(57)【要約】【課題】本発明は自動車用の燃料タンク製造方法及び燃料タンクに関し、厳密な隙間管理を要することなく、溶接欠陥も生ずること無く、錫−亜鉛クロムフリーめっき鋼板の溶接により自動車用の燃料タンクの製造を実現することを目的とする。【解決手段】自動車用燃料タンクは錫−亜鉛クロムフリーめっき鋼板を素材とする。錫−亜鉛クロムフリーめっき鋼板は絞り加工に付され、その結果、外周に沿ってフランジ部を形成した一対の半体10, 12が形成される。この一対の半体10, 12は夫々の凹部が内面側で対向するようにフランジ部10-1, 12-1にて突き当て密着せしめられ、このフランジ突当部10-1, 12-1に沿ってレーザビーム及びアークビームが当てられ、レーザ・アークハイブリッド溶接が行われる。燃料タンク面に取り付けられる燃料インレット管やブラケットなどの付属品についてもレーザ・アークハイブリッド溶接することができる。【選択図】  図２
2008302366.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
錫−亜鉛クロムフリーめっき鋼板を絞り加工に付し、絞りによる凹部の外周に沿ってフランジ部を形成した半体を一対形成し、この一対の半体を夫々の凹部を内側に対向させ、かつ夫々のフランジ部を突き当て、この突き当てられたフランジ部に沿ってレーザ・アークハイブリッド溶接することを特徴とする燃料タンク製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の発明において、燃料インレット管やブラケットなどの燃料タンク付属品も錫−亜鉛クロムフリーめっき鋼板より形成され、燃料タンクに形成された夫々の取付け部分にレーザ・アークハイブリッド溶接されることを特徴とする燃料タンク製造方法。
【請求項３】
錫−亜鉛クロムフリーめっき鋼板を絞り加工に付すことにより形成され、絞りによる凹部の外周に沿ってフランジ部を形成した一対の半体を備え、この一対の半体を夫々の凹部を内側に対向させ、かつ夫々のフランジ部を突き当てるように配置され、かつこの突き当てられたフランジ部に沿ったレーザ・アークハイブリッド溶接部を備えたことを特徴とする燃料タンク。
【請求項４】
請求項３に記載の発明において、錫−亜鉛クロムフリーめっき鋼板より形成された燃料インレット管やブラケットなどの燃料タンク付属品を備え、これらの燃料タンク付属品を燃料タンクにおける夫々の取付け部分に接合するレーザ・アークハイブリッド溶接部を備えたことを特徴とする燃料タンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は自動車用の燃料タンク製造方法及び燃料タンクに関し、鉛フリー化及びクロムフリー化の要求に適したものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料タンクは大抵めっき鋼板を素材とし、絞り加工により上下のフランジ付半体を形成し、上下の半体のフランジ部を溶接により一体化している。溶接方法としてはシーム溶接によるものが従来最も一般的で、この方法においては、一対の電板輪によりフランジ部を挟着しつつフランジ部に沿って一対の電板輪を移動させ、溶接を行っている。燃料タンクは自動車ボディにおける狭い空間部に設置され、多くの部品が入り組んでいるため、他部品との干渉を回避しつつ、所望の容積をもたせるような形状設計をしていることが多い。他方、電板輪は上下のフランジ部を挟着しつつフランジ部に沿って移動するため、ストレートに近い形状に妥協せざるを得ず、所望の燃料タンク容量が得られない問題点があった。そこで、シーム溶接の代わりにレーザ溶接を行うことにより、シーム溶接では電板輪の干渉によって不可能であった形状の燃料タンクであっても溶接を可能とする技術が提案されている（特許文献１）。
【０００３】
他方、環境汚染対策として鉛フリー及びクロム（６価）フリーの要求が出てきている。即ち、燃料タンクの素材としては鋼板に耐食性皮膜をめっきして使用されるが、めっき液として鉛や６価クロムを含むものが使用されていたが、めっき層からの鉛イオンや６価クロムイオンの溶出による環境汚染の懸念からこれらのイオンの溶出を起こさない表面処理層を備えたものとして錫−亜鉛(Sn-Zn)クロムフリーめっき鋼板が注目されている。
【特許文献１】特開２００３−２１０１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
