JPH038574A

JPH038574A - 薄板の重ね合わせ溶接方法

Info

Publication number: JPH038574A
Application number: JP14368989A
Authority: JP
Inventors: Shinji Takeno; 竹野　親二; Terumi Matsubayashi; 松林　照己
Original assignee: Sky Aluminium Co Ltd
Current assignee: Sky Aluminium Co Ltd
Priority date: 1989-06-06
Filing date: 1989-06-06
Publication date: 1991-01-16
Anticipated expiration: 2009-11-09
Also published as: JPH0688132B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は薄板の重ね合わせ溶接方法に係わり、特にアー
ク溶接、プラズマアーク溶接、レーザビーム溶接等の融
接による溶接に用いて好適な、薄板の重ね合わせ溶接方
法に関する。

〔従来の技術〕

金属薄板のコイルは表面処理や熱処理を行う場合が多く
あり、それらの処理作業を行う際に、作業の効率化を図
るために複数のコイルの端部どぅしをつなぎ合わせて連
続的に処理する場合がある。

このような用途の継手には強度的にそれほどの品質は要
求されず、処理中に継手が分離しなければ良いといった
程度の品質を望まれることが多い。

従来、このような用途のつなぎ合わせの手段としては、
−数的で比較的安価でもあるＴＩＣ溶接法による重ね合
わせ溶接を採用しようとすることが多い。

ところが、一般に、板厚１　ｍｍ以下の重ね合わせ溶接
は、溶接時に上板のみがめくれ上がりゃすく溶接が困難
であり、特に、０．５ｍｍ以下では不可能に近かった。

これは、下記の事柄が原因と考えられている。

すなわち、一般に、溶接部の溶融金属には重力と表面張
力とが同時に働き、溶融金属の形状は両者の力を合成し
た力を受けたものとなる。板厚が薄くなると、溶融金属
の量が少なくなるため重力の影響は少なくなり、表面張
力の効果が強く現れるようになり、これにより溶融金属
は丸まろうとするよう１こなる。このため、板厚１ｍｍ
以下の重ね合わせ溶接では、溶接時に上板のみがめくれ
上がりやすくなるものと考えられている。

上記現象を排除し得て、薄板の溶接に適用可能とされる
手段としては、例えば、重ね抵抗溶接がある。重ね抵抗
溶接は、周知の如く、溶接部に大電流を直接通電し、こ
れによって生じるジュール熱を熱源として接合部を加熱
し、同時に大きな加圧力を与えて金属を接合する方法で
ある。

また、特開昭６２−２０３６９４号公報には「金属箔の
接合方法」として、重ね合わせ部の薄板どうしを予め超
音波溶接などにより強く接触（接合）させｔこ後、レー
ザー溶接を行う技術が提供されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

したしながら、上記各周知手段にあっては下記の如き不
都合が生じている。

すなわち、前者の重ね抵抗溶接においては、溶接装置本
体、′ｒ４源設備、各種制御装置として大型で複雑な高
価なものを必要とする上、板厚が１ｍｍ以下では接合が
難しく、板厚が薄くなればなるほど困難さが増加し、薄
板の溶接は全く不可能ではないものの、極めて困難でか
つ不効率なものであった。また、後者のレーザー溶接を
行うものにおいては、上記で言う、予め実施する接合（
または“強い接触“）の程度を、超音波溶接を行わなけ
ればならないようなレベルまでにする必要があり、工程
的にもコスト高となることに加え、その後、非常に高価
な設備を要するレーザー溶接を行うことから、全体とし
て極めて高価となるといった欠点がある。

本発明（まこのような事情に鑑みてなされたもので、従
来困難とされてきた薄板の溶接を、簡単な手段をもって
極めて低コストで実現することのできる溶接方法を提供
することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

請求項１に係る発明は、金属薄板の重ね合わせ溶接方法
において、重ね合わせ部の被溶接部下面を、該面との当
接部幅または径が、形成されるべき溶着ビード幅または
溶着スポット径とほぼ同等に形成されてなる支持部材に
より支持するとともに、重ね合わせ部上面における少な
くとも被溶接部を挾む位置でかつ前記当接部幅または径
より幅広となる部分を下方に押圧した状態で溶接を行う
ことを特徴とするものである。

また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載した前記
押圧操作をＴｔＧトーチのガスノズルにより行うことを
特徴とするものである。

