JPH0562031B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、樹脂ラミネート金属板を任意の継手
形式で溶接可能にした樹脂ラミネート金属板の溶
融溶接法に関する。

［従来の技術］ 近年、輸送機械、金属加工機械など多くの騒音
発生機械に対する騒音の減少対策が大きな課題と
なつている。このような対策は騒音発生体の構造
および構成材料の両方から実施されるべきもので
あり、一般に制振ラミネート鋼板と呼ばれる樹脂
ラミネート鋼板は後者の点から有用な材料となつ
ている。

制振ラミネート鋼板とは、２枚の鋼板の間に粘
弾性の樹脂物質からなる薄膜の樹脂層を挾んで一
体化された複合型鋼板であり、材料としての強度
は鋼板部で負担し、音の減衰作用は中間の粘弾性
体で行わせるものである。制振ラミネート鋼板に
よる減音効果は専らこれを使用した構造体自体が
音源となる場合の固体音の吸収に係わるもので、
騒音対策としては最も効果を発揮する。しかも、
制振ラミネート鋼板を構成する粘弾性体は構成鋼
板に比較し非常に薄い層であり、一般的には通常
の鋼板と同等に扱うことができるため、本ラミネ
ート鋼板の適用分野は広範なものである しかしながら、制振ラミネート鋼板の粘弾性体
層は非常に薄いものといえどもその物理的特性が
鋼板部とは非常に異なるため、その加工にあたつ
て若干の注意を要する。すなわち、粘弾性体は通
常電気絶縁体であるため、構造体組立において抵
抗スポツト溶接を実施する場合には、日本溶接協
会規格WES7301に規定するフイルムコントロー
ル法など特殊な方法を使用しなければならない。
また、用途によつては切断時の端面状態に問題の
あることが特開昭57−133000号公報によつて知ら
れている。これらの例のように、制振ラミネート
鋼板の使用にあたつては、加工技術上、従来技術
の使用できない場合もありうる。

制振ラミネート鋼板の用途は多々あるが、例え
ば自動車部品のうちオイルパンなどのように連続
溶接が不可欠な場合もしばしばある。オイルパン
とは、自動車エンジンのシリンダ直下に位置する
エンジンオイル貯留のための部品であるが、オイ
ルパンでは上方からの振動を受けるため大きな騒
音を発生するので、制振ラミネート鋼板の適用は
減音上きわめて効果的である。しかし一方、その
組立において部材を接合する場合、接合継手部に
は気密性と大きな強度が要求される。このため、
従来の鋼板を使用した場合にはアーク溶接が使用
されていた。この場合の溶接継手形式は一般に突
合せ継手あるいは重ね継手である。

しかし、制振ラミネート鋼板を部材として使用
した場合には連続的なアーク溶接はきわめて困難
となる。これは、粘弾性体が一般に有機物質であ
り、電気絶縁体であること、アーク溶接における
ような高温度では蒸発、熱分解などによりガスを
発生することなどの点から、安定したアーク現象
の継続が困難であるからである。したがつて、溶
接を必要とする場合には一般に次のような手段に
よる。

例えば、特開昭60−003982号、特開昭60−
87980号公報に示すように制振ラミネート鋼板の
端面部に入熱投与を行い、そのラミネート鋼板の
全厚におよぶ接合を確保するとともに、発生した
樹脂の分解ガスをシールドガスにより溶接点より
外部に排出する方法である。

この方法を使用すると、次の２つの組の継手形
式を溶接することができる。

１つは、特開昭60−003982号公報に示すよう
に、通常鋼板を下に、ラミネート鋼板を上に重ね
てそのラミネート鋼板の端面部を隅肉溶接する方
法である。

他の１つは、特開昭60−87980号公報に示すよ
うに、ラミネート鋼板どうしを端面部で突き合
せ、ルートギヤツプ内で突合せ溶接する方法であ
る。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記第１の継手形式では、下側
の部材が通常鋼板でなければ溶接することができ
ず、ラミネート鋼板である場合はその樹脂界面に
おいて熱反射が起るとともに、樹脂の分解ガスが
放出するため溶接が不可能となる。

