(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
亜鉛メッキ鋼板製の第１金属部材と、該第１金属部材に隣接する亜鉛メッキ鋼板製の第２金属部材とをアーク溶接する金属部材の溶接方法であって、
上記第１および第２の各金属部材を、それぞれ隣接部で同一方向に折曲げてフランジ部同士が接触するフランジ重合部を形成する第１の工程と、
上記フランジ重合部の端部からアーク溶接を開始する第２の工程と、
アーク溶接による心線と母材の溶融金属が少なくとも上記フランジ重合部の反対側の面まで達し、溶接時に発生する亜鉛ガスがアーク発生方向とは反対の側から放出されるまで溶接を行なう第３の工程と、を備えたことを特徴とする
金属部材の溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、亜鉛メッキ鋼板製の第１金属部材と、該第１金属部材に隣接する亜鉛メッキ鋼板製の第２金属部材とをアーク溶接する金属部材の溶接方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、サスペンションクロスメンバ、ロアアーム、アッパアーム、ダンパ等の車両部品やエアコンケース等の家電製品、または建材には、鋼板の表面に防錆目的で亜鉛メッキが施された亜鉛メッキ鋼板を用いることがある。
【０００３】
亜鉛メッキ鋼板製の２部材をアーク溶接により接合して用いる場合、アーク熱により、鋼板表面に付着している亜鉛が、鋼板が溶融する以前に蒸発する。つまり、鉄の融点１５３９±３℃に対して、亜鉛の沸点が９０６℃と低いので、亜鉛が鋼板溶融以前に蒸発し、亜鉛ガスがワイヤ等の心線と母材（鋼材）との溶融金属の中に入り、ブローホール（ｂｌｏｗ  ｈｏｌｅ）およびピット（ＪＩＳ  Ｚ  ３００１−４  溶接用語、第４部：溶接不完全部）が発生する。
【０００４】
ブローホールおよびピットが発生した場合には、溶接欠陥により２部材の溶接強度、剛性が低下するので、外力の付勢時における信頼性が懸念され、特に、２部材を用いて閉断面構造体を形成する場合には、この問題が顕著となる。
【０００５】
ブローホールおよびピットの発生を抑制するために、特殊なワイヤや特別なアーク溶接機を用いることも考えられるが、特殊なワイヤや特別な溶接機を用いることなく、ブローホールおよびピットの発生を抑制することが要請されている。
【０００６】
ところで、特許文献１には、図４に示すように、２部材８１，８２を組合せて閉断面構造体８３（電池容器）を形成する場合、一方の部材８１に形成されたフランジ部８１ａと、他方の部材８２に形成されたフランジ部８２ａとを接触させて、これら各フランジ部８１ａ，８２ａの外端面をマイクロアーク溶接するものが開示されている。
【０００７】
この特許文献１に開示された従来構造においては、２つのフランジ部８１ａ，８２ａを重合させた先端部から単にアーク溶接を行なうものであり、閉断面８４内を密閉状態にすることができる。この特許文献１には、２部材８１，８２の材質については開示されていないが、これら２部材８１，８２に亜鉛メッキ鋼板を用いた場合には、アーク溶接時に発生する亜鉛ガスが溶融金属内に留まることから、溶接時におけるブローホールおよびピットの発生を抑制することができない、という問題点があった。
【０００８】
また、特許文献２には、図５に示すように、ステンレス製の天板パネル９１と、ステンレス製の胴パネル９２とを組合せて食洗機ケース９３を形成する場合、天板パネル９１から下方に向けて一体に折曲げ形成されたフランジ部９１ａと、胴パネル９２の頂部から下方に向けて一体に折曲げ形成されたフランジ部９２ａとを設け、これら両フランジ部９１ａ，９２ａを接触させて、これらの各フランジ部９１ａ，９２ａの重合部先端をアルゴンアーク溶接（イナートガスアーク溶接とも云い、不活性ガス中でアークを発生させる溶接方法）して、溶接部９４を形成するものが開示されている。
【０００９】
この特許文献２において、天板パネル９１および胴パネル９２の材料をステンレスから亜鉛メッキ鋼板に代えた場合には、上述同様に、アーク溶接時に発生する亜鉛ガスが溶融金属内に留まることから、溶接部９４におけるブローホールおよびピットの発生を抑制することができない、という問題点があった。  