〔作用〕

重ね合わせ部の被溶接箇所下部を当接部の狭い支持部材
により支持する一方、重ね合わせ部上面を、前記支持部
材を挾むような位置で下方に押圧することにより、重ね
合わせ部における被溶接部は前記支持部材を支点とした
曲げ作用を受け、ぴったりと密着するものとなる。これ
により、上板のめくれ上がりが防止され、確実な溶接が
なされる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。

第１図は本発明の第一実施例を説明するものである。な
お、本実施例は、本発明をＴＩＧ溶接による連続溶接に
適用した例を示すものである。

符号１．ｌで示す金属薄板の重ね合わせ溶接を行うに際
し、それら金属薄板１．ｌの重ね合わせ部１ａにおける
被溶接部下面に裏当治具（支持部材）２を設ける。つま
り、重ね合わせ部１ａの被溶接部をこの裏当治具２によ
って支持するわけである。

裏当治具２はこの場合、図示の如く断面台形をなすもの
で、溶接すべき部位に対応して同図の紙面直交方向に延
在したものとなっている。この裏当治具２における前記
重ね合わせ部１ａとの当接部２ａの幅は、溶接により形
成されるビード幅とほぼ同等の幅に形成されている。こ
の裏当治具２の材質は特に限定されるものではなく、ス
テンレス鋼、普通鋼、銅等であってよい。

上記のように裏当治具２上に金属薄板１，１の重ね合わ
せ部１ａを載置したならば、重ね合わせ部１ａ上面の被
溶接部に沿った両側に、押圧治具３．３を設け、これに
より重ね合わせ部分を下方に押圧する。ここにおける押
圧治具３，３は前記裏当治具２同様、本実施例が連続溶
接に適用していることに対応して図の紙面直交方向に延
在したものとなっている。該押圧治具３の材質も特に限
定はされない。また、このとき、押圧治具３，３は、溶
接によって形成されるビード幅よりも互いの離間間隔を
大きくとることは勿論であるが、前記裏当治具２の当接
部２ａの幅に対しても、それ以上離間させる。

そして、上記状態において第１図に示すように金属薄板
１．１の重ね合わせ部１ａの溶接を実施する。溶接箇所
は、前記押圧治具３．３の間における前記裏当治具２に
対応した部分、すなわち裏当治具２の上方部分である。

ここで、第１図中符号４はＴＩＧ溶接に用いられるＴＩ
Ｇトーチ先端部に設けられたガスノズル（ガスカップ）
、符号５は電極、符号６はＴ［Ｇ溶接機である。溶接を
行うに際しては、アークの起動性の点で好ましくはイン
バータ式がよい。

上記溶接方法によれば、重ね合わせ部１ａの被溶接部下
部を当接部幅の狭い裏当治具２　（支持部材）により支
持する一方、重ね合わせ部１ａ上面を、前記裏当治具２
を挾むような位置で下方に押圧することにより、重ね合
わせ部１ａにおける被溶接部は前記裏当治具２を支点と
した曲げ作用を受けてぴったりと密着するものとなり、
これにより上板のめくれ上がりが防止され、確実な溶接
がなされる。

実験例−１・試験片（金属薄板１）　：　ＪＩＳ　Ａｌ　１００ア
ルミニウム材、板厚０．２＋ｎｍ。

寸法３００　Ｘ　３００　ｍｍ。

・重ね合わせ部１ａの寸法：２５ｍｍ。

・裏当治具２の上端部２ａの幅ニア１゜・ＴＩＧ溶接機
６の設定：ｉｉ流８０Ａ。

電圧１５ｖ。

・溶接速度：１ｍ／分（手動）。

上記条件の下で、第１図に示すように重ね合わせ部１ａ
の両側を押圧治具３で拘束し、連続溶接を実施した。

その結果、溶接部は上板のめ（れもなく良好な溶接部が
得られた。

なお、比較として、裏当に前記裏当治具２を用いず平坦
な板を用い、その他を上記同一条件として溶接を実施し
た。その結果、溶接部の上板はめ（れ上がり溶接は不可
能であった。

第２図（ａ）、　（ｂ）は、前記裏当治具２の他の構成
例を示したものである。前記裏当治具２の当接部（上端
面）２ａが平坦面であったのに対し、この裏当治具２で
は、その当接部２ａの中央部に長手方向に延びる凹所７
が形成され、これによって当接部２ａの幅方向両端部に
は突条８，８．がレール状に形成されたものとなってい
る。

