JPH0332465A - 溶接による薄板のつなぎ合わせ方法 - 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〕 本発明は薄板の重ね合わせ溶接方法に係わり、特にアー
ク溶接、プラズマアーク溶接、レーザビーム溶接等の融
接による溶接に用いて好適な、薄板の重ね合わせ溶接方
法に関する。

〔従来の技術〕

金属薄板のフィルは表面処理や熱処理を行う場合が多く
あり、それらの処理作業を行う際に、作業の効率化を図
るために複数のコイルの端部どうしをつなぎ合わせて連
続的に処理する場合がある。

このような用途の継手にはそれほどの品質は要求されず
、処理中に継手が分離しなければ良いといった程度の品
質を望まれることが多い。

従来、このような用途のつなぎ合わせの手段としては、
一般的で比較的安価でもあるＴＩＧ溶接法による重ね合
わせ溶接を採用しようとすることが多い。

ところが、一般に、板厚１ｍｍ以下の重ね合わせ溶接は
、溶接時に上板のみがめくれ上がって溶接部より溶断し
やすく溶接が困難であり、特に、０゜５■以下では不可
能に近かった。このように上板がめくれ上がるのは、下
記の事柄が原因と考えられている。

すなわち、一般に、溶接部の溶融金属には主にアーク力
、重力および表面張力等が同時に働き、溶融金属の形状
はこれらの力を合成した力を受けたものとなる。板厚が
薄くなると、溶融金属の量が少なくなるため重力の影響
は少なくなり、アーク力と表面張力の効果が強く現れる
ようになり、これにより溶融金属は丸まろうとするよう
になる。

このため、板厚１■以下の重ね合わせ溶接では、溶接時
に上板のみがめくれ上がりやすくなるものと考えられて
いる。

上記現象を排除し得て、薄板の溶接に適用可能とされる
手段としては、例えば、重ね抵抗溶接がある。重ね抵抗
溶接は、周知の如く、溶接部に大電流を直接通電し、こ
れによって生しるジュール熱を熱源として接合部を加熱
し、同時に大きな加圧力を与えて金属を接合する方法で
ある。

また、特開昭６２−２０３６９４号公報には「金属箔の
接合方法」として、重ね合わせ部の薄板とうしを予め超
音波溶接などにより強く接触（接合）させた後、レーザ
ー溶接を行う技術が提供されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記各周知手段にあっては下記の如き不
都合が生じている。

すなわち、前者の重ね抵抗溶接においては、溶接装置本
体、電源設備、各種制御装置として大型で複雑な高価な
ものを必要とする上、板厚が１ＩＩＩＩｌ以下で（ま接
合が難しく、板厚が薄くなればなるほど困難さが増加し
、薄板の溶接は全く不可能ではないものの、極めて困難
でかつ不効率なものであった。また、後者のレーザー溶
接を行うものにおいては、上記で言う、予め実施する接
合（または“強い接触”）の程度を、超音波溶接を行わ
なければならないようなレベルまでにする必要があり、
工程的にもコスト高となることに加え、その後、非常に
高価な設備を要するレーザー溶接を行うことから、全体
として極めて高価となるといった欠点がある。そしてま
た、これらは両者共、重ね合わせによる溶接であるため
継手部に段差が生じ、例えばコイルのつなぎ合わせ等に
適用した場合には、その段差が処理ラインに種々の不具
合をもたらすといった問題もあった。

その他、薄板のつなぎ合わせ手段として、高周波パルス
ＴＩＧ溶接を使用した突き合わせ継手を形成する方法も
あり、この方法では、継手の段差は低く抑えることが可
能であるが、突き合わせ部分に非常に厳密な寸法精度を
要求されるとともに、装置も大掛かりとなりコスト高を
まねくといった問題があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、従来
困難とされてきた薄板のつなぎ合わせを、簡単な手段を
もって極めて低コストで実現することのできる溶接によ
る薄板のつなぎ合わせ方法を提供することを目的とする
ものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、金属薄板よりなる第１の板材と第２の板材と
を溶接によりつなぎ合わせるにあたり、支持面上に載置
された第１の板材の上面端縁に、この第１の板材とつな
ぎ合わせるべき第２の板材の端部を該端部が前記第１の
板材の上面端縁に乗り上げるように重ねるとともに、こ
の第２の板材における重なり部に近接した非重なり部を
下方に押圧することにより、前記第１の板材の上面端縁
と第２の板材の下面とを確実に密着せしめ、然る後、第
１の板材と第２の板材との重なり部における第１の板材
の端縁に対応した部位を第２の板材側より溶接すること
を特徴とするものである。

〔作用〕

第１の板材の端縁に第２の板材を乗り上げるように重ね
、かつ第２の板材における重なり部に近接した非重なり
部を下方に押圧すると、第１の板材と第２の板材とは第
１の板材の上面端縁において線接触状態に強く圧接され
、この部位において両板材は強く密着されるものとなる
。この両板材が強く密着された部分を溶接することによ
り、溶接部における上板（第２の板材）のめくれ上がり
は防止され確実な溶接がなされる。

