(57)【要約】【課題】鋳造品中のガス量を測定することなく溶接性の良否判定を可能とし、ダイカスト鋳造品の溶接性を鋳造現場で管理することができる新規な判定方法を提供する。【解決手段】ダイカスト鋳造品における溶接部近傍に形成された試験片を切り取り、該試験片の熱処理前後の比重を測定すると共に、その測定値に基づき下記式      （熱処理前の比重値−熱処理後の比重値）／熱処理後の比重値×１００％により前記試験片の膨れ率を算出し、算出された膨れ率が基準値以下であれば溶接部中のガス量が少なく溶接性良しと判定し、膨れ率が基準値を超えた場合は溶接部中のガス量が多く溶接性悪いと判定する。【選択図】図１
2005279667.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイカスト鋳造品における溶接部近傍に形成された試験片を試験試料とし、該試験片に特定の熱処理を施し、該熱処理後の前記試験片の状態を判定基準と比較して前記溶接部の溶接性の良否を判定することを特徴とするダイカスト鋳造品の溶接性判定方法。
【請求項２】
前記熱処理が前記試験片を塩浴に浸漬する処理であり、該塩浴浸漬後の前記試験片の膨れ率に基づき前記溶接性の良否を判定することを特徴とする請求項１記載のダイカスト鋳造品の溶接性判定方法。
【請求項３】
前記熱処理が前記試験片の表面に部分溶融を行う処理であり、該部分溶融処理後の前記試験片表面の正常観察に基づき前記溶接性の良否を判定することを特徴とする請求項１記載のダイカスト鋳造品の溶接性判定方法。
【請求項４】
ダイカスト鋳造品における溶接部近傍に形成された試験片を切り取り、該試験片の熱処理前後の比重を測定すると共に、その測定値に基づき下記式
（熱処理前の比重値−熱処理後の比重値）／熱処理後の比重値×１００％
により前記試験片の膨れ率を算出し、
算出された前記膨れ率が判定基準値以下であれば、前記溶接部中のガス量が少なく該溶接部の溶接性良しと判定し、
前記膨れ率が前記判定基準値を超えた場合は、前記溶接部中のガス量が多く該溶接部の溶接性悪いと判定することを特徴とするダイカスト鋳造品の溶接性判定方法。
【請求項５】
前記熱処理が前記試験片を塩浴に浸漬する処理であることを特徴とする請求項４記載のダイカスト鋳造品の溶接性判定方法。
【請求項６】
ダイカスト鋳造品における溶接部近傍に形成された試験片の表面をアークスポット処理して部分溶融させた後、該試験片の表面状態を目視により観察し、
前記表面状態が正常であれば、前記溶接部中のガス量が少なく該溶接部の溶接性良しと判定し、
前記表面状態が異常であれば、前記溶接部中のガス量が多く該溶接部における溶接性悪いと判定することを特徴とするダイカスト鋳造品の溶接性判定方法。
【請求項７】
前記試験片が、ダイカスト鋳造品における溶接部に接するダミー部又は製品加工代又は製品溶接部の溶融代又は鋳造品のオーバーフロー部であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか記載のダイカスト鋳造品の溶接性判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイカスト鋳造品の溶接性の判定方法に関し、詳しくは、鋳造品中に含まれるガス量に起因する溶接性の良否を迅速かつ簡便に判定し、ダイカスト鋳造品の溶接品質を鋳造現場で管理することを可能とする判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、溶接が可能な高品質のダイカスト鋳造品が求められている。ダイカスト鋳造品の溶接性の良否は、原材料の組成や鋳造後の成形品の肉厚などにも影響されるが、鋳造過程において鋳造後の溶接性を低下させる因子として、鋳物中に巻き込まれるガス量がある。すなわち、鋳造品中に含まれるガス量が多いと溶接性が低下するので、内部に含まれるガス量の少ないダイカスト鋳造品を製造する必要がある。
