JP6818575B2 - Overlay welding method for plated steel sheets - Google Patents
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Description
この発明は、重ね合わされたメッキ鋼板相互を非接触溶接によって接合するメッキ鋼板の重ね溶接方法に関するものである。 The present invention relates to a method for laminating and welding plated steel sheets by joining the laminated plated steel sheets to each other by non-contact welding.
レーザ溶接においてブローホール等の溶接欠陥を抑制する方法として、亜鉛メッキ鋼板同士または亜鉛メッキ鋼板と他の金属との重ね部に有機物の薄いインサート材を介在させて隙間を設け、レーザ溶接するようにしたものがある(例えば、特許文献1参照)。 As a method of suppressing welding defects such as blow holes in laser welding, a gap is provided between galvanized steel sheets or the overlapped portion between galvanized steel sheets and other metals so that a gap is provided and laser welding is performed. (See, for example, Patent Document 1).
従来のレーザ溶接等の非接触溶接によるメッキ鋼板の重ね溶接においては、シールドガスが溶接面表面にのみ吹き付けられ、ブローホール等の溶接欠陥を抑制する為に設けられていた重ね合わせた鋼板間の隙間にまでシールドガスが行きわたるものではなかったため、鋼板間の隙間部分の溶接部位に焼けや錆が発生するという問題点があった。 In lap welding of plated steel sheets by non-contact welding such as conventional laser welding, shield gas is sprayed only on the surface of the welded surface, and between the lapped steel sheets provided to suppress welding defects such as blow holes. Since the shield gas did not spread to the gaps, there was a problem that burns and rusts were generated at the welded portions in the gaps between the steel plates.
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、重ね合わされた鋼板間の隙間部分の溶接部位に対しても焼けや錆が発生することのない高品質な溶接を実現することができる非接触溶接によるメッキ鋼板の重ね溶接方法を得ることを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and provides high-quality welding in which no burning or rust is generated even on the welded portion of the gap between the overlapped steel plates. The purpose is to obtain a method of lap welding of plated steel sheets by non-contact welding that can be realized.
この発明に係るメッキ鋼板の重ね溶接方法は、隙間を介して重合された第一鋼板と第二鋼板との対向面の少なくとも一方にメッキ被膜が設けられたワークを非接触溶接する重ね溶接方法であって、前記隙間にシールドガスを送り込むためのシールドガス送給部を、前記第一鋼板と前記第二鋼板との少なくとも一方に予め形成し、前記第一鋼板と前記第二鋼板との間に、前記シールドガス送給部から送給されたシールドガスが前記隙間における溶接予定箇所を包含する領域に充満されるように該シールドガスの流路を規制すると共に、前記流路の下流側に、流入された前記シールドガスを外部に排出するガス排出部を形成するシール部材を設け、前記シールドガス送給部は、前記第一鋼板または前記第二鋼板を前記隙間が広がるように湾曲させて形成されたトンネル状部からなり、前記シールドガス送給部から前記隙間にシールドガスを流入させながら、前記溶接予定箇所を溶接するものである。 The lap welding method for plated steel sheets according to the present invention is a lap welding method in which a workpiece having a plating film provided on at least one of the facing surfaces of the first steel plate and the second steel plate laminated through a gap is non-contact welded. Therefore, a shield gas feeding unit for feeding the shield gas into the gap is formed in advance on at least one of the first steel plate and the second steel plate, and between the first steel plate and the second steel plate. The flow path of the shield gas is regulated so that the shield gas supplied from the shield gas supply unit fills the area including the planned welding portion in the gap, and on the downstream side of the flow path, A seal member is provided to form a gas discharge portion for discharging the inflowed shield gas to the outside, and the shield gas supply portion is formed by bending the first steel plate or the second steel plate so as to widen the gap. The welded portion is formed of a tunnel-shaped portion, and the planned welding portion is welded while the shield gas is allowed to flow from the shield gas supply portion into the gap.
この発明によれば、重ね合わされる第一鋼板と第二鋼板の隙間に送り込まれたシールドガスが溶接予定箇所に充満された状態で通流されることで、溶接時にメッキ層から蒸発した例えば亜鉛などのメッキ金属を含む気体状物質(本書では便宜上それを「メッキ蒸気」という)は通流しているシールドガスによって溶融個所から隙間部分に直ちに逃がされるので、メッキ蒸気と溶融金属との反応が抑制されてブローホールなどの欠陥が抑えられ、焼けや錆などの発生も抑制された高品質な溶接を得ることができる。 According to the present invention, the shield gas sent into the gap between the first steel plate and the second steel plate to be superposed is passed through in a state of being filled in the planned welding location, so that for example, zinc evaporated from the plating layer during welding. The gaseous substance containing the plating metal (referred to as "plating steam" in this document for convenience) is immediately released from the molten location to the gap by the flowing shield gas, so that the reaction between the plating vapor and the molten metal is suppressed. It is possible to obtain high-quality welding in which defects such as blow holes are suppressed and the occurrence of burning and rust is also suppressed.
