JP2000237893A - 溶接継手およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 密閉状の中空部が形成された溶接継手におい
て、簡単な構成でありながら溶接作業が速やかに行える
うえ、溶接部の突沸現象を未然に防止できる密封溶接継
手を提供する。 【解決手段】 有底の嵌合凹部１Ａを有する一方の被溶
接部材１と、嵌合凸部２ｂを有する他方の被溶接部材２
とが、嵌合凸部が嵌合凹部の深さ方向の途中の位置まで
嵌入されることにより、嵌合凹部の後端側に密閉状の中
空部１Ｂが形成された状態に組み合わされ、嵌合凹部の
開口部周縁において、両被溶接部材１、２の外周面が溶
接固定されてなる。一端が前記中空部１Ｂに開口し他端
が前記嵌合凹部１Ａの開口部またはその近傍に開口し
て、中空部１Ｂと外部とを連通するための通気孔５が形
成されている。溶接熱で中空部の空気が膨張しようとし
ても、上記通気孔によるガス抜き作用で上記内圧が一定
に保持される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、自動車部品など
の各種資材として使用される溶接継手およびその製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の継手として、図３に示す
ものがある。この継手は、他端面が閉塞された金属製パ
イプのように、有底の嵌合凹部２１Ａを有する被溶接部
材２１と、端面２２ａに縮径状の嵌合凸部２２ｂが一体
形成された金属製中実丸棒からなる被溶接部材２２とに
よって構成されている。

【０００３】そして、一方の被溶接部材２１の前記嵌合
凹部２１Ａに、他方の被溶接部材２２の前記嵌合凸部２
２ｂを嵌入するとともに、被溶接部材２１の端面２１ａ
に他方の被溶接部材２２の端面２２ａを突き合わせ、こ
の状態で両被溶接部材２１，２２の突き合わせ部外周面
の開先処理部２１ｃ，２２ｃに、例えばアーク溶接など
を施し、これにより、両被溶接部材２１，２２を一体結
合したものである。

【０００４】このような溶接継手においては、一方の被
溶接部材２１の嵌合凹部２１Ａに他方の被溶接部材２２
の嵌合凸部２２ｂを嵌入する構成のため、溶接時の被溶
接部材２１，２２の軸ずれが起きず、溶接作業が円滑に
行えるなどの利点がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この溶接継
手は、多くの場合、嵌合凸部２２ｂの長さが嵌合凹部２
１Ａの長さよりも短く、従って嵌合凸部２２ｂは嵌合凹
部２１Ａの深さ方向の途中の位置まで嵌入されて、嵌合
凹部２１Ａの後端側に密閉状の中空部２１Ｂが形成され
るのが一般である。

【０００６】このため、溶接が進むにつれて溶接時の熱
により上記被溶接部材２１の中空部２１Ｂの空気が膨張
して、その内圧が上昇する結果、この空気が溶接部から
噴出するいわゆる突沸現象が起きて、溶接不能になった
り、溶接不良による強度低下を招くことがある。

【０００７】このような事態を防止するため、従来で
は、溶接時に被溶接部材２１を冷却したり、あるいは中
空部２１Ｂの位置において、予め被溶接部材２１の肉厚
を半径方向へ貫通して中空部２１Ｂと外部とを連通する
ガス抜き孔２３を形成したりする方法が提案されてい
る。

【０００８】しかし、前者の方策では、冷却しながらの
溶接のために、溶接の作業性が低下するのは避けられな
いうえ、冷却能力をかなり上げないと、上記突沸現象を
有効に抑えることが困難であった。また、後者の方策で
は、溶接後に、上記ガス抜き孔２３の外部露出部をわざ
わざ閉塞させなければならない煩わしさがあった。

