JPH09122952A

JPH09122952A - 溶接製品の製造方法

Info

Publication number: JPH09122952A
Application number: JP7282895A
Authority: JP
Inventors: Kozo Takahashi; 浩三高橋; Michio Hirano; 道雄平野; Kimitoshi Yamamoto; 公俊山本; Koichi Ishihara; 弘一石原
Original assignee: Sanyo Machine Works Ltd; Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Sanyo Machine Works Ltd; Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1995-10-31
Filing date: 1995-10-31
Publication date: 1997-05-13
Anticipated expiration: 2015-10-31
Also published as: JP2716956B2

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な仕上げ作業で良好な表面精度を確保で
きるようにする。【解決手段】二つのパネル（２）（３）の溶接端部を
トーチ（７）側に折り曲げて熱収縮歪みを打ち消す方向
の予歪みを付与した後、突合せ継手にて両パネル（２）
（３）をレーザ溶接し、一枚のパネル（１）を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車のボデーパ
ネル等をはじめとする溶接製品の製造方法の改良に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】自動車のボデーの製作方法には、二種類
がある。一つはいくつかに分割したプレス部品を溶接等
の手段で接合してボデーの最終形状を形成する方式（分
割方式）であり、もう一つは、初めから大きな１枚の鋼
板を使用してこれを一体でプレスする方式（一体化方
式）である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】分割方式では材料の歩
留まりは良いが部品点数が多くなるために、それに伴っ
て金型数や接合の工数が増える。また、設計が変更され
るたびに、多くの金型を製作しなければならないなど必
ずしも効率の良い工法とは言えなかった。さらに接合部
の継目によって見栄えが悪くなるのが避けられないた
め、アウタパネル等の外部から視認しやすい部材では、
接合部に入念な仕上げ加工を施して見栄えを良くしなけ
ればならない。例えば、図８（ａ）に示すように、フロ
ントパネル（２）とリヤパネル（３）とを上下二ヶ所で
接合してサイドパネルアウタ（１）を製作する場合に
は、利用者の目に付きやすい上側の溶接部（Ｐ）に特に
入念な仕上げ作業を施さなければならない。従来では、
この上側溶接部（Ｐ）をせぎり重ね継手によりロウ付け
ＭＩＧ溶接しているが（同図（ｂ）参照）、ＭＩＧ溶接
では、溶接後の歪み量や余盛り量が大きく、また、熱影
響幅も広いため、良好な表面精度を得るまでの仕上げ工
数が過大となり、生産性が低下する。

【０００４】また、一体化方式では先に述べた金型数や
接合に関する工数が減ることから製造コストの削減の面
での有利さが唱えられている。しかし、一体化すること
によって部品が大型化するために従来に比べより大型の
プレス設備が必要となるなど設備コストや設備スペース
は増大する可能性がある。また、例えば一体化されたボ
デーでは部品設計の共通化が困難である点も短所として
指摘されている。

【０００５】そこで、本発明は、分割方式と一体化方式
のそれぞれの問題点を一挙に解決し得る工法の提供を目
的とする。すなわち、共通部分を含みつつも全体では異
なる形状の二種以上の溶接製品を低コストで成形可能と
すると共に、溶接後も簡単な仕上げ作業で良好な表面精
度を確保できるようにすることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かかる目的の達成のた
め、本発明では、三次元形状をなす二以上の部材を溶接
して一の溶接製品を得るに際し、二部材を突合せ継手に
てレーザ溶接することとした。レーザ溶接は、ＭＩＧ溶
接と比べて、スポット光を小さくすることができるの
で、溶接後の熱歪み量や余盛り量、熱影響幅を小さくす
ることができ、従って、溶接後の仕上げ加工も精度よく
容易に行なえる。

【０００７】三次元形状では溶接部に隙間が生じやすい
ため、溶接部のアンダーカットを防止すべく、前記レー
ザ溶接をフィラーワイヤを用いて行なうのが望ましい。

【０００８】二以上の部材を溶接して一の溶接製品を得
るに際し、それぞれの部材の溶接端部に、溶接に伴う熱
収縮歪みを打ち消す方向の予歪みを付与した後、突合せ
継手にてレーザ溶接してもよい。前記予歪みは、部材の
溶接端部をトーチ側に折り曲げて付与する。

【０００９】異なる形状の二種以上の溶接製品を得るに
際し、各溶接製品のうちの共通部分を分割して共通分割
片とし、この共通分割片と残りの形状の異なる異形分割
片とをそれぞれ溶接して二種以上の溶接製品を得るよう
にすれば、一体化方式に比べて金型やプレス装置を小型
化でき、しかも共通分割片が一種類の金型やプレス装置
で成形可能となることから、スペースや金型コスト等の
点で有利となる。