また、上記特許文献２に開示された従来のものは、所謂ヘリ溶接（ｅｄｇｅ  ｗｅｌｄ、板を曲げてフランジ状にして、その端面を溶接するもの）であって、本発明の技術思想を示唆するものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特表２００７−５０６２４１号公報
【特許文献２】特許第４０１１９０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで、この発明は、アーク溶接時に発生する亜鉛ガスが心線と母材（鋼板）との溶融金属内に留まることを抑制し、溶接部におけるブローホールおよびピットの発生を抑制することができる金属部材の溶接方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明による金属部材の溶接方法は、亜鉛メッキ鋼板製の第１金属部材と、該第１金属部材に隣接する亜鉛メッキ鋼板製の第２金属部材とをアーク溶接する金属部材の溶接方法であって、上記第１および第２の各金属部材を、それぞれ隣接部で同一方向に折曲げてフランジ部同士が接触するフランジ重合部を形成する第１の工程と、上記フランジ重合部の端部からアーク溶接を開始する第２の工程と、アーク溶接による心線と母材の溶融金属が少なくとも上記フランジ重合部の反対側の面まで達し、溶接時に発生する亜鉛ガスがアーク発生方向とは反対の側から放出されるまで溶接を行なう第３の工程と、を備えたものである。
【００１３】
上記構成によれば、第１の工程で、第１および第２の各金属部材を、それぞれ隣接部で同一方向に折曲げてフランジ部同士が接触するフランジ重合部を形成し、次の第２の工程で、フランジ重合部の端部（先端部）からアーク溶接を開始し、次の第３の工程で、アーク溶接による心線と母材の溶融金属が少なくとも上記フランジ重合部の反対側の面まで達し、溶接時に発生する亜鉛ガスがアーク発生方向とは反対の側から放出されるまで溶接を行なう。
【００１４】
このように、溶接時に発生する亜鉛ガスを、アーク発生方向とは反対の側から放出するので、亜鉛ガスが心線と母材（鋼板）との溶融金属内に留まることを抑制し、特殊なワイヤや特別な溶接機を用いることなく、溶接部におけるブローホールおよびピットの発生を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、アーク溶接時に発生する亜鉛ガスが心線と母材（鋼板）との溶融金属内に留まることを抑制し、溶接部におけるブローホールおよびピットの発生を抑制することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の金属部材の溶接方法のアーク溶接前の状態を示す断面図
【図２】（ａ）は図１の一部分を示す断面図、（ｂ）はアーク溶接初期の状態を示す断面図、（ｃ）はアーク溶接中期の状態を示す断面図、（ｄ）はアーク溶接完了時の状態を示す断面図
【図３】図２の（ｄ）の要部拡大断面図
【図４】従来の溶接構造を示す断面図
【図５】従来の溶接構造の他の例を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
アーク溶接時に発生する亜鉛ガスが心線と母材（鋼板）との溶融金属内に留まることを抑制し、溶接部におけるブローホールおよびピットの発生を抑制するという目的を、亜鉛メッキ鋼板製の第１金属部材と、該第１金属部材に隣接する亜鉛メッキ鋼板製の第２金属部材とをアーク溶接する金属部材の溶接方法において、上記第１および第２の各金属部材を、それぞれ隣接部で同一方向に折曲げてフランジ部同士が接触するフランジ重合部を形成する第１の工程と、上記フランジ重合部の端部からアーク溶接を開始する第２の工程と、アーク溶接による心線と母材の溶融金属が少なくとも上記フランジ重合部の反対側の面まで達し、溶接時に発生する亜鉛ガスがアーク発生方向とは反対の側から放出されるまで溶接を行なう第３の工程と、を備える、という構成にて実現した。
【実施例】
【００１８】
この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳述する。  
図面は金属部材の溶接方法を示し、図１はそのアーク溶接前の状態を示す断面図、図２の（ａ）は図１の一部分を示す断面図、図２の（ｂ）はアーク溶接初期の状態を示す断面図、図２の（ｃ）はアーク溶接中期の状態を示す断面図、図２の（ｄ）はアーク溶接完了時の状態を示す断面図、図３は図２の（ｄ）の要部拡大断面図である。
【００１９】
