JP3789200B2 - フレーム構造体、溶接接合フレーム及びその溶接方法 - Google Patents
フレーム構造体、溶接接合フレーム及びその溶接方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミニウム又はアルミニウム合金（以下、総称してアルミニウムという）からなる角筒状の形材を溶接してトラック等の自動車の車体フレーム等を構成するフレーム構造体、それに使用される溶接接合フレーム及びそのフレーム構造体を製造する溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トラック等の自動車及び輸送機等の車体は、成形した鋼板端部を重ねて、その部位を抵抗スポット溶接によって接合している。このようにして組立てられたモノコック構造がトラック等の一般的な車体構造である。
【０００３】
しかし、この方法は、組立の自動化が容易であるという利点はあるものの、重ね部分が多く、構造形成上、無駄な部分がかなりあり、スリムでないことに加え、成形部材の形状が複雑で重量の増加も生じるという欠点がある。
【０００４】
これに対し、アーク溶接又はビーム溶接等により、フレームを突き合せ溶接することにより車体を組立てれば、構造的にスリムになるものの、溶接前のフレームの突合せ精度が溶接品質に大きく影響する。例えば、フレーム間にギャップが生じると溶接品質が著しく低下する。このため、フレームを拘束して組立て状態に保持するための治具が必要であり、またフレーム自体も高精度の機械加工が必要である。従って、組立の自動化が困難である。
【０００５】
また、近時、車体の軽量化のために、車体をアルミニウムで製作しようとする試みがなされている。この場合に、アルミニウムはスポット溶接性が低く、モノコック構造においては、数千点の溶接をする必要があるが、その場合に電極の消耗が大きいという難点がある。また、板材の成形性もアルミニウムは鋼よりも悪いという難点がある。
【０００６】
そこで、トラック等の自動車及び輸送機等の車体に中空のパイプ状フレームを適用するスペースフレーム構造が提案されている。図８は一般のトラックに使用されるものとして提案されたスペースフレーム構造を示す模式図である。図８に示すように、角筒状のアルミニウム製形材５１を、トラックのキャビンの形状に組立て、各角筒状形材５１同士を溶接により接合して形材５１同士が固着される。これにより、所謂スペースフレーム構造が形成され、このスペースフレーム５０を覆うように構造板が取り付けられて自動車ボディが完成する。
【０００７】
このスペースフレームを製造するためのアルミニウム製の押出成形によるフレーム同士を接合する方法としては、接合方法の特性及び継手部に対して要求される特性等を勘案して、アーク溶接法、抵抗スポット溶接法又は機械的接合方法等が実施されている。特に、強度が要求される接合部位には、輸送機分野等で実績のあるアーク溶接法、例えばＡＣ・ＴＩＧ（以下、ＴＩＧという）法又はＤＣＥＰ・ＭＩＧ（以下、ＭＩＧという）法が適用されている。
【０００８】
アルミニウムにアーク溶接を施す場合、アルミニウムの熱伝導率が高い等のために、鋼等を溶接する場合と比して、多量の熱を急速に与える必要がある。また、溶接始終端部において、ブローホール、溶込み不良及び溶接割れ等の溶接欠陥が発生しやすいという難点がある。このため、アルミニウムの溶接は困難である。
【０００９】
アルミニウム製のフレームとしては、主に隅部が直角であり、断面が口形又は田形の角筒状形材か、又は隅部に極めて小さな面取りがされている角筒状形材が使用されている。そして、この角筒状形材の寸法として肉厚が３ｍｍ程度で、１辺の長さが５０ｍｍ程度のものが使用されている。
【００１０】
図５は従来のフレームの開口部同士の突合せを示す斜視図である。また、図６（ａ）は従来の突合せ部の溶接方法の一例を示す図５の突合せ面の断面図であり、図６（ｂ）は従来の突合せ部の溶接方法の他の一例を示す図５の突合せ面の断面図である。従来の溶接接合方法の一例として、図６（ａ）に示すように、先ず、辺６１の一方の隅部６５又はその近傍においてアークスタートし、矢印１０１にて示す周方向にバックステップ法等により辺６１の他の隅部６６又はその近傍まで溶接し、クレータ処理等を施して溶接を終了する。そして、同じ方法により矢印１０２乃至１０４に沿って辺６２乃至６４を溶接する。次に、隅部６５近傍の辺６４に形成された溶接ビード上においてアークスタートし、溶接施工の観点から溶接電流を下げて、矢印１０５に沿って隅部６５にまわし溶接を施す。そして、辺６１に形成された溶接ビード上で溶接を終了する。更に、隅部６６乃至６８についても矢印１０６乃至１０８に沿って同様に溶接することにより、形材８１と８２とを溶接接合している。
【００１１】
また、他の溶接接合方法として、図６（ｂ）に示すように、先ず、辺６１の一方の隅部６５又はその近傍においてアークスタートし、矢印１１１に沿って辺６１を溶接し、隅部６６において溶接電流を下げて隅部６６をまわし溶接し、隅部６６近傍の辺６２で溶接を終了する。次に、辺６３の一方の隅部６８又はその近傍においてアークスタートし、矢印１１２に沿って辺６３を溶接し、隅部６７において溶接電流を下げて隅部６７をまわし溶接し、隅部６７近傍の辺６２で溶接を終了する。そして、隅部６６近傍の辺６２に形成された溶接ビード上において溶接スタートし、矢印１１３に沿って隅部６７近傍に形成された溶接ビード上まで溶接する。更に、隅部６８近傍の辺６３に形成された溶接ビード上において低電流で溶接スタートし、隅部６８のまわし溶接終了後に本溶接電流で矢印１１４に沿って辺６４の中央部付近まで溶接する。そして、隅部６５も隅部６８と同様の条件でまわし溶接し、矢印１１５に沿って辺６４に形成された溶接ビードまで溶接することにより、形材８１と８２とを溶接接合している。
【００１２】
なお、溶接欠陥が発生しやすい溶接始終端部の数を低減するためには、後者の溶接接合方法が好ましい。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、隅部の肉厚は辺の部分のそれよりも厚いにもかかわらず、溶接施工の観点から溶接電流を下げて隅部を溶接している。図７は図６（ａ）及び（ｂ）のＤ−Ｄ面を示す断面図である。このように、溶接電流を下げて溶接しているため、前述のいずれの従来技術においても、オーバーラップ７１が生じ、溶込みが極めて小さい溶接ビードが形成される。このような溶接欠陥は溶接欠陥の中でも溶接割れと並んで、特に強度部材の継手強度を低下させる要因となるので、回避する必要がある。
【００１４】
また、ＭＩＧ溶接においては、ＴＩＧ溶接と比して溶接速度が約４乃至６倍と極めて速く、溶接電流はワイヤの送給速度に相当し、また、溶接原理が異なり溶融部に多量の溶融金属が存在するため、小回りな動きが制約され、溶接方向の急激な変化には対応しづらい。更に、溶込みの量もＴＩＧ溶接と比して少なくなる。このため、ＭＩＧ溶接は隅部でのまわし溶接には適さない。
