JPH07290269A - 薄板溶接の溶接変形防止方法及びその装置 - Google Patents
薄板溶接の溶接変形防止方法及びその装置Info
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- JPH07290269A JPH07290269A JP11435294A JP11435294A JPH07290269A JP H07290269 A JPH07290269 A JP H07290269A JP 11435294 A JP11435294 A JP 11435294A JP 11435294 A JP11435294 A JP 11435294A JP H07290269 A JPH07290269 A JP H07290269A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 角変形、縦曲がり、凸変形のみならず座屈変
形を生じさせない溶接変形防止方法及びその装置を提供
しようとするものである。 【構成】 本発明は、金属薄板のＴ型又突き合わせの接
合の際の溶接部６の両側前後で、ビード幅の２／√２倍
以内の距離Ａを表裏で挟むように拘束する拘束手段３、
４と、溶接線６ａが溶接直後５秒から６０秒（区間Ｂ
内）で雰囲気温度にまで下がるように溶接線６ａを冷却
する冷却手段７とを備えた装置を用い、溶接時に、拘束
手段３、４が、金属薄板２の３次元的に変形することを
防止するようにリブ１と金属薄板２の溶接点６ｂの両側
前後を水平に拘束し、溶接後も、溶接点６ｂ後方の拘束
手段３、４が、溶接線６ａの温度が雰囲気温度に下がる
まで金属薄板２を拘束して、角変形及び縦曲がりを適切
に拘束して防止する。この間、同時に、溶接点６ｂ後方
の冷却手段７が、溶接直後の溶接線６ａを冷却して、急
速に溶接線６ａを雰囲気温度に下げ、座屈を防止する溶
接変形防止方法及び装置である。
形を生じさせない溶接変形防止方法及びその装置を提供
しようとするものである。 【構成】 本発明は、金属薄板のＴ型又突き合わせの接
合の際の溶接部６の両側前後で、ビード幅の２／√２倍
以内の距離Ａを表裏で挟むように拘束する拘束手段３、
４と、溶接線６ａが溶接直後５秒から６０秒（区間Ｂ
内）で雰囲気温度にまで下がるように溶接線６ａを冷却
する冷却手段７とを備えた装置を用い、溶接時に、拘束
手段３、４が、金属薄板２の３次元的に変形することを
防止するようにリブ１と金属薄板２の溶接点６ｂの両側
前後を水平に拘束し、溶接後も、溶接点６ｂ後方の拘束
手段３、４が、溶接線６ａの温度が雰囲気温度に下がる
まで金属薄板２を拘束して、角変形及び縦曲がりを適切
に拘束して防止する。この間、同時に、溶接点６ｂ後方
の冷却手段７が、溶接直後の溶接線６ａを冷却して、急
速に溶接線６ａを雰囲気温度に下げ、座屈を防止する溶
接変形防止方法及び装置である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般的な金属薄板のＴ
型構造パネルを製造する際、又は突き合わせ接合の際の
溶接変形防止方法及びその装置に係わり、特に、小船艇
や車両などに用いられるアルミ製薄板溶接の溶接変形防
止方法及びその装置に関する。
型構造パネルを製造する際、又は突き合わせ接合の際の
溶接変形防止方法及びその装置に係わり、特に、小船艇
や車両などに用いられるアルミ製薄板溶接の溶接変形防
止方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に金属薄板を溶接により接合する際
に、金属薄板に大きな熱が加えられ熱歪が発生し、この
結果、溶接変形が生ずる。例えば、図５に示すようなア
ルミ製の金属薄板５１上に複数のアルミ製のリブ５２を
所定間隔で溶接して溶接部がＴ型構造をしたπ字状のパ
ネルを製造する場合、薄板５１が幅方向にリブ５２当接
面を中心に反ったり（角変形）、溶接部の長手方向に反
ったり（縦曲がり）、リブ５２当接面の裏面が凸状に変
形したり（凸変形）、また、薄板５１の溶接線から少し
離れたところＤでは波状に変形したり（座屈変形）す
る。
に、金属薄板に大きな熱が加えられ熱歪が発生し、この
結果、溶接変形が生ずる。例えば、図５に示すようなア
ルミ製の金属薄板５１上に複数のアルミ製のリブ５２を
所定間隔で溶接して溶接部がＴ型構造をしたπ字状のパ
ネルを製造する場合、薄板５１が幅方向にリブ５２当接
面を中心に反ったり（角変形）、溶接部の長手方向に反
ったり（縦曲がり）、リブ５２当接面の裏面が凸状に変
形したり（凸変形）、また、薄板５１の溶接線から少し
