JPH10314948A - アルミダイカスト部材の溶接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】アルミダイカスト部材と被接合物とを接合する
場合の溶接品質の向上を図り、もって量産時の低コスト
化を実現する。 【解決手段】アルミダイカスト部材としてのフランジ１
と被接合物としてのパイプ２との境界ｂよりフランジ１
側に外れた近傍をアーク溶接法により溶融し、近傍が含
有するガスを排出する。近傍が固化した後、アーク溶接
法により境界ｂでフランジ１及びパイプ２を溶融し、フ
ランジ１にパイプ２を接合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はアルミダイカスト部
材の溶接方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、軽量化等の目的から、アルミ系合
金からなる部材と被接合物とを接合せんとする場合、そ
の部材としては重力金型鋳造法又は低圧鋳造法によるも
のに限られ、これらをＴＩＧフィラー溶接法又はＭＩＧ
溶接法により接合するか、又はこれらをろう付けにより
接合することがなされていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、重力金型鋳造
法又は低圧鋳造法による部材は精度が低く、量産化を考
慮した場合、コストの高騰化を招いてしまう。このた
め、発明者らは、量産時の低コスト化の観点から、アル
ミダイカスト部材と被接合物とを接合すべく検討した。

【０００４】しかしながら、アルミダイカスト部材は内
部に多量のガスを含有している。かかるガスはアルミダ
イカスト部材の鋳造時に湯に高圧を付与することに起因
すると考えられる。発明者らの試験結果によれば、アル
ミダイカスト部材は、ＡＤＣ１０又はＡＤＣ１２相当の
ものにおいて、重力金型鋳造法又は低圧鋳造法による部
材に比し、５〜１０倍の１０〜６０ｃｃ／１００ｇのガ
スを含有している。

【０００５】このため、仮にアーク溶接法によりアルミ
ダイカスト部材に被接合物を接合すべく、通常のよう
に、アルミダイカスト部材と被接合物との境界でアルミ
ダイカスト部材及び被接合物を溶融すると、溶融池にか
かるガスが噴出することとなり、ビード不良や内部欠陥
を生じ、溶接品質が劣ることとなる。このため、従来、
アルミダイカスト部材は溶接には不向きであり、量産品
でかかるアルミダイカスト部材を溶接するとする報告は
なされていない。

【０００６】他方、仮にろう付けによりアルミダイカス
ト部材に被接合物を接合せんとしても、５００〜５５０
°Ｃのろう付け炉内においてろう内にかかるガスが噴出
することとなり、やはり現状ではろう付けが不可能であ
る。また、この際、ブリスタ欠陥も表面に現れる。本発
明は、上記従来の実状に鑑みてなされたものであって、
アルミダイカスト部材と被接合物とを接合する場合の溶
接品質の向上を図り、もって量産時の低コスト化を実現
することを解決課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

（１）請求項１のアルミダイカスト部材の溶接方法は、
アルミダイカスト部材と被接合物との境界より該アルミ
ダイカスト部材側に外れた近傍をアーク溶接法により溶
融し、該近傍が含有するガスを排出する第１工程と、該
近傍が固化した後、該アーク溶接法により該境界で該ア
ルミダイカスト部材及び該被接合物を溶融し、該アルミ
ダイカスト部材に該被接合物を接合する第２工程と、か
らなることを特徴とする。

【０００８】請求項１の溶接方法では、第１工程におい
て近傍が含有するガスを排出する。このため、第２工程
において、近傍の溶融池にガスが噴出しにくくなり、ビ
ード不良や内部欠陥を生じず、溶接品質に優れることと
なる。 （２）請求項２のアルミダイカスト部材の溶接方法は、
請求項１記載のアルミダイカスト部材の溶接方法におい
て、アーク溶接法は交流ＴＩＧ溶接法であり、第１工程
では、境界から、該境界よりアルミダイカスト部材側に
２ｍｍ外れた位置までの範囲をターゲットとし、第２工
程では、該境界より被接合物側に２ｍｍ外れた位置か
ら、該境界より該アルミダイカスト部材側に１ｍｍ外れ
た位置までの範囲を該アーク溶接法のターゲットとする
ことを特徴とする。

【０００９】請求項２の溶接方法では、第１工程と第２
工程とで交流ＴＩＧ溶接法のターゲットを異ならせるこ
とにより、確実に請求項１の作用及び効果を奏するよう
にしている。ここで、第１工程において、境界より被接
合物側に外れた位置をターゲットとするのでは、被接合
物を溶融することとなり、アルミダイカスト部材が含有
するガスを排出することができない。他方、同工程にお
いて、境界よりアルミダイカスト部材側に２ｍｍを超え
て外れた位置をターゲットとするのでは、第２工程で接
合する部位から外れ過ぎることとなり、第２工程で溶融
池にガスが噴出して溶接品質が劣ることとなる。

