(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも二枚の板材を重ね合わせた上でその全周に溶接を施してなる素材の板材間に圧力媒体を導入して成形品形状に拡張変形させるにあたり、そのバルジ成形用素材として用いる重ね合わせ板材であって、
少なくとも輪郭を同一形状に形成した二枚の板材を両者の輪郭がいずれの位置でも一致しないように板材平面内で互いにオフセットさせて、その状態で全周に連続溶接を施したことを特徴とするバルジ成形用素材として用いる重ね合わせ板材。
【請求項２】
二枚の板材をオフセットさせたことによりできた隅部を溶接線として重ね隅肉溶接を施したことを特徴とする請求項１に記載のバルジ成形用素材として用いる重ね合わせ板材。
【請求項３】
少なくとも二枚の板材を重ね合わせた上でその全周に溶接を施してなる素材の板材間に圧力媒体を導入して成形品形状に拡張変形させるにあたり、そのバルジ成形用素材として用いる重ね合わせ板材を溶接する方法であって、
少なくとも輪郭を同一形状に形成した二枚の板材を両者の輪郭がいずれの位置でも一致しないように板材平面内で互いにオフセットさせ、
そのオフセット状態のままでで全周に連続溶接を施すことを特徴とするバルジ成形用素材として用いる重ね合わせ板材の溶接方法。
【請求項４】
二枚の板材をオフセットさせたことによりできた隅部を溶接線として重ね隅肉溶接を施すことを特徴とする請求項３に記載のバルジ成形用素材として用いる重ね合わせ板材の溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バルジ成形用素材として用いる重ね合わせ板材とその溶接方法に関し、特に少なくとも二枚の板材を重ね合わせた上でその全周に溶接を施してなる素材の板材間に圧力媒体を導入していわゆる最中構造あるいは袋構造等の中空状の成形品形状に拡張もしくは膨出変形させるにあたり、そのバルジ成形用素材として用いるのに好適な重ね合わせ板材とその溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
いわゆる最中構造あるいは袋構造と称される中空状の成形品を成形する方法として、二枚の板材を重ね合わせた上でその全周に溶接を施してなる重ね合わせ板材を金型にて拘束しつつその板材間に例えば液圧を導入して拡張もしくは膨出変形させる液圧バルジ成形法が知られている。この場合、重ね合わせ板材を形成することになる各板材は、単純平板状もののほか一部が所定形状に予備成形されているものでもよく、要は内部が完全密閉構造となっていればよい。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような液圧バルジ成形法に用いる重ね合わせ板材の溶接形態もしくは溶接継手構造としては、材質の違いにかかわらず例えば図６の（Ａ）〜（Ｃ）に示すようにへり継手構造、重ね隅肉溶接法あるいは重ねシーム溶接法等による全周連続溶接が採用されているが、重ね隅肉溶接法および重ねシーム溶接法の場合には溶接代を十分に大きく確保する必要があり、材料歩留まりの低下が余儀なくされる。また、へり継手構造の場合には溶接代が比較的小さくて済む利点がある反面、有効接合面積が小さいためにバルジ成形上必要な接合強度の確保が難しく、成形可能な成形品の形状が著しく制約されることとなって好ましくない。なお、図６において、符号５１，５２は上下の板材を、５３は溶接ビードを、５４は電極をそれぞれ示している。
【０００４】
その上、特に図６の（Ｂ）の重ね隅肉溶接法の場合にはいわゆる一筆書き溶接法が最善とされ、これに対応するために例えば図７の（Ａ），（Ｂ）に示すように上板５１と下板５２とが相似形ではあっても一方の板材の輪郭形状を予め他方のものより一回り大きく形成することが行われるが、双方の板材５１，５２の形状の相違のために特に量産工程では上板５１と下板５２ごとに独立した打ち抜き用プレス金型が必要となり、設備費の高騰とともに材料歩留まりの低下を招くこととなって好ましくない。
【０００５】
