CN101277779A - 凸焊用的螺栓及其焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种凸焊用的螺栓及其焊接方法，可在狭小的区域中形成熔融深度较深的部分，而在除此以外的部分中确保可达成和钢板零件的紧密贴合，由此而获得高的焊接强度和稳定的紧密贴合状态。螺栓(1)是由轴部(2)、扩径部(3)以及熔接用的突起(4)而形成，其中所述熔接用的突起(4)是由端面上具有锥形部(15)的初始熔融部(4A)、和与所述初始熔融部(4A)相连的主熔融部(4B)构成，唯有所述熔接用的突起(4)是使熔融的焊接电流通电的部分，其以如下方式而构成，即，在钢板零件(9)上对熔接用的突起(4)加压后通电，使得熔接用的突起(4)的区域熔接到钢板零件(9)上，并且所述熔接用的突起(4)的外周侧的扩径部(3)的端面(6)紧密贴合到钢板零件(9)的表面(9A)。由此可获得熔融状态良好的适当的焊接。

Description

凸焊用的螺栓及其焊接方法
技术领域
本发明是关于一种凸焊用的螺栓及其焊接方法，所述凸焊用的螺栓是由轴部、与此轴部一体形成的扩径部、以及配置在此扩径部中央的熔接用的突起而构成。
背景技术
下述专利文献1所揭示的凸焊螺栓为图5A所示的形状。此凸焊螺栓20是铁制螺栓，由轴部21、圆形的扩径部22、以及圆形的熔接用的突起23而构成，其中，所述轴部21上形成了外螺纹，所述扩径部22与所述轴部21一体形成，且所述扩径部22的直径大于所述轴部21的直径，所述熔接用的突起23配置在与所述轴部21相反一侧的扩径部中央。并且，所述熔接用的突起23是直径稍小于扩径部22直径的圆形的隆起形状部，包括小倾斜角的锥形部24和尖中心部形状的顶部25。
另一方面，下述专利文献2所揭示的凸焊螺栓为图5B所示的形状。此凸焊螺栓20是铁制螺栓，其中熔接用的突起的形状与图5A中的不同。即，扩径部22的端面是外周侧变低的锥形面26，在此锥形面26的中央部上形成了熔接用的突起27。此熔接用的突起27的端面包括小倾斜角的锥形部28和尖中心部形状的顶部29。
在通过电阻焊接而将图5A、图5B的凸焊螺栓20焊接到钢板零件30上时，如图5C所示，形成为周围出现间隙L1的熔接状态，或者如图5D所示，形成为无间隙L1的全面熔接状态。另外，在各图中，涂成黑色的部分是熔接部分，用符号31来表示。
专利文献1：日本专利特开平7-223078号公报
专利文献2：日本专利特开2004-1745597公报
将图5A的螺栓20焊接之后，成为图5C所示的熔接状态。此时，因为熔接面积较广而电流密度普遍较小，所以钢板零件30侧的熔融深度L2仅为少量。这样，在熔融深度L2微小时，无法充分确保焊接强度，并且在使轴部倾倒的方向的弯曲荷载作用于轴部21时，会使熔接部分变得容易剥离。况且如果存在间隙L1，则在弯曲荷载的作用下会使熔接部分更容易剥离。或者，有可能会因为间隙L1而使轴部21以倾斜的状态被焊接着。进一步，如果存在间隙L1，则从钢板零件30的表面到轴部21的端部为止的长度，即，轴部长度L3会产生不均匀，从而在精度方面品质不佳。
而且，如果成为图5D所示的全面紧密贴合的状态，则不会产生间隙L1的问题，但因为熔融深度L2仍然微小，所以也会产生与所述情况相同的焊接强度的问题。
将图5B所示的螺栓20焊接之后，熔接状态成为图5C及图5D所示的情况。在初始阶段，熔接用的突起27会急速熔融，紧接着，熔融会向锥形面26的部分扩大开来。因此，熔融部分明显呈现出平面扩大的趋势，从而熔融深度L2变浅。
如果为了增大所述的焊接深度L2以提高焊接强度，而使电流值提高或者使通电时间延长，则钢板零件30上容易发生波及到钢板零件的整个厚度的异常熔融，即，钢板零件30的整个厚度发生已熔损的过剩熔融。另一方面，扩径部22一侧也会发生过剩熔融，使得扩径部22的厚度变小。在钢板零件30一侧发生所述过剩熔融时，会因为所述弯曲荷载的反复作用而导致熔融部与非熔融部的边界部容易断裂。进一步，因为厚度方向的过剩熔融，使得此部分的钢板零件的厚度变得薄于其他部分，因而在微小的弯曲荷载作用下钢板零件也会破损。而且，如果扩径部22的厚度也发生变化，则难以将轴部长度L3调整均匀。进一步，如果所述过剩熔融发生在钢板零件30上，则在显着的情况下，钢板零件30也会熔损，所以使电流值提高或者使通电时间延长会产生如上所述的弊病。并且，电力消耗也会增大而不经济。
而且，在专利文献2中，揭示了熔接范围在中央部形成为比熔接用的突起27更宽的情况，但因为熔融深度L2较浅，所以无法充分确保焊接强度。更进一步，专利文献2所揭示的技术是在加压时利用熔接用的突起而使钢板零件的厚度预先变薄的。因此，难以对变薄的部位要求充分的熔融深度。此外，必须将加压力设定得较大，且均匀地控制加压力使成为重要因素。这样均值的加压力需要高精度的控制，所以在实用方面并非上策。
发明内容
本发明是为了解决所述问题而提供的，其目的在于给出一种凸焊用的螺栓及其焊接方法，在狭小的区域中形成熔融深度较深的部分，而在除此以外的部分中确保可达成和钢板零件的紧密贴合，由此而获得高的焊接强度和稳定的紧密贴合状态。
在以下的说明中，有时也将凸焊螺栓简单地表达为螺栓。
根据本发明的一个方面，一种凸焊用的螺栓，其特征在于，由轴部、圆形的扩径部以及圆形的熔接用的突起而形成此凸焊用的螺栓，其中，所述轴部上形成了外螺纹，所述扩径部与所述轴部一体形成，且所述扩径部的直径大于所述轴部的直径，所述熔接用的突起是由端面上具有外周侧变低的小倾斜角的锥形部的初始熔融部、和与所述初始熔融部相连的主熔融部而构成，并且所述熔接用的突起配置在与所述轴部相反一侧的扩径部中央，唯有所述熔接用的突起是使熔融的焊接电流通电的部分，其以如下方式而构成，即，在钢板零件上对熔接用的突起加压后通电，使得熔接用的突起的区域熔接到钢板零件上，并且所述熔接用的突起的外周侧的扩径部的端面紧密贴合到钢板零件的表面。
[发明的效果]
当在钢板零件上对所述熔接用的突起加压后使焊接电流通电，则在通电初始阶段，所述初始熔融部会遍及其整个区域而熔融。因为在初始熔融部上形成了小倾斜角的锥形部，所以所述熔融随着加压，会在在直径方向上，放射状的大致平面性的熔融范围呈圆形扩大开来。这样的初始熔融部全区域熔融转移到主熔融部的整个圆形截面的熔融，并在螺栓的轴线方向上进行熔融。在所述熔融结束时，在熔接用的突起的面积范围内，钢板零件上也在进行熔融。此时停止通电，则会形成熔融范围被限定在熔接用的突起的区域内的状态。并且，通过所述加压，使得熔接用的突起的外周侧的扩径部的端面紧密贴合到钢板零件的表面。
