JPH10291475A - 車両構体の製作方法 - Google Patents

車両構体の製作方法

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JPH10291475A
JPH10291475A JP5158549A JP15854993A JPH10291475A JP H10291475 A JPH10291475 A JP H10291475A JP 5158549 A JP5158549 A JP 5158549A JP 15854993 A JP15854993 A JP 15854993A JP H10291475 A JPH10291475 A JP H10291475A
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JP
Japan
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inspection
welding
panel
block
joining
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JP5158549A
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Inventor
Naotake Osumi
尚武 大角
Masashi Inoue
正史 井上
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Priority to PCT/JP1994/001031 priority patent/WO1995001273A1/ja
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K31/00Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups
    • B23K31/12Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups relating to investigating the properties, e.g. the weldability, of materials
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61DBODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
    • B61D17/00Construction details of vehicle bodies
    • B61D17/005Construction details of vehicle bodies with bodies characterised by use of plastics materials
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23K2101/02Honeycomb structures

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
  • Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】高信頼性の積層パネル製の車両構体を製作する
ことのできる車両構体の製作方法を提供することにあ
る。 【構成】複数のハニカムパネル1を互いに位置決めして
拘束し、溶接接合する工程と、前記溶接接合部および溶
接線近傍を被破壊検査法すなわち放射線検査法,超音波
検査法,反発および打音検査法によってハニカムパネル
1を構成している素材間の接合状態を確認する工程とか
らなることを特徴としたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、車両構体の製作方法に
係り、特に車両構体を構成する材料として素材をろう付
けによって接合して積層パネルを用いたものに好適な車
両構体の製作方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の鉄道車両構体は、屋根部,側部,
台枠部および妻部の6面体より構成され、それぞれは溶
接継手で接合されている。前記構体を構成する素材とし
ては、鋼の圧延材やアルミ合金の圧延材或いは押出し型
材などが用いられており、その使用実績によって信頼性
が実証されたものが多い。
【0003】最近、鉄道車両は走行速度の向上を図るた
め、構体の軽量化が望まれており、該構体の主要部材に
ろう付アルミハニカムパネルを用いたものが開発されて
いる。この主の関連技術としては、例えば特開平3−9
0468号公報が挙げられる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前記ろう付アルミハニ
カムパネルを車両構体の素材として用いる場合、前記パ
ネルは溶接によって接合されるが、前記溶接による熱収
縮の歪により、パネルを構成する素材間のろう付部に悪
影響を及ぼす懸念がある。溶接施工の健全性は溶接金属
部の欠陥の発生と防止に加えて、これらことも考慮する
必要がある。
【0005】車両構体は、ろう付アルミハニカムパネル
を小ブロックの組合せ溶接を経て大ブロックの組合せ溶
接を行ない、最後に屋根ブロック,側ブロック,台枠ブ
ロックおよび妻ブロックの六つの大ブロックを組み合わ
せて6面体を完成させる。この製作手順において、それ
ぞれの段階に応じた組立,拘束,溶接が施工されるの
で、各溶接状況に伴ってろう付アルミハニカムパネルへ
の熱影響,歪の発生等による健全性の変化を適時検査す
る必要がある。従来の圧延材或いは押出し型材などによ
って製作される構体においては、接合部分の板厚を厚く
して強度信頼性を確保したり、板部材と骨部材の組合せ
によって信頼性を確保するものであり、いずれも材料強
度増すことによる対応で、軽量化の妨げとなっていた。
【0006】本発明の目的とするところは、高い信頼性
を有した積層パネルより成る車両構体を製作することが