【０００３】
ダイカスト鋳造品の溶接性の良否を判定する方法として、例えば特許文献１に記載されるように、溶接性判定装置により、溶接時の電流密度、加圧力密度、電流積分値、発熱量などの溶接条件を算出し、それら算出結果を前記各溶接条件の基準値と比較して、総合的に溶接性の良否を判定することが提案されている。
この方法は、鋳造品の溶接現場において、溶接機における溶接条件が最適であるか否かを判定するものであって、ダイカスト鋳造現場において製造された鋳造品中のガス量を測定することはできない。
【０００４】
ダイカスト鋳造現場で鋳造品の溶接性の良否を判定する場合、従来においては、鋳造品の溶接部の一部を切断して測定用の試験片を切り出しこの試験片を試料とするか、若しくは、ダイカスト鋳造品全体を試料とし、これら試料を真空中で溶解してガス量を測定し、ガス量が基準値より少ない場合は溶接性良しと判定し、基準値より多い場合は溶接性悪いと判定していた。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１７８１５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、前述したような方法で鋳造品中に含まれるガス量を測定した場合、鋳造品の一部又は全部を破壊することになるので測定後に製品として提供できなくなるという問題がある。また、試料を真空中で溶解しガス量を測定するので、ガス量測定に時間がかかり、溶接性の判定が出るまでに大量の不適合品が鋳造されてしまう可能性もあり、鋳造の工程管理の点からも好ましい判定方法とは言えない。さらに、試料を真空中で溶解しガス量を測定するので一回の測定に費用がかかり、前記問題点も含め、ダイカスト鋳造品の検査コストが高くなるという不具合がある。
【０００７】
また、一般的なガス量測定方法として、鋳造品から切り出した小さなサンプルを用いるランズレー法と鋳造品全体を用いる方法があるが、ランズレー法では測定する部分の容積が小さすぎて、ガス量のバラツキや切り出し位置による誤差の影響を受け易く、鋳造品全体の溶接性を正確に判定することが困難である。一方、ダイカスト鋳造品全体のガス量を測定する方法では、鋳造品における溶接部以外のガス量の影響を受けるため、溶接性を誤って判定する可能性がある。
【０００８】
また、ダイカスト鋳造品を溶接する場合、通常、溶接作業の前にバリ取り、熱処理、加工、検査などの各種の前作業を行うが、溶接作業の直前に溶接不適合と判定させると、それまでの前作業にかかった費用、時間、溶接相手材などが無駄になり、大きな損出となる虞れがある。
【０００９】
本発明は上述したような従来事情に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、ダイカスト鋳造品中のガス量を測定することなく溶接性の良否を判定することを可能とし、ダイカスト鋳造品の溶接性を鋳造現場で管理することができる新規な判定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以上の目的を達成するために、本願発明者等は鋭意研究を重ねた結果、ダイカスト鋳造品における溶接部の熱処理後の膨れ率の変化や、該溶接部にＴＩＧ溶接機によるアークスポット処理をした後の表面状態が、鋳造品中に含まれるガス量と密接に関連し溶接性の良否に大きく影響することを見い出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち、本発明に係るダイカスト鋳造品の溶接性判定方法は、ダイカスト鋳造品における溶接部近傍に形成された試験片を試験試料とし、該試験片に特定の熱処理を施し、該熱処理後の前記試験片の状態を判定基準と比較して前記溶接部の溶接性の良否を判定することを特徴とする。
【００１２】
詳しくは、ダイカスト鋳造品における溶接部近傍に形成された試験片を切り取り、該試験片の熱処理前後の比重を測定すると共に、その測定値に基づき下記式