図１において、第１金属部材１１と、第２金属部材１２とを設けている。これらの各金属部材１１，１２は、防錆目的で鋼板（詳しくは、軟鋼板）の表面に亜鉛メッキが施された亜鉛メッキ鋼板であり、その板厚ｔ１，ｔ２は、ともに０．５〜２．６ｍｍに設定されている。
【００２０】
第１金属部材１１は、上辺部１１ａと、側辺部１１ｂと、下辺部１１ｃとを一体形成したコの字状に形成されており、第２金属部材１２は、上辺部１２ａと、側辺部１２ｂと、下辺部１２ｃとを一体形成した逆向きコの字状に形成されている。
【００２１】
第１金属部材１１と第２金属部材１２の隣接部、すなわち、各上辺部１１ａ，１２ａの反側辺部側の端部と、各下辺部１１ｃ，１２ｃの反側辺部側の端部とを、アール形状部１１ｄ，１２ｄ（曲率形状部）を介して同一方向である外方に折曲げてフランジ部１３，１４を一体形成すると共に、各金属部材１１，１２のフランジ部１３，１４同士を接触させてフランジ重合部１５を形成している（第１の工程）。
【００２２】
ここで、上述の各フランジ部１３，１４は、それぞれ平面部１６を有しているので、フランジ部１３，１４同士の接触構造は、単なる接触ではなく、面接触となる。  
また、上述の第１金属部材１１と第２金属部材１２とを、そのフランジ部１３，１４同士を面接触させてフランジ重合部１５を形成すると、両金属部材１１，１２により閉断面１７が形成されると共に、対向する一対のアール形状部１１ｄ，１２ｄにより、該閉断面１７と連続する三角形状の空間部１８，１８が形成される。
【００２３】
図１および図２の（ａ）に示すように、両金属部材１１，１２をセットした後に、図２の（ａ）（ｂ）に示すようにフランジ重合部１５の外端部からアーク溶接を開始する（第２の工程）。
【００２４】
この場合、母材である亜鉛メッキ鋼板と心線（溶加材）であるワイヤ（図示せず）との間に、図２の（ｂ）に示す矢印ａ方向（アーク発生方向）からアークを発生させ、連続的に一様なアークを接続しながらワイヤを動かして、溶接を行なう。詳しくは、母材を一方の電極とし、心線を他方の電極として、アークを発生させ、アーク熱によりフランジ重合部１５および心線を溶融して溶接するものである。
【００２５】
図２の（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示すように、この実施例の金属部材の溶接方法は、フランジ部１３，１４を順次溶かしながら行なうもので、この際、亜鉛メッキ鋼板の亜鉛の沸点は９０６℃であり、母材である鋼板の融点は１５３９±３℃であって、亜鉛の沸点が低いため、母材が溶融する前に亜鉛が蒸発して、亜鉛ガスが発生する。
【００２６】
そこで、図２の（ｃ）（ｄ）に示すように、アーク溶接による心線としてのワイヤと、母材である亜鉛メッキ鋼板（各フランジ部１３，１４参照）との溶融金属１９が、少なくともフランジ重合部１５の反対側の面（閉断面１７側の面）まで達し、溶接時に発生する亜鉛ガス（図２の矢印ｂ参照）がアーク発生方向（図２の矢印ａ参照）とは反対の側から放出されるまで溶接を行なうものである（第３の工程）。
【００２７】
ここで、図２の（ｂ）（ｃ）に示すアーク溶接初期からアーク溶接中期にかけては、上述の対向するアール形状部１１ｄ，１２ｄにより三角形状の空間部１８が形成されているので、亜鉛ガスの放出を助長することができる。  
上述の溶融金属１９はその凝固後に、図２の（ｄ）および図３に示すように、溶接溶込み部２０Ｐと余盛部２０Ｒとを含む溶接部２０となり、第１金属部材１１と第２金属部材１２とが確実に接合固定される。
【００２８】
図２では、図１の図示上側のフランジ重合部１５のアーク溶接についてのみ説明したが、図１の図示下側のフランジ重合部１５についても同様にアーク溶接されて、閉断面構造体２１（図１参照）が形成される。なお、当然のことながら、上述の溶接部２０は閉断面構造体２１の長手方向に沿って連続して形成される。
【００２９】
図２の（ａ）に示すように、フランジ重合部１５の長さＬは、溶接後に心線としてのワイヤと母材との溶融金属１９が、少なくともフランジ重合部１５の反対側の面まで達し、溶接時に発生する亜鉛ガスがアーク発生方向（矢印ａ方向）とは反対の側から放出されるように設定したものである（図２の（ｄ）参照）。これにより、亜鉛ガスが溶融金属１９内に留まることを抑制して、溶接部２０におけるブローホールおよびピットの発生を抑制するよう構成したものである。
【００３０】