実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1に係るメッキ鋼板の重ね溶接方法の要部を概念的に説明するための斜視図、図2は図1の変形例になる第二鋼板にトンネル状部を設けた例を示す斜視図、図3は図1の他の変形例になる第一鋼板と第二鋼板の双方にトンネル状部を設けた例を示す斜視図である。図において、メッキ蒸気を逃がすための所定寸法の隙間Sを介して重ね合わされた被溶接材(ワーク)である第一鋼板1と第二鋼板2の一方、ここでは第一鋼板1の所定部には、前述の隙間Sにシールドガスを送り込むためのシールドガス送給部を構成するトンネル状部5がプレス加工等によって予め形成されている。トンネル状部5は第二鋼板2との間に形成された隙間Sを広げるように第一鋼板1の所定部を断面半円形状に湾曲させ、かつ、ここではトンネルの延在方向がレーザ溶接ヘッド7から出射されたレーザビーム8による溶接方向Dに直交する方向に伸びるように形設されている。
FIG. 1 is a perspective view for conceptually explaining a main part of a method for laminating and welding a plated steel sheet according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows a tunnel-shaped portion in a second steel sheet which is a modification of FIG. A perspective view showing an example of the provision, FIG. 3 is a perspective view showing an example in which a tunnel-shaped portion is provided on both the first steel plate and the second steel plate, which are other modifications of FIG. 1. In the figure, one of the
重ね合わされた第一鋼板1と第二鋼板2の図における前部側と後部側に設置されたシール部材3としての、ここではブロック状の前板3Aと後板3Bは、シールドガス送給部としてのトンネル状部5から送給されたシールドガスが隙間Sにおける溶接予定箇所Cを包含する領域に充満されるように該シールドガスの流路を規制すると共に、その流路の下流側端部に、流入されたシールドガスを、溶接時に発生したメッキ蒸気等を含む溶接由来のガスと共に外部に排出するガス排出部6を形成する機能を有するものである。なお、ガス排出部6の内、図の左側部をガス排出部6a、右側部をガス排出部6bとする。
In the figure of the
前板3Aは第一鋼板1及び第二鋼板2の双方の図における前端面に沿って密着され、その前板3Aにおけるトンネル状部5に対向する位置には、シールドガスをトンネル状部5を経て隙間Sに送給するための貫通孔からなるシールドガス送給口5aが設けられている。一方、後板3Bは重合された第一鋼板1と第二鋼板2双方の図における後側の端面に沿って密着されて隙間Sの後側部を塞いでいる。シールドガスはシールドガス送給口5aから矢印Aの方向に送給されて、トンネル状部5を経て隙間Sに送り込まれ、ガス排出部6(6a、6b)から矢印B1、B2の方向に流出される。
The
次に、シールドガス送給部を構成する被溶接材に設けられるトンネル状部5について詳しく説明する。
シールドガス送給部となるトンネル状部5の設置は第一鋼板1側に限らず、図2の変形例のように第二鋼板2に設けてもよい。また、図3の他の変形例のように第一鋼板1と第二鋼板2の両方にシールドガス流入口となるトンネル状部5を設けてもよい。なおその場合、図1と同様にトンネル状部5の流入口の形状に合わせて、前板3Aに長円状のシールドガス送給口5aを設けるものとする。
Next, the tunnel-
The tunnel-
また、溶接部位や溶接長によっては、シールドガスが鋼板間のメッキ蒸気逃がし用の隙間Sに均一に充満させることが困難な場合が想定される。その場合は必要に応じて、複数本のシールドガス流入口であるトンネル状部5を設けてガスを流入させてもよい。この場合においても、トンネル状部5のシールドガス流入口の位置や形状に合わせて、例えば前板3Aにシールドガス送給口を設け、更に必要に応じて隣り合うトンネル状部相互の中間部分にガス排出部を設けることで隙間S内の溶接予定箇所Cを含む全体をシールドガスで満たすことができる。
なお、溶接時の注意点として、第一鋼板1や第二鋼板2に設けられたトンネル状部5に関しては、シールドガスの隙間Sへの流入が、溶接によってせき止められてしまうことがないように、溶接方向がトンネルの方向に対して図1のように直交する場合は、トンネル状部5を避けて溶接することが必要である。
Further, depending on the welded portion and the weld length, it is assumed that it is difficult for the shield gas to uniformly fill the gap S for releasing the plating vapor between the steel plates. In that case, if necessary, a plurality of tunnel-
