(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方が４０００系アルミニウム合金からなり、他方が５０００系アルミニウム合金からなる２本の溶接ワイヤが１個のトーチから同時に繰り出される溶接機を使用し、母材と溶接ワイヤとの間で放電を発生させて溶接する方法であって、前記２本の溶接ワイヤの中間組成により前記母材と実質的に同一の成分系の６０００系アルミニウム合金からなる溶接金属を得ることを特徴とする溶接方法。
【請求項２】
前記２本の溶接ワイヤを溶接方向に対して前後に配置し、溶接方向の前方に位置する溶接ワイヤにより形成された溶接金属を溶接方向の後方の溶接ワイヤにより加熱して新たな溶接金属を形成することを特徴とする請求項１に記載の溶接方法。
【請求項３】
前記２本の溶接ワイヤの太さを相違させ、前記２本の溶接ワイヤの中間組成を調整することを特徴とする請求項１又は２に記載の溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、１個のトーチから２本の溶接ワイヤが同時に繰り出される溶接機を使用して溶接する方法に関し、特に、６０００系アルミニウム合金材の実質的な共金溶接が可能な溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、アルミニウム合金材のアーク溶接においては、母材と同じ合金系の溶接ワイヤを使用した共金溶接が行われている。例えば、５０００系合金（Ａｌ−Ｍｇ系合金）材同士の溶接には５０００系合金の溶接ワイヤが使用されている。しかし、６０００系合金（Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金）材同士の溶接には、伸線加工の困難性から６０００系合金の溶接ワイヤが存在しないため、４０００系又は５０００系合金の溶接ワイヤが使用されている。
【０００３】
また、近時、溶接速度の向上を目的として１つのトーチ内に２個のワイヤコンタクトチップが設けられ、２本の溶接ワイヤが同時に繰り出される溶接機が開示されている（ＷＯ９７／４５２２７）。図４はＷＯ９７／４５２２７に開示された従来の溶接機の構成を示す模式図である。
【０００４】
上述の国際公開公報に記載された従来の溶接機においては、１個の溶接トーチ５１内に２個のコンタクトチップ５２ａ及び５２ｂが配設されている。コンタクトチップ５２ａ及び５２ｂは、夫々電源５３ａ、５３ｂに接続されている。また、コンタクトチップ５２ａを通る溶接ワイヤ５４ａ及びコンタクトチップ５２ｂを通る溶接ワイヤ５４ｂが設けられており、溶接ワイヤ５４ａ及び５４ｂは、夫々スプール５５ａ、５５ｂに巻き付けられている。なお、溶接ワイヤ５４ａ及び５４ｂの直径は０．８乃至１．６ｍｍ程度である。
【０００５】
図５はＷＯ９７／４５２２７に開示された従来の溶接機を使用する際にコンタクトチップに供給される電流の変化を示すグラフ図である。図５において、実線はコンタクトチップ５２ａに供給される電流を示し、破線はコンタクトチップ５２ｂに供給される電流を示している。上述のように構成された従来の溶接機を使用する場合には、図５に示すように、コンタクトチップ５２ａ及び５２ｂに交互に電流を直流パルスとして供給する。この結果、常に溶接ワイヤ５４ａ及び５４ｂのいずれかにより溶加材が供給されることになる。
【０００６】
このような２個のコンタクトチップ５２ａ及び５２ｂを１個のトーチ５１内に配設した溶接機によれば、それまでの１個のトーチ内に１個のコンタクトチップが設けられたものにおける溶接速度が６０乃至７０ｃｍ／分程度であるのに対し、１００乃至２１０ｃｍ／分程度の溶接速度が得られる。つまり、２乃至３倍程度の速度で溶接を行うことが可能となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように溶接速度の上で優れた従来の溶接機を使用しても、６０００系合金同士の溶接には４０００系又は５０００系合金の溶接ワイヤを使用せざるを得ず共金溶接を行うことはできない。
【０００８】
また、５０００系合金を母材とし５０００系合金の溶接ワイヤを使用して共金溶接を行った場合には、スマットとよばれる黒い煤が発生してしまう。この場合、４０００系合金のワイヤを使用して溶接を行えばスマットの発生を防止することはできるが、溶接金属と母材との組成が大きく相違してしまうという問題点がある。
【０００９】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、所望の組成の溶接金属を得ることができる溶接方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る溶接方法は、一方が４０００系アルミニウム合金からなり、他方が５０００系アルミニウム合金からなる２本の溶接ワイヤが１個のトーチから同時に繰り出される溶接機を使用し、母材と溶接ワイヤとの間で放電を発生させて溶接する方法であって、前記２本の溶接ワイヤの中間組成により前記母材と実質的に同一の成分系の６０００系アルミニウム合金からなる溶接金属を得ることを特徴とする。
