(57)【要約】【課題】母材の温度上昇を制限して、比較的小さい電気エネルギで金属間溶接を行う。【解決手段】被着金属部材（２）に貫通切欠部（３）を形成した後、ベース金属部材（１）と被着金属部材（２）とを重ねて配置して、母材とする。次に、マグ溶接機（４）の金属製の電極ワイヤ（５）を貫通切欠部（３）に整合させて配置し、タングステンの融点より低い融点を有する金属により形成される電極ワイヤ（５）と母材との間に電圧を印加し、電極ワイヤ（５）と母材との間にアーク（６）を発生させる。これにより、母材と電極ワイヤ（５）とを溶融させて被着金属部材（２）をベース金属部材（１）に溶接して、比較的低温で金属間溶接を行うことができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被着金属部材に貫通切欠部を形成する工程と、
前記被着金属部材とベース金属部材とを重ねて母材を形成する工程と、
マグ溶接機の金属製の電極ワイヤを前記貫通切欠部に整合させて配置し、前記電極ワイヤと前記母材との間に電圧を印加し、前記電極ワイヤと前記母材との間にアークを発生させる工程と、
前記電極ワイヤ又は前記母材と電極ワイヤとを溶融させて前記被着金属部材を前記ベース金属部材に溶接する工程とを含むことを特徴とする金属間溶接法。
【請求項２】
前記ベース金属部材は、トランスの鉄心であり、前記被着金属部材は、前記鉄心に固着する金属製の取付板又は金具である請求項１に記載の金属間溶接法。
【請求項３】
前記電極ワイヤの先端部を前記貫通切欠部に隣接させて、前記電極ワイヤをガスノズルにより保持する工程と、
前記被着金属部材を前記ベース金属部材に溶接しながら、溶接により消費される前記電極ワイヤを前記ガスノズルに供給する工程とを含む請求項１又は２に記載の金属間溶接法。
【請求項４】
前記電極ワイヤの先端部の周囲に前記ガスノズルを通じてシールドガスを前記母材に向かって噴出する工程を含む請求項３に記載の金属間溶接法。
【請求項５】
溶接しながら、前記ベース金属部材と被着金属部材とを互いに押圧する工程を含む請求項１〜４の何れか１項に記載の金属間溶接法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属間溶接法、特に母材の温度上昇を制限して、比較的小さい熱エネルギで溶接を行う金属間溶接法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のトランスでは、複数の珪素鋼板や帯状の珪素鋼板から構成される鉄心を固定し又は鉄心と取付板又は金具とを固定する際に、鉄心全体を囲むベルトを加締めるか、鉄心に穿孔された穴に装入したボルトにナットを装着する方法で固定していたが、下記特許文献１及び特許文献２に示すように、コスト低減及び作業性の向上のために、鉄心と金具とを重ねて押圧し、金具の上からタングステン電極を用いるティグ溶接を行っていた。ティグ溶接は、タングステンインサートガス溶接とも呼ばれ、図３に示すように、突き合わせて配置した金属製の母材（２０）と被着金属（２８）に接近して溶接機（２１）を配置し、溶接機（２１）のタンスグテン電極（２２）と金属製の母材（２０）との間に溶接電源（２７）の電圧を印加する。これにより、タングステン電極（２２）と母材（２０）及び被着金属（２８）との間にアーク（２３）を発生させ、アーク（２３）の熱により母材（２０）と被着金属（２８）とを溶融接合する。タングステン電極（２２）の周囲から母材（２０）と被着金属（２８）とに向かってアルゴンガス等のシールドガス（２４）がノズル（２５）とコレット（２６）の間から噴出される。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−６３７５３号公報（第３頁、図１）
