WO2016163055A1

WO2016163055A1 - 亜鉛めっき鋼板の隅肉溶接方法

Info

Publication number: WO2016163055A1
Application number: PCT/JP2015/085244
Authority: WO
Inventors: 敬志中山; 伸輔宮地; 弘文川田; 伸弘安藤
Original assignee: 豊田鉄工株式会社
Priority date: 2015-04-10
Filing date: 2015-12-16
Publication date: 2016-10-13
Also published as: JP2016198796A

Abstract

亜鉛めっき鋼板のアーク溶接時に溶接熱に起因して亜鉛が気化した場合においても、気化した亜鉛を大気中に速やかに放出することを可能とし、気化した亜鉛による気泡を溶接金属内に残存させることなく、アーク溶接することができる亜鉛めっき鋼板の隅肉溶接方法を提供する。先ず、第１鋼板１１と第２鋼板１２の接合領域１４の全体に渡って並設された複数の溝１５を第１鋼板１１の表面１３に形成する。次に、第１鋼板１１の表面１３に第２鋼板１２の当接面１２Ａを当接させることにより、第１鋼板１１の各溝１５に第２鋼板１２を交差させる。次に、第２鋼板１２の両側で第１鋼板１１の各溝１５の両端部１５Ａ、１５Ｂを露出させた状態で接合領域１４をアーク溶接する。

Description

亜鉛めっき鋼板の隅肉溶接方法

　本発明は、亜鉛めっき鋼板をアーク溶接で接合する際の隅肉溶接方法に関する。

　従来より、自動車のボディ等の鋼板には、防錆力の大きい亜鉛めっき鋼板が用いられる。亜鉛めっき鋼板の溶接には、要求される溶接強度に依って、スポット溶接とアーク溶接が使い分けられる。

　亜鉛めっき鋼板をアーク溶接すると、鋼板表面の亜鉛が溶接熱で気化するので、溶接金属中に気化した亜鉛に起因して気泡が発生する。気化した亜鉛による気泡は、ビードにブローホールやピットを発生させる。ブローホールやピットは、ビードの強度が低下する溶接不良を起こす。溶接不良は、溶接される母材の双方が亜鉛めっき鋼板である場合に限らず、溶接される母材の一方が亜鉛めっき鋼板である場合にも起きる。

　溶接不良の対策としては、先ず、溶接部の亜鉛めっき表面を削り、溶接部から亜鉛を除去する方法があるが、表面削り工程が発生するため、生産性が悪化し、コストアップとなる。次に、溶接時の電流を上げ、溶接温度を高めることで亜鉛の気化を早くし、気化した亜鉛による気泡を減少させる方法があるが、鋼板の一部が高温で溶け落ちすることを防ぐ観点から手作業が必要なため、生産性が悪化し、コストアップとなる。また、溶接スピードを遅くし、溶接熱で亜鉛の気化を進ませ、気化した亜鉛による気泡を減少させる方法があるが、溶接スピードが遅くなるため、生産性が悪化し、コストアップとなる。

　このような問題を改善するため、下記特許文献１に記載された隅肉溶接法が提案されている。下記特許文献１に記載の隅肉溶接法では、隅肉継手を溶接するに当り、溶接部材の一方に断面方向で深さｐ、長さｐの寸法を有し、ｑ／ｐ≧１、ｐ×ｑ≧１mm^２を満足する開先を設け、且つ溶融金属の最奥部先端の継手ルートに強制的に断面積で０．２５mm^２以上の未溶着部を設けて、柱状ブローホールの生成を防止する。

特公昭５６－１４３９９号公報

　しかしながら、上記特許文献１に記載の隅肉溶接法を亜鉛めっき鋼板のアーク溶接に適用するには、亜鉛めっき鋼板の端面に開先を設ける必要があるが、亜鉛めっき鋼板は自動車等のボディで使用される薄板であることから、亜鉛めっき鋼板の端面に開先を設けることは困難であり、特許文献１に記載の隅肉溶接法を適用することは難しい。

