JPH08257784A - 溶接用開先及びアルミニウム材料の溶接方法 - Google Patents
溶接用開先及びアルミニウム材料の溶接方法Info
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- JPH08257784A JPH08257784A JP9306695A JP9306695A JPH08257784A JP H08257784 A JPH08257784 A JP H08257784A JP 9306695 A JP9306695 A JP 9306695A JP 9306695 A JP9306695 A JP 9306695A JP H08257784 A JPH08257784 A JP H08257784A
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- welded
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 溶接速度を上げても十分な溶込みが得られ、
通常溶接速度では入熱量の低減が可能な開先を提供す
る。 【構成】 相互に接合されるアルミニウム材料１０，２
０の接合部端面１１，２１に、複数の凹凸がつけられた
開先１５を形成する。接合部端面１１，２１は、何れか
一方又は双方を傾斜面とする。凹凸は、複数の突条
（ａ），点状突起（ｂ）又はローレット溝（ｃ）によっ
て形成される。この開先１５を付けたアルミニウム材料
は、溶接速度２〜７ｍ／分でＴＩＧ又はＭＩＧ溶接され
る。また、溶接速度を０．２〜１．２ｍ／分とすると
き、開先１５を付けることにより入熱量の低減が図られ
る。 【効果】 幅が狭く形状の揃ったビードが形成され、接
合強度及び外観の良好な溶接製品が得られる。
通常溶接速度では入熱量の低減が可能な開先を提供す
る。 【構成】 相互に接合されるアルミニウム材料１０，２
０の接合部端面１１，２１に、複数の凹凸がつけられた
開先１５を形成する。接合部端面１１，２１は、何れか
一方又は双方を傾斜面とする。凹凸は、複数の突条
（ａ），点状突起（ｂ）又はローレット溝（ｃ）によっ
て形成される。この開先１５を付けたアルミニウム材料
は、溶接速度２〜７ｍ／分でＴＩＧ又はＭＩＧ溶接され
る。また、溶接速度を０．２〜１．２ｍ／分とすると
き、開先１５を付けることにより入熱量の低減が図られ
る。 【効果】 幅が狭く形状の揃ったビードが形成され、接
合強度及び外観の良好な溶接製品が得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、アルミニウム材料の溶
接に適した溶接用開先及び溶接方法に関する。
接に適した溶接用開先及び溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】アルミニウム材料をＴＩＧ又はＭＩＧ溶
接する従来の溶接法では、ＪＩＳ Ｚ３６０４に規定さ
れているような溶加材料が使用され、被溶接材料の材質
や形状に応じて溶接電圧，溶接電流，溶接材料等を選定
している。そして、通常の条件下では、０．２〜１．２
ｍ／分の範囲に設定される。溶接電流としてパルス電流
を使用すると、特開平３−９９７８０号公報で紹介され
ているように、溶接速度を１．５〜１．７ｍ／分程度ま
で上げることができる。しかし、ＭＩＧ溶接では溶接速
度の向上に限界があるため、電子溶接ビーム等の高エネ
ルギー密度ビームを使用して溶接する場合もある。
接する従来の溶接法では、ＪＩＳ Ｚ３６０４に規定さ
れているような溶加材料が使用され、被溶接材料の材質
や形状に応じて溶接電圧，溶接電流，溶接材料等を選定
している。そして、通常の条件下では、０．２〜１．２
ｍ／分の範囲に設定される。溶接電流としてパルス電流
を使用すると、特開平３−９９７８０号公報で紹介され
ているように、溶接速度を１．５〜１．７ｍ／分程度ま
で上げることができる。しかし、ＭＩＧ溶接では溶接速
度の向上に限界があるため、電子溶接ビーム等の高エネ
ルギー密度ビームを使用して溶接する場合もある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ＴＩＧ及びＭＩＧ溶接
法で溶接速度を上げると、溶込みが不足し、一定した形
状に揃ったビードが得られ難い。また、被溶接材料と電
極との間に発生しているアークが不安定化することもあ
る。この点で、溶接速度は、前述した１ｍ／分前後の低
い速度に設定される。通常の低い溶接速度は、溶接線の
単位長さ当りの入熱量を大きくする。そのため、比較的
軟質のアルミニウム材料にあっては、熱歪みが発生し易
く、溶接後の形状が不良になり易い。熱変形を起こさな
いまでも、溶接されたアルミニウム材料に熱膨張・熱収
縮に起因し、機械的特性の低下や割れ等を発生させる原
因となる。他方、電子溶接ビーム等の高エネルギー密度