如上所述，初始熔融部的全面性熔融转变成主熔融部的整个圆形截面的熔融，并在螺栓的轴线方向上进行，所以伴随于此，在钢板零件侧发生的熔融被限定在熔接用的突起的区域内。经这样限定的熔融使得钢板零件侧的熔融深度变大，从而焊接强度得到提高。同时，因为熔接用的突起的外周侧的扩径部的端面紧密贴合到钢板零件的表面，所以中央部的充分焊接强度和所述紧密贴合相结合后，可使螺栓无倾斜，从而确保轴部长度均匀的高焊接强度。因此，即便在弯曲荷载作用等情况下，熔接部也不容易剥离。进一步，因为通电条件是使得仅熔接用的突起发生熔融，所以只要设定适合于熔接用的突起的体积的电流值及通电时间等的通电条件即可，这样，设定通电条件的因素得以单纯化，所以容易进行通电控制，从而焊接品质稳定。同时，电力消耗变少而变得经济。
即，在狭小的区域中形成中央部的熔融深度较大的熔接状态，并且从该熔接部分到隔离开来的扩径部的周缘部分为止的端面区域紧密贴合到钢板零件。因此，焊接强度在中央部得到确保，通过所述紧密贴合和中央部的熔接而取得对弯曲荷载的较高刚性。
在凸焊用的螺栓的所述扩径部的端面上，利用所述外周部侧变低的倾斜面来将扩径部的外周部和所述熔接用的突起的基部相连接，由此形成塑性变形部，此塑性变形部由中央部的圆形熔融部和环状的软化部而构成，其中，所述圆形熔融部具有与所述倾斜面的倾斜角相应的厚度，所述软化部的厚度从所述基部朝向外周部而逐渐变薄。
所述塑性变形部是由中央部的圆形熔融部和环状的软化部而构成的，其中，所述圆形熔融部具有与所述倾斜面的倾斜角相应的厚度，所述软化部的厚度从所述基部朝向外周部而逐渐变薄。即使仅熔接用的突起发生熔融，也会使得与此相连的塑性变形部的熔融部成为熔融状态，并且此熔融热会传递到所述软化部而使此部分软化。因为加压力在持续地作用着，所以一方面是软化部的金属材料向中央的熔融部分流动，一方面是倾斜的扩径部即软化部的端面逐渐紧密贴合到钢板零件的表面。
所述软化部的金属材料因加压而要向外周侧流动，但在其反作用力的作用下，会向中央具有变形性的熔融部分流动，并进行所述紧密贴合。此时，金属材料的流动压从外周侧作用于中央的熔融部分，所以熔融部分在螺栓的轴方向上扩大成长，由此使得钢板零件的熔融深度增大。并且在软化部中，靠近熔融部的厚度较大的部分比外周侧的温度高，所以可充分获得厚度较大的部位的变形性，从而可良好地确保金属材料向熔融部侧的流动。
通过如上所述的塑性变形部的熔融和变形动作，形成了限定在熔接用的突起区域内的部分的熔融，且其熔融深度的值在焊接强度方面是充分的。而且，由于软化部利用熔接用的突起或熔融部的熔融热来加热，所以其变形性良好，从而倾斜的扩径部的端面可靠地紧密贴合到钢板零件的表面。
熔接用的突起的直径相对于所述扩径部的直径之比可设为0.3～0.6。
如果所述之比小于0.3，则熔融范围会变得过小，从而导致焊接强度不充分。另外，如果所述之比超过0.6，则可以充分确保该熔融范围，但因扩径部的端面和钢板零件表面的紧密贴合部分的直径方向的尺寸不足，从而无法确保对轴部的弯曲荷载的刚性。因此，将所述之比设定为0.3～0.6，这样可以确保充分的焊接强度。
所述主熔融部的体积相对于所述初始熔融部的体积之比可设为4.0～6.5。
如果所述之比小于4.0，则初始熔融部的体积会变得过大，导致其自身的热容量过剩，并且作为熔接用的突起的体积也会变得过大，所以，会因整个熔接用的突起的熔融而导致钢板零件的厚度方向的熔融量过剩，从而无法获得适当的焊接强度。另外，如果所述之比超过6.5，则初始熔融部的体积会变得过小，导致其自身的热容量不充分，从而不可能使主熔融部连续地熔融，结果会导致钢板零件的熔融深度产生不足。因此，将所述之比设定为4.0～6.5，这样可以确保充分的焊接强度。
所述熔接用的突起的体积可以设定成小于塑性变形部的体积。
因为熔接用的突起的体积被设定成小于塑性变形部的体积，所以不会因为熔接用的突起熔融的热量而使得塑性变形部达到朝向外周侧熔融的状态，而是塑性变形部停留在加热状态下。即，持续产生的焦耳(Joule)热经过熔接用的突起的熔融部分而逐渐传递到塑性变形部，从而使熔融部发生熔融，但软化部不至于熔融，而是受到软化程度的加热。因此，熔融范围被限定在熔接用的突起的区域，促进了钢板零件的厚度方向的熔融，由此可获得规定的熔融深度。
所述塑性变形部的体积相对于所述熔接用的突起的体积之比可设为1.3～2.0。
如果所述之比小于1.3，则塑性变形部的体积相对于熔接用的突起的体积会变得过小，从而塑性变形部的软化部会因熔接用的突起的熔融热而朝向外周侧熔融。这样，熔接用的突起的熔融热就会浪费在软化部的熔融上，由此导致钢板零件的厚度方向的熔融量变得不够充分，从而熔融深度不足。与此同时，如果塑性变形部朝向外周方向熔融，则会形成熔融范围变大但熔融深度不足的状态。另外，如果所述之比超过2.0，则塑性变形部的体积相对于熔接用的突起的体积会变得过大，使得熔接用的突起的熔融热对软化部的加热不够充分，从而无法得到软化部的软化。因此，钢板零件的厚度方向的熔融量也会不够充分，而使熔融深度变得不足。所以，将所述之比设定为1.3～2.0，这样可以确保充分的焊接强度。
所述初始熔融部的锥形部的倾斜角度可以设为5～14度。
如果所述倾斜角度小于5度，则即便是微小的加压位移，也会导致熔接部分急速地扩大，从而难以进行加压力的控制。而且，随着加压，电流密度会急速降低，使焦耳热的产生变得缓慢，由此形成无法向主熔融部顺利地进行熔融转移的状态。另外，如果倾斜角度超过14度，则即便是较大的加压位移，熔接部分的扩大进展也会变得缓慢，所以仍难以进行加压力的控制，同时形成无法向主熔融部顺利地进行熔融转移的状态。进一步，如果倾斜角度超过14度而变大，则熔接用的突起的体积相对于塑性变形部的体积会变大，从而不可能对塑性变形部进行适当的加热及软化。因此，将所述倾斜角度设定为5～14度，这样可以确保良好品质的螺栓焊接。
所述塑性变形部的倾斜面的倾斜角度可以设为5～14度。
如果所述倾斜角度小于5度，则软化部的金属材料因加压而向中央的熔融部分流动的力成分会变小，导致从外周侧对熔融部分的加压力不足，从而熔融部分在螺栓轴方向的扩大成长变得缓慢，故无法充分确保熔融深度。同时，塑性变形部的体积相对于熔接用的突起的体积会变得过小，从而无法适当地要求两体积之比。另外，如果所述倾斜角度超过14度，则塑性变形部的体积相对于熔接用的突起的体积会变得过大，从而难以利用熔接用的突起的熔融热来使塑性变形部的熔融部熔融，或者难以对软化部加热。同时，因为熔接用的突起的熔融热被过剩地夺取到塑性变形部，所以钢板零件的熔融深度变得不够充分。因此，将所述倾斜角度设定为5～14度，这样可以确保良好品质的螺栓焊接。
借由特定所述的各种数值等，且利用仅熔接用的突起的熔融以如上所述的方式来限定熔融范围，以确保适当的熔融深度，且使扩径部端面可靠地紧密贴合到钢板零件的表面。