【００１０】共通分割片と異形分割片とは、上述の何れ
かのレーザ溶接法（請求項１乃至４）により溶接すると
よい。前記溶接製品を自動車のアウターパネルとすれ
ば、良好な表面精度を有するアウターパネルが低コスト
で製作可能となる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明をアウターパネルに
適用した場合の製造手順を図１乃至図７に基づいて説明
する。図７に示すように、本発明では、異なる車種、例
えば、ワゴン車とセダン車とでフロントパネル（２）が
共通化できる場合に、共通のフロントパネル（２）（共
通分割片）を形状の異なる二種類のリヤパネル（3a）
（3b）（異形分割片）と溶接することにより、二種類の
ボデーパネル（1a）（1b）を得ることとした。この方法
であれば、金型を分割することができるので、一体化方
式の場合よりも個々の金型を小さくすることができ、し
かもフロント部分の金型を共通化することができるの
で、金型コストや保管スペースの無駄をなくして成形コ
ストを抑制することが可能となる。

【００１２】ところで、フロントパネル（２）とリヤパ
ネル（3a）（3b）との接合部（Ｐ）（P'）のうち、少な
くとも上側の接合部（Ｐ）は、利用者の目に付きやす
く、このような場合に使用されることの多いせぎり重ね
継手によるＭＩＧ溶接では、仕上げ精度の点で問題が多
い。

【００１３】そこで、本発明では、図１に示すように、
サイドパネルアウタ（１）のフロントパネル（２）とリ
ヤパネル（３）との接合部のうち、少なくとも上側の溶
接部（Ｐ）を、突合せ継手によりレーザ溶接することと
した。レーザ溶接は、ＭＩＧ溶接と比べて、熱歪みが小
さく、余盛り量も小さく、また、熱影響幅も小さいとい
う利点があるので、簡単な仕上げ加工で良好な表面精度
を確保することができる。さらに、レーザ溶接には、母
材以上の強い接合強度を確保できることから、突合せ継
手でも十分な強度が得られ、また高速溶接も容易である
という利点がある。

【００１４】このような突合せレーザ溶接では、突合せ
面において鋼板をいかにして間隙無しに合わせるかが溶
接の良否を決定する重要なポイントとなる。二次元形
状、すなわち平板状のパネル同士の接合の場合には、端
面精度の高い板材を使用する等の手法により、容易に良
好な突合せが得られるのであるが、サイドパネルアウタ
（１）のような三次元形状のパネル、すなわち溶接線が
水平面に対してパネルの厚み方向で刻々と変位するパネ
ルでは、パネルをプレス成形する関係上、端面精度の管
理は容易ではなく、従って、隙間に大小が生じて溶接不
良に至る場合も多いと考えられる。

【００１５】そこで、かかる場合にはフィラーワイヤを
使用するのが望ましい。これにより、間隙によって不足
する溶融金属の量を溶接部に補充することができるの
で、アンダーカットを防止して良好な溶接部を得ること
が可能となる。

【００１６】図３は、サイドパネルアウタ（１）のルー
フレール部分をＭＩＧ溶接により接合一体化したもの
と、フィラーワイヤを使用しつつレーザ溶接により接合
一体化したもの（何れも突合せ溶接である）、並びに現
状の一体パネル（一枚板から一体成形したパネル）の表
面形状を比較測定した結果を表す図である。図中の横軸
は、ルーフレールの前後方向における座標（mm）を表
し、縦軸は試験片両端を０とした時の厚み方向での表面
の位置（mm）を表している。また、レーザ溶接に際して
の溶接条件は、以下の通りである。

【００１７】鋼板の板厚・・・・０．８［mm］レーザ出力・・・・３．２［kw］溶接速度・・・・・４．０［m/min］ワイヤ速度・・・・２．１［m/min］デフォーカス量・・０［mm］シールドガス・・・Ar、20「リットル/min］この実験結果から、レーザ溶接パネルの方がＭＩＧ溶接
パネルに比べて原パネル（現状一体パネル）により近似
する形状となり、熱歪み量、余盛り量（Hl）、熱影響幅
（Wl）の何れもより低い値となることが確認できた（Ｍ
ＩＧ溶接の余盛り量をHm、熱影響幅をWmとする）。

【００１８】一般に溶接時には、溶接線の両隣の母材表
面で熱収縮による変形（図３中Ｂの部分）の発生が問題
となる。図４（ａ）に示すように、この変形（Ｂ）は、
パネルのプレス成形によるものだけでなく、母材の表面
と裏面ではビード幅が異なり、その結果、母材の凝固収
縮量が表面と裏面とで相違する（表面＞裏面）ために生
じると考えられる。この凝固収縮は、ビードの直角方向
のみならず、（ｂ）図に示すように、ビード（５）に沿
った方向でも生じ、変形発生の一因となる。