その際、上板の重なり部の、溶接部以外の部分は溶接と
共に溶断され、溶接の完了された両板材には重なり部が
残留せず、接続部の段差も小さいものとなる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。

第１図は本発明の第一実施例を説明するものである。な
お、本実施例は、本発明をＴＩＧ溶接に適用した例を示
すものである。

図中符号１．２はそれぞれ、互いにつなぎ合わせるべき
板材（金属薄板）で、板厚はそれぞれ２１以下のもので
ある。これら板材１，２をつなぎ合わせるには下記の方
法により実施すればよい。

まず、第１の板材１を裏当て金３上に載置し、該第１の
板材１の端部１′に、該第１の板材１とつなぎ合わせる
べき第２の板材２の端部２′を、この端部２′が第１の
板材ｌの上面１ａの端縁１ａ　に乗り上げるように重ね
る。このときの双方の板材１，２の重なり部４の寸法（
重ね代）は特には限定されないが、寸法精度上から０　
、５　ｍｓ以上とすることが望ましい。

第１の板材１と第２の板材２の端部どうしを上記状態に
重ね合わせたら、次に、前記第２の板材２における非重
なり部で、かつ重なり部４に近接した位置を加圧治具５
により下方に押圧する。加圧治具５は重なり部４に沿っ
た長平方向に延在しているもので、したがって第２の板
材２は、この重なり部４近傍を該重なり部４に沿って一
様に押圧された状態となる。ここにおける、加圧治具５
および前記裏当て金３の材質については特に限定される
ものではなく、ステンレス鋼、普通鋼、銅等であってよ
い。

上記により、第２の板材２の端部２′の下面２ｂと裏当
て金３の上面（支持面）３ａとの間には、くさび状の間
隙６が形成される。すなわちこれにより、第１の板材１
の上面端縁１ａ’　　と第２の板材２の端部２′の下面
２ｂとが線接触状態となる。

そして、その後、前記第１の板材１と第２の板材ｌとの
重なり部４における前記第１の板材１の端縁１ａ　に対
応した部位を第２の板材２側より溶接すればよい。

この方法によれば、第２の板材２の端部２′を第１の板
材ｌの端部１′に乗り上げるように重ね、第２の板材２
における重なり部４に近接した非重なり部を下方に押圧
することにより、第１の板材１の上面端縁１ａ　　と第
２の板材２の端部下面２ｂとが線接触状態で強く密着さ
れ、かつその密着部分を溶接することにより、溶接部に
おける上板（第２の板材２）のめくれ上がりが防止され
て確実な溶接を行うことができる。

しかも、その際、双方の板材１．２を上記の如く重ねか
つ押圧することにより、重なり部４を形成する第２の板
材２の端部２′における、前記第１の板材１の上面端縁
１ａ　　と接触した部分より先端側の部分は、該第２の
板材２と第１の板材の上面端縁１ａ　との密着を効果的
に為し得る反動として第１の板材１の上面１ａとの間に
間隙７を形成して該面１ａより浮いた状態となる。この
ため、この浮き上がり部分２Ａの寸法が大きい場合つま
り重なり部４の寸法が大きい場合は、この浮き上がり部
分２Ａは、上記溶接時において溶接部１０の溶接端縁１
０ａより溶断され除去されるものとなる。一方、浮き上
がり部分２Ａが小さい場合は、浮き上がり部分２人は溶
接時に溶融され、溶着金属として溶接部１０を形成する
ものとなる。

したがって本方法によれは、薄板どうしのつなぎ合わせ
溶接が容易に実現されるばかりでなく、段差の小さい継
手を形成することができる。

実験例−１ 下記の条件の下で第２図に示すように、溶接による薄板
のつなぎ合わせを実施した。なお、同図において符号１
１はＴＩＧ溶接機、１２はＴＩＧトーチを示している。

その他第１図と同じ部材には同符号を付してその説明を
省略する。

・試験片（板材１．２共）：ＪＩＳＡ１１００アルミニ
ウム材、板厚０　、２　ｍｍ。

寸法３００Ｘ３００ｍｍ ・重なり部４の寸法：１ｍｍ。

・ＴＩＧ溶接機１１の設定：電流８０Ａ。

電圧１５Ｖ。

・溶接速度：　２　ｍ　／　ｍｉｎ。

その結果、溶接部は上板（第２の板材２）のめくれ上が
りもなくかつ段差もほとんど認められず、良好な溶接部
が得られた。

実験例−２ 下記の条件の下で、第３図に示すように溶接による薄板
のつなぎ合わせを実施した。なお、本実験例では、裏当
て金３として図示の如く段付裏当て金３′を使用し、そ
の段部３Ａ上に第１の板材１を、その先端部を段部３Ａ
の端部と一致させて載置するものとした。