【０００９】この発明は、上記課題を解消するためにな
されたものであり、密閉状の中空部が形成された溶接継
手において、簡単な構成でありながら溶接作業を速やか
に行えるうえ、溶接部の突沸現象を未然に防止できる溶
接継手およびその製造方法を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題は、有底の嵌合
凹部を有する一方の被溶接部材と、嵌合凸部を有する他
方の被溶接部材とが、前記嵌合凸部が前記嵌合凹部の深
さ方向の途中の位置まで嵌入されることにより、嵌合凹
部の後端側に密閉状の中空部が形成された状態に組み付
けられるとともに、前記嵌合凹部の開口部周縁におい
て、両被溶接部材の外周部が溶接固定されてなる溶接継
手において、一端が前記中空部に開口し他端が前記嵌合
凹部の開口部またはその近傍に開口して、前記密閉状の
中空部と外部とを連通するための通気孔が形成されてい
ることを特徴とする溶接継手によって解決される。

【００１１】この溶接継手によれば、溶接熱で上記被溶
接部材の中空部内の空気が膨張しようとしても、通気孔
によるガス抜き作用で前記内圧が一定に保持され、溶接
時の前記突沸現象が未然に防止される。また、前記通気
孔は、一端が前記中空部に開口し他端が前記嵌合凹部の
開口部またはその近傍に開口しているので、両被接合部
材の溶接時に同時に通気孔を閉塞できる。

【００１２】また、前記課題は、有底の嵌合凹部を有す
る一方の被溶接部材と、嵌合凸部を有する他方の被溶接
部材とを、前記嵌合凸部を前記嵌合凹部の深さ方向の途
中の位置まで嵌入することにより、嵌合凹部の後端側に
密閉状の中空部が形成された状態に組み付けるととも
に、前記嵌合凹部の開口部周縁において、両被溶接部材
の外周部を溶接固定するに際し、一端が前記中空部に開
口し他端が前記嵌合凹部の開口部またはその近傍に開口
して、前記密閉状の中空部と外部とを連通するための通
気孔を形成しておき、溶接時には、その最終段階で、前
記通気孔の嵌合凹部側の開口部を溶着金属で閉塞するこ
とを特徴とする密封溶接継手の製造方法によっても解決
される。

【００１３】この方法によれば、嵌合凹部の開口部また
はその近傍に開口する通気孔の開口部を、溶接の最終時
点で閉塞するから、溶接時の通気孔のガス抜き作用を妨
げることなく溶接の最後までその作用が有効に発揮され
るのはもとより、溶接作業の工程内で通気孔の閉塞作業
を併せて実施できるから、溶接作業の終了後に、わざわ
ざ通気孔を閉塞する作業が不要となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施形態に係
る溶接継手について、図面に従って説明する。

【００１５】図１はこの発明の一実施形態に係る溶接継
手を示す一部破断正面図である。

【００１６】同図において、この溶接継手は、有底円筒
形の嵌合凹部１Ａを有する被溶接部材、たとえば他端閉
塞のＡｌ製円形パイプ１と、このパイプ１の一端の開口
端面１ａに結合される他方の被溶接部材、たとえばＡｌ
製の鍛造品である中実丸棒２と、パイプ１と丸棒２との
突き合わせ部外周面に溶接された溶接部（溶着金属）Ｍ
とからなる。

【００１７】上記パイプ１には、上記嵌合凹部１Ａの開
口部の外周面に、開先処理により開口端面１ａ側に至る
につれて径小化する環状のテーパ面１ｃが、たとえば４
５度の傾斜角度で形成されている。

【００１８】なお、上記パイプ１に限らず、有底嵌合凹
部１Ａを有するものであれば、被溶接部材としての形状
や材質は、任意である。

【００１９】他方、上記丸棒２は上記パイプ１とほぼ同
じ外径を有するとともに、上記パイプ１に対する結合側
の外周面に、開先処理により端面２ａ側に至るにつれて
径小化する環状のテーパ面２ｃが、たとえば４５度の傾
斜角度で形成されている。さらに、上記結合側の端面２
ａには、上記パイプ１の嵌合凹部１Ａに嵌入される縮径
状の嵌合凸部２ｂが一体形成されている。この嵌合凸部
２ｂは、前記嵌合凹部１Ａの内径とほぼ同じかわずかに
小さい外径の断面円形に形成されている。

