JPS62286680A - アルミニウム薄板の突合せ溶接方法 - 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】 ３、発明の詳細な説明 産業上の利用分野 この発明は純アルミニウムもしくはアルミニウム合金か
らなるアルミニウム薄板の端部同士をイナートガスアー
ク溶接法や電子ビーム溶接法あるいはレーザ溶接法等の
溶融溶接法により突合せ溶接する方法に関するものであ
る。

従来の技術 従来一般にアルミニウム薄板の突合せ溶融溶接において
は、溶接可能な板厚の下限は１＃前後であったが、近年
の溶接機器の進歩等によって、より薄質な板の溶接が可
能となり、最近では、０．６Ｍ、条件によっては０．２
ｓ程度の板厚まで溶接可能となっている。そこで最近で
は板厚１履程度以下のアルミニウム薄板製品例えば薄肉
円筒や薄肉箱容器等の製造においても突合せ溶融溶接が
適用されるようになり、また１ｒＩＩ！！１以下のアル
ミニウム薄板長尺コイルの製造においてもコイルのつな
ぎに突合せ溶融溶接が適用されるようになりつつおる。

発明が解決すべき問題点 しかしながらこのような薄板の溶接においては、従来の
比較的厚い板での溶接ではそれほど支障となっていなか
ったような点が新たに問題となっている。その一つとし
て、薄板の突合せ溶融溶接においては、第８図に示すよ
うに母材薄板１．２の端部を突合せて溶ＦＪ／Ａ溶接し
た際に、板の幅方向端部すなわち溶接ビードの両端にお
いて溶融金属が表面張力により凹湾曲状に引け、このた
め突合せ溶接ビード３の両端に窪み４が発生する問題が
ある。

このような窪みが板幅方向両端で発生すれば、溶接製品
の用途によってはその機能を損なったり、機能を損なわ
ないまでも外観不良として製品価値が低下したりするこ
とが多い。そこでこのような窪みの部分は溶接後に除去
することが多いが、その場合窪み深ざｄに応じた幅で製
品全長にわたって幅方向両縁部を切り落とす必要が生じ
、例えばコイルのつなぎの溶接の場合コイル全長にわた
って幅方向両縁部を切り落とす必要が生じて、材料歩留
りの極端な低下が避けられない問題が発生する。またこ
のようにコイルの全長にわたって切落とすためには、大
掛りの切断装置が必要となる問題がある。ざらに、円筒
状に溶接した製品やその他複雉な形状の製品の場合、そ
の製品全長にわたって幅方向両縁部を正確に直線状に切
落とすことは、板自体が薄質で剛性が低いことも相俟っ
て、製品形状によっては正確に直線状に切落すことが困
難なことが多い。

一方、通常の平板同士などの突合“せ溶接では、一般に
第９図に示すように溶接すべき仮１．２の端部の開先位
置合せ後にその開先位置両側にエンドタブ５．６を配置
して仮付溶接などにより仮に固定しておいてから本溶接
を行なうことが行なわれており、この方法を薄板の突合
せ溶接にも適用して前述のような窪みの発生を防止する
ことも検討されているが、このようにエンドタブを設け
ても、薄板では第９図中に示すように溶接ビード３中に
おける母材薄板１．２とエンドタブ５．６との境界で溶
融溶接時に前記同様な溶融金属の引けが生じてその部分
が貫通孔８となり、エンドタブ切断除去後にはその貫通
孔８の部分が前記同様な窪みとして残ってしまう。

以上のように溶融溶接法によるアルミニウム薄板の突合
せ溶接では、溶接ビード両端における窪みの発生を避は
得なかったのが実情であり、またその窪みの部分を除去
しようとする場合も歩留りの低下など種々の問題を招い
ていたのである。

この発明は以上の事情を背景としてなされたもので、ア
ルミニウム薄板を溶融溶接法により突合せ溶接するに必
たって、溶接ビード両端に窪みが生じないようにした方
法を提供することを目的とするものである。

問題点を解決するための手段 本発明者等は前述の目的を達成する検討を重ねた結果、
突合せ溶融溶接時の開先部分の一部として、エンドタブ
との仮付溶接部分を積極的に活用することによって、前
述のような窪みの発生を招かないようにすることができ
ることを見出した。