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、とりわけ設備費の高騰や材料歩留まりの低下を招くことなしに、バルジ成形上必要な溶接接合強度を容易に確保できるようにした重ね合わせ板材とその溶接方法を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、少なくとも二枚の板材を重ね合わせた上でその全周に溶接を施してなる素材の板材間に圧力媒体を導入して成形品形状に拡張変形させるにあたり、そのバルジ成形用素材として用いる重ね合わせ板材であって、少なくとも輪郭を同一形状に形成した二枚の板材を両者の輪郭がいずれの位置でも一致しないように板材平面内で互いにオフセットさせて、その状態で全周に連続溶接を施したことを特徴とする。
【０００７】
重ね合わせ板材を形成することになる各板材は、単純平板状もののほか一部が所定形状に予備成形されているものでもよく、さらに少なくとも輪郭形状が同一であれば双方の板材の形状が必ずしも完全一致している必要はない。そして、例えば板材が矩形状ものである場合には、二枚の板材同士を対角線方向に積極的にずらせるようにしてオフセットさせれば、その二枚の板材同士の輪郭がいずれの位置でも一致しないような関係となる。オフセット量は、板材の板厚をｔとすると０．２ｔ以上であることが望ましい。
【０００８】
この場合、溶接代の縮小化の上では、請求項２に記載のように二枚の板材をオフセットさせたことによりできた隅部を溶接線として重ね隅肉溶接を施すことが望ましい。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明を方法的な面から捉えたものであって、少なくとも輪郭を同一形状に形成した二枚の板材を両者の輪郭がいずれの位置でも一致しないように板材平面内で互いにオフセットさせ、そのオフセット状態のままでで全周に連続溶接を施すことを特徴とする。
【００１０】
同じく請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の発明を方法的な面から捉えたものであって、二枚の板材をオフセットさせたことによりできた隅部を溶接線として重ね隅肉溶接を施すことを特徴とする。
【００１１】
したがって、これら請求項１〜４に記載の発明では、少なくとも輪郭形状が同一の二枚の板材を互いにオフセットさせることにより双方の板材の輪郭線であるへり（外周端面）にずれを生じることになるので、内側に位置することになるへりに沿って例えば重ね隅肉溶接を施すことで所期の目的が達成される。この場合、溶接線は重ね合わせ板材の表面側もしくは裏面側においては完全な閉ループ状のものとならずに、表裏両面側にそれぞれ分かれることになるので、表裏両面から溶接を行って双方の溶接線同士を連続させることにより溶接線の連続性すなわち全周連続溶接が可能となる。
【００１２】
【発明の効果】
請求項１，３に記載の発明によれば、同一形状の板材をオフセットさせながら上下に配置するだけで全周連続溶接が可能であるため、バルジ成形上必要な溶接接合強度を確保しつつ溶接代の縮小化が可能であり、材料歩留まりの向上が図れるほか、板材を打ち抜くためのプレス型の製作費も併せて低減できる。
【００１３】
また、請求項２，４に記載の発明によれば、全周連続溶接を重ね隅肉溶接にて行うようにしたため、請求項１，３に記載の発明と同様の効果に加えて、バルジ成形に必要な溶接接合強度をより大きく確保できるほか、重ね合わせ板材の溶接密閉性もより良好なものとなる利点がある。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の好ましい実施の形態を示す図であり、（Ａ）は溶接後の重ね合わせ板材の斜視図を、（Ｂ）は同図（Ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図をそれぞれ示している。
【００１５】
図１の（Ａ），（Ｂ）に示すように、先に述べた液圧バルジ成形に供することを前提とした重ね合わせ板材１は、中央部が膨出するように予備成形された二枚の板材２，３を重ね合わせた上で、その周縁部全周に連続溶接を施すことにより密閉構造のものとして形成される。すなわち、輪郭形状が同一となるように打ち抜いた矩形状の上板２と下板３とを互いに重ね合わせる際に、両者を互いに対角線方向にずらすようにして板材平面内でオフセットさせ、双方の板材２，３の輪郭同士がいずれの位置でも一致しないように積極的にオフセットさせるものとする。なお、上板２と下板３の幅寸法Ｌ１はともに等しいものであることは言うまでもない。そして、四周各部でのオフセット量αは、上板２および下板３の板厚をｔとしたときに０．２ｔ以上に設定する。