【００１９】このような変形が生じると、仕上げ加工の
段階では、表面側を加工するだけでは足りず、凹んだ部
分を裏面から叩き出す等の補正作業が必要となるため、
仕上げ工数が増大する。

【００２０】この問題を解消すべく、本発明では、溶接
する二部材の溶接端部のそれぞれに、溶接に伴う熱収縮
歪みを打ち消す方向の予歪みを付与することとした。図
２（ａ）は、その具体例であり、プレス成形やプレス後
の打ち出し等の手段で両パネルの溶接端面をトーチ
（７）側に折り曲げて塑性変形させることにより予歪み
を付与したものである。この状態で（ｂ）図に示すよう
に、トーチ（７）からレーザビームを照射してパネル同
士を溶接すると、折り曲げ部（９）の予歪みが熱収縮歪
みを打ち消すため、母材表面での変形の発生が防止され
る。溶接終了後、同図（ｃ）に示すように、溶接部の表
面に研磨機（10）等で仕上げ加工を施せば、高い表面精
度を有するアウターパネル（１）が成形され、この時、
変形が存在しないことから仕上げ時の工数削減も達成さ
れる。

【００２１】図５は、打ち出しによって予歪みを付与し
た実験でのパネル表面の形状変化を各工程ごとに示した
図である。（ｃ）図において、曲線は、打出し工具
（11）でルーフレール部の双方の溶接端部をトーチ側に
叩きだして折り曲げ部（９）を形成した際の表面形状を
表し、曲線は、レーザ溶接直後の表面形状を表す。ま
た、曲線は、溶接後に仕上げ加工を施した際の表面形
状を表す。この図からも明らかなように、予歪みを付与
してレーザ溶接すれば変形の発生をほぼ確実に回避でき
（曲線）、従って、その後に仕上げ加工を施せば、現
状の一体パネルと略同様の形状に形成可能となる。

【００２２】図６は、仕上げ加工の工程の相違がパネル
の表面精度に如何なる影響を与えるかを比較実験したも
のである。すなわち、（ａ）図に示すように、打出し工
具（11）で試験パネルの溶接端面を叩きだして予歪みを
付与し（）、溶接端面同士を突合せレーザ溶接した後
（）、これに種々の仕上げ加工を施してその表面形状
を測定したものである（-1、-2）。このうち、サン
プルＡ及びＣは表面からのみ研磨等の仕上げ加工を施し
たもので、サンプルＡはサンプルＣの約15倍の加工時間
をとっている。一方、サンプルＢは、裏面からの打出し
工具（11）による叩きだしと、表面からの研磨等の仕上
げ加工とを交互に施したもので、仕上げ加工時間はサン
プルＡと同程度である。この実験結果よりサンプルＡで
は、表面形状は滑らかになるが、裏面からの叩きだしが
ないため、仕上げ工具（10）の押圧力によって全体的に
現状パネルより曲率の大きい凹んだ形状となり、また、
サンプルＢでは、加工時間が短いためにパネル全体が凹
みにくく、従って現状パネルとほぼ同曲率となるが、表
面に凹凸が残るために十分な表面精度が得られない。こ
れに対し、サンプルＢでは、打出し工具（11）による裏
面からの叩きだしが有り、しかも加工時間も十分である
ことから現状の一体パネルの表面形状とほぼ一致させる
ことが可能となる。以上より、仕上加工時には、裏面か
らの叩きだしと表面仕上げ加工とを交互に繰り返し行な
うのが望ましいことが理解できる。

【００２３】なお、実験では、溶接端面の折り曲げ部
（９）を打出し工具（11）を用いて形成しているが、こ
の他にも他の成形手段、例えばプレスによって折曲げ部
（９）を形成してもよい。プレスであれば、ボデーパネ
ルのプレス成形と同時に折り曲げ部（９）を成形するこ
とができるので、ライン中に新たに折り曲げ部（９）を
形成するための工程を追加する必要もなく、低コストで
折り曲げ部（９）が成形可能となる。もちろん、すでに
成形されたパネルの端部のみの折り曲げ成形の工程を同
時ではなく別工程として挿入することも可能である。も
ちろん、上述の各溶接方法は、自動車のアウターパネル
に限らず、三次元形状をなす種々の二部材を溶接する際
にも適用可能である。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、以下の効果が奏され
る。三次元形状の二部材を突合せ継手でレーザ溶接する
ので、例えばＭＩＧ溶接等に比べて熱歪み、余盛り量、
熱影響幅を小さくすることができ、従って、簡単な仕上
げ加工で良好な表面精度を確保することができる。

