JP6143402B1 - 薄肉銅板同士の溶接方法 - Google Patents

Abstract

【課題】熱膨張や酸化を引き起こさずに、薄肉銅板に対してティグ溶接を行うことができる薄肉銅板同士の溶接方法を提供すること。【解決手段】本発明は、第１銅板１１の第１端部１２と、第２銅板２１の第２端部２２とを当接させた状態で溶接する薄肉銅板１同士の溶接方法であって、第１端部１２の近傍の第１銅板１１を、第１上治具Ｕ１及び第１下治具Ｄ１で一定の狭圧力となるように挟み込み、第２端部２２の近傍の第２銅板２１を、第２上治具Ｕ２及び第２下治具Ｄ２で一定の狭圧力となるように挟み込み、溶接の際に生じる余分な溶接熱を逃がしながらティグ溶接を行う薄肉銅板１同士の溶接方法である。【選択図】図２（ｂ）

Description

本発明は、薄肉銅板同士の溶接方法に関し、更に詳しくは、薄肉銅板の端部同士を当接し、その部分をティグ溶接により溶接する薄肉銅板同士の溶接方法に関する。

母材を互いに溶融させ接合する溶接方法として、アーク溶接、ガス溶接、電子ビーム溶接、レーザー溶接等が知られている。
その中でも、空気中の放電現象（アーク放電）を利用し、金属同士を繋ぎ合わせるアーク溶接が最も一般的に行われている。
また、アーク溶接の中でも、溶接時に火花が散らず、比較的簡単な方法であるティグ溶接（ＴＩＧ溶接）が注目されている。なお、ティグ溶接とは、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガス（シールドガス）を吹き付けながら、タングステン棒からアークを出し、その熱で母材を溶かして溶接するという溶接方法である。
ティグ溶接によれば、高品質で美しい溶接ビード（溶接跡）が得られるという利点があり、また、種々の金属の溶接に適用できるので、主に、ステンレスやアルミニウム等の溶接に採用されている。

具体例としては、ステンレス鋼母材同士を所定の開先形状で突合せ溶接する際に、ステンレス鋼母材表面に金属酸化物の粉末と溶媒を混合してなる溶込み促進剤を塗布した後ＴＩＧ溶接する溶接方法（例えば、特許文献１参照）や、厚さ３ｍｍ以上の鋼管パイプを固定して周囲をＴＩＧ溶接する溶接方法（例えば、特許文献２参照）や、所定の板厚の円筒状または平板状の鋼材の縁部に、鋼材の表裏の両面からレーザー溶接およびティグ溶接でビードの繋ぎ部を形成して鋼材同士を結合する溶接方法（例えば、特許文献３参照）等が知られている。

特開２０００−１０２８９０号公報 特開２０１１−１７７７６９号公報 特開２０１５−１６４７３７号公報

しかしながら、上記特許文献１〜３に記載の溶接方法は、鋼材を用いたものであり、銅板を用いたものではない。
また、銅板は、鋼材とは異なり、熱に対して敏感であるため、鋼材を銅板に置き換えて、上述の溶接方法で溶接することは困難である。すなわち、仮に、銅板を用いてティグ溶接を行った場合、シールドガスでシールドされた状態であっても、銅板に溶接熱を長時間付与し続けると、余分な溶接熱が銅板に伝わり、熱膨張や酸化を引き起こす恐れがある。なお、このことは、銅板が薄肉状の銅板（以下「薄肉銅板」という。）である場合、より顕著に表れる。
これらのことから、薄肉銅板を用いたティグ溶接は極めて困難であり、薄肉銅板の溶接により製造される製品も、品質が劣る傾向にある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、熱膨張や酸化を引き起こさずに、薄肉銅板に対してティグ溶接を行うことができる薄肉銅板同士の溶接方法を提供することを目的とする。

本発明者は、上記課題を解決するため鋭意検討したところ、銅板の端部同士を溶接するに際し、当該端部近傍を、治具を用いて一定の狭圧力で挟み込むと共に、溶接の際に生じる余分な溶接熱を逃がしながらティグ溶接を行うことにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。

本発明は、（１）第１銅板の第１端部と、第２銅板の第２端部とを当接させた状態で、第１端部の近傍の第１銅板を、第１上治具及び第１下治具で一定の狭圧力となるように挟み込み、第２端部の近傍の第２銅板を、第２上治具及び第２下治具で一定の狭圧力となるように挟み込み、溶接の際に生じる余分な溶接熱を逃がしながらティグ溶接を行う薄肉銅板同士の溶接方法であって、第１下治具及び第２下治具が、それぞれ、ブロック状であり、且つ、連結部で連結されており、連結部が第１下治具及び第２下治具の間を封止するものであり、連結部の上方の第１下治具及び第２下治具の間には空隙部が設けられ、該空隙部の上方で溶接が行われるものであり、連結部には空隙部にシールドガスを送流するためのガス穴が設けられ、ガス穴が連結部の端部に設けられており、空隙部のガス穴側の端面が封止されている薄肉銅板同士の溶接方法に存する。