根据本发明的另一方面，为了解决上述问题而提供一种凸焊用的螺栓的焊接方法，其特征在于，准备一凸焊用的螺栓，此凸焊用的螺栓是由轴部、圆形的扩径部以及圆形的熔接用的突起而形成的，其中，所述轴部上形成了外螺纹，所述扩径部与所述轴部一体形成，且所述扩径部的直径大于所述轴部的直径，所述熔接用的突起是由端面上具有外周侧变低的小倾斜角的锥形部的初始熔融部、和与所述初始熔融部相连的主熔融部而构成，并且所述熔接用的突起配置在与所述轴部相反一侧的扩径部中央，然后，在钢板零件上对所述熔接用的突起加压后通电，并将所述加压通电条件设定成，唯有熔接用的突起会发生熔融，使得所述熔接用的突起的区域熔接到钢板零件上，并且所述熔接用的突起的外周侧的扩径部的端面紧密贴合到钢板零件的表面，以此来进行焊接。
如上所述，将加压通电条件设定成，唯有熔接用的突起会发生熔融，使得所述熔接用的突起的区域熔接到钢板零件上，并且所述熔接用的突起的外周侧扩径部的端面紧密贴合到钢板零件的表面。此时的熔融进展状态为，初始熔融部的全面性熔融转变成主熔融部的整个圆形截面的熔融，并在螺栓的轴线方向上进行，伴随于此，在钢板零件侧发生的熔融被限定在熔接用的突起的区域内。经这样限定的熔融使得钢板零件侧的熔融深度变大，从而焊接强度得到提高。同时，因为熔接用的突起的外周侧的扩径部的端面紧密贴合到钢板零件的表面，所以中央部的充分焊接强度和所述紧密贴合相结合后，可使螺栓无倾斜，从而确保轴部长度均匀的高焊接强度。因此，即便在弯曲荷载作用等情况下，熔接部也不容易剥离。进一步，因为通电条件是使得仅熔接用的突起发生熔融，所以只要设定适合于熔接用的突起的体积的电流值及通电时间等的通电条件即可，这样，设定通电条件的因素得以单纯化，所以容易进行通电控制，从而焊接品质稳定。同时，电力消耗变少而变得经济。
即，在狭小的区域中形成中央部的熔融深度较大的熔接状态，并且从该熔接部分到隔离开来的扩径部的周缘部分为止的端面区域紧密贴合到钢板零件。因此，焊接强度在中央部得到确保，通过所述紧密贴合和中央部的熔接而取得对弯曲荷载的较高刚性。
为了以良好的状态来确保如上所述的熔融范围、熔融深度及扩径部端面的紧密贴合，设定了加压通电条件。此条件是作为使得仅熔接用的突起熔融的条件，将电流值及通电时间设定为规定值，尤其重要的是通电时间。通电是在加压后开始的，并且从初始熔融部的熔融开始一直持续到主熔融部的熔融结束时为止。而且，对钢板零件的加压力设定为，熔接用的突起的熔融范围不会扩大到外周侧，且钢板零件的熔融深度成为规定值。并且，扩径部端面是在和适当地要求所述熔融范围、熔融深度相关的状态下，紧密贴合到钢板零件的表面。
在所述凸焊用的螺栓上，形成了利用所述外周部侧变低的倾斜面来将所述扩径部的外周部和所述熔接用的突起的基部相连接的塑性变形部，此塑性变形部由中央部的圆形熔融部和环状的软化部而构成，其中，所述圆形熔融部具有与所述倾斜面的倾斜角相应的厚度，所述软化部的厚度从所述基部朝向外周部而逐渐变薄，并且利用圆形的所述熔融部的熔融热来促进所述软化部的变形。
所述塑性变形部是由中央部的圆形熔融部和环状的软化部而构成的，其中，所述圆形熔融部具有与所述倾斜面的倾斜角相应的厚度，所述软化部的厚度从所述基部朝向外周部而逐渐变薄。即便是仅熔接用的突起发生熔融，也会使得与此熔接用的突起相连的塑性变形部的熔融部成为熔融状态，并且此熔融热会传递到所述软化部而使此部分软化。因为加压力在持续地作用着，所以一方面是软化部的金属材料向中央的熔融部分流动，一方面是倾斜的扩径部即软化部的端面逐渐紧密贴合到钢板零件的表面。
所述软化部的金属材料因加压而要向外周侧流动，但在其反作用力的作用下，会向中央具有变形性的熔融部分流动，并进行所述紧密贴合。此时，金属材料的流动压从外周侧作用于中央的熔融部分，所以熔融部分在螺栓的轴方向上扩大成长，由此使得钢板零件的熔融深度增大。并且在软化部中，靠近熔融部的厚度较大的部分比外周侧的温度高，所以可充分获得厚度较大的部位的变形性，从而可良好地确保金属材料向熔融部侧流动。
通过如上所述的塑性变形部的熔融和变形动作，形成了限定在熔接用的突起区域内的部分的熔融，且其熔融深度的值在焊接强度方面是充分的。而且，由于软化部利用熔接用的突起及熔融部的熔融热来加热，所以其变形性良好，从而使得倾斜的扩径部的端面确实地紧密贴合到钢板零件的表面。
所述加压通电条件适宜使熔接用的突起的区域和与此熔接用的突起相对的钢板零件熔融。
因为设定了这样的加压通电条件，所以可将熔融范围设定为熔接用的突起的范围，且可将熔融深度设定为规定值。
焊接电流的通电是从初始熔融部全区域在通电初始阶段的熔融开始，一直持续到随后的主熔融部的熔融结束时为止。
通过进行所述通电控制，可以使得仅熔接用的突起适确地熔融。
而且，由下述实施例可明确得知，通过特定各种数值等来实施焊接方法，可以实现如上所述的良好的焊接。
附图说明
图1A是表示本发明实施形态的凸焊螺栓的正面图。
图1B是图1A的凸焊螺栓的部分放大图。
图1C是表示变形例的与图1B类似的部分放大图。
图2是表示螺栓的焊接状态的截面图。
图3A是表示焊接的各过程的截面图。
图3B是表示焊接的各过程的截面图。
图3C是表示焊接的各过程的截面图。
图3D是表示焊接的各过程的截面图。
图3E是表示焊接的各过程的截面图。
图3F是表示焊接的各过程的截面图。
图3G是表示焊接的各过程的截面图。
图4A是表示螺栓各部分的体积划分状态的图。
图4B是表示螺栓各部分的体积划分状态的图。
图5A是现有螺栓的正面图。
图5B是现有螺栓的正面图。
图5C是表示现有的螺栓熔接状态的截面图。
图5D是表示现有的螺栓熔接状态的截面图。
图6是表示拉伸测试后的状态的截面图。
1            凸焊用的螺栓
2、21        轴部
3、22        扩径部
3A           平面部
4、23、27    熔接用的突起
4A           初始熔融部
4B           主熔融部
5            基部
6            倾斜面、端面
7            塑性变形部
7A           熔融部
7B           软化部
7C           箭头线
8            外螺纹
9、30         钢板零件
9A            表面
9B            钢板零件的部分
9C            钢板零件的本体
9D            螺栓孔
10            可动电极
11            收容孔
12            永久磁铁
13            固定电极
14            端面
15、24、28    锥形部
16、25、29    顶部
17            熔融部位、熔融部分、熔接部分、熔融范围