【特許文献２】特開２００２−９３６４４（第３頁、図２及び図３）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ティグ溶接では、３４１０℃の高い融点を有するタングステン電極（２２）の溶接による消耗量は、高温アーク（２３）に暴露されても僅かであり、被着金属（２８）と母材（２０）自体とを溶融加熱して溶着するため、溶加棒が不要であり、供付溶接が可能である。母材（２０）としてのトランスの鉄心と金具との溶接にティグ溶接を適用すると、金具と鉄心とを共に溶融加熱して溶着するため共付溶法によるビード溶接となる。従って、金具と鉄心の溶融に大きな電気エネルギを要し、１スポット当たりの作業時間も約３秒程度と長いため、作業を短時間で完了できない欠点がある。また、溶接工数の低減が困難であると共に、高温に加熱される鉄心の熱歪が大きくなり、鉄心の電気的特性、磁気的特性が劣化する要因となっていた。特に、金具と鉄心を線状に長く溶接する特許文献２に示される方法では作業時間が更に長くなり、鉄心の温度上昇が大きく特性劣化、特にオーディオ機器に使用するトランスの場合は音質の劣化が増大した。
本発明は、溶接時に母材の温度上昇を制限して、比較的小さい熱エネルギで溶接可能な金属間溶接法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明による金属間溶接法は、被着金属部材（２）に貫通切欠部（３）を形成する工程と、被着金属部材（２）とベース金属部材（１）とを重ねて配置する工程と、マグ溶接機（４）の金属製の電極ワイヤ（５）を貫通切欠部（３）に整合させて配置し、ベース金属部材（１）と被着金属部材（２）とを母材として電極ワイヤ（５）と母材との間に電圧を印加し、電極ワイヤ（５）と母材との間にアーク（６）を発生させる工程と、電極ワイヤ（５）又は母材と電極ワイヤ（５）とを溶融させて被着金属部材（２）をベース金属部材（１）に溶接する工程とを含む。少なくとも電極ワイヤ（５）を溶融すればよいので、電極ワイヤ（５）、母材及び被着金属を比較的低温で且つ短時間で融着することができる。このため、母材及び被着金属の変形と消費量が小さく、母材としての鉄心の熱歪を制限し、鉄心の特性劣化を抑制することができる。また、ベース金属部材（１）及び被着金属部材（２）より主として電極ワイヤ（５）が溶融して、ベース金属部材（１）と被着金属部材（２）との溶接が行われるので、ベース金属部材（１）と被着金属部材（２）との消耗を抑制することができる。この場合、溶接に消費される電極ワイヤ（５）は、常時マグ溶接機（４）に供給されるので、十分な量の電極ワイヤ（５）で溶接することができる。更に、貫通切欠部（３）は、電極ワイヤ（５）を溶融した溶融金属池を形成するので、溶融金属が凝固すれば、大きな強度の溶接を行うことができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、トランスの鉄心と金具との溶接に適用した本発明による金属間溶接法の実施の形態を図１及び図２について説明する。
本発明による金属間溶接法では、図１に示すように、被着金属部材（２）に貫通切欠部（３）を形成し、被着金属部材（２）とベース金属部材（１）とを重ねて母材を形成し、図示しない支持台上に上方から押圧する状態で母材を配置する。貫通切欠部（３）は、貫通孔、開口部、切欠等種々の形状に形成することができる。本実施の形態では、ベース金属部材（１）は、珪素鋼板により形成したトランスの鉄心であり、被着金属部材（２）は、鉄心に溶接される金属製の取付板、金具又はブラケットである。貫通切欠部（３）の内径又は一辺は、例えば、３ｍｍ〜７ｍｍの範囲にあり、本実施の形態では５ｍｍである。ベース金属部材（１）に被着金属部材（２）を溶接すると、他の部材の取付が容易となり且つ磁路を拡大できる利点がある。
【０００７】
次に、軟鋼材により形成された電極ワイヤ（５）の先端部（５ａ）を貫通切欠部（３）に隣接させて、電極ワイヤ（５）をガスノズル（１０）により保持し、メタルアクティブガス溶接機とも呼ばれるマグ溶接機（４）の金属製の電極ワイヤ（５）を貫通切欠部（３）に整合させて配置する。電極ワイヤ（５）は、ガスノズル（ガストーチ）（１０）内に配置された電極チップ（１１）内に摺動可能に支持され、送給ローラ（１２）を通じてガスノズル（１０）内に供給される。