できる車両構体の製作方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的は、素材をろう
付けによって接合した複数の積層パネルを溶接によって
接合してなる車両構体の製作方法において、前記複数の
積層パネルを溶接接合する工程と、前記溶接接合完了後
の積層パネルの溶接部および該溶接部近傍を被破壊検査
によって積層パネルの素材接合状況を検査する工程とに
よって、達成される。
【0008】
【作用】複数の積層パネルを溶接した後に、該溶接部お
よびその近傍を被破壊検査によって検査し、積層パネル
自体の素材間のろう付部および溶接接合部の各素材間の
接合状況を確認することによって、溶接接合部の熱影響
による欠陥を発見した場合には適切な補修を行なうこと
により、車両構体としての高い信頼性を確保することが
できる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の実施例を図によって説明す
る。図1は車両構体の基本的な製作手順と各段階におけ
る検査状況を示している。同図において、1は車両構体
10を構成する基本的な材料であるろう付アルミハニカ
ムパネル(以下単にハニカムパネルという)である。該
ハニカムパネル1は、二枚の面板2,3と、その間に設
置される芯材4,強度部材(図示省略)および接合部材
5から構成されており、面板2,3の間にハニカム形状
に構成された芯材4,平板或いは型材よりなり補強材の
役目を有した強度部材および該パネル外周部分に配置さ
れ他のパネルとの接合分の強度を確保するために設置さ
れる接合部材5をそれぞれ配置し、これらを一括してろ
う付することにより製作される。各ハニカムパネル1
は、車両構体10の形状に一致させた曲面形状に、パネ
ル製作時に成形して構成される。
【0010】このようにして製作されたハニカムパネル
1は、面板2,3と芯材4および強度部材との接合状況
および面板2,3と接合部材5との接合状況を検査され
ている。すなわち、面板2,3と芯材1および強度部材
との接合状況は、反発力検査,打音検査或いは超音波検
査等によって行なわれる。この時の基準としては、例え
ば全ての素材がアルミ合金製であって、面板2,3の板
厚1mm,芯材4の板厚0.2mmの場合で、母材と同等以
上の継手強さとするのが望ましい。また、面板2,3と
接合部材5との接合部については、超音波探傷(以下単
にUTという)或いは放射線検査(以下単にRTとい
う),浸透探傷(以下単にPTという)によって行な
い、接合部材5の板厚を2mmとした場合で、基準値以下
としほぼ無欠陥の状態とするのが望ましい。
【0011】前記ハニカムパネル1を図1の(1)に示
すように、各接合部材5を対向させ隣接して配置し、両
者を拘束した状態で溶接することにより、所定の大きさ
の小ブロックSBを完成する。この小ブロックSBの検
査は、パネル溶接線をRTあるいはPTにて行ない、溶
接線近傍をUT或いは反発力検査或いは打音検査にて行
なう。前記パネル溶接線の検査においては、パネル素材
すなわち面板2,3および接合部材5が各ハニカムパネ
ル1,1間で、無欠陥で確実に接合されているかを確認
する。前記溶接線近傍の検査においては、ハニカムパネ
ル1の面板2,3と接合部材5とのろう付部の溶接熱影
響を確認する。また、面板2,3と芯材4とのろう付部
についても、溶接熱影響を確認する。この検査結果によ
り、欠陥を発見した場合には、その大きさおよび程度に
よって補修或いは廃棄を決定する。
【0012】前記小ブロックSBは、具体的には複数の
ハニカムパネル1を車体の長手方向に対応する方向に並
べて構成したり、或いは、側部,屋根部を複数に分割し
たブロックとして構成される。
【0013】前記小ブロックSBの検査については、該
被検査対象物が比較的小さく搬送作業すなわち取扱いが
容易なことから、高精度の大型検査装置を用いて短時間
に高精度の検査を自動的に行なうことができる。
【0014】前記小ブロックSBを複数並べて大ブロッ
クRBすなわち側ブロック11,屋根ブロック12,台
枠ブロック13および妻ブロック14を製作する。大ブ
ロックRBの例として側ブロック11を例として図1の
(2)に示し説明する。小ブロックSBとして車体長手
方向にのびた幕部11a,腰部11bのブロックを製作
しており、これらの小ブロックSBに対して吹き寄せ部
11cおよび出入り口部11dを組合せて位置決めして
拘束する。この状態で小ブロックSBと前記各部材を溶
接によって接合する。このようにして構成された側ブロ
ック11の検査は、小ブロックSB同士或いは前記他部
材との間の溶接線をRT或いはPTにて行ない、溶接線
近傍についてはUT,反発力検査或いは打音検査によっ
て行なう。これらの検査は、各小ブロックSBの溶接で
あり、溶接線長も長く接合するブロック間の開先の組立
制度は前記小ブロックSBの溶接の場合よりも許容値を
大きく取らざるを得ないので、この場合は入熱量も多く
なり、十分な検査をしなければならない。
【0015】この大ブロックRBの検査については、例
えば側ブロック11を溶接接合作業を行なう治具に移動
式の検査装置を設置し、該検査装置を側ブロック11の
長手方向に順次移動させながら、自動的に検査を行なう
ことが効率向上の点から有利である。
【0016】図1の(3)に示すように、前記大フロッ
クRBすなわち側ブロック11,屋根ブロック12,台
枠ブロック13および妻ブロック14を組合せ、位置決
めを行なって拘束し溶接接合して構体10を完成する。
構体組立時においては、妻ブロック14を最終段階で接
合することにより、検査機器および補助具の搬出入を妻
開口部から行なうことも作業性向上の点から有利であ
る。
【0017】前記大ブロックRB間の溶接線部の検査
は、RT或いはPTによって行ない。溶接線近傍の検査
については、UT,反発力検査或いは打音検査によって
行なう。これらの検査は、前記小ブロック間の溶接より
もさらに条件が悪くなるため、厳密な検査が要求され
る。
【0018】このようにして図1の(4)に示すように
構体10が完成し、この状態で該構体10の気密検査を
実施する。この検査は、バキューム法によって行なわれ
る。
【0019】次に、前記各段階で行なわれるRT,U
T,反発力および打音検査,バキューム法について説明