また、図３に示すように、フランジ重合部１５のアーク溶接後の幅Ｗ、詳しくは、余盛部２０Ｒ（母材表面より盛り上がった溶融金属の部分）の幅Ｗは、６．０〜１３．０ｍｍとなるように形成されており、これにより、溶接時に発生する亜鉛ガスをより一層良好に放出して、溶接部２０におけるブローホールおよびピットの発生をさらに確実に抑制すべく構成している。
【００３１】
さらに、図３に示すように、フランジ重合部１５のアーク溶接後の高さＨ、詳しくは、余盛部２０Ｒの高さＨは、１．０〜３．０ｍｍとなるように形成されており、これにより、溶接時に発生する亜鉛ガスをより一層良好に放出して、溶接部２０におけるブローホールおよびピットの発生をさらに確実に抑制すべく構成したものである。
【００３２】
このように、上記実施例の金属部材の溶接方法は、亜鉛メッキ鋼板製の第１金属部材１１と、該第１金属部材１１に隣接する亜鉛メッキ鋼板製の第２金属部材１２とをアーク溶接する金属部材の溶接方法であって、上記第１および第２の各金属部材１１，１２を、それぞれ隣接部で同一方向に折曲げてフランジ部１３，１４同士が接触するフランジ重合部１５を形成する第１の工程（図２の（ａ）参照）と、上記フランジ重合部１５の端部（外端部参照）からアーク溶接を開始する第２の工程（図２の（ａ）（ｂ）参照）と、アーク溶接による心線と母材（金属部材１１，１２参照）の溶融金属１９が少なくとも上記フランジ重合部１５の反対側の面まで達し、溶接時に発生する亜鉛ガスがアーク発生方向（図２の矢印ａ方向参照）とは反対の側から放出されるまで溶接を行なう第３の工程（図２の（ｃ）（ｄ）参照）と、を備えたものである（図２参照）。
【００３３】
この構成によれば、第１の工程で、第１および第２の各金属部材１１，１２を、それぞれ隣接部で同一方向に折曲げてフランジ部１３，１４同士が接触するフランジ重合部１５を形成し、次の第２の工程で、フランジ重合部１５の端部からアーク溶接を開始し、次の第３の工程で、アーク溶接による心線と母材の溶融金属１９が少なくとも上記フランジ重合部１５の反対側の面まで達し、溶接時に発生する亜鉛ガスがアーク発生方向（矢印ａ方向）とは反対の側から放出されるまで溶接を行なう。
【００３４】
このように、溶接時に発生する亜鉛ガスを、アーク発生方向とは反対の側から放出するので、亜鉛ガスが心線と母材（鋼板）との溶融金属１９内に留まることを抑制し、特殊なワイヤや特別な溶接機を用いることなく、溶接部２０におけるブローホールおよびピットの発生を抑制することができる。
【００３５】
また、上記実施例の金属部材の溶接構造は、亜鉛メッキ鋼板製の第１金属部材１１と、該第１金属部材１１に隣接する亜鉛メッキ鋼板製の第２金属部材１２とがアーク溶接された金属部材の溶接構造であって、上記第１および第２の各金属部材１１，１２は、それぞれ隣接部で同一方向に折曲げてフランジ部１３，１４同士が接触するフランジ重合部１５が形成され、上記フランジ重合部１５はその端部（外端部参照）からアーク溶接され、上記フランジ重合部１５の長さＬは、溶接後に心線と母材の溶融金属１９が少なくとも上記フランジ重合部１５の反対側の面まで達し、溶接時に発生する亜鉛ガスがアーク発生方向（矢印ａ方向参照）とは反対の側から放出されるよう設定されたものである（図２参照）。
【００３６】
この構成によれば、溶接後に心線と母材との溶融金属１９が、少なくとも、フランジ重合部１５の反対側の面まで達し、溶接時に発生する亜鉛ガスがアーク発生方向とは反対の側から放出されるよう、フランジ重合部１５の長さを設定したので、溶接時に発生する亜鉛ガスを、アーク発生方向とは反対の側から放出することができ、これにより、亜鉛ガスが心線と母材（鋼板）との溶融金属１９内に留まることを抑制して、特殊なワイヤや特別な溶接機を用いることなく、溶接部２０におけるブローホールおよびピットの発生を抑制することができる。
【００３７】
さらに、この発明の一実施形態においては、上記フランジ重合部１５は、アーク溶接後にその幅Ｗが６．０〜１３．０ｍｍとなるものである（図３参照）。  
上述のフランジ重合部１５のアーク溶接後の幅Ｗは、余盛部２０Ｒ（ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ  ｏｆ  ｗｅｌｄ、母材表面より盛り上がった溶接金属の部分）の幅を意味する。
【００３８】
この構成によれば、上記幅Ｗを６．０〜１３．０ｍｍと成したので、溶接時に発生する亜鉛ガスをより一層良好に放出することができて、溶接部２０におけるブローホールおよびピットの発生をさらに確実に抑制することができる。