上記裏当治具２によっても、上記同様良好な溶接を行う
ことができる。また、当接部（上端面）２ａの形状はそ
の他の形状、例えばローレット状であってもよく、その
形状は限定されない。また、裏当治具２の全体的な断面
形状についても、上記実施例では台形状のものとしてい
るが、例えばそれを矩形状としてもよいしその他の形状
であってもよく、要はその当接部２ａの幅、すなわち金
属薄板ｌとの接触部幅または径がビード幅または溶着ス
ポット径とほぼ同等となるものであればよい。

また、ここで言う　“はぼ同等”とは、形成されるべき
ビードの幅あるいは溶着スポットの径に対して若干狭（
ても、また若干広くてもよいことを意味するものである
が、被溶接部に、より高い密着性を与えるためには、こ
の当接部２ａの幅または径としては、ビード幅またはス
ポット径をｄとした時、（ｄ　−４）ｎ＋ｍ　〜（ｄ　
＋　６　）ｍｍ程度とすることが望ましい。

第３図（ａ）、　（ｂ）は、同じく裏当治具２の他の構
成例を示した平面図で、本例のものでは裏当治具２を円
錐台状に形成したものとなっている。また、その上端部
２ａには第２図（ａ）、　（ｂ）で示したもの同様凹所
７および突条８が形成されている。本発明によりスポッ
ト溶接を行う際には、裏当治具２として、このように、
被溶接部のみに対応するように構成されたものを用いる
のがよい。ただし、スポット溶接は、第１図等に示した
如き長尺のものを用いて行ってもかまわない。

次に第４図ないし第６図は本発明の第二実施例を示すも
ので、本第二実施例は特に本発明をＴＩＧ溶接に適用さ
せたものである。なお、上記第一実施例と同じ構成要素
には同符号を付しである。

本実施例では、金属薄板１．ｔの重ね合わせ部１ａにお
ける被溶接部下面を、接触部幅または径が溶着ビード幅
または溶着スポット径とほぼ同等に形成された裏当治具
２により支持する点は上記第一実施例と同じであるが、
重ね合わせ部１ａの上面からの押圧を行う際、前記押圧
治具３を用いず、ＴＩＣＩ−−チのガスノズル４の先端
部により行うものとしている。そして、円筒状となるガ
スノズル４の先端部の一部にはこの場合、第６図に示す
如く電極５よりも先端側に突出する周凸部４ａ、　４　
ａが相対向した位置に形成されている。

この第４図、第５図は上記方法をＴＩＧ溶接による連続
溶接を行う場合を示しており、本実施例により金属薄板
１．１の重ね合わせ溶接を行うには、第５図の如く裏当
治具２をセットした後、通常のＴＩＧ溶接のようにＴＵ
Ｇトーチを溶接方同に移動させるが、そのとき、ガスノ
ズル４における前記周凸部４　ａ、　４　ａの端面４ａ
　　、４ａ　　が被溶接部をまたぐように上方の金属薄
板ｌに当接させとともに下方に押圧させながら移動させ
る。すなわち本実施例では、ガスノズル４における周凸
部４　ａ、　４　ａが上記第一実施例における押圧治具
３の作用をなすものとなっているわけである。このとき
ビード９は、ガスノズル４の前記周凸部４ａ、４８間に
形成された切欠部４ｂに対応した位置に形成されてい（
ことになるので、ビード９がガスノズル４により干渉さ
れることはない。

ここで、前記周凸部４　ａ、　４　ａの形成範囲θとし
ては、これが広すぎるとビード９と干渉するおそれがあ
り、一方狭すぎると該周凸部４ａ自体の強度が低下する
ので、９０°〜１２０°前後とすることが望ましい。