する。図2によりRTを詳細に説明する。同図におい
て、小ブロックを構成するハニカムパネル1は自動溶接
装置23によって溶接される。前記自動溶接装置3を構
成する自走溶接装置22には、放射線源24が取付けら
れており、また、前記自走溶接装置22に同期して移動
する下方自走装置25に放射線受線装置26が設置され
ている。溶接された溶接線20の内部状態は、放射線源
24より発せられる放射線が該溶接線20を透過し、下
方自走装置25の放射線受線装置26により信号化さ
れ、画像装置27により可視化される。本画像を目視判
定するほかコンピュータによる画像判定装置29によ
り、自動判定される。不良箇所は、録画装置28に記録
されるほか不良マーキング装置30によりマーキング
し、補修作業等の効率化を図る。
【0020】次に、図3によりUTを詳細に説明する。
同図において、ハニカムパネル1の面板2,3と接合部
材5或いは面板2,3と強度部材のろう付部は、前記溶
接接合の熱影響の影響を受けて欠陥を生じる可能性があ
る。これらの接合部分の検査は、プローグ35を溶接線
近傍の前記各部材の接合部に対応させて移動させる。プ
ローグ35の超音波による反射波を超音波探傷装置36
により観察することにより、2種類の材料間のろう付部
における剥離等の欠陥を検出するものである。
【0021】次に、図4により反発力検査および打音検
査を詳細に説明する。ハニカムパネル1において、ろう
付部が剥離した欠陥はその性質上、被検査の固有振動数
が変化することにより、音や振動に対して間接的に検査
を行なうことができる。図において、ハニカムパネル1
の溶接線近傍の検査部位を振動センサ48,反発センサ
49を組み込んだハンマ47により小打し、その入力を
一定として反発力を計測し正常部と比較して表示装置5
0に表示する。また、振動周波数を分析して正常部と比
較するなどして欠陥を検出するものである。なお、概略
的な検査の場合には、人間の五感にて判定できる程度の
音声出力を発して、簡単、かつ、短時間に検査を行なえ
るようにすることもできる。
【0022】次に、完成した構体の気密度を検査するバ
キューム法について図5により説明する。高速で走行す
る鉄道車両は、トンネル内での圧力変動に耐え得る強度
が必要であると共に気密度が要求される。ハニカムパネ
ル1を接合して構成した構体10の溶接線20は適切な
長さの真空チャンバ53により覆われ、外界と遮断させ
れる。該真空チャンバ53をセットした後、真空機54
により内部を真空に減圧する。一方、ハニカムパネル1
には製作する際の空気抜きのため芯材4に穴があり、こ
の穴を利用して該ハニカムパネル1内部にヘリウム混合
空気を充填封入する。このようにして前記真空チャンバ
53内をヘリウム検知器55によって監視することによ
り、欠陥の有無を確認することができる。また、欠陥の
位置を特定するため、溶接線20の表面に発泡剤を塗布
して発泡の位置から欠陥位置を特定することも可能であ
る。なお、この気密度検査については、大ブロックの接
合部を中心に行なうが、大ブロック自体或いは小ブロッ
クの状態でも行ない、構体完成後の検査部位を少なくす
ることにより、作業性を向上させることができる。前記
した検査法以外には、ハニカムパネル1の単体の検査法
として該パネルの芯材の穴を利用して内部に気圧をか
け、面板のふくらみ変形を表面に縞模様を投影し、その
変化により剥離を確認することも考えられる。また、溶
接部の検査法としては、次のような方法が考えられる。
すなわち、ハニカムパネル同士の接合部においては対向
した接合部材により連続した空間ができる。この空間の
端部を閉鎖して、内部に空気或いは特定のガスを所定圧
力で封入し、その洩れを機械的あるいは発泡剤の利用に
よって確認し検査する方法も考えられる。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、溶
接部或いはその近傍部分の効果的に検査し欠陥を検出す
ることができるため、高速車両に適した高信頼性の車両
構体を製作することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による車両構体の製作方法の一実施例を
示した工程説明図である。
【図2】図1の車両構体製作時に用いられる放射線検査
法を示す説明図である。
【図3】図1の車両構体製作時に用いられる超音波検査
法を示す説明図である。
【図4】図1の車両構体製作時に用いられる反発検査法
および打音検査法を示す説明図である。
【図5】図1の車両構体製作時に用いられるバキューム
法を示す説明図である。
【符号の説明】
1…ハニカムパネル、10…構体、11…側ブロック、
SB…小ブロック、RB…大ブロック。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】素材をろう付けによって接合した複数の積
    層パネルを溶接によって接合してなる車両構体の製作方
    法において、前記複数の積層パネルを溶接接合する工程
    と、前記溶接接合完了後の積層パネルの溶接部および該
    溶接部近傍を被破壊検査によって積層パネルの素材接合
    状況を検査する工程とから成る車両構体の製作方法。
  2. 【請求項2】素材をろう付けによって接合した複数の積
    層パネルを溶接によって接合してなる車両構体の製作方
    法において、前記積層パネル同士を溶接接合して小ブロ
    ックを製作し該小ブロックの溶接部およびその近傍を検
    査する工程と、前記小ブロックを溶接接合して大ブロッ
    クを製作し該大ブロックを検査する工程と、前記大ブロ
    ックを溶接接合して構体を製作し該構体を検査する工程
    とから成る車両構体の製作方法。
JP5158549A 1993-06-29 1993-06-29 車両構体の製作方法 Pending JPH10291475A (ja)

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EP0705750A1 (en) 1996-04-10
EP0705750A4 (en) 1997-12-10
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