As a precaution during welding, with respect to the tunnel-
次に、第一鋼板1について詳しく説明する。
被溶接材となる第一鋼板1は、いわゆるメッキ鋼板であり、鉄などから成る鋼板母材の表面に亜鉛(又は亜鉛を主体とする合金)から成る薄膜を被覆したものである。
ここでシールドガス流入用のトンネル状部5を図1のように第一鋼板1側に加工する場合について説明する。第一鋼板1に対して予め決められた溶接工程上適切な所定部には、第二鋼板2と重ね合わせる際に第二鋼板2に対向される面と反対側に円弧状に突出するようにトンネル状部5が形成される。このトンネル状部5は、例えば、凸型金具等でプレス加工することにより第一鋼板1の一部に簡単に形成することができる。
Next, the
The
Here, a case where the tunnel-
次に、第二鋼板2について詳しく説明する。
被溶接材となる第二鋼板2も、いわゆるメッキ鋼板であり、鉄などから成る鋼板母材の表面に亜鉛(又は亜鉛を主体とする合金)から成る薄膜を被覆したものである。
ここでは、図2のように第二鋼板2側にシールドガス送給口を加工する場合について説明をする。第二鋼板2の一部には、第一鋼板1と重ね合わせる際に第一鋼板1に対向される面とは反対側に突出したトンネル状部5が形成される。このトンネル状部5も第一鋼板1の場合と同様に、例えば凸型金型等でプレス加工することにより簡単に形成することができる。
Next, the
The
Here it will be an explanation when processing shielding gas feed port to the
次に、シール部材3を構成する前板3Aについて詳しく説明する。
前板3Aは、被溶接材である第一鋼板1と第二鋼板2の隙間部分に流入させたシールドガスが第一鋼板1と第二鋼板2の溶接方向Dに平行な側端部から重ね合わせ部の外側に流出する方向を制限し、第一鋼板1と第二鋼板2の隙間Sにおける溶接予定箇所Cを包含する領域部分にシールドガスが均一に充満された空間を形成させるために設置される。そのため、シール部材3は、溶接時の輻射熱や伝導熱によって変質したり周囲に害を与えることの無い材料を用いることが好ましく、例えば、フッ素ゴムやシリコンゴムなどの耐熱性ゴム材等を用い、あるいは鋼板、ステンレス鋼板等の金属材、セラミックス材などの硬質材料の表面にゴム弾性を有する耐熱性ゴム材等を設けたものなどを好適に用いることができる。
Next, the
In the
前板3A部分にシールドガス送給口5aを設ける場合は、第一鋼板1や第二鋼板2に形成されたトンネル状部5の断面半円状の穴位置と一致するように穴加工を施す。また、本実施の形態1ではシールドガス送給口5aは円形状であるが、第一鋼板1や第二鋼板2のトンネル状部5にシールドガスを流入することが可能であれば、形状はこれに限定されるものではなく、例えば四角形等の穴でも差し支えない。また、後板3B側にシールドガス送給口5aを設けた場合、前板3A側にシールドガス送給口5aを設けなくてもよい。
また、前板3Aと、第一鋼板1と第二鋼板2の溶接方向Dに平行な手前側の側端面との当接部分からシールドガスが流失すると、第一鋼板1と第二鋼板2の隙間S部分に均一にシールドガスを充満できなくなる可能性があるため、第一鋼板1と第二鋼板2の溶接方向Dに平行な側端面に隙間なく密着させる必要がある。
When the shield
Further, when the shield gas flows out from the contact portion between the
次に、シール部材3を構成する後板3Bについて詳しく説明する。
後板3Bも被溶接材である第一鋼板1と第二鋼板2の隙間S部分に流入させたシールドガスが、第一鋼板1と第二鋼板2の溶接方向Dに平行な図の奥側の側端面から重ね合わせ部の外側に流出するのを規制し、第一鋼板1と第二鋼板2の隙間Sにおける溶接予定箇所Cを包含する領域部分にシールドガスが均一に充満された空間を形成させるために設置される。後板3B部分にシールドガス送給口5aを設ける場合は、第一鋼板1や第二鋼板2に形成されたトンネル状部5の穴位置と一致するように前板3Aと同様の穴加工を施す。なお、前板3A側にシールドガス送給口5aを設けた場合、後板3B側にシールドガス送給口5aを設けなくてもよい。
Next, the rear plate 3B constituting the
The shield gas that has flowed into the gap S between the
また、後板3Bと、重合された第一鋼板1と第二鋼板2の後部側の側端面との当接部分密着性については、前述の前板3Aの側と同様の構造とすることが必要である。
なお、レーザの種類やレーザ溶接装置の構成などは特に限定されるものではなく、例えば当業者において従来から周知のレーザ溶接装置または既存の各種レーザ溶接装置から溶接対象に応じて適宜選択して利用することができる。なお、レーザ溶接ヘッド7は加工部分を大気から保護するために、溶接時にレーザビーム8の周りに、前述のシールドガス送給口5aから送り込むシールドガスと同様の不活性ガスを低圧で送給するものなどを好適に用いることができる。
Further, the contact portion adhesion between the rear plate 3B and the side end surface of the polymerized