離れたところＤでは波状に変形したり（座屈変形）す
る。
【０００３】前記角変形及び縦曲がりの変形は、溶接時
に溶融した金属が温度降下と共に収縮する際に生ずるも
のである。前記座屈変形は、溶接部の熱収縮に伴い発生
する薄板部の圧縮応力が座屈限界を越えた時に発生する
ものである。
に溶融した金属が温度降下と共に収縮する際に生ずるも
のである。前記座屈変形は、溶接部の熱収縮に伴い発生
する薄板部の圧縮応力が座屈限界を越えた時に発生する
ものである。
【０００４】このような溶接変形を防止するための溶接
変形防止方法及びその装置として、特開平５−１１１７
８８号及び特開平２−２９９７７７号等の技術が開示さ
れている。上記特開平５−１１１７８８号は、金属薄板
５１のリブ５２当接部の裏面を押圧しながら溶接する方
法であり、溶接点近傍に起きる変形を強制的に押さえ
て、熱変形を小さくすることを目的としている。
変形防止方法及びその装置として、特開平５−１１１７
８８号及び特開平２−２９９７７７号等の技術が開示さ
れている。上記特開平５−１１１７８８号は、金属薄板
５１のリブ５２当接部の裏面を押圧しながら溶接する方
法であり、溶接点近傍に起きる変形を強制的に押さえ
て、熱変形を小さくすることを目的としている。
【０００５】上記特開平２−２９９７７７号は、金属薄
板５１どうしを突き合わせて接合する際、冷却により、
その温度が溶接線近傍で常時均等になるようにして温度
勾配を小さくし、熱変形を生じなくすることを目的とし
ている。
板５１どうしを突き合わせて接合する際、冷却により、
その温度が溶接線近傍で常時均等になるようにして温度
勾配を小さくし、熱変形を生じなくすることを目的とし
ている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平５−１１１７８８号は、リブ５２当接部の裏面を押
圧しながら、溶接時の溶接点近傍の変形を強制的に押さ
えているので、薄板５１及びリブ５２が極薄である場
合、薄板５１を平面状に保つように押圧力を制御するこ
とが困難であるという問題を有していた。また、アルミ
ニウム等の熱伝導のよい金属薄板５１である場合には、
溶接時の入熱が広範囲に拡散し、溶接部の熱収縮に伴い
発生する薄板部の圧縮応力の低減をできるものではなか
った。そのため、座屈変形を防止することが困難であっ
た。
開平５−１１１７８８号は、リブ５２当接部の裏面を押
圧しながら、溶接時の溶接点近傍の変形を強制的に押さ
えているので、薄板５１及びリブ５２が極薄である場
合、薄板５１を平面状に保つように押圧力を制御するこ
とが困難であるという問題を有していた。また、アルミ
ニウム等の熱伝導のよい金属薄板５１である場合には、
溶接時の入熱が広範囲に拡散し、溶接部の熱収縮に伴い
発生する薄板部の圧縮応力の低減をできるものではなか
った。そのため、座屈変形を防止することが困難であっ
た。
【０００７】上記特開平２−２９９７７７号は、冷却に
より、その温度が溶接部近傍で常時均等になるようにし
て温度勾配を小さくし、熱変形を生じなくするものであ
るが、溶接部近傍で常時均等になるように冷却温度制御
するのは実際には困難であるという問題を有していた。
また、溶接時に溶融した金属が温度降下と共に収縮する
際に生ずる角変形及び縦曲がりに対しては、この変形を
防止するための拘束位置が溶接線から離れすぎていると
拘束効果が無く、角変形及び縦曲がりの変形を防止する
ことが困難であった。
より、その温度が溶接部近傍で常時均等になるようにし
て温度勾配を小さくし、熱変形を生じなくするものであ
るが、溶接部近傍で常時均等になるように冷却温度制御
するのは実際には困難であるという問題を有していた。
また、溶接時に溶融した金属が温度降下と共に収縮する
際に生ずる角変形及び縦曲がりに対しては、この変形を
防止するための拘束位置が溶接線から離れすぎていると
拘束効果が無く、角変形及び縦曲がりの変形を防止する
ことが困難であった。
【０００８】本発明は、従来の技術の有するこのような
問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、角変形、縦曲がり、凸変形のみならず座屈変形
を生じさせない溶接変形防止方法及びその装置を提供し
ようとするものである。
問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、角変形、縦曲がり、凸変形のみならず座屈変形
を生じさせない溶接変形防止方法及びその装置を提供し
ようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の溶接変形防止方法は、金属薄板のＴ型又は