【００１５】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、溶接作業性を向上することができ、隅部において良好な溶込みを得ることができる溶接接合フレーム、その溶接方法及びそれにより構成されたフレーム構造体を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るフレーム構造体は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる角筒状のフレームであって肉厚が２乃至４ｍｍであり、その少なくとも１端部はその長手方向に垂直な端面を有するフレームを溶接接合した突合せ継手及び／又はＴ型継手により構成されたフレーム構造体において、前記フレームの各隅部の外面及び内面には面取が設けられ、各隅部の肉厚が側壁部の肉厚と等しく、各隅部の内面の面取の半径が肉厚を超えていることを特徴とする。
【００１７】
本発明に係るフレーム構造体においては、隅部に適切な面取が設けられた溶接接合フレームを使用してフレーム構造体が構成されているので、溶接電流を一定にして溶接し組立てることが可能であり、隅部での溶接方向の変化を緩和できるので、溶接作業性が向上する。
【００１８】
本発明に係る溶接接合フレームの溶接方法は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる角筒状をなし肉厚が２乃至４ｍｍであり、その少なくとも１端部はその長手方向に垂直な端面を有する１対のフレームであって、その少なくとも１方はその各隅部の外面及び内面に面取が設けられ、前記隅部の肉厚が側壁部の肉厚と等しく、前記隅部の内面の面取の半径は肉厚を超えているものを、前記１端部同士で突合せ、前記隅部で溶接を停止することなく前記突合せ端部を溶接することを特徴とする。
【００１９】
本発明に係る他の溶接接合フレームの溶接方法は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる角筒状をなし肉厚が２乃至４ｍｍである第１溶接接合フレームの側壁に、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる角筒状をなし肉厚が２乃至４ｍｍであり、その少なくとも１端部はその長手方向に垂直な端面を有し、各隅部の外面及び内面には面取が設けられ、前記隅部の肉厚が側壁部の肉厚と等しく、前記隅部の内面の面取の半径は肉厚を超えている第２溶接接合フレームの前記端面を当接させ、前記第２溶接接合フレームの前記端面と前記第１溶接接合フレームの前記側壁とを、前記隅部で溶接を停止することなく溶接してＴ型継手を形成することを特徴とする。
【００２０】
本発明に係る更に他の溶接接合フレームの溶接方法は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる角筒状をなし肉厚が２乃至４ｍｍであり、各隅部の外面及び内面には面取が設けられ、前記隅部の肉厚が側壁部の肉厚と等しく、前記隅部の内面の面取の半径は肉厚を超えて８ｍｍ以下である第１溶接接合フレームの側壁に、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる角筒状をなし肉厚が２乃至４ｍｍであり、その少なくとも１端部はその長手方向に垂直な端面を有し、各隅部の外面及び内面には面取が設けられ、前記隅部の肉厚が側壁部の肉厚と等しく、前記隅部の内面の面取の半径は肉厚を超えて８ｍｍ以下である第２溶接接合フレームの前記端面を当接させ、前記第２溶接接合フレームの前記端面と前記第１溶接接合フレームの前記側壁とを、前記隅部で溶接を停止することなくＭＩＧ溶接してＴ型継手を形成することを特徴とする。
【００２１】
本発明に係る他の溶接接合フレームの溶接方法は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる角筒状をなし肉厚が２乃至４ｍｍであり、各隅部の外面及び内面には面取が設けられ、前記隅部の肉厚が側壁部の肉厚と等しく、前記隅部の内面の面取の半径は肉厚を超えて１０ｍｍ以下である第１溶接接合フレームの側壁に、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる角筒状をなし肉厚が２乃至４ｍｍであり、その少なくとも１端部はその長手方向に垂直な端面を有し、各隅部の外面及び内面には面取が設けられ、前記隅部の肉厚が側壁部の肉厚と等しく、前記隅部の内面の面取の半径は肉厚を超えて１０ｍｍ以下である第２溶接接合フレームの前記端面を当接させ、前記第２溶接接合フレームの前記端面と前記第１溶接接合フレームの前記側壁とを、前記隅部で溶接を停止することなくＴＩＧ溶接してＴ型継手を形成することを特徴とする。
【００２２】
本発明方法においては、隅部に適切な面取が設けられた溶接接合フレームを使用して溶接接合しているので、溶接電流を一定にして溶接することが可能であり、隅部での溶接方向の変化を緩和できる。このため、溶接トーチの狙いを定め直すことなく、また隅部で連続してまわし溶接を行うことができ、溶接作業性が向上する。更に、隅部でのまわし溶接が極めて容易となるので、隅部及びその近傍での溶接始終端部の処理を避けることができ良好な溶込みを得ることができる。また、適切な面取が設けられた１対の溶接接合フレーム同士を溶接接合する場合には、常に開先中心をトーチ狙いとして溶接できるので、更に溶接作業性が向上する。
【００２３】
本発明に係る溶接接合フレームは、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる角筒状をなし肉厚が２乃至４ｍｍであり、その少なくとも１端部はその長手方向に垂直な端面を有する突合せ継手用又はＴ型継手用の溶接接合フレームにおいて、その各隅部の外面及び内面には面取が設けられ、各隅部の肉厚が側壁部の肉厚と等しく、各隅部の内面の面取の半径が肉厚を超えていることを特徴とする。なお、前記面取の半径は、１０ｍｍ以下であることが望ましい。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施例について、添付の図面を参照して詳しく説明する。図１（ａ）乃至（ｃ）は本発明の第１の実施例に係る溶接方法を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は（ｂ）の溶接後のＡ−Ａ面を示す断面図である。本実施例においては、先ず、角筒状の肉厚が２乃至４ｍｍであるアルミニウム製形材１及び形材２を押出成形する。形材１及び形材２には隅部３の外面及び内面に面取が形成されている。そして、隅部３の肉厚は側壁部４のそれと等しく２乃至４ｍｍであり、形材全体の肉厚は均一である。また、隅部３の内面の面取は、その半径をその肉厚を超えて設けられている。更に、形材１及び形材２の夫々少なくとも１方の端部にはその長手方向に垂直な端面が形成されている。次に、形材１及び形材２のその長手方向に垂直な端面同士を隅部同士が整合するように突合せ、溶接トーチを突合せ面５に沿って一周させ形材１と形材２とを溶接接合する。
【００２５】
溶接接合フレームに関する数値限定理由について説明する。
【００２６】
肉厚：２乃至４ｍｍ
