JPH07299563A - 構造材に対するスタッド溶接方法及びスタッド付き構造材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 装飾用パネル材として、又、所定以上の強度
を必要とする構造用パネル材として優れた外観を呈する
と共に、十分な溶接強度を有して信頼性の向上をも図り
得るようにする。 【構成】 溶接装置１０１の溶接すべきスタッド１０２
を装填するチャッキング部２に対し、溶接対象箇所の周
辺部を外部雰囲気から密閉，又はほぼ密閉して区分し得
る閉ざされた雰囲気空間，又はほぼ閉ざされた雰囲気空
間４を構成すると共に、該雰囲気空間４内を所要純度の
不活性ガス雰囲気に維持した状態でスタッド溶接を行な
い、溶接止着部の機械的特性を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、構造材に対するスタッ
ド溶接方法，及びスタッド付き構造材に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、例えば、建築用，モニュメン
ト用等の一般構造物の内で、内，外装に適用するパネル
材及びその下地材等（以下、パネル材をもって代表す
る）にあっては、通常の場合、その板厚が１．０〜４．
０ｍｍ程度のアルミ板，アルミ合金板（以下、アルミ板
をもって代表する）による板材，もしくは型材が多く使
用される。又、一方では、この種のパネル材として、そ
の耐蝕性，発色性等が優れているという点で、チタン
板，チタン合金板（以下、チタン板をもって代表する）
の使用が急増しており、該パネル材として用いるチタン
材については、これが高価であることから、通常では、
板厚１．５ｍｍ程度の薄板を中心にして使用されてい
る。

【０００３】従来の場合、このように内，外装用のパネ
ル材としては、一般的に、夫々薄板が使用されているた
めに、実装に際しての所要強度を確保する必要上，図７
及び図８に見られる如く、適所に受け板３３を配して枠
組み構成された鋼材又はステンレス材からなる強度の高
い支持枠３２を用い、該支持枠３２に対して、ここでの
パネル材３１を取付け止着して補強するようにしてい
る。

【０００４】而して、前記支持枠３２に対するパネル材
３１の取付け止着については、通常の場合、前記パネル
材３１の裏面に対し、複数列に亘って所定方向へ所定間
隔毎に一連的に溶接した多数のスタッド３４を用い、該
各スタッド３４を支持枠３２の表面側該当箇所に穿孔し
た各取付け穴へ挿通させた状態で、これらを該支持枠３
２の裏面側から夫々にナット止めして行なうようにして
おり、このための従来のパネル材３１への各スタッド３
４の溶接は、次のようになされる。

【０００５】即ち、前記スタッド溶接に際しては、図９
を参照して、先ず、溶接ガン１０１側を“−（マイナ
ス）”極性に、且つアースケーブル側を“＋（プラ
ス）”極性に夫々接続させて正極性にするか、又は、こ
れとは反対に溶接ガン側を“＋”極性に接続させ、且つ
アースケーブル側を“−”極性に接続させて逆極性にし
ておく。次いで、溶接対象が、例えば、１０ｍ程度の長
尺のパネル材３１ａである場合には、溶接母材としての
該パネル材３１ａの裏面における一端部側，つまり、図
９では、左端部側からの第１のクランプ範囲３５ａ，ひ
いては、第１の溶接範囲を画成する各隅角の４ケ所に対
して前記アースケーブルを夫々にクランプ接続させてか
ら、該当範囲３５ａ内に複数列で夫々の各スタッド３４
ａを順次に溶接してゆき、該第１のクランプ範囲３５ａ
内での全溶接を終了した後、引続き、前記パネル材３１
ａの長手方向に沿いほぼパネル幅相当の間隔で、第２の
クランプ範囲３５ｂ，第３のクランプ範囲３５ｃ，‥‥
第ｎのクランプ範囲３５ｎというように、次第に他端部
側へ溶接範囲を移行させるようにし、同様な溶接作業を
順次継続的に実行することにより、該パネル材３１ａの
裏面側の全面に亘った所定箇所毎に所要のクラッド溶接
を行なうのである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ように裏面側の全面複数列に多数のスタッドを所定間隔
毎に一連的に溶接させた従来のパネル材においては、次
のような種々の問題点が派生する。