突き合わせ接合の際、溶接仕上がり後に溶接線に直交す
る断面における水平を保つように、溶接点の両側後方
で、前記金属薄板を挟んで拘束しつつ溶接し、溶接線温
度を溶接直後５秒から６０秒で雰囲気温度に下がるよう
に、溶接線、又は／及び、溶接線近傍を冷却しつつ、前
記拘束を溶接線温度が雰囲気温度に下がるまで継続して
行い変形を防止する方法である。好ましくは、金属薄板
の３次元的変形を拘束するために、溶接点の両側前方も
拘束することが望ましい。
に、本発明の溶接変形防止方法は、金属薄板のＴ型又は
突き合わせ接合の際、溶接仕上がり後に溶接線に直交す
る断面における水平を保つように、溶接点の両側後方
で、前記金属薄板を挟んで拘束しつつ溶接し、溶接線温
度を溶接直後５秒から６０秒で雰囲気温度に下がるよう
に、溶接線、又は／及び、溶接線近傍を冷却しつつ、前
記拘束を溶接線温度が雰囲気温度に下がるまで継続して
行い変形を防止する方法である。好ましくは、金属薄板
の３次元的変形を拘束するために、溶接点の両側前方も
拘束することが望ましい。
【００１０】また、冷却手段は、空気、Ｎ2 、Ｈe 等の
ガス、又は、水等の液体、或いは水と空気等の気液混合
体等の冷却媒体をノズル等の放出装置により、溶接線側
或いは溶接線裏面に向かって放出する。
ガス、又は、水等の液体、或いは水と空気等の気液混合
体等の冷却媒体をノズル等の放出装置により、溶接線側
或いは溶接線裏面に向かって放出する。
【００１１】更に、溶接点の両側での最適拘束位置は、
ビード幅の２／√２倍以内である。これは、拘束位置が
溶接止端部から離れすぎていると、角変形が拘束なしの
場合に比べ大きくなる可能性があるからである。
ビード幅の２／√２倍以内である。これは、拘束位置が
溶接止端部から離れすぎていると、角変形が拘束なしの
場合に比べ大きくなる可能性があるからである。
【００１２】本発明の溶接変形防止装置は、金属薄板の
Ｔ型又突き合わせの接合の際、溶接部の両側で、ビード
幅の２／√２倍以内を表裏で挟むように拘束する拘束手
段と、溶接線が溶接直後５秒から６０秒で雰囲気温度に
まで下がるように溶接線、又は／及び、溶接線近傍を冷
却する冷却手段とを備え、前記拘束手段が、溶接に先行
して金属薄板を拘束するように溶接点の前方、及び、溶
接直後の溶接線温度が雰囲気温度に下がるまで金属薄板
を拘束するように溶接点の後方に配設されている装置で
ある。
Ｔ型又突き合わせの接合の際、溶接部の両側で、ビード
幅の２／√２倍以内を表裏で挟むように拘束する拘束手
段と、溶接線が溶接直後５秒から６０秒で雰囲気温度に
まで下がるように溶接線、又は／及び、溶接線近傍を冷
却する冷却手段とを備え、前記拘束手段が、溶接に先行
して金属薄板を拘束するように溶接点の前方、及び、溶
接直後の溶接線温度が雰囲気温度に下がるまで金属薄板
を拘束するように溶接点の後方に配設されている装置で
ある。
【００１３】
【作用】上記本発明の手段は、溶接仕上がり後に溶接線
に直交する断面における金属薄板の水平を保つように、
溶接点の両側前後を表裏で挟んで拘束しつつ溶接し、溶
接直後も、前記拘束を溶接線温度が雰囲気温度に下がる
まで継続して行うものであるので、溶接時に溶融した金
属が温度降下とともに収縮する際に生ずる角変形及び縦
曲がりを適切に拘束して防止する。
に直交する断面における金属薄板の水平を保つように、
溶接点の両側前後を表裏で挟んで拘束しつつ溶接し、溶
接直後も、前記拘束を溶接線温度が雰囲気温度に下がる
まで継続して行うものであるので、溶接時に溶融した金
属が温度降下とともに収縮する際に生ずる角変形及び縦
曲がりを適切に拘束して防止する。
【００１４】更に、溶接線温度を溶接直後５秒から６０
秒で、雰囲気温度に下がるように溶接線、又は／及び、
冷却線近傍を冷却するものであるので、溶接時の入熱が
短時間で除去され薄板及びリブの温度上昇ができるだけ
局所的になる。そして、広範囲に熱を拡散することを防
止して薄板に発生する圧縮応力を低減し、薄板の座屈を
防止する。
秒で、雰囲気温度に下がるように溶接線、又は／及び、
冷却線近傍を冷却するものであるので、溶接時の入熱が
短時間で除去され薄板及びリブの温度上昇ができるだけ
局所的になる。そして、広範囲に熱を拡散することを防
止して薄板に発生する圧縮応力を低減し、薄板の座屈を
防止する。
【００１５】前記雰囲気温度到達時間が６０秒以上であ
ると、冷却効果が小さく、入熱が短時間で除去されず、
広範囲に熱が拡散し座屈を防止することができない。ま
た、逆に前記雰囲気温度到達時間が５秒以下であると、
抜熱量が大きすぎて溶接金属の溶け込みが不十分とな