肉厚が２ｍｍ未満であると、溶接構造材として十分な強度が得られない。一方、肉厚が４ｍｍを超えると、十分な溶込みを確保するために溶接側に開先角度を設けて溶接する必要があり工程が増加する。従って、肉厚は２乃至４ｍｍとする。
【００２７】
内面の面取の半径：肉厚を超える
内面の面取の半径が肉厚以下であると、隅部の溶接の際に溶接方向を急激に変化させる必要があり溶接作業性が低下する。従って、内面の面取の半径は肉厚を超えるものとする。
【００２８】
本実施例においては、隅部３に適切な面取が設けられた形材同士を溶接接合しているので、隅部を溶接する際に溶接電流を調節する必要がなくなると共に、溶接方向の変化が緩和される。そして、隅部３でのまわし溶接が極めて容易となるので、隅部３又はその近傍での溶接始終端部の処理が避けられる。このため、図１（ｃ）に示すように、オーバーラップが生じず、良好な溶込み６を得ることができる。
【００２９】
なお、突合される面は開口部を有する端面に制限されるものではない。図４（ａ）及び（ｂ）は側壁同士を突合せた例を示す図であり、（ａ）は双方の形材に面取が施された場合を示す断面図であり、（ｂ）は一方の形材のみに面取が施された場合を示す断面図である。図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、側壁同士を突合せ溶接接合した場合にも、良好な溶込み３６が形成される。
【００３０】
図２（ａ）乃至（ｃ）は本発明の第２の実施例に係る溶接方法を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ｂ）の溶接後のＢ−Ｂ面を示す断面図である。本実施例においては、先ず、角筒状の肉厚が２乃至４ｍｍであるアルミニウム製第１形材１１及びアルミニウム製第２形材１２を押出成形する。第１形材１１の形状はその断面において、外面及び内面が正方形である。一方、第２形材１２は形材１及び形材２と同様の形状を有する。次に、第１形材１１の側壁に第２形材１２のその長手方向に垂直な端面を当接させてＴ型継手の配置とし、溶接トーチを突合せ面１５に沿って一周させることにより第１形材１１と第２形材１２とを溶接接合する。
【００３１】
本実施例においては、各隅部に適切な面取が設けられた第２形材１２を第１形材１１の側壁に当接させてＴ型継手を形成し溶接接合しているので、図２（ｃ）に示すように、フレア部においても第１の実施例と同様に良好な溶込み１６を得ることができる。
【００３２】
図３（ａ）乃至（ｃ）は本発明の第３の実施例に係る溶接方法を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ｂ）の溶接後のＣ−Ｃ面を示す断面図である。本実施例においては、先ず、角筒状の肉厚が２乃至４ｍｍであるアルミニウム製第１形材２１及びアルミニウム製第２形材２２を押出成形する。第１形材２１及び第２形材２２の肉厚は形材１及び形材２と同様であり、各隅部の内面の面取は、その半径をその肉厚を超えて８ｍｍ以下として設けられている。次に、第１形材２１の側壁に第２形材２２のその長手方向に垂直な端面を当接させＴ型継手とし、溶接トーチを突合せ面２５に沿って一周させ第１形材２１と第２形材２２とを溶接接合する。
【００３３】
Ｔ型継手に使用される双方の形材に面取が施されている場合、内面の面取の半径は肉厚よりも大きく１０ｍｍ以下とする。内面の面取の半径が肉厚以下であると、隅部の溶接の際に溶接方向を急激に変化させる必要があり溶接作業性が低下する。一方、内面の面取の半径が１０ｍｍを超えると、ギャップが大きくなり溶接ビードの形成が困難となる。従って、Ｔ型継手に使用される双方の形材に面取が施されている場合、内面の面取の半径は肉厚よりも大きく１０ｍｍ以下とする。
【００３４】
本実施例においては、各隅部に適切な面取が設けられた第１形材２１及び第２形材２２を使用して、第２形材２２を第１形材２１の側壁に当接させてＴ型継手を形成し溶接接合しているので、図３（ｃ）に示すように、ギャップにおいても第２の実施例と同様に良好な溶込み２６を得ることができる。
【００３５】
前述のような溶接接合フレーム同士を溶接接合してフレーム構造体を組立てることにより、溶接作業性が向上するので、良好な溶込みを有するフレーム構造体が得られる。
【００３６】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、その特許請求の範囲から外れる比較例と比較して具体的に説明する。
【００３７】
先ず、試験材としてＡ６Ｎ０１Ｓ−Ｔ５材を使用して、側壁部の肉厚が３ｍｍで表１に示す内面の面取半径Ｒｏを有し、断面における１辺の長さが５０ｍｍの角筒状押出形材を作製した。
【００３８】
【表１】
【００３９】
第１実施例
本実施例においては、上記表１の角筒状押出形材において、下記表２に示す組み合わせで図１（ａ）に示すように開口部同士を突合せ、溶加材として直径が３．２ｍｍのＡ５３５６ＢＹ及び線形径が１．２ｍｍのＡ５３５６ＷＹを使用して、手動のＴＩＧ溶接又は半自動のＭＩＧ溶接を行った。このとき、ＴＩＧ溶接においては、溶接電流を１２０乃至１５０Ａとし、溶接速度を１０乃至３０ｃｍ／分とした。また、ＭＩＧ溶接においては、溶接電流を１４０乃至１６０Ａとし、溶接電圧を２０乃至２２Ｖとし、溶接速度を５０乃至８０ｃｍ／分とした。
【００４０】
【表２】
【００４１】
そして、溶接作業性を評価した。この結果を表３に示す。なお、表３において、◎は特に良好であることを示し、○は良好であることを示し、×は不良であることを示している。
【００４２】
【表３】
【００４３】
上記表３に示すように、実施例１乃至１２においては、本発明で規定した範囲内の面取が設けられた形材を使用して溶接しているので、溶接電流を下げずにまわし溶接することが可能となり、溶接作業性が優れている。特に、ＴＩＧ溶接においては、Ｒｏが４ｍｍ以上の形材を使用した場合に、ＭＩＧ溶接においては、Ｒｏが６ｍｍ以上の形材を使用した場合に極めて改善効果が高くなる。
【００４４】
一方、比較例３３においては、面取が施されていない形材を使用して溶接したので、溶接作業性が劣っている。
【００４５】
第２実施例
本実施例においては、上記表１の角筒状押出形材において、第１形材としてＲｏ０を使用し、第２形材として表４に示す押出形材を使用して図２（ａ）に示すようにＴ型継手を形成し、溶加材として直径が３．２ｍｍのＡ５３５６ＢＹ及び線径が１．２ｍｍのＡ５３５６ＷＹを使用して、手動のＴＩＧ溶接又は半自動のＭＩＧ溶接を行った。このとき、ＴＩＧ溶接においては、溶接電流を１６０乃至１９０Ａとし、溶接速度を１０乃至３０ｃｍ／分とした。また、ＭＩＧ溶接においては、溶接電流を１４０乃至１９０Ａとし、溶接電圧を２０乃至２２Ｖとし、溶接速度を５０乃至８０ｃｍ／分とした。
【００４６】
【表４】
【００４７】
そして、溶接作業性を評価した。この結果を表５に示す。なお、表５において、◎は特に良好であることを示し、○は良好であることを示し、×は不良であることを示している。
【００４８】
【表５】
【００４９】