本発明は、（２）第１銅板の第１端部と、第２銅板の第２端部とを当接させた状態で、第１端部の近傍の第１銅板を、第１上治具及び第１下治具で一定の狭圧力となるように挟み込み、第２端部の近傍の第２銅板を、第２上治具及び第２下治具で一定の狭圧力となるように挟み込み、溶接の際に生じる余分な溶接熱を逃がしながらティグ溶接を行う薄肉銅板同士の溶接方法であって、第１端部と、第１上治具又は第１下治具との最短距離、並びに、第２端部と、第２上治具又は第２下治具との最短距離が、２ｍｍ〜６ｍｍである薄肉銅板同士の溶接方法に存する。

本発明は、（３）第１下治具及び第２下治具が、それぞれ、ブロック状であり、且つ、連結部で連結されている上記（２）記載の薄肉銅板同士の溶接方法に存する。

本発明は、（４）連結部が第１下治具及び第２下治具の間を封止するものであり、連結部の上方の第１下治具及び第２下治具の間には空隙部が設けられ、該空隙部の上方で溶接が行われるものであり、連結部には空隙部にシールドガスを送流するためのガス穴が設けられている上記（３）記載の薄肉銅板同士の溶接方法に存する。

本発明は、（５）ガス穴が連結部の端部に設けられており、空隙部のガス穴側の端面が封止されている上記（４）記載の薄肉銅板同士の溶接方法に存する。

本発明は、（６）第１銅板と第２銅板とが側面視で直線状に配列されており、第１端部が、第１銅板の面方向から熱源側に折り曲げられた第１溶接しろを有し、第２端部が、第２銅板の面方向から熱源側に折り曲げられた第２溶接しろを有し、第１溶接しろ及び第２溶接しろを溶融させて溶接する上記（１）〜（５）のいずれか１つに記載の薄肉銅板同士の溶接方法に存する。

本発明は、（７）第１銅板と第２銅板とが側面視で直角状に配列されており、第１端部が、第１銅板の面方向から熱源側に折り曲げられた第１溶接しろを有し、第２端部が、第２銅板の面方向に延出した第２溶接しろを有し、第１溶接しろ及び第２溶接しろを溶融させて溶接する上記（２）記載の薄肉銅板同士の溶接方法に存する。

本発明は、（８）狭圧力が２００ｋｇｆ／ｃｍ ^２ 以上である上記（１）〜（７）のいずれか１つに記載の薄肉銅板同士の溶接方法に存する。

本発明は、（９）溶接熱を、第１上治具及び第１下治具、並びに、第２上治具及び第２下治具に逃がしながらティグ溶接を行う上記（１）〜（８）のいずれか１つに記載の薄肉銅板同士の溶接方法に存する。

本発明は、（１０）第１上治具及び第２上治具が、それぞれ、平板状であり、且つ溶接が行われる側の側部が、テーパー状となっている上記（１）〜（９）のいずれか１つに記載の薄肉銅板同士の溶接方法に存する。

本発明の薄肉銅板同士の溶接方法においては、第１銅板の第１端部と、第２銅板の第２端部とをティグ溶接する際に、第１端部の近傍の第１銅板を、第１上治具及び第１下治具で一定の狭圧力となるように挟み込み、第２端部の近傍の第２銅板を、第２上治具及び第２下治具で一定の狭圧力となるように挟み込むことにより、第１銅板及び第２銅板が変形することを抑制することができる。
また、同時に、溶接の際に生じる余分な溶接熱を逃がすことにより、薄肉銅板が酸化することを極力防止できる。
これらのことにより、上記薄肉銅板同士の溶接方法によれば、熱膨張や酸化を引き起こさずに、薄肉銅板に対してティグ溶接を行うことが可能となる。また、得られる銅製品は、溶接部分の強度に優れ、溶接ビードも美しいものとなる。

このとき、例えば、第１上治具及び第１下治具、並びに、第２上治具及び第２下治具が余分な溶接熱を他に伝える材質からなるものである場合、第１銅板を第１上治具及び第１下治具で挟み込み、第２銅板を第２上治具及び第２下治具で挟み込むことにより、第１銅板及び第２銅板に一定の狭圧力を付与できると同時に、第１銅板及び第２銅板に伝わる余分な溶接熱をこれらの治具から逃がすことが可能となる。このため、極めてシンプルな構造で溶接を行うことが可能となる。

本発明の薄肉銅板同士の溶接方法においては、狭圧力を２００ｋｇｆ／ｃｍ^２以上とすることにより、第１銅板及び第２銅板の種類を問わず、その変形を十分に抑制することが可能となる。
また、第１上治具及び第１下治具、並びに、第２上治具及び第２下治具が余分な溶接熱を逃がすものである場合は、狭圧を２００ｋｇｆ／ｃｍ^２以上とすることにより、熱を逃がす効率（余分な溶接熱が伝導する効率）もより向上する。