【０００７】即ち、パネル材の表面側には、パネル裏面
側での各スタッド溶接位置に対応して夫々に溶接歪みが
顕著に現われると共に、該パネル材の全体構成について
も凹凸に弯曲することになるもので、このために、外観
形態が著るしく損なわれてしまうという，この種のパネ
ル材，特に、装飾用パネル材にとっては致命的ともなり
かねない極めて大きな課題が残される。そして又、これ
らの溶接歪み，全体の弯曲等の装飾用パネル材としての
不利な各点については、たとえ、支持枠の強度を一層増
加させたとしても、或は、該支持枠の受け板箇所を増設
したところで、何ら解消できるものではなくて、パネル
材としての品質向上を図ることが困難であるばかりか、
必然的に製造コストも高くなる上に、重量の増加に伴っ
て取扱い時の作業性が悪化する等の種々の欠点を有する
ものであった。

【０００８】又、一方では、前記パネル材としてのアル
ミ板，又はチタン板の夫々，特に、チタン板において
は、溶接時に発生するアークの磁気吹き作用が極めて強
く、ここでのスタッド溶接位置がパネル材の端部に近接
している場合、例えば、該パネル材の端部から３０ｍｍ
以内に位置する場合とか、或は該パネル材の板幅が、例
えば、６０ｍｍ以内のように狭い場合、ないしは各アー
スクランプの位置が、溶接位置に近接している場合等に
あっては、夫々に該磁気吹き作用がより一層大きく作用
することになる。つまり、図１０(a),(b) を参照して、
パネル材４１のパネル面にスタッド４２を溶接する際に
は、前記アークの磁気吹き作用のために、その溶接金属
４３がスタッド４１の一方の側，ここでは、右側方向に
のみ片寄ってしまい、他方の側では溶け込み不足を生じ
て良好な溶接をなし得なくなるという不都合がある。

【０００９】更に、ここでのスタッド溶接が、大気中で
高温下で行なわれるために、酸化性の強いパネル材とし
てのアルミ板，チタン板では、その溶接作業に際しての
充電電圧，コンデンサ容量，ギャップ調整等の溶接条件
が不適当であると、溶融された溶接金属の飛散が激し
く、且つ酸化音も大きくて、発生する火花が眼に入る惧
れがある等の安全面上での課題もあり、他の面では、溶
接部の酸化に伴う脆化が進行するほかに、溶接金属中へ
の非金属介在物等の巻き込みも促進されることになっ
て、前記磁気吹きによる溶け込み不足に加え、該当溶接
部における溶接強度のバラツキ等，つまりは機械的強度
の低下が著るしくて信頼性にも欠けることになるもので
あった。

【００１０】以上のように、従来のアルミ板，チタン板
に対するスタッド溶接においては、溶接歪み等の発生に
合わせて溶接強度のバラツキとか低下を極めて生じ易
く、しかも、一般的に溶接強度を確認するためには、破
壊試験以外に手段がない等のこともあって、例えば、鉄
鋼板に対するスタッド溶接に比較するとき、その使用範
囲が自ら限定されることになるというのが現状である。
つまり、このような理由によって、対象となるパネル材
の材質が、これらのアルミ板，チタン板である場合、現
時点では、これらを２次的強度分担用として、単に、建
築用の装飾パネル材等の分野に使用されるのみであっ
て、特に、あらためては所定以上の強度を必要とする構
造材等の分野への利用が不可能なものであった。

【００１１】本発明は、従来のこのような問題点を解消
するためになされたもので、その目的とするところは、
装飾用パネル材としては勿論，所定以上の強度を必要と
する構造用パネル材として優れた外観を呈すると共に、
十分な溶接強度を有して信頼性の向上をも図り得るよう
にした構造材に対するスタッド溶接方法，及びスタッド
付き構造材，こゝでは、建築用パネル材等を含んで、一
般構造材等にも容易に適用可能なアルミ板，チタン板を
用いた構造材に対するスタッド溶接方法，及びスタッド
付き構造材を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明に係る構造材に対するスタッド溶接方法，及
びスタッド付き構造材は、溶接対象箇所の周辺部を不活
性ガス雰囲気に維持した状態で溶接操作をなし得るよう
にするもので、具体的には、溶接すべきスタッドを装填
保持するチャッキング部の周辺部に閉ざされた雰囲気空
間を構成し、該閉ざされた雰囲気空間内を所要純度のア
ルゴンガス雰囲気に維持してスタッド溶接を行ない得る
ようにした溶接ガンを用いる。

【００１３】即ち、本発明の第１の発明は、溶接装置の
溶接操作を行う先端部のチャッキング部に溶接すべきス
タッドを装填保持した上で、既設構造部の構造材をも含
む各種構造材の溶接対象箇所に対し、該スタッドを突き
当て溶接するスタッド溶接方法において、前記溶接装置
の溶接すべきスタッドを装填するチャッキング部に対
し、前記溶接対象箇所の周辺部を外部雰囲気から密閉，
又はほぼ密閉して区分し得る閉ざされた雰囲気空間，又
はほぼ閉ざされた雰囲気空間を構成すると共に、該雰囲
気空間内を所要純度の不活性ガス雰囲気に維持した状態
でスタッド溶接を行なうことを特徴とする構造材に対す
るスタッド溶接方法である。