【００１１】
本発明においては、２本の溶接ワイヤの組成が互いに相違しているので、これらの中間の組成を備えた溶接金属を得ることができる。例えば、６０００系アルミニウム合金からなる母材に対し、４０００系アルミニウム合金からなる溶接ワイヤ及び５０００系アルミニウム合金からなる溶接ワイヤを使用して溶接を行えば、６０００系合金からなる溶接金属を得ることができ、実質的な共金溶接が行われる。このとき、母材を強度が低めの６０００系アルミニウム合金材とし、溶接金属を強度が高めの６０００系アルミニウム合金材とすることもできる。即ち、母材と実質的に同一の成分系の溶接金属とは、例えば、母材が強度が低めの６０００系アルミニウム合金であり、溶接金属が強度が高めの６０００系アルミニウム合金である場合がある。
【００１２】
なお、前記２本の溶接ワイヤを溶接方向に対して前後に配置し、溶接方向の前方に位置する溶接ワイヤにより形成された溶接金属を溶接方向の後方の溶接ワイヤにより加熱して新たな溶接金属を形成することにより、合金ワイヤの添加元素がより拡散しやすくなり、組成がより一層均一な溶接金属を得ることが可能となる。また、前記２本の溶接ワイヤの太さを相違させ、前記２本の溶接ワイヤの中間組成を調整することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例に係る溶接方法について、添付の図面を参照して具体的に説明する。本発明の実施例では、図４に示すような１個のトーチから２本の溶接ワイヤが繰り出される溶接機を使用して６０００系合金母材同士を溶接する。図１は本発明の実施例により溶接される母材を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。図２は本発明の実施例に係る溶接方法を示す平面図である。また、図３（ａ）は図２中のＡ−Ａ線に沿った断面図、（ｂ）は図２中のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【００１４】
本実施例に係る方法により溶接される母材は、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、間にスペーサ２を挟んだ２枚の６０００系アルミニウム合金板１ａ及び１ｂである。アルミニウム合金板１ｂのアルミニウム合金板１ａ上における端部３は、スペーサ２のアルミニウム合金板１ａ上における端部４よりも、例えば２ｍｍ程度張り出しており、この部分においてアルミニウム合金板１ａ及び１ｂ間にスペーサ２の厚さ分のギャップ５が形成されている。
【００１５】
本実施例においては、図４に示すような溶接機において、溶接ワイヤ５４ａとして４０００系アルミニウム合金材を使用し、溶接ワイヤ５４ｂとして５０００系アルミニウム合金材を使用する。そして、溶接ワイヤ５４ａは端部３上を移動させ、溶接ワイヤ５４ｂはアルミニウム合金板１ａ上を移動させる。このとき、図２に示すように、溶接方向１１に関し、溶接ワイヤ５４ａによる溶接位置１２が溶接ワイヤ５４ｂによる溶接位置１３より常に前方に位置するようにする。このとき、溶接ワイヤ５４ａの先端部と溶接ワイヤ５４ｂの先端部とを結ぶ直線が溶接方向１１に対して傾斜するように溶接ワイヤ５４ａ及び５４ｂの位置を設定する。
【００１６】
そして、図５に示すように、コンタクトチップ５２ａ及び５２ｂに交互に電流を供給することにより、溶接ワイヤ５４ａ及び５４ｂとアルミニウム合金板１ａ及び１ｂとの間で交互に放電を発生させる。この結果、図２及び図３（ａ）に示すように、溶接ワイヤ５４ａのみが通過した位置では、４０００系合金及び６０００系合金からなる溶接金属６が形成される。一方、溶接ワイヤ５４ａの通過後更に溶接ワイヤ５４ｂが通過した位置では、図２及び図３（ｂ）に示すように、４０００系合金、５０００系合金及び６０００系合金からなる溶接金属７が形成される。
【００１７】
このようにして本実施例により形成された溶接金属７は、Ａｌ−Ｓｉ系合金である４０００系合金からなる溶接ワイヤ５４ａの組成及びＡｌ−Ｍｇ系合金である５０００系合金からなる溶接ワイヤ５４ｂの組成を適切に選択しておけば、６０００系合金の組成又は６０００系合金に近い組成を有するものとなる。従って、実質的に共金溶接が行われたことになる。
【００１８】
なお、上述の実施例では、４０００系合金材からなる溶接ワイヤ５４ａを先行させているが、本発明はこれに限定されるものではなく、５０００系合金材からなる溶接ワイヤ５４ｂを先行させてもよい。但し、４０００系合金材からなる溶接ワイヤを使用した場合の方が、母材との間に発生する放電が強く、その部分がより高温となるため、深い溶融池が形成されて溶け込みが深くなるので、より好ましい。
【００１９】