上記表５に示すように、実施例１３乃至１８においては、本発明で規定した範囲内の面取が設けられた形材を第２形材として使用して溶接しているので、溶接作業性が優れている。第１実施例と同様に、特に、ＴＩＧ溶接においては、Ｒｏが４ｍｍ以上の形材を使用した場合に、ＭＩＧ溶接においては、Ｒｏが６ｍｍ以上の形材を使用した場合に極めて改善効果が高くなる。
【００５０】
一方、比較例３４においては、面取が施されていない形材を第２形材として使用して溶接したので、溶接作業性が劣っている。
【００５１】
第３実施例
本実施例においては、上記表１の角筒状押出形材において、下記表６に示す組み合わせで図３（ａ）に示すようにＴ型継手を形成し、溶加材として直径が３．２ｍｍのＡ５３５６ＢＹ及び線径が１．２ｍｍのＡ５３５６ＷＹを使用して、手動のＴＩＧ溶接を行った。このとき、溶接電流を１６０乃至１９０Ａとし、溶接速度を１０乃至３０ｃｍ／分とした。
【００５２】
【表６】
【００５３】
そして、溶接作業性を評価した。この結果を表７に示す。なお、表７において、◎は特に良好であることを示し、○は良好であることを示し、×は不良であることを示している。
【００５４】
【表７】
【００５５】
上記表７に示すように、実施例１９乃至２６においては、本発明で規定した範囲内の面取が設けられた形材を第１形材及び第２形材として使用して溶接しているので、溶接作業性が優れている。特に、Ｒｏが４ｍｍ乃至８ｍｍの形材を使用した場合に、極めて改善効果が高くなる。
【００５６】
一方、比較例３５においては、本発明範囲から更に外れる面取が施された形材を使用して溶接しているので、溶接作業性が劣っている。
【００５７】
比較例３６においては、面取が施されていない形材を使用して溶接したので、溶接作業性が劣っている。
【００５８】
第４実施例
本実施例においては、上記表１の角筒状押出形材において、下記表８に示す組み合わせで図３（ａ）に示すようにＴ型継手を形成し、溶加材として直径が３．２ｍｍのＡ５３５６ＢＹ及び線径が１．２ｍｍのＡ５３５６ＷＹを使用して、半自動のＭＩＧ溶接を行った。このとき、溶接電流を１４０乃至１９０Ａとし、溶接電圧を２０乃至２２Ｖとし、溶接速度を５０乃至８０ｃｍ／分とした。
【００５９】
【表８】
【００６０】
そして、溶接作業性を評価した。この結果を表９に示す。なお、表９において、◎は特に良好であることを示し、○は良好であることを示し、×は不良であることを示している。
【００６１】
【表９】
【００６２】
上記表９に示すように、実施例２７乃至３２においては、本発明で規定した範囲内の面取が設けられた形材を第１形材及び第２形材として使用して溶接しているので、溶接作業性が優れている。特に、Ｒｏが５ｍｍ乃至７ｍｍ以下の形材を使用した場合に極めて改善効果が高くなる。
【００６３】
一方、比較例３７においては、本発明範囲から外れる面取が施された形材を使用して溶接しているので、溶接作業性が劣っている。
【００６４】
比較例３８においては、面取が施されていない形材を使用して溶接したので、溶接作業性が劣っている。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、隅部に適切な面取が施された角筒状形材を使用して溶接接合しているので、隅部においても溶接電流を一定にして溶接することが可能であり、溶接方向の変化が緩和されるので、溶接作業性が向上する。更に、隅部でのまわし溶接が極めて容易となるので、隅部及びその近傍での溶接始終端部の処理を避けることができ良好な溶込みを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係る溶接方法を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は（ｂ）の溶接後のＡ−Ａ面を示す断面図である。
【図２】本発明の第２の実施例に係る溶接方法を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ｂ）の溶接後のＢ−Ｂ面を示す断面図である。
【図３】本発明の第３の実施例に係る溶接方法を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ｂ）の溶接後のＣ−Ｃ面を示す断面図である。
【図４】側壁同士を突合せた例を示す図であり、（ａ）は双方の形材に面取が施された場合を示す断面図であり、（ｂ）は一方の形材のみに面取が施された場合を示す断面図である。
【図５】従来のフレームの開口部同士の突合せを示す斜視図である。
【図６】従来の突合せ部の溶接方法を示す図であり、（ａ）は一例を示す図５の突合せ面の断面図であり、図５（ｂ）は他の一例を示す図８の突合せ面の断面図である。
【図７】図６（ａ）及び（ｂ）のＤ−Ｄ面を示す断面図である。
【図８】一般のトラックに使用されるものとして提案されたスペースフレーム構造を示す模式図である。
【符号の説明】
１、２、１１、１２、２１、２２、５１、８１、８２；形材
３、６５、６６、６７、６８；隅部
４；側壁部
５、１５、２５；突合せ面
６、１６、２６、３６；溶込み
５０；スペースフレーム
６１、６２、６３、６４；辺
７１；オーバーラップ
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミニウム又はアルミニウム合金（以下、総称してアルミニウムという）からなる角筒状の形材を溶接してトラック等の自動車の車体フレーム等を構成するフレーム構造体、それに使用される溶接接合フレーム及びそのフレーム構造体を製造する溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トラック等の自動車及び輸送機等の車体は、成形した鋼板端部を重ねて、その部位を抵抗スポット溶接によって接合している。このようにして組立てられたモノコック構造がトラック等の一般的な車体構造である。
【０００３】
しかし、この方法は、組立の自動化が容易であるという利点はあるものの、重ね部分が多く、構造形成上、無駄な部分がかなりあり、スリムでないことに加え、成形部材の形状が複雑で重量の増加も生じるという欠点がある。
【０００４】
これに対し、アーク溶接又はビーム溶接等により、フレームを突き合せ溶接することにより車体を組立てれば、構造的にスリムになるものの、溶接前のフレームの突合せ精度が溶接品質に大きく影響する。例えば、フレーム間にギャップが生じると溶接品質が著しく低下する。このため、フレームを拘束して組立て状態に保持するための治具が必要であり、またフレーム自体も高精度の機械加工が必要である。従って、組立の自動化が困難である。
【０００５】
また、近時、車体の軽量化のために、車体をアルミニウムで製作しようとする試みがなされている。この場合に、アルミニウムはスポット溶接性が低く、モノコック構造においては、数千点の溶接をする必要があるが、その場合に電極の消耗が大きいという難点がある。また、板材の成形性もアルミニウムは鋼よりも悪いという難点がある。
【０００６】