【００１４】又、本発明の第２の発明は、構造材の所要
対象箇所にスタッドを溶接止着してなるたスタッド付き
構造材であって、前記対象箇所に対するスタッドの溶接
止着が、該対象箇所の周辺部を外部雰囲気から密閉，又
はほぼ密閉して区分された不活性ガス雰囲気下でなさ
れ、該溶接止着の機械的特性が改善されていることを特
徴とするスタッド付き構造材である。

【００１５】

【作用】従って、本発明によれば、スタッド溶接が限定
された不活性ガス雰囲気中でなされることから、そのア
ーク及び溶融池が、常に該不活性ガスによって十分に保
護され、且つ溶接時のアークの安定性が効果的に確保さ
れるもので、この結果、構造材におけるスタッド溶接部
の機械的特性が向上されると共に、金属間接合が極めて
容易になる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明に係る構造材に対するスタッド
溶接方法，及びスタッド付き構造材の実施例につき、図
面を参照して詳細に説明する。

【００１７】図１は、本発明の一実施例を適用する好ま
しい溶接装置，ここでは、溶接ガンの要部構成の概要を
示す側面図であり、図２(a),(b) は、同溶接ガンにおけ
る先端溶接操作部の周辺部にアルゴンガス雰囲気を設定
するためのガス封入容器の一部を切り欠いて示す拡大側
面図，及び平面図である。又、図３(a),(b) は、同溶接
装置によってパネル材上にスタッドを溶接した状態を示
す側面図，及び平面図である。更に、図４は、同溶接装
置におけるスタッドの下端面及び各案内杆の先端面間の
間隔と、該スタッドの下端面及びパネル材の表面間のギ
ャップ量との関係を示す側面説明図である。

【００１８】先ず最初に、図１に示す溶接ガン１０１の
構成において、符号１は把持ハンドル１ａを有する溶接
ガン本体であり、２は溶接対象母材としてのパネル材に
溶接すべきスタッド１０２を挿着保持すると共に、調整
可能なバネ等の弾圧力によって該溶接ガン本体１に対し
て、この場合、矢印ａに示す上下方向に一定ストローク
相当分だけ進退作動し得るようにしたチャッキング手
段、３は該チャッキング手段２の進退作動を制御するト
リガーボタンである。

【００１９】又、４は、前記チャッキング手段２を上方
から受け入れ、且つ前記スタッド１０２を装填保持した
状態の該チャッキング手段２の外周囲を取り囲むように
して配置されると共に、前記溶接ガン本体１から下方へ
等分割で垂設される３本の各案内杆５に取り付けられた
円筒状のガス封入容器であって、後述するように、溶接
対象箇所の周辺部を外部雰囲気から密閉，又はほぼ密閉
区分して閉ざされた雰囲気空間，又はほぼ閉ざされた雰
囲気空間を構成し得るようになっており、該ガス封入容
器４の外周部には、内壁面に多数のガス噴出孔４ａを開
口した円環状のガス導入室４ｂが形成され、該ガス導入
室４ｂ内に対して、図示しない電磁弁で開閉制御される
ガス導入管６を介し、外部から不活性ガス，ここでは、
アルゴンガスが導入され、且つ該導入されたアルゴンガ
スを各ガス噴出孔４ａから噴出させ得るようになってい
る。

【００２０】ここで、図５には、スタッド（溶接ガン１
０１）側が“−”極性，パネル材１０３側が“＋”極性
による正極性の場合，又、図６には、これとは逆にスタ
ッド（溶接ガン１０１）側が“＋”極性，パネル材１０
３側が“−”極性である逆極性の場合の夫々アルゴンガ
ス雰囲気中におけるアークの状態を示してある。

【００２１】即ち、図５に示す正極性の場合には、スタ
ッド１０２の下面（溶接面）部から熱電子が対象溶接母
材であるパネル材１０３に向かって飛び出すとき、同下
面部でのエネルギーを奪うために、該当部分の溶接面を
過熱且つ脆化させずに済み、併せて、アークの安定性と
集中性とが改善されるため、磁気吹き現象による溶接金
属の片寄り防止が達成されると共に、該溶接金属の溶け
込み深さの増大，ないしは溶接時の充電々圧の低減等を
含んで、溶接強度の増加と、溶接による歪み発生の低減
とが夫々可能になり、この場合は、特に、溶融点が約６
６０℃程度と低く、且つ熱伝導率が０．５３cal/cm².S.
deg と高いアルミ板に適用して頗る効果的である。