また、２本の溶接ワイヤ５４ａ及び５４ｂの径は、得ようとする溶接金属の組成に応じて相違するものとしてもよい。例えば、Ｓｉ含有量を高めの溶接金属７を得ようとする場合には、溶接ワイヤ５４ａの径を溶接ワイヤ５４ｂのそれよりも太いものとすればよい。逆に、Ｍｇ含有量を高めの溶接金属７を得ようとする場合には、溶接ワイヤ５４ｂの径を溶接ワイヤ５４ａのそれよりも太いものとすればよい。
【００２０】
更に、２本の溶接ワイヤが、それらにより形成される溶接金属同士が重なり合って影響を及ぼし合う間隔で配置されていれば、必ずしも一方を先行させる必要はなく、溶接方向に関して同じ位置に並べて溶接を行ってもよい。この場合、溶接ワイヤの径を太くすれば、より溶接金属同士が重なり合いやすくなるので、好ましい。
【００２１】
更にまた、図４に示すような溶接機を使用した溶接方法において、溶接ワイヤの組成を異ならせたことによる効果は、母材を６０００系合金材とした場合にのみ得られるものではなく、種々の組成の母材及び溶加材を使用した場合にも効果が得られる。例えば、５０００系合金材同士を溶接する場合に、上述の実施例と同様に、先行する溶接ワイヤ５４ａを４０００系合金材とし、後方の溶接ワイヤ５４ｂを５０００系合金材として溶接を行った場合には、スマットの発生が著しく低減されるという効果が得られる。
【００２２】
なお、先行する溶接ワイヤの径を後方の溶接ワイヤのそれよりも太くした場合には、それらの組成に関係なく母材中の欠陥が排除された溶接金属を形成することができることがある。即ち、母材がアルミニウム又はアルミニウム合金のダイキャスト等の鋳物である場合、その内部にはブローホールが多数存在している。このような母材に対して、上述のように先行する溶接ワイヤの径を太くした場合には、先行する溶接ワイヤによる母材の溶融により溶融池が形成されて母材中のブローホールが消失し、引き続いて行われる他方の溶接ワイヤによる溶接により所定の余盛りが形成される。
【００２３】
このような方法により形成された溶接金属中のブローホールは、母材中のブローホールと比較すると著しく低減されている。
【００２４】
なお、従来の１個のトーチから１本の溶接ワイヤが繰り出される従来の溶接機を使用して一度形成した溶接金属上に再度溶接金属を形成しようとした場合には、２回目の溶接の際には最初の溶接により形成された溶接金属が完全に硬化しているので、割れが発生しやすい。これに対し、上述のように１個のトーチから２本の溶接ワイヤが繰り出される溶接機を使用した場合には、先行する溶接ワイヤにより形成された溶融池が完全に硬化する前にその場所に溶接金属が形成されるので、残留応力等による割れが発生しにくくなる。
【００２５】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、２本の溶接ワイヤの中間の組成を備えた溶接金属を得ることができる。例えば、６０００系アルミニウム合金製の母材に対し、４０００系アルミニウム合金製の溶接ワイヤ及び５０００系アルミニウム合金製の溶接ワイヤを使用して溶接を行えば、６０００系合金からなる溶接金属を得ることができ、実質的な共金溶接を行うことができる。
【００２６】
また、一方の溶接ワイヤを常に前方に位置させこの前方に位置する溶接ワイヤを使用して形成された溶接金属を他方の溶接ワイヤを使用して加熱し新たな溶接金属を形成することにより、合金ワイヤの添加元素がより拡散しやすくなり、組成がより一層均一な溶接金属を得ることができる。更に、２本の溶接ワイヤの太さを互いに相違させることにより、溶接金属の組成の調整を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例により溶接される母材を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図２】本発明の実施例に係る溶接方法を示す平面図である。
【図３】（ａ）は図２中のＡ−Ａ線に沿った断面図、（ｂ）は図２中のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図４】ＷＯ９７／４５２２７に開示された従来の溶接機の構成を示す模式図である。
【図５】ＷＯ９７／４５２２７に開示された従来の溶接機を使用する際にコンタクトチップに供給される電流の変化を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ；アルミニウム合金板
２；スペーサ
３、４；端部
５；ギャップ
６、７；溶接金属
１１；溶接方向
５１；トーチ
５２ａ、５２ｂ；コンタクトチップ
５３ａ、５３ｂ；電源
５４ａ、５４ｂ；溶接ワイヤ
５５ａ、５５ｂ；スプール
【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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