18            平坦面
19、L1        间隙
20            凸焊螺栓
26            锥形面
31            熔接部分
θ1、θ2      倾斜角度
L2            熔融深度
L3            轴部长度
L4            熔融厚度
具体实施方式
接着，对用来实施本发明的凸焊用的螺栓及其焊接方法的最佳形态进行说明。
实施例1
以下将说明凸焊用的螺栓的尺寸及形状。
铁制的凸焊用的螺栓的形状如图1A所示。此螺栓1是由轴部2、圆形的扩径部3、圆形的熔接用的突起4、以及塑性变形部7而形成，其中，所述轴部2上形成了外螺纹，所述扩径部3与此轴部2一体形成，且所述扩径部3的直径大于所述轴部2的直径，所述熔接用的突起4配置在与所述轴部2相反一侧的扩径部中央，所述塑性变形部7是利用所述外周部侧变低的倾斜面6来将所述扩径部3的外周部与所述熔接用的突起4的基部5相连接而形成的。另外，所述的「外周部侧变低」，是指图1A中外周部侧向轴部2的下端侧靠近的倾斜方向。并且，符号8是形成在轴部2的外周面上的外螺纹，螺纹包括谷部和峰部。
如图4所示，所述熔接用的突起4是由初始熔融部4A和主熔融部4B构成的。所述初始熔融部4A是通过在熔接用的突起4的端面上设置外周侧变低的小倾斜角的锥形部15而形成的平坦形状的圆锥形状部。在此初始熔融部4A的中央部，形成了尖状的顶部16。并且，主熔融部4B是以和初始熔融部4A相连的状态而形成。
以下将说明塑性变形部7的形状。
如图4所示，所述塑性变形部7是在熔接用的突起4(主熔融部4B)与扩径部3之间的扁平圆形的金属材料部，图4B是仅取此部分而表示的截面形状。具有与倾斜面6的倾斜角相应的厚度的中央部的圆形部分是熔融部7A。从此熔融部7A(基部5的部位)朝向外周部厚度逐渐变薄的环状部分是软化部7B。此软化部7B的截面如图4B所示为楔型。
另外，所述倾斜面6的倾斜角度是指在与轴部2的轴线垂直相交的假想平面之间所形成的角度。熔接用的突起4的锥形部15的倾斜角度也同样如此定义。由凸缘(flange)状的扩径部3、塑性变形部7和熔接用的突起4而形成了螺栓1的头部。所述倾斜面6是扩径部3的端面。在图1A和图4A中，图示了设置在倾斜面6外周侧的无倾斜的平面部3A，此平面部3A也是扩径部3的端面。
图2是表示将螺栓1焊接到钢板零件9上的状态的截面图。可动电极10利用气缸(air cylinder)或进退输出型电动马达(motor)等(未图示)来进行进退动作。在其端面中央部上可动电极10的长度方向上开设了收容孔11，此收容孔11的内部安装着永久磁铁12。钢板零件9载置在与可动电极10以同轴状态配置的固定电极13上。
通过作业人员或一种供给杆(rod)而将轴部2插入到可动电极10的收容孔11，并利用永久磁铁12的吸引使得螺栓1保持在可动电极10上。此时，可动电极10的端面14紧密贴合到扩径部3的背面。图2表示一状态，即，使保持着螺栓1的可动电极10进出，以在钢板零件9上对熔接用的突起4进行加压。在此状态下使焊接电流通电，来对钢板零件9进行焊接。
图1B中记载了各部分的尺寸及倾斜角度，以便对实施例的尺寸状态等容易理解。如此图所示，轴部2的直径为5mm，扩径部3的直径与厚度分别为10mm与1.5mm，熔接用的突起4的基部5即熔接用的突起4的根部分的直径为5mm。
进一步，熔接用的突起4的端面(锥形部15)的直径为4.5mm，熔接用的突起4的从基部5到顶部16为止的高度为1.0mm，初始熔融部4A的高度(厚度)为0.35mm，塑性变形部7的高度(厚度)为0.5mm，倾斜面6的倾斜角度θ1为9度，熔接用的突起4的锥形部15的倾斜角度θ2为9度。
因此，熔接用的突起4的直径相对于扩径部3的直径之比为0.5。而且，扩径部3的直径相对于轴部2的直径之比为2.0。
图4是用来表示扩径部3、塑性变形部7、熔接用的突起4以及构成熔接用的突起4的初始熔融部4A和主熔融部4B的各部分的体积的划分图。具有图1所示的尺寸及倾斜角度的螺栓1的各部分体积为，扩径部3为117.75mm3，塑性变形部7为24.53mm3，熔接用的突起4为14.80mm3，初始熔融部4A为2.38mm3，主熔融部4B为12.42mm3。并且，塑性变形部7的熔融部7A为9.81mm3，软化部为14.72mm3。由所述数值而可明确得知，熔接用的突起4的体积设定成小于塑性变形部7的体积。
并且，主熔融部4B的体积相对于初始熔融部4A的体积之比为5.2。塑性变形部7的体积相对于熔接用的突起4的体积之比为1.66。而且，扩径部3的体积相对于熔接用的突起4的体积与塑性变形部7的体积之和的比为2.99。并且，熔接用的突起4的体积与塑性变形部7的体积的合计体积设定成小于扩径部3的体积。
由所述各部分尺寸而可明确得知，此螺栓1是所谓的小件零件。因为是小件，所以熔融进展的状态或熔接部分(熔核(nugget))的大小等会对焊接品质造成较大的影响。
接着，对此螺栓1的熔接现象进行说明。
如上所述，焊接是在图2所示的状态下进行的。加压通电条件设定成，唯有熔接用的突起4会发生熔融，并且与熔接用的突起4的范围面积相应的钢板零件9的部分会发生熔融。此处，作为对象构件的钢板零件9的板厚为0.7mm。并且，可动电极10的加压力即熔接用的突起4对钢板零件9的加压力为2900N，焊接电流为10600A，初始加压时间为60周期(cycle)，通电时间为9周期，保持时间为30周期。所述通电时间9周期是指从初始熔融部4A开始熔融起，直到紧接着的主熔融部4B的熔融结束为止的时间，在此时刻，熔融部7A与钢板零件9侧都在进行熔融。另外，1周期为1/60秒。
在所述条件下可进行良好的焊接，各条件的设定范围较好的是，加压力为2000～5000N，焊接电流为8000～15000A，通电时间为5～15周期。
在所述焊接条件进行的熔融过程如图3A～图3G所示。图3A表示在钢板零件9上对熔接用的突起4的顶部16进行加压的状态。在此状态下，顶部16稍微陷入到钢板零件9内(未图示)。
当对所述加压状态的部位通电时，从所述陷入的部位开始熔融，并且如图3B所示，在通电初始阶段，所述初始熔融部4A会遍及其整个区域而熔融。熔融部位以符号17表示。因为在初始熔融部4A的锥形部15上形成了倾斜角θ2＝9度的锥形(taper)角，所以，从所述顶部16开始的熔融随着加压，会在直径方向上，放射状的大致平面性的熔融范围呈圆形扩大开来。即，因为倾斜角θ2较小，所以即便是微弱的熔融，通电面积也会急剧增加，伴随于此，电流密度会急剧降低。因此，与热容量较大的螺栓1的轴方向相比，熔融扩大更容易在直径方向上进行。另外，熔融部分、熔接部分、熔接部位及熔融范围与熔融部位是同义词，都使用符号17来表示。