そこで、トラック等の自動車及び輸送機等の車体に中空のパイプ状フレームを適用するスペースフレーム構造が提案されている。図８は一般のトラックに使用されるものとして提案されたスペースフレーム構造を示す模式図である。図８に示すように、角筒状のアルミニウム製形材５１を、トラックのキャビンの形状に組立て、各角筒状形材５１同士を溶接により接合して形材５１同士が固着される。これにより、所謂スペースフレーム構造が形成され、このスペースフレーム５０を覆うように構造板が取り付けられて自動車ボディが完成する。
【０００７】
このスペースフレームを製造するためのアルミニウム製の押出成形によるフレーム同士を接合する方法としては、接合方法の特性及び継手部に対して要求される特性等を勘案して、アーク溶接法、抵抗スポット溶接法又は機械的接合方法等が実施されている。特に、強度が要求される接合部位には、輸送機分野等で実績のあるアーク溶接法、例えばＡＣ・ＴＩＧ（以下、ＴＩＧという）法又はＤＣＥＰ・ＭＩＧ（以下、ＭＩＧという）法が適用されている。
【０００８】
アルミニウムにアーク溶接を施す場合、アルミニウムの熱伝導率が高い等のために、鋼等を溶接する場合と比して、多量の熱を急速に与える必要がある。また、溶接始終端部において、ブローホール、溶込み不良及び溶接割れ等の溶接欠陥が発生しやすいという難点がある。このため、アルミニウムの溶接は困難である。
【０００９】
アルミニウム製のフレームとしては、主に隅部が直角であり、断面が口形又は田形の角筒状形材か、又は隅部に極めて小さな面取りがされている角筒状形材が使用されている。そして、この角筒状形材の寸法として肉厚が３ｍｍ程度で、１辺の長さが５０ｍｍ程度のものが使用されている。
【００１０】
図５は従来のフレームの開口部同士の突合せを示す斜視図である。また、図６（ａ）は従来の突合せ部の溶接方法の一例を示す図５の突合せ面の断面図であり、図６（ｂ）は従来の突合せ部の溶接方法の他の一例を示す図５の突合せ面の断面図である。従来の溶接接合方法の一例として、図６（ａ）に示すように、先ず、辺６１の一方の隅部６５又はその近傍においてアークスタートし、矢印１０１にて示す周方向にバックステップ法等により辺６１の他の隅部６６又はその近傍まで溶接し、クレータ処理等を施して溶接を終了する。そして、同じ方法により矢印１０２乃至１０４に沿って辺６２乃至６４を溶接する。次に、隅部６５近傍の辺６４に形成された溶接ビード上においてアークスタートし、溶接施工の観点から溶接電流を下げて、矢印１０５に沿って隅部６５にまわし溶接を施す。そして、辺６１に形成された溶接ビード上で溶接を終了する。更に、隅部６６乃至６８についても矢印１０６乃至１０８に沿って同様に溶接することにより、形材８１と８２とを溶接接合している。
【００１１】
また、他の溶接接合方法として、図６（ｂ）に示すように、先ず、辺６１の一方の隅部６５又はその近傍においてアークスタートし、矢印１１１に沿って辺６１を溶接し、隅部６６において溶接電流を下げて隅部６６をまわし溶接し、隅部６６近傍の辺６２で溶接を終了する。次に、辺６３の一方の隅部６８又はその近傍においてアークスタートし、矢印１１２に沿って辺６３を溶接し、隅部６７において溶接電流を下げて隅部６７をまわし溶接し、隅部６７近傍の辺６２で溶接を終了する。そして、隅部６６近傍の辺６２に形成された溶接ビード上において溶接スタートし、矢印１１３に沿って隅部６７近傍に形成された溶接ビード上まで溶接する。更に、隅部６８近傍の辺６３に形成された溶接ビード上において低電流で溶接スタートし、隅部６８のまわし溶接終了後に本溶接電流で矢印１１４に沿って辺６４の中央部付近まで溶接する。そして、隅部６５も隅部６８と同様の条件でまわし溶接し、矢印１１５に沿って辺６４に形成された溶接ビードまで溶接することにより、形材８１と８２とを溶接接合している。
【００１２】
なお、溶接欠陥が発生しやすい溶接始終端部の数を低減するためには、後者の溶接接合方法が好ましい。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、隅部の肉厚は辺の部分のそれよりも厚いにもかかわらず、溶接施工の観点から溶接電流を下げて隅部を溶接している。図７は図６（ａ）及び（ｂ）のＤ−Ｄ面を示す断面図である。このように、溶接電流を下げて溶接しているため、前述のいずれの従来技術においても、オーバーラップ７１が生じ、溶込みが極めて小さい溶接ビードが形成される。このような溶接欠陥は溶接欠陥の中でも溶接割れと並んで、特に強度部材の継手強度を低下させる要因となるので、回避する必要がある。
【００１４】
また、ＭＩＧ溶接においては、ＴＩＧ溶接と比して溶接速度が約４乃至６倍と極めて速く、溶接電流はワイヤの送給速度に相当し、また、溶接原理が異なり溶融部に多量の溶融金属が存在するため、小回りな動きが制約され、溶接方向の急激な変化には対応しづらい。更に、溶込みの量もＴＩＧ溶接と比して少なくなる。このため、ＭＩＧ溶接は隅部でのまわし溶接には適さない。
【００１５】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、溶接作業性を向上することができ、隅部において良好な溶込みを得ることができる溶接接合フレーム、その溶接方法及びそれにより構成されたフレーム構造体を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るフレーム構造体は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる角筒状のフレームであって肉厚が２乃至４ｍｍであり、その少なくとも１端部はその長手方向に垂直な端面を有するフレームを溶接接合した突合せ継手及び／又はＴ型継手により構成されたフレーム構造体において、前記フレームの各隅部の外面及び内面には面取が設けられ、各隅部の肉厚が側壁部の肉厚と等しく、各隅部の内面の面取の半径が肉厚を超えていることを特徴とする。
【００１７】
本発明に係るフレーム構造体においては、隅部に適切な面取が設けられた溶接接合フレームを使用してフレーム構造体が構成されているので、溶接電流を一定にして溶接し組立てることが可能であり、隅部での溶接方向の変化を緩和できるので、溶接作業性が向上する。
【００１８】
本発明に係る溶接接合フレームの溶接方法は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる角筒状をなし肉厚が２乃至４ｍｍであり、その少なくとも１端部はその長手方向に垂直な端面を有する１対のフレームであって、その少なくとも１方はその各隅部の外面及び内面に面取が設けられ、前記隅部の肉厚が側壁部の肉厚と等しく、前記隅部の内面の面取の半径は肉厚を超えているものを、前記１端部同士で突合せ、前記隅部で溶接を停止することなく前記突合せ端部を溶接することを特徴とする。
【００１９】
本発明に係る他の溶接接合フレームの溶接方法は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる角筒状をなし肉厚が２乃至４ｍｍである第１溶接接合フレームの側壁に、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる角筒状をなし肉厚が２乃至４ｍｍであり、その少なくとも１端部はその長手方向に垂直な端面を有し、各隅部の外面及び内面には面取が設けられ、前記隅部の肉厚が側壁部の肉厚と等しく、前記隅部の内面の面取の半径は肉厚を超えている第２溶接接合フレームの前記端面を当接させ、前記第２溶接接合フレームの前記端面と前記第１溶接接合フレームの前記側壁とを、前記隅部で溶接を停止することなく溶接してＴ型継手を形成することを特徴とする。
