(57)【要約】【課題】工程を複雑化させることなく熱歪みを抑制することができる金属材の溶接方法を提供する。【解決手段】この金属材の溶接方法では、外板１と骨部材２との重ね合わせ部分の全長に渡って耐熱性の両面接着テープ部材３１を介在させることにより、外板１と骨部材２との仮固定を行っている。したがって、溶接によって仮固定を行う場合とは異なり、仮固定による欠陥の潜在を防止でき、本溶接後に仮溶接部を除去する工程も不要となるので、工程の複雑化を回避できる。また、両面接着テープ部材３１による仮固定では、外板１及び骨部材２の熱歪みが生じないことから、本溶接によって形成された接合体の美観が低下するという問題も解消される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の金属材と第２の金属材との重ね合わせ部分に沿って溶接部を形成する金属材の溶接方法であって、
前記重ね合わせ部分の全長に渡って耐熱性の両面接着テープ部材を介在させ、前記第１の金属材と前記第２の金属材とを前記両面接着テープ部材によって仮固定した状態で重ね合わせた後、当該重ね合わせ部分に沿って前記溶接部を形成することを特徴とする金属材の溶接方法。
【請求項２】
前記仮固定の際に、前記溶接部の溶接予定線と前記両面接着テープ部材との間に所定の間隔を設けることを特徴とする請求項１記載の金属材の溶接方法。
【請求項３】
前記溶接部をレーザ光の照射によって形成することを特徴とする請求項１又は２記載の金属材の溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属材の溶接方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属材の溶接形態の一種として、金属材の重ね合わせ部分を溶接する重ね合わせ溶接がある。重ね合わせ溶接の一例として、例えば特許文献１には、２枚の金属板の重ね合わせ部分にレーザ光を照射して溶接を行う方法が開示されている。この方法では、金属板の表面を押さえ付ける支持部をレーザヘッドに取り付けると共に、レーザヘッドに加わる荷重によって変形するスプリングをレーザヘッド内に設けている。レーザヘッドは、スプリングの変形量が所定量となった場合にレーザの焦点が金属板の表面に合うように構成されており、これにより、手動でレーザヘッドを操作する場合であっても簡単に重ね合わせ溶接を実行できるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−０８７０１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述した重ね合わせ溶接では、本溶接を行うに先立って金属材同士の位置を決めるための仮固定を行う場合がある。例えばレーザによって重ね合わせ溶接を行う場合では、位置決めした金属材の端部を数箇所で隅肉溶接することによって仮固定を行うことができる。
【０００５】
しかしながら、溶接によって仮固定を行う場合、仮固定のための溶接部（仮溶接部）を本溶接の溶接線が通ると溶接部内に欠陥が発生することがある。このため、仮溶接部を避けて溶接線を設定するか、本溶接後に仮溶接部を除去することが必要となり、工程が複雑化してしまうという問題があった。また、仮溶接部は断続溶接であるため、ビードの品質を一定に保つのが困難であり、局所的な急熱急冷によって金属材の熱歪みが生じることから、本溶接によって形成された接合体の美観が低下するという問題もあった。
【０００６】
本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、工程を複雑化させることなく熱歪みを抑制することができる金属材の溶接方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題の解決のため、本発明に係る金属材の溶接方法は、第１の金属材と第２の金属材との重ね合わせ部分に沿って溶接部を形成する金属材の溶接方法であって、重ね合わせ部分の全長に渡って耐熱性の両面接着テープ部材を介在させ、第１の金属材と第２の金属材とを両面接着テープ部材によって仮固定した状態で重ね合わせた後、当該重ね合わせ部分に沿って溶接部を形成することを特徴としている。
【０００８】
