(57)【要約】【課題】一定の肉盛り量を早期に確保し、アンダーカット及び溶け落ちの防止と生産効率の向上を実現する。【解決手段】一方の鋼板２の面部２ａと他方の鋼板１の端部１ａとをアークトーチ４を用いたアーク溶接により接合するアーク溶接方法であって、一方の鋼板２の面部２ａと他方の鋼板１の端部１ａとの突き合わせ部に形成された隙間５に溶接ワイヤ３’を配設するワイヤ供給工程と、溶接ワイヤ３が配設された突き合わせ部にアーク溶接を施すアーク溶接工程とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の鋼板の面部と他方の鋼板の端部とをアークトーチを用いたアーク溶接により接合するアーク溶接方法であって、
前記一方の鋼板の面部と前記他方の鋼板の端部との突き合わせ部に形成された隙間に溶接ワイヤを配設するワイヤ供給工程と、前記溶接ワイヤが配設された前記突き合わせ部にアーク溶接を施すアーク溶接工程とを有するアーク溶接方法。
【請求項２】
前記ワイヤ供給工程で、前記隙間のうち、前記他方の鋼板の厚さ方向中央部に対してアークトーチが配設されていない側に前記溶接ワイヤの中心を配設する請求項１に記載のアーク溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のボディー鋼板等の薄板同士をアーク溶接するに際し、薄板鋼板同士の間に隙間がある場合であっても、アンダーカット及び溶け落ちを防止し、溶接作業速度を上げることのできるアーク溶接方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
周知のとおり、自動車車体は、複数の鋼板を溶接により接合することで構成されている。溶接工法は、コスト面や生産性の観点から、スポット溶接が一般的に採用されており、大部分の溶接部がこのスポット溶接により形成されている。ところが、スポット溶接は、一対の電極により鋼板を挟持することで溶接部を形成する工法であるため、鋼板を挟持できない部位については溶接を施すことができず、溶接部を形成する部位に多少の制限がある。そのため、このような部位については、スポット溶接に代わってアーク溶接が用いられている。アーク溶接は、鋼板と電極との間に発生させたアークによりもたらせられる高熱で鋼板や電極棒としてのワイヤを溶融させて接合を施す工法である。
【０００３】
ところで、自動車車体を構成する板厚数ミリ程度の薄板鋼板にアークを施すと、溶接時にアーク熱で鋼板の一部が溶け落ちてしまうことがある。このような溶け落ちが発生すると、作業員が手作業で溶接を行って手直しをしなければならず、自動化ラインの存在意義が損なわれるという問題があった。溶け落ちは、溶接電流を上げるとアーク熱がより高温になって発生し易くなる。そのため、電流値を下げて溶接を行う等の溶接条件を変更することで、ある程度の対処は可能であるが、溶接速度が低下し、作業性を悪くするという問題もあった。
【０００４】
また自動車のボディーは、前述した如く、複数の鋼板から構成されるものであるため、組み付けの進行などに伴い、鋼板間の隙間の大きさ等にバラツキが生じる。図１１及び図１２は、従来のこのような隙間のある部位において、アーク溶接をする場合を示すものである。図１１に示すように、薄板鋼板１及び２を断面Ｔ字状に配設し、トーチ４から電極棒としてのワイヤ３を繰り出しながらアークを発生させている。これにより、隙間５の部分に臨む薄板鋼板１及び２同士を溶融させると共に、ワイヤ３をも溶融させ、三者の合金部分６を形成している（図１２参照）。
【０００５】
この場合、溶融金属による肉盛量を十分に確保して隙間５を埋める必要がある。しかし、薄板に対してアーク溶接を施す場合、上記のように溶け落ちを考慮する必要があるため、電流値をむやみに上げることはできない。また、溶融した金属（合金６）は、隙間５からトーチ４の存在する側とは反対側（図１２の左側）へ流出しやすい。このため、肉盛量が不足して母材である薄板鋼板１及び２の溶融部１ａ’、２ａ’を埋めきれず、溶融部１ａ’、２ａ’と合金部分６との間に凹部（アンダーカット７）が形成されることがあった。このアンダーカット７は応力集中を来たし、亀裂や破断等の原因になるなど強度上の問題があった。