り、溶接ビード欠陥を生じ易くなる。
ると、冷却効果が小さく、入熱が短時間で除去されず、
広範囲に熱が拡散し座屈を防止することができない。ま
た、逆に前記雰囲気温度到達時間が５秒以下であると、
抜熱量が大きすぎて溶接金属の溶け込みが不十分とな
り、溶接ビード欠陥を生じ易くなる。
【００１６】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。図１は本発明の溶接変形防止方法を実施する装
置の一例を示す図である。図１（ａ）は側面図、図１
（ｂ）は図１（ａ）のＥ−Ｅ線断面図である。図１にお
いて、本発明の溶接変形防止装置は、Ｔ型構造にリブ１
を金属薄板２上に溶接する溶接部６の両側で、ビード幅
の２／√２倍以内の距離Ａを表裏で挟むように拘束する
拘束手段３、４と、溶接後の溶接線６ａを冷却する冷却
手段７とを備えている。尚、５は溶接トーチである。
明する。図１は本発明の溶接変形防止方法を実施する装
置の一例を示す図である。図１（ａ）は側面図、図１
（ｂ）は図１（ａ）のＥ−Ｅ線断面図である。図１にお
いて、本発明の溶接変形防止装置は、Ｔ型構造にリブ１
を金属薄板２上に溶接する溶接部６の両側で、ビード幅
の２／√２倍以内の距離Ａを表裏で挟むように拘束する
拘束手段３、４と、溶接後の溶接線６ａを冷却する冷却
手段７とを備えている。尚、５は溶接トーチである。
【００１７】リブ１及び薄板２がアルミ製で、厚みが２
ｍｍから５ｍｍのもので、特に３ｍｍ以下のものに本発
明は最適である。拘束手段３、４は、拘束用上ロール４
及び拘束用下ロール３とで形成されている。拘束用上ロ
ール４は、溶接線６の両側の一対のロール４ａ、４ｂで
構成され、それらは、その端部と溶接止端部との距離が
出来るだけ小さくすることが望ましい。具体的には、ビ
ード幅Ｌの２／√２倍以内の距離Ａ、好ましくは、１／
√２倍の範囲内に配置する。
ｍｍから５ｍｍのもので、特に３ｍｍ以下のものに本発
明は最適である。拘束手段３、４は、拘束用上ロール４
及び拘束用下ロール３とで形成されている。拘束用上ロ
ール４は、溶接線６の両側の一対のロール４ａ、４ｂで
構成され、それらは、その端部と溶接止端部との距離が
出来るだけ小さくすることが望ましい。具体的には、ビ
ード幅Ｌの２／√２倍以内の距離Ａ、好ましくは、１／
√２倍の範囲内に配置する。
【００１８】拘束用下ロール３は、前記拘束用上ロール
４との間に薄板２を挟むように水平に支持された一つの
ローラであり、前記拘束用上ロール４からの荷重を支え
るに十分の剛性を有している。また、拘束用下ロール３
の形状は、薄板の平坦度を保持するために直径が軸方向
に一定（真直）である。更に、板厚が厚く冷却後の弾性
変形が大きい場合には、中心部の直径を端部のそれより
も大きくして（太鼓形状にして）角変形とは逆方向の変
形を機械的に薄板に与えるようにする。尚、拘束用下ロ
ール３は、前記拘束用上ロール４と同様に、溶接線６の
両側の一対のロールにより構成してもよい。この場合
は、溶接線６の両側でのロール位置を同一に水平に保つ
ことが肝要である。
４との間に薄板２を挟むように水平に支持された一つの
ローラであり、前記拘束用上ロール４からの荷重を支え
るに十分の剛性を有している。また、拘束用下ロール３
の形状は、薄板の平坦度を保持するために直径が軸方向
に一定（真直）である。更に、板厚が厚く冷却後の弾性
変形が大きい場合には、中心部の直径を端部のそれより
も大きくして（太鼓形状にして）角変形とは逆方向の変
形を機械的に薄板に与えるようにする。尚、拘束用下ロ
ール３は、前記拘束用上ロール４と同様に、溶接線６の
両側の一対のロールにより構成してもよい。この場合
は、溶接線６の両側でのロール位置を同一に水平に保つ
ことが肝要である。
【００１９】更に、前記拘束手段３、４は前記拘束手段
が、溶接に先行して金属薄板を拘束するように溶接点６
ｂの前方、及び、溶接後の溶接線６ａの温度が雰囲気温
度に下がるまで金属薄板２を拘束するように溶接点６ｂ
の後方に配設されている。溶接点６ｂの後方に配設され
ている拘束手段３、４は、冷却手段７により溶接点温度
が雰囲気温度に下がるまでの区間Ｂ内に連続して配置さ
れている。区間Ｂは、後述する雰囲気温度到達距離Ｂを
示している。尚、各拘束用上下ロールが近接して配置さ
れる場合は、拘束用の上下ロールを上下直線状に配置す
るのではなく、ちどり状に配置してもよい。
が、溶接に先行して金属薄板を拘束するように溶接点６
ｂの前方、及び、溶接後の溶接線６ａの温度が雰囲気温
度に下がるまで金属薄板２を拘束するように溶接点６ｂ
の後方に配設されている。溶接点６ｂの後方に配設され
