JPH10193101A - 隅肉溶接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】溶接不良を低減し、溶接強度の確保に貢献でき
る隅肉溶接方法を提供すること。 【解決手段】この隅肉溶接方法は、第１の部材（フラン
ジ状部品）１の被溶接部１０ｆに突起１３を予め形成し
ておき、第２の部材（パイプ状部品）２の被溶接部２ｆ
を突起１３にあてがい、トーチ４を接近させ、溶接フィ
ラー５を供給しながら突起１３を溶融し、第１の部材１
と第２の部材２との溶接を行う。インテークマニホルド
に適用できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被溶接部を有する
第１の部材と、被溶接部を有する第２の部材とを溶接す
る隅肉溶接方法に関する。本発明方法は、例えば、内燃
機関に装備される吸気系のインテークマニホルドなどの
製造に適用できる。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関に装備される吸気系のインテー
クマニホルドを例にとって、従来技術について説明す
る。インテークマニホルドは、複数個のパイプ状部品
と、パイプ状部品を集合させると共に内燃機関に連結す
るフランジ状部品とをもつ。フランジ状部品とパイプ状
部品とを集合させるにあたっては、図６に示すように、
フランジ状部品１００の貫通孔１０１にパイプ状部品２
００を嵌合して、ＴＩＧトーチ３００によりアークを生
ぜしめ溶融部３０５を形成し、形成された溶融部３０５
に肉盛用フィラー４００を供給して溶接を行う方法が知
られている。

【０００３】また特開昭６０−１５０６９号公報には、
図８に示すように、フランジ状部品５００の貫通孔５０
１の内面に段部５０２を形成すると共に、貫通孔５０１
の周縁部に軸長方向に突出するリング状のボス部５０３
を形成し、Ａｌ製のパイプ状部品６００の軸端部６００
ａを貫通孔５０１に差し込み、溶接フィラーを使用しな
いで、ボス部５０３に沿いながらＴＩＧアーク溶接を実
行し、ボス部５０３をパイプ状部品６００に融着させる
円周方向隅肉溶接方法が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図６に示す技術では、
添加材である溶接フィラー４００は、モータの駆動によ
って供給されるものであるが、溶接フィラー４００の滑
り等の影響で、溶接フィラー４００の供給速度を全ての
時期にわたり均一にするには、限界がある。そのため、
溶接フィラー４００の供給が遅延気味となることもあ
る。

【０００５】極端な場合には、溶接フィラー４００の供
給が遅延し、溶融部３０５が不足気味となることがあ
る。このとき図７に示すように、溶融部３０５が溶融部
３０５ａ、３０５ｃに分離し易くなり、肉盛が不充分と
なり、溶接不良となり易い。また図８に示す技術では、
Ａｌ製のパイプ状部品６００の軸端部６００ａはフラン
ジ状部品５００の段部５０２にあてがわれて位置決めさ
れているものの、パイプ状部品６００の軸端部６００ａ
は融着しているものではなく、溶接強度の確保に必ずし
も充分ではない。

【０００６】本発明は上記した実情に鑑みなされたもの
であり、突起を利用することにより、溶接不良を低減
し、溶接強度の確保に貢献できる隅肉溶接方法を提供す
ることを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る隅肉溶接方
法は、被溶接部を有する第１の部材と、被溶接部を有す
る第２の部材とを用い、第１の部材の被溶接部と第２の
部材の被溶接部とを重ね合わせた状態で隅肉溶接する隅
肉溶接方法であって、第１の部材の被溶接部に突起を予
め形成しておき、第２の部材の被溶接部を突起にあてが
い、溶接フィラーを供給しながら突起を溶融し、第１の
部材の被溶接部と第２の部材の被溶接部との溶接を行う
ことを特徴とするものである。

【０００８】

【発明の実施形態】本発明方法によれば、第１の部材の
被溶接部に突起を予め形成しておき、溶接フィラーを供
給しながら突起を溶融するため、溶接フィラーの供給が
遅延しがちのときであっても、肉盛量が確保され易い。
突起の断面形状は、四角形状、段付き形状、直角三角形
状等、適宜選択できる。