【００２０】
本発明に係る更に他の溶接接合フレームの溶接方法は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる角筒状をなし肉厚が２乃至４ｍｍであり、各隅部の外面及び内面には面取が設けられ、前記隅部の肉厚が側壁部の肉厚と等しく、前記隅部の内面の面取の半径は肉厚を超えて８ｍｍ以下である第１溶接接合フレームの側壁に、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる角筒状をなし肉厚が２乃至４ｍｍであり、その少なくとも１端部はその長手方向に垂直な端面を有し、各隅部の外面及び内面には面取が設けられ、前記隅部の肉厚が側壁部の肉厚と等しく、前記隅部の内面の面取の半径は肉厚を超えて８ｍｍ以下である第２溶接接合フレームの前記端面を当接させ、前記第２溶接接合フレームの前記端面と前記第１溶接接合フレームの前記側壁とを、前記隅部で溶接を停止することなくＭＩＧ溶接してＴ型継手を形成することを特徴とする。
【００２１】
本発明に係る他の溶接接合フレームの溶接方法は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる角筒状をなし肉厚が２乃至４ｍｍであり、各隅部の外面及び内面には面取が設けられ、前記隅部の肉厚が側壁部の肉厚と等しく、前記隅部の内面の面取の半径は肉厚を超えて１０ｍｍ以下である第１溶接接合フレームの側壁に、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる角筒状をなし肉厚が２乃至４ｍｍであり、その少なくとも１端部はその長手方向に垂直な端面を有し、各隅部の外面及び内面には面取が設けられ、前記隅部の肉厚が側壁部の肉厚と等しく、前記隅部の内面の面取の半径は肉厚を超えて１０ｍｍ以下である第２溶接接合フレームの前記端面を当接させ、前記第２溶接接合フレームの前記端面と前記第１溶接接合フレームの前記側壁とを、前記隅部で溶接を停止することなくＴＩＧ溶接してＴ型継手を形成することを特徴とする。
【００２２】
本発明方法においては、隅部に適切な面取が設けられた溶接接合フレームを使用して溶接接合しているので、溶接電流を一定にして溶接することが可能であり、隅部での溶接方向の変化を緩和できる。このため、溶接トーチの狙いを定め直すことなく、また隅部で連続してまわし溶接を行うことができ、溶接作業性が向上する。更に、隅部でのまわし溶接が極めて容易となるので、隅部及びその近傍での溶接始終端部の処理を避けることができ良好な溶込みを得ることができる。また、適切な面取が設けられた１対の溶接接合フレーム同士を溶接接合する場合には、常に開先中心をトーチ狙いとして溶接できるので、更に溶接作業性が向上する。
【００２３】
本発明に係る溶接接合フレームは、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる角筒状をなし肉厚が２乃至４ｍｍであり、その少なくとも１端部はその長手方向に垂直な端面を有する突合せ継手用又はＴ型継手用の溶接接合フレームにおいて、その各隅部の外面及び内面には面取が設けられ、各隅部の肉厚が側壁部の肉厚と等しく、各隅部の内面の面取の半径が肉厚を超えていることを特徴とする。なお、前記面取の半径は、１０ｍｍ以下であることが望ましい。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施例について、添付の図面を参照して詳しく説明する。図１（ａ）乃至（ｃ）は本発明の第１の実施例に係る溶接方法を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は（ｂ）の溶接後のＡ−Ａ面を示す断面図である。本実施例においては、先ず、角筒状の肉厚が２乃至４ｍｍであるアルミニウム製形材１及び形材２を押出成形する。形材１及び形材２には隅部３の外面及び内面に面取が形成されている。そして、隅部３の肉厚は側壁部４のそれと等しく２乃至４ｍｍであり、形材全体の肉厚は均一である。また、隅部３の内面の面取は、その半径をその肉厚を超えて設けられている。更に、形材１及び形材２の夫々少なくとも１方の端部にはその長手方向に垂直な端面が形成されている。次に、形材１及び形材２のその長手方向に垂直な端面同士を隅部同士が整合するように突合せ、溶接トーチを突合せ面５に沿って一周させ形材１と形材２とを溶接接合する。
【００２５】
溶接接合フレームに関する数値限定理由について説明する。
【００２６】
肉厚：２乃至４ｍｍ
肉厚が２ｍｍ未満であると、溶接構造材として十分な強度が得られない。一方、肉厚が４ｍｍを超えると、十分な溶込みを確保するために溶接側に開先角度を設けて溶接する必要があり工程が増加する。従って、肉厚は２乃至４ｍｍとする。
【００２７】
内面の面取の半径：肉厚を超える
内面の面取の半径が肉厚以下であると、隅部の溶接の際に溶接方向を急激に変化させる必要があり溶接作業性が低下する。従って、内面の面取の半径は肉厚を超えるものとする。
【００２８】
本実施例においては、隅部３に適切な面取が設けられた形材同士を溶接接合しているので、隅部を溶接する際に溶接電流を調節する必要がなくなると共に、溶接方向の変化が緩和される。そして、隅部３でのまわし溶接が極めて容易となるので、隅部３又はその近傍での溶接始終端部の処理が避けられる。このため、図１（ｃ）に示すように、オーバーラップが生じず、良好な溶込み６を得ることができる。
【００２９】
なお、突合される面は開口部を有する端面に制限されるものではない。図４（ａ）及び（ｂ）は側壁同士を突合せた例を示す図であり、（ａ）は双方の形材に面取が施された場合を示す断面図であり、（ｂ）は一方の形材のみに面取が施された場合を示す断面図である。図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、側壁同士を突合せ溶接接合した場合にも、良好な溶込み３６が形成される。
【００３０】
図２（ａ）乃至（ｃ）は本発明の第２の実施例に係る溶接方法を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ｂ）の溶接後のＢ−Ｂ面を示す断面図である。本実施例においては、先ず、角筒状の肉厚が２乃至４ｍｍであるアルミニウム製第１形材１１及びアルミニウム製第２形材１２を押出成形する。第１形材１１の形状はその断面において、外面及び内面が正方形である。一方、第２形材１２は形材１及び形材２と同様の形状を有する。次に、第１形材１１の側壁に第２形材１２のその長手方向に垂直な端面を当接させてＴ型継手の配置とし、溶接トーチを突合せ面１５に沿って一周させることにより第１形材１１と第２形材１２とを溶接接合する。
【００３１】