The type of laser and the configuration of the laser welding device are not particularly limited. For example, a laser welding device known to those skilled in the art or various existing laser welding devices can be appropriately selected and used according to the welding target. can do. In order to protect the processed portion from the atmosphere, the
また、シールドガスとして好適に用いることができるガス種としては、不活性ガスであるHe、Ar、N2、及びCO2からなる群より選択される1種類または2種類以上が用いられる。He、Ar、N2、及びCO2ガスは、何れも工業的に生産されるガスであり、入手も容易なので、本発明の汎用性を高めることができる。
また、溶接対象は、亜鉛メッキ鋼板に限定されず、母材の鋼板、メッキ金属ともに他の材料であっても同様の作用効果が得られる。
Further, as the gas type that can be suitably used as the shield gas, one type or two or more types selected from the group consisting of the inert gases He, Ar, N 2 and CO 2 are used. He, Ar, N 2 , and CO 2 gases are all industrially produced gases and are easily available, so that the versatility of the present invention can be enhanced.
Further, the welding target is not limited to the galvanized steel sheet, and the same effect can be obtained even if the base steel sheet and the plated metal are other materials.
次に、本実施の形態1に係る溶接方法について説明する。
被溶接材である第一鋼板1と第二鋼板2は、従来の溶接方法と同様にメッキ蒸気逃がし用の隙間Sが設けられた状態で重ねられる。なお、第一鋼板1または第二鋼板2には、図1〜図3に例示するように、隙間Sにシールドガスを送り込むためのシールドガス送給部を構成する断面半円状のトンネル状部5を、プレス成形等によって予め加工しておく。
Next, the welding method according to the first embodiment will be described.
The
次に、シールドガス送給口5aから第一鋼板1に設けられたトンネル状部5(流入側)に図1の矢印Aで示すように送り込まれたシールドガスが、重合された第一鋼板1と第二鋼板2との隙間Sに流入した後に、隙間Sの端部のガス排出部6(6a、6b)から矢印B1、B2の方向に排出されるように、シールドガスの流路を規制する為に、ここでは図1に示すように、ブロック状の前板3Aと後板3Bを被溶接材である第一鋼板1と第二鋼板2の溶接方向に平行な端面に密着させて垂直に配置する。
Next, the shield gas fed from the shield
その後、図示省略しているシールドガスの配管からシールドガス送給口5aにシールドガスを送り込むことにより、送り込まれたシールドガスはトンネル状部5を経て第一鋼板1と第二鋼板2の隙間S部分に流入され、溶接予定箇所Cの溶接方向Dに沿ってガス排出部6の方向に通流され、ガス排出部6から外部に放出される過程で隙間S内に当初存在した空気などのガスがシールドガスで置換され、隙間S内の空間はシールドガスで均一に充満される。そして、更にシールドガスの送給を継続させつつ、所定のプログラムに従ってレーザ溶接ヘッド7からレーザビーム8を照射し、重ね溶接を行う。なお、第一鋼板1に設けられたトンネル状部5に対して直交する溶接方向Dの方向に溶接する場合、そのトンネル状部5は避けて重ね溶接をする。
After that, by sending the shield gas from the shield gas pipe (not shown) to the shield
上記のように、レーザビーム8をトンネル状部5近傍の溶接予定箇所Cに沿って照射することで、その照射部分における第一鋼板1と第二鋼板2とが溶融して相互に合体されて第一鋼板1と第二鋼板2とが溶接される。前述の溶融時には、母材である鋼板部分のほか、その表面に被覆されている、母材よりも融点の低い亜鉛などのメッキ膜も当然ながら溶融、気化して亜鉛を含むメッキ蒸気が発生する。発生したメッキ蒸気ないしはメッキ蒸気由来の気体は、トンネル状部5から流入されたシールドガスで満たされた隙間S内における母材の溶融部分から遠ざかる方向に直ちに隙間Sの他の部分に移動され、常時通流されるシールドガスの流れに乗ってガス排出部6の方向に移動され外部に排出されることで、例えば溶融池の母材金属との反応が緩和され、高品質な溶接面が形成される。
As described above, by irradiating the