【０００９】本発明方法によれば、第１の部材、突起、
第２の部材、溶接フィラーは同系材質または同一材質に
できる。軽量化を考慮すれば、材質としてはＡｌ系を採
用することが好ましいが、場合によっては、他の軽金属
系、鉄系を採用しても良い。第１の部材及び第２の部材
は、空気等の流体が通過する流体器具に利用できる。本
発明方法によれば、溶接形態としては、重ね継手、Ｔ継
手、角継手等、公知の溶接形態を適宜選択できる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１〜図３を参照し
て説明する。本実施例はＴＩＧ溶接する場合である。本
実施例では、第１の部材としての盤状をなすフランジ状
部品１と、第２の部材としてのパイプ状部品２とを用い
る。フランジ状部品１には貫通孔１０が形成されてい
る。貫通孔１０は円孔である。貫通孔１０の内周部１０
ｆは被溶接部として機能する。パイプ状部品２は丸パイ
プ状であり、パイプ孔２ｗをもつ。パイプ状部品２の軸
端部２ｆは被溶接部として機能する。フランジ状部品１
及びパイプ状部品２は共にＡｌ系である。両者は同一の
Ａｌ系材質であっても良いし、多少異なる組成をもつＡ
ｌ系材質であっても良い。フランジ状部品１の貫通孔１
０の内周部１０ｆには、突起１３がリング状に同軸的に
形成されている。突起１３は、内周部１０ｆにおいて径
内方向に突出している。突起１３は軸端面１３ａ、内周
面１３ｃ、軸端面１３ｅをもつ。軸端面１３ａ、１３ｅ
は軸直角方向に沿っている。内周面１３ｃは軸長方向に
沿っている。従って突起１３の断面は四角形状をなす。

【００１１】図２から理解できるように、パイプ状部品
２がフランジ状部品１の貫通孔１０に嵌合された状態で
は、突起１３の内周面１３ｃの高さは、パイプ状部品２
の内周部２ｃの高さよりも低い。溶接に際しては、図１
から理解できるように、パイプ状部品２の軸端部２ｆを
フランジ状部品１の貫通孔１０に嵌合し、パイプ状部品
２の軸端部２ｆを突起１３の軸端面１３ａにあてがって
突き合わせる。この状態で、ＴＩＧトーチつまり溶接ト
ーチ４のタングステン電極４０の先端を、突起１３に接
近させてアークを生ぜしめ、Ａｌ系の丸棒状をなす添加
材として機能する溶接フィラー５を所定の供給速度で矢
印Ｒ１方向に供給しながら、突起１３を溶融する。この
ＴＩＧ溶接では、通常、交流が使用されるが、直流が使
用されても良い。直流では、一般に、＋極を被溶接材
側、−極をＴＩＧトーチ側にできるが、これに限られる
ものではなく、逆での極性でも良い。なお溶接の際に
は、溶接部分に不活性ガスを供給しつつ行う。

【００１２】これによりフランジ状部品１の内周部１０
ｆとパイプ状部品２の軸端部２ｆとの隅肉溶接が実行さ
れる。溶接フィラー５の先端は、溶融凝固して突起１３
と共に、肉盛部７を形成するものである。図３は、溶接
終了後の肉盛部７付近の断面の一例を模式的に示す。図
３から理解できるように、パイプ状部品２の軸端部２
ｆ、突起１３、溶接フィラー５、フランジ状部品１の内
周部１０ｆが融け合って、肉盛部７が形成される。軸端
部２ｆ、突起１３、溶接フィラー５、内周部１０ｆはそ
れぞれＡｌ系であり、各融点領域が接近しているため、
各溶接要素の一体結合性が向上する。

【００１３】本実施例によれば、図３に示すように、肉
盛部７の表面７ｆは断面円弧凸状が好ましい。但し場合
によっては、肉盛部７の表面７ｆは図示はしないもの
の、フィレット状つまり断面円弧凹状にすることもで
き、あるいは、断面円弧凸状と断面円弧凹状の中間の状
態にすることもできる。

【００１４】肉盛部７は、貫通孔１０を周方向に１周す
るようにリング状に形成される。溶接フィラー５は、突
起１３と同系材質であっても良いし、同一材質であって
も良い。本発明者が実行した試験結果を考慮すれば、次
の範囲に設定できる。即ち、パイプ状部品２の肉厚をｔ
とすると、突起１３の高さＨは（１／３）ｔ〜（３／
４）ｔに設定でき、突起１３の幅Ｌは（１／３）ｔ〜
（２／３）ｔに設定できる。但し、用途によっては、こ
の範囲に限られるものではない。