本発明の薄肉銅板同士の溶接方法においては、第１銅板と第２銅板とが側面視で直線状に配列された状態で端部同士の溶接を行う場合、第１端部が、第１銅板の面方向から熱源側に折り曲げられた第１溶接しろを有し、第２端部が、第２銅板の面方向から熱源側に折り曲げられた第２溶接しろを有し、第１溶接しろ及び第２溶接しろを溶融させて溶接することにより、溶接部分を十分な強度とすることができる。

本発明の薄肉銅板同士の溶接方法においては、第１上治具及び第２上治具が平板状であるため、それぞれが対応する第１銅板及び第２銅板に対して、共に、広範囲で面接触させることができる。このことから、上治具及び下治具が局所的に薄肉銅板を狭圧することを抑制できるため、当該狭圧による薄肉銅板の変形が抑制される。
また、熱を逃がす効率も更に向上する。

本発明の薄肉銅板同士の溶接方法においては、第１上治具及び第２上治具の溶接が行われる側の側部が、テーパー状となっているので、タングステン棒（熱源）から放出されるアークにより、第１上治具及び第２上治具が直接加熱されることを抑止することができる。
このとき、第１端部と、第１上治具又は第１下治具との最短距離、並びに、第２端部と、第２上治具又は第２下治具との最短距離が２ｍｍ〜６ｍｍであることが好ましい。この場合、上治具又は下治具により、銅板の変形を十分に抑制することができると同時に、上治具又は下治具が余分な溶接熱を逃がすものである場合は、必要な溶接熱を逃がさず、余分な溶接熱のみを逃がすことができるため、極めて効果的である。

本発明の薄肉銅板同士の溶接方法においては、第１下治具及び第２下治具が連結部で連結されている場合、第１下治具及び第２下治具を同時に押圧することができる。
また、第１下治具が第１銅板に付与する狭圧力と、第２下治具が第２銅板に付与する狭圧力とを同程度とすることができる。これにより、余分な溶接熱を第１下治具と第２下治具とに均等に逃がすことができる。

本発明の薄肉銅板同士の溶接方法においては、連結部が第１下治具及び第２下治具の間を封止しており、当該連結部にガス穴を設けることにより、連結部の上方の第１下治具及び第２下治具の間の空隙部にシールドガスを送流することが可能となる。
このとき、上記ガス穴が連結部の端部に設けられており、且つ、空隙部のガス穴側の端面が封止されている場合、ガス穴から送流されるシールドガスは空隙部を流通し、ガス穴側とは反対側から抜けることになる。このため、空隙部の上方で行われる溶接に対して、全体的に効率良くシールドガスを供給することが可能となる。

本発明の薄肉銅板同士の溶接方法においては、第１銅板と第２銅板とが側面視で直角状に配列された状態で端部同士の溶接を行う場合、第１端部が、第１銅板の面方向から熱源側に折り曲げられた第１溶接しろを有し、第２端部が、第２銅板の面方向に延出した第２溶接しろを有し、第１溶接しろ及び第２溶接しろを溶融させて溶接することにより、溶接部分を十分な強度とすることができる。すなわち、直角状に配列させる場合は、第２端部を熱源側に折り曲げなくても溶接することができる。

図１（ａ）は、本実施形態に係る薄肉銅板同士の溶接方法に用いられる薄肉銅板を示す上面図である。 図１（ｂ）は、図１（ａ）の側面図である。 図２（ａ）は、本実施形態に係る薄肉銅板同士の溶接方法において溶接前の一対の薄肉銅板と、当該薄肉銅板が取り付けられた溶接装置とを示す概略上面図である。 図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ線で切断した概略断面図である。 図３（ａ）は、本実施形態に係る薄肉銅板同士の溶接方法に用いられる第１上治具を示す上面図である。 図３（ｂ）は、図３（ａ）のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。 図４は、本実施形態に係る薄肉銅板同士の溶接方法により得られる溶接物を示す説明図である。 図５は、他の実施形態に係る薄肉銅板同士の溶接方法において溶接前の一対の薄肉銅板と、当該薄肉銅板が取り付けられた溶接装置とを示す概略側面図である。

以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面中、同一要素には同一符号を付すこととし、重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。

本発明に係る薄肉銅板同士の溶接方法は、一対の薄肉銅板の互いの端部同士を当接し、その部分にティグ溶接を施すことにより、薄肉銅板同士を溶接する方法の発明である。
なお、本実施形態に係る薄肉銅板同士の溶接方法においては、一対の薄肉銅板が、同形状である場合について説明する。

（薄肉銅板）
図１（ａ）は、本実施形態に係る薄肉銅板同士の溶接方法に用いられる薄肉銅板を示す上面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の側面図である。
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、薄肉銅板１は、薄い平板状であり、端部２が、薄肉銅板１の面方向から略垂直に立ち上がるように折り曲げられた溶接しろ２ａを有している。すなわち、薄肉銅板１は、その端部２が側面視でＬ字状となっている。

ここで、薄肉銅板１としては、汎用性の観点から、その厚さＨ１が０．３ｍｍ〜１．５ｍｍの薄いものが好適に用いられる。
また、用いられる薄肉銅板１の種類は、銅が主成分であり且つ脱酸素されているものであれば、特に限定されない。具体的には、無酸素銅板、リン脱酸銅板等が挙げられる。なお、薄肉銅板は、リン青銅板等の銅以外の金属を含む合金からなるものであってもよい。

