JPH0592273A - 金属薄板断裁片のシーム溶接法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 特に素材送り速度を、肉厚の等しい金属薄板
の場合の材料送り速度に等しくし、かつ溶接シームの品
質を一層良好に制御し得るようにし、つまり品質向上を
一層確実なものにすることである。 【構成】 溶接操作のための準備段階として、両金属薄
板断裁片１０，１２の少なくとも厚い方の金属薄板断裁
片１０の被溶接縁部域１１に、肉厚減少加工を施す点に
ある。 【効果】 被溶接縁部域１１，１３の肉厚を互いにほぼ
等しくすることによって、接合面に対して事実上対称的
な関係が生じるので、肉厚の等しい金属薄板断裁片のシ
ーム溶接の場合に等しい制御可能な溶接パラメータでも
って操業することができる。本発明の方法は殊に、マッ
シュシーム溶接時のみならず、レーザ溶接のようなその
他のシーム溶接時に適用するのにも適している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、肉厚不等の金属薄板断
裁片のシーム溶接法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】２枚又はそれ以上の枚数の金属薄板断裁
片又は金属薄板パネルを互いに接合して、より大きなパ
ネル構造を形成する、いわゆる板金溶接の場合に殊に、
異なった肉厚及び異なった表面特性の金属薄板をも互い
に溶接しようとする要求が漸増的に高まっている。しか
しながら、その際に採用される溶接法、すなわちマッシ
ュシーム溶接法及びレーザー溶接法は特有の困難に逢着
することになる。すなわち：マッシュシーム溶接（２本
のローラ電極間で行なうローラシーム抵抗溶接の特殊形
態）の場合には、最高温度をもったゾーンがローラ電極
の接触面間でほぼ対称的に生じる。従って肉厚の著しく
異なった金属薄板の場合、この最高温度ゾーンは主とし
て厚い方の金属薄板の横断面の内部に、要するに、互い
にオーバーラップしている被溶接縁部間の接合平面に対
して、厚い方の金属薄板寄りにずれて発生する。それに
も拘らず、両方の被溶接縁部の確実な溶接を達成するた
めには、溶接電力を著しく高めることが必要であり、か
つ、肉厚の等しい金属薄板を溶接する場合に対比して材
料送り速度を著しく低下させることによってしか溶接を
行なうことができない。最高温度ゾーンが非対称的な位
置を占めることによって、金属薄板の被溶接縁部を起点
とする、程度の差こそあれ深い、しかも溶接の不充分な
ギャップが存残し、このようなギャップは腐食や機械的
な強度（交番負荷及び変形可能性）の点で望ましいこと
でないのは勿論である。更にまたマッシュシームライン
に沿った厚肉部及び／又は肉厚の突発的な変動も比較的
大であり、このことは矢張り、溶接された工作物に後加
工段階で例えば深絞りを施す場合に問題を惹起すること
になる。

【０００３】別種の「非対称性」の問題は、端面を互い
に突合せている被溶接縁部にレーザービームを用いてバ
ットシーム溶接を施す場合に生じる。肉厚の等しい金属
薄板の場合にはレーザービームが金属薄板平面に対して
正確に垂直にかつ突合せ目に対して同列に整合して位置
するのに対して、被溶接縁部の「高さ」が等しくない場
合には、レーザービームは継ぎ目に対して幾分斜向する
ように調整されねばならない。これによって継ぎ目にお
ける（突合せ縁に対して平行な）レーザービームの深さ
方向の作用が著しく低下され、かつ両方の金属薄板の被
溶接縁部は著しく非対称的に溶融されることになる。そ
れ故にレーザー溶接法によっても、肉厚の異なった金属
薄板断裁片は、材料送り速度を著しく低下させて、しか
もシーム品質の低下の危険を覚悟の上でしか溶接するこ
とができない訳である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、肉厚
の異なった金属薄板断裁片のシーム溶接時に付加的な材
料なしには発生することになるような前記の諸難点を克
服すると共に、特に材料送り速度を、肉厚の等しい金属
薄板の場合の材料送り速度に等しくし、かつ溶接シーム
の品質を一層良好に制御し得るようにし、つまり品質向
上を一層確実なものにすることである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本発
明の構成手段は、溶接操作のための準備段階として、両
金属薄板断裁片の少なくとも厚い方の金属薄板断裁片の
被溶接縁部域に、肉厚減少加工を施す点にある。