本実施例においては、各隅部に適切な面取が設けられた第２形材１２を第１形材１１の側壁に当接させてＴ型継手を形成し溶接接合しているので、図２（ｃ）に示すように、フレア部においても第１の実施例と同様に良好な溶込み１６を得ることができる。
【００３２】
図３（ａ）乃至（ｃ）は本発明の第３の実施例に係る溶接方法を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ｂ）の溶接後のＣ−Ｃ面を示す断面図である。本実施例においては、先ず、角筒状の肉厚が２乃至４ｍｍであるアルミニウム製第１形材２１及びアルミニウム製第２形材２２を押出成形する。第１形材２１及び第２形材２２の肉厚は形材１及び形材２と同様であり、各隅部の内面の面取は、その半径をその肉厚を超えて８ｍｍ以下として設けられている。次に、第１形材２１の側壁に第２形材２２のその長手方向に垂直な端面を当接させＴ型継手とし、溶接トーチを突合せ面２５に沿って一周させ第１形材２１と第２形材２２とを溶接接合する。
【００３３】
Ｔ型継手に使用される双方の形材に面取が施されている場合、内面の面取の半径は肉厚よりも大きく１０ｍｍ以下とする。内面の面取の半径が肉厚以下であると、隅部の溶接の際に溶接方向を急激に変化させる必要があり溶接作業性が低下する。一方、内面の面取の半径が１０ｍｍを超えると、ギャップが大きくなり溶接ビードの形成が困難となる。従って、Ｔ型継手に使用される双方の形材に面取が施されている場合、内面の面取の半径は肉厚よりも大きく１０ｍｍ以下とする。
【００３４】
本実施例においては、各隅部に適切な面取が設けられた第１形材２１及び第２形材２２を使用して、第２形材２２を第１形材２１の側壁に当接させてＴ型継手を形成し溶接接合しているので、図３（ｃ）に示すように、ギャップにおいても第２の実施例と同様に良好な溶込み２６を得ることができる。
【００３５】
前述のような溶接接合フレーム同士を溶接接合してフレーム構造体を組立てることにより、溶接作業性が向上するので、良好な溶込みを有するフレーム構造体が得られる。
【００３６】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、その特許請求の範囲から外れる比較例と比較して具体的に説明する。
【００３７】
先ず、試験材としてＡ６Ｎ０１Ｓ−Ｔ５材を使用して、側壁部の肉厚が３ｍｍで表１に示す内面の面取半径Ｒｏを有し、断面における１辺の長さが５０ｍｍの角筒状押出形材を作製した。
【００３８】
【表１】
第１実施例
本実施例においては、上記表１の角筒状押出形材において、下記表２に示す組み合わせで図１（ａ）に示すように開口部同士を突合せ、溶加材として直径が３．２ｍｍのＡ５３５６ＢＹ及び線形径が１．２ｍｍのＡ５３５６ＷＹを使用して、手動のＴＩＧ溶接又は半自動のＭＩＧ溶接を行った。このとき、ＴＩＧ溶接においては、溶接電流を１２０乃至１５０Ａとし、溶接速度を１０乃至３０ｃｍ／分とした。また、ＭＩＧ溶接においては、溶接電流を１４０乃至１６０Ａとし、溶接電圧を２０乃至２２Ｖとし、溶接速度を５０乃至８０ｃｍ／分とした。
【００４０】
【表２】
そして、溶接作業性を評価した。この結果を表３に示す。なお、表３において、◎は特に良好であることを示し、○は良好であることを示し、×は不良であることを示している。
【００４２】
【表３】
上記表３に示すように、実施例１乃至１２においては、本発明で規定した範囲内の面取が設けられた形材を使用して溶接しているので、溶接電流を下げずにまわし溶接することが可能となり、溶接作業性が優れている。特に、ＴＩＧ溶接においては、Ｒｏが４ｍｍ以上の形材を使用した場合に、ＭＩＧ溶接においては、Ｒｏが６ｍｍ以上の形材を使用した場合に極めて改善効果が高くなる。
【００４４】
一方、比較例３３においては、面取が施されていない形材を使用して溶接したので、溶接作業性が劣っている。
【００４５】
第２実施例
本実施例においては、上記表１の角筒状押出形材において、第１形材としてＲｏ０を使用し、第２形材として表４に示す押出形材を使用して図２（ａ）に示すようにＴ型継手を形成し、溶加材として直径が３．２ｍｍのＡ５３５６ＢＹ及び線径が１．２ｍｍのＡ５３５６ＷＹを使用して、手動のＴＩＧ溶接又は半自動のＭＩＧ溶接を行った。このとき、ＴＩＧ溶接においては、溶接電流を１６０乃至１９０Ａとし、溶接速度を１０乃至３０ｃｍ／分とした。また、ＭＩＧ溶接においては、溶接電流を１４０乃至１９０Ａとし、溶接電圧を２０乃至２２Ｖとし、溶接速度を５０乃至８０ｃｍ／分とした。
【００４６】
【表４】
そして、溶接作業性を評価した。この結果を表５に示す。なお、表５において、◎は特に良好であることを示し、○は良好であることを示し、×は不良であることを示している。
【００４８】
【表５】
上記表５に示すように、実施例１３乃至１８においては、本発明で規定した範囲内の面取が設けられた形材を第２形材として使用して溶接しているので、溶接作業性が優れている。第１実施例と同様に、特に、ＴＩＧ溶接においては、Ｒｏが４ｍｍ以上の形材を使用した場合に、ＭＩＧ溶接においては、Ｒｏが６ｍｍ以上の形材を使用した場合に極めて改善効果が高くなる。
【００５０】
一方、比較例３４においては、面取が施されていない形材を第２形材として使用して溶接したので、溶接作業性が劣っている。
【００５１】
第３実施例
本実施例においては、上記表１の角筒状押出形材において、下記表６に示す組み合わせで図３（ａ）に示すようにＴ型継手を形成し、溶加材として直径が３．２ｍｍのＡ５３５６ＢＹ及び線径が１．２ｍｍのＡ５３５６ＷＹを使用して、手動のＴＩＧ溶接を行った。このとき、溶接電流を１６０乃至１９０Ａとし、溶接速度を１０乃至３０ｃｍ／分とした。
【００５２】
【表６】
そして、溶接作業性を評価した。この結果を表７に示す。なお、表７において、◎は特に良好であることを示し、○は良好であることを示し、×は不良であることを示している。
【００５４】
【表７】
上記表７に示すように、実施例１９乃至２６においては、本発明で規定した範囲内の面取が設けられた形材を第１形材及び第２形材として使用して溶接しているので、溶接作業性が優れている。特に、Ｒｏが４ｍｍ乃至８ｍｍの形材を使用した場合に、極めて改善効果が高くなる。
【００５６】
一方、比較例３５においては、本発明範囲から更に外れる面取が施された形材を使用して溶接しているので、溶接作業性が劣っている。
【００５７】
比較例３６においては、面取が施されていない形材を使用して溶接したので、溶接作業性が劣っている。
【００５８】
第４実施例
本実施例においては、上記表１の角筒状押出形材において、下記表８に示す組み合わせで図３（ａ）に示すようにＴ型継手を形成し、溶加材として直径が３．２ｍｍのＡ５３５６ＢＹ及び線径が１．２ｍｍのＡ５３５６ＷＹを使用して、半自動のＭＩＧ溶接を行った。このとき、溶接電流を１４０乃至１９０Ａとし、溶接電圧を２０乃至２２Ｖとし、溶接速度を５０乃至８０ｃｍ／分とした。
【００５９】
【表８】
そして、溶接作業性を評価した。この結果を表９に示す。なお、表９において、◎は特に良好であることを示し、○は良好であることを示し、×は不良であることを示している。
【００６１】
【表９】
