JPS63192573A

JPS63192573A - バツト溶接方法

Info

Publication number: JPS63192573A
Application number: JP2420387A
Authority: JP
Inventors: Takao Ko; 高　隆夫; Kazushige Arimochi; 和茂有持; Kazusane Isaka; 井坂　和実
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1987-02-04
Filing date: 1987-02-04
Publication date: 1988-08-09

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、薄鋼板の端面同士をバット溶接する方法に関
するものである。

（従来の技術）例えば薄鋼板を高能率、高精度に溶接する方法として、
近年、フランシュバット溶接法に代わってバラＨ８接法
が広く採用されている。

このハント溶接法は第８図（イ）　（ロ）に示すように
、対向配置されて成る加圧装置を兼ねた電極１．１で被
溶接材である薄鋼板２を挟持し、これらを突き合わせて
加圧しつつ大電流を流すことにより極めて短時間で前記
薄鋼板２の端面同士を接合せんとする一種の圧接法であ
る。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、特に薄鋼板等の突合わせ溶接を前記バッ
ト溶接法によって行うと、突合わせ面の幅方向で入熱ム
ラが発生しやすいという問題があった。

すなわち、板端面の両側部では入熱不足気味となり、逆
に板端面の両側部から少し内側寄りの位置では過大入熱
気味となるのである。特に、その傾向が顕著な場合には
第９図に示すように過大入熱位置で溶は落ち、あるいは
アブセント不足が生じることになる。第９図中３は入熱
過大による接合不良部を示す。反対にこの現象を防止せ
んとして入熱を下げると板端面の両側部が入熱不足（冷
接）となって板端面の両側部が接合不良となる。

本発明はかかる問題点を解決できるバット溶接方法を提
供せんとするものであり、後述する本発明者等の研究・
実験に基づく知見によって成立せしめられたものである
。

（問題点を解決するための手段）先ず、前記した従来の問題点が発生する原因について説
明する。

すなわち、本発明者等は入熱ムラの発生原因についての
力学的、電気的挙動を有限要素法等を用いた数値解析に
より検討し、加えて実験による検討を行った結果、従来
の問題は以下の原因によるものであることが判明したの
である。

つまり、薄鋼板同士の突合わせ溶接時には、薄鋼板は突
合わせ部近傍のみが急速加熱されるために溶接初期の薄
鋼板２．２の端面ば第７図に示すように不均一な熱膨張
によって回転変形して板端面の両側部の突合わせが十分
でなくなり、この部分で非接触部が形成される。

しかして、この状態で大電流を流し続けると前記非接触
部に隣接した突合わせ面の極く局部に電流が集中し、そ
のために急激な発熱の集中が生じる（参考として参考図
を添付する）。また、これとは反対に板端面の両側部の
発熱が不足する。

かかる理由によって板端面の両側部より少し内側寄りの
電流集中部では溶は落ちたり、アブセント不足になって
接合不良となり、また板端面の両側部では入熱不足によ
る接合不良となっていたのである。

すなわち、すでに述べたように、板端面の両側部におけ
る入熱不足を防止するために電流密度を増加すると前記
両側部から少し内側寄りの位置で入熱過大となり溶は落
ちやアブセント不足が生じる。これを防止せんとして電
流密度を低下させると反対に板端面の両側部に入熱不足
が生じる。これは第７図に示すように板端面の両側部に
隙間が生じるからであり、溶接の進行と共に材料が軟化
しである時間経過した後は、この隙間も接触するように
なってこの個所にも電流が流れるようになる。しかし、
結果的には板端面の両側部における全通電時間が不足す
るようになる。これが入熱不足の原因である。

そこで本発明ではこの全通電時間の不足を薄鋼板の端面
両側部に隙間を発生させないようにすることによって解
決せんとしているのである。

しかして、前記隙間を発生させないようにする方法とし
て、■薄鋼板の幅方向における端面形状を変化させる方
法、■電流密度を増加させる方法、■電極の加圧力を薄
鋼板の幅方向において変化させる方法、■薄鋼板の端面
をその両側方から加圧あるいは拘束する方法、■薄鋼板
の端面突き合わせ部分近傍をその両側方から加熱しつつ
溶接する方法、■薄鋼板の幅方向における端面厚さを変
化させる方法等がある。