（熱処理前の比重値−熱処理後の比重値）／熱処理後の比重値×１００％
により前記試験片の膨れ率を算出し、
算出された前記膨れ率が判定基準値以下であれば、前記溶接部中のガス量が少なく該溶接部の溶接性良しと判定し、
前記膨れ率が前記判定基準値を超えた場合は、前記溶接部中のガス量が多く該溶接部の溶接性悪いと判定することを特徴とする。
【００１３】
前記判定基準値は、ダイカスト鋳造品における溶接部と同じ金属組成で形状、肉厚などもほぼ同程度で且つガス量の含有量が異なる試料を複数用意し、各試料の溶接性を確認すると共に、前記式により各試料毎の膨れ率を算出して、溶接性と膨れ率との相関関係を確認することで設定することができる。
また、前記熱処理は、前記試験片を塩浴に浸漬する処理であることが好ましく、この場合、膨れ率を迅速且つ高精度で測定することができる。
【００１４】
また、本発明に係るダイカスト鋳造品の溶接性判定方法は、ダイカスト鋳造品における溶接部近傍に形成された試験片の表面を、例えばアークスポット処理やレーザ処理により部分溶融させた後、該試験片の表面状態を目視により観察し、
前記表面状態が正常であれば、前記溶接部中のガス量が少なく該溶接部の溶接性良しと判定し、
前記表面状態が異常であれば、前記溶接部中のガス量が多く該溶接部における溶接性悪いと判定することを特徴とする。
【００１５】
前記表面状態が正常であるとは、例えばＴＩＧ溶接機によるアークスポット処理（アークスポットにより部分溶融を行う処理）を行った後の試験片表面に、スポット状の凹部が形成され正常のアークスポット処理がなされた状態をいう。
前記表面状態が異常であるとは、例えばＴＩＧ溶接機によるアークスポット処理を行った後の試験片表面に、皮膜状の異物が生じ（含有ガス量が多いため化合物が生じ）、正常のアークスポット処理がなされなかった状態をいう。
試験片中の含有ガス量が所定の範囲を外れると、アークスポット処理を行った表面部分の皮膜状異物の発生が劇的に増加するので、容易に外観で判定することが可能である。また、試験片中の含有ガス量が所定の範囲を外れると、溶接強度も劇的に低下する。
よって、外観観察により容易に溶接性の良否判定を行うことができる。
【００１６】
また、前記表面状態が正常であるか異常であるかを判定するための判定基準を予め作製し、該判定基準との比較により溶接性の判定を行うことが好ましい。
前記判定基準は、ダイカスト鋳造品における溶接部と同じ金属組成で形状、肉厚などもほぼ同程度である試料を用意し、該試料に複数のアークスポット処理部（パッチ）を形成し、各パッチ毎に、前記ＴＩＧ溶接機によるアークスポット処理して部分溶融を行い、含有ガス量の変化に伴う各パッチ毎の表面状態の相関関係を確認することで設定することができる。
【００１７】
前記試験片は、ダイカスト鋳造品の溶接部の近傍に一体成形したダミー部や製品加工代、製品溶接部の溶融代、又は鋳造品のオーバーフロー部で構成することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る判定方法によれば、鋳造品中に含まれるガス量測定のための真空溶融測定装置などの大掛かりな測定機器を用いることなく、ダイカスト鋳造品の製品部分を破壊せずに容易に溶接性の良否を判定することができるので、以下に記載されるような効果を奏する。
ａ．ダイカスト鋳造現場において、簡単な検査工程により、含有ガス量が少なく溶接性に優れたダイカスト鋳造品を選定し、溶接、組み立て現場等へ出荷することができる。
ｂ．鋳造品の溶接部近傍に設けた試験片を判定試料として用いるので、鋳造品の一部又は全部を溶融してガス量を測定する従来の方法に比べ、溶接性判定のための検査時間と費用を大幅に低減し得ると共に、溶接部の溶接性の良否を高精度で判定することができる。
