(57)【要約】【課題】タブ板を使用したステンレス帯鋼の突き合せ溶接において、溶接後のタブ板を分離する際に生じ易い帯鋼の欠損の発生を防止する。【解決手段】ステンレス帯鋼（１）の端縁部同士の突き合せ部（Ｔ）を挟んで帯鋼の両側にタブ板（２）（２）を当接せしめたうえ、一方のタブ板をアーク点弧面、他方のタブ板をアーク消弧面とし、突き合せ部に沿ってアークを走査して突き合せ継手を形成するＴＩＧアーク溶接において、タブ板（２）として、Ｃ含有量０．１２重量％以下の炭素鋼からなる薄肉板材を使用する。タブ板（２）を分離（折り曲げ分断）したあとの破断痕はバリ（ＤＡ）であり、欠損（ＤＢ）を生じない。バリ（ＤＡ）はグランダーで簡単に除去できるので、帯鋼（１）は帯幅の凹凸がなく全長に亘って一様な帯幅が確保される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被溶接材であるステンレス薄肉帯鋼の端縁部同士を突き合せ、突き合せ部を挟んで帯鋼の両側にタブ板を当接せしめたうえ、一方のタブ板をアーク点弧面、他方のタブ板をアーク消弧面とし、突き合せ部に沿ってアークを走査して突き合せ継手を形成するＴＩＧアーク溶接において、タブ板として、Ｃ含有量０．１２重量％以下の炭素鋼からなる薄肉板材を使用することを特徴とするステンレス帯鋼の突き合せＴＩＧアーク溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステンレス薄肉帯鋼のＴＩＧアーク溶接による突き合せ溶接継手の形成方法に係り、特にタブ板を使用して行なう溶接施工後のタブ板の分離除去を容易化し、タブ板分離の際に生じ易い帯鋼の欠損を抑制防止し得るようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
ステンレス帯鋼などの金属帯をコイルから巻き出しながらプレス等の加工を行なう連続加工ラインでは、コイル掛け替え作業時間の短縮等のライン効率向上を目的として金属帯を突き合せ溶接により長尺化することが行なわれている。
金属帯の端縁部同士を突き合せてＴＩＧアーク溶接により継手を形成する溶接施工において、溶接開始（アーク点弧）時のアークは不安定である。このため、金属帯が薄肉材である場合、過電流・過入力により、突き合せ部が溶損（焼き切れ）し、健全な溶接継手を形成することができない。アーク消弧（アーク電流停止）時においても継手品質の異常が生じ易い。
【０００３】
この対策として、金属帯の突き合せ部にタブ板を配置して溶接施工するのが有効である。図１において、１は被溶接材である金属帯、２はタブ板であり、タブ板（２）は、金属帯（１）の端縁同士の突き合せ部（Ｔ）を左右両側から挟むように金属帯（１）の側面にあてがってクランプされている。そして一方のタブ板（２）に溶接トーチ（３）を臨ませてアーク電流の通電を開始（アーク点弧）し、溶接トーチ（３）を移動（矢符Ｘ）することにより、突き合せ部（Ｔ）に沿ってアーク（ａ）を走査したうえ、他方のタブ板（２）の上で通電を停止（アーク消弧）する。このようにタブ板（２）（２）の一方をアーク点弧面、他方をアーク消弧面とすれば、突き合せ部（Ｔ）を安定したアーク状態で溶接し、溶損等の欠陥のない突き合せ継手を形成することができる。
【０００４】