【００１５】本発明者が行った試験によれば、パイプ状
部品２の肉厚ｔが３ｍｍで、突起１３なしで溶接フィラ
ー５を供給しながら溶接したときには、延べ溶接長が５
００ｍｍ中、溶接不良部が６５ｍｍであった。しかし、
突起１３（高さＨ＝（１／３）ｔ＝１ｍｍ、幅Ｌ＝
（１．５／３）ｔ＝１．５ｍｍ）を形成して溶接したと
ころ、溶接不良は無しであった。

【００１６】以上の説明から理解できるように本実施例
によれば、溶接フィラー５を供給しながら突起１３を溶
融するため、溶接フィラー５の供給が遅延しがちのとき
であっても、肉盛部７の肉盛量が確保され易い。換言す
れば、溶接フィラー５の供給量が少なくなったとして
も、突起１３が溶接フィラー５の役割を実質的に果た
し、溶接フィラー５の不足に起因する溶接不良の発生を
抑えるのに有利である。

【００１７】また本実施例によれば、図２から理解でき
るように、突起１３の高さＨは、パイプ状部品２の厚み
ｔよりも小さく設定されている。即ち、図２から理解で
きるように突起１３の内周面１３ｃの高さは、パイプ状
部品２の内周部２ｃの高さよりも低い。そのため、突起
１３等が溶接フィラー５と共に溶融凝固した肉盛部７が
形成されるときに、その肉盛部７がパイプ状部品２の内
周部２ｃよりも径内方向に過剰に出っ張ることを抑制す
るのに有利である。従って空気等の流体がパイプ状部品
２のパイプ孔２ｗを通過する際に、過剰に出っ張った肉
盛部７が流体の流れに対して大きな障害となることを抑
制できる。

【００１８】更にまた本実施例によれば、突起１３がパ
イプ状部品２の位置決め機能も奏するため、溶接精度の
確保に有利である。即ち、突起１３は、溶接前では位置
決め機能を奏し、溶接後では溶接フィラー５の不足を補
充する補充機能を奏することができる。またフランジ状
部品１は肉厚であり、熱容量が比較的大きいものであ
る。従ってフランジ状部品１は伝熱が速いため、溶接は
必ずしも容易ではない。この点本実施例では、熱容量が
大きいフランジ状部品１に、小体積の突起１３を形成し
ているため、突起１３の熱容量を抑えることができ、従
って溶接時における過剰の伝熱が抑制され、溶接部分の
熱バランスがとり易くなる。故にＴＩＧ溶接の際の溶融
池の安定化に有利である。

【００１９】ところで、フランジ状部品１、パイプ状部
品２は、空気等の流体が通過する流体器具として使用す
るに適する。この場合には、肉盛部７の表面７ｆが断面
円弧凹状であるときには、空気等の流体が矢印Ｘ１方向
に流れる場合には、流体が肉盛部７を通過する際に、流
路断面積の増加割合が急激となり、好ましくない。この
点本実施例によれば、溶接フィラー５を供給しながら突
起１３を溶融するため、図３から理解できるように、溶
接フィラー５の供給が遅延しがちのときであっても、肉
盛部７の肉盛量が確保され易い。従って肉盛量の不足が
是正され、肉盛部７の表面７ｆが断面円弧凸状気味にな
り易い。

【００２０】よって、空気等の流体が矢印Ｘ１方向に流
れ、その流体が肉盛部７を通過する際に、流路断面積の
急激な増加を軽減するのに有利となる。よって流体の流
れの円滑化に有利である。従って本実施例品は、吸気系
のインテークマニホルドや排気系のエキゾーストマニホ
ルドなどのような流体器具に使用するのに適する。 （適用例）図５は車両の内燃機関に装備される流体器具
として機能するインテークマニホルドに適用した例を示
す。図５に示すように、サージタンク９に連結される複
数本のＡｌ製のパイプ状部品２は、フランジ状部品１の
貫通孔１０にそれぞれ溶接で連結されている。フランジ
状部品１は内燃機関に連結される。図５に示す矢視Ｗ１
−Ｗ１は、図１に相当する。更には、内燃機関に装備さ
れるエキゾーストマニホルドに、本実施例を適用するこ
ともできる。