【００１０】また、第２工程において、境界より被接合
物側に２ｍｍを超えて外れた位置をターゲットとした
り、境界よりアルミダイカスト部材側に１ｍｍを超えて
外れた位置をターゲットとしたりすれば、第１工程でガ
スを噴出させた位置ではない部位を第２工程で接合する
部位とすることとなり、第２工程で溶融池にガスが噴出
して溶接品質が劣ることとなる。

【００１１】（３）請求項３のアルミダイカスト部材の
溶接方法は、請求項１又は２記載のアルミダイカスト部
材の溶接方法において、アーク溶接法は、溶接表面に溶
融池を確保するピーク電流と、該ピーク電流より入熱の
小さいベース電流とを用いる交流ＴＩＧ溶接法であり、
第１工程では、該ピーク電流と該ベース電流とによるサ
イクルの周波数を１００Ｈｚ以上とすることを特徴とす
る。

【００１２】発明者らは、請求項３の溶接方法のよう
に、第１工程の交流電流のＴＩＧ周波数を特定すること
により、より確実に請求項１、２の作用及び効果を奏す
ることを確認した。ここで、第１工程において、ＴＩＧ
周波数が１００Ｈｚ未満とするのでは、アルミダイカス
ト部材が含有するガスの排出量が少ない。

【００１３】（４）請求項４のアルミダイカスト部材の
溶接方法は、請求項１、２又は３記載のアルミダイカス
ト部材の溶接方法において、アーク溶接法は交流ＴＩＧ
溶接法であり、第１工程では、マイナス側の電流値がプ
ラス側の電流値より大きく、かつマイナス側の単位通電
時間がプラス側の単位通電時間より短いハードモードの
交流電流を採用し、第２工程では、マイナス側の電流値
とプラス側の電流値とが等しく、かつマイナス側の単位
通電時間とプラス側の単位通電時間とが等しいノーマル
モードの交流電流を採用することを特徴とする。

【００１４】ハードモードではアークが集中し、ノーマ
ルモードではクリーニング（アルミ酸化膜除去）効果が
高められている。発明者らは、こうすれば、より一層確
実に請求項１、２、３の作用及び効果を奏することを確
認した。したがって、各請求項の発明によれば、アルミ
ダイカスト部材と被接合物とを接合する場合の溶接品質
の向上を図り、もって量産時の低コスト化を実現するこ
とができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、各請求項記載の発明を具体
化した実施形態を比較形態とともに図面を参照しつつ説
明する。

【００１６】

【実施形態】実施形態では、図１及び図２に示すよう
に、アルミダイカスト部材たるフランジ１と、被接合物
たる薄肉アルミ系合金製のパイプ２とを用意し、フラン
ジ１にパイプ２を交流ＴＩＧ溶接法及び交流ＴＩＧフィ
ラー溶接法により溶接する。 「第１工程」まず、図１に示すように、パイプ２の形状
の自由度を得るため、フランジ１へのパイプ２の挿入方
向とは逆の方向から、図示しないロボットによりトーチ
３内に保持された電極４を移動させる。この際、フラン
ジ１とパイプ２との境界ｂよりフランジ１側（＋側）に
１ｍｍ外れた位置を電極４のターゲットとする。ターゲ
ットは、境界ｂから、境界ｂよりフランジ１側（＋側）
に２ｍｍ外れた位置までの範囲Δ１に設定すればよい。

【００１７】そして、ピーク電流とベース電流とによる
サイクルの周波数（ＴＩＧ周波数）を２００Ｈｚとし、
図３（Ａ）に示す波形のハードモードＨの交流電流によ
り、フランジ１側に外れた近傍を交流ＴＩＧ溶接法によ
り溶融する。これにより、アークが近傍に集中し、深く
溶融することができた。こうして、近傍が含有するガス
を排出する。 「第２工程」次いで、図２に示すように、同ロボットに
よりトーチ３内に保持された電極４を移動させ、境界ｂ
よりパイプ２側（−側）に１ｍｍ外れた位置を電極のタ
ーゲットとする。ターゲットは、境界ｂよりパイプ２側
（−側）に２ｍｍ外れた位置から、境界ｂよりフランジ
１側（＋側）に１ｍｍ外れた位置までの範囲Δ２に設定
すればよい。この間に第１工程で溶融した近傍が固化す
る。

【００１８】そして、図示しないフィラーを送給しつ
つ、ＴＩＧ周波数を５Ｈｚとし、図３（Ｂ）に示す波形
のノーマルモードＮの交流電流により、境界ｂでフラン
ジ１及びパイプ２を交流ＴＩＧフィラー溶接法により溶
融する。これにより、クリーニング効果が高められ、境
界ｂを幅広に溶融することができた。

【００１９】こうして、フランジ１にパイプ２を接合す
る。かかる接合部では、図４（Ａ）に示すように、ビー
ド不良や内部欠陥をほとんど生じていなかった。このた
め、実施形態の溶接方法では、第１工程において近傍が
含有するガスを排出したため、第２工程において、近傍
の溶融池にガスが噴出しにくくなり、優れた溶接品質を
得られることがわかる。

