JP2019084559A - 溶接方法、及び角継手部品 - Google Patents

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Abstract

【課題】板同士の位置のずれを抑制して溶接することができる溶接方法の提供。【解決手段】溶接方法は、L字状に突き合わせた第一及び第二の板状部材(W10、W20)とを溶接し、角継手部(P1)を形成するものである。溶接方法は、板加工ステップ(ST1、ST21)と、溶接ステップ(ST2、ST22)とを備える。板加工ステップ(ST1、ST21)では、板状素材を加工し、第一及び第二の板状部材(W10、W20)を形成する。溶接ステップ(ST2、ST22)では、第一及び第二の板状部材(W10、W20)をL字状に突き合わし、第一及び第二の平坦部(W10c、W20c)と第一及び第二の凸部(W10d、W20d)とを互いに噛み合わせたまま、溶接する。【選択図】図1

Description

本発明は、溶接方法に関し、特に、角継手部を溶接する溶接方法に関する。
特許文献1に開示の溶接方法は、2枚の板をL字状に突き合わせて、この突き合わせた部位を溶接し、角継手部を形成する。
特開2017−148858号公報
このような溶接方法を用いて溶接された溶接品では、板同士の位置がずれることがあった。このような位置のずれの発生要因の一つとして、一方の板の端面と、他方の板の端部における主要な表面とを直接突き合わせることが考えられる。
本発明は、板同士の位置のずれを抑制して溶接するものとする。
本発明に係る溶接方法は、
L字状に突き合わせた第一の板状部材と第二の板状部材とを溶接し、角継手部を形成する溶接方法であって、
前記第一の板状部材は、前記第二の板状部材と突き合う第一の突き合わせ部を備え、
前記第一の突き合わせ部は、第一の平坦部と、前記第一の平坦部から、前記第一の板状部材が前記第二の板状部材を突く方向に突出する第一の凸部と、を備え、
前記第二の板状部材は、前記第一の板状部材と突き合う第二の突き合わせ部を備え、
前記第二の突き合わせ部は、第二の平坦部と、前記第二の平坦部から、前記第二の板状部材が前記第一の板状部材を突く方向に突出する突出する第二の凸部と、を備え、
前記第一及び前記第二の突き合わせ部が互いに突き合わすと、前記第一及び前記第二の平坦部と前記第一及び前記第二の凸部とが噛み合うように、
板状素材を加工し、前記第一の板状部材と前記第二の板状部材とを形成する板加工ステップと、
前記第一及び前記第二の板状部材をL字状に突き合わし、前記第一及び前記第二の平坦部と前記第一及び前記第二の凸部とを互いに噛み合わせたまま、溶接する溶接ステップと、を備える。
このような構成によれば、第一及び第二の平坦部と第一及び第二の凸部とを互いに噛み合わせたまま溶接するため、第一及び第二の板状部材が互いに相対的に移動することが抑制する。すなわち、板同士の位置のずれを抑制して溶接することができる。
また、本発明に係る溶接方法は、前記板加工ステップでは、前記第一の凸部が前記第一の平坦部から突出した突出長さは、第二の板状部材の厚みよりも長くなるように、板状素材を加工する、又は、前記第二の凸部が前記第二の平坦部から突出した突出長さは、第一の板状部材の厚みよりも長くなるように、板状素材を加工することを特徴としてもよい。
このような構成によれば、一方の板状部材の突き合わせ部の凸部の突出長さは、他方の板状部材の厚みよりも長いため、溶接ステップにおいて溶融量が豊富である。よって、板同士の位置のずれを抑制しつつ、溶接精度をも高めることができる。
本発明に係る角継手部品は、
角継手部を備えた角継手部品であって、
前記角継手部は、第一の板状部材と、第二の板状部材とを備え、
前記第一及び前記第二の板状部材が、L字状に突き合わされており、
前記第一及び前記第二の板状部材が突き合わされた部位は、複数の溶接部と、凹み部とを備え、
前記凹み部は、前記複数の溶接部同士の間に配置されている。