　そこで、本発明は、上述した点を鑑みてなされたものであり、亜鉛めっき鋼板のアーク溶接時に溶接熱に起因して亜鉛が気化した場合においても、気化した亜鉛を大気中に速やかに放出することを可能とし、気化した亜鉛による気泡を溶接金属内に残存させることなく、アーク溶接することができる亜鉛めっき鋼板の隅肉溶接方法を提供することを課題とする。

　この課題を解決するためになされた請求項１に係る亜鉛めっき鋼板の隅肉溶接方法は、第１鋼板と第２鋼板の一方又は両方に亜鉛めっき鋼板を使用し、前記第１鋼板と前記第２鋼板の接合領域をアーク溶接する亜鉛めっき鋼板の隅肉溶接方法であって、前記第１鋼板における接合領域の全体に複数の溝を並設し、前記第２鋼板の当接面が各溝と交差するように第２鋼板の当接面を第１鋼板の接合領域に当接し、前記第２鋼板の当接面の両側で各溝の両端部が露出した状態で前記接合領域をアーク溶接することを特徴とする。

　請求項２に係る亜鉛めっき鋼板の隅肉溶接方法は、請求項１に記載する亜鉛めっき鋼板の隅肉溶接方法であって、前記第１鋼板の各溝をコイニングで形成することを特徴とする。

　請求項１に係る発明の亜鉛めっき鋼板の隅肉溶接方法では、接合領域のアーク溶接が行われると、第１鋼板及び／又は第２鋼板から気化した亜鉛は、第２鋼板の当接面の両側で露出した第１鋼板の各溝の両端部のうち、アーク溶接が行われる側とは反対側の端部から放出される。このように、アーク溶接時に溶接熱に起因して第１鋼板及び／又は第２鋼板から亜鉛が気化した場合においても、気化した亜鉛は第１鋼板に並設された複数の各溝から大気中に速やかに放出されて第１鋼板と第２鋼板の接合領域の全体でガス抜きが行われる。これにより、気化した亜鉛による気泡を溶接金属内に残存させることなく、アーク溶接することができる。

　さらに、第１鋼板の各溝は、第１鋼板における接合領域に形成されるため、加工し易い。従って、アーク溶接における前処理作業を簡素化して、生産性が向上するとともにコストの低減を図ることができる。

　また、アーク溶接時には、各溝の両端部は、第２鋼板の当接面の両側で露出した状態にあり、その状態は、第１鋼板の接合領域に第２鋼板の当接面を当接させることにより実現する。従って、第１鋼板に対する第２鋼板の位置合わせを容易に行うことができる。

　請求項２に係る発明の亜鉛めっき鋼板の隅肉溶接方法では、第１鋼板の接合領域に並設される各溝をコイニングで形成しており、冷間鍛造やプレス加工等といった量産に適し安価な加工で第１鋼板の各溝を形成することが可能である。

本発明の第１実施形態に係る亜鉛めっき鋼板の隅肉溶接方法を説明するための斜視図である。図１のＡ１－Ａ１線で第１鋼板を切断した断面図である。第１実施形態に係る亜鉛めっき鋼板の隅肉溶接方法を説明するための斜視図である。図３のＢ１－Ｂ１線で第１鋼板と第２鋼板を切断した断面図である。第１実施形態に係る亜鉛めっき鋼板の隅肉溶接方法を説明するための斜視図である。図５のＣ１－Ｃ１線で第１鋼板と第２鋼板とビード部を切断した断面図である。本発明の第２実施形態に係る亜鉛めっき鋼板の隅肉溶接方法を説明するための斜視図である。図７のＡ２－Ａ２線で第１鋼板を切断した断面図である。第２実施形態に係る亜鉛めっき鋼板の隅肉溶接方法を説明するための斜視図である。図９のＢ２－Ｂ２線で第１鋼板と第２鋼板を切断した断面図である。第２実施形態に係る亜鉛めっき鋼板の隅肉溶接方法を説明するための斜視図である。図１１のＣ２－Ｃ２線で第１鋼板と第２鋼板とビード部を切断した断面図である。