溶接しろ２ａの高さＨ２は、０．５ｍｍ〜１．５ｍｍであることが好ましい。なお、溶接しろ２ａの高さＨ２には、薄肉銅板の厚みは含まれていない。
高さＨ２が０．５ｍｍ未満であると、高さＨ２が上記範囲内にある場合と比較して、溶接された部分の強度が不十分となる場合があり、高さＨ２が１．５ｍｍを超えると、高さＨ２が上記範囲内にある場合と比較して、溶接ビードの量が多くなるため、溶接された部分の滑らかさが劣る欠点がある。

本実施形態に係る薄肉銅板同士の溶接方法においては、薄肉銅板１の端部２同士を当接させた状態で溶接する。
なお、本明細書においては、溶接する一方側の薄肉銅板１を便宜的に「第１銅板１１」といい、その端部を「第１端部１２」という。また、溶接する他方側の薄肉銅板１を便宜的に「第２銅板２１」といい、その端部を「第２端部２２」という。

（溶接装置）
図２（ａ）は、本実施形態に係る薄肉銅板同士の溶接方法において溶接前の一対の薄肉銅板と、当該薄肉銅板が取り付けられた溶接装置とを示す概略上面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ線で切断した概略断面図である。
図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、溶接装置１００は、第１銅板１１の上面に当接された第１上治具Ｕ１及び第１銅板１１の下面に当接された第１下治具Ｄ１と、第２銅板２１の上面に当接された第２上治具Ｕ２及び第２銅板２１の下面に当接された第２下治具Ｄ２と、第１上治具Ｕ１及び第１下治具Ｄ１を一定の押圧力で挟み込むための第１万力Ｍ１と、第２上治具Ｕ２及び第２下治具Ｄ２を一定の押圧力で挟み込むための第２万力Ｍ２と、第１銅板１１の第１端部１２及び第２銅板２１の第２端部２２にシールドガスを送流するためのホースＴとからなる。

溶接装置１００においては、図２（ａ）及び図２（ｂ）で左側に配置された第１万力Ｍ１が、第１上治具Ｕ１及び第１下治具Ｄ１を一定の押圧力で挟み込み、図２（ａ）及び図２（ｂ）で右側に配置された第２万力Ｍ２が、第２上治具Ｕ２及び第２下治具Ｄ２を一定の押圧力で挟み込むことが可能となっている。

図３（ａ）は、本実施形態に係る薄肉銅板同士の溶接方法に用いられる第１上治具を示す上面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。
図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、第１上治具Ｕ１は、平板状である。このため、第１銅板１１に対して、広範囲で面接触させることができる。このことから、第１上治具Ｕ１が局所的に第１銅板１１を狭圧することを抑制できるため、当該狭圧による第１銅板１１の変形が抑制される。また、熱を逃がす効率も更に向上する。

また、第１上治具Ｕ１は、溶接が行われる側の側部Ｓが、下側が水平方向に突出したテーパー状となっている。これにより、溶融している部分を斜め上方向から目視し易くなるので、作業性が向上する。

なお、第２上治具Ｕ２は、第１上治具Ｕ１と同じ構造であるため、第２上治具Ｕ２の説明を省略する。

図２の（ｂ）に戻り、第１下治具Ｄ１及び第２下治具Ｄ２は、それぞれ、ブロック状であり、連結部Ｄ０で連結されている。すなわち、第１下治具Ｄ１と、第２下治具Ｄ２とは一体となっている。このため、第１下治具Ｄ１が第１銅板１１に付与する狭圧力と、第２下治具Ｄ２が第２銅板２１に付与する狭圧力とを容易に同程度とすることができる。これにより、余分な溶接熱を第１下治具Ｄ１と第２下治具Ｄ２とに均等に逃がすことができる。

溶接装置１００において、連結部Ｄ０は、第１下治具Ｄ１及び第２下治具Ｄ２の間を封止している。これにより、連結部Ｄ０の上方の第１下治具Ｄ１及び第２下治具Ｄ２の間には空隙部Ｇが形成されている。換言すると、第１下治具Ｄ１及び第２下治具Ｄ２の間には連結部Ｄ０を底とする溝状の空隙部Ｇが設けられている。
なお、薄肉銅板同士の溶接方法においては、空隙部Ｇの上方で溶接が行われるようになっている。

また、溶接装置１００において、連結部Ｄ０には、空隙部Ｇにシールドガスを送流するためのガス穴３ａが設けられている。
そして、当該ガス穴３ａに、ホースＴが連結される。
これにより、ホースＴ内を流通するシールドガスは、ガス穴３ａを介して、空隙部Ｇに送流されることになる。