【００２０】そして、この嵌合凸部２ｂを上記パイプ１
の嵌合凹部１Ａ内に嵌合して、パイプ１の端面１ａと丸
棒２の端面２ａを突き合わせると、上記テーパ面１ｃ，
２ｃにより、開先角度が９０度の断面Ｖ形の溶接用環状
凹所４が形成される。

【００２１】なお、この溶接用環状凹所４の開先角度
は、９０度に限らず、任意に変更可能である。

【００２２】上記嵌合凹部１Ａと嵌合凸部２ｂとの界面
には、両者の嵌合方向へ沿った態様で、内端が上記パイ
プ１の中空部１Ｂに開口し、他端がたとえば上記テーパ
面２ｃまで延びて、上記中空部１Ｂと外部とを連通させ
る横断面半円形の通気孔５（図２参照）が形成されてい
る。この通気孔５は、丸棒２における嵌合凸部２ｂの外
周面に、予め断面半円状の溝を形成しておくことで、容
易に形成することができる。また、この断面半円状の溝
を、丸棒２の鍛造段階で同時に成形すれば、工数を増や
すことなく、通気孔５を形成することができる。

【００２３】なお、通気孔５を形成するための溝は、嵌
合凸部２ｂの外周面ではなく、嵌合凹部１Ａの周面（パ
イプ１の内周面）に形成しても良いし、両方に形成して
も良い。

【００２４】また、この通気孔５は、上記嵌合凹部１Ａ
と嵌合凸部２ｂの界面に沿って形成されるものに限ら
ず、一端が前記中空部２Ｂに開口し他端が嵌合凹部１Ａ
の開口部またはその近傍に開口して、中空部２Ｂと外部
とを連通させるものであれば良く、たとえば嵌合凸部２
ｂ内を上記突き合わせ方向で貫通させることも可能であ
る。しかし、嵌合凸部２ｂと嵌合凹部１Ａとの界面に沿
って形成するのが、嵌合凸部２ｂの外周面または嵌合凹
部１Ａの周面に溝状の凹部を形成するのみで良いことか
ら、通気孔の形成が容易になる点で好ましい。

【００２５】上記溶接部Ｍは、アーク溶接、プラズマ溶
接，レーザ溶接，さらには電子ビーム溶接のような各種
の溶融溶接法のうちから選択された任意の方法で形成さ
れる。

【００２６】上記構成において、パイプ１と丸棒２を溶
接で結合させるには、まず、パイプ１の嵌合凹部１Ａに
上記丸棒２の嵌合凸部２ｂを嵌入して、パイプ１の端面
１ａと丸棒２の端面２ａを突き合わせる。この状態で、
パイプ１と丸棒２の突き合わせ部の外周面、具体的に
は、上記溶接用環状凹所４に溶接を施せば、溶加材と母
材とが溶融した溶着金属Ｍにより、パイプ１と丸棒２が
一体に結合・固定され、密封溶接継手が製作される。こ
の溶接作業においては、上記通気孔５の近傍から溶接を
開始し、溶接終了段階で上記通気孔５を閉塞する。

【００２７】上記溶接に際しては、パイプ１の嵌合凹部
１Ａに上記丸棒２の嵌合凸部２ｂを嵌合させるので、両
部材１，２が位置決めされた安定状態で溶接を速やかに
行うことができる。

【００２８】とくに、一端が溶接用環状凹所４に開口す
る通気孔５の作用により、溶接時の熱で上記パイプ１の
中空部１Ｂの空気が膨張しても、上記通気孔５によりガ
ス抜きがなされるから、中空部１Ｂの内圧が上昇するこ
ともなくなり、溶接部Ｍに突沸現象が発生するのが未然
に防止される。

