JPH0947873A

JPH0947873A - 重ね合わせ溶接方法、装置及び溶接鋼板

Info

Publication number: JPH0947873A
Application number: JP19750995A
Authority: JP
Inventors: Toshiya Shintani; 俊哉新谷; Akihiro Osawa; 昭浩大沢; Yoshitaka Aragaki; 淑隆新垣; Iwao Kurokawa; 巌黒川
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1995-08-02
Filing date: 1995-08-02
Publication date: 1997-02-18

Abstract

(57)【要約】【課題】重ね合わせ溶接する鋼板の溶接を品質よく行
うようにする。【解決手段】少なくともいずれか一方に基材融点より
低沸点物質が被覆してある複数の母材を重ね合わせ、こ
の重なり部を溶接する重ね合わせ溶接方法において、各
鋼板の溶接部に接触部と溶接部周囲の空間に連通する非
接触部を設けると共に、上記溶接部を溶融させて溶接が
終了するまで、溶接部の周囲の空間をわずかでも確保す
るようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、重ね合わせ溶接
で、特に亜鉛等の低沸点物質をメッキ等にて被覆した鋼
板を重ね合わせてプラズマアークやレーザ、ガス等によ
り溶接する方法、装置及び溶接鋼板に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】重ね合わせ溶接を行うときの溶接時間の
短縮化のための手法として、溶接鋼板への入熱を高める
ことにより溶接時間を短かくするということが行われて
いる。また、従来の重ね合わせ溶接では、ねらいとする
溶接点の位置ズレを防止する手法として、板をクランプ
した形で溶接するものが知られている。

【０００３】また、重ね合わせ溶接として、例えば亜鉛
メッキした鋼板を重ね合わせ溶接する場合、鋼板の融点
が１５００℃以上であるのに対して、亜鉛メッキ層の融
点は４２０℃、沸点は９０６℃であることにより、これ
の溶接中に、鋼板の融点よりはるかに低い沸点の亜鉛が
沸騰して気化する。この亜鉛の蒸気ガスにより、重ね合
わせた鋼板間に隙間がない場合には溶融部に亜鉛ガスが
凝固し、空洞として残るピット、ブローホールと呼ばれ
る欠陥が発生し、重ね合わせた板間の隙間が広い場合に
は上板が下板に接触した瞬間に亜鉛メッキ層が爆発的に
気化し、周りの溶融金属を吹き飛ばす爆飛が発生し、亜
鉛メッキ鋼板の重ね合わせ溶接の品質は著しく低下す
る。

【０００４】これらの欠陥を防止するために、重ね合わ
せる板間にスペーサを挟むことや、一方の板に凸部を設
けて、溶接部周囲に沸騰ガスを逃がすためのスキマを設
けるようにしたものや、溶接点に凸部を設け、その周囲
を押圧することで溶接部の隙間を少なくして、溶接を行
うようにしたものが知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の重ね合わせ
溶接では、溶接鋼板への入熱が高まることにより溶接時
間の短縮ははかれるが、出力の大きな溶接機が必要にな
る。特に板厚が厚くなると溶接機の必要な出力が増加
し、溶接機のトーチやその部品に多大な熱負荷が加わ
り、寿命が短くなる。

【０００６】また、従来の重ね合わせ溶接する板をクラ
ンプした形で溶接する方法では、クランプにより板を固
定できるので、溶接時の位置ズレは改善されるが、板へ
のクランプ取り付けに時間がかかるという問題がある。

【０００７】また、従来の重ね合わせ溶接では、図１
（ａ）に示すように、重ね合わせた２枚の鋼板ａ，ｂの
一方に設けた複数の凸部ｃ，ｃの相互の間の部分を溶接
トーチｄにて溶融してスポット状に溶接する場合、この
上側の板を押さえないで溶接すると、板にうねり、歪等
があるため精度良く両鋼板を合わせることが難しく、溶
接部の隙間が過大になることがあり、爆飛が多く発生す
る。また、溶接中は熱による変形が起こるため、上側か
ら押さえないで溶接を行うと、図１（ｂ）（ｃ）に示す
ように溶接部が上方へ変形して両板間の隙間が過大にな
ることがあり、そのまま溶接を続行すると爆飛が発生し
てしまうという問題もある。

【０００８】また、溶接部を図１（ｄ），（ｅ）のよう
に押し具ｅ，ｅ′にて押圧した場合でも、離間する凸部
ｃ，ｃの間の部分を押し具ｅで押圧すると、板の軟化で
溶接部分の溶接中の隙間がなくなって（図１（ｄ））、
溶接部にブローホール発生が起こり、また、凸部が押し
具ｅ′の内側に入ると凸部ｃを支点にして押し具ｅ′の
内側の部分が反返って隙間が過大となり（図１
（ｅ））、爆飛の発生が起こる。