なお、図示省略しているレーザ溶接装置におけるレーザ溶接ヘッド7からのレーザビーム8は、重合された第一鋼板1と第二鋼板2の表面上に設定された溶接予定箇所C上の任意の起点から終点までの、直線や曲線、断続部分などを含む任意形状の経路に沿って被溶接材上を、予め設定されプログラムされた所定の速度で相対的に移動させつつ、連続的あるいは断続的に照射される。なお、レーザ溶接の際に、被溶接材の側を固定して、レーザビーム側を移動させ、あるいはその逆に構成してもよいことは勿論である。
The
次に、図4の具体例を参照して更に詳細に説明する。なお、図4は本発明の実施の形態1に係るメッキ鋼板の重ね溶接方法の実施例における被溶接材の重ね合わせ部分とシール部材3の配置を示す斜視図である。図において、重ね合わせ溶接の溶接対象は、第一鋼板1の方が第二鋼板2よりもサイズが小さい場合の実施例である。トンネル状部5は第一鋼板1に形成され、溶接予定箇所Cはここではトンネル状部5の延在方向と平行に設定されている。なお、隙間Sは第一鋼板1における第二鋼板2との対向面に塑性加工による所定高さ寸法の突起(図示省略)を間隔をあけて複数設け、その複数の突起先端を相手側の対向面に当接させることで形成されている。
Next, it will be described in more detail with reference to the specific example of FIG. Note that FIG. 4 is a perspective view showing the arrangement of the overlapped portion of the material to be welded and the
なお、隙間Sの寸法は例えば0.05〜0.5mm程度の範囲で適宜に決めることができるが、その寸法、及び第一鋼板1、第二鋼板2の厚さは何れも特に限定されるものではない。また、隙間Sを突起によって形成する代わりに、厚さが所望する隙間のサイズと同一のシート、フィルム、テープ等の薄葉材や板材、スペーサ等を対向面相互の間にシール材(図示省略)として介装することで形成しても良い。また、トンネル状部5の半円形状部分の直径は約5〜10mm程度の範囲で形成されるが、そのサイズは特に限定されるものではない。
The size of the gap S can be appropriately determined in the range of, for example, about 0.05 to 0.5 mm, but the size and the thickness of the
前板3Aは第二鋼板2の上面における第一鋼板1の前端面に密着させて載置され、後板3Bは同じく第二鋼板2の上面における第一鋼板1の後端面に密着させて載置される。また、前板3Aに設けるシールドガス送給口5aには、図示省略しているシールドガスの貯留タンクからパイプやホースなどを介して供給されるガス管との接続を容易にするために、予め接続用のパイプあるいはジョイント等を溶接や接着材によって取り付けておいても良い。前板3Aと後板3Bの設置によって、シールドガスが矢印Aで示すようにトンネル状部5を経て隙間S内に送り込まれ、第二鋼板2の上面における第一鋼板1の左右端部に形成されたガス排出部6(6a、6b)から矢印B1、B2で示すように排出されるような流路が形成される。なお、図では右側のガス排出部6bのみ符号で図示している。
The
なお、用いるレーザ溶接装置は、レーザ発振器、各種ミラー、集光レンズ等を含む光学系、レーザ溶接ヘッド7を目的の任意の位置に移動する溶接ヘッド駆動装置、被溶接材の形状や溶接位置・状態などを監視する画像認識処理装置、温度センサ等の各種センサ類、及び適切な加工プログラムや各種データが保存され、画像認識処理装置の認識結果等に基づいてレーザ発振器や溶接ヘッド駆動装置などを制御する制御装置などを備えた当業者において周知ないしは既知のものから適宜選択して利用できる。 Incidentally, the laser welding apparatus used, a laser oscillator, various mirrors, an optical system including a condenser lens and the like, the welding head driving device for moving the laser welding heads 7 at any desired position, shape and welding positions of the workpieces・ Image recognition processing equipment that monitors the status, various sensors such as temperature sensors, appropriate processing programs and various data are saved, and laser oscillators, welding head drive equipment, etc. are stored based on the recognition results of the image recognition processing equipment. It can be appropriately selected and used from those known or known by those skilled in the art equipped with a control device for controlling the above.