ビームを使用した溶接法は、高速化には適しているもの
の、専用設備に対する負担が大きく、イニシャルコスト
やランニングコスト等が高くなる。しかも、高エネルギ
ー密度ビームを使用した場合でも、溶接速度を過度に上
昇させると溶込み不足等の欠陥が発生し易くなる。更
に、板厚差の大きい材料の場合、ヒートバランスがとり
にくく、双方の材料の溶込み深さのコントロールが難し
く、溶接が困難であった。本発明は、このような問題を
解消すべく案出されたものであり、常用の溶接法である
ＴＩＧ又はＭＩＧ溶接法を採用し、溶込みが生じ易い開
先を形成することにより、溶接速度を上げた場合でも一
定形状に揃ったビードが形成され、従来と同等の溶接速
度で溶接する場合でも入熱量を小さくすることができ、
溶接後形状も良好なアルミニウム材料の溶接を可能にす
ることを目的とする。
法で溶接速度を上げると、溶込みが不足し、一定した形
状に揃ったビードが得られ難い。また、被溶接材料と電
極との間に発生しているアークが不安定化することもあ
る。この点で、溶接速度は、前述した１ｍ／分前後の低
い速度に設定される。通常の低い溶接速度は、溶接線の
単位長さ当りの入熱量を大きくする。そのため、比較的
軟質のアルミニウム材料にあっては、熱歪みが発生し易
く、溶接後の形状が不良になり易い。熱変形を起こさな
いまでも、溶接されたアルミニウム材料に熱膨張・熱収
縮に起因し、機械的特性の低下や割れ等を発生させる原
因となる。他方、電子溶接ビーム等の高エネルギー密度
ビームを使用した溶接法は、高速化には適しているもの
の、専用設備に対する負担が大きく、イニシャルコスト
やランニングコスト等が高くなる。しかも、高エネルギ
ー密度ビームを使用した場合でも、溶接速度を過度に上
昇させると溶込み不足等の欠陥が発生し易くなる。更
に、板厚差の大きい材料の場合、ヒートバランスがとり
にくく、双方の材料の溶込み深さのコントロールが難し
く、溶接が困難であった。本発明は、このような問題を
解消すべく案出されたものであり、常用の溶接法である
ＴＩＧ又はＭＩＧ溶接法を採用し、溶込みが生じ易い開
先を形成することにより、溶接速度を上げた場合でも一
定形状に揃ったビードが形成され、従来と同等の溶接速
度で溶接する場合でも入熱量を小さくすることができ、
溶接後形状も良好なアルミニウム材料の溶接を可能にす
ることを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の溶接用開先は、
その目的を達成するため、相互に接合されるアルミニウ
ム材料の接合部端面に複数の凹凸が形成されていること
を特徴とする。接合部端面は、傾斜面又は垂直面になっ
ている。凹凸は、突条，点状突起又はローレット溝等と
して接合部端面に形成される。複数の凹凸が接合部端面
に形成されたアルミニウム材料は、高速で溶接しようと
する場合にあっては、互いに突き合わされ、溶接速度２
〜７ｍ／分，好ましくは３〜５ｍ／分でＴＩＧ又はＭＩ
Ｇ溶接される。溶接時に、Ａｒガス，Ｈｅガス又はＡｒ
−Ｈｅ混合ガスを不活性ガスとして使用することが好ま
しい。この不活性ガスの使用により、溶接速度が２〜７
ｍ／分と高速であっても、ビード幅が狭く、溶込み深さ
の大きなビードが形成される。
その目的を達成するため、相互に接合されるアルミニウ
ム材料の接合部端面に複数の凹凸が形成されていること
を特徴とする。接合部端面は、傾斜面又は垂直面になっ
ている。凹凸は、突条，点状突起又はローレット溝等と
して接合部端面に形成される。複数の凹凸が接合部端面
に形成されたアルミニウム材料は、高速で溶接しようと
する場合にあっては、互いに突き合わされ、溶接速度２
〜７ｍ／分，好ましくは３〜５ｍ／分でＴＩＧ又はＭＩ
Ｇ溶接される。溶接時に、Ａｒガス，Ｈｅガス又はＡｒ
−Ｈｅ混合ガスを不活性ガスとして使用することが好ま
しい。この不活性ガスの使用により、溶接速度が２〜７
ｍ／分と高速であっても、ビード幅が狭く、溶込み深さ
の大きなビードが形成される。
【０００５】ＭＩＧ溶接は、溶接電流３０〜２８０Ａ及
び溶接電圧１０〜２９．５Ｖの溶接条件を採用すると
き、溶接速度が２〜７ｍ／分と高速であるにも拘らず、
安定した条件下で行われ、一定した幅をもつ溶接ビード
が形成される。使用される溶加材は、ＪＩＳ Ｚ３６０
４に示されているように被溶接材料との関係で選択さ
れ、幅の狭いビードを形成する上では直径０．６〜１．
６ｍｍの溶加材が好ましい。また、従来と同様に溶接速
度を０．２〜１．２ｍ／分とする場合にあっては、上記
溶接電流を最大３０％減少させた条件下で溶接し、開先
角度を小さくすることが好ましい。本発明に従った溶接
用開先では、たとえば図１に示すように被溶接材料１
０，２０の接合部端面１１，２１に開先１５を形成して
いる。接合部端面１１，２１には、突条（ａ），点状突
起（ｂ），ローレット溝（ｃ）等によって複数の凹凸１