【０００９】また、図２（ａ）に示すように、溶接点に
凸部ｃを設けて、その周囲に押し具ｅにて押圧しながら
溶接するようにしたものでも、図２（ｂ）、（ｃ）に順
次示すように、溶接中に上側の板ａが軟化してこれの凸
部ｃは押しつぶされるため、溶接中は実質的に隙間がゼ
ロの状態になり、溶接部にブローホール等の欠陥が発生
してしまう問題がある。

【００１０】本発明は上記のことにかんがみなされたも
ので、重ね合わせ溶接する鋼板の溶接に関し、溶接に関
わる品質を向上させるものである。

【００１１】その第１の目的は、溶接部から鋼板の横方
向に逃げていく熱を少なくすること及び溶融した上板の
溶湯と接する下板の伝熱面積を大きくすることにより、
上板から下板への伝熱を高くすることで与える熱量を増
加させることなく短時間で溶接できるようにした溶接方
法を提供することにある。

【００１２】また、第２の目的は、鋼板に積極的に滑り
抵抗部を設けることにより、溶接点の位置ズレを防止
し、ねらいとする溶接点での溶接を容易にできるように
した溶接装置を提供することにある。

【００１３】また、第３の目的は、各鋼板の溶接部に接
触部と非接触部を設けると共に、上記溶接部を溶融させ
て溶接が終了するまで、溶融部の周囲の空間を確保する
ようにして、上記溶接部で爆飛が発生したり、ピット、
ブローホール等の溶接欠陥が発生するのを防止できるよ
うにした溶接方法及び溶接装置を提供することを目的と
するものである。また、第４の目的は、これらに適用さ
れる鋼板を提供することを目的とするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る重ね合わせ溶接方法は、各鋼板の溶接
部に二つの母材の接触部と非接触部を設けると共に、上
記溶接部を溶融させて溶接が終了するまで、溶接部の周
囲の空間を僅かでも確保するようにする。また、上記溶
接部の二つの母材の接触部と非接触部を設けると共に、
周囲を押圧する押圧手段を設けた構成となっている。ま
た、基材融点より低沸点物質が被覆してある溶接鋼板に
おいて、凸部や溝状部が形成された構成となっている。

【００１５】

【作用】溶接を開始すると、各鋼板の接触部によ
り、上板の熱は溶接初期の段階から下板に伝達され、接
合が開始される。このとき、上板と下板の溶融部周囲は
温度が上昇するため、表面処理層の亜鉛が蒸発してい
く。この蒸発した亜鉛は溶接部の非接触部により、周囲
の空間に排出されていく。発生した亜鉛蒸気は溶接終了
まで、確保される空間により逃げていき、溶接欠陥が発
生することもない。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態を図３
に基づいて説明する。図中１，２は重ね合わせて、これ
の平面方向の複数箇所でスポット溶接しようとする鋼板
であり、この両鋼板１，２は表面処理、例えば、基材で
ある鋼板の融点より低沸点の亜鉛メッキ処理されてい
て、重ね合わせて対向面の少なくとも一方の面に表面処
理層（亜鉛メッキ）があるものとする。

【００１７】図３（ａ）にて示される両鋼板１，２の一
方の鋼板１には、溶接部とその周囲に、対向する鋼板２
側へ突出する多数の円錐状の凸部３が設けてあり、この
凸部３は表側（上側）から見ると図３（ｅ）に示すよう
に配置されている。ここで、溶接部の範囲は図３
（ｂ），（ｄ）に示すように、溶接終了後に両鋼板が溶
融して接合された範囲Ｄとする。

【００１８】図３（ａ）において、凸部３の突出高さは
略０．０３ｍｍとなっていて、この多数の凸部３により
両鋼板１，２間には表面処理鋼板を重ね合わせ溶接する
のに必要な０．０３ｍｍ以上の隙間ｔが確保される。こ
の隙間ｔは０．０３ｍｍより小さいと蒸発した亜鉛を十
分に逃がすことは困難となる。なおこの凸部３は溶接部
との周囲だけでなく、鋼板１の全面に設けてもよい。

【００１９】上記両鋼板１，２を重ね合わせ、その外側
（上側）からプラズマ溶接トーチ４にてスポット状に溶
接する。このとき、溶接部の周囲の凸部３を押し具５に
て押さえる。