このような構成によれば、溶接による角継手部を形成する前に、第一及び第二の板状部材をL字状に突き合わし、第一及び第二の平坦部と第一及び第二の凸部とを互いに噛み合わせる。これらを噛み合せたまま溶接するため、板同士の位置のずれを抑制して溶接することができる。また、噛み合う第一及び第二の板状部材の隣接する凸部同士は、所定の空間を空けており、殆ど密着しない。噛み合う第一及び第二の板状部材を溶接しても、熱歪みをこの空間によって吸収しながら、角継手部を形成することができる。この空間の一部は溶接後に残存し、凹み部を形成する。すなわち、熱歪みによる影響を抑制しつつ溶接することができる。
また、前記複数の溶接部の溶接長の和は、前記第一及び前記第二の板状部材が突き合わされた部位の長さの50%を超えることを特徴としてもよい。
このような構成によれば、第一及び前記第二の板状部材が突き合わされた部位において、複数の溶接部の溶接長の和が、溶接されていない部位、すなわち非溶接長の和を超える。そのため、良好な機械的強度を確保しつつ、熱歪みによる影響を抑制しつつ溶接することができる。
本発明は、板同士の位置のずれを抑制して溶接することができる。
実施の形態1に係る溶接方法の一工程を示す斜視図である。 実施の形態1に係る溶接方法の一工程を示す拡大斜視図である。 実施の形態1に係る溶接方法の一工程を示す拡大正面図である。 実施の形態1に係る溶接方法の一工程を示す斜視図である。 実施の形態1に係る溶接方法の一工程を示す斜視図である。 実施の形態1に係る溶接方法の一工程を示す拡大斜視図である。 実施の形態1に係る溶接方法の一工程を示す斜視図である。 実施の形態1に係る溶接方法の一工程を示す拡大斜視図である。 角継手部品の要部の断面図である。 角継手部品の要部の断面図である。 実施の形態1に係る溶接方法の一変形例の一工程を示す斜視図である。
以下、本発明を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。図1〜図11では、右手系xyz三次元座標を規定した。
(実施の形態1)
図1〜図3を参照して実施の形態1に係る溶接方法について説明する。
図1及び図2に示すように、1枚又は2枚の板状素材(図示略)を加工し、板状部材W10(第一の板状体とも称する。)と板状部材W20(第二の板状体とも称する)とを形成する(板加工ステップST1)。加工方法として、多種多様な加工方法を利用でき、例えば、レーザや工業用刃物を用いた加工方法を利用することができる。適宜、表面加工方法を利用してもよい。板状部材W10と、板状部材W20とは、溶接又は接合することのできる材料からなる。このような材料として、例えば、Fe、Al、Mg、又はこれらの合金が挙げられる。具体的には、板状部材W10、W20として、熱間鋼板や冷間鋼板を利用することができる。
具体的には、後述する溶接ステップST2において、突き合わせ部W10bと突き合せ部W20bとが互いに突き合わすと、平坦部W10cと、平坦部W20cと、凸部W10dと、凸部W20dとが噛み合うように、板状素材(図示略)を加工する。
板状部材W10は、板状の本体W10aと、本体W10aに接続する突き合わせ部W10bとを備える。突き合わせ部W10bは、平坦部W10cと、平坦部W10cから突き出る凸部W10dとを備える。なお、2つの凸部W10dに挟まれた平坦部W10cは、凸部W10dから凹んだ凹部として機能する。本体W10aは、本工程及び前後の工程において必要に応じて位置の基準となる基準穴W10eを備える。
板状部材W20は、板状の本体W20aと、本体W20aに接続する突き合わせ部W20bとを備える。突き合わせ部W20bは、平坦部W20cと、平坦部W20cから突き出る凸部W20dとを備える。なお、2つの凸部W20dに挟まれた平坦部W20cは、凸部W20dから凹んだ凹部として機能する。本体W20aは、本工程及び前後の工程において必要に応じて位置の基準となる基準穴W20eを備える。
図3に示すように、板状部材W20の凸部W20dが平坦部W20cから突出した突出長さTT2は、板状部材W10の厚みt10(図1参照)よりも長いとよい。また、突出長さTT2は、後述する溶接ステップST2における必要な溶接性を確保することができるように所定の長さに抑えるとよい。また、凸部W20dは、平坦部W20cから傾斜して突き出るとよく、板状部材W20の長手方向における平坦部W20cと凸部W20dとの境界から凸部W20dの先端までのテーパ長TW2は、所定の長さを有する。これによって、後述する溶接ステップST2において、突き合わせ部W10bと突き合せ部W20bとが互いに突き合わすと、凸部W20dと、凸部W10dとは、所定の空間を空けて、殆ど密着しなくなる。また、凸部W20dが平坦部W20cから傾斜して突き出る場合、応力集中が、凸部W20dが平坦部W20cから殆ど垂直に突き出る場合と比較して、低い。