【００２２】又、図６に示す逆極性の場合には、前記正
極性の場合とは反対に、スタッド１０２の溶接面が加熱
され、且つパネル材１０３の溶接面の熱が奪われると共
に、アークが広がって溶け込み深さが浅くなるもので、
このため、溶融点が高くて熱伝導率が低く、磁気吹き現
象の著るしいチタン板に適用されて、ここでは磁気吹き
現象による溶接金属の片寄り防止，溶け込み深さの減少
による歪みの発生防止を図り得るのである。

【００２３】続いて、前記溶接装置を使用した溶接手段
について述べる。

【００２４】先ず、溶接条件についてであるが、この種
のスタッド溶接の良否を決定する主な要因としては、溶
接装置におけるコンデンサ容量，充電々圧，ギャップ
（溶接開始直前における構造材，ここでは、パネル材１
０３の表面とスタッド１０２の下端面との間の間隔ｂに
該当する），及びアース側（パネル材１０３）コードと
溶接ガン１０１側コードとの“＋”，“−”極性等があ
り、これらを後述するように夫々設定した上で、引き続
き、従来の溶接ガンを用いた場合と全く同様に溶接操作
して所期のスタッド溶接を実行するのである。

【００２５】先にも述べたように、本実施例に係るスタ
ッド溶接方法では、前記パネル材１０３としてアルミ板
及びチタン板を主眼とするが、該アルミ板，チタン板の
場合には、ステンレス，鋼等の金属に比較するとき、大
気中で行なわれる溶接時の酸化が著るしいことが知られ
ており、一方のアルミ板にあっては、熱伝導率が大きく
て溶融点が低い等の属性を有するのに対し、他方のチタ
ン板にあっては、これとは反対に、熱伝導率が小さくて
溶融点が高い等の属性を有している。

【００２６】図１１として示す表１は、本実施例方法に
おける溶接条件の具体例について、従来方法の場合に対
比させたものである。

【００２７】一般的に、充電々圧を大きくした場合に
は、溶接部の過熱による酸化脆化と、溶接金属の飛散に
よる溶接強度の著るしい低下と、歪み発生との夫々の原
因になることが知られている。そこで、本実施例の場合
には、前記表１からも分かるように、従来の場合より
も、充電々圧を低い範囲に設定することによって、溶接
金属の特性向上とアークの安定化による溶接金属の片寄
りとが改善され、且つ溶け込み不足もまた解消されるの
である。

【００２８】即ち、該表１に示した本実施例では、アー
クの安定による磁気吹き現象が効果的且つ良好に抑制さ
れて、溶接対象のアルミ板，チタン板が共に、その充電
々圧を従来方法よりも、夫々に１５Ｖ，２５Ｖ程度まで
低く設定し得るのである。

【００２９】而して、従来方法では、先にも述べたよう
に、スタッドの溶接位置がパネル材（溶接対象母材）の
端部から、例えば、約３０ｍｍ程度まで接近している
か、或はアース用クランプ位置に接近している場合にあ
っては、これらのアルミ板とチタン板，特に、チタン板
に関して、その磁気吹き作用が大きくて溶接金属の片寄
りを生じ、これによって溶け込み不良を発生する。又、
充電々圧が多少とも高くなると、溶接金属が過熱され、
空気中の酸素との酸化によって火花となり、これが大き
な酸化音を伴って一方の側に飛散されるもので、このよ
うな現象に伴い、図１０(a),(b) に見られるように、該
飛散方向と反対の側が溶着されずに融合不良を生じ、該
当部分での応力集中と、それに、酸化性雰囲気の中で
は、該不良部を中心にして侵蝕が進行することとから、
該当部分に自然破壊を生ずるという危険性がある。更
に、スタッド溶接が空気中で行なわれるために、酸化性
の著るしいアルミ板及びチタン板は、酸化によって溶接
金属の特性が劣化し、且つ酸化物の介在によって溶接強
度が低下することになる。

【００３０】このような従来方法に対して、本実施例方
法においては、その溶接自体がアルゴンガスの雰囲気中
で行なわれることから、アークの安定性と集中性，及び
溶接金属の特性が次のように改善される。

