JPH01210172A - 樹脂ラミネート金属板の溶融溶接法 - 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】 ［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っている。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
な材料となっている。

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、
割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−ト鋼板の適用分野
は広範なものである。

しかしながら、割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、その加工にあたっ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ット溶接を実施する場合には
、日本溶接協会規格ＷＥＳ７３０１に規定するフィルム
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、用途によっては切断時の端面状態に問題のあ
ることが特開昭５７−１３３０００号公報によって知ら
れている。これらの例のように、制振ラミネート鋼板の
使用にあたっては、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１で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。したがっ
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６０−８
７９８０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
ギャッ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、ルートギャップを細くし、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、狭いルートギャップ
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５　ｍｍ以下の２枚の金属板の間に厚さ０．
０２〜０．６關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はフィラーワイヤ、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１
１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５止以下、また樹脂層の厚さは０．０２〜０．６龍の
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、溶融ブ
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、溶融ブール６
の幅Ｗを計測するのが適当である。そして、溶融ブール
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
って排出され、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によって裏面から外部に排出される。したがって、こ
れらの分解ガスによる溶接欠陥は生じない。

第３図（ａ）〜（ｄ）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
中段にあられしたものである。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で
ある。なお、溶接条件は、（ａ）については溶接電流１
５Ａ。

溶接速度ＬｏａＩＩＩ／ｗｉｎ、ワイヤ送給、ｉｌｌ、
５φ×１５　ｃｍ／ｗｉｎ　、　　シールドガス（Ａ　
ｒ　＋　５％Ｈ２）５ｆｆ／ｗｉｎ、パイロットガス（
Ａ　ｒ）　Ｌｌ！　／ｌｌ１ｉｎ　。

（ｂ）〜（ｄ）については共に溶接電流１９Ａ。

溶接速度１０　ｃｍ／ｍｉｎ　、ワイヤ送給量１．５φ
Ｘ１５（至）／ａｋｉｎ、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／ｌ１ｊｎ
、　　（ｂ）〜（ｄ）については共に溶接電流７５Ａ、
溶接速度４０　ａｍ　／　ａｋｉｎ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、溶接と一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−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溶接のノくルスアーク溶接法
、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（ａ）〜（ｄ）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 １１．１２．２１．ｊ２・・・金属板 １３．２３・・・樹脂層 ６・・・溶融プール 代理人　弁理士　　佐々木　宗　治 手続補正書（方式） １．事件の表示 特願昭６３−３４０６３号 ２、発明の名称 樹脂ラミネート金属板の溶融溶接法 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 名　称　　（４１２）日本鋼管株式会社４、代理人 住　所　　東京都港区虎ノ門五丁目８番６号アミタビル ５、補正命令の日付　　昭和６３年５月１１日（発送臼
　　昭和６３年５月３１日） の各欄。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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。