上記ＴＩＧアーク溶接により突き合せ継手を形成すると、図２に示すように、金属帯（１）の突き合せ継手（Ｗ）の側面に、タブ板（２）（２）が溶着（Ｆ）する。金属帯（１）とタブ板（２）の境界をアークが通過する際に溶融し接合するのである。従って、溶接の後、タブ板（２）（２）を製品である金属帯（１）から分離することを要する。タブ板（２）の分離作業自体は容易であり、金属帯（１）及びタブ板（２）が薄肉材であれば、図３に示すようにタブ板（２）を折り曲げることにより簡単に分離することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のＴＩＧアーク溶接を施工した金属帯（１）から、タブ板（２）を分離すると、図４に示すように、タブ板（２）を分離したあとの破断痕が、金属帯（１）の突き合せ継手部（Ｗ）の両側縁に残る。破断痕の形状は２種に大別され、１つはＤＡに示す「バリ」（金属帯の側面から外方向に突出）であり、これはタブ板（２）の板肉の一部が溶着残留した突起である。他の１つは、ＤＢに示す金属帯の「欠損」であり、これはタブ板（２）を分離する際に、金属帯（１）の一部がタブ板（２）に溶着し持ち去られた跡である。
【０００６】
金属帯（１）からタブ板（２）を分離した後の形状異常（バリＤＡや欠損ＤＢの発生）は、それ自体金属帯（１）の品質を損なうものではない（突き合せ継手部Ｗは切り捨てを予定された部分である）。しかし、その金属帯（１）を、例えばプレス加工材料として連続プレス加工ラインに供給する場合、バリ（ＤＡ）や欠損（凹み）（ＤＢ）が存在すると、プレス金型内で引っ掛かりが生じるなど、連続供給の障害となりライン運転の停止や金型の損傷のトラブルを招く原因となる。この場合、バリ（ＤＡ）はグラインダーやヤスリ等により予め除去しておくことができるが、欠損（ＤＢ）（金属帯の部分的凹み）は、手直し不可能であり、金属帯（１）にそのまま残留する。タブ板（２）の分離方法として、折り曲げ以外の方法（引張り，ねじり等）を用いても同様（むしろ破断痕が顕著となる）である。刃物を使用して金属帯とタブ板の境界部を切断すれば問題は解消するが、工程の著しい煩瑣化を免れず実用的対策とはなり難い。
【０００７】
本発明は、上記に鑑み、ステンレス帯鋼の突き合せ溶接において、溶接施工後のタブ板除去時に生じ易い帯鋼の欠損（ＤＢ）を防止すべく種々検討を重ねた結果、タブ板（２）の材質の選択により、欠損（ＤＢ）の発生を確実に防止し得ることを見出してなされたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、被溶接材であるステンレス薄肉帯鋼の端縁部同士を突き合せ、突き合せ部を挟んで鋼帯の両側にタブ板を当接せしめたうえ、一方のタブ板をアーク点弧面、他方のタブ板をアーク消弧面とし、突き合せ部に沿ってアークを走査して突き合せ継手を形成するＴＩＧアーク溶接において、タブ板として、Ｃ含有量０．１２重量％以下の炭素鋼からなる薄肉板材を使用することを特徴としている。
【０００９】
溶接施工におけるタブ板の使用目的・作用効果は、溶接方法や形成される継手の形態等により種々異なるが、タブ板の材種（金属板）については、被溶接材（金属帯１）と同一材種の板材を使用するのが従来の通念であり、被溶接材がステンレス鋼帯の場合は、それと同種のステンレス鋼板がタブ板として使用されている。本発明は、それと異なって上記炭素鋼の板材をタブ板とすることにより、ＴＩＧアーク溶接後のタブ板の分離を容易化し、ステンレス鋼帯の突き合せ部の欠損（ＤＢ）の発生を確実に防止することを可能にしている。
【００１０】
なお、従来タブ板として被溶接材（金属帯１）と同種の板材が使用されているのは、被溶接材と同一材種・同一肉厚のものが用意し易いことのほかに、溶接継手部における異種金属の融合・材質変化を避けることを考慮したものと考えられる。本発明においては、形成される突き合せ継手（Ｗ）部は切捨てを予定されている部分であり、かつ異種材の融合は極く狭い領域に限定されるので、タブ板に異種材（炭素鋼板）を適用しても何らの支障（例えば切捨て量の増加等の不利益）をきたすことはない。