　本発明に係る亜鉛めっき鋼板の隅肉溶接方法について、本発明を具体化した第１実施形態、第２実施形態に基づき、図面を参照しつつ詳細に説明する。

［１．第１実施形態］
　先ず、第１実施形態に係る亜鉛めっき鋼板の隅肉溶接方法について説明する。第１実施形態に係る亜鉛めっき鋼板の隅肉溶接方法では、図１に表されたように、第１鋼板１１の表面１３（平面）に対して第２鋼板１２の当接面１２Ａが突き合わされるようにして、第１鋼板１１と第２鋼板１２がＴ字形にアーク溶接される。

　第１鋼板１１と第２鋼板１２は、共に亜鉛めっき鋼板である。第１鋼板１１の板厚ＴＡ１は、第２鋼板１２の板厚ＴＡ２より厚い。

　第１鋼板１１の表面１３には、接合領域１４が設けられる。接合領域１４は、第１鋼板１１の表面１３に対して第２鋼板１２の当接面１２Ａが突き合わされる長尺状の領域である。

　接合領域１４の全体には、複数の溝１５がコイニング（例えば、冷間鍛造やプレス加工等）で形成される。各溝１５は、長方形状の開口を有し、長尺状の接合領域１４とは略直角で交わるように、第１鋼板１１の表面１３に所定ピッチで形成される。各溝１５の断面は、図２に表されたように、逆三角形である。

　第１実施形態に係る亜鉛めっき鋼板の隅肉溶接方法では、上述したように、先ず、図１や図２に表されたように、接合領域１４の全体に渡って並設された複数の溝１５を第１鋼板１１の表面１３に形成する。次に、図３に表されたように、第１鋼板１１の表面１３に第２鋼板１２の当接面１２Ａを当接させることにより、第１鋼板１１の各溝１５に対して第２鋼板１２の当接面１２Ａを交差させる。次に、図４に表されたように、第２鋼板１２の当接面１２Ａの両側で第１鋼板１１の各溝１５の両端部１５Ａ，１５Ｂを露出させた状態にする。この状態を維持して、各溝１５の一端部１５Ａの側から接合領域１４の全体をアーク溶接すると、図５や図６に表されたように、第１鋼板１１の表面１３と第２鋼板１２との間に溶接材によるビード部１６が形成される。

　このようにしてアーク溶接が行われる際、第１鋼板１１及び第２鋼板１２から気化した亜鉛は、第２鋼板１２の当接面１２Ａの両側で露出した第１鋼板１１の各溝１５の両端部１５Ａ，１５Ｂのうち、アーク溶接が行われる一端部１５Ａとは反対側の他端部１５Ｂから放出される（図６参照）。

　このように、アーク溶接時に溶接熱に起因して第１鋼板１１及び第２鋼板１２から亜鉛が気化した場合においても、気化した亜鉛は第１鋼板１１に並設された複数の各溝１５から大気中に速やかに放出されて第１鋼板１１と第２鋼板１２の接合領域１４の全体でガス抜きが行われる。これにより、気化した亜鉛による気泡を溶接金属（ビード部１６）内に残存させることなく、アーク溶接することができる。

　さらに、第１鋼板１１の各溝１５は、第１鋼板１１の表面１３に形成されるため、加工し易い。従って、アーク溶接における前処理作業を簡素化して、生産性が向上するとともにコストの低減を図ることができる。　

　さらに、第１実施形態に係る発明の亜鉛めっき鋼板の隅肉溶接方法では、第１鋼板１１及び第２鋼板１２に対して、より高い温度にすることなく、また、より多くの熱を与えることなく、第１鋼板１１と第２鋼板１２を溶接する溶接金属（ビード部１６）中に気化した亜鉛に起因する気泡を残存させずにアーク溶接が行えるので、アーク溶接時の溶け落ちや割れ等の溶接不良を回避することが可能である。