燃料タンクのフランジ部の溶接手段としてのレーザ溶接はシーム溶接のような機械的な干渉による制限が少ない利点があること上述の通りであるが、鉛フリー及びクロムフリーのため、素材として錫−亜鉛クロムフリーめっき鋼板を使用した場合、次のような問題点があった。即ち、レーザ溶接では鋼板の重ね溶接の場合に鋼板間の隙間の厳密管理が必要であり、隙間が少しでも大きいと溶け落ちが生じ、逆に密着させてしまうと、亜鉛の蒸発により溶接金属の吹き飛ばしや溶接金属に残置によるブローホールやポロシティの発生があり、溶接欠陥となりやすかった。そのため、レーザ溶接による燃料タンク製造は工程コストが高く、これが結果的に製品コスト高につながる問題点があった。
【０００５】
この発明は以上の問題点に鑑みてなされてものであり、あまり厳密な隙間管理を要することなく、溶接欠陥も生ずること無く、錫−亜鉛クロムフリーめっき鋼板の溶接により自動車用の燃料タンクの製造を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は錫−亜鉛クロムフリーめっき鋼板よりの自動車用燃料タンクの製造の際に溶接をレーザ・アークハイブリッド溶接にて行うことにより上記問題点を解決するものである。自動車用燃料タンクの製造に際しては、錫−亜鉛クロムフリーめっき鋼板は絞り加工に付され、その結果、外周に沿ってフランジ部を形成した一対の半体が形成される。この一対の半体は夫々の凹部が内面側で対向するようにフランジ部にて突き当て密着せしめられ、このフランジ突当部に沿ってレーザ・アークハイブリッド溶接が行われる。
【０００７】
燃料タンクでは上下の半体の突合せフランジ面以外に燃料インレット管やブラケットなどの付属品が溶接取り付けられるがこれらの溶接取り付け部についてもレーザ・アークハイブリッド溶接することができる。
【発明の効果】
【０００８】
レーザ・アークハイブリッド溶接の採用により厳密な隙間管理を伴うことなく、例えば、フランジ部の密着状態においてもブローホールやポロシティの発生を見ることなく錫−亜鉛クロムフリーめっき鋼板よりの燃料タンクの製造が可能となる。そのため、工程コストを節約し、結果的に燃料タンクのコストを下げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
この発明において、燃料タンクは錫−亜鉛(Sn-Zn)めっき鋼板にて形成される。錫−亜鉛クロムフリーめっき鋼板は０．８〜０．９mmといった厚みの冷延鋼板に錫−亜鉛合金めっきを施してなるものある。
【００１０】
図１は燃料タンクの構造を模式的に示しており、上下の半体10, 12を備えている。半体10, 12は錫−亜鉛クロムフリーめっき鋼板をプレス機によって絞ることにより窪ませ（絞りにより形成された窪み部を図２において10A, 12Aにて示す）、全外周に沿ってフランジ部10-1, 12-1（図２）を形成している。組み立て時に図２に示すように窪み部10A, 12Aは対向せしめられ、フランジ部10-1, 12-1は突き当てられ、この突当部の全周に沿ってレーザ・アークハイブリッド溶接が行われる。図２において１３はレーザ・アークハイブリッド溶接による溶接部を示し、溶接部１３はフランジ部10-1, 12-1の全周に沿って位置している。
【００１１】
また、図１において１４は燃料インレット管であり、この実施形態では燃料インレット管１４はパイプ材の外周部に溶接されたフランジ付スリーブ状の取付具１６を備え、クロムフリー錫−亜鉛めっきを施したものである。他方、上部半体１０は開口部１８を形成しており、この開口部１８に燃料インレット管１４が挿入され、取付具１６のフランジ部16-1が開口部１８の内周縁に沿った燃料タンク上部半体１０の対抗面に突き当て密着せしめられ、この突当面についても溶接部１３にてレーザ・アークハイブリッド溶接される。
【００１２】
また、図４及び図５は図１には示されないが燃料タンクの上部半体１０若しくは下部半体１２の適当な部位に取り付けられたブラケット部２０を示しており、ブラケット部２０は燃料タンクを車体の適当な部位に固定のためのものを想定しているが、燃料タンクに自動車の別部品を取り付けるためのものでもありうる。そして、ブラケット部２０についても錫−亜鉛クロムフリーめっき鋼板にて形成或いは成形後クロムフリー錫−亜鉛めっきを施したものであり、両端部20-1と燃料タンク（上部半体１０若しくは下部半体１２）の対向面に当接され、溶接部１３にてレーザ・アークハイブリッド溶接される。
【００１３】
溶接部に対する溶接ビームの当て方としては図２の矢印ｆに示すような突当られたフランジ部に上から当てるものに限らず、図６のように端面側から矢印ｇのように当てることで溶接部１３を形成する手法もある。また、図７のようにフランジ部10-1, 12-1の端縁10-1A, 12-1Aを曲折することでその間に窪み部を形成し、ここにレーザ・アークハイブリッド溶接ｈを当て、溶接部１３を形成するようにしてもよい。また、図８ではフランジ部の幅を10-1', 12-1'のように幾分違わせて段差部とし、この段差部に溶接ビームｉを当て溶接部１３を形成している。