【００２０】このスポット状の溶接において、上記溶接
部及びその付近に凸部３があることにより、両鋼板１，
２間において、この凸部が横方向への滑り抵抗となり、
両鋼板１，２の横方向への滑りがなくなり、溶接点の位
置ズレが防止できる。

【００２１】上記スポット状の溶接において、溶接部が
初めに溶けていくが、この部分はすでに凸部３にて対向
する鋼板２に接触しているので、この溶けた部分が一度
に大きく対向する鋼板２側へ移動（落下）することがな
く、凸部３による接触部から周囲に徐々に広がるように
して接触していき、この部分に亜鉛ガスが爆発的に発生
することがなく、いわゆる爆飛の発生が防止される。

【００２２】これにより、吹き飛ばされる溶融金属が溶
接トーチに付着して、トーチを損傷させるということが
なくなり、安定した溶接を行うことができる。

【００２３】また、この溶接部の周囲には溶接部同様に
多数の円錐状の凸部３が設けてあり、この凸部３により
溶接部の周囲に空間が形成されると共に、この空間は溶
接部の非接触部と連通している。このため、溶接部にて
発生した亜鉛ガスは溶接終了まで残っている周囲の空間
に流れて排出されるため、溶接部の溶融部に進入するこ
とがなく、ピット、ブローホール等が発生することがな
い。

【００２４】また、溶接部の周囲を押し具５にて押圧し
ているので、鋼板１，２にうねりや歪がある場合でも溶
接部の接触点を確実に形成させることができるうえ、溶
接中に起きる熱による変形を抑えることができ、溶接開
始前から溶接完了までの間、両鋼板１，２の間隔を正確
に管理することができることになり、溶接を安定的に実
施することが可能になる。

【００２５】図３（ｃ）は図３（ａ）に対してプラズマ
溶接トーチ４の位置が凸部３の配置に対して１／２ピッ
チずれたときの溶接の状態を示したものである。この場
合も、図３（ａ）と同様に溶接部には凸部３による接触
部と非接触部が形成されており、非接触部は周囲に設け
られた空間と連通している。このため、上記図３（ａ）
のときと同様に、溶接部の接触部から溶融、接合が開始
されていくので亜鉛ガスの発生が穏やかであるし、発生
した亜鉛ガスは周囲の空間に連通した通路から排出され
るので、爆飛が発生することが防止されると共に、亜鉛
ガスが周囲の空間に排出されるため、ピット、ブローホ
ール等の発生も防止される。

【００２６】このように、多数の凸部３を設けることで
プラズマ溶接トーチ４の位置が凸部３が形成されている
範囲内でずれたときでも溶接が可能となるが、凸部３の
配置について以下のことを考慮しておく必要がある。本
溶接方法では溶接部の中に接触部があることが必要であ
るが、このためには隣合う凸部３の間の最大距離が溶接
部の径より小さくなるようにすることが必要になる。例
えば、図３（ｅ）の配置のとき、鋼板１の凸部が鋼板２
と接するが、このとき、図３（ｆ）のように、凸部の間
の最大距離はＬとなり、溶接部の径Ｄに対して、Ｌ＜Ｄの関係とすれば良い。

【００２７】溶接部周囲の押し具５は、この位置にある
凸部３が溶接部の熱によっても溶融、熱変形してつぶさ
れることなく、周囲の空間が確保されるような位置とす
る。なお、上記溶接方法において、溶接時の押圧は必ず
しも必要ではなく、溶接前から溶接終了までの間、鋼板
１の凸部３が鋼板２に接触した状態に両鋼板の間隔を管
理できるときは、押し具５はなくても良い。

【００２８】図４は、本発明の第２の実施の形態であ
る。この実施の形態は溶接予定点に対する実際の溶接ト
ーチの位置ずれが少ないときに適用できるもので、鋼板
１に設ける凸部３の数を少なくすることができる。この
場合、両鋼板１，２の一方の鋼板１には、これのスポッ
ト溶接する位置と、このスポット溶接位置の周囲に、対
向する鋼板２側へ突出する凸部３，３′，３′を設け
る。この凸部により両鋼板１，２間に表面処理鋼板を重
ね合わせ溶接するのに必要な空間が確保される。

【００２９】上記両鋼板１，２を重ね合わせ、その外側
一方（上方）からプラズマ溶接トーチ４にて、予め対向
する鋼板側へ突出した凸部３の裏側（凹状となってい
る）をスポット状に溶接する。このとき、溶接部の周囲
に設けられた凸部３′，３′の部分を押し具５にて押さ
える。

