JPH03106589A - 帯状金属板の接合方法及び接合装置 - Google Patents

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、帯状金属板の接合方法及び接合装置に係り、
特に帯状金属板の一部に圧延処理を施す帯状金属板の接
合方法及び接合装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の帯状金属板同士を接合する技術として、圧延ロー
ラを用いて溶接ビードを圧延する技術がある（実開昭６
２−１７９１１６号公報）。

また、他の接合技術が第５図で示されており、接合部４
２がバックパー４６上に載置され、接合ａｆｓ４２の近
傍はサクションテーブル４８で吸着され、この状態で、
突き合わせ接合された帯状金属板４０の接合８４２の盛
り上がり部４２Ａを突条ローラ４４を用いて圧延し、接
合部形状を改善することで応力集中を防止する。

しかしながら、厚さ０．　１０　ｕ〜０．５０閣の薄い
ＡＩの帯状金属板を接合すると、接合部及びその近辺で
穴が開き易く、穴が開くと引張強度が低下すると共にパ
スローラを通過する際に受ける曲げ応力で接合部が破断
し易くなる。例えば、帯状金属板の板厚が０．ｌｕ乃至
０’．２　ｍの場合、又は接合される双方の帯状金属板
の板厚に大きな差がある場合には、曲げ応力による破断
が顕著にあらわれる。

そこで、前述した種々の不具合を解決する為に、第５図
に示すようにＡ１合金の帯状金属板５０、５２同士を０
．５ｎ〜２．０一重ね合わせて溶接し、その後、溶接接
合［５４を圧延ローラ５６とバックパー５８との間に保
持し圧延ローラ５６によって圧延する接合方法及びその
装置が本件出願人によって開示されている（特開昭６４
−２７７７６号公報）。

前記接合方法によれば、溶接接合の後に圧延を行って接
合Ｗ６５４の段差を解消すると共に接合部５４を加工硬
化して接合部５４０強度をアップすることができる。

また、板厚差の異なる帯状金属板を接合する場合、平板
印刷板製造工程のように、高張力を受けながら多数のパ
スローラに転接される場合には、さらなる接合部の強度
アップが要求される為、溶接の際に生じる熱影響部近傍
の板厚差が３０％以内になるように、微小な突条部が形
戊された圧延ローラで圧延する接合方法が本出願人によ
って提案されている（特願昭６３−２０１３３６号明細
書）。

〔発明が解決しようする課題〕

しかしながら、溶接接合部は、厚みのさまざまな帯状金
属板を０．５一〜２．Ｏｎ重ねて溶接熱によって溶融凝
固させるため、帯状金属板の重ね方によって溶融金属の
流動形態が異なることがある。

その結果、溶接終了後の切断部断面を観察すると、厚み
の分布は重ね方により大きく異なってくる。

従って、０．１０ｕ〜０．５０ｍの板厚の異なる薄い帯
状金属板同士を０．５ｆｌ〜２．０閣重ね合わせて溶接
した場合、どちらの板を上にするかによって、溶接後の
接合部の肉厚形状が異なり、圧延を行って熱影響部近傍
の板厚差を３０％以内にすることが可能になっても、圧
延位置によっては、圧砥時に変形させる量が不足する場
合が生じ、圧延の大きな効果である、加工硬化による強
度アップの目的が達戊できない場合があるという不具合
がある。

また、接合部は、その部分の加工硬化が不十分であると
熱影響部近傍の板厚差が３０％以内に設定されていても
パスローラに転接されることによって、局所的な繰り返
し曲げを受け短時間で破断してしまうという欠点がある
。

更に、接合する帯状金属板の板厚が異なり、板厚が約０
．１ＩＩＩｇの薄板の場合や板厚の差が２倍以上ある場
合に、溶接接合部を圧延ローラで押圧すると圧延ローラ
が溶接接合部に噛込むので、溶接接合部と帯状金馬板の
境界近傍にくびれが発生する。

また、圧延ローラの押圧力をくびれ発生時より高くする
と、圧延ローラの噛込みが深くなり、前記境界近傍に折
れや鬼裂が発生する。従って、溶接接合部の強度が低下
するという問題がある。

本発明はこのような事情に鑑みて威されたちので、溶＊
接合部の強度を確実に向上することのできる帯状金属板
の接合方法及び接合装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決する為の手段〕