この金属材の溶接方法では、第１の金属材と第２の金属材との重ね合わせ部分の全長に渡って耐熱性の両面接着テープ部材を介在させることにより、第１の金属材と第２の金属材との仮固定を行っている。したがって、溶接によって仮固定を行う場合とは異なり、仮固定による欠陥の潜在を防止でき、本溶接後に仮溶接部を除去する工程も不要となるので、工程の複雑化を回避できる。また、両面接着テープ部材による仮固定では、金属材の熱歪みが生じないことから、本溶接によって形成された接合体の美観が低下するという問題も解消される。
【０００９】
また、仮固定の際に、溶接部の溶接予定線と両面接着テープ部材との間に所定の間隔を設けることが好ましい。この場合、本溶接の実行の際、両面接着テープ部材への入熱を抑制できるので、両面接着テープ部材に熱による不具合が生じることを防止できる。
【００１０】
また、溶接部をレーザ光の照射によって形成することが好ましい。レーザ光による溶接では、第１の金属材及び第２の金属材への入熱量を抑制できるので、溶接による金属材の変形を抑えることが可能となる。したがって、本溶接によって形成された接合体の美観の向上が図られる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、工程を複雑化させることなく熱歪みを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る金属材の溶接方法の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１の分解斜視図である。
【図３】図１の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る金属材の溶接方法の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明に係る金属材の溶接方法の一実施形態を示す斜視図である。また、図２は、図１の分解斜視図であり、図３は、その側面図である。図１に示すように、本実施形態に係る金属材の溶接方法では、鉄道車両構体用の外板（第１の金属材）１と、外板１を補強するための骨部材（第２の金属材）２との重ね合わせ部分の隅肉溶接を例示している。
【００１５】
外板１は、例えばステンレス鋼によって形成され、厚さ１ｍｍ程度の平板状をなしている。また、骨部材２は、例えば外板１と同様のステンレス鋼によって厚さ１ｍｍ程度に形成され、外板１に当接する一対のフランジ部３，３と、フランジ部３，３から立ち上がる一対のウェブ部４，４と、ウェブ部４，４間を連結する頂部５とによって断面ハット形状をなしている。
【００１６】
このような外板１と骨部材２とを隅肉溶接する場合、まず、定盤１１上に外板１用の位置決め治具１２を設置する。この外板１用の位置決め治具１２は、例えばステンレス鋼によって板状に形成されている。位置決め治具１２の一側は、一方の角部を含むように矩形に切り欠かれており、これにより、外板１の一辺及びこれに直交する辺が突き当てられる突当部１２ａが形成されている。また、位置決め治具１２の他側の両角部には、定盤１１上に形成された基準孔に対応する挿通孔がそれぞれ設けられている。そして、位置決め治具１２の挿通孔の位置を定盤１１の基準孔の位置に合わせ、基準孔及び挿通孔にノックピン１３を差し込むことにより、位置決め治具１２を定盤１１にしっかりと固定する。
【００１７】
次に、定盤１１上に外板１を載置し、外板１の一辺及びこれに直交する辺を位置決め治具１２の突当部１２ａに突き当てる。これにより、定盤１１上で外板１が位置決めされる。外板１の位置決めを行った後、定盤１１上に骨部材２用の位置決め治具２１を設置する。
【００１８】
この骨部材２用の位置決め治具２１は、外板１用の位置決め治具１２と同様に、例えばステンレス鋼によって板状に形成されている。位置決め治具２１の一側は、一方の角部を含むように矩形に切り欠かれており、これにより、骨部材２のフランジ部３の長手方向の端部及びこれに直交する端部（外側端部３ａ）が突き当てられる突当部２１ａが形成されている。また、位置決め治具２１の他側の両角部には、定盤１１上に形成された基準孔に対応する挿通孔がそれぞれ設けられている。
【００１９】