ここで、空隙部Ｇにおいては、ガス穴３ａが連結部Ｄ０の端部に設けられており、空隙部Ｇのガス穴３ａ側の端面が側蓋部Ｒ１で封止されている。なお、第１銅板１１及び第２銅板１２が側蓋部Ｒ１に当接されず、側蓋部Ｒ１の上端と、第１銅板１１及び第２銅板１２との間の隙間がある場合は、その隙間を例えば上蓋部Ｒ２で封止すればよい。
また、空隙部Ｇにおいては、空隙部Ｇのガス穴３ａ側とは反対側の端面が開放されている。
これらのことにより、ガス穴３ａから送流されるシールドガスは、空隙部Ｇを流通し、ガス穴側とは反対側の端面から抜けることになる。
したがって、薄肉銅板同士の溶接方法においては、シールドガスが空隙部Ｇの長手方向に沿って送流されることになるので、空隙部Ｇの上方で行われる溶接に対して、全体的に効率良くシールドガスを供給することが可能となる。

（セッティング）
本実施形態に係る薄肉銅板同士の溶接方法においては、まず、第１銅板１１と第２銅板２１とを側面視で直線状となるように配列する。
このとき、第１端部１２と第２端部２２とを当接させる。すなわち、上述したように、第１端部１２が、第１銅板１１の面方向から熱源Ｗ側に折り曲げられた第１溶接しろ１２ａを有し、第２端部２２が、第２銅板２１の面方向から熱源Ｗ側に折り曲げられた第２溶接しろ２２ａを有しているので、第１溶接しろ１２ａと第２溶接しろ２２ａとを互いの側面で当接させる。

そして、第１端部１２の近傍の第１銅板１１に、第１上治具Ｕ１及び第１下治具Ｄ１を当接させ、第１上治具Ｕ１及び第１下治具Ｄ１を、第１万力Ｍ１を用いて挟み込む。そうすると、第１上治具Ｕ１及び第１下治具Ｄ１に挟まれた第１銅板１１には、一定の狭圧力が付与される。これにより、第１端部１２の近傍の第１銅板１１を、第１上治具Ｕ１及び第１下治具Ｄ１で一定の狭圧力となるように挟み込むことになる。
同様に、第２端部２２の近傍の第２銅板２１に、第２上治具Ｕ２及び第２下治具Ｄ２を当接させ、第２上治具Ｕ２及び第２下治具Ｄ２を、例えば、複数の万力Ｍ２を用いて挟み込む。そうすると、第２上治具Ｕ２及び第２下治具Ｄ２に挟まれた第２銅板２１には、一定の狭圧力が付与される。これにより、第２端部２２の近傍の第２銅板２１を、第２上治具Ｕ２及び第２下治具Ｄ２で一定の狭圧力となるように挟み込むことになる。

ここで、第１端部１２の近傍に配置される第１上治具Ｕ１及び第１下治具Ｄ１の位置は、第１銅板１１を介して、上下方向で対応していることが好ましい。
また、第１端部１２と、第１上治具Ｕ１との最短距離Ｈ３が２ｍｍ〜６ｍｍであることが好ましく、第１端部１２と、第１下治具Ｄ１との最短距離Ｈ４が２ｍｍ〜６ｍｍであることが好ましい。この条件の場合、溶接熱を確実に逃がすことができ、且つ、最短距離Ｈ３，Ｈ４を上記範囲内で調整することにより、溶接熱を逃がすスピードをコントロールすることができる。すなわち、最短距離Ｈ３，Ｈ４が２ｍｍ未満であると、最短距離Ｈ３，Ｈ４が上記範囲内にある場合と比較して、薄肉銅板に付与される必要な溶接熱も吸収してしまい、薄肉銅板の溶融を妨げる恐れがあり、最短距離Ｈ３，Ｈ４が６ｍｍを超えると、最短距離Ｈ３，Ｈ４が上記範囲内にある場合と比較して、薄肉銅板の熱膨張や酸化を十分に抑制できない場合がある。

なお、第２端部２２の近傍に配置される第２上治具Ｕ２及び第２下治具Ｄ２の位置については、上述した第１上治具Ｕ１及び第１下治具Ｄ１の位置と同様であるので、説明を省略する。

薄肉銅板同士の溶接方法において、第１上治具Ｕ１及び第１下治具Ｄ１が第１銅板１１に付与する狭圧力は、２００ｋｇｆ／ｃｍ^２以上であることが好ましく、２３０ｋｇｆ／ｃｍ^２以上であることがより好ましい。この場合、第１銅板１１が変形することを抑制できると共に、溶接熱により熱膨張することも十分に抑制することができる。また、第１上治具Ｕ１及び第１下治具Ｄ１で第１銅板１１を２００ｋｇｆ／ｃｍ^２以上の狭圧力で強く挟み込むことにより、余分な溶接熱を第１上治具Ｕ１及び第１下治具Ｄ１に流れ込み易くすることができる。
なお、第２上治具Ｕ２及び第２下治具Ｄ２が第２銅板２１に付与する狭圧力については、上述した第１上治具Ｕ１及び第１下治具Ｄ１が第１銅板１１に付与する狭圧力と同様であるので、説明を省略する。