【００２１】（他の例）上記した実施例では突起１３は
断面四角形状であるが、これに限らず、図４（Ａ）に示
すように、突起１３を、断面で多段型としても良い。ま
た図４（Ｂ）に示すように、突起１３を、断面で実質的
に直角三角形状としても良い。上記した実施例ではＴＩ
Ｇ溶接に適用したが、場合によってはＭＩＧ溶接でも良
く、更には被覆アーク溶接等の他の溶接方式でも良い。

【００２２】（付記）上記した記載から次の技術的思想
も把握できる。 ○貫通孔を有するフランジ状部品と、軸端部を有するパ
イプ状部品とを用い、フランジ状部品の貫通孔の内周部
とパイプ状部品の軸端部とを重ね合わせた状態で隅肉溶
接する隅肉溶接方法であって、フランジ状部品の貫通孔
の内周部に径内方向に突出する突起を予め形成してお
き、パイプ状部品の軸端部を突起にあてがい、溶接フィ
ラーを供給しながら突起を溶融し、フランジ状部品の貫
通孔の内周部とパイプ状部品の軸端部との溶接を行うこ
とを特徴とする構造品の隅肉溶接方法。 ○溶接フィラーと突起は、同系材質または同一材質であ
る請求項１に係る隅肉溶接方法。融点領域が接近するた
め、第１の部材と第２の部材との一体溶接結合性が確保
され易い。 ○第２の部材はパイプ状部品であり、突起の高さは、パ
イプ状部品の厚みよりも小さく設定されている請求項１
に係る隅肉溶接方法。これによれば、肉盛部がパイプ状
部品の径内方向に過剰に出っ張ることを抑制するのに有
利である。

【００２３】

【発明の効果】本発明方法によれば、溶接フィラーを供
給しながら突起を溶融するため、溶接フィラーの供給が
遅延しがちのときであっても、肉盛部の肉盛量が確保さ
れ易い。換言すれば、溶接フィラーの供給量が少なくな
ったとしても、突起が溶接フィラーの役割を実質的に果
たし、溶接不良の発生を抑えるのに有利であり、溶接強
度の確保に有利である。

【００２４】更に本発明方法によれば、突起はフランジ
状部品に形成されているため、突起はフランジ状部品と
同系材質または同一材質となり易い。そのため割れ等の
溶接不良を抑えるのに有利である。更にまた本発明方法
によれば、突起がパイプ状部品などの第２の部材の位置
決め機能も奏するため、溶接精度の確保に有利である。
即ち、突起は、溶接前では位置決め機能を奏し、溶接後
では溶接フィラーを補充する補充機能を奏することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】パイプ状部品をフランジ状部品の貫通孔に嵌
め、溶接している状態の断面図である。

【図２】パイプ状部品の軸端部を突起にあてがっている
状態を示す断面図である。

【図３】肉盛部の表面が断面円弧凸状である状態を模式
的に示す構成図である。

【図４】突起の変形例を示す構成図である。

【図５】インテークマニホルドの斜視図である。

【図６】従来技術に係り、パイプ状部品をフランジ状部
品の貫通孔に嵌め、溶接している状態の断面図である。

【図７】従来技術に係り、溶接不良を示す断面図であ
る。

【図８】従来技術に係り、パイプ状部品をフランジ状部
品の貫通孔に嵌めている状態の断面図である。

【符号の説明】

図中、１はフランジ状部品（第１の部材）、２はパイプ
状部品（第２の部材）、１０は貫通孔、１０ｆは内周部
（被溶接部）、２ｆは軸端部（被溶接部）、１３は突
起、５は溶接フィラー、７は肉盛部を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浅井 正人 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被溶接部を有する第１の部材と、被溶接部
   を有する第２の部材とを用い、前記第１の部材の被溶接
   部と前記第２の部材の被溶接部とを重ね合わせた状態で
   隅肉溶接する隅肉溶接方法であって、 前記第１の部材の被溶接部に突起を予め形成しておき、
   前記第２の部材の被溶接部を前記突起にあてがい、溶接
   フィラーを供給しながら前記突起を溶融し、前記第１の
   部材の被溶接部と前記第２の部材の被溶接部との溶接を
   行うことを特徴とする隅肉溶接方法。