【０００６】

【作用】本発明の手段によって溶接シームの範囲には、
肉厚の等しい金属薄板の溶接時と同様な対称的な関係が
得られ、これに基づいて広い非臨界的なパラメータ範囲
内での溶接機の稼働が可能になる。それのみならず殊に
マッシュシーム溶接にとって（部分的にはレーザー溶接
についても該当する）その他の顕著な利点が得られる。
すなわち：溶接シーム範囲における厚肉部が比較的僅か
であり、しかも一方の工作物面側は事実上扁平であり、
このような扁平化はこれまで殆ど成功することがなかっ
た。工作物特性（交番負荷時の機械的特性、変形可能
性、溶接継手の腐食特性）に関しては、肉厚移行部がも
はや溶接シームとは合致せず、むしろ厚い方の金属薄板
の均質な側方範囲内へずらされていることは極めて有利
である。更にまた、（少なくとも一方の金属薄板におけ
る）準備加工によって、いずれにしても存在している酸
化層、圧延スケール、金属コーティング（例えば亜鉛メ
ッキ）又は非金属層が準備加工時に同時に除去され、こ
うして溶接のための綺麗な準備表面が得られる。

【０００７】全体的に見て本発明の方法によって、肉厚
の異なる金属薄板断裁片のシーム溶接は従来よりも著し
く良好に制御され、かつ溶接速度を高めることが可能に
なる。これによって、殊に板金溶接、もしくは、溶接さ
れた金属薄板断裁片の構造上の賦形及び適用に対して新
たな可能性が開かれる。

【０００８】請求項１において特定された本発明の方法
の特に有利な構成は、請求項２乃至５に記載されてい
る。請求項６の記載から判るように、本発明は更にま
た、前記方法に基づいてマッシュシーム溶接によって接
合された工作物にも関わるものである。

【０００９】

【実施例】次に図面に基づいて本発明の実施例を詳説す
る。

【００１０】図１の（ａ）には厚い方の金属薄板断裁片
１０の部分が、また図１の（ｂ）には薄い方の金属薄板
断裁片１２の部分が図示されている。両金属薄板断裁片
１０，１２の被溶接縁部域１１，１３は、シーム溶接に
よって互いに接合するために定められている。図１の
（ａ）では、溶接操作の準備段階として、厚い方の金属
薄板断裁片１０の被溶接縁部域１１が肉厚を減少させる
ために加工される。図示のように、被溶接縁部域の材料
が除去されて肉厚が減少されるので、綺麗に加工された
表面１５を有するタブ状部が生じ、該タブ状部の肉厚ｔ
１は薄い方の金属薄板断裁片１２の肉厚ｔ２にほぼ等し
い。材料の除去は例えば溶接縁部の長手方向に運動する
フライスカッター２によって行なうことができるが、こ
の材料除去は、また研削加工、平削り加工、ピーリング
加工によって行なうこともできる。また基本的には、例
えばプレスラム又は打撃ラムによる被溶接縁部域の非切
削式の塑性変形加工も当然考えられる。図１の（ａ）に
示した例では、生成したタブ状部が全体的に等しい肉厚
を有するように、或いは前記の綺麗に加工された表面１
５が金属薄板断裁片１０の対向側表面に対して平行に延
びるように加工が行なわれる。