【０００６】
例えば、特許文献１に示す技術は、アーク溶接機の電極に、先端部が突起面を有するスタッドを装着し、該スタッドの先端部を隙間のある離間した２つの被溶接部材に対し近接させている。そして、先端部の突起面から２つの被溶接部材に対してアークを飛ばし、それぞれの被溶接部と前記突起面の表面部分とを溶着させている。また被溶接部同士の間の隙間を前記突起面の未溶融部分で埋めるようにしている。つまり、この特許文献１の技術では、スタッドの先端突起面の未溶融部分で被溶接部分同士の間の隙間を埋めることで、ワイヤ等の溶融部材で隙間を埋める場合に比較して溶接作業時間を短縮し、溶け落ちを防止するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平９−２８５８６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１に示す技術は、点状に溶接を施す場合には適用可能であるが、薄板鋼板同士をＴ字状に配置して隙間が線状に形成されるようなもの等に対して連続的にアーク溶接するような場合には採用することができないでいた。
【０００９】
本発明は、従来の前記問題点に鑑みてこれを改良除去したものであって、一定の肉盛り量を早期に確保し、溶け落ちの防止とアンダーカットの防止、並びに溶接速度の向上を実現することのできるアーク溶接方法を提供せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するために本発明が採用した手段は、一方の鋼板の面部と他方の鋼板の端部とをアークトーチを用いたアーク溶接により接合するアーク溶接方法であって、前記一方の鋼板の面部と前記他方の鋼板の端部との突き合わせ部に形成された隙間に溶接ワイヤを配設するワイヤ供給工程と、前記溶接ワイヤが配設された前記突き合わせ部にアーク溶接を施すアーク溶接工程とを有する。
【００１１】
このように、本発明に係るアーク溶接方法では、薄板鋼板同士の突き合わせ部に形成された隙間に予めワイヤを配設した上で、突き合わせ部にアーク溶接を施すようにしている。アーク溶接作業を行うと、アーク溶接時にトーチから繰り出されて溶融するワイヤと、薄板鋼板の母材とが溶融する。この溶融金属は、予め配設しておいたワイヤにより堰き止められるので、該隙間から外部（アークトーチが配設されている側と反対側）への流出が抑制される。そのうち、予め配設しておいたワイヤも溶融し、これらが一体的に融合して溶接の肉盛り部を形成する。
【００１２】
このように、予め配設しておいたワイヤにより隙間からの外部への溶融金属の流出が抑制されるので、溶融金属を隙間付近にとどめておくことができる。また、予め配設しておいたワイヤ自体が溶融し、母材と融合することで、溶接の肉盛り量自体も増加することになる。従って、薄板鋼板に形成された凹部を溶融金属で確実に埋めることができ、アンダーカットの発生を防止できる。従来では、一定の肉盛り量を確保するためには、トーチから繰り出されるワイヤが溶ける量を増やさなければならず、ゆっくりした溶接しかできなかったために、生産性の低下を招いていたが、本発明では、一度のアーク溶接により、予め隙間付近に配設されたワイヤとトーチから繰り出されるワイヤを溶融させることができる。その結果、一定以上の肉盛り量を確保する場合に溶接速度を上げて溶接作業を進めることができ、作業効率に優れたアーク溶接を実現することができる。
【００１３】
ワイヤ供給工程で、隙間のうち、他方の鋼板の厚さ方向中央部に対してアークトーチが配設されていない側に溶接ワイヤの中心を配設すれば、隙間の全領域を溶融金属で満たしやすくなり溶接部の接合強度の向上が図られる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、予め溶接部位の隙間を埋めるようにワイヤを配設して溶接作業を行うことで、アンダーカット及び溶け落ちを発生させることなく溶接作業を行うことができ、また溶接速度を上げて生産効率のよいアーク溶接作業が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のアーク溶接方法の一実施形態に係るアーク溶接方法のワイヤ供給工程を示す、薄板鋼板同士の突き合わせ部の縦断面正面図である。