【００１１】
本発明によれば、溶接施工後に行なうタブ板の分離（折り曲げ分断）において、被溶接材であるステンレス帯鋼は、バリ（ＤＡ）を生じても、欠損（ＤＢ）が生じることはない。これは、被溶接材であるステンレス鋼の強度（ＴＳ）及び伸び（Ｅｌ）がタブ板のそれより高く相対的に強靭性であり、かつ両者は略同じ薄肉厚であることから、タブ板を分離（折り曲げ分断）する際の破断の起点がタブ板側に生じることによると考えられる。従来のように被溶接材と同材種のタブ板を使用した場合は、両者の境界部に強靭性の差異がないため、折り曲げ時の応力の掛かり具合により、破断の起点がステンレス帯鋼側に発生し、あるいはタブ板側に発生する（前者では欠損ＤＢ，後者ではバリＤＡとなる）ものと考えられる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明における被溶接材であるステンレス帯鋼は、オーステナイト系ステンレス鋼（ＪＩＳＧ４３０３ＳＵＳ３０１，ＳＵＳ３０４等）、フェライト系ステンレス鋼（同ＳＵＳ４０５，ＳＵＳ４３０，ＳＵＳ４３４等）、マルテンサイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ４０３，ＳＵＳ４１０，ＳＵＳ４３１等）等であり、材種は特に制限されない。
【００１３】
また薄肉帯鋼というのは、厳密な肉厚の制限を意味する趣旨ではなく、突き合せ継手を形成するＴＩＧアーク溶接施工において、肉厚が少ないためにアークの点弧・消弧時に被溶接材の焼き切れ（溶断）が生じ易い帯鋼という意味であり、約１ｍｍに満たない板厚を包含している。帯幅についても厳密な制限を付するものではないが、例えば帯幅約１０ｍｍ以下のサイズのものを包含している。薄肉で狭幅であるほど、アークによる焼き切れ（溶断）を生じ易くなるからである。
【００１４】
タブ板の材種（Ｃ含有量０．１２ｗｔ％以下の炭素鋼板材）について、Ｃ含有量を０．１２ｗｔ％以下に制限しているのは、Ｃ量がこれを超えると、溶接施工時のアークの被曝による急激な加熱により焼き割れを生じ易く、タブ板の役割を確保し難くなるからである。タブ板材の好ましい具体例として、ＪＩＳ　Ｇ３１４１「冷間圧延用鋼板及び鋼帯」に規定されている「ＳＰＣＥ」（Ｃ≦０．０８％，Ｍｎ≦０．４０％，Ｐ≦０．０３０％，Ｓ≦０．０３０％）、「ＳＰＣＤ」（Ｃ≦０．１０％，Ｍｎ≦０．４５％，Ｐ≦０．０３５％，Ｓ≦０．０３５％）、「ＳＰＣＣ」（Ｃ≦０．１２％，Ｍｎ≦０．５０％，Ｐ≦０．０４０％，Ｓ≦０．０４５％）等（いずれも化学組成は同規定「参考表１」による）が挙げられる。
【００１５】
タブ板の肉厚は、被溶接材であるステンレス帯鋼のそれと略同一であるのが好ましい。両者の肉厚が異なると、被溶接材（ステンレス帯鋼）とその突き合せ部の両側に配置したタブ板とを上方から押圧してクランプする際に、被溶接材とタブ板とを安定に固定することができず、良好な突き合せ溶接継手の形成が困難となる。両者の肉厚を揃えれば、被溶接材とタブ板とが安定にクランプされ、良好な突き合せ溶接継手を形成することが容易になる。
【００１６】
被溶接材（ステンレス帯鋼）とタブ板の設置は適宜の組付け治具を用いて効率的に行なうことができる。図７は、治具による被溶接材とタブ板の組付け状態の例を示している。組付け治具（１０）は、枠体（１１）、枠体（１１）内に嵌納された台部材（１４）（銅等の導電材）、締付け部材（１５）等で構成されている。枠部材（１１）の左右両側には被溶接材（１）（１）を通す切欠き溝（１２，１２）とタブ板（２）（２）を配置するＬ字型切欠き枠（１３）が設けられている。被溶接材（１）（１）は枠体（１１）の左右の切欠き溝（１２，１２）に沿って台部材（１４）の上に互いの端縁部同士を突き合せて載置される。その両側にタブ板（２）（２）を置き、締め付け部材（１５）をネジ（１６）でスライドさせれば、突き合せ部（Ｔ）の両側にタブ板（２）（２）が当接した組付け状態が形成される。