【００１１】図１の（ｂ）によれば、薄い方の金属薄板
断裁片１２の被溶接縁部域１３の表面を、例えばそれ自
体周知のように回転ブラシ４によって加工するのが有利
である。この回転ブラシによる加工は、顕著な肉厚減少
を生ぜしめることのない研磨加工であり、単にマッシュ
シーム溶接時の良好な金属接触を保証するために行なわ
れるにすぎない。オーバーラップさせて溶接される被溶
接縁部域１３は、少なくとも接合平面側（この場合は下
面側）の（場合によってはその対向面側も）ローラ電極
の接触範囲が加工される。この場合の加工は単なる機械
的な表面掃除、例えばスケール除去或いは金属コーティ
ング又は非金属層の除去にすぎない。また厚い方の金属
薄板断裁片１０においても、肉厚減少面側とは反対側
〔図１の（ａ）では下面側〕に、良好な電極接触を得る
ために、または電極汚染を減少するために、それ自体周
知の表面加工を施すことも可能である。更にまた同様
に、厚い方の金属薄板断裁片１０の両面に、肉厚減少加
工を施すこと、すなわち材料切削代を両面に「分配する
こと」も当然考えられる。

【００１２】図２には、図１に示したようにして準備さ
れた金属薄板断裁片１０，１２をマッシュシーム溶接用
の２つのローラ電極６間に位置決めした状態が図示され
ている。薄い方の金属薄板断裁片１２の被溶接縁部域１
３は、金属薄板断裁片１０の肉厚を減少した被溶接縁部
域１１に、殊に有利には綺麗に加工された表面同士を対
面させるようにオーバーラップされる。この位置決めを
出発点として、周知の方式で両ローラ電極６の相互押圧
と、溶接縁部の延在方向での両金属薄板断裁片１０，１
２の縦送りとによってマッシュシーム溶接が行なわれ
る。

【００１３】また図３から判るように、図１で示したよ
うにして準備加工の施された肉厚不等の両金属薄板断裁
片１０，１２の縦縁端面を互いに突合せて保持して、周
知のようにレーザー８を用いて突合せラインに沿ってバ
ットシーム溶接を施すことも可能である。このバットシ
ーム溶接の場合はオーバーラップを行なわないので、厚
い方の金属薄板断裁片１０の被溶接縁部域１１の加工幅
は概して、図２に示したマッシュシーム溶接の場合より
も幾分小さくすることができる。薄い方の金属薄板断裁
片１２の肉厚が、厚い方の金属薄板断裁片１０の突合さ
れる被溶接縁部域１１の肉厚に等しいか又はほぼ等しい
ので、突合せラインに沿って対称関係が生じ、従ってレ
ーザービームは金属薄板面に対して正確な垂直方向にか
つ突合せラインに同列に整合するように調整することが
できる。

【００１４】図２に示した構成手段によって製作された
マッシュシーム溶接範囲１６は、図４において略示横断
面図で示されている。肉厚不等の両金属薄板断裁片１０
と１２とを溶接する場合、被溶接縁部域１１と１３の肉
厚をほぼ等しくする準備加工が前記のように施されてい
るために、等しい肉厚又はほぼ等しい肉厚の両金属薄板
断裁片をシーム溶接する場合と事実上等しい好ましい関
係が生じる。マッシュシーム溶接範囲１６には、申し分
なく制御可能な、事実上対称的な溶接ゾーンが形成さ
れ、かつ、等しい肉厚の金属薄板断裁片をマッシュシー
ム溶接する場合と実質的に等しい材料送り速度及び実質
的に等しいその他の溶接パラメータ（溶接電流、電極加
圧力、オーバーラップ幅など）でもって操業することが
可能である。溶接された製品（板金）の使用特性にとっ
て取り分け重要な点は、マッシュシーム溶接範囲１６の
肉厚ｔ３が比較的僅かであることである。被溶接縁部域
の平均肉厚（ｔ１＋ｔ２）／２に対して最高１．４倍の
肉厚（或いはまた著しく薄い肉厚）を得ることが造作な
く可能である。その結果、溶接された板金の一方の面側
（図４で見れば下面側）は事実上扁平になる。このよう
な板金は溶接シームの範囲においても特別の支障なしに
深絞り加工又はその他の塑性変形加工を施すことが可能
である。