なお、凸部W10dも、凸部W20dと同様に、板状部材W20の厚みよりも長いとよいし、平坦部W10cから傾斜して突き出るとよい。また、凸部W10dの突出長さは、凸部W20dと同様に、後述する溶接ステップST2における必要な溶接性を確保することができるように所定の長さに抑えるとよい。
続いて、板状部材W10と板状部材W20とをL字状に突き合わし、平坦部W10cと、平坦部W20cと、凸部W10dと、凸部W20dとを互いに噛み合わせたまま、溶接する(溶接ステップST2)。
具体的には、まず、板状部材W10と板状部材W20とをL字状に突き合わし、平坦部W10cと、平坦部W20cと、凸部W10dと、凸部W20dとを互いに噛み合わす。すると、突き合わせ部W10bは、板状部材W20と突き合い、凸部W10dは、平坦部W10cから、板状部材W10が板状部材W20を突く方向(例えば、Y軸方向マイナス側)に突出することになる。突き合わせ部W20bは、板状部材W10と突き合い、凸部W20dは、平坦部W20cから、板状部材W20が板状部材W10を突く方向(例えば、Z軸方向プラス側)に突出することになる。
続いて、突き合わせた突き合わせ部W10bと突き合わせ部W20bとを溶接する。溶接方法として、多種多様な溶接方法を利用することができ、例えば、レーザ溶接方法を利用することができる。レーザ溶接方法を利用する場合、突き合わされた突き合わせ部W10bと突き合わせ部W20bと境界又はその近傍に、凸部W10d、W20dにレーザを照射し、溶接部が複数形成するように、溶接する。例えば、隣接する凸部W10d、W20d同士は、所定の間隔が空いているとよい。複数の溶接部は、例えば、ステッチ状に配置されていてもよい。
以上より、平坦部W10c、W20cと、凸部W10d、W20dとを互いに噛み合わせたまま溶接する。そのため、板状部材W10、W20は、突き合わせ部W10b、W20bの長手方向(ここでは、X軸方向)、板状部材W10が板状部材W20を突く方向又はその逆方向(ここでは、Y軸方向)、板状部材W20が板状部材W10を突く方向又はその逆方向(ここでは、Z軸方向)の動きを規制されたまま、溶接する。すなわち、板状部材W10、W20が、互いに相対的に移動することが抑制したまま、溶接する。すなわち、板状部材W10、W20同士の位置のずれを抑制して溶接することができる。
(溶接方法の一具体例)
次に、図4〜図6を参照して、上記した溶接方法の一例について説明する。上記した溶接方法の一例は、板状部材W10、W20の一例を溶接し、角筒状体を形成する溶接方法である。
図4に示すように、レーザ光L0を板状素材(図示略)に照射して、この板状素材を切断する(板加工ステップST21)。これによって、板状部材W10(図1参照)の一例である板状部材W210と、板状部材W20(図1参照)の一例である板状部材W220(図5参照)を形成する。板状部材W210は、板状部材W240とL字状に突き合わされており、接続されている。また、板状部材W220は、板状部材W230とL字状に突き合わされており、接続されている。
続いて、図5及び図6に示すように、板状部材W210と、板状部材W220とをL字状に突き合わす。すると、板状部材W230と板状部材W240とをL字状に突き合わし、板状部材W210、W220、W230、W240が、断面正方形状の筒状体に倣うように配置される。板状部材W210の平坦部W210cと凸部W210dと、板状部材W220の平坦部W220cと凸部W220dとが互いに噛み合わす。隣接する凸部W210dと凸部W220dとの間には、所定の空間があり、この空間の幅SP1、SP2はそれぞれ、所定の大きさを有する。