【００３０】このときも、図３（ａ）（ｃ）のときと同
様に、溶接部が溶けるが、この部分には鋼板３との接触
部があるため、亜鉛ガス発生が穏やかであるし、発生し
た亜鉛ガスは周囲の空間に逃がされるので、爆飛が発生
することがない。また、溶接部で発生した亜鉛ガスが凸
部３の周囲に設けられた空間に逃げていくことで、ピッ
ト、ブローホール等が発生することがない。

【００３１】この場合も、溶接時の押圧は必ずしも必要
ではなく、凸部３で接触部が設けられ、３′，３′によ
り溶接部の周囲に空間が正常に形成されるときは省略す
ることができる。また溶接部の周囲に設ける凸部３′，
３′は溶接部の熱によっても溶融及び熱変形しない位置
に設ける。またこの部分を押し具５にて押す場合も、必
ずしも、凸部でなく、凸部の近傍であればよい。

【００３２】なおこの実施の形態では、溶融部の周囲に
溶接部と同様の凸部３′，３′を設けて両鋼板１，２間
の空間を確保するようにしたが、この部分の凸部３′，
３′は他の部材にて構成したスペーサであっもよい。こ
の場合、このスペーサは溶接後両鋼板１，２間から除去
できる。

【００３３】また、溶接部に設ける凸部３についても両
鋼板１，２間に接触部を作るための金属、好ましくは鋼
板１または２と同等の材質スペーサとしても良い。この
場合でも上側の鋼板１の溶接部からスペーサを通して下
側の鋼板２に熱が伝達されながら上板とスペーサ、下板
が溶融して接合が開始されるので、凸部３を設けたとき
と同様の効果が得られる。このとき、スペーサと鋼板
１，２は溶融し、まざり合うが、元々の鋼板１，２の強
度等の性能を低下させないようにスペーサの材質を選定
することがよく、鋼板１または２と同等の材質としてお
けば問題はない。

【００３４】さらに、溶接部に使用するスペーサと周囲
に隙間を設定するためのスペーサを一体にすることにし
て、図５（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、波状に
加工された板６や、溶接部と周囲に凸部を持つように加
工された板７や、溝形状や持つように加工された板８を
両鋼板１，２の間に挟み込んで溶接を行うこととしても
良い。板８への溝加工面は、溶接鋼板１，２のうち表面
処理されている面１ａに接するほうに加工すればよい。
これらのスペーサを挟む場合では、見かけ上の板厚が増
すことにより、溶接部の強度が増すことにもなる。ま
た、板６，７の場合には、これらの形状による弾性によ
り押し具５により、積極的に隙間を調整することができ
る。

【００３５】この他、鋼板１に凸部３を設けるときも、
この実施の形態の円錐形に限らず、三角錐、四角錐等の
他の形状でも良く、また凸部３を連続的に形成して鋼板
１を波状にする、またはその波状部が交差するように加
工することによって、溶接部に接触部と周囲の空間に連
通する非接触部を設けるようにしても良い。

【００３６】また、溶接部に設ける接触部について、そ
の最大の径は溶接径（接合する径）Ｄよりも小とする。
接触部の径が溶接径より大きくなると、接触部の中心か
ら溶接した場合、溶融部と周囲の空間との連通がないこ
とになるため、亜鉛ガスの周囲の空間への逃げが害さ
れ、溶融部に進入することになるためである。この点か
ら、溶接部の接触部は小さくすることが望ましい。ま
た、溶接部の接触部を確実にするために、この部分に設
ける凸部３、またはスペーサの高さを周囲のものより高
くしておいても良い。

【００３７】図６（ａ），（ｂ）は本発明の第３の実施
の形態であり、溶接部に凸状部３″を設けると共に、両
鋼板１，２の少なくとも一方の合わせ面側の溶接部およ
びその周囲に複数の溝９を有する溝状部を設けること
で、溶接部の非接触部から周囲に連通する空間が形成さ
れている。このとき、溶接時の溶接トーチの位置ずれが
ある場合でも、溶接部に複数の溝９が含まれるようにす
るために、隣合う溝状部の間の平坦部の距離を溶接部の
径より小さくすることが良い。

【００３８】図６（ａ），（ｂ）について説明すると、
上側の板にはスポット溶接を行う位置に凸状部３″が設
けてある。この凸状部３″は図４の溶接部に設けるもの
と同じ役割をするもので、その周囲を押し具５で押圧す
ることで、上板にうねりや歪がある場合でも溶融部に確
実に接融点を作ることができ、爆飛を起こすことがな
い。