・試験片（板材１，２共）：ＪＩＳＡ５１８２アルミニ
ウム材、板厚０　、２　ａｒｍ。

寸法３００　Ｘ　３００　ｍｍ。

・重なり部４の寸法：２＋１１１１１゜・ＴＩＧ溶接機
１１の設定：電流７５Ａ。

電圧１５Ｖ。

・溶接速度：　２　ｍ　／　ｌｌ１ｉｎ。

その結果、溶接部は上板（第２の板材２）のめくれもな
く、かつ段差もほとんど認められないような良好な溶接
部が得られた。

また、本実施例（実験例）では、裏当て金をこのように
段付きのものとしているので、第１の板材ｌの上面端縁
１ａ　　と第２の板材２との接触圧（密着度）としてよ
り高いものが得られようになり、より一層良好に溶接す
ることができる。

実験例−３ 下記の条件の下で、第４図に示すように溶接による薄板
のつなぎ合わせを実施した。

・試験片（板材１．２共）　：　ＪＩＳ　Ａ３００３ア
ルミニウム材、板厚０　、３　ｍｍ。

寸法３００　Ｘ　３００　ｍｍ。

・重なり部４の寸法：２０ＩＩ＋ｎ＋。

・ＴＩＧ溶接機１１の設定：電流８５Ａ。

電圧１５Ｖ。

・溶接速度：　２　ｍ　／　ｍｉｎ。

その結果、上板（第２の板材２）の浮き上がり部分２Ａ
は、第５図に示すようにめくれ上がりながら溶接端縁１
０ａより溶断される一方、もう−方の溶接端縁１０ｂで
は上板のめくれ上がりしなく、しかもこの溶接部１０の
段差は板厚の半分以下となり、良好な溶接部が得られた
。

このように、双方の板材１．２の重なり部４の寸法を大
きくした場合には、その重なり部４の上板の部分、すな
わち前記浮き上がり部分２Ａが溶接時に溶断されること
によって除去され、したがって、重なり部４を大きくと
った場合でも双方の板材１．２は、そのつなぎ合わせ部
において重畳部が形成されず、段差のほとんど形成され
ないつなぎ合わせを実施することが可能となる。そして
、このように重なり部４を広くとり、その結果上板の浮
き上がり部分２人を溶断することは、従来における薄板
の重ね合わせ溶接方法の問題点として先に述べた、上板
のめくれ上がりによる不慕合を積極的に利用した方法と
言うことができる。本発明による方法では、第１の板材
１と第２の板材２とに、双方が強く接触する密着部を形
成し、その密着部を溶接することにより、溶接が確実に
なされるのである。

なお、上記実施例では本発明をＴＩＧ溶接に適用した例
を示したが、本発明は、被覆アーク溶接、ＭＩＧ溶接等
その他のアーク溶接をはじめ、プラズマアーク溶接、レ
ーザ溶接等、他の融接溶接法に適用することが可能であ
る。

さらに、本発明が適用される金属の種類も特に限定はさ
れず、例えば鉄板、アルミニウム板、銅板、チタン板等
に良好に適用可能である。

また、本発明に適用される板材（金属薄板）の板厚とし
ては２１１１１以下のものが好ましく、さらに言えば０
．１ｍｍ〜１．５１程度が好ましい。２ｆｆ１ｍ以下が
好ましい理由は、板厚が２１を越えた場合には、特に本
発明の方法に因らなくとも比較的容易に溶接によるつな
ぎ合わせが実施可能であるからである 〔発明の効果〕 以上説明したとおり、本発明によれば、大掛かりな装置
を用いることもなく、かつ特別な寸法設定も要すること
なく、極めて簡単な手段でもって低コストでしかも確実
に、溶接による薄板のつなぎ合わせを行うことができる
ことに加え、継手部の段差も極力小さくすることができ
る。しかも、アーク溶接およびプラズマアーク溶接、レ
ーザビーム溶接等の融接溶接に広く適用することができ
、かつこれら各溶接法によって溶接可能な各種金属に適
用することができるといった優れた効果を奏することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明の実施例を示すもので、第
１図は板材どうしの溶接状態を示す側面図、第２図、第
３図、および第４図はそれぞれ本発明をＴＩＧ溶接に適
用してなる実施状態を示す概略側面図、第５図本発明を
第４図に示す形態で実施したことによりつなぎ合わされ
た板材の溶接部を示す側面図である。 Ｉ・・・・・・第１の板材、　　　１′・・・・・・端
部、１ａ・・・・・・上面、　　　ｌａ　　・・・・・
・端縁、２・・・・・・第２の板材、　　２′・・・・
・・端部、２ｂ・・・・・・下面、　　２人・・・・・
・浮き上がり部分、３ａ・・・・・・裏当て金の上面（
支持面）、４・・・・・・重なり部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　金属薄板よりなる第１の板材と第２の板材とを溶接に
   よりつなぎ合わせるにあたり、支持面上に載置された第
   １の板材の上面端縁に、この第１の板材とつなぎ合わせ
   るべき第２の板材の端部を該端部が前記第１の板材の上
   面端縁に乗り上げるように重ねるとともに、この第２の
   板材における重なり部に近接した非重なり部を下方に押
   圧することにより、前記第１の板材の上面端縁と第２の
   板材の下面とを確実に密着せしめ、然る後、前記第１の
   板材と第２の板材との重なり部における第１の板材の端
   縁に対応した部位を第２の板材側より溶接することを特
   徴とする溶接による薄板のつなぎ合わせ方法。