【図２】上記ワイヤ供給工程を示す、薄板鋼板同士の突き合わせ部の縦断面側面図である。
【図３】上記ワイヤ供給が完了した状態を示す、薄板鋼板同士の突き合わせ部の縦断面側面図である。
【図４】上記アーク溶接方法のアーク溶接工程を示す、薄板鋼板同士の突き合わせ部の縦断面正面図である。
【図５】上記アーク溶接方法により溶接された状態を示す、薄板鋼板同士の突き合わせ部の縦断面正面図である。
【図６】本発明のアーク溶接方法のさらに他の実施形態に係るアーク溶接工程を示す、薄板鋼板同士の溶接部の縦断面側面図である。
【図７】本発明のアーク溶接方法のさらに他の実施形態に係るアーク溶接工程を示す、薄板鋼板同士の溶接部の縦断面側面図である。
【図８】図７の平面図である。
【図９】本発明のアーク溶接方法のさらに他の実施形態に係る薄板鋼板とパイプとの溶接部を示す正面図である。
【図１０】図９のＣ−Ｃ線における断面図である。
【図１１】従来のアーク溶接方法であって、溶接作業開始前の状態を示す薄板鋼板同士の溶接部の縦断面図である。
【図１２】従来のアーク溶接方法であって、溶接作業の途中の状態を示す薄板鋼板同士の溶接部の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明のアーク溶接方法の一実施の形態を図１及び図２に基づいて説明する。この実施の形態は、薄板１と薄板２とをＴ字状に突き合わせて溶接する場合のものである。本発明のアーク溶接方法は、「ワイヤ供給工程」と、「アーク溶接工程」の二工程から成る。
【００１７】
先ず、「ワイヤ供給工程」においては、薄板１の鋼板端部１ａと、薄板２の面部２ａとの間に形成される隙間５に、ワイヤ（溶接棒）３を配設する。ワイヤ３は、溶接器具としての既存のアークトーチ４から繰り出して供給すればよく、別途専用の機械器具装置を必要とするものではない。つまり、設備の大型化を招来するものではない。尚、ワイヤ供給工程でトーチ４から供給されるワイヤは、説明の都合上、符号３’を付して示す。
【００１８】
ワイヤ供給工程を具体的に説明すると、まず、図１に示すように、トーチ４から繰り出したワイヤ３’の先端部３ａ’を、薄板１と薄板２との突き合わせ部に形成された隙間５に挿入する。本実施形態では、隙間５のうち、薄板１の厚さ方向中央部に対してアークトーチ４が配設されている側とは反対側（図中左側）にワイヤ（溶接棒）８の中心を配設する。この状態でトーチ４から弱い電流を流して、供給したワイヤ３’の先端３ａ’と薄板２とを溶接して固定する（ワイヤ先端部３ａ’の溶接部をＱ１で示す）。この場合の電流値は、ワイヤ３’が薄板１及び２との間で動かないように仮止めするだけのものであり、ワイヤ３’と薄板１及び２とを溶融する必要はないので、アーク溶接を施すときよりも弱い電流で十分である。
【００１９】
次に、図２に示すように、トーチ４からワイヤ３’を繰り出しながら、トーチ４を突き合わせ部に沿って移動させることにより、先端部３ａ’が薄板２に固定されたワイヤ３を、突き合わせ部に沿って配設することができる。そして、ワイヤ３’が隙間５の全長に亘って配設されたら、先端部３ａ’の場合と同じようにトーチ４から弱い電流を流してワイヤ３’と薄板２とを溶接固定し、適宜の位置でワイヤ３’を切断する。これにより、図３に示すように、隙間５に沿ってワイヤ３’が配設され、その先端部３ａ’及び後端部３ｂ’が薄板２に溶接される（ワイヤ後端部３ｂ’の溶接部をＱ２で示す）。なお、必要であれば、ワイヤ３’の先端部３ａ’と後端部３ｂ’の中間部の一か所又は数か所において、上記と同様の手法で仮止めの溶接を行えばよい。これにより、薄板鋼板１及び２同士がＴ字状に衝合する部位の全体に亘ってワイヤ３’を配設することが可能であり、次に行われるアーク溶接時にワイヤ３’が位置ズレを起こすことがない。
【００２０】