【００３９】また、この凸状部３″は溶接中に加熱され
ることにより溶融または軟化するが、周囲を押圧してい
るため凸状部３″はつぶされて、フラットな状態にな
る。このとき、溶接部周囲の合わせ面に溝加工が施され
ているので、亜鉛蒸気はこの溝状部から周囲に排出さ
れ、溶融部には進入することがなく、ブローホール、ピ
ット等の欠陥ができることはない。このように上側の鋼
板１に凸状部３″を設けると、外観上の溶接位置が明確
になり、溶接の位置決めが容易となる。

【００４０】溝状部の溝加工について実験を行ったとこ
ろ、図７の結果が得られた。図で横軸は板の単位面積当
たりの溝容積である。つまり、溝加工を設けた溶接部直
径をＤとしたときに、溶接部中心から半径Ｄとする円面
積をＡ、その面積内の溝９の総容積をＶとすると、単位
面積当たりの溝容積はＣ＝Ｖ／Ａである。縦軸は溶接後
ピットが発生した率で、溶接を行った後にピット（溶接
部表面の穴あき）が発生した回数を全溶接回数で割った
ものである。この図より、単位面積当たりの溝容積Ｃが
約０．０２５（ｍｍ³／ｍｍ²）以上になると、ピット
発生率が減少しており、溝９による効果が現れているこ
とがわかる。

【００４１】なお、実験の方法はプラズマ溶接トーチに
よるスポット溶接で、亜鉛目付け量４５ｇ／ｍ²、板厚
０．８ｍｍの鋼板を上側（プラズマ照射側）にして、亜
鉛目付け量６０ｇ／ｍ²、板厚１．４ｍｍの鋼板を下側
にしている。プラズマトーチの条件は、電流３０Ａ、使
用ガスＡｒ＋７％Ｈ₂である。また、溝形状は三角形で
幅０．５ｍｍとして、深さ０．１ｍｍから０．３ｍｍ、
溝ピッチ１ｍｍから４ｍｍに変化させたときの結果であ
る。

【００４２】また、溝加工を行うと鋼材の溝による切り
欠き効果と溝部分の板厚が実質的に薄くなるので、溝加
工を板厚の厚い側の板に行うことが良い。また、溝部内
は角部を作らずに丸みをもたせるようにすることによ
り、溝の奥まで溶湯が入りやすくなり、欠陥となる空洞
をなくすことができるとともに、切り欠き効果による強
度低下を少なくすることができる。

【００４３】また、溶接時間を短縮させるために、溝９
を積極的に設けたことにより、鋼板１内の横方向の熱伝
導面積が減少し、鋼板１の上部より加わる熱のうち板の
横方向の逃げる熱が少なくなるため、溶接点の中心部の
温度上昇が早くなり、溶接時間の短縮がはかれる。

【００４４】また、下側の鋼板２の溶接点に溝９がある
場合には、溶けた上側の鋼板１の溶湯が溝部に入る込
み、伝熱面積の増加により下側の鋼板２への入熱が多く
なり溶接時間の短縮がはかれる。

【００４５】溝加工のパターンについては、図８
（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すものが考えられる。この
うち、（ｂ）の概略平行に並んだ溝部を交差させた溝加
工は、溝加工に対する溶接部の位置ずれに対する許容度
が大きく、亜鉛蒸気の排出方向が４方向になり効率的に
排出できる。また、鋼板に加わる熱の逃げを規制する溝
が４方向となる上、伝熱面積も増加となり熱の集中が効
率的になり、溶接時間を短縮できる。（ｃ）では、溶湯
に対し、各方向均等にガスが逃げるので、ガス逃げのバ
ラツキがなくなり、溶接点を放射の中心とすると、より
効果が高まる。

【００４６】また、溶接部から周囲に連通している空間
について、この空間は必ずしも外部に開放されているこ
とが必要ではない。つまり、溶接部の周囲に設ける空間
は溶接部からある長さ離れた所まで形成されていれば良
く、その外側は両鋼板が隙間なく重ね合わされていても
良い。これは溶接部で発生した亜鉛ガスはその周囲の空
間に逃げていくが、この亜鉛ガスが逃げた周囲の空間は
溶接部よりも温度が低いため、ガス化した亜鉛が凝縮す
ることで体積が減少するので、さらに溶接部で発生した
亜鉛ガスをこの空間に逃がすことができるようになるた
めである。よって、周囲の空間は溶接部で発生したガス
が凝集、あるいは再結合等で体積が減少する温度までの
範囲に設けてあれば良い。このように、溶接部の周囲の
空間を外部まで連通させずに狭くすることができるの
で、溝状加工の場合その範囲が狭くなり鋼板の強度低下
を少なくできる。

【００４７】また、図６（ａ）の実施の形態では、凸状
部３″と溝９が別々の鋼板に形成されているが、（ｂ）
に示すように凸状部３″に溝９を形成しても良い。この
場合、板への加工は一度だけですむと共に、溶接点の位
置ズレも一緒に防止できることができる。