　図３や図４に表されたように、第１実施形態に係る発明の亜鉛めっき鋼板の隅肉溶接方法では、アーク溶接時には、第２鋼板１２の両側で第１鋼板１１の各溝１５の両端部１５Ａ，１５Ｂが露出した状態にある。この状態は、第１鋼板１１の表面１３に第２鋼板１２の当接面１２Ａを当接させることにより実現する（図１参照）。従って、第１実施形態に係る発明の亜鉛めっき鋼板の隅肉溶接方法では、第１鋼板１１に対する第２鋼板１２の位置合わせを容易に行うことができる。

　第１実施形態に係る発明の亜鉛めっき鋼板の隅肉溶接方法では、第１鋼板１１の各溝１５をコイニングで形成しており、冷間鍛造やプレス加工等といった量産に適し安価な加工で第１鋼板１１の各溝１５を形成することが可能である。

［２．第２実施形態］
　次に、第２実施形態に係る亜鉛めっき鋼板の隅肉溶接方法について説明する。第２実施形態に係る亜鉛めっき鋼板の隅肉溶接方法では、図７に表されたように、第１鋼板２１の表面２３に対して第２鋼板２２の曲折部２２Ａを当接させるようにして、第１鋼板２１と第２鋼板２２がＴ字形にアーク溶接される。

　第１鋼板２１と第２鋼板２２は、亜鉛めっき鋼板である。第１鋼板２１の板厚ＴＢ１は、第２鋼板２２の板厚ＴＢ２より厚い。第２鋼板２２の曲折部２２Ａは、第２鋼板２２の縦板部２２Ｂに対して略直角に折り曲げられることにより設けられる。

　第１鋼板２１の表面２３には、接合領域２４が設けられる。接合領域２４は、第１鋼板２１の表面２３に対して第２鋼板２２の曲折部２２Ａの当接面２２Ｃを当接させる長尺状の領域である。

　接合領域２４の全体には、複数の溝２５がコイニング（例えば、冷間鍛造やプレス加工等）で形成される。各溝２５は、長方形状の開口を有し、長尺状の接合領域２４とは略直角で交わるように、第１鋼板２１の表面２３に所定ピッチで形成される。各溝２５の断面は、図８に表されたように、逆三角形である。

　第２実施形態に係る亜鉛めっき鋼板の隅肉溶接方法では、上述したように、先ず、図７や図８に表されたように、接合領域２４の全体に渡って並設された複数の溝２５を第１鋼板２１の表面２３に形成する。次に、図９に表されたように、第１鋼板２１の表面２３に第２鋼板２２の曲折部２２Ａの当接面２２Ｃを当接させることにより、第１鋼板２１の各溝２５に第２鋼板２２の曲折部２２Ａの当接面２２Ｃを交差させる。次に、図１０に表されたように、第２鋼板２２の曲折部２２Ａの当接面２２Ｃの両側で第１鋼板２１の各溝２５の両端部２５Ａ，２５Ｂを露出させた状態にする。この状態を維持して、各溝２５の一端部２５Ａの側から接合領域２４の全体をアーク溶接すると、図１１や図１２に表されたように、第１鋼板２１の表面２３と第２鋼板２２の曲折部２２Ａとの間にビード部２６が形成される。

　このようにしてアーク溶接が行われると、第１鋼板２１及び第２鋼板２２から気化した亜鉛は、第２鋼板２２の曲折部２２Ａの当接面２２Ｃの両側で露出した第１鋼板２１の各溝２５の両端部２５Ａ，２５Ｂのうち、アーク溶接が行われる一端部２５Ａとは反対側の他端部２５Ｂから放出される（図１２参照）。