【００１６】
上板２と下板３とのオフセットに伴い重ね合わせ板材１の表面側では上板２側の二辺部２ａの輪郭線であるへりが下板３側のそれよりも内側となり、逆に重ね合わせ板材１の裏面側では下板３側の二辺部３ａの輪郭線であるへりが上板２側のそれよりも内側となることから、表裏両面からの溶接によりそれらの内側となるへりに重ね隅肉溶接にて全周連続溶接を施す。例えば、重ね合わせ板材１の表面側で内側となる二辺部２ａのへりに表側の溶接ビード４をもって重ね隅肉溶接を施す一方、重ね合わせ板材１の裏面側で内側となる二辺部３ａのへりに裏側の溶接ビード５をもって重ね隅肉溶接を施し、溶接ビード４，５の両端で互いにオーバーラップさせて溶接線としての連続性を持たせる。これにより、上板２と下板３との全周に連続溶接が施されて、完全密閉構造の重ね合わせ板材１が得られ、この重ね合わせ板材１は先に述べたように液圧バルジ成形の素材として使用される。
【００１７】
このように本実施の形態の重ね合わせ板材１によれば、全く同一形状に形成した板材２，３同士をオフセットさせながら重ね合わせた上でその全周に重ね隅肉溶接により連続溶接を施したものであるから、溶接代の確保のために上板２と下板３とを互いに異なる形状に打ち抜く必要がない。その上、同一形状の板材２，３同士の溶接でありながら必要最小限の溶接代のもとでの重ね隅肉溶接が可能であり、材料歩留まりの向上が図れるとともに、液圧バルジ成形に必要な溶接接合強度を確保できることになる。
【００１８】
図３〜５は本発明の第２の実施の形態を示し、図２に示すようないわゆる中抜き変形状をなす中空状の成形品６を液圧バルジ成形する際に使用される重ね合わせ板材１１の例を示している。
【００１９】
同図に示すように、予め中抜き形状に打ち抜いた上板１２と下板１３とを重ね合わせて両者を対角線方向にオフセットさせて、そのオフセット量αとして母材板厚ｔとしたときに０．２ｔ以上に設定する。そして、表裏両面側のからの溶接により、内外周ともに重ね合わせ板材１１の表面側では溶接ビード１４をもって重ね隅肉溶接による連続溶接を施すとともに、重ね合わせ板材１１の裏面側では溶接ビード１５をもって重ね隅肉溶接による連続溶接を施し、溶接線が閉ループ状のものとなるように図４，５に示すように溶接ビード１４，１５同士を所定のオーバーラップ量βをもってオーバーラップさせながら連続させる。なお、図３において、実線の矢印７は表面側の溶接ビード１４のための溶接トーチの移動軌跡を示し、同じく破線の矢印８は裏面側の溶接ビード１５のための溶接トーチの移動軌跡を示している。
【００２０】
この第２の実施の形態の重ね合わせ板材１１においても先の第１の実施の形態と全く同様の機能が発揮される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい第１の実施の形態を示す図で、（Ａ）は重ね合わせ板材の斜視図、（Ｂ）は同図（Ａ）のＡ−Ａ線に沿う拡大断面図。
【図２】図３に示す重ね合わせ板材を素材としてバルジ成形された成形品を示す斜視図。
【図３】本発明の第２の実施の形態として別の重ね合わせ板材の例を示す説明図。
【図４】図３のＢ部拡大図。
【図５】図４のＣ方向矢視図。
【図６】（Ａ）〜（Ｃ）ともに重ね合わせ板材に用いられる従来の代表的な溶接継手構造を示す要部断面説明図。
【図７】従来の重ね合わせ板材の構造を示す図で、（Ａ）はその斜視図、（Ｂ）は同図（Ａ）のＭ−Ｍ線に沿う拡大断面図。
【符号の説明】
１…重ね合わせ板材
２…上板（板材）
３…下板（板材）
４…表面側の溶接ビード
５…裏面側の溶接ビード
６…バルジ成形された成形品
１１…重ね合わせ板材
１２…上板（板材）
１３…下板（板材）
１４…表面側の溶接ビード
１５…裏面側の溶接ビード
α…オフセット量
【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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