【００４８】また、図６（ａ），（ｂ）の実施例では溶
接部に両鋼板１，２の接触部を確実に作るために凸状部
３″を設けて、周囲を押圧しているが、溶接中も含めて
両鋼板１，２の隙間を所定内に管理できるときは爆飛が
発生しないため、凸状部、押圧のこれら一方または両方
の押圧を行わずに溶接を行っても良い。

【００４９】また、溶接部の周囲を押圧する押し具５
は、材質を溶接鋼板と同等あるいは、熱伝導の良い金属
材料好ましくは銅、または銅合金とすると良い。これは
押し具による溶接部周囲の冷却能力が向上するためで、
溶接部周囲の温度勾配が大きくなり、温度の高い範囲が
狭くなると共に、その外側の温度は急に低くなる。この
ため、溶接部周囲の高温域での亜鉛ガスの発生範囲が少
なくなり、ガスの発生量が少なくなることで周囲の空間
に逃がし易くなる。また、高温域の周囲は急に温度が低
くなるため、亜鉛ガスの凝縮が早くなる。このように、
亜鉛ガスの発生量が少なくなること、周囲に逃がされた
亜鉛ガスの凝縮が活発になることで、ピット、ブローホ
ールが更に発生しにくくなると共に、溶接部周囲の空間
を狭くすることもできるようになる。他の冷却方法とし
ては、押し具５を冷却水などの媒体により直接冷却して
もよい。

【００５０】本発明の実施の形態ではスポット溶接の場
合について説明を行ったが、同様の方法を線溶接に適用
することも当然できる。すなわち、両鋼板１，２の溶接
部の接触部を線状にすると共に、その周囲に隙間を確保
する手段、または、溝加工を行うことにすれば良い。

【００５１】また、実施例では重ね合わせる鋼板１，２
の数が２枚のときについて説明を行ったが、３枚以上の
ときについても同様の考え方が適用できる。図９
（ａ），（ｂ）は重ね合わせる板が３枚のときの例であ
る。図９（ａ）は３枚重ねる内の１枚目と３枚目の鋼板
１，１０に凸部３を設けている。この凸部３により、１
枚目と２枚目、および２枚目と３枚目の重ね合わせ面
に、溶接部の接触部と溶接部の周囲の空間と連通する非
接触部が形成される。このため、この３枚の鋼板１，
２，１０を溶接トーチ４で溶接を行う場合でも、１枚目
と２枚目、および２枚目と３枚目は、それぞれこれまで
に説明してきた様に、爆飛が発生することがなく、ピッ
ト、ブローホール等が発生することもない。

【００５２】図９（ｂ）は３枚重ねる内の１枚目と２枚
目に凸部３を設けて、１枚目と２枚目、および２枚目と
３枚目の重ね合わせ面に、溶接部の接触部と溶接部の周
囲の空間と連通する非接触部が形成されている。この場
合でも、当然、図９（ａ）と同様の効果が得られる。

【００５３】このように、重ねる鋼板の数が３枚以上に
なるときでも、鋼板の表面処理がされている面が重ね合
わされているときに、その合わせ面の溶接部に接触部と
溶接部の周囲の空間と連通する非接触部を形成させるこ
とで、爆飛を防止し、ピット、ブローホール等の発生が
ない良好な溶接を行うことができる。

【００５４】また、溝状部を設けるものについても、３
枚以上の板を重ね合わせる場合でも、同様の考え方で適
用することができることは明らかである。さらに、２枚
目の板２に表と裏それぞれの方向に突出する凸部を設け
るか、あるいは溝状部を設けることで、加工する板は１
枚で１枚目と３枚目は加工していない平板とすることも
できる。このときは、加工する板を１枚少なくすること
ができる。

【００５５】また、実施の形態では亜鉛メッキ鋼板の場
合について説明したきたが、表面処理については鋼板の
融点よりも沸点が低い他の物質、金属や、鋼板の融点よ
りも低い温度で分解してガスを発生する物質から、メッ
キあるいはコーティング、塗布等の表面処理をされてい
るもの、または付着しているものの場合でも、これまで
と同様に、爆飛やピット、ブローホール等の無い良好な
溶接を行うことができる。

【００５６】

【発明の効果】本発明によれば、溶接部から鋼板の横方
向に逃げていく熱を少なくすること、及び溶融した上板
の鋼板の溶湯と接する下側の鋼板の伝熱面積を大きくな
って、上側の鋼板から下側の鋼板への伝熱が高くなり、
熱量を増加させることなく短時間でスポット溶接でを行
うことができる。