【００３９】
さらにまた、この発明の一実施形態においては、上記フランジ重合部１５は、アーク溶接後にその高さＨが１．０〜３．０ｍｍとなるものである（図３参照）。  
上述のフランジ重合部１５のアーク溶接後の高さＨは、余盛部２０Ｒの高さを意味する。
【００４０】
この構成によれば、上記高さＨを１．０〜３．０ｍｍと成したので、溶接時に発生する亜鉛ガスをより一層良好に放出することができて、溶接部２０におけるブローホールおよびピットの発生をさらに確実に抑制することができるうえ、上記高さＨが１．０〜３．０ｍｍで、金属部材１１，１２からの突出量が僅少であるから、この金属部材の溶接構造を車両部品等に採用した時、その周辺に他部品が存在していても、該他部品との干渉回避スペースは最小限でよく、レイアウト性の向上を図ることもできる。
【００４１】
加えて、この発明の一実施形態においては、上記各金属部材１１，１２の板厚ｔ１，ｔ２は、ともに０．５〜２．６ｍｍに設定されたものである（図１，図３参照）。
【００４２】
この構成によれば、溶接部２０におけるブローホールおよびピットの発生を抑制する適切なアーク溶接を行なうことができる。すなわち、板厚が０．５ｍｍ未満の場合には、母材が溶け落ちて、アーク溶接が不可となり、逆に、板厚が２．６ｍｍを超過する場合には、入熱量が過多となり、電力消費が過大となるので、上記板厚ｔ１，ｔ２を、ともに０．５〜２．６ｍｍの範囲とするものである。
【００４３】
上記実施例の金属部材の溶接構造は、また、亜鉛メッキ鋼板製の第１金属部材１１と、該第１金属部材１１に隣接する亜鉛メッキ鋼板製の第２金属部材１２とがアーク溶接された金属部材の溶接構造であって、上記第１および第２の各金属部材１１，１２は、それぞれ隣接部で同一方向に折曲げてフランジ部１３，１４同士が接触するフランジ重合部１５が形成され、上記フランジ重合部１５はその端部（外端部参照）からアーク溶接され、溶接時に発生する亜鉛ガスがアーク発生方向（図２の矢印ａ方向参照）とは反対の側から放出されるよう溶接溶込み部２０Ｐが、少なくとも、上記フランジ重合部１５の反対側の面まで達して形成されたものである（図２，図３参照）。
【００４４】
この構成によれば、溶接時に発生する亜鉛ガスがアーク発生方向とは反対の側から放出されるように上記溶接溶込み部（ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ）２０Ｐが、少なくとも、上記フランジ重合部１５の反対側の面まで達しているので、溶接時に発生する亜鉛ガスを放出することができ、これにより、溶接溶込み部２０Ｐを含む溶融金属１９内に亜鉛ガスが留まることを抑制して、溶接部２０におけるブローホールおよびピットの発生を抑制することができる。
【００４５】
なお、上記実施例においては、図１で示したように、左右２分割構造、かつ左右略対称構造の閉断面構造体２１を例示したが、これは左右２分割構造、かつ左右非対称のものであってもよく、上下２分割構造かつ上下略対称構造、または、上下２分割構造かつ上下非対称のものであってもよい。
【００４６】
また、本発明は閉断面構造体に限定されるものではなく、サスペンションクロスメンバ、ロアアーム、アッパアーム、ダンパその他の車両部品やエアコンケースなどの家電製品、または建材一般に広く適用することができる。
【００４７】
さらに、上記フランジ部は金属部材の長手方向に沿って直線状または略直線状に延びるものであってもよく、パイプ形状の金属部材や椀形状の金属部材の端部から外方、かつ環状に延びるフランジ部であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
以上説明したように、本発明は、亜鉛メッキ鋼板製の第１金属部材と、該第１金属部材に隣接する亜鉛メッキ鋼板製の第２金属部材とをアーク溶接する金属部材の溶接方法について有用である。
【符号の説明】
【００４９】
１１…第１金属部材
１２…第２金属部材
１３，１４…フランジ部
１５…フランジ重合部
１９…溶融金属
２０Ｐ…溶接溶込み部
【図１】
0006617443.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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