【００２５】隙間の生じやすい三次元形状の溶接部
品は、レーザ溶接をフィラーワイヤを用いて行なえば、
アンダーカットのない良好な製品を得ることができる。

【００２６】二部材を溶接して一の溶接製品を得る
に際し、それぞれの部材の溶接端部に、溶接に伴う熱収
縮歪みを打ち消す方向の予歪みを付与した後、突合せ継
手によりレーザ溶接すれば、変形の発生を防止すること
ができるので、後の仕上げ加工の所要労力を軽減するこ
とができる。

【００２７】予歪みは、溶接後の部材の変形を打ち
消す方向に端部を折り曲げることにより、簡単に付与す
ることができる。

【００２８】異なる形状の二種以上の溶接製品を得
るに際し、各溶接製品のうちの共通部分を分割して共通
分割片とし、この共通分割片と残りの形状の異なる異形
分割片とをそれぞれ溶接して二種以上の溶接製品を得る
ようにすれば、一体化方式の場合よりも個々のプレス用
金型及びプレス装置を小さくすることができ、しかも共
通分割片の金型等を一部省略することができるので、ス
ペースや金型コストの無駄が少なくなり、成形コストを
抑制することができる。

【００２９】共通分割片と異形分割片とを、上述の
何れかのレーザ溶接法〜の何れかの方法で溶接すれ
ば、共通部分を含みつつも全体では異なる形状の二種以
上の溶接製品が低コストで成形可能となり、しかも溶接
後も簡単な仕上げ作業で良好な表面精度を確保できるよ
うになる。すなわち、表面精度が良いという一体化方式
の利点と、金型やプレス装置を小さくでき、材料歩留ま
りがよいという分割方式の利点とを併せ持つことができ
るようになる。以上の効果は、溶接製品が自動車のアウターパネルであ
る場合も同様に得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）図は本発明の一実施例を示す斜視図であ
り、（ｂ）図はその断面図である。

【図２】予歪みを付与した際の溶接手順を示す断面図で
ある。

【図３】ＭＩＧ溶接パネルとレーザ溶接パネルの表面精
度を表す図である。

【図４】（ａ）図は、変形の発生原因を示す断面図であ
り、（ｂ）図は同じく平面図である。

【図５】（ａ）図はルーフレール部分の拡大斜視図、
（ｂ）図は予歪みを付与する際の工程図（ａ図中のＡ−
Ａ線での断面図）、（ｃ）図は各工程におけるパネル表
面形状を示す図（ａ図中のＢ−Ｂ線での断面図）であ
る。

【図６】（ａ）図は、仕上げ加工の工程図（図５（ａ）
のＡ−Ａ線での断面図）、（ｂ）図は各仕上げ加工で成
形されたパネルの表面形状を示す図（図５（ａ）のＢ−
Ｂ線での断面図）である。

【図７】本発明の実施例を示す斜視図である。

【図８】（ａ）図は、従来の分割式サイドパネルアウタ
の斜視図であり、（ｂ）図は従来の溶接方法を示す断面
図である。

【符号の説明】１サイドパネルアウタ（アウターパネル）２フロントパネル（共通分割片）３リヤパネル 3a・3b 異形分割片５ビード７トーチ９折り曲げ部 10 仕上げ工具 11 打出し工具

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者平野道雄東京都港区芝５丁目33番８号三菱自動車工業株式会社内 (72)発明者山本公俊東京都港区芝５丁目33番８号三菱自動車工業株式会社内 (72)発明者石原弘一愛知県西春日井郡西春町大字沖村字岡１番地三洋機工株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】三次元形状をなす二部材を溶接して一の
溶接製品を得るに際し、二部材の端部同士を突合せ継手
にてレーザ溶接することを特徴とする溶接製品の製造方
法。
【請求項２】前記レーザ溶接をフィラーワイヤを用い
て行なうことを特徴とする請求項１記載の溶接製品の製
造方法。
【請求項３】二部材を溶接して一の溶接製品を得るに
際し、それぞれの部材の溶接端部に、溶接に伴う熱収縮
歪みを打ち消す方向の予歪みを付与した後、突合せ継手
にてレーザ溶接することを特徴とする溶接製品の製造方
法。
【請求項４】前記予歪みを、部材の溶接端部をトーチ
側に折り曲げて付与することを特徴とする請求項３記載
の溶接製品の製造方法。
【請求項５】異なる形状の二種以上の溶接製品を得る
に際し、各溶接製品のうちの共通部分を分割して共通分
割片とし、この共通分割片と残りの形状の異なる異形分
割片とをそれぞれ溶接して二種以上の溶接製品を得るこ
とを特徴とする溶接製品の製造方法。
【請求項６】共通分割片と異形分割片とを請求項１乃
至４何れか記載の方法により溶接することを特徴とする
請求項５記載の溶接製品の製造方法。
【請求項７】溶接製品が自動車のアウターパネルであ
ることを特徴とする請求項１乃至６何れか記載の溶接製
品の製造方法。