这样的初始熔融部4A的全区域熔融转移到主熔融部4B的整个圆形截面的熔融，并如图3C所示，在螺栓1的轴线方向上进行熔融。当所述熔融结束时，伴随着加压，在熔接用的突起4的截面积范围内，钢板零件9上也在进行熔融，此时停止通电，则结果会形成熔融范围被限定在熔接用的突起4的区域内的状态。在此阶段，如图3C所示，在倾斜面6与钢板零件9的表面9A之间存在着微小的间隙19，但在可动电极10的加压作用下，在通电停止的大致同时，此间隙19消失，并如图3D所示，倾斜面6紧密贴合到钢板零件9的表面9A。
图3(E)是在钢板零件9的面方向上截断图3D的紧密贴合部分所得的平面图。由此截断状态而可明确得知，可以确认熔融部位17即熔接部位的大小与熔接用的突起4的直径大致相同。此熔融部位17的直径为5.1mm。将10根螺栓1焊接后的结果为，所述熔接部位的尺寸分布在4.9～5.2mm的范围内，从而可确认熔接范围适当。
接着，对塑性变形部7的变形动作进行说明。
在所述的加压及熔融的过程中，进行如下所述的塑性变形部7的变形动作。此变形动作显示在图3F及图3G中，但为了容易理解，将图3F中的倾斜面6的倾斜角度放大后予以图示。另外，为了仔细观察熔融部位17，截断了熔融部位17的部分。图3G表示此截断面。
所述塑性变形部7是由中央部的圆形熔融部7A和环状的软化部7B而构成的，其中，所述圆形熔融部7A具有与所述倾斜面6的倾斜角θ1相应的厚度，所述软化部7B的厚度从所述基部5朝向外周部而逐渐变薄。即便是仅熔接用的突起4发生熔融，也会使得与此熔接用的突起4相连的塑性变形部7的熔融部7A成为熔融状态，并且此熔融热会传递到所述软化部7B而使此部分软化。因为加压力在持续地作用着，所以一方面是软化部7B的金属材料向中央的熔融部分17流动，一方面是倾斜的扩径部3即软化部7B的端面6逐渐紧密贴合到钢板零件9的表面9A。
所述软化部7B的金属材料因加压而要向外周侧流动，但在其反作用力的作用下，会如箭头线7C所示向中央具有变形性的熔融部分17流动，并进行所述紧密贴合。此时，金属材料的流动压从外周侧作用于中央的熔融部分17，所以熔融部分17在螺栓1的轴方向上扩大成长，由此使得钢板零件9的熔融深度增大。并且软化部7B中，靠近熔融部7A的厚度较大的部分比外周侧的温度高，所以可充分获得厚度较大的部位的变形性，从而可良好地确保金属材料向熔融部分17侧的流动。
通过如上所述的塑性变形部7的熔融和变形动作，形成了限定在熔接用的突起4区域内的部分的熔融，且其熔融深度L2的值在焊接强度方面是充分的。而且，由于软化部7B利用熔接用的突起4及熔融部7A的熔融热来加热，所以其变形性良好，从而使得倾斜的扩径部3的端面6可靠地紧密贴合到钢板零件9的表面9A。
钢板零件9的板厚如上所述为0.7mm，经过如上所述的过程而形成的图3G所示的熔融深度L2约为0.35mm。因为所述图5C及图5D所示的宽熔接面积上的熔融深度L2约为0.15mm(比较例)，因此可以判定，所述约0.35mm的深度是充分的熔融深度。并且，因为钢板零件9的非熔融厚度约为0.35mm，因此可以确认，钢板零件9自身的刚性也没有受到损害。
而且，熔融部位17的到达扩径部3侧与钢板零件9侧的全体厚度L4约为0.5mm。因为所述图5C及图5D所示的熔融部位的厚度L4约为0.25mm(比较例)，因此可以判定，所述约0.5mm的厚度是充分的熔融厚度L4。
将10根螺栓1焊接后的结果为，所述L2分布在0.30～0.40mm的范围内。而且，所述L4分布在0.40～0.55的范围内。由这些分布状况可以判定，所述深度是良好的熔融深度。
利用夹具等将以所述方式熔接后的钢板零件9固定，用榔头(hammer)在轴部2的直径方向上敲打，以进行冲击测试，其结果为，轴部2弯曲变形，但熔接部位17的部分没有发生剥离等，并且倾斜面6和钢板表面9A的紧密贴合状态得到维持，从而确认可以确保完全的熔接状态。因此确认可以确保充分的焊接强度。
进一步，利用夹具将钢板零件9固定，在轴方向上拉伸轴部2以进行测试，其结果成为图6所示的断裂状态。可以确认，这样熔接到熔接用的突起4侧的钢板零件9的部分9B以夹断状态从钢板零件9的本体9C上断裂，并成为螺栓孔9D的状态。此断裂发生在上述拉伸负荷为4200～5250N的范围内，从而可以判定，所述尺寸的螺栓1的焊接强度是充分的。
根据所述的焊接根数，熔融深度L2分布在钢板零件9的板厚的43～57％的范围内，图3E所示的熔融部位17的直径相对于熔接用的突起4的直径(基部5的直径)分布在0.98～1.04倍的范围。所述数值中的最佳值分别为50％和1.01～1.02倍，优选46～54％和1.00～1.03倍，可实施的值为43～57％和0.98～1.04倍。
而且，软化部7B的体积相对于熔融部7A的体积之比为1.5。这样将软化部7B的体积设定得较大后，软化部7B相对于熔融部7A的热容量会变大，因此软化部7B不会在熔融部7A的加热作用下达到熔融状态，而是受到适合促进软化的加热。软化部7B的体积相对于熔融部7A的体积之比是1.2～1.8，优选1.3～1.7，最佳值为1.5。
可以通过特定所述的熔融部7A、软化部7B等部分的流动动作、熔融深度L2相对于所述钢板零件的厚度之比率、或熔融部位17的直径相对于熔接用的突起4的直径的倍数等来形成发明，此情况在权利要求书中没有记载。
如果熔接用的突起4的直径相对于所述扩径部3的直径之比小于0.3，则熔融范围会变得过小，从而导致焊接强度不充分。另外，如果所述之比超过0.6，则可充分确保熔融范围，但扩径部3的端面6与钢板零件9的表面9A的紧密贴合部分的直径方向的尺寸会不足，从而无法确保轴部2对弯曲荷载的刚性。因此，将上述比设定为0.3～0.6，这样可以确保充分的焊接强度。
所述之比被设定为0.3～0.6，但优选0.35～0.55，最佳值是本实施例中的0.5。
如果主熔融部4B的体积相对于所述初始熔融部4A的体积之比小于4.0，则初始熔融部4A的体积会变得过大，导致其自身的热容量过剩，并且作为熔接用的突起4的体积也会变得过大，所以，会因整个熔接用的突起4的熔融而导致钢板零件9的厚度方向的熔融量过剩，从而无法获得适当的焊接强度。另外，如果所述之比超过6.5，则初始熔融部4A的体积会变得过小，导致其自身的热容量不充分，从而不可能使主熔融部4B连续地熔融，结果会导致钢板零件9的熔融深度产生不足。因此，将所述之比设定为4.0～6.5，这样可以确保充分的焊接强度。
所述之比被设定为4.0～6.5，但优选4.5～6.0，最佳值是本实施例中的5.2。