２，２２を形成する。この場合、接合部端面に形成され
た凹凸の大きさ及び寸法は、開先深さをＬ（ｍｍ）とす
るとき、凹凸のピッチＰ（ｍｍ）及び高さｈ（ｍｍ）が
Ｐ＝Ｌ／（３〜５０）及びｈ＝Ｐ×（０．３〜５）の関
係を維持することが好ましい。
び溶接電圧１０〜２９．５Ｖの溶接条件を採用すると
き、溶接速度が２〜７ｍ／分と高速であるにも拘らず、
安定した条件下で行われ、一定した幅をもつ溶接ビード
が形成される。使用される溶加材は、ＪＩＳ Ｚ３６０
４に示されているように被溶接材料との関係で選択さ
れ、幅の狭いビードを形成する上では直径０．６〜１．
６ｍｍの溶加材が好ましい。また、従来と同様に溶接速
度を０．２〜１．２ｍ／分とする場合にあっては、上記
溶接電流を最大３０％減少させた条件下で溶接し、開先
角度を小さくすることが好ましい。本発明に従った溶接
用開先では、たとえば図１に示すように被溶接材料１
０，２０の接合部端面１１，２１に開先１５を形成して
いる。接合部端面１１，２１には、突条（ａ），点状突
起（ｂ），ローレット溝（ｃ）等によって複数の凹凸１
２，２２を形成する。この場合、接合部端面に形成され
た凹凸の大きさ及び寸法は、開先深さをＬ（ｍｍ）とす
るとき、凹凸のピッチＰ（ｍｍ）及び高さｈ（ｍｍ）が
Ｐ＝Ｌ／（３〜５０）及びｈ＝Ｐ×（０．３〜５）の関
係を維持することが好ましい。
【０００６】凹凸のピッチＰがＬ／３を超えると、凹部
に融合不良が発生し、溶込み深さの増加もみられない。
逆にＬ／５０に満たないピッチＰでは、必要高さｈが確
保できなくなり、凹凸のない通常の開先と同様な溶込み
しか得られない。凹凸の高さｈは、凹凸のピッチＰから
選定されることから、０．３×Ｐ以下でＬ／３以上の場
合に凹部に融合不良が発生し、０．３×Ｐ以下でＬ／５
０以下では凹凸のない通常の開先と同様な溶込みとな
る。また、５×Ｐ以上でＬ／３以上では凹部に融合不良
が発生し、５×Ｐ以上でＬ／５０以下では溶込みが得ら
れるものの凹部に融合不良が発生し易くなり、溶込みの
増加が期待できない。更に、加工も難しくなる。接合部
端面１１，２１は、図２に示すように両方（ａ）又は何
れか一方（ｂ）を傾斜面としている。開先角度θは、２
５〜９０度の範囲が好ましく、開先１５の底部にはアー
ルＲを付けることもできる。また、図２（ｄ）に示すよ
うに、垂直接合部の端面にも本発明を適用することがで
きる。
に融合不良が発生し、溶込み深さの増加もみられない。
逆にＬ／５０に満たないピッチＰでは、必要高さｈが確
保できなくなり、凹凸のない通常の開先と同様な溶込み
しか得られない。凹凸の高さｈは、凹凸のピッチＰから
選定されることから、０．３×Ｐ以下でＬ／３以上の場
合に凹部に融合不良が発生し、０．３×Ｐ以下でＬ／５
０以下では凹凸のない通常の開先と同様な溶込みとな
る。また、５×Ｐ以上でＬ／３以上では凹部に融合不良
が発生し、５×Ｐ以上でＬ／５０以下では溶込みが得ら
れるものの凹部に融合不良が発生し易くなり、溶込みの
増加が期待できない。更に、加工も難しくなる。接合部
端面１１，２１は、図２に示すように両方（ａ）又は何
れか一方（ｂ）を傾斜面としている。開先角度θは、２
５〜９０度の範囲が好ましく、開先１５の底部にはアー
ルＲを付けることもできる。また、図２（ｄ）に示すよ
うに、垂直接合部の端面にも本発明を適用することがで
きる。
【０００７】
【作用】接合部端面１１，２１（図１）に形成された凹
凸１２，２２は、溶接時にアークが集中し、優先的に加
熱・溶融し、溶込み開始の起点となる。そのため、供給
された溶加材は、加熱溶融状態の凹凸１２，２２に融和
し、溶込みが促進される。したがって、溶接速度を２〜
７ｍ／分と高く設定した場合や、従来よりも低入熱で溶
接しようとする場合にも、溶込み不足を生じることな
く、形状が揃ったビードが形成される。形成されたビー
ドは幅が狭く、溶接されたアルミニウム材料の外観に悪
影響を与えることがない。また、高い溶接速度や低入熱
により熱量が低く抑えられ、溶接されたアルミニウム材
料の熱変形が抑制される。しかも、十分な溶込みが得ら
れているため、高い接合強度の溶接が可能となる。この
点、凹凸のない開先をもつ材料を同じ溶接速度及び熱量
で溶接したものでは、溶込み不足に起因して十分な接合
強度が得られない。
凸１２，２２は、溶接時にアークが集中し、優先的に加
熱・溶融し、溶込み開始の起点となる。そのため、供給
された溶加材は、加熱溶融状態の凹凸１２，２２に融和
し、溶込みが促進される。したがって、溶接速度を２〜
７ｍ／分と高く設定した場合や、従来よりも低入熱で溶
接しようとする場合にも、溶込み不足を生じることな
く、形状が揃ったビードが形成される。形成されたビー
ドは幅が狭く、溶接されたアルミニウム材料の外観に悪
影響を与えることがない。また、高い溶接速度や低入熱
により熱量が低く抑えられ、溶接されたアルミニウム材
料の熱変形が抑制される。しかも、十分な溶込みが得ら