ｃ．塩浴浸漬により熱処理を施す場合は、熱処理に係る時間が短時間ですみ、より効率良く溶接性を判定することができる。
ｄ．アークスポット処理等により試験片表面の正常観察を行う場合は、前記効果に加え、鋳造現場において溶接性の良否を簡単に判定できるので、判定工程をダイカスト製品の鋳造工程内に含むことが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明に係る溶接性判定方法について、実施形態例に基づき詳述する。
【００２０】
図１には、本願に係る第一の判定方法の一例を示す。
本例の判定方法は、まず、ダイカスト鋳造品における溶接部近傍に一体に鋳造されたダミー部を切り取り、このダミー部を試験片として、アセトン洗浄により前処理を施した後、比重測定機で熱処理前の比重値（Ｓ１）を測定し、次いで、ブリスター試験機により５６０℃×３分の条件で塩浴浸漬して熱処理を行い、さらに、アセトン洗浄により前処理を施した後、比重測定機で熱処理後の比重値（Ｓ２）を測定する。
これにより得られた熱処理前後の比重測定値に基づき、下記式により前記試験片の膨れ率（Ｂ）を算出する。
膨れ率（Ｂ）＝（体積膨張率）＝（Ｖ−Ｖ０）／Ｖ０×100％
＝（Ｗ／ρ−Ｗ０／ρ０）／（Ｗ０／ρ０）×100％
＝（ρ０−ρ）／ρ×100％；熱処理によって重さが変化しないので（Ｗ＝Ｗ０）
（但し、Ｖ：塩浴で熱処理後の体積、Ｖ０：熱処理前の体積、Ｗ：塩浴で熱処理後の重さ、Ｗ０：熱処理前の重さ、ρ：塩浴で熱処理後の密度、ρ０：熱処理前の密度）
なお密度ρは、比重測定で得られる比重値（Ｓ）で代用しても膨れ率の値は同じとなる。つまり、下記式により前記試験片の膨れ率（Ｂ）を算出することができる。
（熱処理前の比重値（S１）−熱処理後の比重値（S２）／熱処理後の比重値（S２）×100％
そして、算出された前記膨れ率（Ｂ）が判定基準値（Ｒ）以下であれば、前記溶接部中のガス量が少なく該溶接部の溶接性良しと判定し、前記膨れ率（Ｂ）が前記判定基準値（Ｒ）を超えた場合は、前記溶接部中のガス量が多く該溶接部の溶接性悪いと判定する。
【００２１】
すなわち、ダイカスト鋳造品の溶接性の評価指標として、溶接強度がある。溶接強度は、ダイカスト鋳造品中に混入したガス量により変化し、ガス量が増えると溶接部にブローホールが生成し、溶接強度が低下する。
膨れ率（Ｂ）は、溶接部のブローホールの面積と正の相関を有し、膨れ率（Ｂ）が高いほどブローホールの面積が増加する。同様に、膨れ率（Ｂ）と溶接強度は負の相関を有し、膨れ率（Ｂ）が低いほど溶接強度が増加する。
ダイカスト鋳造品において所定の溶接強度を得るためには、膨れ率（Ｂ）がこの相関から求めた判定基準値（Ｒ）より低くなるように鋳造現場で判定し管理することにより、溶接現場での不適合品の発生を防止できるようになる。
尚、ダイカスト鋳造品においては、隣接する部分の膨れ率（Ｂ）がほぼ同等の値を示すので、前記ダミー部や製品加工代、オーバーフロー部等を測定用試験片とすることで、ダイカスト鋳造品を破壊することなく、溶接部の溶接性の良否を高精度で判定することができる。
【００２２】
以下、本例における判定基準値（Ｒ）の設定方法を、図２〜図５に示す試験結果を参照して説明する。
まず、ダイカスト鋳造品における溶接部と同じ金属組成で形状、肉厚などもほぼ同程度であり、且つガス量の含有量が異なる試験用試料１を所要数準備した。
次に、各試験用試料１を被溶接物である展伸材２に対し所定寸法分重ね、ＭＩＧ溶接機のトーチ３をあてて溶接を行い、溶接ビード部４で試験用試料１と展伸材２が接続されると共に試験用試料１の含有ガス量が異なるテストピース５を複数用意した。
【００２３】
次に、各テストピース５の試験用試料１を切断して、ガス量測定用の試料１ａと膨れ率測定用の試料１ｂを作製し、各試料１ａをガス量測定機にかけて、真空溶融抽出法（ランズレー法）により含有ガス量を測定した。