また、第一鋼板1と第二鋼板2は双方共に亜鉛メッキ鋼板である必要はなく、何れか一方のみが亜鉛メッキ鋼板の場合でも同様の作用効果が得られる。例えば、一方が亜鉛メッキ鋼板で、他方がメッキ膜のない鋼板、あるいは母材が他の金属からなる板材であっても差し支えない。さらに、亜鉛メッキ鋼板は、鋼板の片面にのみ亜鉛メッキが施されたものであっても差し支えない。但し、その片面にのみ亜鉛メッキが施された鋼板を両面にメッキ膜の施されていない鋼板と重ね合わせ溶接する場合は、メッキが施されている面を相手側に対向させて重ね合わせ溶接することで本発明の効果が得られる。
Further, both the
また、重ね合わせる鋼板の枚数は3枚以上であっても良く、そのようなケースで、重ね合わせる鋼板相互の間にそれぞれ隙間を形成し、各隙間にシールドガスを送給する必要がある場合には、例えばトンネル状部5に位置させた3枚以上の鋼板の内、重合方向の両端を除く鋼板にスリット状の貫通穴を設ける等の手法によって、容易に各隙間にシールドガスを送給することができる。また、重合枚数が3枚の場合は、図3に示す第一鋼板1及び第二鋼板2の双方にトンネル状部5を形成する手法を用い、その両者の間に3枚目の鋼板を重合させることによって、第一鋼板の側の隙間と第二鋼板の側の隙間の双方にシールドガスを送給することもできる。
Further, the number of steel plates to be stacked may be three or more, and in such a case, when it is necessary to form gaps between the steel plates to be stacked and to supply shield gas to each gap. Easily supplies shield gas to each gap by, for example, providing a slit-shaped through hole in a steel plate excluding both ends in the polymerization direction among three or more steel plates located in the tunnel-shaped
上記のように、実施の形態1によれば、シールドガス送給部から第一鋼板1と第二鋼板2との間の隙間Sに送り込まれたシールドガスが、溶接予定箇所Cを包含する隙間Sに充満されてガス排出部6の方向に通流された状態でレーザ溶接するようにしたことで、シールドガスをレーザビームが照射される溶接面表面だけでなく、対向された鋼板間の隙間S部分の全体に行きわたらすことができるので、鋼板相互の対向面にメッキ膜を有する場合における鋼板間の隙間S部分の溶接部についても、低融点・低沸点の例えば亜鉛メッキ層から蒸発したメッキ金属を含むメッキ蒸気と溶融金属との反応が緩和され、ブローホールなどの欠陥が抑制され、錆や焼けの発生も抑制された高品質な溶接を実現できる。
As described above, according to the first embodiment, the shield gas sent from the shield gas feeding unit into the gap S between the
また、シールドガス送給部は、第一鋼板1または第二鋼板2を、双方の隙間Sが広がるように湾曲させたトンネル状部5によって形成したので、シールドガス送給部の成形工程が簡素であり簡単に実施できる。
また、トンネル状部5は、第一鋼板1または第二鋼板2の図における前後方向の板幅の略全長に亘って形成したので、隙間Sの全体に確実にシールドガスを送給できる。
また、溶接方向Dに対して、トンネル状部5は直交する方向に伸びるように形成したことで、溶接の起点部分から終点部分まで隙間S内の溶接空間を常時シールドガスで充満させることができる。
Further, since the shield gas feeding section is formed by forming the
Further, since the tunnel-shaped
Further, since the tunnel-shaped
実施の形態2.