【００３１】即ち、溶接がアルゴンガスの雰囲気中で行
なわれるために、酸化による火花の飛散が阻止されて、
酸化音がなくなり、且つ溶接金属の酸化に伴う脆化と、
溶接部への酸化物の混入，介在等を防止できて、その機
械的特性を著るしく向上し得るのである。

【００３２】図１２として示す表２は、アルミ板を用い
たパネル材への本実施例方法によるスタッドの溶接状態
を、又、図１３として示す表３は、同様にチタン板を用
いたパネル材へのスタッドの溶接状態を夫々に目視検査
した結果を良品率で表わしたものである。各場合共に、
該目視検査の基準は、図３(a) の状態のものを良品と
し、図１０(a),(b) の状態のものを不良品として判断し
ており、又、溶接条件については、夫々の各充電々圧別
と各正，逆極性別のみを示し、その他は同一であるもの
とした。

【００３３】即ち、ここでは一例として、表２の正極性
の場合についてみると、本実施例方法では、７０Ｖ〜９
０Ｖの広い範囲で良品率がほぼ１００％であるのに対
し、従来方法では、９０Ｖ付近においてのみかろうじて
１００％付近に達することが分かる。そして、このこと
は、この種の溶接操作が工場内等で行われる場合、周辺
部で稼働される他の機械装置の作動に影響されることで
比較的電圧変動が激しい点を考慮するとき、本実施例方
法が如何に良好なものであるかが明らかである。なお、
この点は、表２の逆極性，及び表３の正及び逆極性の各
場合についても殆んど同様である。

【００３４】又、図１４として示す表４は、アルミ板を
用いたパネル材への本実施例方法によるスタッドの溶接
を、又、図１５として示す表５は、同様にチタン板を用
いたパネル材へのスタッドの溶接を夫々に溶接強度で表
わしたものである。ここでも、各場合共に、溶接条件に
ついては、夫々の各充電々圧別と各正，逆極性別のみを
示し、その他は同一であるものとした。

【００３５】即ち、ここでは一例として、表４の正極性
の場合についてみると、本実施例方法では、７０Ｖ〜８
０Ｖの広い範囲で高い溶接強度が保証され、且つその標
準偏差についても従来方法に比較して１９〜２６％と低
く、溶接強度の信頼性の高いことを示しており、この点
は、表４の逆極性，及び表５の正及び逆極性の各場合に
ついても殆んど同様である。

【００３６】従って、本実施例によるときは、前記各溶
接条件の設定により、パネル材に対するスタッド溶接と
して、溶接部に十分な強度と優れた外観とを与えること
ができる。

【００３７】次に、図１６（顕微鏡写真１），図１７
（顕微鏡写真２），及び図１８（顕微鏡写真３）は、チ
タン板上にスタッドを溶接した場合の各溶接部Ａ及びチ
タン板底部Ｂにおける金属組織の顕微鏡写真を夫々に示
している。

【００３８】先ず、図１６として示す顕微鏡写真１は、
従来方法による溶接部の金属組織の状態を表わすもの
で、この場合は、磁気吹きによって切り欠き状の融合不
良部を生じており、ここでは、該切り欠き部への応力集
中と切り欠きに沿った腐蝕の進行とが危惧される。

【００３９】又、図１７として示す顕微鏡写真２は、同
様に、従来方法による溶接部の金属組織の状態を表わす
もので、この場合は、溶接部に混入された酸化物の介在
があり、ここでは、該酸化物の介在によって溶接強度が
著るしく低下されることになる。

【００４０】次に、図１８として示す顕微鏡写真３は、
本実施例方法による溶接部の金属組織の状態を表わすも
ので、この場合は、溶接部における溶接が良好になされ
ると共に、外観的にも、溶接部がきれいな状態に仕上が
っており、この結果、前記従来方法でのような応力集
中，腐蝕の進行，及び強度低下等をもたらす惧れが全く
解消される。

【００４１】以上のように、本実施例においては、アル
ミ板，チタン板に対するスタッド溶接をアルゴンガス雰
囲気中で行なうことによって、次のような種々の効果が
得られる。即ち、(a) 特に、酸化性の強いアルミ板，チ
タン板の溶接熱による酸化を防止でき、溶接部における
金属相互間の機械的諸特性（抗張力，衝撃値，伸び等）
が飛躍的に向上すること，(b) 磁気吹き現象による溶接
金属の片寄りに伴った溶け込み不良が防止されて溶接強
度を格段に高め得ること，(c) アークの安定による溶接
時の充電々圧の低減に伴った歪みの発生を良好に防止で
きること，及び(d) スタッド溶接の信頼性向上による構
造材としての活用が可能になって、用途の拡大を図り得
ること，等の夫々である。