本発明は、前記目的を達成する為に、帯状金．寓板同士
を突き合わせ又は微小量重ね合わせて溶接接合し、該溶
Ｗ！接合部を第１の半径を有する押さえ部と、前記第１
の半径よりも大きい第２の半径を有する突条部と、から
戊るローラを用いて、前記押さえ部で帯状金属板を押さ
えながら前記突条部で溶接接合部を圧延する帯状金属板
の接合装置に於いて、前記溶接接合Ｂ３２の最も肉厚が
厚い部分３２Ｄの近傍に前記突条部１２Ｂの角１１１２
Ｃを位置して圧延を行うことを特微とする。

また、本発明は、前記目的を達戒する為に、帯状金属板
同士を突き合わせ又は微小量重ね合わせて溶接接合する
溶接手段と、前記溶接接合部を第１の半径を有する押さ
え部と、前記第１の半径よりも大きい第２の半径を有す
る突条部と、から成るローラを用いて、前記押さえ部で
帯状金属阪を押さえながら前記突条部で溶接接合部を圧
砥する圧延手段とから戊る帯状金属板の接合装置におい
て、前記突条部の直径を８０ｎ以上にすることを特徴と
する。

〔作用〕

本発明によれば、突条部１２Ｂを備えた圧延ローラ１２
の突条部角ａ｛Ｓ１２Ｃが、溶接接合部３２の最厚部近
傍３２Ｄに位置するようにして圧延を行うので、接合部
３２に十分な加工硬化を発生させることができ、接合部
３２の強度を向上することができる。

また、圧延ローラの突条部の直径を８０ｎ以上に設定し
たので、突条部を溶接接合部にゆるやかに噛込ませるこ
とが出来るので、帯状金属板と溶接接合部境界にくびれ
、折れ、又は亀裂が生じない。

〔実施例〕

以下添付図面に従って本発明に係る帯状金属板の接合方
法及び接合装置の好ましい実施例を詳脱する。

第１図は本発明に係る帯状金属板の接合方法に適用され
る接合装置の実施例の説明図であり、この接合装置はテ
ーブル１０１圧延ローラｌ２、バックパー１４、シャフ
トｌ６、モータｌ８、シリンダ２０等を主要部材として
構威されている。

圧延ローラ１２は第１の半径を有する押さえ部１２Ａと
第２の半径を有する突条部１２Ｂによって構威されてい
る。第１の半径と第２の半径との差、即ち、突条部１２
Ｂの突起量は被圧延材の厚みの０．１〜５．０倍、望ま
しくは０．５〜２．０倍が良い。尚、圧延ローラ１２の
材質としては、ＳＫＨ．等のハイス鋼、Ｓ　Ｋ　Ｄ，．
等のダイス鋼、超硬合金の他にＳ　ｉ３　Ｎ４　　Ｓ　
ｉｃＳＡｌｚ　Ｏｓ　、Ｚｒ０２等のセラミックスやＣ
ＢＮが用いられる。また、圧延ローラｌ２の表面には、
耐摩耗性の向上や被圧延材料のローラへの凝着を防止す
る為に、ＴｉＮ，ＷＣ等のコーティングが必要に応じて
行われる。

前記テーブルｌＯは、接合装置の図示しない架台上に設
置されテーブルｌＯの略中夫にパックバ−１４が固定さ
れている。また、圧延ローラ１２はテーブルｌＯと平行
に移動可能に配設され、シャフ｝１６によって回転可能
に軸支されている。

更に、圧延ローラ１２はシリンダ２０によってテーブル
ｌＯに押圧可能に設置され、モータｌ８の駆動力によっ
てギア２４Ａ，チェン２２及びギア２４Ｂを介して回転
駆動される。

また、第２図（ａ）は、厚さ０．１５ｍｍのＡＩ板２６
の上に厚さ０．３０ｗのＡＩ板３４を１閣重ねて溶接し
た接合部３２の断面の形状と結晶組織が示され、また第
２図（ｂ）は厚さ０．　３０　ｕのＡｌ板３４の上に厚
ｉｋ０．１５＋ａｍ（ＤＡｊ！板２６を１ｍ重ねて溶接
した接合部３２の断面の形状と結晶組織が示されたもの
である。第２図（ａ）、（ｂ）によれば、同じ板厚の組
合せでも重ね方の違いによって溶接後の形状が異なる。