【００５７】また溶接部及びその付近に設けた凸部等に
より鋼板に積極的に滑り抵抗が付与され、溶接点の位置
ズレを防止でき、ねらいとする溶接点での溶接が容易に
なる。

【００５８】さらに、本発明によれば、溶接部に接触部
と非接触部を設けることができるため、溶接部の溶融、
接合は接合部から徐々に周囲に広がっていき、溶接部周
囲の空間により蒸気ガスが逃がされるので溶接の欠陥を
防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）は第
１の従来の技術による作用説明図である。

【図２】（ａ），（ｂ），（ｃ）は第２の従来の技術に
よる作用説明図である。

【図３】（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は本発明の第
１の実施の形態を示す作用説明図である。（ｅ），
（ｆ）は凸部の配置状態図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態を示す作用説明図で
ある。

【図５】（ａ），（ｂ），（ｃ）は鋼板の間にスペーサ
を挟み込んだ実施の形態を示す説明図である。

【図６】（ａ），（ｂ）は本発明の第３の実施の形態を
示す作用説明図である。

【図７】溶接部に溝を設けた実施の形態における単位面
積当りの溝容積に対するピット発生率を示す線図であ
る。

【図８】（ａ），（ｂ），（ｃ）は溝加工のパターン図
である。

【図９】（ａ），（ｂ）は鋼板の重ね合わせを３枚の場
合の実施の形態を示す作用説明図である。

【符号の説明】

１，２，１０…鋼板３，３′，３″…凸部４…プラズマ溶接トーチ５…押し具６，７，８…板９…溝ａ，ｂ…鋼板ｃ…凸部ｄ…プラズマ溶接トーチｅ，ｅ′…押し具

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者黒川巌神奈川県平塚市万田1200 株式会社小松製作所研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくともいずれか一方に基材融点より
低沸点物質が被覆してある複数の母材を重ね合わせ、こ
の重なり部を溶接する重ね合わせ溶接方法において、各
鋼板の溶接部に接触部と溶接部周囲の空間に連通する非
接触部を設けると共に、上記溶接部を溶融させて溶接が
終了するまで、溶接部の周囲の空間をわずかでも確保す
るようにしたことを特徴とする重ね合わせ溶接方法。
【請求項２】溶接部の接触部の径がこの溶接部の径よ
り小さいことを特徴とする請求項１記載の重ね合わせ溶
接方法。
【請求項３】各鋼板の溶接部の接触部及び非接触部
を、対向する鋼板側へ突出する凸部により設けることを
特徴とする請求項１記載の重ね合わせ溶接方法。
【請求項４】溶接部及びその付近に複数個の凸部が配
置され、溶接部における隣接する凸部間の距離Ｌが溶接
部の直径Ｄ以下であることを特徴とする請求項３記載の
重ね合わせ溶接方法。
【請求項５】溶接部及びその付近に複数個の凸部が配
置され、溶接が行われている間、溶接部の付近の凸部で
あって溶接終了まで凸形状を維持できる凸部の近傍にお
いて、押し具により一方の鋼板を他方の鋼板へ押し付け
ることを特徴とする請求項３記載の重ね合わせ溶接方
法。
【請求項６】溶接を行っている間、溶接部の付近にお
いて押し具により一方の鋼板を他方の鋼板側へ押し付
け、上記凸部の弾性を利用して溶接点の周囲の空間の高
さを調整することを特徴とする請求項３記載の重ね合わ
せ溶接方法。
【請求項７】少なくともいずれか一方に基材融点より
低沸点物質が被覆してある複数の母材を重ね合わせ、こ
の重なり部を溶接する重ね合わせ溶接方法において、各
鋼板の少なくとも一方の合わせ面側に溶接部の伝熱断面
積を小さくする溝状部を設け、上記溶接部を溶融させな
がら溶接するようにしたことを特徴とする重ね合わせ溶
接方法。
【請求項８】溶接部及びその付近に設けられる複数の
溝状部間の間隔が溶接部の直径以下であることを特徴と
する請求項７記載の重ね合わせ溶接方法。
【請求項９】複数の母材のうち、溶接部の板厚が厚い
方に溝を設けたことを特徴とする請求項７記載の重ね合
わせ溶接方法。