【００４２】なお、以上、実施例の説明においては、ア
ルミ板，アルミ合金板，又はチタン板，チタン合金板を
用いたパネル材を含む構造材を溶接対象例にして述べた
が、これは、本発明の場合、該アルミ板，アルミ合金
板，又はチタン板，チタン合金板を用いたパネル材に適
用して最も効果が顕著であるというのに過ぎず、その他
の，例えば、ステンレス板，或は銅板，銅合金板等に対
するスタッド溶接に適用しても同様な作用，効果を得ら
れることは勿論であり、必要に応じては、既設の同種構
造部に対して適用することも可能である。又、前記実施
例では、雰囲気空間をガス封入容器によって構成してい
るが、その他の構成手段を採用してもよく、導入される
不活性ガスについても必ずしもアルゴンガスにのみ限ら
れず、且つ溶接装置としても溶接ガン以外の溶接手段で
あってもよい。更に、前記実施例で示した具体的数値
は、本発明方法の範囲を限定的に特定するものではな
く、必要に応じて適宜に選択設定することができる。

【００４３】

【発明の効果】以上、実施例によって詳述したように、
本発明の構造材に対するスタッド溶接方法においては、
溶接装置の溶接操作を行なう先端チャッキング部に溶接
すべきスタッドを装填保持した状態で、既設構造部の構
造材をも含む各種構造材の溶接対象箇所に対して、該ス
タッドを突き当て溶接する際に、溶接装置の溶接すべき
スタッドを装填するチャッキング部に対して、溶接対象
箇所の周辺部を外部雰囲気から密閉，又はほぼ密閉して
区分し得る閉ざされた雰囲気空間，又はほぼ閉ざされた
雰囲気空間を設けた上で、該雰囲気空間内を所要純度の
不活性ガス雰囲気に維持した状態でスタッド溶接を行な
うようにし、又、本発明のスタッド付き構造材において
は、このように対象箇所に対するスタッドの溶接止着
が、該対象箇所の周辺部を外部雰囲気から密閉，又はほ
ぼ密閉して区分された不活性ガス雰囲気下でなされるか
ら、溶接該当部でのアーク及び溶融池が、常に該不活性
ガスによって十分に保護されるもので、この結果、溶接
時のアークの安定性が効果的に確保されることになり、
この結果、得られる構造材におけるスタッド溶接部の機
械的特性，殊に、安定した溶接による溶接強度の格段な
向上，歪み等の解消による高品質な表面の実現，下地材
等の補強材を必要としないことによる構造自体の単純化
及び軽量化と製造コストの低減が果たされ、且つこれに
加えて、金属間接合が極めて容易になるという優れた特
長がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例方法を適用する好ましい溶接
装置全体の概要構成を示す要部を切り欠いた側面図であ
る。

【図２】(a),(b) は、同溶接装置における溶接ガンの先
端スタッド周辺部にアルゴンガス雰囲気を設定するため
のガス封入容器の一部を切り欠いて示す拡大側面図，及
び平面図である。

【図３】(a),(b) は、同溶接装置によってパネル材上に
スタッドを溶接した状態を示す側面図，及び平面図であ
る。

【図４】同溶接装置におけるスタッドの下端面，及び各
案内棒の先端間の間隔と、該スタッドの下端面，及びパ
ネル材の表面間のギャップ量との関係を示す側面説明図
である。

【図５】同溶接時においてスタッド（溶接ガン）側を
“−”極性，パネル材側を“＋”極性に夫々接続させた
正極性の場合のアルゴンガス雰囲気中におけるアークの
状態を示す模式説明図である。

【図６】同溶接時においてスタッド（溶接ガン）側を
“＋”極性，パネル材側を“−”極性に夫々接続させた
逆極性の場合のアルゴンガス雰囲気中におけるアークの
状態を示す模式説明図である。