【００２９】さらに、上記通気孔５は、溶接終了段階で
閉塞されるので、溶接作業の間、通気孔５によるガス抜
き作用を有効に発揮させることができるとともに、両部
材１，２の溶接作業工程において閉塞されるので、溶接
後に別途、通気孔５の閉塞作業を行う必要がなく、生産
性が向上する。

【００３０】なお、以上の実施形態では、通気孔５を１
個形成した場合を示したが、２個以上設けても良い。ま
た、パイプ１の開口端面１ａと丸棒２の端面２ａを突き
合わせて、溶接用環状凹所４を形成したが、パイプ１の
開口端面１ａと丸棒２の端面２ａの突き合わせは、この
発明の要件ではない。

【００３１】

【実施例】次に、上記構成の溶接継手の実施例１〜３を
従来例と対比して説明する。

【００３２】各例の溶接継手の製造条件は、以下の通り
である。

【００３３】Ａ．供試材として、一端が閉塞されたＡｌ
製（６０６１ーＴ６）のパイプ１とＡｌ製（６０６１ー
Ｔ６）の丸棒２を、それぞれ複数本用意した。

【００３４】上記パイプ１は、厚さが４ｍｍ、直径が３
０ｍｍ、長さが１００ｍｍであり、また、丸棒２は、直
径が３０ｍｍ、長さが１００ｍｍで、一端面に直径（差
し込み径）２２ｍｍの嵌合凸部２ｂが形成されている。

【００３５】そして、丸棒２の嵌合凸部２ｂをパイプ１
の嵌合凹部１Ａに、パイプ材と丸棒の端面１ａ、２ａが
突き合わされるまで嵌入した。この状態で、嵌合凹部１
Ａの後端側には密閉状の中空部１Ｂが形成された。ま
た、両部材の端面はテーパ加工して、突き合わせ状態に
おいて、溶接用環状凹所４が形成されるようにした。

【００３６】かかるパイプ１と丸棒２との組み付け状態
において、嵌合凹部１Ａと嵌合凸部２ｂとの界面に、中
空部１Ｂと溶接用環状凹所４とを連通する断面半円状の
通気孔５が１個形成されるように、嵌合凸部２ｂの外周
面に長さ方向に沿って、予め断面半円状の溝を形成して
おいた。

【００３７】そして、通気孔５の大きさを、表１のよう
に各種に変えたものを製作した。また、従来例として、
通気孔５を形成しなかったものも製作した。

【００３８】Ｂ．溶加材として、５３５６ｗｙ−１．２
ｍｍを使用した。

【００３９】Ｃ．溶接法として、アーク溶接であるＭＩ
Ｇによる自動溶接を採用し、溶接用環状凹所４の全周に
わたって溶接した。なお、通気孔５の開口部の閉塞は、
溶接の最後に行った。

【００４０】Ｄ．溶接条件は、溶接電流が１６０Ａ、ア
ーク電圧が２１Ｖ、溶接速度が６０ｃｍ／分、シールド
ガス流量が２０リットル／分とした。

【００４１】この条件下で製作した各溶接継手につい
て、引張強さおよびＪＩＳ Ｚ３１０５に基づくＸ線透
過試験を行った。その結果を表１に示す。

【００４２】

【表１】

【００４３】表１から明らかなように、従来例では、引
張強さが１８６Ｎ／ｍｍ² で、Ｘ線透過試験もＪＩＳ規
格の４類に留まっているのに対して、実施例１〜３で
は、引張強さが、従来例の１８６Ｎ／ｍｍ² を大幅に上
回る値となり、Ｘ線透過試験結果もＪＩＳ規格の１類な
いし２類をクリアーできることがわかった。したがっ
て、本発明実施品によれば、突沸現象を抑制して接合強
度の高い良好な溶接継手となし得ることを確認し得た。