【００１４】
図９はレーザ・アークハイブリッド溶接の概略構成を示し、２２はレーザヘッドであり、内部にはレーザ光のための集光レンズ２４が設けられ、レーザビーム２６が被溶接面に直交方向で当てられる。他方、２８はMIGトーチであり、そのアーク溶接ワイヤ３０は、レーザビーム２６に対して幾分傾斜して設けられ、この実施形態では矢印ｋに示す溶接方向に対してレーザビーム２６が最初に当てられ、それから微小距離遅れてアークビームが当てられるようになっている。しかしながら、この発明においてはアークビームを最初当て、それに後行してレーザビームを当てる方式も包含される。
【００１５】
この発明によれば、レーザ・アークハイブリッド溶接の採用により厳密な隙間管理を伴うことなく、例えば、フランジ部の密着状態においてもブローホールやポロシティの発生を見ることなく錫−亜鉛クロムフリーめっき鋼板よりの燃料タンクの効率的な製造が可能となる。
【実施例】
【００１６】
厚み０．９mmの錫−亜鉛クロムフリーめっき鋼板よりプレス機による絞りにて図１同様の半体10, 12を形成し、そのくぼみ部10A, 12Aを対向させつつフランジ部10-1, 12-1を突き当て密着させ、レーザ・MIGアークハイブリッド溶接によってフランジ部10-1, 12-1に沿って全周溶接し、密閉状態を生成するため燃料インレット管１４の接続部は盲状である点が相違するがその他は図１の燃料タンクと同様な試験品を製造した。溶接条件は以下の通りであった。
レンズ焦点：２２２mm
レーザ出力：４ワット
アーク電流：１８０アンペア
先行順はレーザ先行Ｍｉｇ後行
レーザ・アーク間距離：０mm
【比較例】
【００１７】
厚み０．９mmの錫−亜鉛クロムフリーめっき鋼板（スーパーエスコート）よりプレス機による絞りにて図１同様の半体10, 12を形成し、そのくぼみ部10A, 12Aを対向させつつフランジ部10-1, 12-1を０．２mmの間隙に保持させ、YAGレーザ単独によってフランジ部10-1, 12-1に沿って全周溶接し、実施例と同様な外部密閉構造の燃料タンクを製造した。溶接条件は以下の通りであった。
レンズ焦点：２００mm
レーザ出力：３Ｋワット
【００１８】
実施例及び比較例の夫々の試験品２個につき、試験基準に従い29.4パスカルの空気圧を３０秒間印加し、その時点での燃料タンク内圧を計測することによる気密試験を行った。計測値（平均値）は
実施例：０．３g/cm2
比較例：０．３g/cm2
であった。
【００１９】
試験結果から明らかなように、本実施例では比較例のような隙間管理を要することなく単に密着溶接することで比較例同等若しくは勝る気密性を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は燃料タンクの概略斜視図である。
【図２】図２は燃料タンクのフランジ溶接部の断面図（図１のII−II線に沿った矢視断面図）である。
【図３】図３は燃料タンクにおける燃料インレット接続部位の断面図である。
【図４】図４は燃料タンクにおけるブラケット接続部位の概略的斜視図である。
【図５】図５は図４のブラケット接続部位の断面図（図４のＶ−Ｖ線に沿った矢視断面図）である。
【図６】図６は別実施形態における溶接部の断面図である。
【図７】図７は別実施形態における溶接部の断面図である。
【図８】図８は別実施形態における溶接部の断面図である。
【図９】図９はレーザ・アークハイブリッド溶接の概略構成を示す図。
【符号の説明】
【００２１】
10, 12…燃料タンクの上下の半体
10A, 12A…絞りによる窪み部
10-1, 12-1…フランジ部
１３…レーザ・アークハイブリッド溶接による溶接部
１４…燃料インレット管
１６…取付具
１８…開口部
２０…ブラケット部
【図１】
2008302366.tif 000003
【図２】
2008302366.tif 000004
【図３】
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【図４】
2008302366.tif 000006
【図５】
2008302366.tif 000007
【図６】
2008302366.tif 000008
【図７】
2008302366.tif 000009
【図８】
2008302366.tif 000010
【図９】
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