【請求項１０】溶接部に設ける溝状部の各溝が溶接部
からその周囲に連通することを特徴とする請求項７記載
の重ね合わせ溶接方法。
【請求項１１】溝部内に角部をもたないようにしたこ
とを特徴とする請求項７記載の重ね合わせ溶接方法。
【請求項１２】溝部内の各溝を溶接点に対して放射状
にしたことを特徴とする請求項７記載の重ね合わせ溶接
方法。
【請求項１３】溝部内の各溝を格子状にしたことを特
徴とする請求項７記載の重ね合わせ溶接方法。
【請求項１４】溝加工を施した溶接部直径をＤとした
ときに、溶接部中心から半径Ｄとする円面積をＡ、この
面積内の溝の総容積をＶとして、単位面積当たりの溝容
積がＣ＝Ｖ／Ａで定義される値を０．０２５（ｍｍ³／
ｍｍ²）以上としたことを特徴とする請求項７記載の重
ね合わせ溶接方法。
【請求項１５】溶接部からその周囲に連通する溝は外
部に連通させず、溝状部の範囲を溶接部周囲の温度がガ
ス化した低沸点物質が凝縮、再結合する温度範囲までと
したことを特徴とする請求項７記載の重ね合わせ溶接方
法。
【請求項１６】溶接部の周囲を押し具にて押圧しなが
ら溶接部を溶接するようにしたことを特徴とする請求項
１または７記載の重ね合わせ溶接方法。
【請求項１７】押し具の材質を溶接鋼板と同等あるい
は、より高い熱伝導率部材としたことを特徴とする請求
項５または１６記載の重ね合わせ溶接方法。
【請求項１８】対向する各鋼板の一方の溶接部に、対
向する鋼板側へ突出する凸状部を設けたことを特徴とす
る請求項７記載の重ね合わせ溶接方法。
【請求項１９】対向する鋼板側へ突出する凸状部に溝
形状部を設けたことを特徴とする請求項１８記載の重ね
合わせ溶接方法。
【請求項２０】少なくともいずれか一方の鋼板に予め
凸部形成等の加工が施されていると共に、少なくともい
ずれか一方に基材融点より低沸点物質が被覆してある複
数の母材を重ね合わせ、この重なり部を溶接する重ね合
わせ溶接装置において、溶接点を加熱する手段と、溶接
点近傍に形成された重ね合わせ母材の接触及び非接触部
と、溶接点の周囲を押圧する押圧手段とを具備したこと
を特徴とする重ね合わせ溶接装置。
【請求項２１】少なくとも一方の母材の溶接部及びそ
の付近に複数個の凸部が配置されている複数の母材の重
ね合わせ溶接のための装置であって、押圧手段が、溶接
部の付近の凸部であって、溶接終了まで凸形状を維持で
きる凸部の近傍において押圧を行なうようにして加熱手
段に対して配置されていることを特徴とする請求項２０
記載の重ね合わせ溶接装置。
【請求項２２】押圧手段が、溶接中において、溶接部
の付近において一方の鋼板を他方の鋼材へ押しつけ、凸
部の弾性を利用して溶接点の周囲の空間の高さを調整す
ることを特徴とする請求項２０記載の重ね合わせ溶接装
置。
【請求項２３】押し具の材質を溶接鋼板と同等あるい
は、より高い熱伝導率部材としたことを特徴とする請求
項２０記載の重ね合わせ溶接装置。
【請求項２４】少なくともいずれか一方に基材融点よ
り低沸点物質が被覆してある複数の母材を重ね合わせ、
この重なり部を溶接する重ね合わせ溶接装置において、
鋼板と鋼の間に隙間を形成する手段を設けたことを特徴
とする重ね合わせ溶接装置。
【請求項２５】鋼板と鋼板との間に隙間を形成する手
段に、波状の部材を用いたことを特徴とする請求項２４
記載の重ね合わせ溶接装置。
【請求項２６】鋼板と鋼板との間に隙間を形成する手
段に、凸部を有する部材を用いたこと特徴とする請求項
２４記載の重ね合わせ溶接装置。
【請求項２７】鋼板と鋼板の間に隙間を形成する手段
に、溝状部を有する部材を用いたこと特徴とする請求項
２４記載の重ね合わせ溶接装置。
【請求項２８】基材融点より低沸点物質が被覆してあ
る溶接鋼板において、対向する鋼板に溶接する溶接部及
びその付近に略格子状の溝を形成したことを特徴とする
溶接鋼板。
【請求項２９】基材融点より低沸点物質が被覆してあ
る溶接鋼板において、対向する鋼板に溶接する溶接部及
びその付近に角部をもたないようにした溝が形成されて
いることを特徴とす溶接鋼板。
【請求項３０】基材融点より低沸点物質が被覆してあ
る溶接鋼板において、対向する鋼板に対する溶接部及び
その付近に放射状に溝が形成されていることを特徴とす
る溶接鋼板。