図5は本発明の実施の形態2に係るメッキ鋼板の重ね溶接方法における被溶接材の重ね合わせ部分とシール部材の配置を概念的に示す図であり、(a)は前面側、(b)は側面側、(c)は背面側である。図6は図5の変形例になる被溶接材の重ね合わせ部分とシール部材の配置を概念的に示す図であり、(a)は前面側、(b)は側面側、(c)は背面側である。なお、この実施の形態2は図4に示すシール部材3としてのブロック状の前板3Aと後板3Bの有する機能、即ち、トンネル状部5から送給されたシールドガスが隙間Sにおける溶接予定箇所Cを包含する領域に充満されるように該シールドガスの流路を規制すると共に、その流路の下流側端部に、流入されたシールドガスを外部に排出するガス排出部6(6a、6b)を形成する機能を、前面シール材3Cと後面シール材3Dからなる、実施の形態1とは形状等の異なるシール部材31によって構成するようにしたものである。
5A and 5B are views conceptually showing the arrangement of the overlapped portion of the material to be welded and the sealing member in the method of lap welding the plated steel sheet according to the second embodiment of the present invention, in which FIG. 5A is the front side and FIG. Is the side surface side, and (c) is the back surface side. 6A and 6B are views conceptually showing the arrangement of the overlapped portion of the material to be welded and the sealing member, which is a modification of FIG. 5, in which FIG. 6A is the front side, FIG. 6B is the side surface, and FIG. 6C is the back surface. On the side. In the second embodiment, the functions of the block-shaped
図において、前面シール材3Cは、隙間Sと実質的に同一の厚みを有する長方形状のテープ材からなり、隙間Sを介して重合されるように配設される第一鋼板1と第二鋼板2との対向面における第一鋼板1の前端部内側に沿って介装されている。後面シール材3Dは前面シール材3Cと実質的に同一の厚みと長さを有するテープ材の中央部分に、トンネル状部5の内周面を気密に塞ぎ得る半円状の後面閉塞部3sが一体的に形成された部材からなり、第一鋼板1と第二鋼板2との対向面における第一鋼板1の後端部内側に沿って介装されている。なお、図6の変形例に示すように、トンネル状部5Aを、その後部側が閉塞されている形状とした場合には、後面閉塞部3sの形成が不要となるので、後面シール材3Dをより容易に形成、設置することが可能となる。
In the figure, the
前面シール材3C及び後面シール材3Dの材料としては、シール部材31が隙間Sを形成する手段を兼ねるように構成する場合は、レーザ溶接時の輻射熱や伝導熱によって変質したり周囲に害を与えることの無い例えば、鋼板、ステンレス鋼板、あるいはフッ素ゴムやシリコンゴムなどの耐熱性ゴム材等、一般的に使用されている耐熱性の材料を単独であるいは複数の素材を組み合わせて用いることができる。なお、隙間Sを形成する手段とは別に設ける場合は、例えば、前述の耐熱性ゴム材などのゴム弾性を有する材料、フッ素樹脂材などの可撓性を有する材料などによって形成された、シート、フィルム、テープ等の薄葉材あるいはペースト状充填材など可塑性を有する材料などを好適に用いることができる。
When the sealing
また、前面シール材3Cと後面シール材3Dは、第一鋼板1と第二鋼板2の重ね溶接の完了後、そのまま残しておくこともできるが、残した場合に支障がある場合には取外しを容易にするために、前面シール材3Cあるいは後面シール材3Dの一部を第一鋼板1と第二鋼板2との重ね合わせ部の外側に突出させ、その突出部分に取外しの係合部分となる爪や舌片などを一体的に形成しておくことで、取外し工程を容易にできる。その他の構成は実施の形態1と同様である。
Further, the
前記のように形成された被溶接材は、実施の形態1と同様にシールドガス送給口5aからシールドガス、例えばArとN2の混合ガスをトンネル状部5またはトンネル状部5Aに送り込み、溶接予定箇所Cを包含する隙間Sを経てガス排出部6(6a、6b)から排出させることで隙間S内の溶接空間をシールドガスで充満させた後、シールドガスの送給を続けながら図1のレーザ溶接ヘッド7からレーザビーム8を溶接予定箇所Cに沿って照射することで重ね溶接が行われる。レーザビームの熱によって亜鉛メッキ膜から発生したメッキ蒸気は、トンネル状部5(またはトンネル状部5A)から流入されたシールドガスのガス排出部6方向への流れによって、隙間S内における母材の溶融部分からガス排出部6の方向に移動され、例えば溶融池の母材金属との反応が緩和され、高品質な溶接面が形成される。
The material to be welded formed as described above sends a shield gas, for example, a mixed gas of Ar and N 2 from the shield
上記のように、実施の形態2によれば、実施の形態1と同様の効果に加えて、シールドガス送給部から送給されたシールドガスが隙間Sにおける溶接予定箇所Cを包含する領域に充満されるように該シールドガスの流路を規制すると共に、前記流路の下流側端部に、流入されたシールドガスを外部に排出するガス排出部6を形成するシール部材31を、前面シール材3Cと後面シール材3Dによって構成したので、シール部材31の設置が容易となる。また、第一鋼板1と第二鋼板2の隙間Sの形成手段をシール部材31が兼ねるように構成した場合には、隙間Sを形成するための押し型やプレス工程を省くことができるので、加工コストを削減することできるなどの効果が得られる。また、図6の変形例のように、トンネル状部5Aをその後部側を閉塞した形状にした場合には、後面閉塞部3sの形成が不要となり、後面シール材3Dをより容易に形成、設置することが可能となる。
As described above, according to the second embodiment, in addition to the same effect as that of the first embodiment, the shield gas supplied from the shield gas supply unit covers the region including the planned welding portion C in the gap S. A front seal is provided with a