【００１７】
図８は、上記組付け治具（１０）を用いて溶接機（２０）内に被溶接材とタブ板を組付けクランプした状態を示している。２１は組付け治具（１０）が設置される固定台であり、固定台（２１）は頂部に凹陥溝（２２）を有し、凹陥溝（２２）内に組付け治具（１０）が嵌納設置されている。組付け治具（１０）には、前記図７のように被溶接材（１）（１）が突合され両側にタブ板（２）（２）が配置されている。２３は、組付け治具（１０）の被溶接材（１）（１）とタブ板（２）（２）を固定するクランプである。クランプ（２３）は、昇降駆動装置（図示せず）に連結され、被溶接材（１）（１）の突き合せ部（Ｔ）を挟んで左右両側に対称配置されている。
【００１８】
図示のように固定台（２１）の組付け治具（１０）に、被溶接材（１）（１）とタブ板（２）（２）を設置したうえ、クランプ（２３）（２３）を上方から降下させて被溶接材（１）（１）とタブ板（２）（２）とを上面から押圧固定し、ついで溶接トーチ（３）を矢符（Ｘ）方向に移動させる。前記図１で述べたようにタブ板（２）（２）の一方をアーク点弧面、他方をアーク消弧面として被溶接材の突き合せ部（Ｔ）に沿って溶接アークを走査し突き合せ溶接継手を形成する。しかる後、クランプ（２３）（２３）を上方に退去させ、突き合せ溶接された被溶接材（突き合せ部の両側にタブ板が溶着している）を取出し、タブ板を分離（折り曲げ分断，図３）して溶接施工を完了する。
【００１９】
本発明のステンレス帯鋼の突き合せＴＩＧアーク溶接は、タブ板として低炭素鋼の薄板が使用される点を除いて、従来と同じ溶接条件のもとに施工することができ、特別の条件や制限を付加されない。例えば、板厚０．３〜０．５ｍｍ，板幅４〜８ｍｍのオーステナイト系薄肉帯鋼を被溶接材とする溶接施工において、溶接電流は約２０Ａで、１つの突き合せ部の溶接時間（アーク走査時間）は約３〜５秒である。タブ板の面サイズは、取扱い性を考慮した適宜のサイズ、例えば幅（ｗ）（アーク走査方向）約１５〜２０ｍｍ、長さ（ｌ）約２０〜４０ｍｍである。
【００２０】
【実施例】
ステンレス薄肉帯鋼（コンセント錠バネのプレス加工用帯鋼）の突き合せＴＩＧアーク溶接を下記の条件で行なった。
（１）被溶接材
材種：ＳＵＳ３０１ステンレス帯鋼
肉厚：０．４ｍｍ，帯幅：４．３ｍｍ
（２）タブ板
材種：炭素鋼冷延鋼板「ＳＰＣＥ」（ＪＩＳ　Ｇ３１４１）　板厚：０．４ｍｍ
面サイズ：幅（ｗ）約１５ｍｍ、長さ（ｌ）約３５ｍｍ
（３）溶接条件
アーク電流：２０Ａ、
アーク走査速度：約１０ｍｍ／ｓｅｃ、
電極間距離：約１．０ｍｍ
【００２１】
図１のように、ステンレス帯鋼（１）の突き合せ部（Ｔ）の両側にタブ板（２）（２）を当接させ固定したうえ、一方のタブ板の板面をアーク点弧面、他方をアーク消弧面として突き合せ部（Ｔ）に沿ってアークを走査することにより突き合せ継手を形成した。
【００２２】
比較例として下記の突き合せ溶接を行なった。比較例における溶接条件は下記事項を除いて発明例のそれと同一である。
［比較例１］
タブ板（２）として、被溶接材であるステンレス帯鋼（１）と同材種のステンレス鋼（ＳＵＳ３０１）からなる板材を使用して突き合せ溶接を施工。
［比較例２］