ている拘束手段３、４は、冷却手段７により溶接点温度
が雰囲気温度に下がるまでの区間Ｂ内に連続して配置さ
れている。区間Ｂは、後述する雰囲気温度到達距離Ｂを
示している。尚、各拘束用上下ロールが近接して配置さ
れる場合は、拘束用の上下ロールを上下直線状に配置す
るのではなく、ちどり状に配置してもよい。
【００２０】冷却手段７は、空気、Ｎ2 、Ｈe 等のガ
ス、又は、水等の液体、或いは水と空気等の気液混合体
等の冷却媒体を冷却用ノズル７から、溶接後の溶接線６
ａが位置する部分の薄板２の裏側に向かって放出する。
冷却強度としては、溶接点６ｂの後方５Ｖ〜６０Ｖ〔ｍ
ｍ〕の間で溶接線６ａの温度がほぼ雰囲気温度に達する
ことが望ましい（雰囲気温度到達距離Ｂ）。ここで、Ｖ
は溶接速度Ｖ〔ｍｍ／秒〕であり、入熱量に対して比例
する変数である。前記雰囲気温度到達距離が溶接点６ｂ
から６０Ｖ〔ｍｍ〕以上であると、冷却効果が小さく、
入熱が短時間で除去されず、広範囲に熱が拡散し座屈を
防止することができない。また、逆に前記雰囲気温度到
達距離が溶接点６ｂから５Ｖ〔ｍｍ〕以下であると、抜
熱量が大きすぎて溶接金属の溶け込みが不十分となり、
溶接ビード欠陥を生じ易くなる。
ス、又は、水等の液体、或いは水と空気等の気液混合体
等の冷却媒体を冷却用ノズル７から、溶接後の溶接線６
ａが位置する部分の薄板２の裏側に向かって放出する。
冷却強度としては、溶接点６ｂの後方５Ｖ〜６０Ｖ〔ｍ
ｍ〕の間で溶接線６ａの温度がほぼ雰囲気温度に達する
ことが望ましい（雰囲気温度到達距離Ｂ）。ここで、Ｖ
は溶接速度Ｖ〔ｍｍ／秒〕であり、入熱量に対して比例
する変数である。前記雰囲気温度到達距離が溶接点６ｂ
から６０Ｖ〔ｍｍ〕以上であると、冷却効果が小さく、
入熱が短時間で除去されず、広範囲に熱が拡散し座屈を
防止することができない。また、逆に前記雰囲気温度到
達距離が溶接点６ｂから５Ｖ〔ｍｍ〕以下であると、抜
熱量が大きすぎて溶接金属の溶け込みが不十分となり、
溶接ビード欠陥を生じ易くなる。
【００２１】前記雰囲気温度到達距離を時間に換算する
と、溶接後、溶接点６ｂは５秒から６０秒（雰囲気温度
到達時間）で雰囲気温度にまで下がることになる。この
雰囲気温度到達時間は、好ましくは、１０秒から２０秒
となるように冷却強度を調節することが望ましい。
と、溶接後、溶接点６ｂは５秒から６０秒（雰囲気温度
到達時間）で雰囲気温度にまで下がることになる。この
雰囲気温度到達時間は、好ましくは、１０秒から２０秒
となるように冷却強度を調節することが望ましい。
【００２２】上記装置による本発明の溶接変形防止方法
及びその作用を説明する。図１において、溶接は図右か
ら左へと行われており、薄板２及びリブ１は、薄板２の
延伸も兼ね若干引っ張り応力が付加されながら矢印Ｆ方
向に移動する。この時、本発明の溶接変形防止方法は、
溶接時に、拘束手段の拘束用上下ロール３、４が、金属
薄板２の３次元的な変形を防止するようにリブ１と金属
薄板２の溶接点６ｂの両側前後を水平に拘束している。
溶接後も、溶接点６ｂ後方の拘束手段のロール３、４
が、溶接線６ａの温度が雰囲気温度に下がるまで金属薄
板２を拘束する。その結果、溶接時に溶融した金属が温
度降下とともに収縮する際に生ずる角変形及び縦曲がり
は、適切に拘束されて防止される。
及びその作用を説明する。図１において、溶接は図右か
ら左へと行われており、薄板２及びリブ１は、薄板２の
延伸も兼ね若干引っ張り応力が付加されながら矢印Ｆ方
向に移動する。この時、本発明の溶接変形防止方法は、
溶接時に、拘束手段の拘束用上下ロール３、４が、金属
薄板２の３次元的な変形を防止するようにリブ１と金属
薄板２の溶接点６ｂの両側前後を水平に拘束している。
溶接後も、溶接点６ｂ後方の拘束手段のロール３、４
が、溶接線６ａの温度が雰囲気温度に下がるまで金属薄
板２を拘束する。その結果、溶接時に溶融した金属が温
度降下とともに収縮する際に生ずる角変形及び縦曲がり
は、適切に拘束されて防止される。
【００２３】この間、同時に、溶接点６ｂ後方の冷却手
段７が、溶接後の溶接線６ａを冷却して、急速に溶接線
６ａを雰囲気温度に下げる。すると、溶接時の入熱が短
時間で除去され、薄板２及びリブ１の温度上昇ができる
だけ局所的になり、広範囲に熱が拡散することがなくな
る。そして、薄板に発生する圧縮応力が低減し、その結
果、薄板の座屈が防止される。
段７が、溶接後の溶接線６ａを冷却して、急速に溶接線
６ａを雰囲気温度に下げる。すると、溶接時の入熱が短
時間で除去され、薄板２及びリブ１の温度上昇ができる
だけ局所的になり、広範囲に熱が拡散することがなくな