【００２０】したがって、実施形態の溶接方法によれ
ば、フランジ１とパイプ２とを接合する場合の溶接品質
の向上を図り、もって量産時の低コスト化を実現するこ
とができる。

【００２１】

【比較形態】比較形態では、フランジ１にパイプ２をＭ
ＩＧ溶接法により溶接する。かかる接合部では、図４
（Ｂ）に示すように、溶融池にフランジ１のガスが噴出
したために、ビード不良や内部欠陥を生じた。このた
め、比較形態の溶接方法では、溶接品質が劣ることがわ
かる。

【００２２】

【試験１】実施形態の溶接方法と比較形態の溶接方法と
について、母材平均ガス量（ｃｃ／１００ｇ）とブロー
ホール率（％）との関係を求めた。この際、ビード外観
についても観察した。なお、実施形態の溶接方法では、
第１工程のＴＩＧ周波数を１００Ｈｚとし、図３（Ａ）
に示す波形のハードモードＨの交流電流を通電した。ま
た、実施形態の溶接方法及び比較形態の溶接方法におい
て、溶込深さは１ｍｍである。結果を図５に示す。

【００２３】図５より、実施形態の溶接方法では、比較
形態の溶接方法に比し、ガス量の多い母材であっても、
ブローホール率が低く、優れた溶接品質を得られること
がわかる。

【００２４】

【試験２】溶接前に５６ｃｃ／１００ｇのガスを含有す
るＡＤＴ４相当のアルミダイカスト部材について、ハー
ドモードＨの交流電流により交流ＴＩＧ溶接法を適用
し、ＴＩＧ周波数（Ｈｚ）と母材ガス量（ｃｃ／１００
ｇ）との関係を求めた。溶接条件は、ピーク電流１２０
Ａ、ベース電流７０Ａ、溶接速度５００ｍｍ／分であ
る。結果を図６に示す。

【００２５】図６より、第１工程としてＴＩＧ周波数が
１００Ｈｚ以上の交流ＴＩＧ溶接法を採用すれば、母材
が含有するガス量を１／４以下に減少させることがで
き、より確実に本発明の作用及び効果を奏し得ることが
わかる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態に係り、第１工程を示すフランジ等の
断面図である。

【図２】実施形態に係り、第２工程を示すフランジ等の
断面図である。

【図３】（Ａ）はハードモードの交流電流の波形、
（Ｂ）はノーマルモードの交流電流の波形である。

【図４】（Ａ）は実施形態に係る接合部の断面図、
（Ｂ）は比較形態に係る接合部の断面図である。

【図５】試験１に係り、母材平均ガス量とブローホール
率との関係を示すグラフである。

【図６】試験２に係り、ＴＩＧ周波数と母材ガス量との
関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１…フランジ（アルミダイカスト部材） ２…パイプ（被接合物） ｂ…境界 Ｈ…ハードモードの交流電流 Ｎ…ノーマルモードの交流電流

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アルミダイカスト部材と被接合物との境界
   より該アルミダイカスト部材側に外れた近傍をアーク溶
   接法により溶融し、該近傍が含有するガスを排出する第
   １工程と、 該近傍が固化した後、該アーク溶接法により該境界で該
   アルミダイカスト部材及び該被接合物を溶融し、該アル
   ミダイカスト部材に該被接合物を接合する第２工程と、
   からなることを特徴とするアルミダイカスト部材の溶接
   方法。
2. 【請求項２】アーク溶接法は交流ＴＩＧ溶接法であり、 第１工程では、境界から、該境界よりアルミダイカスト
   部材側に２ｍｍ外れた位置までの範囲をターゲットと
   し、 第２工程では、該境界より被接合物側に２ｍｍ外れた位
   置から、該境界より該アルミダイカスト部材側に１ｍｍ
   外れた位置までの範囲を該アーク溶接法のターゲットと
   することを特徴とする請求項１記載のアルミダイカスト
   部材の溶接方法。
3. 【請求項３】アーク溶接法は、溶接表面に溶融池を確保
   するピーク電流と、該ピーク電流より入熱の小さいベー
   ス電流とを用いる交流ＴＩＧ溶接法であり、 第１工程では、該ピーク電流と該ベース電流とによるサ
   イクルの周波数を１００Ｈｚ以上とすることを特徴とす
   る請求項１又は２記載のアルミダイカスト部材の溶接方
   法。
4. 【請求項４】アーク溶接法は交流ＴＩＧ溶接法であり、 第１工程では、マイナス側の電流値がプラス側の電流値
   より大きく、かつマイナス側の単位通電時間がプラス側
   の単位通電時間より短いハードモードの交流電流を採用
   し、 第２工程では、マイナス側の電流値とプラス側の電流値
   とが等しく、かつマイナス側の単位通電時間とプラス側
   の単位通電時間とが等しいノーマルモードの交流電流を
   採用することを特徴とする請求項１、２又は３記載のア
   ルミダイカスト部材の溶接方法。