以下、これら■〜■の方法について説明する。

■について（第１図参照）、この方法は第１図に示すように、予め隙間が発生する板
端面の両側部に突出部４を設けておいて入熱不足になる
個所を溶接初期に余分に電源を流しておくのである。

これにより、板端面画側部の入熱不足から解消されて前
記した両側部より少し内側寄りの位置での入熱過大を防
止できる電流密度で板端面の両側部も良好な溶接が可能
となるのである。

なお、この方法を適用する場合、本発明者等の研究・実
験によれば薄鋼板の端面の両側部に設ける突出部４の幅
ｌは１〜５０龍、端面突合わせ時の突出長さく突出部４
の突出長さの２倍）Ｄは０．０１ｍ以上が望ましい。

また、前記突出部４の形状については何等限定されるも
のではなく、またこの突出部４は溶接せんとする薄鋼板
２の端面両方、すなわち夫々２個づつ計４個設けても、
また片方の端面、すなわち計２個のみ設けてもよい。

■について（第２図参照）、この方法は、先ず溶接せんとする薄鋼板の端面の両側部
に通電すべき電流密度を中央部に通電すべき電流密度と
同等にして通電し、所定時間経過した後両側部の電流密
度を中央部の電流密度よりも高くし、これによって前記
した入熱ムラに起因する接合不良をなくそうとしている
のである。

つまり、この方法では第２図（イ）に示すように従来使
用していた電極１に代えて板幅中央部に位置させる電極
５と、その両側部に位置させる電極６．６を使用し、こ
れら両側部の電極６．６の電源７を中央部の電極５の電
源８とは別に設けてこれら電源７．８により夫々の電極
５．６に別個に電源を供給するのである。そしてその際
、電極６．７に供給する電流密度を溶接初期には電極５
の電流密度と同等でよいのであるが、所定時間経過した
後に電極５の電流密度より高くするのである（第２図（
ロ）参照）。

これにより、板端面画側部の入熱不足が解消されて前記
した両側部より少し内側寄りの位置での入熱過大を防止
できる電流密度で板端面の両側部も良好な溶接が可能と
なるのである。

■について（第３図参照）、この方法は、溶接せんとする薄鋼板の端面を加圧通電す
る電極を板幅方向に３分割以上に分割し、両側部に位置
する電極による加圧力を中央部の電極による加圧力より
大きくせしめることにより前記した入熱ムラに起因する
接合不良をなくそうとしているのである。

つまり、この方法では第３図（イ）、（ロ）に示すよう
に電極を板幅方向に３分割以上に分割し、薄鋼板２の端
面両側部に位置する電極６．６による加圧力を中央部の
電極５による加圧力と比較して大きくすることによって
バット溶接中における薄鋼板２の端面両側部の回転変形
を効果的に防止し、当該部分に隙間が発生しないように
しているのである。

これにより、板端面画側部の入熱不足が解消されて当該
部分も良好に溶接できることになる。

■について（第４図参照）この方法は、溶接せんとする薄鋼板の端面突き合わせ部
分近傍をその両側方から加圧あるいは両側方を拘束しな
がら溶接することにより前記した入熱ムラに起因する接
合不良をなくそうとしているのである。

すなわちこの方法は、第４図に模式的に示す如く、薄鋼
板２の端面突き合わせ部分近傍において板幅方向の膨張
変形を治具９を用いて加圧あるいは拘束することによっ
て阻止し、前記隙間の消滅を図るものである。

■について（第５図参照）この方法は、溶接せんとする薄鋼板の端面突き合わせ部
分近傍をその両側方から加熱しつつ溶接することにより
前記した入熱ムラに起因する接合不良をなくそうとして
いるのである。

すなわちこの方法は、バット溶接中における薄鋼板２．
２の端面の回転変形を妨げ、板端面の両側部における非
接触部の形成を効果的に防止する手段として、第５図に
模式的に示すように、薄鋼板２．２の端面両側部の狭い
領域〔第５図の斜線部（幅Ｗ×長さＬ））を加熱して当
該領域を熱膨張させ、板端面の両側部における非接触部
の形成を防止しようとしているのである。

■について（第６図参照）この方法は第６図に示すように、予め隙間が発生ずる板
端面の板厚を母材厚さよりも小さくして当該個所の電流
密度を相体的に高くし、入熱不足を補なおうとしている
のである。