そして、位置決め治具２１の挿通孔の位置を定盤１１の基準孔の位置に合わせ、基準孔及び挿通孔にノックピン１３を差し込むことにより、突当部２１ａを外板１の所定位置に位置させると共に、骨部材２を挟んで位置決め治具１２の反対側で位置決め治具２１を定盤１１にしっかりと固定する。
【００２０】
位置決め治具２１の固定の後、外板１上に骨部材２を載置する。骨部材２の載置にあたっては、まず、骨部材２におけるフランジ部３，３の裏側に、フランジ部３，３の全長に渡って両面接着テープ部材３１（図２参照）をそれぞれ貼り付ける。両面接着テープ部材３１は、例えば不織布からなる基材の両面に、例えば難燃性アクリル系の接着層を設けることによって形成されている。両面接着テープ部材３１の厚さは例えば０．２ｍｍ以下であり、引き剥がし粘着力は例えば１５Ｎ／２０ｍｍ以上となっている。
【００２１】
また、両面接着テープ部材３１を骨部材２におけるフランジ部３，３の裏側に貼り付けるにあたっては、図３に示すように、両面接着テープ部材３１の幅方向の端部３１ａを、フランジ部３の幅方向の外側端部３ａから例えば数ｍｍ程度内側に後退させた状態とする。そして、両面接着テープ部材３１が貼り付けられた骨部材２の一方のフランジ部３の角部を、位置決め治具２１の突当部２１ａに突き当てながら外板１上に骨部材２を載置する。これにより、外板１上で骨部材２が位置決めされると共に、フランジ部３，３が外板１に重ね合わされた状態で骨部材２が外板１に仮固定される。
【００２２】
骨部材２を外板１に仮固定した後、フランジ部３の上方にレーザヘッド３２を配置する。そして、フランジ部３の外側端部３ａに沿って骨部材２の長手方向にレーザ光を照射し、骨部材２の全長に渡ってフランジ部３の外側端部３ａと外板１との間に溶接部Ｗを形成する。これにより、外板１と骨部材２とが隅肉溶接によって互いに強固に接合される。なお、レーザには、例えば半導体レーザを用いることができる。また、ヘッド走査速度は、例えば３ｍ／ｍｉｎ〜６ｍ／ｍｉｎとすることが好ましい。
【００２３】
以上説明したように、この金属材の溶接方法では、外板１と骨部材２との重ね合わせ部分の全長に渡って耐熱性の両面接着テープ部材３１を介在させることにより、外板１と骨部材２との仮固定を行っている。したがって、溶接によって仮固定を行う場合とは異なり、仮固定による欠陥の潜在を防止でき、本溶接後に仮溶接部を除去する工程も不要となるので、工程の複雑化を回避できる。
【００２４】
また、両面接着テープ部材３１による仮固定では、外板１及び骨部材２の熱歪みが生じないことから、本溶接によって形成された接合体の美観が低下するという問題も解消される。さらに、両面接着テープ部材３１で仮固定を行うことにより、外板１と骨部材２のフランジ部３との重ね合わせ部分の密着性が向上するので、レーザ溶接によって健全な溶接部Ｗを形成できる。
【００２５】
また、本実施形態では、仮固定の際、両面接着テープ部材３１をフランジ部３の幅方向の外側端部３ａから数ｍｍ程度内側に後退させた状態としており、溶接部Ｗの溶接予定線と両面接着テープ部材３１との間に所定の間隔を設けている。これにより、本溶接の実行の際、両面接着テープ部材３１への入熱を抑制できるので、両面接着テープ部材３１の蒸発によって溶接部Ｗ内でブローホールが形成されてしまうといった熱による不具合が生じることを防止できる。
【００２６】
また、本実施形態では、溶接部Ｗをレーザ光の照射によって形成しているので、外板１及び骨部材２への入熱量を抑制でき、溶接による外板１及び骨部材２の変形を抑えることが可能となる。したがって、本溶接によって形成された接合体の美観の向上が図られる。
【００２７】
本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば上述した実施形態では、外板１と骨部材２との隅肉溶接を例示したが、本発明に係る金属材の溶接方法は、隅肉溶接の他にも貫通溶接などに適用できる。この際、両面接着テープ部材３１の幅や貼り付け位置などは適宜設定できる。
【符号の説明】
【００２８】
１…外板（第１の金属材）、２…骨部材（第２の金属材）、３１…両面接着テープ部材、Ｗ…溶接部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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