即ち再厚部３２Ｄの位置が異なる。ここで図中３２Ａ，
３２Ｂは再結晶部、３２Ｃは溶融凝固部を示す。

次に、前記の如く構或された帯状金属板の接合装置の作
用について脱明する。

先ず、帯状金属板２６は、押さえ治具２８によって被圧
延中心部がバックパー１４上に位置するようテーブルｌ
Ｏに押さえつけられて固定される。

次に、接合される帯状金属板２６の板厚及び重ね合わせ
時の上下の組み合わせにより予め予想される溶接接合１
ｓ３２の最厚部３２Ｄの位置を基に突条部１２Ｂの角Ｂ
１２ｃが最も肉厚が厚い部分３２Ｄの上方に設定される
ように圧延ローラｌ２を軸方向に微小移動する。又は、
突条ｌ１２Ｂ位置が所定の位置に設けてある圧延ローラ
に交換する等の手段を用いて、圧延位置を決定する。

次に、圧延ローラｌ２は、シリンダ２０によって圧下さ
れ帯状金属板２６を押圧固定する。次にモータｌ８を駆
動すると、ギア２４Ａ１チェン２２、ギア２４Ｂを介し
て圧延ローラ１２に回転が伝達され突条部１２Ｂの角部
１２Ｂとバックパー１４との間に被圧延中心部が挟まれ
た状態で圧延が行われる。

被圧延中心部は押さえ１１５１　２Ａで押さえられた状
態で突条１ｓ１２Ｂにより圧延される。これによって、
被圧延中心部近傍を押さえつけながら、特定の範囲を圧
延することができるので、高い圧力で狭い範囲を選択的
に圧延してもくびれやシワの発生が起こり難くなり、高
い圧延加工率が得られ、十分な加工硬化を行うことがで
きる。従って、帯状金属板の溶接接合部３２０強度アッ
プ、応力集中減少、平面性良化を行うことができる。

次に、本発明と従来の方法によって接合された帯状金属
板の接合部の強度比較結果について第３図を参照しなが
ら説明する。

試験サンプルｋｌ乃至恥７は、厚さ０．　３０　ｎ　，
輻８４０一及び厚さ０．１５ｆｆｉｓ，輻８４０ｎの２
枚のＡｔ板を、ＩＩＩＩ１重ね合わせて高周波直流ＴＩ
Ｇｔｊ接を速度６ｍ／分で行い溶接接合したものである
。１ｕ重ね合わせる際、厚さ０．　３０　ａの板を上に
して溶接接合したサンプルを弘１、２、３、４とする。

また、厚さ０．１５ｎの板を上にして溶接接合したサン
プルをＮ（Ｌ　５、６、７とする。

試験前に予め魚１、２、３、４及び弘５、６、７と同条
件の溶接接合部３２について断面形状を観察し、溶接接
合部３２の最厚部３２Ｄを測定しておいた。第３図（ａ
）乃至（８）は、それぞれｋｌ，２、３、４及びＮα５
、６、７の圧延位置を示す模式図で、溶接後の溶接接合
部３２の断面形状と結晶組織及び圧延ローラ突条部角部
１２Ｃの位置が示されている。。サンプルｋ１、２、４
、５、７　（第３図（ａ）、（ｂ）、（社）、（ｅ）、
（ｇ））は本発明に係る接合方法で接合されるサンプル
で、サンプルＮｌｌＬ３、６（第３図（Ｃ）、（ｆ））
は、本発明の範囲外のサンプルである。

試験サンプル弘１乃至魚７に於いて、張力３１５　ｋｇ
を負荷しながら、ゴムロール（φ６００）２本、及びゴ
ムロール（φ２００）２２本及びゴムロール（φ１８０
）２本間にそれぞれ周回させ、切断する迄の周回数を比
較するパスローラ通過テストを行った結果を第１表に示
す。

第１表 第ｌ表から明らかなように、サンプル社１、５、７はサ
ンプル弘３、６に比べて大幅に強度アップすることが判
明した。また、サンプル血２、４はサンプルｋｌ，５、
？より劣るがサンプルｋ３、６に比べ強度が高い。従っ
て、本発明によれば、帯状金属板の接合強度が大幅に向
上することが判明した。

次に、第４図に示す圧延ローラ１２の突条部１２Ｂの直
径Ｌが異なる３種類の圧延ローラを選定し、それぞれの
圧延ローラで圧延して接合部の強度試験を行った。その
結果圧延ローラの直径Ｌが大きい程、接合部の強度が向
上することが判明した。また、この効果は圧延ローラｌ
２の直径Ｌがのぞましくは１００　ｕ以上になると更に
顕著に現れる。