【０００８】
続いて、電極となる電極ワイヤ（５）と母材との間に図示しない溶接電源の電圧を印加し、電極ワイヤ（５）と母材との間にアーク（６）を発生させる。アーク（６）の熱により、電極ワイヤ（５）又は母材と電極ワイヤ（５）とを溶融させて、貫通切欠部（３）内に電極ワイヤ（５）を溶融した溶融金属池を形成し、ベース金属部材（１）上に押圧された被着金属部材（２）をベース金属部材（１）にマグスポット溶接を行う。従って、本実施の形態では、貫通切欠部（３）内に電極ワイヤ（５）を形成する金属を溶着するので、マグ溶接はスポット溶接となる。
【０００９】
また、溶接しながら、溶接により消費される電極ワイヤ（５）をガスノズル（１０）に常時供給することができる。また、電極ワイヤ（５）の先端部（５ａ）の周囲にガスノズル（１０）と電極チップ（１１）との間から二酸化炭素とアルゴンの混合ガスによるシールドガス（７）を母材に向かって噴出する。この場合、タングステンの融点３３８０℃より低い融点を有する鉄（融点１５３５℃）若しくは鉄合金又は他の金属により電極ワイヤ（５）を形成でき、少なくとも電極ワイヤ（５）を溶融すればよいので、電極ワイヤ（５）、母材及び被着金属を比較的低温で融着することができる。本実施の形態では、電極ワイヤ（５）が溶融金属量の大部分を占め、母材の溶融量は少なくてすむため、従来の金具と鉄心の両方を十分に溶かし溶接する従来の方法に比べて、１スポット当たりの作業時間も約０．８秒程度と短くてよく、母材に加えるエネルギも温度上昇も少ないため、鉄心の特性劣化が抑制される。
【００１０】
前記のように、本発明では、電極ワイヤ（５）、母材及び被着金属を比較的低温で融着することができるので、下記の作用効果が得られる。
（１）  溶接に要する熱エネルギを低減し、省エネルギを図ることができる。
（２）  加熱に要する時間を短縮して、溶接工程を短時間で完了することができる。
（３）  ベース金属部材（１）及び被着金属部材（２）の変形と消費量が小さく、母材としての鉄心の熱歪を制限し、鉄心の特性劣化、特にオーディオ機器に使用するトランスの場合は音質の劣化を抑制することができる。
（４）  母材及び被着金属より主として電極ワイヤ（５）が溶融して、ベース金属部材（１）と被着金属部材（２）との溶接が行われ、電極ワイヤ（５）が溶接に消費されても、常時電極ワイヤ（５）が供給されるので、十分な量の電極ワイヤ（５）で溶接することができる。
【００１１】
【実施例】
本発明の効果を確認するため、ティグ溶接とマグ溶接とを行い、溶接される各部の温度を測定したところ、本発明によるマグ溶接では、作業後の溶接部表面温度：１６２℃、鉄心表面温度：４５℃であったのに対し、従来のティグ溶接では、作業後の溶接部表面温度：２６９℃、鉄心表面温度：５３℃であり、本発明の溶接法では溶接部及び鉄心の温度が低かった。
【００１２】
【発明の効果】
前記の通り、本発明では、比較的低温で且つ短時間で金属間溶接を行うことができるので、製造工程を短縮し、溶接される鉄心等の電気部品の特性劣化を抑制できるので、製造歩留まりを向上すると共に、信頼性のある製品を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】トランスの鉄心に金具を溶着する本発明による金属間溶接法の実施の形態を示す断面図
【図２】図１の平面図
【図３】従来のティグ溶接法を示す断面図
【符号の説明】
（１）・・ベース金属部材、  （２）・・被着金属部材、  （３）・・貫通切欠部、  （４）・・マグ溶接機、  （５）・・電極ワイヤ、  （６）・・アーク、  （１０）・・ガスノズル、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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