然る後は、図４に示す溶接工程へ移行する。溶接は、ワイヤ供給工程と同じトーチ４からワイヤ３を繰り出してアークを発生させながら行う。これにより、先ず、薄板１及び２と、トーチ４から繰り出されるワイヤ３とが溶融し、隙間５を埋めるようになる。このとき、これらの溶融した金属は、予め隙間５に配設しておいたワイヤ３’により、当該隙間５から外部への流出が阻止される。そして、やがて予め隙間５に配設しておいたワイヤ３も溶融するようになり、これらのトーチ４から繰り出されるワイヤ３と、母材としての薄板鋼板１及び２と、予め配設しておいたワイヤ３’とが溶融して一体となった合金６により、隙間５が埋められる。アーク溶接では一定以上の肉盛りが必要であるが、本実施の形態では予めワイヤ３’を配設し、融合させているので、溶接に必要な一定以上の肉盛り量を短時間で生成することができる。そのため、単位部分におけるアークの時間を短くすることができ、溶け落ちの防止が得られると共に、溶接速度を上げることが可能である。以上のように、予め隙間５にワイヤ３’を配設しておくことで、隙間５から外部への溶融金属の流出を阻止すると共に、肉盛量を増やすことができるため、薄板１及び２の溶融部分を合金６で確実に埋めてアンダーカットの生成を防止できる。
【００２１】
本発明は上記の実施形態に限られない。例えば、図６及び図７に誇張して示すように、鋼板２が湾曲することで隙間５の大きさが場所によって変動することがある。この場合、薄板１及び２の間の隙間５を検出する検出部を設け（図示省略）、ワイヤ供給工程の前に検出部で隙間５の大きさを検出し、隙間５の大きさがある一定以上である部位についてのみワイヤ３’を配設するようにしてもよい（図６参照）。あるいは、図７及び図８に示すように、突き合わせ部の全長に亘ってワイヤ３’を配設し、隙間５の大きさがワイヤ３’の直径より大きい場所では隙間５にワイヤ３’を入り込ませ、隙間５の大きさがワイヤ３’の直径以下の場所では薄板１及び２の突き合わせ部のコーナーにワイヤ３’を配設するようにしてもよい。この場合、図８のＡ−Ａにおける断面は図４で示す実施形態と同様の状態となり、図８のＢ−Ｂにおける断面では、薄板１及び２で形成されるコーナー部にワイヤ３’が配された状態となる（図示省略）。
【００２２】
隙間が大きい場合は、ワイヤ３を溶かして所定量の肉盛りを形成することが必要であるが、予めワイヤ３’を配設することにより、このワイヤ３’で隙間を埋めて肉盛りを早期に実現することが容易である。また隙間が少ないか又は無い部分については、溶接時にトーチ４から繰り出されて溶融するワイヤ３による肉盛りだけで十分なアーク溶接を実現することが可能である。ワイヤ供給工程が不要な部分があれば、それだけ溶接作業時間を短縮することが可能であり、予めワイヤ３’を供給するか否かを判断し、必要な部位についてのみ、ワイヤ３’を供給することで全体として生産効率の良いアーク溶接作業を実現することができる。
【００２３】
図９に示す実施形態は、薄板鋼板８とパイプ９とをアーク溶接する場合を示す。この場合の溶接部位は、パイプ９の外周面と薄板鋼板８とが衝合する部位であり、ワイヤ供給工程において、薄板鋼板８の端部とパイプ９の外周面との間の隙間５に、ワイヤ３’が配設される（図１０参照）。その他のワイヤ供給工程やアーク溶接工程の手順は上記の実施形態と同様である。
【００２４】
また、上記の実施形態では、薄板１及び２同士をＴ字状（一方の薄板鋼板２に対して薄板１が９０度方向で起立）に溶接する場合を示したが、９０度以外のその他の角度での突き合わせ溶接であってもよい。また隙間５に配設するワイヤ３’は、薄板１の厚さ方向中央部に対してアークトーチ４が配設された側とは反対側（図４及び図１１の左側）に中心を配設した場合を説明したが、アークトーチ４側であってもよく、あるいは隙間５の中央部であってもよい。更に、ワイヤ３’の先端部と後端部とを弱い電流を流して薄板鋼板１及び２へ仮止めの溶接を行った後、溶接を開始するようにしたが、別途の仮止め手段を設けて仮止めの溶接を省略することも可能である。
【符号の説明】
【００２５】
１    薄板鋼板
２    薄板鋼板
３    ワイヤ
３’  予め配設したワイヤ
４    アークトーチ
５    隙間
６    合金部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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