また、上記第２の継手形式では、ラミネート鋼
板どうしの突合せは困難で、裏当て金を用いて行
わねばならず、また、ルートギヤツプを細くし、
かつ安定した溶接を継続しなければならないの
で、作業が困難、煩雑になるという問題がある。

本発明は、上記のようなそれぞれの継手形式に
おいても、熱反射や分解ガスの妨害を受けること
なく、また裏当て金を使用することなく直接ラミ
ネート鋼板どうしを突合せた状態で溶接ができる
ように、狭いルートギヤツプ内でも安定して溶接
ができる、きわめて実用的な樹脂ラミネート金属
板の溶融接合方法を得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］ 本発明に係る樹脂ラミネート金属板の溶融接合
方法は、通常、厚さ５mm以下の２枚の金属板の間
に厚さ0.02〜0.6mmの樹脂物質を挾んで一体に構
成された樹脂ラミネート金属板を、他方の樹脂ラ
ミネート金属板または通常の金属部材に溶接する
場合において、プラズマ溶接法、パルスアーク溶
接法、レーザ溶接法、あるいは電子ビーム溶接法
などの高エネルギ密度溶接法を使用して、シール
ドガスあるいはアシストガスの供給下で、溶融プ
ールの幅を接合部材の全板厚をｔとするとき5t以
下に制御しつつ、その溶融プールを前記接合部材
の全板厚を貫通させて溶融接合するものである。

［作用］ 本発明においては、高エネルギ密度溶接法を使
用することにより、例えばプラズマ溶接法では、
緊縮した高温プラズマ流が高速度で樹脂ラミネー
ト金属板の端面または表面に噴射されるため、い
わゆるキーホール溶接が行われる。そのため、樹
脂層における熱反射はほとんど起らず、また発生
した分解ガスもプラズマ流と共に、およびシール
ドガスの作用下で外部に排出される。

また、TIG溶接あるいはMIG溶接におけるパ
ルスアーク溶接法の場合でも、硬直性の高いプラ
ズマアーク柱が得られるので、上記と同様の作用
を行う。

さらにまた、レーザ溶接法あるいは電子ビーム
溶接法の場合でも、共にエネルギ密度がきわめて
高く、部材表面からの熱伝導を抑制するため、深
溶込みの溶接を得ることができ、実際上上記のプ
ラズマ溶接法等と同様の作用効果を得ることがで
きる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例について説明する。

第１図は代表的なプラズマ溶接法により樹脂ラ
ミネート金属板どうしの重ね溶接を行う場合の説
明図、第２図はその縦断面図である。図におい
て、１，２は樹脂ラミネート金属板、３はプラズ
マトーチ、４はプラズマアーク、５はフイラーワ
イヤ、６は溶融プール、７は溶接ビードを示す。

樹脂ラミネート金属板１，２はそれぞれ２枚の
金属板１１と１２，２１と２２の間に薄い樹脂層
１３，２３を挾んで一体化したものであり、通
常、各々の金属板の板厚は５mm以下、また樹脂層
の厚さは0.02〜0.6mmの範囲である。

このような樹脂ラミネート金属板１，２を重ね
てプラズマ溶接により重ね溶接を行うと、集中し
たプラズマアーク４が下側の樹脂ラミネート金属
板２を貫通し、溶融プール６が裏面に達する健全
な溶接ビード７が得られる。この場合において、
プラズマアーク４の集中度ないし絞り度を検出す
ることは実際上難しいので、溶融プール６の幅Ｗ
を計測するのが適当である。そして、溶融プール
６の幅Ｗは接合部材すなわち上下の樹脂ラミネー
ト金属板１，２の全板厚をｔとすれば、Ｗ≦5tと
なるようにプラズマアーク４の集中度を制御す
る。