すなわち従来アルミニウム薄板の突合せ溶融溶接におい
て溶接ビード両端で窪みが発生していたのは、その部分
が開放端部となっているためであり、また従来エンドタ
ブを取付けてから本溶接する場合も、その開先部分でエ
ンドタブと母材との間が完全に一体化していないのが通
常で必って、開放端の場合と同様な窪みの発生を避け１
牙なかったのであり、このような点に着目して、この発
明では本溶接時に突合Ｕ開先部分で母材薄板からエンド
タブまで連続一体化しているようになし、これによって
窪みの発生を防止するようにしたのである。

具体的には、この発明は、アルミニウム薄板の端部同士
を溶融溶接法によって突合せ溶接する方法において、 突合せ溶接すべき母材薄板の端部の幅方向両側に、アル
ミニウム薄板からなるエンドタブを表面が母材薄板と実
質的に面一となるように配置する過程と、 エンドタブと母材薄板の端部側縁とを溶融溶接によって
溶接ビードが母材薄板の幅方向に対し直交する方向に沿
って連続するように仮付溶接する過程と、 仮付溶接後、その仮付溶接部の溶接始端もしくは終端を
含まない位置で仮付溶接ビードを横断するように、母材
薄板の先端の所定幅の部分およびその延長上のエンドタ
ブの部分を、母材薄板の幅方向に沿って直線状に切落し
て開先加工する過程と、 開先加工後、開先加工された部分を突合せて、一方のエ
ンドタブの突合せ部分から母材薄板の突合せ部分を経て
他方のエンドタブの突合せ部分に至るまでの間にわたっ
て溶融溶接により本溶接する過程と、 本溶接後、前記エンドタブを母材薄板から切断除去する
過程、 とを有してなることを特徴とするものである。

ここで、この発明の方法の態様としては、一対のエンド
タブを用いる態様と、二対のエンドタブを用いる態様と
がおる。すなわち前者の一対のエンドタブを用いる態様
では、エンドタブを母材薄板端部の両側に配置するに際
して、溶接すべき母材薄板の端部同士を突合せておいて
、各エンドタブを一方の側の母材薄板の側縁から他方の
側の母材薄板の側縁にまたがるように配置し、板付溶接
を、母材同士の突合せ部分を横切るように連続したビー
ドを形成するように行なう。また後者の二対のエンドタ
ブを用いる態様では、各エンドタブを母材薄板端部の各
側縁にそれぞれ独立して、かつその先端縁が母材薄板端
部先端縁と実質的に同一直線上となるように配置し、仮
付１接を、その溶接ビードが母材薄板の先端位置付近ま
で連続するように行なう。

作　　　用 以下にこの発明の各実施態様を図面に基いて説明すると
ともに、この発明の詳細な説明する。

第１図〜第５図は一対のエンドタブ１３．１４を用いた
態様を示すものであり、この態様では先ず第１図に示す
ように突合Ｉ！溶融溶接を行なうべきアルミニウム薄板
からなる母材薄板１１．１２の端部同士を突合せ、その
状態で母材薄板１１．１２の端部の突合せた部分の幅方
向両側に、アルミニウム薄板からなるエンドタブ１３．
１４を配置する。このとき、エンドタブ１３．１４は、
一方の側の母材薄板１１の端部の側縁１１Ａ、１１Ｂか
ら他方の側の母材薄板１２の端部の側縁１２Ａ、１２Ｂ
にかけてまたがるように配置する。またエンドタブ１３
．１４は、その表面が母材薄板１１．１２の表面と実質
的に面一となるように、通常は母材薄板１１．１２と同
じ厚みとする。

次いで第２図に示すように、エンドタブ１３．１４の側
縁と、それに接する母材薄板１１．１２の端部の側縁と
を、溶融溶接法によって仮付溶接する。この仮付溶接は
、溶接ビード１５．１６が母材薄板１１．１２の幅方向
に対し直交する方法に沿って連続するように行なう。し
たがってこの実施態様の場合、溶接ビード１５．１６は
母材薄板１１．１２の端部同士の突合せ位置を横切って
連続することになる。