る。そして、薄板に発生する圧縮応力が低減し、その結
果、薄板の座屈が防止される。
【００２４】次に、具体的な金属薄板を例にとり、比較
例をまじえ本発明の実施例を説明する。具体的な金属薄
板２及びリブ１として、厚さ３ｍｍのアルミニウム合金
（５０８３−Ｏ材）製のものを使用し、次のような条件
のもとに溶接を行った。溶接速度：２ｍ／分、 溶接方
法：ＭＩＧ溶接、 電流：２００Ａ、 電圧：２０Ｖ、
溶接ビード幅Ｌ：５．７ｍｍ、 雰囲気温度：２０
℃、 冷却媒体：空気噴流（圧力６ｋｇｆ／ｃｍ2 、温
度２０℃）又は水噴流（温度１５℃）
例をまじえ本発明の実施例を説明する。具体的な金属薄
板２及びリブ１として、厚さ３ｍｍのアルミニウム合金
（５０８３−Ｏ材）製のものを使用し、次のような条件
のもとに溶接を行った。溶接速度：２ｍ／分、 溶接方
法：ＭＩＧ溶接、 電流：２００Ａ、 電圧：２０Ｖ、
溶接ビード幅Ｌ：５．７ｍｍ、 雰囲気温度：２０
℃、 冷却媒体：空気噴流（圧力６ｋｇｆ／ｃｍ2 、温
度２０℃）又は水噴流（温度１５℃）
【００２５】図２に拘束の位置を変数とした溶接変形の
弾塑性解析結果を示す。図２において、横軸はＡ（溶接
止端部と拘束用ロール端部の距離）と溶接脚長Ｌ0 との
比、縦軸はＡ＝０の場合を１として無次元化した角変形
量である。図２から判るように、Ａが溶接脚長Ｌ0 の２
倍程度になると角変化量は拘束がない場合（Ａ＝∞）と
殆ど同じになり効果が無い。従って、溶接脚長Ｌ0 より
も短い距離に拘束用ロールの端部を位置させる必要があ
る。その範囲は、隅肉角度が略４５°であるので、ビー
ド幅Ｌの２／√２倍以内の距離Ａ、好ましくは、１／√
２倍内に配置することが望ましい。
弾塑性解析結果を示す。図２において、横軸はＡ（溶接
止端部と拘束用ロール端部の距離）と溶接脚長Ｌ0 との
比、縦軸はＡ＝０の場合を１として無次元化した角変形
量である。図２から判るように、Ａが溶接脚長Ｌ0 の２
倍程度になると角変化量は拘束がない場合（Ａ＝∞）と
殆ど同じになり効果が無い。従って、溶接脚長Ｌ0 より
も短い距離に拘束用ロールの端部を位置させる必要があ
る。その範囲は、隅肉角度が略４５°であるので、ビー
ド幅Ｌの２／√２倍以内の距離Ａ、好ましくは、１／√
２倍内に配置することが望ましい。
【００２６】次に、図３に冷却手段７による溶接線６ａ
背面の表面温度降下を時間及び距離に対して示す。溶接
止端部と拘束用ロール端部の距離Ａは１ｍｍである。冷
却無しを−●−で、溶接点６ｂの後方２５０ｍｍまでの
区間を空冷した場合を−×−で、溶接点６ｂの後方８０
０ｍｍまでの区間を空冷した場合を実線のみで、溶接点
６ｂの後方８００ｍｍまでの区間を水で強冷却した場合
を鎖線で示している。溶接点６ｂ後方２５０ｍｍまでの
区間を冷却した場合は、冷却なしの場合に較べ最大約３
０℃温度が低下する。更に、冷却区間を８００ｍｍまで
にすると温度降下は最大約６０℃となる。冷却区間を長
くするほど、所定時間内（図３においては１０秒内）の
温度降下が良くなることが判る。
背面の表面温度降下を時間及び距離に対して示す。溶接
止端部と拘束用ロール端部の距離Ａは１ｍｍである。冷
却無しを−●−で、溶接点６ｂの後方２５０ｍｍまでの
区間を空冷した場合を−×−で、溶接点６ｂの後方８０
０ｍｍまでの区間を空冷した場合を実線のみで、溶接点
６ｂの後方８００ｍｍまでの区間を水で強冷却した場合
を鎖線で示している。溶接点６ｂ後方２５０ｍｍまでの
区間を冷却した場合は、冷却なしの場合に較べ最大約３
０℃温度が低下する。更に、冷却区間を８００ｍｍまで
にすると温度降下は最大約６０℃となる。冷却区間を長
くするほど、所定時間内（図３においては１０秒内）の
温度降下が良くなることが判る。
【００２７】表１に、冷却と拘束の条件を数種に変更し
て実施された実施例と比較例を示す。角変形と縦曲がり
変形においては、拘束有りと拘束無しでは明らかに拘束
有りの方が変形が少ないことが判る。座屈変形及び凸変
形に対しては、冷却効果が良く効いていることが判る。
ちなみに、溶接点の前方を加熱すると、座屈変形と縦曲
がりの変形が冷却無しに較べ大きくなることが判る。
て実施された実施例と比較例を示す。角変形と縦曲がり
変形においては、拘束有りと拘束無しでは明らかに拘束
有りの方が変形が少ないことが判る。座屈変形及び凸変
形に対しては、冷却効果が良く効いていることが判る。
ちなみに、溶接点の前方を加熱すると、座屈変形と縦曲
がりの変形が冷却無しに較べ大きくなることが判る。
【００２８】
【表１】
【００２９】図４は、薄板を片面側から突き合わせ接合
する場合に、本発明の溶接変形防止方法を適用した場合