如果所述塑性变形部7的体积相对于所述熔接用的突起4的体积之比小于1.3，则塑性变形部7的体积相对于熔接用的突起4的体积会变得过小，从而塑性变形部7会因熔接用的突起4的熔融热而朝向外周侧熔融。这样，熔接用的突起4的熔融热就会浪费在朝向塑性变形部7外周侧的熔融上，由此导致钢板零件9的厚度方向的熔融量变得不够充分，从而使得熔融深度L2不足。与此同时，如果塑性变形部7朝向外周方向熔融，则会形成熔融范围17变大但熔融深度L2不足的状态。另外，如果所述之比超过2.0，则塑性变形部7的体积相对于熔接用的突起4的体积会变得过大，使得熔接用的突起4的熔融热对塑性变形部7的加热不够充分，从而无法得到塑性变形部7的软化。因此，钢板零件9的厚度方向的熔融量也会不够充分，从而熔融深度L2变得不足。所以，将所述之比设定为1.3～2.0，这样可以确保充分的焊接强度。
所述之比被设定为1.3～2.0，但优选1.5～1.8，最佳值是本实施例中的1.66。
如果所述初始熔融部4A的锥形部15的倾斜角度θ2小于5度，则即便是微小的加压位移，也会导致熔接部分17急速地扩大，从而难以进行加压力的控制。而且，随着加压，电流密度会急速降低，使焦耳热的产生会变得缓慢，由此形成无法向主熔融部4B顺利地进行熔融转移的状态。另外，如果倾斜角度超过14度，则即便是较大的加压位移，熔接部分17的扩大进展也会变得缓慢，所以仍难以进行加压力的控制，同时形成无法向主熔融部4B顺利地进行熔融转移的状态。进一步，如果倾斜角度超过14度而变大，则熔接用的突起4的体积相对于塑性变形部7的体积会变大，从而不可能对塑性变形部7进行适当的加热或软化。因此，将所述倾斜角度设定为5～14度，这样可以确保良好品质的螺栓焊接。
所述倾斜角度θ2被设定为5～14度，但优选7～12度，最佳值是本实施例中的9度。
如果所述塑性变形部7的倾斜面6的倾斜角度θ1小于5度，则软化的倾斜部分的金属材料7A因加压而向中央的熔融部分17流动的力成分(参照图3F的箭头线7C)会变小，导致从外周侧对熔融部分17的加压力不足，从而熔融部分17在螺栓轴方向的扩大成长变得缓慢，故无法充分确保熔融深度L2。同时，塑性变形部7的体积相对于熔接用的突起4的体积会变得过小，从而无法适当地要求两体积之比。另外，如果所述倾斜角度θ1超过14度，则塑性变形部7的体积相对于熔接用的突起4的体积会变得过大，从而难以利用熔接用的突起4的熔融热来对塑性变形部7充分地加热。同时，因为熔接用的突起4的熔融热被夺取到塑性变形部7，所以钢板零件9的熔融深度L2变得不够充分。因此，将所述倾斜角度θ1设为5～14度，这样可以确保良好品质的螺栓焊接。
所述的倾斜角度θ1被设定为5～14度，但优选7～12度，最佳值是本实施例中的9度。
进一步，如图1C所示，即便不形成顶部16，而是在中央部设置圆形的小平坦面18，在此情况下也可以进行良好的焊接。
以上所说明的实施例的作用效果列举如下。
当在钢板零件9上对所述熔接用的突起4加压后使焊接电流通电，则在通电初始阶段，所述初始熔融部4A会遍及其整个区域而熔融。因为在初始熔融部4A上形成了小倾斜角的锥形部15，所以所述熔融随着加压，会在直径方向上，放射状的大致平面性的熔融范围17呈圆形扩大开来。这样的初始熔融部4A的全区域熔融转移到主熔融部4B的整个圆形截面的熔融，并在螺栓1的轴线方向上进行熔融。当所述熔融结束时，在熔接用的突起4的面积范围内，钢板零件9上也在进行熔融。此时停止通电，则会形成熔融范围17被限定在熔接用的突起4的区域内的状态。并且，通过所述加压，使得熔接用的突起4外周侧的扩径部3的端面6紧密贴合到钢板零件9的表面9A。
如上所述，初始熔融部4的全面性熔融转变成主熔融部4B的整个圆形截面的熔融，并在螺栓1的轴线方向上进行，所以伴随于此，在钢板零件9侧发生的熔融被限定在熔接用的突起4的区域内。经这样限定的熔融使得钢板零件9侧的熔融深度L2变大，从而焊接强度得到提高。同时，因为熔接用的突起4外周侧的扩径部3的端面6紧密贴合到钢板零件9的表面9A，所以中央部的充分焊接强度和所述紧密贴合相结合后，可使螺栓无倾斜，从而确保轴部长度L3的均匀的高焊接强度。因此，即便在弯曲荷载作用等情况下，熔接部17也不容易剥离。进一步，因为通电条件是使得仅熔接用的突起4发生熔融，所以只要设定适合于熔接用的突起4的体积的电流值或通电时间等的通电条件即可，这样，设定通电条件的因素得以单纯化，所以容易进行通电控制，从而焊接品质稳定。同时，电力消耗变少而变得经济。
即，在狭小的区域中形成中央部的熔融深度L2较大的熔接状态，并且从该熔接部分17到隔离开来的扩径部3的周缘部分为止的端面区域紧密贴合到钢板零件9的表面9A。因此，焊接强度在中央部得到确保，通过所述紧密贴合和中央部的熔接而取得对弯曲荷载的较高刚性。
在所述扩径部3的端面上，利用所述外周部侧变低的倾斜面6来将扩径部3的外周部和所述熔接用的突起4的基部5相连接，由此形成塑性变形部7，此塑性变形部7由中央部的圆形熔融部7A和环状的软化部7B而构成，其中，所述圆形熔融部7A具有与所述倾斜面6的倾斜角θ1相应的厚度，所述软化部7B的厚度从所述基部5朝向外周部而逐渐变薄。
所述塑性变形部7是由中央部的圆形熔融部7A和环状的软化部7B而构成的，其中，所述圆形熔融部7A具有与所述倾斜面6的倾斜角θ1相应的厚度，所述软化部的厚度从所述基部5朝向外周部而逐渐变薄。即使仅熔接用的突起4发生熔融，也会使得与此相连的塑性变形部7的熔融部7A成为熔融状态，并且此熔融热会传递到所述软化部7B而使此部分软化。因为加压力在持续地作用着，所以一方面是软化部7B的金属材料向中央的熔融部分17流动，一方面是倾斜的扩径部3即软化部7B的端面6逐渐紧密贴合到钢板零件9的表面9A。
所述软化部7B的金属材料因加压而要向外周侧流动，但在其反作用力的作用下，会向中央具有变形性的熔融部分17流动，并进行所述紧密贴合。此时，金属材料的流动压从外周侧作用于中央的熔融部分17，所以熔融部分17在螺栓1的轴方向上扩大成长，由此使得钢板零件9的熔融深度增大。并且，软化部7B中靠近熔融部7A的厚度较大的部分比外周侧的温度高，所以可充分获得厚度较大的部位的变形性，从而可良好地确保金属材料(7B)向熔融部位17侧的流动。
通过如上所述的塑性变形部7的熔融和变形动作，形成了限定在熔接用的突起4区域内的部分的熔融，且其熔融深度L2的值在焊接强度方面是充分的。而且，由于软化部7B利用熔接用的突起4及熔融部7A的熔融热来加热，所以其变形性良好，从而倾斜的扩径部3的端面6可靠地紧密贴合到钢板零件9的表面9A。
熔接用的突起4的直径相对于所述扩径部3的直径之比为0.3～0.6。
如果所述之比小于0.3，则熔融范围17会变得过小，从而导致焊接强度不够充分。另外，如果所述之比超过0.6，则可以充分确保熔融范围17，但因扩径部3的端面与钢板零件9表面9A的紧密贴合部分的直径方向的尺寸不足，从而无法确保对轴部2的弯曲荷载的刚性。因此，将所述之比设定为0.3～0.6，这样可以确保充分的焊接强度。