このような仮付溶接においては、溶接ビード１５．１６
が母材薄板端部の突合せ位置を横切る部分で、その溶接
ビード１５．１６に、表裏貫通する貫通孔１７．１８が
生じてしまうのが通常である。すなわち従来技術でも説
明したように、母材薄板端部の突合ぜ部分は互いに一体
化していないため、溶融溶接時における溶融全屈の表面
張力により各母材薄板側へ溶融全屈か窪み、結果的に貫
通孔１７．１８が生じてしまうのである。

仮付溶接後、第２図から第３図にかけて示すように、仮
付溶接ビード１５．１６を横断するように、母＋Ａ薄板
１１．１２の先端の所定幅Ｗの部分およびその延長上の
エンドタブ１３．１４の部分を母材薄板１１．１２の幅
方向に沿って直線状に切落しくその切断位置を第２図に
おいて２１．２２で示す）で、一方の側のエンドタブ１
３から母材薄板１１．１２を経て他方のエンドタブ１４
に至る開先部１９．２０を形成する。この開先加工にお
いて切落とすべぎ幅Ｗ（両側の母材薄板で考慮すれば２
ｘｗ）は、前述のような溶接ビード１５．１６の母料薄
板端部突合ぜ位置における貫通孔１７．１８の部分が完
全に切落されるように定める。また開先加工の切断位置
２１．２２（したがって切断後の開先部１９．２０の位
置）は、仮付溶接ビード１５．１６における溶接始端１
５Ａ、１６Ａおよび溶接終端１５Ｂ、１６Ｂを含まない
ように定める。

このような切落しによって開先加工することにより、母
材薄板１１．１２の部分のみならず両側のエンドタブ１
３．１４と仮付溶接ビード１５．１６の部分をも含めて
開先部１９．２０か形成されることになるが、ここで開
先部１９．２０にあられれている母材薄板１１．１２と
エンドタブ１３．１４との境界位置の仮付溶接ビード１
５．１６の部分は欠陥のない健全な溶接部分となってい
る。すなわち溶接始端１５Ａ、１６Ａヤ終端１５Ｂ、１
６Ｂは欠陥が生じ易いが、これらの溶接始端、終端を避
けて切断して開先部１９．２０を形成しており、しかも
前述のようにある幅Ｗで切落とすことにより貫通孔１７
．１８の部分も除去しており、したがって健全な仮イ」
溶接部が開先部１つ、２０にあられれており、その健全
な仮付溶接部によって母材薄板１１．１２とエンドタブ
１３．１４との境界が完全に連続一体化していることに
なる。

次いでエンドタブ１３．１４の部分も含めて開先部１９
．２０を突合せ１第４図に示すように一方のエンドタブ
１３の開先部分から母材薄板１１．１２の開先部分を経
て他方のエンドタブ１４の開先部分に至るまでを溶融溶
接によって本溶接する。

この本溶接では、溶接ビード２３が一方のエンドタブ１
３から他方のエンドタブ１４までまたがっており、溶接
始端２３Ａ、溶接終端２３Ｂがそれぞれエンドタブ１３
．１４内に位置する。換言すれば、欠陥の発生し易い溶
接始端２３Ａ、終端２３Ｂは、母材薄板１１．１２同士
の溶接部分には存在していない。そして母材薄板１１．
１２とエンドタブ１３．１４との境界は既に述べたよう
に、健全な仮付溶接部によって予め完全に連続一体化し
ているから、本溶接時にその境界に窪みや貫通孔などの
欠陥が生じない。

上述のようにしてエンドタブ１３．１４の部分も含めて
本溶接した後、エンドタブ１３．１４を母材薄板１１．
１２から切断除去することによって、この発明の各工程
が終了し、第５図に示すような母材薄板１１．１２の突
合せ溶接材がｊ昇られる。なおエンドタブ１．３．１４
の切断除去後はその切断部に適宜仕上加工を施しても良
い。