また、各試料１ｂをアセトン洗浄により前処理を施した後、比重測定機で熱処理前の比重値（Ｓ１）を測定し、次いで、ブリスター試験機により５６０℃×３分の条件で塩浴浸漬して熱処理を行い、さらに、アセトン洗浄により前処理を施した後、比重測定機で熱処理後の比重値（Ｓ２）を測定し、下記式により、前記試験片の膨れ率（Ｂ）を算出した。
膨れ率（Ｂ）＝（体積膨張率）＝（Ｖ−Ｖ０）／Ｖ０×100％
＝（Ｗ／ρ−Ｗ０／ρ０）／（Ｗ０／ρ０）×100％
＝（ρ０−ρ）／ρ×100％；熱処理によって重さが変化しないので（Ｗ＝Ｗ０）
（但し、Ｖ：塩浴で熱処理後の体積、Ｖ０：熱処理前の体積、Ｗ：塩浴で熱処理後の重さ、Ｗ０：熱処理前の重さ、ρ：塩浴で熱処理後の密度、ρ０：熱処理前の密度）
なお密度ρは、比重測定で得られる比重値（Ｓ）で代用しても膨れ率の値は同じとなるので、下記式
（熱処理前の比重値（S１）−熱処理後の比重値（S２）／熱処理後の比重値（S２）×100％
により前記膨れ率（Ｂ）を算出することができる。
得られたガス量と膨れ率の関係を図３に示す。これにより、各試験用試料１において、ガス量と膨れ率に相関関係があることが確認された。
【００２４】
また、前記各テストピース５について、引っ張り試験機で引っ張り試験を行い、溶接ビード部４における引張強度（溶接強度）を測定した。
得られた溶接強度と前記膨れ率との関係を図４に示す。これにより、各テストピース５において、前記膨れ率と溶接強度に相関関係があることが確認された。すなわち、本例におけるダイカスト鋳造品では、膨れ率（Ｂ）が所定値ａ（この例では1.0％）以下であると溶接強度が所定値ｃを超えて優れた溶接性を有し、膨れ率（Ｂ）が所定値ｂ（この例では1.4％）以上であると溶接強度が所定値ｃ以下となり溶接性が悪いことが確認できた。よって、この試験例における膨れ率（Ｂ）に基づく溶接性の判定基準値（Ｒ）は、前記所定値ａとｂの中間となる1.2％とした。このとき、含有ガス量は大凡６ｃｃ／１００ｇであった。
【００２５】
また、前記各試料１ｂを破断し、破断面の健全部面積率を下記式
（破断面の全面積−ブローホールが生成された面積）／破断面の全面積×１００％
に基づき算出した。得られた破断面健全部面積率と前記膨れ率（Ｂ）との関係を図５に示す。これにより、この試験例のダイカスト鋳造品では、膨れ率（Ｂ）が前記所定値ａ以下であるとブローホールの生成面積が小さいため溶接性が良く、膨れ率（Ｂ）が前記所定値ｂ以上であるとブローホールの生成面積が大きいため溶接性が悪く、前記判定基準値（Ｒ）を前述のように設定し得ることが確認できた。
【００２６】
図６には、本願に係る第二の判定方法の一例を示す。
この判定方法は、前述のダイカスト鋳造品における溶接部の近傍に形成されたダミー部を試験片とし、該試験片に、ＴＩＧ溶接機によるアークスポット処理を行い、その表面状態を目視により判定基準（Ｒ’）と比較する。そして、試験片表面にスポット状の凹部が形成され正常のアークスポット処理がなされていれば、溶接部中のガス量が少なく溶接性良しと判定し、試験片表面に皮膜状の異常領域が生じて、正常のアークスポット処理がなされていなければ、溶接部中のガス量が多く溶接性悪いと判定する。
【００２７】
すなわち、この方法においては、アークスポット処理を行った溶接部の表面状態と、該溶接部中の含有ガス量とが相関関係にあることに着目し、含有ガス量が多いほどアークスポット処理を行った溶融部の表面異常領域が広く現出して溶接強度が低いと判定され、含有ガス量が少ないほどスポット溶接処理を行った溶融部の表面正常領域が広く現出して溶接強度が高いと判定される。
ダイカスト鋳造品において所定の溶接強度を得るためには、アークスポット処理後の溶接部表面が正常な溶融状態となるように鋳造現場で判定し管理することにより、溶接現場での不適合品の発生を防止できるようになる。
ダイカスト鋳造品においては、隣接する部分のアークスポット処理後の溶融状態がほぼ同等の値を示すので、前記の例同様、ダミー部や製品加工代、オーバーフロー部等を測定用試験片とすることで、ダイカスト鋳造品を破壊することなく、溶接部の溶接性の良否を高精度で判定することができる。
