ピン７に、それぞれの溶接継手に対して常に１つのピンである、（比較的短い）ピンがそれぞれ個々の溶接継手に対して使用される、または、スペース８および９が溶融金属１０で充填されて溶接電流がオフに切り替えられた後に（同時に第２金属板２の上表面が平らにされてよい）、切断された、連続的な溶接ピンまたは溶接ワイヤ‐図の上の溶接ピンの点で描いた一番上の線参照‐を使用でき、その後に、（切断された）溶接ピンが、層構造パネルの別の接続位置での次のスタッド溶接接続用の接続ピンとして続いて使用される。

図２ａ‐ｆおよび３ａ‐ｆの両方は、本発明による方法の第２の好ましい実施形態を概略的に示し、局部的溶接継手は、スタッド、ピン、またはワイヤ溶接によってではなく、スポット溶接によって形成される。

図２ａ‐ｆおよび３ａ‐ｆに示されている方法は、以下を含む：
‐第１金属板１と、防音層３と、第２金属板２と、を提供すること（図２ａ，２ｄ，３ａ‐３ｄ）。
‐電気スポット溶接装置（明示せず）を提供してそれぞれの局部的溶接継手に対してスポット溶接動作を行うことであって、第１および第２金属板１および２それぞれは、；溶接接続の所定の望ましい位置で単一のスポット溶接電極１１を使用することによって（図２ｂおよび３ｂ‐ｃ）、スポット溶接装置の第１および第２溶接電流接続ＸおよびＹそれぞれと電気的に接続する。スポット溶接を作るためにスポット溶接電極１１（溶接電流接続Ｙ）を使用するときに、例えば、平らな導電性底表面１２が、スポット溶接装置の電流源の第２電流接続（溶接電流接続Ｘ）として機能する。２つのスポット溶接電極１１および１３（図２ｅ‐ｆおよび３ｅ‐ｆ）を使用するとき、２つのスポット溶接電極１１，１３は、電流源の接続ＸおよびＹにそれぞれ接続される。両方の場合（１つおよび２つのスポット溶接電極を使用することによる）において、第１および第２金属板１および２それぞれは、相互に電気接触するように、互いに向かって局部的に押され（矢印参照）、金属シート間に局部的溶接電流が生じるようなっており、両方の金属板がその位置で共に溶接される（図２ｃ，２ｆ，３ｃ‐３ｆ）。

金属板が局部的に共に押されるときの図２ａ‐ｆに示されている実施形態では、防音層は、（本質的に）押し除かれ、２つの金属板間に電気接点が局部的に作られ、溶接継手を形成するスタッド溶接装置によって供給される溶接電流Ｉが流れるようになっている。２つの金属板間のおよび音響中間層３を通る電気路の生成を増進するために、好ましくは、少なくとも溶接継手の所定の位置で多かれ少なかれ導電性である音響中間層が使用され、例えば導電性粒子を防音層の材料に混入することによってである。

図３ａ‐ｆに示されている代替的実施形態では、防音層３が使用され、防音層は、スポット溶接継手の所定の位置で開口１４を備える。金属板１および２が、１つのスポット溶接電極１１および平らな表面１２によって、または２つのスポット溶接電極１１および１３によって（および／または場合により他の加圧体または押圧手段によって）局部的に共に押されるときに、両方の金属板は、防音層３を局部的に押し除く必要なしに、それぞれの局部的開口１４によって相互に電気的に接続する（実際開口１４が防音層に位置している）。

図４ａ‐ｆは、図３ａ‐ｆの第２の好ましい実施形態と同じ効果を、しかし少し異なる実施形態で、概略的に示す：１つまたは２つのスポット溶接電極１１および１３それぞれの代わりに、金属板は、溶接継手の所定位置で、１つまたは２つの加圧部材１６および１７それぞれによって、共に押され、加圧部材１６および１７はどちらも溶接電極として機能しない。加圧部材は、互いに対して電気的に絶縁され、例えば（硬）鋼またはセラミック（スポット）加圧部材を使用することによってである。個別のスポット溶接電極１１，１３および加圧部材１６，１７を使用することは、有利であり得る。その結果として、「加圧」（金属シート間に機械的および従って電気的接触を実現するため）と「電流供給」（スポット溶接装置と局部的に共に押された金属シート１，２との間）との機能が互いから切り離されるからであり、それは、例えば、工程を行う（補助）構造に、ならびに（比較的硬い）加圧部材および（通常銅）スポット溶接電極に使用される材料に、より自由を与える。

局部的溶接継手を提供するのに先立って、またはその後に、２つの金属板１および２の外縁は、一体かどうかを問わず、互いに溶接される１５。

図５は、６ｍｍの厚さを有する積層アルミニウム板で測定された、周波数ｆの関数として本発明によって達成される騒音低減ｄのグラフを示す。

従って、防火要件を十分に満たしながら、製造の観点からも‐実験から明らかなように‐吸音性の観点からも、改良された特性を有する層構造パネルを製造する方法が提供される。

Claims (6)

1. 層構造パネルを製造する方法であって、層構造パネルは、第１金属板（１）と、第２金属板（２）と、その間に介在する防音層（３）と、を備え、第１金属板と第２金属板とは、複数の局部的溶接継手によって互いに接続され、複数の局部的溶接継手は、層構造パネルにわたって分布し、防音層の領域に広がり、
   スタッド溶接によって局部的溶接継手が形成され、前記方法は、
   ‐前記第１金属板（１）と、第２金属板（２）と、防音層（３）と、を提供するステップであって、第２金属板には、局部的溶接継手が実現される位置で、溶接開口（４）と以下称される開口が、設けられている、または設けられる、ステップと；
   ‐第１溶接電流接続（５）が第１金属板および／または第２金属板に電気的に接続される、電気スタッド溶接装置または別の適切な溶接電流源を提供するステップであって、装置には、第２溶接電流接続（６）に接続される、溶接ピン（７）、または溶接ピンと以下称される溶接スタッドが、さらに備わっており、ピンは、溶接開口（４）の断面よりも小さい断面を有する、ステップと；
   ‐それぞれの溶接開口に対してスタッド溶接動作を行うステップであって、溶接ピンは、溶接開口に挿入され、続いて下層の防音層に押し通され、第１金属板の金属表面に押し付けられ、溶接電流が、溶接ピンおよび第１金属板を流れるようになっており、それによって溶接ピンおよび第１金属板の金属をその溶接電流によって溶かして合わせ、そのスタッド溶接動作は、溶接ピンと溶接開口との間のスペース（９）が溶接ピンおよび第１および／または第２金属板の溶融金属（１０）で満たされるまで、続けられる、ステップと、
   を含む方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、防音層は、粘弾性特性を備える、方法。
3. 請求項１または２に記載の方法であって、溶接開口は、第１および第２金属板と介在する防音層を組み合わせるのに先立って、第２金属板にあらかじめ設けられている、方法。
4. 請求項１または２に記載の方法であって、溶接開口は、第１および第２金属板と介在する防音層を組み合わせた後に、第２金属板に設けられる、方法。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の方法であって、２つの金属板の外縁は、全体的にまた
   は部分的に、共に溶接される（１５）、方法。
6. 請求項１〜５のいずれか１つに記載の方法によって製造された層構造パネル。

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