【００４４】

【発明の効果】以上のように、この発明の溶接継手は、
一端が前記中空部に開口し他端が前記嵌合凹部の開口部
またはその近傍に開口して、前記密閉状の中空部と外部
とを連通するための通気孔が形成されているから、溶接
熱で上記被溶接部材の中空部内の空気が膨張しようとし
ても、通気孔によるガス抜き作用で前記内圧の上昇を抑
制することができ、溶接時の突沸現象を未然に防止する
ことができる。その結果、強度に優れた継手となし得る
とともに、突沸現象を防止するために溶接部を冷却する
必要もないから、溶接作業効率が低下することもない。
また、前記通気孔は、一端が前記中空部に開口し他端が
前記嵌合凹部の先端部またはその近傍に開口しているの
で、両被接合部材の溶接時に同時に通気孔を閉塞でき
る。

【００４５】また、この発明の溶接継手の製造方法によ
れば、溶接の最終段階で上記通気孔を溶接で閉塞するの
で、溶接の最後まで通気孔によるガス抜き作用を十分に
発揮させることができるうえ、溶接作業が完了した後に
再度、上記通気孔を塞ぐ仕上げ作業が不要となり、作業
工数の低減化を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態に係る溶接継手を示す一
部破断正面図である。

【図２】図１のＸーＸ線に沿った横断面図である。

【図３】従来の溶接継手を示す一部破断正面図である。

【符号の説明】 １・・・・・・・・・・パイプ（一方の被溶接部材） １Ａ・・・・・・・・・嵌合凹部 １Ｂ・・・・・・・・・密閉状中空部 ２・・・・・・・・・・丸棒（他方の被溶接部材） ２ｂ・・・・・・・・・嵌合凸部 ５・・・・・・・・・・通気孔 Ｍ・・・・・・・・・・溶接部（溶着金属）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 桜木 秀偉 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 加藤 錬太郎 愛知県小牧市大字北外山字哥津3600番地 東海ゴム工業株式会社内 (72)発明者 小川 雄一 愛知県小牧市大字北外山字哥津3600番地 東海ゴム工業株式会社内 (72)発明者 成願 茂利 堺市海山町６丁224番地 昭和アルミニウ ム株式会社内 Ｆターム(参考） 4E081 AA02 BA26 CA08 DA05 DA23 DA27 YC01 YC09 YX02 YX07 YX09 YX20

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有底の嵌合凹部を有する一方の被溶接部
   材と、嵌合凸部を有する他方の被溶接部材とが、前記嵌
   合凸部が前記嵌合凹部の深さ方向の途中の位置まで嵌入
   されることにより、嵌合凹部の後端側に密閉状の中空部
   が形成された状態に組み付けられるとともに、前記嵌合
   凹部の開口部周縁において、両被溶接部材の外周部が溶
   接固定されてなる溶接継手において、 一端が前記中空部に開口し他端が前記嵌合凹部の開口部
   またはその近傍に開口して、前記密閉状の中空部と外部
   とを連通するための通気孔が形成されていることを特徴
   とする溶接継手。
2. 【請求項２】 有底の嵌合凹部を有する一方の被溶接部
   材と、嵌合凸部を有する他方の被溶接部材とを、前記嵌
   合凸部を前記嵌合凹部の深さ方向の途中の位置まで嵌入
   することにより、嵌合凹部の後端側に密閉状の中空部が
   形成される状態に組み付けるとともに、前記嵌合凹部の
   開口部周縁において、両被溶接部材の外周部を溶接固定
   するに際し、 一端が前記中空部に開口し他端が前記嵌合凹部の開口部
   またはその近傍に開口して、前記密閉状の中空部と外部
   とを連通するための通気孔を形成しておき、 溶接時には、その最終段階で、前記通気孔の嵌合凹部側
   の開口部を、溶着金属で閉塞することを特徴とする溶接
   継手の製造方法。