【００１５】図５及び図６には異なった肉厚の金属薄板
１０ａ，１２ａ；１０ｂ，１２ｂの横断面輪郭例が示さ
れており、この場合は、両金属薄板の両被溶接縁部域に
は共に、肉厚減少加工が施されている（但し図面では溶
接前のオーバーラップ位置が示されている）。図示の２
つの横断面輪郭例は、両方の金属薄板断裁片の被溶接縁
部域に、金属薄板平面に対して等しい角度で傾斜するよ
うに切削加工が施されている点で共通している。この形
式の準備加工は、薄い方の金属薄板断裁片１２ａ，１２
ｂが、溶接を妨げる圧延表皮つまり圧延スケール或いは
例えば金属コーティングや非金属層を有している場合に
殊に有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】溶接操作準備段階における肉厚不等の２枚の金
属薄板断裁片の被溶接縁部域の概略斜視図である。

【図２】マッシュシーム溶接（ローラシーム溶接）直前
の状態を示す概略図である。

【図３】レーザーによるバットシーム溶接の状態を示す
概略図である。

【図４】図２に示した構成手段によって製作されたマッ
シュシーム溶接部の拡大断面図である。

【図５】マッシュシーム溶接準備段階において実施され
る両金属薄板断裁片の被溶接縁部域の肉厚を減少する第
１の輪郭加工例を示す断面図である。

【図６】マッシュシーム溶接準備段階において実施され
る両金属薄板断裁片の被溶接縁部域の肉厚を減少する第
２の輪郭加工例を示す断面図である。

【符号の説明】

２ フライス、 ４ 回転ブラシ、 ６ ローラ
電極、 ８ レーザー、 １０，１０ａ，１０ｂ
厚い方の金属薄板断裁片、 １１ 被溶接縁部域、
１２，１２ａ，１２ｂ 薄い方の金属薄板断裁片、
１３ 被溶接縁部域、 １５ 綺麗に加工された表
面、 １６ マッシュシーム溶接範囲、 ｔ１，ｔ２
肉厚、 ｔ３ マッシュシーム溶接範囲の肉厚

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶接操作のための準備段階として、両金
   属薄板断裁片（１０，１２）の少なくとも厚い方の金属
   薄板断裁片（１０）の被溶接縁部域（１１）に、肉厚減
   少加工を施すことを特徴とする、肉厚不等の金属薄板断
   裁片のシーム溶接法。
2. 【請求項２】 厚い方の金属薄板断裁片（１０）の被溶
   接縁部域（１１）における材料を、薄い方の金属薄板断
   裁片（１２）の肉厚（ｔ２）に少なくともほぼ等しい肉
   厚（ｔ１）になるように除去する、請求項１記載のシー
   ム溶接法。
3. 【請求項３】 マッシュシーム溶接のための準備段階と
   して、薄い方の金属薄板断裁片（１２）のオーバーラッ
   プされる被溶接縁部域（１３）の少なくとも接合平面寄
   り側表面に、実質的に肉厚を減少させることなく加工を
   施す、請求項２記載のシーム溶接法。
4. 【請求項４】 厚い方の金属薄板断裁片（１０）又は両
   金属薄板断裁片（１０ａ，１２ａ；１０ｂ，１２ｂ）の
   被溶接縁部域（１１又は１１，１３）に切削加工を施
   す、請求項１記載のシーム溶接法。
5. 【請求項５】 マッシュシーム溶接のための準備段階と
   して、両金属薄板断裁片(１０ａ，１２ａ；１０ｂ，１
   ２ｂ)のオーバーラップされる被溶接縁部域に、所定の
   角度傾斜するように切削加工を施す、請求項４記載のシ
   ーム溶接法。
6. 【請求項６】 請求項１から５までのいずれか１項記載
   の方法に基づいてマッシュシーム溶接によって接合され
   た工作物において、マッシュシーム溶接範囲（１６）の
   肉厚（ｔ３）が、両方の被溶接縁部域の平均肉厚（［ｔ
   １＋ｔ２］／２）の最高１．４倍であることを特徴とす
   る、マッシュシーム溶接によって接合された工作物。