なお、この方法を適用する場合、本発明者等の研究・実
験によれば薄鋼板の端面の両側部における板厚の小さい
部分は、夫々の幅ｌ°が１豫ｌ〜１／４Ｗ（Ｗは薄鋼板
の板幅）、端面突き合わ上部分の長さＤ゛が０．５ｍ以
上が望ましい。また、この板厚の少ない部分の形状につ
いては何等限定されるものではないことは勿論であり、
その加工方法も機械加工、圧延等適宜の方法で行えばよ
い。

更に、この部分は第６図に示すように溶接せんとする薄
鋼板の端面両方に設けても、また図示省略したが片方の
端面のみに設けてもよい。

（実　施　例）以下、本発明方法を実施した結果について説明する。

その１）先ず、本実施例に使用した供試材の成分、寸法及び機械
的性質を下記第１表に、またこの供試材を使用して本発
明方法によりバット溶接を行った際の溶接条件を下記第
２表に示す。

第１表（単位：重量％）第２表注１）電流密度−電流値（Ａ）／断面積（ｍｕ”）しか
して、第１表に示す供試材を用い、第２表に示す溶接条
件にて本発明方法（■の方法）によりハソｌ［を接を行
った結果を下記第３表に示す。

また、比較例として第８図の方法で、第１表に示す供試
材を用い、第２表に示す溶接条件にてバット溶接を行っ
た結果を同じく第３表にＮＱ９として未す。

第３表上記第３表より明らかなように、本発明方法（■の方法
）を適用した場合には割れ率が０％であった。

その２）前記第１表に示す供試材を用い、第２図（イ）に示す位
置関係にて本発明方法（■の方法）を実施した結果を下
記第４表に示す。

上記第４表より明らかなように、本発明方法（■の方法
）を適用した場合には割れ率が０％であった。

その３）前記第１表に示す供試材を用い、第２表に示す電流密度
及び溶接時間でかつ、初期電極間隔２Ｊ、（第３図参照
）を１５ｔｍとして本発明方法（■の方法）によりバッ
ト溶接を行った結果を下記第５表に示す。

上記第５表より明らかなように、本発明方法（■の方法
）を適用した場合には大幅に割れ率が減少した。

その４）前記第１表に示す供試材を用い、第２表に示す溶接条件
でかつ初期電極間隔（２ｍ！、）を１５鰭として本発明
方法（■の方法）によりバット溶接を行った結果を下記
第６表に示す。

第６表上記第６表より明らかなように、本発明方法（■の方法
）を適用した場合には大幅に割れ率が減少した。

その５）前記第１表に示す供試材を用い、第２表に示す溶接条件
でかつ初期電極間隔（２ｎｏ）を３０＋ｎとし、加えて
下記第７表に示す諸元の加熱装置を用いて本発明方法（
■の方法）によりバット溶接をおこなった結果を下記第
８表に示す。

第７表第８表上記第８表より明らかなように、本発明方法（■の方法
）を適用した場合には大幅に割れ率が減少した。

その６）前記第１表に示す供試材を用い、第２表に示す溶接条件
で本発明方法（■の方法）によりバット溶接を行った結
果を下記第９表に示す。なお薄鋼板の端面両側部におけ
る形状は第６図（ロ）に示すものを使用した。

第９表上記第９表より明らかなように本発明方法（■の方法）
を適用した場合には割れ率が０％であった。

（発明の効果）以上説明したように本発明は、薄鋼板の端面同士をバッ
ト溶接する方法において、バットｉ接時に前記ｖｉｉ鋼
板の端面両側部に発生する隙を防止して溶接するもので
ある為、入熱ムラに起因する接合不良を防止でき、鋼板
全幅にわたって良好な接合が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図は本発明方法の実施態様の概略説明図、
第７図及び第９図は従来方法による場合の問題点を説明
する図面、第８図はバット溶接法の説明図である。１．５．６は電極、２は薄鋼板、４は突出部、７．８は
電源、９は治具。第５図第６図（イ）　　　　　　　　　　　　　　　Ｃ口）第７図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）薄鋼板の端面同士をバット溶接する方法において
、バット溶接時に前記薄鋼板の端面両側部に発生する隙
間を防止して溶接することを特徴とするバット溶接方法
。