このようにして最終的に得られたアルミニウム薄板溶接
製品においては、第５図からも明らかなように、溶接ビ
ード２３の両端に窪みなどの欠陥が存在しない。

第６図〜第７図には２対のエンドタブ１３．１３’　、
１４．１４′を用いたこの発明の他の態様を示す。この
場合は先ず第６図に示すように、突合せ溶接すべき母材
薄板１１．１２の端部の各側縁にそれぞれエンドタブ１
３．１３’　、１４．１４′を独立に配置する。この際
、母材薄板１１．１２の先端位置と各エンドタブ１３．
１３′、１４．１４′の先端位置とが実質的に揃うよう
に位置決めする。

次いで第７図に示すように、各エンドタブ１３．１３’
　、１４．１４′と母材薄板１１．１２の端部側縁との
間を、溶融溶接によって板付溶接する。

この仮付溶接は、各仮付溶接ビード１５．１５′、１６
．１６′が母材薄板１１．１２の幅方向に対し直交する
方向に連続し、かつその仮付溶接ビード１５．１５’、
１６．１６′が母材薄板１１．１２の先端位置もしくは
その近くに達するまで行なう。

このような仮付溶接においては、第７図中に示されてい
るように各仮付溶接ビード１５．１５′、１６．１６′
の先端部（母材薄板先端位置側の端部）に窪み２４が生
じてしまうのが通常でおる。

しかしながらこの窪み２４の生じている部分は次の開先
加工工程で切落してしまうから、その窪み２４の存在は
なんら悪影響を与えない。すなわち仮付溶接後には、前
述の一対のエンドタブを用いた場合と同様に、仮付溶接
ビード１５．１５′、１６．１６′を横断するように、
母材薄板１１．１２先端の所定幅Ｗの部分およびその延
長上のエンドタブの部分を母材薄板１１．１２の幅方向
に沿って（すなわち切断位置２１．２２に沿って）切落
として、エンドタブの部分も含めて開先加工を行なうが
、ここでその切落とす幅Ｗは、前述のような１５．１５
’　、１６．１６′の端部の窪み２４の部分が完全に除
去されるように定める。なお切断位置２１．２２は、仮
付溶接ビード１５．１５’　、１６．１６′　における
溶接始端１５Ａ、１５Ａ’　、１６Ａ、１６八′の部分
を含まないようにすることは、既に述べた場合と同様で
ある。

このようにして開先加工を行なうことによって、その開
先部には仮付ビード１５．１５’　、１６．１６′の健
全な部分があられれる。

このようにして幅Ｗでの切落としによる開先加工を行な
った後には、既に述べた一対のエンドタブを用いた場合
と同様にエンドタブ１３．１３′、１４．１４′の部分
も含めて開先部を突合せ、エンドタブ１３．１３′の突
合せ部分から母材薄板１１．１２の突合せ部分を経てエ
ンドタブ１４．１４′の突合せ部分まで溶融溶接法によ
る本溶接を行ない、その後エンドタブ１３．１３’　、
１４．１４′を切断除去する。このようにして最終的に
得られた溶接製品は第５図の場合と同様に、溶接ビード
２３の両端に窪みは生じていない。

以上のようにこの発明の方法では、エンドタブを板付溶
接した後に所定の開先加工を施すことによって、開先部
では母材薄板とエンドタブとの境界が健全な仮付溶接部
によって完全に連続一体化しており、そのためエンドタ
ブを含めて本）ｄ接を行なう時にその境界部分で窪みや
貫通孔などの欠陥が生じず、本溶接後に最終的にエンド
タブを切断除去するこにとよって、両端に窪み等の欠陥
のない溶接部を得ることができるのである。

このようにこの発明の方法ではエンドタブの仮付溶接を
ｖｉ極的に活用し、開先部を構成する一部に、エンドタ
ブとの仮付溶接部を導入したことに大きな特徴がある。

従来一般の溶接では、開先部に仮付溶接を行なった場合
でも、本溶接時にはこの仮付溶接を除去するのが常識と
されていたのに対し、この発明ではむしろ開先部の仮付
溶接を積極活用しているのでおる。