【図７】従来の支持枠で補強された内，外装用パネル材
の概要構成を模式的に示す正面図である。

【図８】同内，外装用パネル材における要部構成の概要
を拡大して示す部分縦断面図である。

【図９】同内，外装用パネル材に対するスタッド溶接の
態様，及び溶接手順の概要を示す模式説明図である。

【図１０】(a),(b) は、同従来の内，外装用パネル材へ
のスタッド溶接の状態を示す側面図，及び平面図であ
る。

【図１１】本実施例方法における溶接条件の具体例につ
いて、従来方法の場合に対比させて示す表（表１）であ
る。

【図１２】本実施例方法によるアルミ板を用いたパネル
材へのスタッドの溶接状態を目視検査した結果を良品率
で表わした表（表２）である。

【図１３】本実施例方法によるチタン板を用いたパネル
材へのスタッドの溶接状態を目視検査した結果を良品率
で表わした表（表３）である。

【図１４】本実施例方法によるアルミ板を用いたパネル
材へのスタッドの溶接を溶接強度で表わした表（表４）
である。

【図１５】本実施例方法によるチタン板を用いたパネル
材へのスタッドの溶接を溶接強度で表わした表（表５）
である。

【図１６】従来方法による溶接部の融合不良部を生じた
金属組織の状態を表わす顕微鏡写真（顕微鏡写真１）で
ある。

【図１７】従来方法による溶接部の酸化物介入を生じた
金属組織の状態を表わす顕微鏡写真（顕微鏡写真２）で
ある。

【図１８】本実施例方法による溶接部の金属組織の状態
を表わす顕微鏡写真（顕微鏡写真３）である。

【符号の説明】 １０１ 溶接ガン １０２ スタッド １０３ パネル材 １ 溶接ガン本体 １ａ 把持ハンドル ２ チャッキング手段 ３ トリガーボタン ４ ガス封入容器 ４ａ ガス噴出孔 ４ｂ ガス導入室 ５ 案内杆 ６ ガス導入管

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成６年９月７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２６】表１は、本実施例方法における溶接条件の
具体例について、従来方法の場合に対比させたものであ
る。

【表１】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３２】表２は、アルミ板を用いたパネル材への本
実施例方法によるスタッドの溶接状態を、又、表３は、
同様にチタン板を用いたパネル材へのスタッドの溶接状
態を夫々に目視検査し、その結果を良品率で表わしたも
のである。

【表２】

【表３】 各場合共に、該目視検査の基準は、図３(a) の状態のも
のを良品とし、図１０(a),(b) の状態のものを不良品と
して判断しており、又、溶接条件については、夫々の各
充電々圧別と各正，逆極性別のみを示し、その他は同一
であるものとした。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３４】又、表４は、アルミ板を用いたパネル材へ
の本実施例方法によるスタッドの溶接を、又、表５は、
同様にチタン板を用いたパネル材へのスタッドの溶接を
夫々に溶接強度で表わしたものである。

【表４】

【表５】 ここでも、各場合共に、溶接条件については、夫々の各
充電々圧別と各正，逆極性別のみを示し、その他は同一
であるものとした。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３７】次に、図１１（顕微鏡写真１），図１２
（顕微鏡写真２），及び図１３（顕微鏡写真３）は、チ
タン板上にスタッドを溶接した場合の各溶接部Ａ及びチ
タン板底部Ｂにおける金属組織の顕微鏡写真を夫々に示
している。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３８】先ず、図１１として示す顕微鏡写真１は、
従来方法による溶接部の金属組織の状態を表わすもの
で、この場合は、磁気吹きによって切り欠き状の融合不
良部を生じており、ここでは、該切り欠き部への応力集
中と切り欠きに沿った腐蝕の進行とが危惧される。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３９】又、図１２として示す顕微鏡写真２は、同
様に、従来方法による溶接部の金属組織の状態を表わす
もので、この場合は、溶接部に混入された酸化物の介在
があり、ここでは、該酸化物の介在によって溶接強度が
著るしく低下されることになる。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４０】次に、図１３として示す顕微鏡写真３は、
本実施例方法による溶接部の金属組織の状態を表わすも
ので、この場合は、溶接部における溶接が良好になされ
ると共に、外観的にも、溶接部がきれいな状態に仕上が
っており、この結果、前記従来方法でのような応力集
中，腐蝕の進行，及び強度低下等をもたらす惧れが全く
解消される。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例方法を適用する好ましい溶接
装置全体の概要構成を示す要部を切り欠いた側面図であ
る。

【図２】(a),(b) は、同溶接装置における溶接ガンの先
端スタッド周辺部にアルゴンガス雰囲気を設定するため
のガス封入容器の一部を切り欠いて示す拡大側面図，及
び平面図である。

【図３】(a),(b) は、同溶接装置によってパネル材上に
スタッドを溶接した状態を示す側面図，及び平面図であ
る。

【図４】同溶接装置におけるスタッドの下端面，及び各
案内棒の先端間の間隔と、該スタッドの下端面，及びパ
ネル材の表面間のギャップ量との関係を示す側面説明図
である。

【図５】同溶接時においてスタッド（溶接ガン）側を
“−”極性，パネル材側を“＋”極性に夫々接続させた
正極性の場合のアルゴンガス雰囲気中におけるアークの
状態を示す模式説明図である。