（溶接）
本実施形態に係る薄肉銅板同士の溶接方法においては、上述したように、第１端部１２の近傍の第１銅板１１を、第１上治具Ｕ１及び第１下治具Ｄ１で一定の狭圧力となるように挟み込み、第２端部２２の近傍の第２銅板２１を、第２上治具Ｕ２及び第２下治具Ｄ２で一定の狭圧力となるように挟み込み、空隙部Ｇにシールドガスを送流した状態で、当接された第１溶接しろ１２ａ及び第２溶接しろ２２ａに対して、ティグ溶接が行われる。すなわち、第１溶接しろ１２ａ及び第２溶接しろ２２ａが溶融して溶接されることにより、第１銅板１１と第２銅板２１とが直線状に一体化される。このように、第１溶接しろ１２ａ及び第２溶接しろ２２ａを利用して溶接することにより、溶接部分を十分な強度とすることができる。

ここで、ティグ溶接は、公知の方法で行えばよい。すなわち、薄肉銅板の厚み等に応じて、ティグ溶接におけるタングステン棒から放出されるアークの放出角度、電流の大きさ、パルスの幅等を適宜調整して行えばよい。
また、ティグ溶接における電流を極力弱くした場合であっても、適正な薄肉銅板の溶融温度でなければ熱膨張や酸化を引き起こす。このため、本実施形態に係る薄肉銅板同士の溶接方法において、ティグ溶接における電流の大きさは問わない。
同様に、ティグ溶接におけるパルスの幅についても問わないが、熱膨張や酸化が起こりにくくなる観点から、パルス幅を設けずに連続してタングステン棒からアークを放出するように設定することが好ましい。

本実施形態に係る薄肉銅板同士の溶接方法においては、溶接の際に生じる余分な溶接熱を逃がしながらティグ溶接を行う。具体的には、溶接熱を、第１上治具Ｕ１及び第１下治具Ｄ１、並びに、第２上治具Ｕ２及び第２下治具Ｄ２に逃がしながらティグ溶接を行う。
ここで、第１上治具Ｕ１及び第１下治具Ｄ１、並びに、第２上治具Ｕ２及び第２下治具Ｄ２は、ティグ溶接において生じる余分な溶接熱を逃がす材質のものであることが好ましい。すなわち、第１上治具Ｕ１及び第１下治具Ｄ１、並びに、第２上治具Ｕ２及び第２下治具Ｄ２は、極力、伝熱性の優れた材質からなることが好ましい。この場合、極めてシンプルな構造で溶接を行うことが可能となる。

具体的には、第１上治具Ｕ１及び第１下治具Ｄ１を第１銅板１１に当接させ、且つ、第２上治具Ｕ２及び第２下治具Ｄ２を第２銅板２１に当接させた状態で、ティグ溶接を行う。そうすると、第１上治具Ｕ１及び第１下治具Ｄ１、並びに、第２上治具Ｕ２及び第２下治具Ｄ２が溶接の際に生じる余分な溶接熱を逃がすことができる。
これにより、薄肉銅板が瞬間的に溶融する温度を維持しつつ、余分な熱は逃がし、ティグ溶接を行うことができる。その結果、薄肉銅板が酸化することを防止できる。

第１上治具Ｕ１及び第１下治具Ｄ１、並びに、第２上治具Ｕ２及び第２下治具Ｄ２それぞれの材質としては、伝熱性の観点から、ステンレス、アルミニウム、鉄、真鍮等が挙げられる。なお、これらは、全てが同一の材質であってもよく、それぞれが異なる材質であってもよい。
これらの中でも、第１上治具Ｕ１及び第１下治具Ｄ１、並びに、第２上治具Ｕ２及び第２下治具Ｄ２それぞれの材質は、鉄材からなることが好ましい。この場合、効果的に熱を逃がすため、薄肉銅板に付与された余分な溶接熱を効果的に逃がすことができる。このため、薄肉銅板が熱を溜めることを確実に抑制することができる。

これらのことから、本実施形態に係る薄肉銅板同士の溶接方法においては、第１上治具Ｕ１及び第１下治具Ｄ１、並びに、第２上治具Ｕ２及び第２下治具Ｄ２として余分な溶接熱を逃がす材質のものを採用し、且つ、第１銅板１１を第１上治具Ｕ１及び第１下治具Ｄ１で、第２銅板２１を第２上治具Ｕ２及び第２下治具Ｄ２で強く挟み込んだ状態とすることにより、第１銅板１１及び第２銅板２１が変形することを抑制することができる。
また、溶接の際に生じる余分な溶接熱を逃がしながらティグ溶接を行うことにより、極めてシンプルな状態でありながら、薄肉銅板の熱膨張及び酸化を抑制することができる。

図４は、本実施形態に係る薄肉銅板同士の溶接方法により得られる溶接物を示す説明図である。なお、図４における溶接ビートは誇張して表現している。
図４に示すように、本実施形態に係る薄肉銅板同士の溶接方法により得られる溶接物５は、表面が銅褐色で艶やかで、溶接部分の強度が優れ、また、溶接ビード５ａが滑らかな肉盛りの状態になり、極めて高品質なものとすることができる。ちなみに、薄肉銅板は、熱が溜まると、青色や金色に変色し、表面が沸騰したような状態の波状になる。なお、更に熱を与えると、薄肉銅板は、酸化銅に変化することになる。これらの現象が品質低下の原因となる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。