一般に仮付溶接では、溶は込みが浅いこと、ｔＢよび通
常通常溶接ビート０が短く溶接始端と終端とが隣接して
いることに起因して、欠陥が生じ易いとされているが、
この発明の方法においては、板厚の薄い板を対象として
いるから、仮（＝Ｉ溶接時において１バスで板の裏面迄
容易に溶融して板厚に対して充分な溶は込みが得られ、
しがも本溶接における開先部には、開先加工によって仮
付溶接の溶接始端、終端が含まれないようにしているか
ら、仮付溶接始端、終端の欠陥は問題とならないのであ
る。

なおこの発明の方法を適用するアルミニウム薄板の材質
は特に限定されるものではなく、一般に溶接可能な材質
、例えばＪＩＳ　Ａｌ１００合金、Ａ３０５２合金、Ａ
３０８３合金、Ａ６０６１合金等に適用することができ
る。またエンドタブとしては、母材薄板と同種または類
似するアルミニウム材料を用いれば良い。ざらに、適用
される母材薄板の板厚は０．１〜２＃、好ましくは０．
２〜１Ｍが望ましい。またの発明の方法で用いられる溶
融溶接法としては、イナートガスアーク溶接法（ＴＩＧ
あるいはＭＩＧなど）が代表的であるが、その他電子ビ
ーム溶接法、レーザー）容度法などを用いることができ
る。

実施例 ［実施例１］ エンドタブとして一対のものを用いて、第１図〜第５図
に示す態様でこの発明の方法を実施した例を記す。

母材薄板１１．１２として、ＪＩＳ　Ａ１１００合金か
らなる１、Ｏｘ　２００ｘ　２００Ｍの薄板を用い、第
１図に示すようにこれらの母材薄板１１．１２を突合せ
るとともに、母材薄板と同材質の１．ＯＸ　１００Ｘ１
００ｒｒＩＩｒＩの薄板からなるエンドタブ１３．１４
を母材薄板１１．１２の突合せ部分の両側に隣接して配
置した。次いでＴＩＧ溶接にて溶接電流６０Ａ、溶接速
度４０ｃｍ１分、Ａｒ流ｆｆ１ｌｏ、＆　／分で第２図
に示すようにエンドタブ１３．１４を母材薄板１１．１
２に仮付溶接し、ビード長９０ｍの仮付溶接ビード１５
．１６を形成した。ざら母材薄板１１．１２の突合せ線
と平行でかつその突合せ線からの距＠ｖｖが１０ｍの位
置２１．２２にてシャー切断し、第３図に示すように開
先部１９．２０を形成した。

その後、開先部１９．２０を突合せて、前記と同一の条
件で第４図に示すようにエンドタブ１３の外側端部近く
からエンドタブ１４の外側端部近くまで本溶接を行ない
、溶接ビード２３を形成した。

その後、ざらにエンドタブ１３．１４をシ（１−にて切
断除去し、最終的に第５図に示すよう４【母材薄板１１
．１２の突合せ溶接材製品を得た。この突合せ溶接材製
品は溶接ビードの両端に窪み等の欠陥がなく、健全な溶
接部を有していた。

［実施例２］ エンドタブとして２対のものを用いて第６図〜第７図に
示す態様でこの発明の方法を実施した例を記す。

母材薄板１１．１２としては実施例１と同じものを用い
、またエンドタブ１３．１３’、１４．１４′としては
母材薄板１１．１２と同材質の１、　Ｏｘ　６０ｘ　６
０！ｎＩｎのものを用いて、第６図に示すように配置し
、第７図に承りようにエンドタブ１３．１４を母材薄板
１１に仮付溶接するとともに、エンドタブ１３’　、１
４’を母材薄板１２に板付溶接して、仮付溶接ビード１
５．１５’　、１６．１６′を形成した。仮付溶接の条
件は実施例１の場合と同じである。次いで板端からの幅
Ｗが１５ｍの位置２１．２２においてシャーにて切断し
て開先部を形成した。その後実施例１の場合と同様にし
て本溶接を行ない、ざらにエンドタブ１３．１３’　、
１４．１４′をシャーにて切断して、第５図に示したも
のと同様な突合せ溶接材製品を得た。