また、樹脂層１３の分解ガスは、この場合にお
いては樹脂ラミネート金属板１の端面が外部に開
放されているため、プラズマトーチ３より噴射さ
れるシールドガスによつて排出され、樹脂層２３
の分解ガスは、このシールドガスおよびキーホー
ル溶接を行う高速のプラズマアーク４によつて裏
面から外部に排出される。したがつて、これらの
分解ガスによる溶接欠陥は生じない。

第３図は上記のプラズマ溶接法により得られた
各種の継手の溶接結果を示したものであり、その
上段における開先形状に対する溶接ビードの断面
形状を中段にあらわしたものである。また、比較
のために、一般的な被覆アーク溶接法による溶接
結果を下段に示してある。なお、溶接条件は、ａ
については溶接電流15A、溶接速度10cm／min、
ワイヤ送給量1.5φ×15cm／min、シールドガス
（Ar＋５％H₂）５／min、パイロツトガス
（Ar）１／min、ｂ〜ｄについては共に溶接電
流19A、溶接速度10cm／min、ワイヤ送給量1.5φ
×15cm／min、ガス条件は上記と同じとした。ま
た、被覆アーク溶接の場合の溶接条件は、ａにつ
いては溶接電流70A、溶接速度40cm／min、ｂ〜
ｄについては共に溶接電流75A、溶接速度40cm／
minとした。図中、８は通常鋼板である。

第３図から明らかなように、本法によれば、す
べての継手形式において満足な結果が得られた。
すなわち、本法によると、溶接ビードはすべて貫
通ビードとなり、連続的に良好なビード形状を得
ることができる。もちろん、断続的に任意のビー
ドを形成することも可能である。これに対して、
被覆アーク溶接では、樹脂層によるアーク熱の断
熱作用のためビードは貫通せず、また、樹脂層の
分解ガスの発生量が多いため、アークは不安定と
なり正常なビード形状をなしていない。

また、ZnあるいはZn合金をメツキしたラミネ
ート金属板では、従来法（TIG溶接）を使用する
と、Zn蒸気によりブローホールなどの欠陥が発
生したり、アークの不安定のため健全なビードが
形成されないが、本発明方法では、樹脂層の分解
ガスの排出能力が高いので、上記のような欠陥を
生ずることはなく健全なビードが形成される。

なお、本発明方法は、上記のプラズマアーク溶
接法に限らず、TIGおよびMIG溶接のパルスア
ーク溶接法、レーザ溶接法、電子ビーム溶接法な
ど高エネルギ密度溶接法であれば、すべてに適用
できるものである。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、高エネルギ密度
溶接法の採用により、またそのときの溶融プール
の幅を所定値以下に制御することにより、樹脂ラ
ミネート金属板に貫通ビードを形成させてその溶
融接合を行うものであるから、あらゆる形式の継
手が可能となり、また樹脂層の分解ガスの排出能
力も高いので、きわめて良好な溶接ビードが得ら
れるという効果がある。この結果、樹脂ラミネー
ト金属板の用途拡大を計ることができ、その実用
的価値はきわめて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるプラズマアーク溶接法に
より樹脂ラミネート金属板の溶接状況を示す説明
図、第２図は第１図の縦断面図、第３図は本発明
法と従来法の溶接結果を示す説明図である。 １，２……樹脂ラミネート金属板、１１，１
２，２１，２２……金属板、１３，２３……樹脂
層、６……溶融プール。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ２枚の金属板の間に薄膜の樹脂層を挾んで一
   体化された樹脂ラミネート金属板を、他方の樹脂
   ラミネート金属板または通常の金属部材に溶接す
   る場合において、 プラズマ溶接法、パルスアーク溶接法、レーザ
   溶接法、あるいは電子ビーム溶接法などの高エネ
   ルギ密度溶接法を使用して、シールドガスあるい
   はアシストガスの供給下で、溶融プールの幅を接
   合部材の全板厚をｔとするとき5t以下に制御しつ
   つ、その溶融プールを前記接合部材の全板厚を貫
   通させて溶融接合することを特徴とする樹脂ラミ
   ネート金属板の溶融溶接法。