実験例−２・試験片（金属薄板１）　：　ＪＩＳ　Ａ　１　ｔｏ。

アルミニウム材、板厚０．２ｍｍ。

寸法３００　Ｘ　３００　ａｍ。

・重ね合わせ部１ａの寸法：２５ｍｍ。

・裏当治具２の上端部２ａの幅ニアＩＩＩｍ。

拳ガスノズル４の内径：１１ｍｍ。

・周凸部４ａの形成範囲θ：　１２０゜・ＴＩＧ溶接機
６の設定：Ｔｉ流８０Ａ。

電圧１５■。

・溶接速度＋１ｍ／分（手動）。

上記条件の下で、第４図および第５図に示すように重ね
合わせ部１ａにおける被溶接部の両側をガスノズル４の
周凸部４ａにて軽（押圧しながら連続溶接を実施した。

その結果、溶接部は上板のめくれもな（良好な溶接部を
得ることができた。

実験例−３・試験片（金属薄板１）　：　ＪＡＳ　Ａ５１８２アル
ミニウム材、板厚０．２５ｍｍ。

寸法３００　Ｘ　３００　ＩＩＩｍ。

・市ね合わせ部１ａの寸法：２５ｍｍ。

・裏当治具２の上端部２ａの幅ニアｍｎ＋。

ガスノズル４の内径＋１１ｍｍ。

・周凸部４ａの形成範囲θ：９０゜・ＴＩＧ溶接機６の設定：Ｔｉ流９０Ａ。

電圧１５Ｖ。

・溶接速度：１ａ＋／分（手動）。

上記条件の下で、第４図、第５図に示すように重ね合わ
せ部１ａにおける被溶接部の両側をガスノズル４の周凸
部４ａにて軽（押圧しながら連続溶接を実施した。

その結果、溶接部は上板のめくれもなく良好な溶接部が
得られた。なお、比較として、裏当に前記裏当治具２を
用いず平坦な板を用いかつガスノズル４と試験片との間
を１０１１１ｍ離間させ、その他を上記同一条件として
溶接を実施した。その結果、溶接部の上板がめくれ上が
り溶接は不可能であった。

実験例−４下記の条件の下でスポット溶接を実施した。

・試験片（金属薄板１）　：　ＪＩＳ　Ａ　ｌ　ｔｏ。

アルミニウム材、板厚０　、２　＋ＩＩ＋１１゜寸法３
００　Ｘ　３００　ｓｅａ。

・重ね合わせ部１ａの寸法：２５ａ＋ｓ。

・裏当治具２の上端部２ａの直径：φ７　ａｕａ。

・ガスノズル４の内径：１１ａ＋ｍ。

・周凸部４ａの形成範囲θ：３６０°　（全周）ＴＡＧ
溶接機６の設定：電流８０Ａ。

電圧１５Ｖ。

・溶接時間：０．５秒。

この場合、上記設定条件にも示すように、周凸部４ａを
ガスノズル４の先端部全周（３６０°）に形成したもの
、すなわちガスノズル４の先端部全体が電極５よりも突
出したものを使用し、重ね合わせ部１ａにおける溶接ポ
イントの全周を周凸部４ａの端面４ａ　　（ガスノズル
４の先端部）にて軽（押圧しながらスポット溶接を実施
した。また、裏当治具２としては長尺のものではなく、
第３図に示した円錐台形のものを使用した。

その結果、溶接部は上板のめくれもなく良好な溶接部が
得られた。なお、比較として、裏当に前記裏当治具２を
用いず平坦な板を用い、その他を上記同一条件としてス
ポット溶接を実施した。その結果、溶接部の上板がめ（
れ上がり、溶接は不可能であった。

次に第７図ないし第１Ｏ図は本発明の第三実施例を示す
ものである。

本実施例は上記第二実験例をさらに発展させたもので、
第二実験例におけるガスノズル４の周凸部４　ａ、　４
　ａの先端部に、コロまたは車輪、滑車等の転勤手段を
設けたものである。

この場合、転勤手段は滑車としており、この滑車１０は
、第１０図に示すように周凸部４ａの先端部近傍に軸受
スリーブ１１を周凸部４ａの壁厚方向に貫通させて設け
るとともに、該軸受スリーブ１１に挿通した回転軸１２
の両端に車輪１３゜１３を設けた構成となっている。ま
た、この場合周凸部４ａは、第９図に示すように先端側
に向って先窄まりに形成されたものとなっている。

本実施例によりＴＩＧ連続溶接を行う際には、前記滑車
ｔｏ、１０を被溶接部の両側に当接させ押圧しながらト
ーチを移動させる。

本実施例によれば、上記第二実施例と同様の作用が得ら
れるが、滑車ｌＯのすべり効果によりトーチを金属薄板
ｌに押圧しながらの移動がより容易に行える。

実験例−５・試験片（金属薄板１）　：　ＪＩＳ　Ａ　１１００ア
ルミニウム材、板厚０．１５ａｍ。

寸法３００　Ｘ　３００　ａｍ。

・重ね合わせ部１ａの寸法：２５＋ａｍ。

・裏当治具２の上端部２ａの幅＝７１゜・ガスノズル４
の内径：１１ａ＋ｓ。

・周凸部４ａの形成範囲θ：９０゜・ＴＩＧ溶接機６の設定：電流７０Ａ。

電圧１５■。

・溶接速度：　１１／分（手動）。

上記条件の下で、第７図、第８図に示すように重ね合わ
せ部１ａにおける被溶接部の両側をガスノズル４の周凸
部４ａの先端部に設けた滑車１０゜１０にて軽く押圧し
ながら連続溶接を実施した。