図7及び図8に示すように、平坦部W210cと、平坦部W220cと、凸部W210dと、凸部W220dとを互いに噛み合わせたまま、レーザ光L1を、突き合わせ部W210bと突き合わせ部W220bとの境界部又はその近傍に照射して、溶接する(溶接ステップST22)。具体的には、凸部W210d、W220dにレーザを凸部W210dと、凸部W220dと照射し、凸部W210d、W220dの先端部を溶融させる、さらに、突き合わせ部W210bと突き合わせ部W220bとの境界部を溶融させる。溶融池が凝固して、溶接部が突き合わせ部W210bと突き合わせ部W220bとの間に形成し、突き合わせ部W210bと突き合わせ部W220bとを結合する。溶接部は、複数形成し、突き合わせ部W210bと突き合わせ部W220bとおいて、点線状、又はステッチ状に配列される。
以上より、平坦部W210c、W220cと、凸部W210d、W220dとを互いに噛み合わせたまま溶接する。そのため、板状部材W210、W220は、すなわち、板状部材W210、W220が、互いに相対的に移動することが抑制したまま、溶接する。すなわち、板状部材W210、W220同士の位置のずれを抑制して溶接することができる。また、隣接する凸部W210dと凸部W220dとの間の空間は、幅SP1、SP2がそれぞれ維持されている。このため、溶接によって熱歪みが突き合わせ部W210bと突き合わせ部W220bとにおいて生じても、隣接する凸部W210dと凸部W220dとの間の空間に吸収される。よって、熱歪みによる影響を抑え、板状部材W210と板状部材W220との位置のずれを抑制して溶接することができる。凸部W210d、W220dの少なくとも一部を溶接して、溶接部W211を形成する。隣接する凸部W210dと凸部W220dとの間の空間のうち残存した部位が、凹み部W212に相当する。
さらに、板状部材W230と板状部材W240とを、上記した板加工ステップST21において、板状部材W210、W220と同様に加工しておき、さらに、溶接ステップST22と同様に溶接してもよい。このような溶接を行うと、角継手部品P10を形成することができる。また、板状部材W210と板状部材W240との突き合わせた部位、及び、板状部材W220と板状部材W230との突き合わせた部位も、板加工ステップST21と同様に加工し、溶接ステップST22と同様に溶接してもよい。
(角継手部品の一例)
次に、角継手部品P10について説明する。
図7〜図10に示すように、角継手部品P10は、角継手部P1を備える。角継手部P1は、互いにL字状に突き合わされた板状部材W210と板状部材W220とである。突き合わせ部W210b、W220bは、複数の溶接部W211と、凹み部W212とを備える。凹み部W212は、複数の溶接部W211同士の間に配置されている。複数の溶接部W211の溶接長LW1の和は、互いに突き合わされた突き合せ部W210b、W220bの全長の50%を超えてもよい。
以上、角継手部P1を形成する前に、板状部材W210、W220をL字状に突き合わし、平坦部W210c、W220cと凸部W210d、W220dとを互いに噛み合わせたまま溶接する。そのため、板状部材W210、W220が、互いに相対的に移動することが抑制したまま、溶接する。すなわち、板状部材W210、W220同士の位置のずれを抑制して溶接することができる。また、噛み合う板状部材W210、W220において、隣接する凸部W210d、W220d同士は、所定の空間を空けており、殆ど密着しない。噛み合う板状部材W210、W220を溶接しても、熱歪みをこの空間によって吸収しながら、角継手部P1を形成することができる。この空間の一部は溶接後に残存し、凹み部W212を形成する。凹み部W212、溶接部W211には、残留応力の発生を抑制する。すなわち、残留応力の発生を抑制しつつ溶接することができる。
また、複数の溶接部W211の溶接長LW1の和は、板状部材W210、W220が突き合わされた部位の全長の50%を超える場合がある。このような場合、板状部材W210、W220が突き合わされた部位において、複数の溶接部W211の溶接長LW1の和が、溶接されていない部位、すなわち非溶接長の和を超える。そのため、良好な機械的強度を確保しつつ、熱歪みによる影響を抑制しつつ溶接することができる。