この突合せ溶接材製品においても、溶接ビードの両端に
αみ等の欠陥がなく、叶仝な溶接部を有していた。

発明の効果 以上の実施例からも明らかなように、この発明の方法に
よれば、溶融溶接によるアルミニウム薄板の突合ｔ！溶
接において、溶接ビードの両端に窪み専の欠陥の発生を
招くことなく、健全な溶接部を１ｑることができる。し
たがってこの発明の方法により得られたアルミニウム薄
板溶接製品は、前述のような溶接ビード両端の窪みなど
によって製品の機能を損なったり外観不良を招いたりす
るおそれがなく、また溶接ビード両端の住み部分を除去
する作業も不要となるため、特に長尺なコイルの溶接な
どにおいては材料歩留りの低下を防止することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図から第５図までは一対のエンドタブを用いたこの
発明の一態様を段階的に示す平面図、第６図および第７
図は２対のエンドタブを用いたこの発明の伯の態様を段
階的に示す平面図、第８図は従来の一般的なアルミニウ
ム薄板の突合せ溶融溶接を示す平面図、第９図は従来の
エンドタブを用いた突合せ溶融溶接を示す平面図である
。 １１．１２・・・母材薄板、　１３．１３’　、１４．
１４′・・・エンドタブ、　　１５．１５’　、１６．
１６′・・・仮付溶接における溶接ビード、　１５Ａ、
１６Ａ、１５Ａ’　、１６Ａ’・・・溶接始端、　１５
Ｂ、１６Ｂ、１５Ｂ′、１６Ｂ′・・・溶接終端、１９
．２０・・・開先部、　２１．２２・・・切断位置、２
３・・・本溶接における溶接ビード。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）アルミニウム薄板の端部同士を溶融溶接法によっ
   て突合せ溶接する方法において、突合せ溶接すべき母材
   薄板の端部の幅方向両側に、アルミニウム薄板からなる
   エンドタブを表面が母材薄板と実質的に面一となるよう
   に配置する過程と、 エンドタブと母材薄板の端部側縁とを溶融溶接によって
   溶接ビードが母材薄板の幅方向に対し直交する方向に沿
   って連続するように仮付溶接する過程と、 仮付溶接後、その仮付溶接部の溶接始端もしくは終端を
   含まない位置で仮付溶接ビードを横断するように、母材
   薄板の先端の所定幅の部分およびその延長上のエンドタ
   ブの部分を、母材薄板の幅方向に沿って直線状に切落し
   て開先加工する過程開先加工後、開先加工された部分を
   突合せて、一方のエンドタブの突合せ部分から母材薄板
   の突合せ部分を経て他方のエンドタブの突合せ部分に至
   るまでの間にわたって溶融溶接により本溶接する過程と
   、 本溶接後、前記エンドタブを母材薄板から切断除去する
   過程、 とを有してなるアルミニウム薄板の突合せ溶接方法。
2. （２）前記エンドタブとして一対のものが用いられ、か
   つそのエンドタブを母材薄板の端部の両側に配置する過
   程が、溶接すべき母材薄板の端部同士を突合せた状態で
   その突合せ部分の両側にそれぞれエンドタブを一方の母
   材薄板端部の側縁から他方の母材薄板端部の側縁にまた
   がるように配置する過程とされ、またエンドタブを仮付
   溶接する過程は、その溶接ビードが母材薄板の端部同士
   の突合せ位置を横切って連続するように溶接する過程と
   されている特許請求の範囲第１項記載のアルミニウム薄
   板の突合せ溶接方法。
3. （３）前記エンドタブとして２対のものが用いられ、か
   つそのエンドタブを母材薄板の端部の両側に配置する過
   程が、各エンドタブをそれぞれ母材薄板の端部側縁に、
   各エンドタブの先端が母材薄板の先端の実質的に延長線
   上に位置するように配置する過程とされ、またエンドタ
   ブを仮付溶接する過程は、その溶接ビードがその母材薄
   板先端位置付近まで連続するように溶接する過程とされ
   ている特許請求の範囲第１項記載のアルミニウム薄板の
   突合せ溶接方法。