その結果、トーチの移動が極めてスムーズに行うことが
でき、したも溶接部は上板のめくれもなく良好な溶接部
が得られた。なお、比較として、裏当に前記裏当治具２
を用いず平坦な板を用いかつガスノズル４と試験片との
間を１０ｍｍ離間せさ、その他を上記同一条件として溶
接を実施した。その結果、溶接部の上板がめくれ上がり
溶接は不可能であった。

なお、本実施例においては、転勤手段として車輪１３（
滑車１０）を用いた構成としたが、転勤手段としてはコ
ロ等その他のもので構成してもよく、かつ車輪１３を用
いる場合でも上記第１Ｏ図等の構造に限られるものでは
なく、他の構成としても無論よい。

また、上記各実施例は全てＴＡＧ溶接に適用した例を示
したが、本発明の特に第一実施例ものでは被覆アーク溶
接、ＭＩＧ溶接、炭酸ガスアーク溶接、ＴＴＧ溶接等の
アーク溶接をはじめ、プラズマアーク溶接、レーザ溶接
等その他の融接溶接法に適用することができる。

さらに、本発明が適用される金属の種類も特に限定はさ
れず、例えば鉄板、アルミニウム板、銅板、チタン板等
に良好に適用可能である。

さらに、本発明に適用される金属薄板ｌの板厚としては
１　ｍｍ以下が好ましく、さらに言えば０゜１ｍｌ１１
〜０，８ｆｆｌｆｆｉ程度が好ましい。ＩＩＩＩＩＩｌ
以下が好ましい理由は、板厚がｌｉｅを越えた場合には
、特に本発明に因らなくとも比較的容易に重ね合わせ部
の溶接が可能であるからである。

〔発明の効果〕

以上説明したとおり、請求項１記載の発明によれば、金
属薄板の重ね合わせ溶接を、低コストで極めて簡単な手
段を以て確実に実現することが可能となる上、アーク溶
接およびプラズマアーク溶接、レーザビーム溶接等の融
接溶接に広く適用することができ、したもそれら各溶接
法によって溶接法可能な各種金属に適用することができ
る。

また、請求項２記載の発明によれば、ＴＴＧ溶接におい
て上記請求項１記載の発明を実施するにあたり、′ＦＩ
Ｇトーチのガスノズルを利用しての押圧操作が可能とな
ることから、押圧治具等の特別な押圧手段を用いること
なく、金属薄板の雷ね合わせ溶接をさらに簡単に実現す
ることができる、といった優れた効果を奏することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一実施例を示すもので本発明をＴＩ
Ｇ溶接に適用してなる実施状態を示す概略正面断面図、
第２図は本発明に係る支持部材の池の構成例を示すもの
で同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）はその平面図、第３
図は同じく支持部材の他の構成例を示すもので同図（ａ
）は正面図、同図（ｂ）はその平面図、第４図ないし第
６図は本発明の第二実施例を示すもので第４図は溶接状
態を一部断面で示す平面図、第５図は一部を断面で示す
第４図ノ正面図、第６図はＴＩＧトーチを示す部分斜視
図、第７図ないし第１０図は本発明の第三実施例を示す
もので第７図は溶接状態を一部断面で示す平面図、第８
図は一部を断面で示す第７図の正面図、第９図は第８図
の側面図、第１Ｏ図はＴＩＧトーチのガスノズルを示す
部分断面図である。第１図１・・・・・・金属薄板、　　　１ａ・・・・・・重ね
合わせ部、２・・・・・裏当治具（支持部材）、２ａ・・・・・・当接部、　　　４・・・・・ガスノズ
ル、９・・・・・・ビード。第２図第３図

Claims

【特許請求の範囲】１）金属薄板の重ね合わせ溶接方法において、重ね合わ
せ部の被溶接部下面を、該面との当接部幅または径が、
形成されるべき溶着ビード幅または溶着スポット径とほ
ぼ同等に形成されてなる支持部材により支持するととも
に、重ね合わせ部上面における少なくとも被溶接部を挾
む位置でかつ前記当接部幅または径より幅広となる部分
を下方に押圧した状態で溶接を行うことを特徴とする薄
板の重ね合わせ溶接方法。２）請求項１に記載した前記押圧操作をＴＩＧトーチの
ガスノズルにより行うことを特徴とする薄板の重ね合わ
せ溶接方法。