【００２８】
この例における判定基準（Ｒ’）の設定方法を、図７〜図９を参照して説明する。
まず、ダイカスト鋳造品における溶接部と同じ金属組成で形状、肉厚などもほぼ同程度である試料１０を用意すると共に、該試料１０を複数の試験領域Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１０に区画した。試験領域Ｎｏ．１はオーバーフロー側、Ｎｏ．１０は湯口側に相当する。そして、各試験領域に複数のアークスポット処理部（パッチ）１１を形成し、各パッチ１１毎に、ＴＩＧ溶接機のアーク１２を２〜１０ｍｍ程度の隙間が確保されるようにあて、溶接電流２００Ａ×１秒でアークスポット処理を行った。
アークスポット処理後の各試験領域の表面状態を図９に示す。
【００２９】
また、前記アークスポット処理後の表面正常状態と溶接強度の関係を別途試験により確認したところ、図３〜図５に示すような結果と同様、前記表面正常状態と溶接強度が密接な相関関係にあることを確認できた。すなわち、この例のダイカスト鋳造品では、ガス量が所定の範囲内であると、試験領域Ｎｏ．３〜Ｎｏ．６に見られるようにアークスポット処理が正常になされて優れた溶接性を有し、一方、ガス量がその範囲を外れると、試験領域Ｎｏ．１，Ｎｏ．２，Ｎｏ．７〜１０に見られるようにアークスポット処理が正常になされず溶接性が悪いことが確認できた。
よって、この例のアークスポット処理に基づく溶接性の判定基準（Ｒ’）は前記試験領域Ｎｏ．３〜Ｎｏ．６と設定した。
尚、この例では、試験片を切り取らずにＴＩＧ溶接によるアークスポット処理を行い、その正常観察により溶接性の良否を判定することができるので、ダイカスト製品の鋳造工程内に判定工程を組み入れることができる。
【００３０】
以上、本発明に係るダイカスト鋳造品の溶接性判定方法について実施形態の例に基づき詳述したが、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に記載された技術的思想の範疇において種々の変更が可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る第一の判定方法の実施形態の一例の手順を示すブロック図。
【図２】図１の方法における判定基準を設定するための試料で、（イ）は側面図、（ロ）は平面図を示す。
【図３】膨れ率とガス量の相関関係を表すグラフ。
【図４】膨れ率と溶接強度の相関関係を表すグラフ。
【図５】膨れ率と破断面健全部面積率との相関関係を表すグラフ。
【図６】本発明に係る第二の判定方法の実施形態の一例の手順を示すブロック図。
【図７】図６の方法の判定基準を設定するための試料の平面図。
【図８】図６の方法の判定基準を設定するためのアークスポット処理を示す簡略図。
【図９】アークスポット処理後の表面状態を示す写真。
【符号の説明】
【００３２】
１：試験用試料
１ａ：ガス量測定用試料
１ｂ：膨れ率測定用試料
２：展伸材
３：トーチ
４：溶接ビード部
５：テストピース
１０：試料
Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１０：試験領域
１１：パッチ
１２：アーク
【図１】
2005279667.tif 000003
【図２】
2005279667.tif 000004
【図３】
2005279667.tif 000005
【図４】
2005279667.tif 000006
【図５】
2005279667.tif 000007
【図６】
2005279667.tif 000008
【図７】
2005279667.tif 000009
【図８】
2005279667.tif 000010
【図９】
2005279667.tif 000011