所述主熔融部4B的体积相对于所述初始熔融部4A的体积之比为4.0～6.5。
如果所述之比小于4.0，则初始熔融部4A的体积会变得过大，导致其自身的热容量过剩，并且作为熔接用的突起4的体积也会变得过大，所以，会因整个熔接用的突起4的熔融而导致钢板零件9的厚度方向的熔融量过剩，从而无法获得适当的焊接强度。另外，如果所述之比超过6.5，则初始熔融部4A的体积会变得过小，导致其自身的热容量不够充分，从而不可能使主熔融部4B连续地熔融，结果会导致钢板零件9的熔融深度L2产生不足。因此，将所述之比设定为4.0～6.5，这样可以确保充分的焊接强度。
所述熔接用的突起4的体积被设定成小于塑性变形部7的体积。
因为熔接用的突起4的体积被设定成小于塑性变形部7的体积，所以不会因为使熔接用的突起4熔融的热量而使得塑性变形部7达到朝向外周侧熔融的状态，而是塑性变形部7停留在加热状态下。即，持续产生的焦耳热经过熔接用的突起4的熔融部分而逐渐传递到塑性变形部7，从而熔融部7A发生熔融，但软化部7B不至于熔融，而是受着软化程度的加热。因此，熔融范围被限定于熔接用的突起4的区域，促进了钢板零件9的厚度方向的熔融，由此可获得规定的熔融深度L2。
所述塑性变形部7的体积相对于所述熔接用的突起4的体积之比为1.3～2.0。
如果所述之比小于1.3，则塑性变形部7的体积相对于熔接用的突起4的体积会变得过小，从而塑性变形部7的软化部7B会因熔接用的突起4的熔融热而朝向外周侧熔融。这样，熔接用的突起4的熔融热就会浪费在软化部7B的熔融上，由此导致钢板零件9的厚度方向的熔融量变得不够充分，从而使得熔融深度L2不足。与此同时，如果塑性变形部7朝向外周方向熔融，则会形成熔融范围变大但熔融深度L2不足的状态。另外，如果所述之比超过2.0，则塑性变形部7的体积相对于熔接用的突起4的体积会变得过大，使得熔接用的突起4的熔融热对软化部7B的加热不够充分，从而无法得到软化部7B的软化。因此，钢板零件9的厚度方向的熔融量也会不够充分，从而熔融深度L2变得不足。所以，将所述之比设定为1.3～2.0，这样可以确保充分的焊接强度。
所述初始熔融部4A的锥形部15的倾斜角度θ2为5～14度。
如果所述倾斜角度θ2小于5度，则即便是微小的加压位移，也会导致熔接部分17急速地扩大，从而难以进行加压力的控制。而且，随着加压，电流密度会急速降低，使焦耳热的产生会变得缓慢，由此形成无法向主熔融部4B顺利地进行熔融转移的状态。另外，如果倾斜角度θ2超过14度，则即便是较大的加压位移，熔接部分17的扩大进展也会变得缓慢，所以仍难以进行加压力的控制，同时形成无法向主熔融部4B顺利地进行熔融转移的状态。进一步，如果倾斜角度θ2超过14度而变大，则熔接用的突起4的体积相对于塑性变形部7的体积会变大，从而不可能对塑性变形部7进行适当的加热或软化。因此，将所述的倾斜角度θ2设定为5～14度，这样可以确保良好品质的螺栓焊接。
所述塑性变形部7的倾斜面6的倾斜角度θ1为5～14度。
如果所述倾斜角度θ1小于5度，则软化部7B的金属材料因加压而向中央的熔融部分17流动的力成分(参照图3F的箭头线7C)会变小，导致从外周侧对熔融部分17的加压力不足，从而熔融部分17在螺栓轴方向的扩大成长变得缓慢，故无法充分确保熔融深度L2。同时，塑性变形部7的体积相对于熔接用的突起4的体积会变得过小，从而无法适当地要求两体积之比。另外，如果所述倾斜角度超过14度，则塑性变形部7的体积相对于熔接用的突起4的体积会变得过大，从而难以利用熔接用的突起4的熔融热来使塑性变形部7的熔融部7A熔融，或者难以对软化部7B加热。同时，因为熔接用的突起4的熔融热被过剩地夺取到塑性变形部7，所以钢板零件9的熔融深度L2变得不够充分。因此，将所述倾斜角度θ1设定为5～14度，这样可以确保良好品质的螺栓焊接。
借由特定所述的各种数值等，且利用仅熔接用的突起4的熔融以如上所述的方式来限定熔融范围17，以确保适当的熔融深度L2，且使扩径部端面6确实地紧密贴合到钢板零件9的表面9A。
焊接方法的作用效果如下所述。
本发明的焊接方法是为了解决所述问题而提供的，此焊接方法是，准备一凸焊用的螺栓1，此凸焊用的螺栓1是由轴部2、圆形的扩径部3以及圆形的熔接用的突起4而形成的，其中，所述轴部2上形成了外螺纹8，所述扩径部3与所述轴部2一体形成，且所述扩径部3的直径大于所述轴部2的直径，所述熔接用的突起4是由端面上具有外周侧变低的小倾斜角θ2的锥形部15的初始熔融部4A、和与所述初始熔融部4A相连的主熔融部4B而构成，并且所述熔接用的突起4配置在与所述轴部2相反一侧的扩径部中央，然后，在钢板零件9上对所述熔接用的突起4加压后通电，并将所述加压通电条件设定成，唯有熔接用的突起4会发生熔融，使得所述熔接用的突起4的区域熔接到钢板零件9上，并且所述熔接用的突起4的外周侧的扩径部3的端面6紧密贴合到钢板零件9的表面9A，以此来进行焊接。
所述焊接方法的作用效果与所述螺栓基本上相同。
如上所述，将加压通电条件设定成，唯有熔接用的突起4会发生熔融，使得所述熔接用的突起4的区域熔接到钢板零件9上，并且所述熔接用的突起4外周侧的扩径部3的端面6紧密贴合到钢板零件9的表面9A。此时的熔融进展状态为，初始熔融部4A的全面性熔融转变成主熔融部4B的整个圆形截面的熔融，并在螺栓1的轴线方向上进行，伴随于此，在钢板零件9侧发生的熔融被限定在熔接用的突起4的区域内。经这样限定的熔融使得钢板零件9侧的熔融深度L2变大，从而焊接强度得到提高。同时，因为熔接用的突起4的外周侧扩径部3的端面6紧密贴合到钢板零件9的表面9A，所以中央部的充分焊接强度和所述紧密贴合相结合后，可使螺栓1无倾斜，从而确保轴部长度L3均匀的高焊接强度。因此，即便在弯曲荷载作用等情况下，熔接部17也不容易剥离。进一步，因为通电条件是使得仅熔接用的突起4发生熔融，所以只要设定适合于熔接用的突起4的体积的电流值及通电时间等的通电条件即可，这样，设定通电条件的因素得以简化，所以容易进行通电控制，从而焊接品质稳定。同时，电力消耗变少而变得经济。
即，在狭小的区域中形成中央部的熔融深度L2较大的熔接状态，并且从该熔接部分17到隔离开来的扩径部3的周缘部分为止的端面区域紧密贴合到钢板零件9。因此，焊接强度在中央部得到确保，通过所述紧密贴合和中央部的熔接而取得对弯曲荷载的较高刚性。
为了以良好的状态来确保如上所述的熔融范围17、熔融深度L2及扩径部端面6的紧密贴合，设定了加压通电条件。此条件是使仅熔接用的突起4作为熔融的条件，将电流值及通电时间设定为规定值，尤其重要的是通电时间。通电是在加压后开始的，并且从初始熔融部4A的熔融开始一直持续到主熔融部4B的熔融结束时为止。而且，对钢板零件9的加压力设定为，熔接用的突起4的熔融范围17不会扩大到外周侧，且钢板零件9的熔融深度L2成为规定值。并且，扩径部端面6是在和适当地要求所述熔融范围17、熔融深度L2相关的状态下，紧密贴合到钢板零件9的表面9A。