タブ板（２）を省略してステンレス帯鋼（１）の突き合せ溶接を施工。
【００２３】
溶接施工後、タブ板（２）を分離（折り曲げ分断，図３）し、ステンレス帯鋼（１）の突き合せ継手部の破断痕（タブ板が分離された跡）を観察し、表１の結果を得た。
欠損発生率（％）＝Ａ／Ｂ×１００
Ａ…欠損（ＤＢ）が観察された突き合せ継手の個数
Ｂ…突き合せ継手の形成個数（＝２０）
【００２４】
【表１】
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【００２５】
表１に示したように、比較例１（タブ板として被溶接材と同種のステンレス鋼板を使用）では、高い発生率で突き合せ継手部の欠損（ＤＢ）が発生しているのに対し、発明例における欠損（ＤＢ）の発生は皆無である。発明例における破断痕は全てバリ（ＤＡ）であり、バリ（ＤＡ）はグラインダー等による手入れで除去されるので、手入れ後のステンレス帯鋼（１）は帯幅の凹凸変化がなく、全長に亘って一様な帯幅を呈する。なお、比較例２（タブ板の配置省略）では、図６に示すように、突き合せ部（Ｔ）が溶断（Ｍ）し継手形成は不可能であった。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、突き合せ継手部の両側に溶着したタブ板の分離が容易であり、欠損（タブ板分離に伴う破断痕）の発生を防止することができる。破断痕としてのバリは発生するが、バリはグラインダー等による手入れで簡単に修正除去されるので、帯幅の凹凸変化がなく全長に亘って所定の帯幅を有するステンレス帯鋼コイルを得ることができる。このことは、例えばステンレス帯鋼をプレス材料とする連続プレスラインにおけるステンレス帯鋼の円滑な連続供給を保証し、ライン効率の向上等の効果をもたらすものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】タブ板を使用した金属帯の突き合せＴＩＧアーク溶接の施工形態を模式的に示す斜視説明図である。
【図２】金属帯の突き合せ継手部の両側にタブ板が溶着した状態を示す平面説明図である。
【図３】金属帯に溶着したタブ板を折り曲げて金属帯から切り離す様子を示す斜視説明図である。
【図４】従来法で形成された突き合せ継手部からタブ板を分離した後の金属帯及びタブ板の分断部分を模式的に示す平面説明図である。
【図５】本発明により形成される突き合せ継手部からタブ板を分離した後の金属帯及びタブ板の分断部分を模式的に示す平面説明図である。
【図６】突き合せＴＩＧアーク溶接におけるアーク走査部の溶断（焼き切れ）の状態を模式的に示す平面説明図である。
【図７】金属帯とタブ板の固定治具による固定状態の例を示す斜視図である。
【図８】溶接機における被溶接材とタブ板をクランプした状態を例示する斜視説明図である。
【符号の説明】
１：被溶接材（金属帯，ステンレス帯鋼）
２：タブ板
３：溶接トーチ
１０：組付け治具
１１：枠体
１４：台部材
１５：締付け部材
２０：溶接機
２１：組付け治具の固定台
２２：固定台の凹陥溝
２３：クランプ
ａ：アーク
ＤＡ：バリ（タブ板分断時の破断痕）
ＤＢ：欠損（タブ板分断の破断痕痕）
Ｔ：被溶接材の突き合せ部
Ｆ：タブ板の溶着部
Ｍ：突き合せ端縁部の溶断（焼き切れ）
Ｗ：突き合せ継手
【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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【図８】
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