【図６】同溶接時においてスタッド（溶接ガン）側を
“＋”極性，パネル材側を“−”極性に夫々接続させた
逆極性の場合のアルゴンガス雰囲気中におけるアークの
状態を示す模式説明図である。

【図７】従来の支持枠で補強された内，外装用パネル材
の概要構成を模式的に示す正面図である。

【図８】同内，外装用パネル材における要部構成の概要
を拡大して示す部分縦断面図である。

【図９】同内，外装用パネル材に対するスタッド溶接の
態様，及び溶接手順の概要を示す模式説明図である。

【図１０】(a),(b) は、同従来の内，外装用パネル材へ
のスタッド溶接の状態を示す側面図，及び平面図であ
る。

【図１１】従来方法による溶接部の融合不良部を生じた
金属組織の状態を表わす顕微鏡写真（顕微鏡写真１）、
及びその撮影部位を示す図である。

【図１２】従来方法による溶接部の酸化物介入を生じた
金属組織の状態を表わす顕微鏡写真（顕微鏡写真２）、
及びその撮影部位を示す図である。

【図１３】本実施例方法による溶接部の金属組織の状態
を表わす顕微鏡写真（顕微鏡写真３）、及びその撮影部
位を示す図である。

【符号の説明】 １０１ 溶接ガン １０２ スタッド １０３ パネル材 １ 溶接ガン本体 １ａ 把持ハンドル ２ チャッキング手段 ３ トリガーボタン ４ ガス封入容器 ４ａ ガス噴出孔 ４ｂ ガス導入室 ５ 案内杆 ６ ガス導入管 ─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成６年９月７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図７】

【図８】

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

【図５】

【図６】

【図９】

【図１０】

【図１１】

【図１２】

【図１３】

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 9/23 Ｆ 8315−4Ｅ Ｇ 8315−4Ｅ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶接装置の溶接操作を行う先端部のチャ
   ッキング部に溶接すべきスタッドを装填保持した上で、
   既設構造部の構造材を含む各種構造材の溶接対象箇所に
   対し、該スタッドを突き当て溶接するスタッド溶接方法
   において、 前記溶接装置の溶接すべきスタッドを装填するチャッキ
   ング部に対し、前記溶接対象箇所の周辺部を外部雰囲気
   から密閉，又はほぼ密閉して区分し得る閉ざされた雰囲
   気空間，又はほぼ閉ざされた雰囲気空間を構成すると共
   に、該雰囲気空間内を所要純度の不活性ガス雰囲気に維
   持した状態でスタッド溶接を行なうことを特徴とする構
   造材に対するスタッド溶接方法。
2. 【請求項２】 前記雰囲気空間が、前記溶接装置の本体
   からチャッキング部の周囲に延出された案内杆に取付け
   られて、前記溶接対象箇所の周辺部を外部雰囲気から密
   閉，又はほぼ密閉区分するガス封入容器によって構成さ
   れていることを特徴とする請求項１に記載の構造材に対
   するスタッド溶接方法。
3. 【請求項３】 前記不活性ガスが、アルゴンガスである
   ことを特徴とする請求項１又は２の何れかに記載の構造
   材に対するスタッド溶接方法。
4. 【請求項４】 前記構造材が、アルミ板，アルミ合金板
   を用いたパネル材であり、スタッド側を“−”極性に、
   パネル材側を“＋”極性に夫々接続した正極性条件によ
   って溶接することを特徴とする請求項１ないし３の何れ
   かに記載の構造材に対するスタッド溶接方法。
5. 【請求項５】 前記構造材が、チタン板，チタン合金板
   を用いたパネル材であり、スタッド側を“＋”極性に、
   パネル材側を“−”極性に夫々接続した逆極性条件によ
   って溶接することを特徴とする請求項１ないし３の何れ
   かに記載の構造材に対するスタッド溶接方法。
6. 【請求項６】 構造材の所要対象箇所にスタッドを溶接
   止着してなるたスタッド付き構造材であって、 前記対象箇所に対するスタッドの溶接止着が、該対象箇
   所の周辺部を外部雰囲気から密閉，又はほぼ密閉して区
   分された不活性ガス雰囲気下でなされ、該溶接止着の機
   械的特性が改善されていることを特徴とするスタッド付
   き構造材。
7. 【請求項７】 前記構造材が、アルミ板，アルミ合金板
   又はチタン板，チタン合金板を用いたパネル材であるこ
   とを特徴とする請求項６に記載のスタッド付き構造材。