　このように、アーク溶接時に溶接熱に起因して第１鋼板２１及び第２鋼板２２から亜鉛が気化した場合においても、気化した亜鉛は第１鋼板２１に並設された複数の各溝２５から大気中に速やかに放出されて第１鋼板２１と第２鋼板２２の接合領域２４の全体でガス抜きが行われる。これにより、気化した亜鉛による気泡を溶接金属（ビード部２６）内に残存させることなく、アーク溶接することができる。

　さらに、第１鋼板２１の各溝２５は、第１鋼板２１の表面２３に形成されるため、加工し易い。従って、アーク溶接における前処理作業を簡素化して、生産性が向上するとともにコストの低減を図ることができる。

　さらに、第２実施形態に係る発明の亜鉛めっき鋼板の隅肉溶接方法では、第１鋼板２１及び第２鋼板２２に対して、より高い温度にすることなく、また、より多くの熱を与えることなく、第１鋼板２１と第２鋼板１２を溶接する溶接金属（ビード部２６）中に気化した亜鉛に起因する気泡を残存させずにアーク溶接が行えるので、アーク溶接時の溶け落ちや割れ等の溶接不良を回避することが可能である。

　図９や図１０に表されたように、第２実施形態に係る発明の亜鉛めっき鋼板の隅肉溶接方法では、アーク溶接時には、第２鋼板２２の両側で第１鋼板２１の各溝２５の両端部２５Ａ，２５Ｂが露出した状態にある。この状態は、第１鋼板２１の表面２３に第２鋼板２２の曲折部２２Ａの当接面２２Ｃを当接させることにより実現する（図７参照）。従って、第２実施形態に係る発明の亜鉛めっき鋼板の隅肉溶接方法では、第１鋼板２１に対する第２鋼板２２の位置合わせを容易に行うことができる。

　第２実施形態に係る発明の亜鉛めっき鋼板の隅肉溶接方法では、第１鋼板２１の各溝２５をコイニングで形成しており、冷間鍛造やプレス加工等といった量産に適し安価な加工で第１鋼板２１の各溝２５を形成することが可能である。

［３．その他］
　尚、本発明は上記実施形態に限定されるものでなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
　例えば、第１実施形態や第２実施形態に係る亜鉛めっき鋼板の隅肉溶接方法では、第１鋼板１１，２１と第２鋼板１２，２２の双方が亜鉛めっき鋼板であるが、第１鋼板１１，２１と第２鋼板１２，２２の一方が亜鉛めっき鋼板であってもよい。

　第１実施形態や第２実施形態に係る亜鉛めっき鋼板の隅肉溶接方法では、第１鋼板１１，２１に設けられる各溝１５，２５は、不規則なピッチで形成されてもよく、その断面が逆三角形でなくてもよい。

１１　第１鋼板
１２　第２鋼板
１２Ａ　第２鋼板の当接面
１３　第１鋼板の表面
１４　接合領域
１５　溝
１５Ａ，１５Ｂ　第１鋼板の各溝の両端
２１　第１鋼板２２　第２鋼板
２２Ａ　第２鋼板の曲折部
２２Ｃ　第２鋼板の当接面
２３　第１鋼板の表面
２４　接合領域
２５　溝
２５Ａ，２５Ｂ　第１鋼板の各溝の両端

Claims

　第１鋼板と第２鋼板の一方又は両方に亜鉛めっき鋼板を使用し、前記第１鋼板と前記第２鋼板の接合領域をアーク溶接する亜鉛めっき鋼板の隅肉溶接方法であって、
　前記第１鋼板における接合領域の全体に複数の溝を並設し、
　前記第２鋼板の当接面が各溝と交差するように第２鋼板の当接面を第１鋼板の接合領域に当接し、
　前記第２鋼板の当接面の両側で各溝の両端部が露出した状態で前記接合領域をアーク溶接することを特徴とする亜鉛めっき鋼板の隅肉溶接方法。
　請求項１に記載する亜鉛めっき鋼板の隅肉溶接方法であって、
　前記第１鋼板の各溝をコイニングで形成することを特徴とする亜鉛めっき鋼板の隅肉溶接方法。