れているため、高い接合強度の溶接が可能となる。この
点、凹凸のない開先をもつ材料を同じ溶接速度及び熱量
で溶接したものでは、溶込み不足に起因して十分な接合
強度が得られない。
【０００８】本発明では、従来採用されている通常の入
熱量を与える条件下では溶接速度を２〜７ｍ／分の範囲
に維持している。この溶接速度の選定により、溶接によ
る変形や歪みが小さくなり、外観が良好で幅の狭い溶接
ビードが形成される。そのため、溶接後に矯正等の作業
を必要としない。この点、２ｍ／分より遅い溶接速度で
は、ビード幅や余盛りが大きくなり過ぎ、変形を生じが
ちである。他方、７ｍ／分を超える溶接速度では、溶込
み深さが小さく、接合強度の低い継手が形成される。ま
た、図３に示すように板厚が異なる被溶接材を溶接する
場合、熱が逃げ易い厚肉材の側に凹凸を形成することに
より、溶融を同時に開始させることが容易になり、溶接
条件のコントロールが容易になる。すなわち、通常の溶
接速度（０．２〜１．２ｍ／分）でＴＩＧ又はＭＩＧ溶
接すると、図３（ａ）に示すようにヒートバランスが不
安定となる。その結果、板厚の厚い方の溶融が溶融が行
われず、融合不良が発生し易い。この場合、厚肉材の側
を溶融させるためには、電流，電圧等の調整によって入
熱量を高くする必要がある。しかし、薄い方の材料では
入熱量が過大となり、割れや強度低下を引き起こす原因
となる。
熱量を与える条件下では溶接速度を２〜７ｍ／分の範囲
に維持している。この溶接速度の選定により、溶接によ
る変形や歪みが小さくなり、外観が良好で幅の狭い溶接
ビードが形成される。そのため、溶接後に矯正等の作業
を必要としない。この点、２ｍ／分より遅い溶接速度で
は、ビード幅や余盛りが大きくなり過ぎ、変形を生じが
ちである。他方、７ｍ／分を超える溶接速度では、溶込
み深さが小さく、接合強度の低い継手が形成される。ま
た、図３に示すように板厚が異なる被溶接材を溶接する
場合、熱が逃げ易い厚肉材の側に凹凸を形成することに
より、溶融を同時に開始させることが容易になり、溶接
条件のコントロールが容易になる。すなわち、通常の溶
接速度（０．２〜１．２ｍ／分）でＴＩＧ又はＭＩＧ溶
接すると、図３（ａ）に示すようにヒートバランスが不
安定となる。その結果、板厚の厚い方の溶融が溶融が行
われず、融合不良が発生し易い。この場合、厚肉材の側
を溶融させるためには、電流，電圧等の調整によって入
熱量を高くする必要がある。しかし、薄い方の材料では
入熱量が過大となり、割れや強度低下を引き起こす原因
となる。
【０００９】他方、本発明に従って厚肉材側の接合部端
面に凹凸を形成することにより、図３（ｂ）に示すよう
に低入熱でヒートバランスのとれた溶接が可能となり、
割れや強度低下が防止される。また、入熱量が少ないこ
とから、変形量も少ない継手が形成される。溶込み深さ
は、開先角度θによって変えることができる。必要な溶
込み深さを得る上では、開先角度θを２５〜９０度の範
囲にすることが好ましい。開先深さは、特に限定される
ものではないが、開先深さが１．０〜２．５ｍｍのと
き、開先角度θを４０〜７０度の範囲で選定すると、通
常の溶接速度でも低入熱で十分な溶込みをもった溶接部
が得られる。開先１５の底部にアールＲをつけるとき、
開先底部からの溶込み深さが０．３ｍｍ以上の融合部が
形成され、接合強度及び耐衝撃性が向上し、気密性に優
れた接合部が得られる。アールＲは、開先角度θに依存
し、小さな開先角度θでは大きくし、大きな開先角度θ
では小さく設計する。たとえば、開先角度θが９０度の
ときアールＲを０．２ｍｍとし、開先角度θが２５度の
ときアールＲを１ｍｍとする。
面に凹凸を形成することにより、図３（ｂ）に示すよう
に低入熱でヒートバランスのとれた溶接が可能となり、
割れや強度低下が防止される。また、入熱量が少ないこ
とから、変形量も少ない継手が形成される。溶込み深さ
は、開先角度θによって変えることができる。必要な溶
込み深さを得る上では、開先角度θを２５〜９０度の範
囲にすることが好ましい。開先深さは、特に限定される
ものではないが、開先深さが１．０〜２．５ｍｍのと
き、開先角度θを４０〜７０度の範囲で選定すると、通
常の溶接速度でも低入熱で十分な溶込みをもった溶接部
が得られる。開先１５の底部にアールＲをつけるとき、
開先底部からの溶込み深さが０．３ｍｍ以上の融合部が
形成され、接合強度及び耐衝撃性が向上し、気密性に優
れた接合部が得られる。アールＲは、開先角度θに依存
し、小さな開先角度θでは大きくし、大きな開先角度θ
では小さく設計する。たとえば、開先角度θが９０度の
ときアールＲを０．２ｍｍとし、開先角度θが２５度の
ときアールＲを１ｍｍとする。
【００１０】溶接時、図４（ａ）に示すように溶接トー
チ１６を開先１５に指向させる。このとき、前進角α
（ｂ）を３〜１５度の範囲に、溶接トーチ１６の狙い角