上記のように、本発明に係るメッキ鋼板の溶接方法によれば、溶接時に発生するメッキ蒸気を好適に除去してブローホールやスパッタ等溶接欠損の発生が抑制され、さらに第一鋼板1と第二鋼板2の隙間S部分の溶接部位に関しても焼けや錆の発生を防止でき、より高精度な溶接が可能となるので、例えば、自動車車体の構造部材や建築物の資材などに利用される亜鉛メッキ鋼板等の表面処理鋼板の溶接に幅広く適用することが可能である。
As described above, according to the method for welding a plated steel sheet according to the present invention, the plating vapor generated during welding is suitably removed to suppress the occurrence of welding defects such as blow holes and spatter, and the
なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。例えば、実施の形態ではレーザビームによって溶接する例を示したが、これに限定されるものではなく、例えば電子ビーム溶接など、他の非接触溶接の場合でも同様の作用効果が得られる。また、メッキ鋼板は亜鉛メッキに限定されるものではない。 In the present invention, the embodiments can be freely combined, and the embodiments can be appropriately modified or omitted within the scope of the invention. For example, in the embodiment, an example of welding by a laser beam is shown, but the present invention is not limited to this, and the same effect can be obtained in the case of other non-contact welding such as electron beam welding. Further, the plated steel sheet is not limited to galvanizing.
1 第一鋼板、2 第二鋼板、3 シール部材、3A 前板、3B 後板、
31 シール部材、3C 前面シール材、3D 後面シール材、3s 後面閉塞部、
5、5A トンネル状部、5a シールドガス送給口、6 ガス排出部、6a ガス排出部、6b ガス排出部、7 レーザ溶接ヘッド、8 レーザビーム、C 溶接予定箇所、D 溶接方向、S 隙間。
1 1st steel plate, 2nd steel plate, 3 sealing member, 3A front plate, 3B rear plate,
31 Sealing member, 3C Front sealing material, 3D Rear sealing material, 3s Rear closing part,
5, 5A tunnel-shaped part, 5a shield gas supply port, 6 gas discharge part, 6a gas discharge part, 6b gas discharge part, 7 laser welding head, 8 laser beam, C planned welding location, D welding direction, S gap.
Claims (5)
前記隙間にシールドガスを送り込むためのシールドガス送給部を、前記第一鋼板と前記第二鋼板との少なくとも一方に予め形成し、
前記第一鋼板と前記第二鋼板との間に、前記シールドガス送給部から送給されたシールドガスが前記隙間における溶接予定箇所を包含する領域に充満されるように該シールドガスの流路を規制すると共に、前記流路の下流側に、流入された前記シールドガスを外部に排出するガス排出部を形成するシール部材を設け、
前記シールドガス送給部は、前記第一鋼板または前記第二鋼板を前記隙間が広がるように湾曲させて形成されたトンネル状部からなり、
前記シールドガス送給部から前記隙間にシールドガスを流入させながら、前記溶接予定箇所を溶接することを特徴とするメッキ鋼板の重ね溶接方法。 It is a lap welding method in which a workpiece having a plating film provided on at least one of the facing surfaces of the first steel plate and the second steel plate polymerized through a gap is non-contact welded.
A shield gas supply unit for feeding the shield gas into the gap is formed in advance on at least one of the first steel plate and the second steel plate.
A flow path of the shield gas between the first steel plate and the second steel plate so that the shield gas supplied from the shield gas supply unit fills the area including the planned welding portion in the gap. A seal member is provided on the downstream side of the flow path to form a gas discharge portion for discharging the inflowed shield gas to the outside.
The shield gas feeding portion includes a tunnel-shaped portion formed by bending the first steel plate or the second steel plate so as to widen the gap.
A method for lap welding a plated steel sheet, which comprises welding a planned welding portion while flowing a shield gas from the shield gas feeding portion into the gap.
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