上記表９に示すように、実施例２７乃至３２においては、本発明で規定した範囲内の面取が設けられた形材を第１形材及び第２形材として使用して溶接しているので、溶接作業性が優れている。特に、Ｒｏが５ｍｍ乃至７ｍｍ以下の形材を使用した場合に極めて改善効果が高くなる。
【００６３】
一方、比較例３７においては、本発明範囲から外れる面取が施された形材を使用して溶接しているので、溶接作業性が劣っている。
【００６４】
比較例３８においては、面取が施されていない形材を使用して溶接したので、溶接作業性が劣っている。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、隅部に適切な面取が施された角筒状形材を使用して溶接接合しているので、隅部においても溶接電流を一定にして溶接することが可能であり、溶接方向の変化が緩和されるので、溶接作業性が向上する。更に、隅部でのまわし溶接が極めて容易となるので、隅部及びその近傍での溶接始終端部の処理を避けることができ良好な溶込みを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係る溶接方法を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は（ｂ）の溶接後のＡ−Ａ面を示す断面図である。
【図２】本発明の第２の実施例に係る溶接方法を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ｂ）の溶接後のＢ−Ｂ面を示す断面図である。
【図３】本発明の第３の実施例に係る溶接方法を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ｂ）の溶接後のＣ−Ｃ面を示す断面図である。
【図４】側壁同士を突合せた例を示す図であり、（ａ）は双方の形材に面取が施された場合を示す断面図であり、（ｂ）は一方の形材のみに面取が施された場合を示す断面図である。
【図５】従来のフレームの開口部同士の突合せを示す斜視図である。
【図６】従来の突合せ部の溶接方法を示す図であり、（ａ）は一例を示す図５の突合せ面の断面図であり、図５（ｂ）は他の一例を示す図８の突合せ面の断面図である。
【図７】図６（ａ）及び（ｂ）のＤ−Ｄ面を示す断面図である。
【図８】一般のトラックに使用されるものとして提案されたスペースフレーム構造を示す模式図である。
【符号の説明】
１、２、１１、１２、２１、２２、５１、８１、８２；形材
３、６５、６６、６７、６８；隅部
４；側壁部
５、１５、２５；突合せ面
６、１６、２６、３６；溶込み
５０；スペースフレーム
６１、６２、６３、６４；辺
７１；オーバーラップ
Claims (8)
- アルミニウム又はアルミニウム合金からなる角筒状のフレームであって肉厚が２乃至４ｍｍであり、その少なくとも１端部はその長手方向に垂直な端面を有するフレームを溶接接合した突合せ継手及び／又はＴ型継手により構成されたフレーム構造体において、前記フレームの各隅部の外面及び内面には面取が設けられ、各隅部の肉厚が側壁部の肉厚と等しく、各隅部の内面の面取の半径が肉厚を超えていることを特徴とするフレーム構造体。
- 前記面取の半径は、１０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のフレーム構造体。
- アルミニウム又はアルミニウム合金からなる角筒状をなし肉厚が２乃至４ｍｍであり、その少なくとも１端部はその長手方向に垂直な端面を有する１対のフレームであって、その少なくとも１方はその各隅部の外面及び内面に面取が設けられ、前記隅部の肉厚が側壁部の肉厚と等しく、前記隅部の内面の面取の半径は肉厚を超えているものを、前記１端部同士で突合せ、前記隅部で溶接を停止することなく前記突合せ端部を溶接することを特徴とする溶接接合フレームの溶接方法。
- アルミニウム又はアルミニウム合金からなる角筒状をなし肉厚が２乃至４ｍｍである第１溶接接合フレームの側壁に、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる角筒状をなし肉厚が２乃至４ｍｍであり、その少なくとも１端部はその長手方向に垂直な端面を有し、各隅部の外面及び内面には面取が設けられ、前記隅部の肉厚が側壁部の肉厚と等しく、前記隅部の内面の面取の半径は肉厚を超えている第２溶接接合フレームの前記端面を当接させ、前記第２溶接接合フレームの前記端面と前記第１溶接接合フレームの前記側壁とを、前記隅部で溶接を停止することなく溶接してＴ型継手を形成することを特徴とする溶接接合フレームの溶接方法。
- アルミニウム又はアルミニウム合金からなる角筒状をなし肉厚が２乃至４ｍｍであり、各隅部の外面及び内面には面取が設けられ、前記隅部の肉厚が側壁部の肉厚と等しく、前記隅部の内面の面取の半径は肉厚を超えて８ｍｍ以下である第１溶接接合フレームの側壁に、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる角筒状をなし肉厚が２乃至４ｍｍであり、その少なくとも１端部はその長手方向に垂直な端面を有し、各隅部の外面及び内面には面取が設けられ、前記隅部の肉厚が側壁部の肉厚と等しく、前記隅部の内面の面取の半径は肉厚を超えて８ｍｍ以下である第２溶接接合フレームの前記端面を当接させ、前記第２溶接接合フレームの前記端面と前記第１溶接接合フレームの前記側壁とを、前記隅部で溶接を停止することなくＭＩＧ溶接してＴ型継手を形成することを特徴とする溶接接合フレームの溶接方法。
- アルミニウム又はアルミニウム合金からなる角筒状をなし肉厚が２乃至４ｍｍであり、各隅部の外面及び内面には面取が設けられ、前記隅部の肉厚が側壁部の肉厚と等しく、前記隅部の内面の面取の半径は肉厚を超えて１０ｍｍ以下である第１溶接接合フレームの側壁に、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる角筒状をなし肉厚が２乃至４ｍｍであり、その少なくとも１端部はその長手方向に垂直な端面を有し、各隅部の外面及び内面には面取が設けられ、前記隅部の肉厚が側壁部の肉厚と等しく、前記隅部の内面の面取の半径は肉厚を超えて１０ｍｍ以下である第２溶接接合フレームの前記端面を当接させ、前記第２溶接接合フレームの前記端面と前記第１溶接接合フレームの前記側壁とを、前記隅部で溶接を停止することなくＴＩＧ溶接してＴ型継手を形成することを特徴とする溶接接合フレームの溶接方法。
- アルミニウム又はアルミニウム合金からなる角筒状をなし肉厚が２乃至４ｍｍであり、その少なくとも１端部はその長手方向に垂直な端面を有する突合せ継手用又はＴ型継手用の溶接接合フレームにおいて、その各隅部の外面及び内面には面取が設けられ、各隅部の肉厚が側壁部の肉厚と等しく、各隅部の内面の面取の半径が肉厚を超えていることを特徴とする溶接接合フレーム。
- 前記面取の半径は、１０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項７に記載の溶接接合フレーム。
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