β（ｃ）を０〜３５度の範囲に設定する。前進角αが３
度未満になると、被溶接材料のクリーニングゾーンが狭
くなり、ビードの外観が悪化する。逆に１５度を超える
前進角αでは、ビード幅が広くなり、溶込み深さも浅く
なる。また、狙い角βが３５度を超えると、被溶接材料
のそれぞれに到達するアーク長のバランスが悪化し、ア
ーク長が短い方のビード始端部１７にアンダーカットが
発生し易くなる。
チ１６を開先１５に指向させる。このとき、前進角α
（ｂ）を３〜１５度の範囲に、溶接トーチ１６の狙い角
β（ｃ）を０〜３５度の範囲に設定する。前進角αが３
度未満になると、被溶接材料のクリーニングゾーンが狭
くなり、ビードの外観が悪化する。逆に１５度を超える
前進角αでは、ビード幅が広くなり、溶込み深さも浅く
なる。また、狙い角βが３５度を超えると、被溶接材料
のそれぞれに到達するアーク長のバランスが悪化し、ア
ーク長が短い方のビード始端部１７にアンダーカットが
発生し易くなる。
【００１１】
実施例１：被溶接材として、Ａｌ合金ＪＩＳ Ａ６０６
１Ｐ−Ｔ6 材に図５（ａ）及び（ｂ）に示すように種々
の角度及び開先深さを付けたものを使用した。図５
（ａ）は凹凸のない通常の開先であり、図５（ｂ）は凹
凸を付けた開先である。凹凸は、図５（ｃ）に斜視図を
示すクロス模様のローレット加工で形成し、図５（ｄ）
に示した各部の寸法に設定した。被溶接材を、電流２２
０Ａ，電圧２３Ｖ，溶接速度４ｍ／分及びＡｒガス流量
２５リットル／分の条件下で径１．２ｍｍの溶加材ＪＩ
Ｓ Ａ５３５６ＷＹを用いてＭＩＧ溶接した。溶接結果
を図６に示す。凹凸を付けた開先の溶込み深さは、図６
（ａ）にみられるように、凹凸のない溶込み深さに比較
して最大で約３０％増加していた。また、凹凸を付けた
開先角度が４０度の場合の溶込み深さは、凹凸のない７
０度の開先角度の場合と同じレベルにあった。各溶接開
先について、代表的な溶込みの断面を図７に示す。
１Ｐ−Ｔ6 材に図５（ａ）及び（ｂ）に示すように種々
の角度及び開先深さを付けたものを使用した。図５
（ａ）は凹凸のない通常の開先であり、図５（ｂ）は凹
凸を付けた開先である。凹凸は、図５（ｃ）に斜視図を
示すクロス模様のローレット加工で形成し、図５（ｄ）
に示した各部の寸法に設定した。被溶接材を、電流２２
０Ａ，電圧２３Ｖ，溶接速度４ｍ／分及びＡｒガス流量
２５リットル／分の条件下で径１．２ｍｍの溶加材ＪＩ
Ｓ Ａ５３５６ＷＹを用いてＭＩＧ溶接した。溶接結果
を図６に示す。凹凸を付けた開先の溶込み深さは、図６
（ａ）にみられるように、凹凸のない溶込み深さに比較
して最大で約３０％増加していた。また、凹凸を付けた
開先角度が４０度の場合の溶込み深さは、凹凸のない７
０度の開先角度の場合と同じレベルにあった。各溶接開
先について、代表的な溶込みの断面を図７に示す。
【００１２】すなわち、図７の（ａ１）及び（ｂ１）に
示すように角度２５度及び深さ１．５ｍｍの開先を付け
た被溶接材量を前述の溶接条件で溶接したところ、凹凸
のない開先では融合不良（ａ２）が発生したのに対し、
凹凸をつけた開先では１．８ｍｍの溶込み深さ（ａ２）
が得られた。また、凹凸のない開先で図７（ｂ２）と同
じ溶込み深さを得ようとすると、図７（ｃ）に示すよう
に開先角度を５０度にする必要があった。このことか
ら、開先に凹凸をつけることにより、十分な溶込み深さ
を得るために開先角度を大きくした大きな開先と同様な
効果が奏せられ、しかも入熱量を低くできることが判っ
た。また、開先角度を小さくしても十分な溶込みが得ら
れることから、図６（ｂ）に示すようにビード幅を小さ
くすることができた。更に、入熱量の低減が図られるた
め、図６（ｃ）に示すように変形量も大幅に抑制され
た。
示すように角度２５度及び深さ１．５ｍｍの開先を付け
た被溶接材量を前述の溶接条件で溶接したところ、凹凸
のない開先では融合不良（ａ２）が発生したのに対し、
凹凸をつけた開先では１．８ｍｍの溶込み深さ（ａ２）
が得られた。また、凹凸のない開先で図７（ｂ２）と同
じ溶込み深さを得ようとすると、図７（ｃ）に示すよう
に開先角度を５０度にする必要があった。このことか
ら、開先に凹凸をつけることにより、十分な溶込み深さ
を得るために開先角度を大きくした大きな開先と同様な
効果が奏せられ、しかも入熱量を低くできることが判っ
た。また、開先角度を小さくしても十分な溶込みが得ら
れることから、図６（ｂ）に示すようにビード幅を小さ
くすることができた。更に、入熱量の低減が図られるた
め、図６（ｃ）に示すように変形量も大幅に抑制され
た。
【００１３】実施例２：被溶接材として、図８に示すよ
うに、Ａｌ合金ＪＩＳ Ａ６０６１鍛造材製のヨーク部
材３１にＡｌ合金ＪＩＳ Ａ６０８２押出し材製のパイ
プ部材３２をＭＩＧ溶接した。凹凸のない従来の溶接開
先を、溶接電流２４０Ａ，電圧２４〜２５Ｖ，溶接速度
１ｍ／分，Ａｒガス流量３０リットル／分の溶接条件下