を示している。この場合、縦曲がりと座屈の区別は無
い。図４において、冷却媒体に空気（圧力５ｋｇｆ／ｃ
ｍ2 、温度２０℃）を用い、溶接点近傍を裏面からノズ
ルで冷却した。その結果を表２に示す。冷却が溶接変形
防止に大きな効果があることが判る。尚、溶接の条件は
次のとおりである。材料：アルミニウム合金５０５２−
Ｏ、 ３ｍｍ×２５０ｍｍ×２５０ｍｍ、 溶接電流：
１１５Ａ、 電圧：１８Ｖ、 溶接速度：１．５ｍ／
分、 雰囲気温度：２０℃、 溶接方法：ＭＩＧ溶接
する場合に、本発明の溶接変形防止方法を適用した場合
を示している。この場合、縦曲がりと座屈の区別は無
い。図４において、冷却媒体に空気（圧力５ｋｇｆ／ｃ
ｍ2 、温度２０℃）を用い、溶接点近傍を裏面からノズ
ルで冷却した。その結果を表２に示す。冷却が溶接変形
防止に大きな効果があることが判る。尚、溶接の条件は
次のとおりである。材料：アルミニウム合金５０５２−
Ｏ、 ３ｍｍ×２５０ｍｍ×２５０ｍｍ、 溶接電流：
１１５Ａ、 電圧：１８Ｖ、 溶接速度：１．５ｍ／
分、 雰囲気温度：２０℃、 溶接方法：ＭＩＧ溶接
【００３０】
【表２】
【００３１】
【発明の効果】上記のように本発明の薄板溶接の溶接変
形防止方法及びその装置は、溶接点の両側前後を表裏で
挟んで水平に保つようにして拘束しつつ溶接し、溶接後
も、前記拘束を溶接点温度が雰囲気温度に下がるまで継
続して行うことにより、溶接時に溶融した金属が温度降
下とともに収縮する際に生ずる角変形及び縦曲がりを適
切に拘束する。
形防止方法及びその装置は、溶接点の両側前後を表裏で
挟んで水平に保つようにして拘束しつつ溶接し、溶接後
も、前記拘束を溶接点温度が雰囲気温度に下がるまで継
続して行うことにより、溶接時に溶融した金属が温度降
下とともに収縮する際に生ずる角変形及び縦曲がりを適
切に拘束する。
【００３２】更に、溶接後、溶接点温度を５秒から６０
秒で、雰囲気温度に下がるように溶接後の溶接線を冷却
することにより、溶接時の入熱を短時間で除去し、薄板
及びリブの温度上昇をできるだけ局所的になるようにし
て、広範囲に熱が拡散することを阻止して薄板に発生す
る圧縮応力を低減する。その結果、本発明の薄板溶接の
溶接変形防止方法及びその装置は、薄板溶接時の角変
形、凸変形及び縦曲がりの変形みならず座屈変形をも防
止することができる。
秒で、雰囲気温度に下がるように溶接後の溶接線を冷却
することにより、溶接時の入熱を短時間で除去し、薄板
及びリブの温度上昇をできるだけ局所的になるようにし
て、広範囲に熱が拡散することを阻止して薄板に発生す
る圧縮応力を低減する。その結果、本発明の薄板溶接の
溶接変形防止方法及びその装置は、薄板溶接時の角変
形、凸変形及び縦曲がりの変形みならず座屈変形をも防
止することができる。
【図１】本発明の薄板溶接の溶接変形防止方法及びその
装置を示す図である。
装置を示す図である。
【図２】拘束の位置を変数とした溶接変形の弾塑性解析
結果を示すグラフである。
結果を示すグラフである。
【図３】溶接線の背面の表面温度降下を時間及び距離に
対して示したグラフである。
対して示したグラフである。
【図４】本発明の溶接変形防止方法を薄板の突き合わせ
接合に適用した場合を示している図である。
接合に適用した場合を示している図である。
【図５】金属薄板の溶接変形を示す図である。
１ リブ ２ 金属薄板 ３ 拘束用下ローラ ４、４ａ、４ｂ 拘束用上ローラ ５ 溶接トーチ ６ 溶接部 ６ａ 溶接線 ６ｂ 溶接点 ７ 冷却ノズル Ａ 拘束用上ローラと溶接止端部との距離 Ｂ 雰囲気温度到達距離 Ｌ ビード幅
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２３Ｋ 9/00 Ａ 8315−4Ｅ (72)発明者 加藤 春生 山口県下関市長府港町14番１号 株式会社 神戸製鋼所長府製造所内 (72)発明者 岩井 健治 東京都千代田区丸の内１丁目８番２号 株 式会社神戸製鋼所東京本社内
Claims (8)
- 【請求項１】 金属薄板のＴ型又は突き合わせ接合の
際、溶接仕上がり後に溶接線に直交する断面における前
記金属薄板の水平を保つように、前記溶接部の両側で前
記金属薄板を挟んで拘束しつつ溶接し、溶接直後も溶接
線温度が雰囲気温度に降下するまで継続して前記拘束を
行うことを特徴とする溶接変形防止方法。 - 【請求項２】 金属薄板のＴ型又は突き合わせ接合の
際、溶接仕上がり後に溶接線に直交する断面における前
記金属薄板の水平を保つように、前記溶接点の前後で前
記金属薄板を挟んで拘束しつつ溶接し、溶接直後も溶接