以下試験結果について述べる。

試験には厚さ０．２４　ｌＩＩ幅２００　ｆｆｌ５ｌの
アルミ板と厚さ０．１０ｍｍ幅２００　ｕのアルミ板を
１．５ｍ＋ａ重ね合わせて高周波パルスアーク溶接で溶
接し、この溶接接合部を直径ｌ３０ＩＩＩＩ１１８０１
ｌ＋１７０１ＩＩ＋１の圧延ローラで４００ｋｇの圧延
を行ったものをサンプルとして使用した。

強度試験は、これらのサンプルに張力５６ｋｇを負荷し
ながら、サンプルをゴムロール（６００ｍｍ）　２本、
ゴムロール〈２００ＩＩｌ＋１〉２２本、ゴＡ　ｏ−ル
（１８０　ｕ）２本の間に周回させ、切断又は亀裂が発
生するまでの周回数をみることにした。試験結果は第２
表に示すように、圧延ローラの直径が１３　０　ｗｓの
とき周回数は８８膚、直径が８０ｍのとき屑回数は２１
、直径が７０ｆｆＩＩ１のとき間回数は５周であった。

このように、圧延ローラの直径Ｌを８０ｍｍ以上にする
と、溶接接合部に対する噛込みがゆるやかになり、帯状
金属板と溶接接合部境界にくびれ、折れ、又は亀裂が生
じないので周回数が増すことが判明した。

第２表 尚、圧延ローラの直径を大きくすると、圧延ローラー周
あたりの圧延長さが長くなるので、圧延ローラの摩耗の
割合が小さくなり圧延ローラの寿命が伸びる。

〔発明の効果〕

以上税明したように、本発明に係る帯状金属板の接合方
法及び接合装置によれば、溶接接合部の最も肉厚が厚い
部分の近傍に突条部の角部を位置して溶接接合部を圧延
したので、十分な加工硬化を発生させることができ、帯
状金属板の接合部の強度を大幅に向上することができる
。

また、圧延ローラの直径が８０ｍ以上の場合、溶接接合
部への噛込みがゆるやかになり、溶接接合部の境界近傍
にくびれ、折れ、又は亀裂が生じないので、帯状金属板
の強度低下を防止することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る帯状金属板の接合方法及び接合装
置に適用された接合装置の実施例を示す正面図、第２図
（ａ）及び（ロ）は帯状金属板の接合状況を示す脱明図
、第３図（ａ）乃至（のは本発明に係る帯状金属板の接
合方法と従来の接合方法との突条部角部の圧延位置を示
す税明図、第４図は本発明に係る帯状金属板の接合装置
の正面図、第５図は従来の接合方法に於ける圧延工程の
説明図、第６図は従来の帯状金属板の接合方法に於ける
圧延状況を示す説明図である。 １２・・・圧延ローラ、　　１２Ａ・・・押さえ部、　
　１２Ｂ・・・突条部、　　１２Ｃ・・・突条部角部、
　　１４・・・圧延バックパー　　２６、３４・・・帯
状金属板、３２・・・溶接接合部、　　３２Ｄ・・・溶
接接合部最厚部。 第３ｖＡ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）帯状金属板同士を突き合わせ又は微小量重ね合わ
   せて溶接接合し、該溶接接合部を第１の半径を有する押
   さえ部と、前記第１の半径よりも大きい第２の半径を有
   する突条部と、から成るローラを用いて、前記押さえ部
   で帯状金属板を押さえながら前記突条部で溶接接合部を
   圧延する帯状金属板の接合方法に於いて、 前記溶接接合部の最も肉厚が厚い部分の近傍に前記突条
   部の角部を位置して圧延を行うことを特徴とする帯状金
   属板の接合方法。
2. （２）帯状金属板同士を突き合わせ又は微小量重ね合わ
   せて溶接接合する溶接手段と、前記溶接接合部を第１の
   半径を有する押さえ部と、前記第１の半径よりも大きい
   第２の半径を有する突条部と、から成るローラを用いて
   、前記押さえ部で帯状金属板を押さえながら前記突条部
   で溶接接合部を圧延する圧延手段とから成る帯状金属板
   の接合装置において、前記突条部の直径を８０ｍｍ以上
   にすることを特徴とする帯状金属板の接合装置。