本実施形態に係る薄肉銅板同士の溶接方法においては、一対の薄肉銅板１が、同形状である場合について説明しているが、一対の薄肉銅板は互いに異形状であってもよい。例えば、第１銅板が上面視で正方形であり、第２銅板が上面視で長方形であってもよい。
但し、薄肉銅板は、溶接する予定の端部を有しており、それらが互いに対応する形状であることが必要である。

本実施形態に係る薄肉銅板同士の溶接方法において、第１銅板１１と第２銅板２１とが側面視で直線状に配列されているが、これに限定されない。
また、溶接しろ２ａは、薄肉銅板１の面方向から略垂直に立ち上がるように折り曲げられていなくてもよい。すなわち、薄肉銅板１は、その端部２が側面視でＬ字状でなくてもよい。

例えば、図５は、他の実施形態に係る薄肉銅板同士の溶接方法において溶接前の一対の薄肉銅板と、当該薄肉銅板が取り付けられた溶接装置とを示す概略側面図である。
図５に示すように、他の実施形態に係る薄肉銅板同士の溶接方法においては、第１銅板３１と第２銅板４１とを側面視で直角状となるように配列する。
そして、第１銅板３１の第１端部３２が、第１銅板３１の面方向から熱源Ｗ側に折り曲げられた第１溶接しろ３２ａを有し、第２端部４２が、第２銅板４１の面方向に延出した第２溶接しろ４２ａを有しているので、第１溶接しろ３２ａと第２溶接しろ４２ａとを互いの側面で当接させる。

次に、第１端部３２の近傍の第１銅板３１に、第１上治具Ｕ３及び第１下治具Ｄ３を当接させ、第１上治具Ｕ３及び第１下治具Ｄ３を、図示しない第１万力を用いて挟み込む。そうすると、第１上治具Ｕ３及び第１下治具Ｄ３に挟まれた第１銅板３１には、一定の狭圧力が付与される。これにより、第１端部３２の近傍の第１銅板３１を、第１上治具Ｕ３及び第１下治具Ｄ３で一定の狭圧力となるように挟み込むことになる。
同様に、第２端部４２の近傍の第２銅板４１に、第２上治具Ｕ４及び第２下治具Ｄ４を当接させ、第２上治具Ｕ４及び第２下治具Ｄ４を、図示しない第２万力を用いて挟み込む。そうすると、第２上治具Ｕ４及び第２下治具Ｄ４に挟まれた第２銅板４１には、一定の狭圧力が付与される。これにより、第２端部４２の近傍の第２銅板４１を、第２上治具Ｕ４及び第２下治具Ｄ４で一定の狭圧力となるように挟み込むことになる。

そして、溶接する部分に図示しないシールドガスを吹き付けた状態で、当接された第１溶接しろ３２ａ及び第２溶接しろ４２ａに対して、ティグ溶接が行われる。すなわち、第１溶接しろ３２ａ及び第２溶接しろ４２ａが溶融して溶接されることにより、第１銅板３１と第２銅板４１とが直角状に一体化される。
このように、薄肉銅板を直角状に配列させる場合は、第２端部４２を熱源Ｗ側に折り曲げなくても溶接することができる。

本実施形態に係る薄肉銅板同士の溶接方法において、溶接装置１００は、第１上治具Ｕ１及び第１下治具Ｄ１を一定の押圧力で挟み込むための第１万力Ｍ１を備えているが、必ずしも万力である必要はない。すなわち、第１上治具Ｕ１及び第１下治具Ｄ１を一定の押圧力で挟み込むことが可能であれば、公知の加圧装置であってもよい。
なお、第２上治具Ｕ２及び第２下治具Ｄ２を一定の押圧力で挟み込むための第２万力Ｍ２についても同様である。

本実施形態に係る薄肉銅板同士の溶接方法において、第１下治具Ｄ１及び第２下治具Ｄ２は連結部Ｄ０で連結されていなくてもよい。すなわち、第１下治具Ｄ１と、第２下治具Ｄ２とが独立していてもよい。なお、この場合、シールドガスは、溶接部分に直接吹き付ければよい。

本実施形態に係る薄肉銅板同士の溶接方法において、第１上治具Ｕ１及び第１下治具Ｄ１、並びに、第２上治具Ｕ２及び第２下治具Ｄ２は、いずれも、余分な溶接熱を逃がすものであるとしているが、いずれか一方であってもよく、余分な溶接熱を逃がすものを別途設けてもよい。

本発明の薄肉銅板同士の溶接方法は、薄肉銅板同士のティグ溶接に用いられる。すなわち、ティグ溶接による薄肉銅板同士の溶接物の製造に用いられる。
本発明の薄肉銅板同士の溶接方法によれば、熱膨張や酸化を引き起こさずに、薄肉銅板に対してティグ溶接を行うことができる。