線温度が雰囲気温度に降下するまで継続して前記拘束を
行うことを特徴とする溶接変形防止方法。 - 【請求項３】 金属薄板のＴ型又は突き合わせ接合の
際、溶接仕上がり後に溶接線に直交する断面における前
記金属薄板の水平を保つように、前記溶接点の両側前後
で前記金属薄板を挟んで拘束しつつ溶接し、溶接直後も
溶接線温度が雰囲気温度に降下するまで継続して前記拘
束を行うことを特徴とする溶接変形防止方法。 - 【請求項４】 金属薄板のＴ型又は突き合わせ接合の
際、溶接線温度が溶接直後５秒から６０秒で雰囲気温度
にまで下がるように溶接線、又は／及び、溶接線近傍を
冷却することを特徴とする溶接変形防止方法。 - 【請求項５】 金属薄板のＴ型又は突き合わせ接合の
際、溶接仕上がり後に溶接線に直交する断面における前
記金属薄板の水平を保つように、前記溶接点の両側前後
で前記金属薄板を挟んで拘束しつつ溶接し、溶接線温度
が溶接直後５秒から６０秒で雰囲気温度にまで下がるよ
うに溶接線、又は／及び、溶接線近傍を冷却しつつ、溶
接線温度が雰囲気温度に下がるまで、前記拘束を継続し
て行うことを特徴とする溶接変形防止方法。 - 【請求項６】 金属薄板のＴ型又は突き合わせ接合の際
の溶接点の両側の前記拘束がビード幅の２／√２倍以内
で行われることを特徴とする請求項１、３、５記載の溶
接変形防止方法。 - 【請求項７】 前記金属薄板はアルミニウム又はアルミ
ニウム合金である請求項１乃至６の溶接変形防止方法。 - 【請求項８】 金属薄板のＴ型又突き合わせの接合の
際、溶接点の両側で、ビード幅の２／√２倍以内を表裏
で挟むように拘束する拘束手段と、溶接線温度が溶接直
後５秒から６０秒で雰囲気温度にまで下がるように、溶
接線、又は／及び、溶接線近傍を冷却する冷却手段とを
備え、前記拘束手段が、溶接に先行して金属薄板を拘束
するように溶接点の前方、及び、溶接直後の溶接線温度
が雰囲気温度に下がるまで金属薄板を拘束するように溶
接点の後方に配設されていることを特徴とする溶接変形
防止装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11435294A JPH07290269A (ja) | 1994-04-28 | 1994-04-28 | 薄板溶接の溶接変形防止方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11435294A JPH07290269A (ja) | 1994-04-28 | 1994-04-28 | 薄板溶接の溶接変形防止方法及びその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07290269A true JPH07290269A (ja) | 1995-11-07 |
Family
ID=14635600
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11435294A Pending JPH07290269A (ja) | 1994-04-28 | 1994-04-28 | 薄板溶接の溶接変形防止方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07290269A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103464948A (zh) * | 2013-09-06 | 2013-12-25 | 江苏师范大学 | 一种试板焊接工装 |
| CN116100213A (zh) * | 2023-04-11 | 2023-05-12 | 四川科新机电股份有限公司 | 一种大型不锈钢薄板焊接防变形装置及方法 |
-
1994
- 1994-04-28 JP JP11435294A patent/JPH07290269A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103464948A (zh) * | 2013-09-06 | 2013-12-25 | 江苏师范大学 | 一种试板焊接工装 |
| CN103464948B (zh) * | 2013-09-06 | 2015-08-19 | 江苏师范大学 | 一种试板焊接工装 |
| CN116100213A (zh) * | 2023-04-11 | 2023-05-12 | 四川科新机电股份有限公司 | 一种大型不锈钢薄板焊接防变形装置及方法 |
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