で溶加材径１．６ｍｍのＡｌ合金５３５６ＷＹを溶加材
として使用し、ＭＩＧ溶接した。この場合、溶込みを得
るために７０度の開先角度が必要とされ、図８（ａ）に
示す断面をもつ溶接部が形成された。このとき、ヨーク
部材３１とパイプ部材３２とを溶融させるために必要な
熱量は、ヨーク部材３１側の熱量がパイプ部材３２側の
熱量よりも大きいために、適切なヒートバランスを得る
ことができなかった。そのため、被溶接材の溶接部やパ
イプ部材３２側の熱影響部に、強度低下や欠陥が発生し
がちであった。
うに、Ａｌ合金ＪＩＳ Ａ６０６１鍛造材製のヨーク部
材３１にＡｌ合金ＪＩＳ Ａ６０８２押出し材製のパイ
プ部材３２をＭＩＧ溶接した。凹凸のない従来の溶接開
先を、溶接電流２４０Ａ，電圧２４〜２５Ｖ，溶接速度
１ｍ／分，Ａｒガス流量３０リットル／分の溶接条件下
で溶加材径１．６ｍｍのＡｌ合金５３５６ＷＹを溶加材
として使用し、ＭＩＧ溶接した。この場合、溶込みを得
るために７０度の開先角度が必要とされ、図８（ａ）に
示す断面をもつ溶接部が形成された。このとき、ヨーク
部材３１とパイプ部材３２とを溶融させるために必要な
熱量は、ヨーク部材３１側の熱量がパイプ部材３２側の
熱量よりも大きいために、適切なヒートバランスを得る
ことができなかった。そのため、被溶接材の溶接部やパ
イプ部材３２側の熱影響部に、強度低下や欠陥が発生し
がちであった。
【００１４】これに対し、本発明に従った溶接法では、
図８（ｂ）に示すように熱容量の大きなヨーク部材３１
側に凹凸を形成し、入熱量をパイプ部材３２との間で相
関をとった。そして、同じ溶加材Ａｌ合金ＪＩＳ Ａ５
３５６ＷＹを使用し、電流１７０Ａ，電圧２０Ｖ，溶接
速度１ｍ／分，Ａｒガス流量２５リットル／分の条件下
で溶接した。得られた各溶接部のビード幅方向に関する
硬度分布を、図９の（ａ）及び（ｂ）にそれぞれ示す。
図９から明らかなように、凹凸のない開先（ａ）では熱
影響部の幅が４６ｍｍであったのに対し、凹凸を形成し
た開先（ｂ）では熱影響部が３６ｍｍと狭くなってい
た。また、溶接部の機械的性質も、凹凸を開先につける
ことにより改善されていた。このように、開先につけた
凹凸により、溶融部及び熱影響部を小さくすることがで
きた。
図８（ｂ）に示すように熱容量の大きなヨーク部材３１
側に凹凸を形成し、入熱量をパイプ部材３２との間で相
関をとった。そして、同じ溶加材Ａｌ合金ＪＩＳ Ａ５
３５６ＷＹを使用し、電流１７０Ａ，電圧２０Ｖ，溶接
速度１ｍ／分，Ａｒガス流量２５リットル／分の条件下
で溶接した。得られた各溶接部のビード幅方向に関する
硬度分布を、図９の（ａ）及び（ｂ）にそれぞれ示す。
図９から明らかなように、凹凸のない開先（ａ）では熱
影響部の幅が４６ｍｍであったのに対し、凹凸を形成し
た開先（ｂ）では熱影響部が３６ｍｍと狭くなってい
た。また、溶接部の機械的性質も、凹凸を開先につける
ことにより改善されていた。このように、開先につけた
凹凸により、溶融部及び熱影響部を小さくすることがで
きた。
【００１５】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、凹凸を形成した接合端面をもつ開先を使用すること
により、溶接速度を２〜７ｍ／分に高めることが可能と
なり、被溶接材に加えられる入熱量を少なくし、溶込み
が十分で幅の狭い健全な溶接ビードを形成している。軽
減された入熱量は被溶接材の変形を抑制し、健全な溶接
ビードは溶接製品の外観を向上させる。このようにし
て、本発明によるとき、汎用性の高いＴＩＧ又はＭＩＧ
溶接によって、良好な継手を持つアルミニウム製の溶接
性品が得られる。
は、凹凸を形成した接合端面をもつ開先を使用すること
により、溶接速度を２〜７ｍ／分に高めることが可能と
なり、被溶接材に加えられる入熱量を少なくし、溶込み
が十分で幅の狭い健全な溶接ビードを形成している。軽
減された入熱量は被溶接材の変形を抑制し、健全な溶接
ビードは溶接製品の外観を向上させる。このようにし
て、本発明によるとき、汎用性の高いＴＩＧ又はＭＩＧ
溶接によって、良好な継手を持つアルミニウム製の溶接
性品が得られる。
【図１】 本発明に従って突条（ａ），点状突起
（ｂ），ローレット溝（ｃ）及び両側のローレット溝
（ｄ）により凹凸を形成した開先をもつアルミニウム材
料
（ｂ），ローレット溝（ｃ）及び両側のローレット溝
（ｄ）により凹凸を形成した開先をもつアルミニウム材
料
【図２】 開先の断面図であり、双方の接合部端面を同
一角度で傾斜させた（ａ），一方の接合部端面を傾斜さ
せた開先（ｂ），異なる角度で双方の接合部端面を傾斜
させた開先（ｃ）及び肉厚の異なる被溶接材の開先
（ｄ）
一角度で傾斜させた（ａ），一方の接合部端面を傾斜さ
せた開先（ｂ），異なる角度で双方の接合部端面を傾斜
させた開先（ｃ）及び肉厚の異なる被溶接材の開先
（ｄ）