また、角継手部品P10は、多種多様な製品に利用することができ、例えば、車両の車体構造品などに利用することができる。角継手部品P10は、角継手部を備えればよく、角筒状体以外の断面形状、例えば、三角形、多角形状の筒状体であってもよいし、L字状、U字状のアングルであってもよい。
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上記した実施の形態1に係る溶接方法の一具体例における溶接ステップST22(図5及び図6参照)では、図11に示すように、ラフガイド9を用いて、板状部材W210と、板状部材W220とをL字状に突き合わせてもよい。ラフガイド9は、板状部材W220の長手方向における両端に配置される。ラフガイド9は、板状体W220の下端から上方に向かって延びる板状体である。ラフガイド9は、板状体W220の上端から、板状部材W220の長手方向においてから板状部材W220から離れるように延びる上部9aを備える。板状部材W210は、ラフガイド9に沿ってその自重によって落下した後、板状部材W220とL字状に突き合わされる。ここで、板状部材W210が板状部材W220に突き合わされた場合、平坦部W210c、220cと、凸部W210d、220dとが必ず噛み合うように、凸部W210dと凸部W220dとの間にクリアランスを調整するとよい。このような調整を行うと、平坦部W210c、220cと、凸部W210d、220dとの噛み合わせをスムーズに行うことができて好ましい。
ST1、ST21 板加工ステップ ST2、ST22 溶接ステップ
W10、W20、W210、W220、W230、W240 板状部材
W10b、W20b、W210b、W220b 突き合わせ部
W10c、W20c、W210c、W220c 平坦部
W10d、W20d、W210d、W220d 凸部
W211 溶接部 W212 凹み部
P10 角継手部品
P1 角継手部
LW1 溶接長 SP1、SP2 幅
TW2 テーパ長

Claims (4)

  1. L字状に突き合わせた第一の板状部材と第二の板状部材とを溶接し、角継手部を形成する溶接方法であって、
    前記第一の板状部材は、前記第二の板状部材と突き合う第一の突き合わせ部を備え、
    前記第一の突き合わせ部は、第一の平坦部と、前記第一の平坦部から、前記第一の板状部材が前記第二の板状部材を突く方向に突出する第一の凸部と、を備え、
    前記第二の板状部材は、前記第一の板状部材と突き合う第二の突き合わせ部を備え、
    前記第二の突き合わせ部は、第二の平坦部と、前記第二の平坦部から、前記第二の板状部材が前記第一の板状部材を突く方向に突出する突出する第二の凸部と、を備え、
    前記第一及び前記第二の突き合わせ部が互いに突き合わすと、前記第一及び前記第二の平坦部と前記第一及び前記第二の凸部とが噛み合うように、
    板状素材を加工し、前記第一の板状部材と前記第二の板状部材とを形成する板加工ステップと、
    前記第一及び前記第二の板状部材をL字状に突き合わし、前記第一及び前記第二の平坦部と前記第一及び前記第二の凸部とを互いに噛み合わせたまま、溶接する溶接ステップと、を備える、
    溶接方法。
  2. 前記板加工ステップでは、前記第一の凸部が前記第一の平坦部から突出した突出長さは、第二の板状部材の厚みよりも長くなるように、板状素材を加工する、又は、前記第二の凸部が前記第二の平坦部から突出した突出長さは、第一の板状部材の厚みよりも長くなるように、板状素材を加工する、
    ことを特徴とする請求項1に記載の溶接方法。
  3. 角継手部を備えた角継手部品であって、
    前記角継手部は、第一の板状部材と、第二の板状部材とを備え、
    前記第一及び前記第二の板状部材が、L字状に突き合わされており、
    前記第一及び前記第二の板状部材が突き合わされた部位は、複数の溶接部と、凹み部とを備え、
    前記凹み部は、前記複数の溶接部同士の間に配置されている、
    角継手部品。
  4. 前記複数の溶接部の溶接長の和は、前記第一及び前記第二の板状部材が突き合わされた部位の長さの50%を超える、
    ことを特徴とする請求項3に記載の角継手部品。
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