在所述凸焊用的螺栓1上，形成了利用所述外周部侧变低的倾斜面6来将所述扩径部3的外周部和所述熔接用的突起4的基部5相连接的塑性变形部7，此塑性变形部7由中央部的圆形熔融部7A和环状的软化部7B而构成，其中，所述圆形熔融部7A具有与所述倾斜面6的倾斜角θ1相应的厚度，所述软化部7B的厚度从所述基部5朝向外周部而逐渐变薄，并且利用圆形的所述熔融部7A的熔融热来促进所述软化部7B的变形。
所述塑性变形部7是由中央部的圆形熔融部7A和环状的软化部7B而构成，其中，所述圆形熔融部7A具有与所述倾斜面6的倾斜角θ1相应的厚度，所述软化部7B的厚度从所述基部5朝向外周部而逐渐变薄。即便仅熔接用的突起4发生熔融，也会使得与此相连的塑性变形部7的熔融部7A成为熔融状态，并且此熔融热会传递到所述软化部7B而使此部分软化。因为加压力在持续地作用着，所以一方面是软化部7B的金属材料向中央的熔融部分17流动，一方面是倾斜的扩径部3即软化部7B的端面6逐渐紧密贴合到钢板零件9的表面9A。
所述软化部7B的金属材料因加压而要向外周侧流动，但在其反作用力的作用下，会向中央具有变形性的熔融部分17流动，并进行所述紧密贴合。此时，金属材料(7B)的流动压从外周侧作用于中央的熔融部分17，所以熔融部分17在螺栓1的轴方向上扩大成长，由此使得钢板零件9的熔融深度L2增大。并且软化部7B中，靠近熔融部7A的厚度较大的部分比外周侧的温度高，所以可充分获得厚度较大的部位的变形性，从而可良好地确保金属材料(7B)向熔融部位17侧的流动。
通过如上所述的塑性变形部7的熔融和变形动作，形成了限定在熔接用的突起4区域内的部分的熔融，且其熔融深度L2的值在焊接强度方面是充分的。而且，由于软化部7B利用熔接用的突起4及熔融部7A的熔融热来加热，所以其变形性良好，从而使得倾斜的扩径部3的端面6可靠地紧密贴合到钢板零件9的表面9A。
所述加压通电条件适宜使熔接用的突起4的区域和与此熔接用的突起4相对的钢板零件9熔融。
因为设定了这样的加压通电条件，所以可将熔融范围17设定为熔接用的突起4的范围，且可将熔融深度L2设定为规定值。
焊接电流的通电的进行是从初始熔融部4A全区域在通电初始阶段的熔融开始，一直持续到随后的主熔融部4B的熔融结束时为止。
通过进行所述通电控制，可以使得仅熔接用的突起4适确地熔融。
而且，由所述实施例可明确得知，特定权利要求3～8中记载的各种数值等，再实施权利要求9～12中记载的焊接方法，由此可实现如上所述的良好的焊接。
[产业上的可利用性]
如上所述，根据本发明，可以设定熔接用的突起及塑性变形部的体积以及加压通电条件等，以确保良好的焊接品质。因此，期待着可以广泛地应用于汽车的车体焊接工序或家电产品的钢板焊接工序等中。

Claims (12)

1.一种凸焊用的螺栓，其特征在于，由轴部、圆形的扩径部以及圆形的熔接用的突起而形成此凸焊用的螺栓，其中，所述轴部上形成了外螺纹，所述扩径部与所述轴部一体形成，且所述扩径部的直径大于所述轴部的直径，所述熔接用的突起是由端面上具有外周侧变低的小倾斜角的锥形部的初始熔融部、和与所述初始熔融部相连的主熔融部而构成，并且所述熔接用的突起配置在与所述轴部相反一侧的扩径部中央，唯有所述熔接用的突起是使熔融的焊接电流通电的部分，其以如下方式而构成，即，在钢板零件上对所述熔接用的突起加压后通电，使得熔接用的突起的区域熔接到钢板零件上，并且所述熔接用的突起的外周侧的扩径部的端面紧密贴合到钢板零件的表面。
2.根据权利要求1所述的凸焊用的螺栓，其特征在于，在所述扩径部的端面上，利用所述外周部侧变低的倾斜面来将扩径部的外周部和所述熔接用的突起的基部相连接，由此形成塑性变形部，此塑性变形部是由中央部的圆形熔融部和环状的软化部所构成，其中，所述圆形熔融部具有与所述倾斜面的倾斜角相应的厚度，所述软化部的厚度从所述基部朝向外周部而逐渐变薄。
3.根据权利要求1或2所述的凸焊用的螺栓，其特征在于，熔接用的突起的直径相对于所述扩径部的直径之比为0.3～0.6。
4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的凸焊用的螺栓，其特征在于，所述主熔融部的体积相对于所述初始熔融部的体积之比为4.0～6.5。
5.根据权利要求2至4中任一权利要求所述的凸焊用的螺栓，其特征在于，所述熔接用的突起的体积设定成小于塑性变形部的体积。
6.根据权利要求2至5中任一权利要求所述的凸焊用的螺栓，其特征在于，所述塑性变形部的体积相对于所述熔接用的突起的体积之比为1.3～2.0。
7.根据权利要求1至6中任一权利要求所述的凸焊用的螺栓，其特征在于，所述初始熔融部的锥形部的倾斜角度为5～14度。
8.根据权利要求2至7中任一权利要求所述的凸焊用的螺栓，其特征在于，所述塑性变形部的倾斜面的倾斜角度为5～14度。
9.一种凸焊用的螺栓的焊接方法，其特征在于，准备一凸焊用的螺栓，此凸焊用的螺栓是由轴部、圆形的扩径部以及圆形的熔接用的突起而形成的，其中，所述轴部上形成了外螺纹，所述扩径部与所述轴部一体形成，且所述扩径部的直径大于所述轴部的直径，所述熔接用的突起是由端面上具有外周侧变低的小倾斜角的锥形部的初始熔融部、和与所述初始熔融部相连的主熔融部而构成，并且所述熔接用的突起配置在与所述轴部相反一侧的扩径部中央，然后，在钢板零件上对所述熔接用的突起加压后通电，并将所述加压通电条件设定成，唯有熔接用的突起会发生熔融，使得所述熔接用的突起的区域熔接到钢板零件上，并且所述熔接用的突起的外周侧的扩径部的端面紧密贴合到钢板零件的表面，以此来进行焊接。
10.根据权利要求9所述的凸焊用的螺栓的焊接方法，其特征在于，在所述凸焊用的螺栓上，形成了利用所述外周部侧变低的倾斜面来将所述扩径部的外周部和所述熔接用的突起的基部相连接的塑性变形部，此塑性变形部是由中央部的圆形熔融部和环状的软化部所构成，其中，所述圆形熔融部具有与所述倾斜面的倾斜角相应的厚度，所述软化部的厚度从所述基部朝向外周部而逐渐变薄，并且利用圆形的所述熔融部的熔融热来促进所述软化部变形。
11.根据权利要求9或10所述的凸焊用的螺栓的焊接方法，其特征在于，所述加压通电条件适宜使熔接用的突起的区域和与此熔接用的突起相对的钢板零件熔融。
12.根据权利要求9至11中任一权利要求所述的凸焊用的螺栓的焊接方法，其特征在于，焊接电流的通电是从初始熔融部全区域在通电初始阶段的熔融开始，一直持续到随后的主熔融部的熔融结束时为止。
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