【図３】 肉厚が異なる被溶接材を溶接したときの溶接
部断面であり、従来の開先を使用した場合に融合不良が
生じた溶接部（ａ）及び凹凸のある開先を使用した場合
に十分な溶込みが得られた溶接部（ｂ）
部断面であり、従来の開先を使用した場合に融合不良が
生じた溶接部（ａ）及び凹凸のある開先を使用した場合
に十分な溶込みが得られた溶接部（ｂ）
【図４】 開先に指向させた溶接トーチ（ａ），進行角
αで傾斜させた溶接トーチ（ｂ）及び狙い角βで傾斜さ
せた溶接トーチ（ｃ）
αで傾斜させた溶接トーチ（ｂ）及び狙い角βで傾斜さ
せた溶接トーチ（ｃ）
【図５】 実施例１で使用した通常の開先（ａ），凹凸
をつけた開先（ｂ），クロス模様のローレット溝による
凹凸をつけた開先（ｃ）及びローレット溝のサイズを示
す図（ｄ）
をつけた開先（ｂ），クロス模様のローレット溝による
凹凸をつけた開先（ｃ）及びローレット溝のサイズを示
す図（ｄ）
【図６】 凹凸の有無が溶接結果に及ぼす影響を示すグ
ラフであり、開先角度と溶込み深さとの関係（ａ），溶
接速度とビード幅との関係（ｂ）及び溶込み深さと収縮
量との関係（ｃ）
ラフであり、開先角度と溶込み深さとの関係（ａ），溶
接速度とビード幅との関係（ｂ）及び溶込み深さと収縮
量との関係（ｃ）
【図７】 開先形状と溶込み状態との関係を説明する図
であり、開先角度２５度で凹凸のない開先（ａ１）及び
形成された溶接部（ａ２），開先角度２５度で凹凸を付
けた開先（ｂ１）及び形成された溶接部（ｂ２），同じ
溶込みを得るために開先角度を大きくした凹凸のない開
先（ｃ）
であり、開先角度２５度で凹凸のない開先（ａ１）及び
形成された溶接部（ａ２），開先角度２５度で凹凸を付
けた開先（ｂ１）及び形成された溶接部（ｂ２），同じ
溶込みを得るために開先角度を大きくした凹凸のない開
先（ｃ）
【図８】 熱容量が異なるヨーク部材とパイプ部材との
溶接部を示し、凹凸のない開先を使用した場合（ａ）及
び凹凸を付けた開先を使用した場合（ｂ）
溶接部を示し、凹凸のない開先を使用した場合（ａ）及
び凹凸を付けた開先を使用した場合（ｂ）
【図９】 同じく凹凸のない開先を溶接した場合のビー
ド幅方向に関する硬度分布（ａ）及び凹凸を付けた開先
を溶接した場合のビード幅方向に関する硬度分布（ｂ）
ド幅方向に関する硬度分布（ａ）及び凹凸を付けた開先
を溶接した場合のビード幅方向に関する硬度分布（ｂ）
１０，２０：被溶接材料 １１，２１：接合部端面
１２，２２：凹凸 １５：開先 １６：溶接トーチ １７：ビード始端
部 ３１：ヨーク部材 ３２：パイプ部材 θ：開先角度 Ｒ：アール α：前進角 β：狙
い角
１２，２２：凹凸 １５：開先 １６：溶接トーチ １７：ビード始端
部 ３１：ヨーク部材 ３２：パイプ部材 θ：開先角度 Ｒ：アール α：前進角 β：狙
い角
───────────────────────────────────────────────────── 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 103:10 (72)発明者 小林 正幸 東京都港区三田３丁目13番12号 日本軽金 属株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】 相互に接合されるアルミニウム材料の接
合部端面の一方又は双方に複数の凹凸が形成されている
アルミニウム材料の溶接用開先。 - 【請求項２】 請求項１記載の凹凸が複数の突条，点状
突起又はローレット溝によって形成されている溶接用開
先。 - 【請求項３】 請求項２記載の凹凸の突条又は点状突起
のピッチＰ（ｍｍ），高さｈ（ｍｍ）及び開先深さＬ
（ｍｍ）がＰ＝Ｌ／（３〜５０）及びｈ＝（０．３〜
５）×Ｐの関係を維持している溶接用開先。 - 【請求項４】 接合端面に複数の凹凸が形成されたアル
ミニウム材料を互いに突き合わせ、溶接速度２〜７ｍ／
分でＴＩＧ又はＭＩＧ溶接することを特徴とするアルミ
ニウム材料の高速溶接方法。 - 【請求項５】 板厚が異なる被溶接材を溶接する際、低
入熱でヒートバランスが採れるように熱容量の大きな被
溶接材の開先面に請求項２又は３記載の凹凸状突条又は
点状突起を形成し、ＴＩＧ又はＭＩＧ溶接することを特
徴とするアルミニウム材料の高速溶接方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9306695A JPH08257784A (ja) | 1995-03-27 | 1995-03-27 | 溶接用開先及びアルミニウム材料の溶接方法 |
| JP28806795A JP3585609B2 (ja) | 1995-03-27 | 1995-10-09 | アルミ部材のアーク溶接方法及び溶接製品 |