１・・・薄肉銅板
１００・・・溶接装置
１１，３１・・・第１銅板
１２，３２・・・第１端部
１２ａ，３２ａ・・・第１溶接しろ
２・・・端部
２１，４１・・・第２銅板
２２，４２・・・第２端部
２２ａ，４２ａ・・・第２溶接しろ
２ａ・・・溶接しろ
３ａ・・・ガス穴
５・・・溶接物
５ａ・・・溶接ビード
Ｄ０・・・連結部
Ｄ１，Ｄ３・・・第１下治具
Ｄ２，Ｄ４・・・第２下治具
Ｇ・・・空隙部
Ｈ１・・・厚さ
Ｈ２・・・高さ
Ｈ３，Ｈ４・・・最短距離
Ｍ１・・・第１万力
Ｍ２・・・第２万力
Ｒ１・・・側蓋部
Ｒ２・・・上蓋部
Ｔ・・・ホース
Ｕ１，Ｕ３・・・第１上治具
Ｕ２，Ｕ４・・・第２上治具
Ｗ・・・熱源

Claims (10)

1. 第１銅板の第１端部と、第２銅板の第２端部とを当接させた状態で、
   前記第１端部の近傍の前記第１銅板を、第１上治具及び第１下治具で一定の狭圧力となるように挟み込み、
   前記第２端部の近傍の前記第２銅板を、第２上治具及び第２下治具で一定の狭圧力となるように挟み込み、
   溶接の際に生じる余分な溶接熱を逃がしながらティグ溶接を行う薄肉銅板同士の溶接方法であって、
   前記第１下治具及び前記第２下治具が、それぞれ、ブロック状であり、且つ、連結部で連結されており、
   前記連結部が前記第１下治具及び前記第２下治具の間を封止するものであり、
   前記連結部の上方の前記第１下治具及び前記第２下治具の間には空隙部が設けられ、
   該空隙部の上方で前記溶接が行われるものであり、
   前記連結部には前記空隙部にシールドガスを送流するためのガス穴が設けられ、
   前記ガス穴が前記連結部の端部に設けられており、
   前記空隙部の前記ガス穴側の端面が封止されている薄肉銅板同士の溶接方法。
2. 第１銅板の第１端部と、第２銅板の第２端部とを当接させた状態で、
   前記第１端部の近傍の前記第１銅板を、第１上治具及び第１下治具で一定の狭圧力となるように挟み込み、
   前記第２端部の近傍の前記第２銅板を、第２上治具及び第２下治具で一定の狭圧力となるように挟み込み、
   溶接の際に生じる余分な溶接熱を逃がしながらティグ溶接を行う薄肉銅板同士の溶接方法であって、
   前記第１端部と、前記第１上治具又は前記第１下治具との最短距離、並びに、前記第２端部と、前記第２上治具又は前記第２下治具との最短距離が、２ｍｍ〜６ｍｍである薄肉銅板同士の溶接方法。
3. 前記第１下治具及び前記第２下治具が、それぞれ、ブロック状であり、且つ、連結部で連結されている請求項２記載の薄肉銅板同士の溶接方法。
4. 前記連結部が前記第１下治具及び前記第２下治具の間を封止するものであり、
   前記連結部の上方の前記第１下治具及び前記第２下治具の間には空隙部が設けられ、
   該空隙部の上方で前記溶接が行われるものであり、
   前記連結部には前記空隙部にシールドガスを送流するためのガス穴が設けられている請求項３記載の薄肉銅板同士の溶接方法。
5. 前記ガス穴が前記連結部の端部に設けられており、
   前記空隙部の前記ガス穴側の端面が封止されている請求項４記載の薄肉銅板同士の溶接方法。
6. 前記第１銅板と前記第２銅板とが側面視で直線状に配列されており、
   前記第１端部が、前記第１銅板の面方向から熱源側に折り曲げられた第１溶接しろを有し、
   前記第２端部が、前記第２銅板の面方向から熱源側に折り曲げられた第２溶接しろを有し、
   前記第１溶接しろ及び前記第２溶接しろを溶融させて溶接する請求項１〜５のいずれか１項に記載の薄肉銅板同士の溶接方法。
7. 前記第１銅板と前記第２銅板とが側面視で直角状に配列されており、
   前記第１端部が、前記第１銅板の面方向から熱源側に折り曲げられた第１溶接しろを有し、
   前記第２端部が、前記第２銅板の面方向に延出した第２溶接しろを有し、
   前記第１溶接しろ及び前記第２溶接しろを溶融させて溶接する請求項２記載の薄肉銅板同士の溶接方法。
8. 前記狭圧力が２００ｋｇｆ／ｃｍ^２以上である請求項１〜７のいずれか１項に記載の薄肉銅板同士の溶接方法。
9. 前記溶接熱を、前記第１上治具及び前記第１下治具、並びに、前記第２上治具及び前記第２下治具に逃がしながらティグ溶接を行う請求項１〜８のいずれか１項に記載の薄肉銅板同士の溶接方法。
10. 前記第１上治具及び前記第２上治具が、それぞれ、平板状であり、且つ
    溶接が行われる側の側部が、テーパー状となっている請求項１〜９のいずれか１項に記載の薄肉銅板同士の溶接方法。
    

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