| US08/589,193 US5811756A (en) | 1995-01-23 | 1996-01-22 | ARC welding method for aluminum members and welded product excellent in dimensional accuracy and external appearance |
| EP96100936A EP0722804A3 (en) | 1995-01-23 | 1996-01-23 | Arc welding process for workpieces made of aluminum and welded product |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9306695A JPH08257784A (ja) | 1995-03-27 | 1995-03-27 | 溶接用開先及びアルミニウム材料の溶接方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08257784A true JPH08257784A (ja) | 1996-10-08 |
Family
ID=14072149
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9306695A Pending JPH08257784A (ja) | 1995-01-23 | 1995-03-27 | 溶接用開先及びアルミニウム材料の溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08257784A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004086474A1 (ja) * | 2003-03-25 | 2004-10-07 | Hitachi Kokusai Electric Inc. | 容器、容器製造方法、基板処理装置および半導体装置の製造方法 |
| JP2005226611A (ja) * | 2004-02-16 | 2005-08-25 | Sanyo Electric Co Ltd | コンプレッサ用密閉容器の製造方法及びコンプレッサ用密閉容器及びコンプレッサ |
| JP2013056349A (ja) * | 2011-09-07 | 2013-03-28 | Furukawa-Sky Aluminum Corp | アルミニウム板材の接合方法 |
| JP2014227769A (ja) * | 2013-05-24 | 2014-12-08 | 新日鐵住金株式会社 | 防食鋼材、立設構造及び犠牲鋼板 |
| KR20200084705A (ko) * | 2019-01-03 | 2020-07-13 | 이만석 | 디스플레이용 핫프레스 챔버 제조방법 |
-
1995
- 1995-03-27 JP JP9306695A patent/JPH08257784A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004086474A1 (ja) * | 2003-03-25 | 2004-10-07 | Hitachi Kokusai Electric Inc. | 容器、容器製造方法、基板処理装置および半導体装置の製造方法 |
| KR100712783B1 (ko) * | 2003-03-25 | 2007-05-02 | 가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키 | 용기, 용기제조 방법, 기판 처리 장치 및 반도체 장치의제조 방법 |
| JP2005226611A (ja) * | 2004-02-16 | 2005-08-25 | Sanyo Electric Co Ltd | コンプレッサ用密閉容器の製造方法及びコンプレッサ用密閉容器及びコンプレッサ |
| JP2013056349A (ja) * | 2011-09-07 | 2013-03-28 | Furukawa-Sky Aluminum Corp | アルミニウム板材の接合方法 |
| JP2014227769A (ja) * | 2013-05-24 | 2014-12-08 | 新日鐵住金株式会社 | 防食鋼材、立設構造及び犠牲鋼板 |
| KR20200084705A (ko) * | 2019-01-03 | 2020-07-13 | 이만석 | 디스플레이용 핫프레스 챔버 제조방법 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040511 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20040921 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |