CN117042910A - 电阻焊接方法 - Google Patents
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Abstract
提供一种能够在比较而言抑制了热输入量的通电条件下形成希望的熔融部而防止焊接不良的电阻焊接方法。将由非铁金属构成的第1部件(20)和由铁类金属构成的第2部件(30)接合的电阻焊接方法具备：使由铁类金属构成的元件(40)的轴部(42)与第1部件(20)抵接，以元件(40)、第1部件(20)、第2部件(30)的顺序进行叠合的工序；由一对电极(50)将元件(40)、第1部件(20)及第2部件(30)夹持并加压，并且由配置在电极(50)的周围的外部加压夹具(60)将元件(40)及第1部件(20)中的至少一方加压的工序；以及一边维持由一对电极(50)及外部加压夹具(60)进行的加压，一边借助一对电极(50)的通电使第1部件(20)熔融，进而使元件(40)贯通于第1部件(20)，将元件(40)及第2部件(30)焊接的工序。
Description
技术领域
本发明涉及电阻焊接方法，特别涉及将由非铁金属构成的部件和由铁类金属构成的部件的不同种金属彼此接合的电阻焊接方法。
背景技术
铝、镁等的非铁金属与铁类金属的接合难以通过以往使用的点焊接直接接合，一般使用SPR(Self－Piercing Riveted)等的利用基于铆钉的机械紧固来进行接合的方法。近年来，提出了将非铁金属的一部分借助带凸缘的钢制铆钉(以下称作“元件”)置换为铁类金属、通过将元件与铁类金属电阻焊接而间接地将不同种金属彼此接合的方法。特别是，从生产性的观点出发，在一个工序中进行基于元件的置换和与铁类金属的接合的方法受到关注。
作为在一个工序中进行基于元件的置换和与铁类金属的接合的方法，例如在专利文献1中公开了以下的不同种接合部件的制造方法：使具有头部、一端部与头部连结的轴部、形成在头部的轴部侧的面的槽部的铆钉(相当于上述“元件”)一边加压通电一边从第1部件突出，一边使加热软化或熔化后的第1部件流入到槽部，一边将轴部插入到第1部件而将铆钉与第2部件接合。而且，认为根据该制造方法，能够抑制熔化的第1部件流出到铆钉的周围、抑制毛刺的产生。
此外，在专利文献2中，公开了以下的不同材料接合方法，在第2部件上叠合第1部件，在第1部件上设置铆钉，用电极片对铆钉及第2部件加压及通电，在第一工序中通过电阻发热使铆钉向第1部件贯入，在第二工序中在铆钉－第2部件间形成熔融部。而且，认为根据该接合方法，能够防止在接合时由于喷吹气体而熔融金属从铆钉排出。
进而，在专利文献3中，公开了以下的接合方法：不加热，利用设为比焊接时的第2压力大的压力的第1压力，从由与钢材不同的材料构成的第2零件的表面侧将按钮零件(相当于上述“元件”)推入后，设为第2压力，通过电阻点焊接将贯通的按钮零件的尖端部和由钢材构成的第1零件焊接。而且，认为根据该接合方法，能够不导致成本的上升，能够将铝材料等的不同种金属材料的构造体相对于由钢材构成的构造体以更高的强度接合。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2018－43258号公报
专利文献2：日本特开2020－69499号公报
专利文献3：日本特开2018－61968号公报。
发明内容
发明要解决的课题
但是，本发明人研究的结果可知，在上述专利文献1～3所示那样的以往的方法中，在元件及铁类金属间难以形成希望的(即高强度的)熔融部，另一方面，为了形成希望的熔融部而需要大量热输入的通电，在此情况下有可能较多发生焊接不良。
具体而言，例如在专利文献1及2中公开的不同种接合方法是通过在加热软化或熔化的第1部件内插入具有槽部的铆钉，一边使加热软化或熔化后的第1部件流入到该槽部一边将该轴部插入到第1部件，将铆钉与第2部件点焊接的方法，但可知，由于加热软化或熔化后的第1部件流入到该槽部，铆钉被向上方推起，由此可能阻碍在铆钉与第2部件处形成希望的熔融部。
此外，在专利文献3中公开的接合方法是在不加热的状态下从由与钢材不同的材料构成的第2零件的表面侧将按钮零件强制地推入的方法，所以可知，由于按钮零件的周围的第2零件向上方翘曲，在焊接时按钮零件容易被向上方推起，也有可能阻碍在按钮零件与第1零件处形成希望的熔融部。
本发明是鉴于前述的课题而做出的，其目的是提供一种电阻焊接方法，在由铁类金属构成的元件与由铁类金属构成的部件之间、在比较而言抑制了热输入量的通电条件下形成希望的熔融部、能够防止焊接不良。
用来解决课题的手段
因而，本发明的上述目的利用有关电阻焊接方法的下述[1]或[2]的结构达成。
[1]一种电阻焊接方法，使用具有头部及轴部且由铁类金属构成的元件，将由非铁金属构成的第1部件和由铁类金属构成的第2部件接合，其特征在于，具备：使前述轴部与前述第1部件抵接，以前述元件、前述第1部件、前述第2部件的顺序进行叠合的工序；由一对电极将前述元件、前述第1部件及前述第2部件夹持并加压，并且由配置在前述一对电极中的至少距前述元件较近侧的电极的周围的外部加压夹具将前述元件及前述第1部件中的至少一方加压的工序；以及一边维持由前述一对电极及前述外部加压夹具进行的加压，一边通过前述一对电极的通电使前述第1部件熔融，进而使前述元件贯通于前述第1部件，将前述元件及前述第2部件焊接的工序。
[2]一种电阻焊接方法，使用具有头部及轴部且由铁类金属构成的元件，将由非铁金属构成的第1部件、由铁类金属构成的第2部件和由铁类金属构成的第3部件接合，其特征在于，具备：使前述轴部与前述第1部件抵接，以前述元件、前述第1部件、前述第2部件、前述第3部件的顺序进行叠合的工序；由一对电极将前述元件、前述第1部件、前述第2部件及前述第3部件夹持并加压，并且由配置在前述一对电极中的至少距前述元件较近侧的电极的周围的外部加压夹具将前述元件及前述第1部件中的至少一方加压的工序；以及一边维持由前述一对电极及前述外部加压夹具进行的加压，一边通过前述一对电极的通电使前述第1部件熔融，进而使前述元件贯通于前述第1部件，将前述元件、前述第2部件及前述第3部件焊接的工序。
发明效果
根据本发明的电阻焊接方法，由配置在电极的周围的外部加压夹具在焊接时将元件或/及由非铁金属构成的部件的至少一方加压，从而抑制在焊接时熔融的由非铁金属构成的部件将元件推起，所以在由铁类金属构成的元件与由铁类金属构成的部件之间，能够在比较而言抑制了热输入量的通电条件下形成希望的熔融部而防止焊接不良。
附图说明
图1是示出利用第1实施方式所述的电阻焊接方法形成异种材料焊接接头的工序的概略剖视图。图1(a)是示出将元件、第1部件、第2部件依次叠合、由一对电极将元件、第1部件及第2部件夹持而加压、并且由配置在一对电极的各自的周围的外部加压夹具将元件加压的状态的概略剖视图。此外，图1(b)是示出通过一对电极间的通电将元件与第2部件焊接后的状态的概略剖视图。
图2是作为一例的元件的立体图。
图3A是示出有关外部加压夹具的结构的第1例的立体图。
图3B是示出有关外部加压夹具的结构的第2例的立体图。
图4是示出焊接时的加压力及焊接电流相对于经过时间的关系的一例的曲线图。
图5是示出利用第2实施方式所述的电阻焊接方法形成异种材料焊接接头的工序的概略剖视图。图5(a)是示出将元件、第1部件、第2部件依次叠合、由一对电极将元件、第1部件及第2部件夹持而加压、并且由仅配置在一对电极中的距元件较近侧的电极的周围的外部加压夹具将元件加压的状态的概略剖视图。此外，图5(b)是示出通过一对电极间的通电将元件与第2部件焊接后的状态的概略剖视图。
图6是示出利用第3实施方式所述的电阻焊接方法形成异种材料焊接接头的工序的概略剖视图。图6(a)是示出将元件、第1部件、第2部件依次叠合、由一对电极将元件、第1部件及第2部件夹持而加压、并且由配置在一对电极的各自的周围的外部加压夹具将元件的头部的周围的第1部件加压的状态的概略剖视图。此外，图6(b)是示出通过一对电极间的通电将元件与第2部件焊接后的状态的概略剖视图。
图7是示出利用第4实施方式所述的电阻焊接方法形成异种材料焊接接头的工序的概略剖视图。图7(a)是示出将元件、第1部件、第2部件依次叠合、由一对电极将元件、第1部件及第2部件夹持而加压、并且由配置在一对电极的各自的周围的外部加压夹具将元件及元件的头部的周围的第1部件的两者加压的状态的概略剖视图。此外，图7(b)是示出通过一对电极间的通电将元件与第2部件焊接后的状态的概略剖视图。
图8是示出利用第5实施方式所述的电阻焊接方法形成异种材料焊接接头的工序的概略剖视图。图8(a)是示出将元件、第1部件、第2部件、第3部件依次叠合、由一对电极将元件、第1部件、第2部件及第3部件夹持而加压、并且由配置在一对电极的各自的周围的外部加压夹具将元件加压的状态的概略剖视图。此外，图8(b)是示出通过一对电极间的通电将元件、第2部件及第3部件焊接的状态的概略剖视图。
具体实施方式
以下，基于附图详细地说明本发明所述的电阻焊接方法的各实施方式。
(第1实施方式)
参照图1～图4对本发明的第1实施方式所述的电阻焊接方法进行说明。图1是示出利用第1实施方式所述的电阻焊接方法形成异种材料焊接接头的工序的概略剖视图。
本实施方式所述的电阻焊接方法如图1所示，是将由铝、镁等的非铁金属构成的第1部件20与由铁类金属构成的第2部件30叠合并使用由铁类金属构成的元件40进行接合从而形成异种材料焊接接头10的电阻焊接方法。另外，在以下的说明中，在以元件40、第1部件20、第2部件30的顺序被叠合的层叠体中，将元件40侧设为“上侧”，将第2部件30侧设为“下侧”。
在本实施方式中使用的第1部件20及第2部件30是其板厚分别为t1、t2的平板状部件，未被实施开孔、铆钉打入等的前处理。
另外，第1部件20的材质只要是包含纯铁、铁合金的铁类材料即可，没有特别限制，例如作为例子可以举出软钢、碳钢、不锈钢等。此外，第2部件30的材质只要是比上述铁类金属低熔点的非铁金属即可，没有特别限制，例如作为例子可以举出纯铝、纯镁、铝合金、镁合金等。
元件40由铁类金属构成，如在图2中作为一例示出的那样，具备大致圆盘状的头部41、以从头部41的一方的面突出的方式形成的大致圆锥台形状的轴部42、设置在头部41的一方的面的外缘部附近的环状突起部43、以及形成在轴部42与环状突起部43之间的环状的槽部44。
如图2所示，头部41的直径Dh被形成为比轴部42的根部的直径Ds大。这样，通过将元件40在其剖视(参照由图1示出的元件40)中形成为大致T字状，在焊接完成后，能够提高对于被第2部件30和元件40的头部41夹持的第1部件20的约束力。
轴部42是从根部朝向尖端部尖端变细的大致圆锥台形状，由此，元件40在后述的电阻焊接时向第1部件20的进入变得容易。
此外，槽部44作为在电阻焊接时熔融的第1部件20流入的积存部起作用。另外，如图1所示，从环状突起部43的下表面到轴部42的尖端的长度L被设计为第1部件20的厚度t1以上。由此，如后述那样，在夹持着第1部件20的状态下，元件40的轴部42与第2部件30能够抵接，能够在这些部件之间可靠地进行焊接。
头部41的形状没有特别限定，可以采用圆头、平头、盘形头或根据需要而采用多边形形状等。此外，轴部42的形状也并不限定于图2所示那样的圆锥台形状，也可以是圆柱状、圆锥形状等。
元件40的材质只要是包含纯铁、铁合金的铁类材料即可，没有特别限制，例如作为例子可以举出软钢、碳钢、不锈钢等。
一对电极50是电阻点焊接用电极，具备夹着元件40、第1部件20及第2部件30而相互对置配置的上侧电极51和下侧电极52。
进而，在一对电极50各自的周围，配置有经由元件40、第1部件20及第2部件30上下对置配置的一对外部加压夹具60。外部加压夹具60具备配置在上侧电极51的周围的大致圆环状的上侧外部加压夹具61和配置在下侧电极52的周围的大致圆环状的下侧外部加压夹具62。
另外，上侧外部加压夹具61并不限定于图3A所示那样的呈圆环状(例如同心圆截面管)将整周加压的结构，例如也可以为图示省略但在周向上被分割为多个并以多点进行加压的结构，或者也可以是图3B所示那样的臂状的结构。此外，关于下侧外部加压夹具62也与上述的上侧外部加压夹具61的情况是同样的。
接着，参照图1及图4对异种材料焊接接头10的电阻焊接方法进行说明。
本实施方式所述的电阻焊接方法首先如图1(a)所示，将作为异种材料焊接接头10的构成部件的第1部件20与第2部件30叠合，进而使元件40的轴部42与第1部件20抵接，成为焊接前的状态。
接着，使上侧电极51及上侧外部加压夹具61分别与元件40的头部41上表面抵接，并且使下侧电极52及下侧外部加压夹具62分别与第2部件30的下表面抵接，由一对电极50及一对外部加压夹具60经由第1部件20夹持元件40与第2部件30。
另外，上侧外部加压夹具61中的与元件40的抵接部分优选是元件40的比轴部42靠径向外侧的部分，换言之是相当于环状突起部43或槽部44的部分。由此，能够从上侧推压元件40的环状突起部43或槽部44，如后述那样，在元件40向第1部件20进入时，能够更有效地抑制由于产生伴随着第1部件20的变形的反弹力的作用、由第1部件20的熔融导致的液滴进入到元件40的槽部44内的作用而元件40被推起。
接着，以加压力F1加压上侧电极51，并且在本实施方式中特别地以比加压力F1大的加压力F2加压上侧外部加压夹具61，将元件40、第1部件20及第2部件30加压。
在本实施方式中，令上侧外部加压夹具61的加压力F2比上侧电极51的加压力F1大而进行了说明，但加压力F1和加压力F2的大小能够根据焊接条件变更，加压力F1也可以比加压力F2大，此外也可以是相同的大小。另外，在图4中示出了加压力F1＝加压力F2的例子。
而且，如图4所示，在以规定的挤压时间T1保持后，一边维持由一对电极50(上侧电极51及下侧电极52)及一对外部加压夹具60(上侧外部加压夹具61及下侧外部加压夹具62)进行的加压，一边使比正式焊接时的第2电流I2小的第1电流I1流到一对电极50间(第一通电)，使熔融温度比元件40、第2部件30低的第1部件20熔融，形成熔融池(未图示)。
由此，被加压力F1及F2的合计的力加压的元件40其轴部42进入到第1部件20的熔融池内，向下侧移动直到将第1部件20贯通，轴部42的尖端与第2部件30抵接。另外，如图4所示，最初以较小的第1电流I1进行通电是因为如果从最初起就以较大的电流进行通电，则有可能第1部件20一下子熔融而液滴向周围飞散。此外，元件40的轴部42进入到第1部件20的熔融池内，从而从熔融池溢出的液滴被收容到元件40的环状的槽部44，抑制毛刺的产生。
这里，在元件40向第1部件20进入时，由于产生伴随着第1部件20的变形的反弹力的作用、由第1部件20的熔融导致的液滴进入到元件40的槽部44内的作用，作用有轴部42的尖端从第2部件30离开的方向(即，在图1中是上方)的力。即，由于在焊接时熔融的第1部件20，作用要将元件推起的力。但是，由于元件40是不仅被上侧电极51和下侧电极52夹持并加压、还被配置在其周围的上侧外部加压夹具61和下侧外部加压夹具62夹持并加压的状态，所以抑制了元件40被推起，在焊接时良好地维持轴部42的尖端与第2部件30的抵接状态。特别是，在本实施方式中，上侧外部加压夹具61将元件40中的比轴部42靠径向外侧的部分加压，所以能够更有效地抑制元件40向上方的移动，能够使轴部42的尖端与第2部件30的抵接状态变得更可靠。
而且，如图1(b)及图4所示，进而，一边维持由一对电极50及一对外部加压夹具60进行的加压，一边使作为正式焊接电流的第2电流I2流到上侧电极51与下侧电极52之间(第二通电)，通过通常的点焊接方法，在轴部42的尖端与第2部件30之间形成熔融部22，将元件40与第2部件30焊接，由此进行铁类金属彼此的接合。最后，保持规定的保持时间T2，结束焊接。
以上，根据第1实施方式所述的电阻焊接方法，夹着第1部件20，元件40和第2部件30在除了由一对电极50作用的加压力以外还附加由配置在其周围的一对外部加压夹具60作用的加压力的状态下被焊接，与以往的仅借助由一对电极50作用的加压力的情况相比，有效地抑制了由于上述的作用而在元件40向第1部件20进入时元件40被推起的情况，所以即使不进行较大热输入的通电，也能够形成希望的高强度的熔融部。由此，能够在比较而言抑制了热输入量的通电条件下形成希望的熔融部，所以还能够防止焊接不良。
另外，如在本实施方式中说明那样的、上侧外部加压夹具61的加压力F2比上侧电极51的加压力F1大，则能够更有效地抑制元件40向第1部件20进入时的元件40被推起的作用，所以特别优选。
此外，有时由于由第1部件20的熔融导致的液滴进入到元件40的槽部44内、焊接电流分流到槽部44内的液滴而成为难以形成熔融部22的状态。所以，为了抑制焊接电流分流到槽部44内的液滴，上侧电极51的直径Du优选设为与轴部42的根部的直径Ds大致等同。此外，还可以通过在元件40与第1部件20的接触面涂布例如粘接剂等而抑制分流来解决。进而，下侧电极52的直径Dd没有特别限定，但为了防止与下侧外部加压夹具62的干涉，优选的是与上侧电极51的直径Du大致等同。
进而，在如上述那样地由外部加压夹具60将元件40加压的情况下，外部加压夹具60优选的是将元件40的头部41中的比轴部42靠径向外侧的部分加压，由此，能够从上侧推压元件40中的环状突起部43或槽部44，能够更有效地抑制在焊接时熔融的第1部件20流入到槽部44而元件40被推起的情况。
(第2实施方式)
接着，参照图5对本发明的第2实施方式所述的电阻焊接方法进行说明。图5是示出利用第2实施方式所述的电阻焊接方法形成异种材料焊接接头的工序的概略剖视图。
本实施方式所述的电阻焊接方法与第1实施方式所述的电阻焊接方法不同，具备以下的结构：下侧电极53的直径Dd被形成为与元件40的头部41的直径Dh大致相同的大小，不具备下侧外部加压夹具62。即，下侧电极53具备第1实施方式中的下侧电极52和下侧外部加压夹具62的两个功能。
本实施方式所述的电阻焊接方法首先如图5(a)所示，将作为异种材料焊接接头10的构成部件的第1部件20与第2部件30叠合，进而使元件40的轴部42与第1部件20抵接，成为焊接前的状态。
接着，使上侧电极51及上侧外部加压夹具61分别与元件40的头部41上表面抵接，并且使下侧电极53与第2部件30的下表面抵接，由一对电极50(上侧电极51及下侧电极53)及外部加压夹具60(上侧外部加压夹具61)经由第1部件20夹持元件40和第2部件30。
另外，在本实施方式中也与第1实施方式相同，上侧外部加压夹具61的与元件40的抵接部分为比元件40的轴部42靠径向外侧的部分，换言之为相当于环状突起部43或槽部44的部分。
而且，分别以加压力F1、F2加压上侧电极51及上侧外部加压夹具61。
接着，一边维持由一对电极50及外部加压夹具60进行的加压，一边与第1实施方式同样，使第1电流I1及第2电流I2依次流到一对电极50间，最终在轴部42的尖端与第2部件30之间形成熔融部22，将元件40与第2部件30焊接，从而进行铁类金属彼此的接合。
关于其他的部分，与第1实施方式的电阻焊接方法是同样的，所以对于相同的部分赋予相同附图标记或对应附图标记而将说明简略化或省略。
以上，根据第2实施方式所述的电阻焊接方法，与第1实施方式同样，夹着第1部件20，元件40和第2部件30在除了由一对电极50作用的加压力以外还附加由配置在其周围的一对外部加压夹具60作用的加压力的状态下被焊接，与以往的仅借助由一对电极50作用的加压力的情况相比，有效地抑制了由于上述的作用、具体而言由于在元件40的进入时产生伴随着第1部件20的变形的反弹力、第1部件20的熔融导致的液滴进入到元件40的槽部44内的作用而在元件40向第1部件20进入时元件40被推起的情况，所以即使不进行较大热输入的通电，也能够形成希望的高强度的熔融部。由此，能够在比较而言抑制了热输入量的通电条件下形成希望的熔融部，所以也能够防止焊接不良。
另外，下侧电极53受到由上侧电极51作用的加压力F1及由上侧外部加压夹具61作用的加压力F2的两者，承担第1实施方式的下侧电极52和下侧外部加压夹具62的两者的作用。在本实施方式所述的电阻焊接方法中，由于不具备下侧外部加压夹具62，所以能够实现电阻焊接机构的简洁化和成本削减。
另一方面，在上述的第1实施方式所述的电阻焊接方法中，不仅在一对电极50中的距元件40较近侧的电极(即上侧电极51)的周围，在一对电极50中的距元件40较远侧的电极(即下侧电极52)的周围也配置有外部加压夹具60。借助这样的结构，即使受到由上侧电极51作用的加压力F1和由上侧外部加压夹具61作用的加压力F2，也能够使下侧电极52的尖端径成为与上侧电极51的尖端径大致等同，所以在一对电极50中能够尽量抑制因上侧和下侧的电极尺寸的差异造成的电阻焊接时的通电面积的增加，能够减小为了确保熔核径直径所需要的电流值。
(第3实施方式)
接着，参照图6对本发明的第3实施方式所述的电阻焊接方法进行说明。图6是示出利用第3实施方式所述的电阻焊接方法形成异种材料焊接接头的工序的概略剖视图。
本实施方式所述的电阻焊接方法与第1实施方式所述的电阻焊接方法不同，外部加压夹具60不是将元件40加压，而是将第1部件20加压。
本实施方式所述的电阻焊接方法首先如图6(a)所示，将作为异种材料焊接接头10的构成部件的第1部件20和第2部件30叠合，进而使元件40的轴部42与第1部件20抵接，成为焊接前的状态。
接着，使上侧电极51与元件40的头部41上表面抵接，并且，使上侧外部加压夹具61与第1部件20的上表面抵接，并使下侧电极52及下侧外部加压夹具62分别与第2部件30的下表面抵接，由一对电极50(上侧电极51及下侧电极52)及一对外部加压夹具60(上侧外部加压夹具61及下侧外部加压夹具62)经由第1部件20将元件40和第2部件30夹持。
另外，由于上侧外部加压夹具61不是将元件40而是将第1部件20加压，所以圆环状的上侧外部加压夹具61的内径被形成为比头部41的直径Dh大。此外，与上侧外部加压夹具61对置配置的下侧外部加压夹具62的内径也被形成为与上侧外部加压夹具61的内径大致相同的大小。
而且，将上侧电极51及上侧外部加压夹具61分别以加压力F1、F2加压。
接着，一边维持由一对电极50及一对外部加压夹具60进行的加压，一边与第1实施方式同样，使第1电流I1及第2电流I2依次流到一对电极50间，最终在轴部42的尖端与第2部件30之间形成熔融部22，将元件40与第2部件30焊接，由此进行铁类金属彼此的接合。
关于其他的部分，与第1实施方式的电阻焊接方法是同样的，所以对于相同的部分赋予相同附图标记或对应附图标记而将说明简略化或省略。
以上，根据第3实施方式所述的电阻焊接方法，与第1实施方式同样，夹着第1部件20，元件40和第2部件30在除了由一对电极50作用的加压力以外还附加由配置在其周围的一对外部加压夹具60作用的加压力的状态下被焊接，与以往的仅借助由一对电极50作用的加压力的情况相比，有效地抑制了由于上述的作用、具体而言由于在元件40的进入时产生伴随着第1部件20的变形的反弹力、第1部件20的熔融导致的液滴进入到元件40的槽部44内的作用而在元件40向第1部件20进入时元件40被推起的情况，所以即使不进行较大热输入的通电，也能够形成希望的高强度的熔融部。由此，能够在比较而言抑制了热输入量的通电条件下形成希望的熔融部，所以还能够防止焊接不良。
(第4实施方式)
接着，参照图7对本发明的第4实施方式所述的电阻焊接方法进行说明。图7是示出利用第4实施方式所述的电阻焊接方法形成异种材料焊接接头的工序的概略剖视图。
本实施方式所述的电阻焊接方法是将第1实施方式所述的电阻焊接方法与第3实施方式所述的电阻焊接方法组合的焊接方法。而且，与第1实施方式、第3实施方式同样，具备一边将元件40、第1部件20及第2部件30夹持并加压一边进行焊接的上侧电极51及下侧电极52。另外，上侧电极51及下侧电极52的形状、作用与第1实施方式的电阻焊接方法的情况是同样的。
此外，在上侧电极51及下侧电极52的径向外侧，分别设置有被形成为大致圆环状的外部加压夹具60。外部加压夹具60由上侧外部加压夹具61和下侧外部加压夹具62构成。
进而，上侧外部加压夹具61具备与元件40的比轴部42靠径向外侧的部分抵接而将元件40加压的第1上侧外部加压夹具61a，以及将元件40的头部41的周围的第1部件20加压的第2上侧外部加压夹具61b。即，上侧外部加压夹具61由以大致同心圆状双层配置的第1上侧外部加压夹具61a和第2上侧外部加压夹具61b构成。
下侧外部加压夹具62将下侧电极52的周围包围而以大致圆环状形成在径向外侧，与第2部件30的抵接面积被形成得较大，以与第1上侧外部加压夹具61a及第2上侧外部加压夹具61b对置。
本实施方式所述的电阻焊接方法用上侧电极51、第1上侧外部加压夹具61a及第2上侧外部加压夹具61b和下侧电极52及下侧外部加压夹具62将元件40、第1部件20及第2部件30夹持。而且，将上侧电极51以加压力F1、将第1上侧外部加压夹具61a以加压力F2、将第2上侧外部加压夹具61b以加压力F4加压，一边维持由一对电极50及一对外部加压夹具60进行的加压，一边对上侧电极51及下侧电极52间以第1电流I1、接着第2电流I2的顺序通电，由此，将第1部件20熔融，在元件40的轴部42与第2部件30之间形成熔融部22，将元件40与第2部件30焊接。
关于其他的部分，与第1实施方式的电阻焊接方法是同样的，所以对于相同的部分赋予相同附图标记或对应附图标记而将说明简略化或省略。
以上，根据第4实施方式所述的电阻焊接方法，与第1实施方式、第3实施方式同样，夹着第1部件20，元件40和第2部件30在除了由一对电极50作用的加压力以外还附加由配置在其周围的一对外部加压夹具60作用的加压力的状态下被焊接，与以往的仅借助由一对电极50作用的加压力的情况相比，有效地抑制了由于上述的作用、具体而言由于在元件40的进入时产生伴随着第1部件20的变形的反弹力、第1部件20的熔融导致的液滴进入到元件40的槽部44内的作用而在元件40向第1部件20进入时元件40被推起的情况，所以即使不进行较大热输入的通电，也能够形成希望的高强度的熔融部。由此，能够在比较而言抑制了热输入量的通电条件下形成希望的熔融部，所以也能够防止焊接不良。
特别是，在第3实施方式中，由于由外部加压夹具60将元件40及第1部件20的两者加压，所以能够特别有效地抑制在元件40向第1部件20进入时元件40被推起的作用。
(第5实施方式)
接着，参照图8对本发明的第5实施方式所述的电阻焊接方法进行说明。图8是示出利用第5实施方式所述的电阻焊接方法形成异种材料焊接接头的工序的概略剖视图。
本实施方式所述的电阻焊接方法是与第1实施方式所述的电阻焊接方法同样的焊接方法，但是是将由铝合金、镁合金等的非铁金属构成的第1部件20、由铁类金属构成的第2部件30和由铁类金属构成的第3部件35叠合，使用由铁类金属构成的元件40进行接合从而形成异种材料焊接接头10的电阻焊接方法。另外，相对于第1实施方式的异种材料焊接接头10是两片叠合，本实施方式的异种材料焊接接头10在是3片叠合这一点上不同。
本实施方式所述的电阻焊接方法通过上侧电极51及上侧外部加压夹具61和下侧电极52及下侧外部加压夹具62将元件40、第1部件20、第2部件30及第3部件35夹持。而且，将上侧电极51以加压力F1、将上侧外部加压夹具61以加压力F2加压，一边维持由一对电极50及一对外部加压夹具60进行的加压，一边对上侧电极51及下侧电极52间以第1电流I1、接着第2电流I2的顺序通电，由此，将第1部件20熔融，在元件40的轴部42、第2部件30及第3部件35之间形成熔融部22，将元件40、第2部件30及第3部件35焊接。
关于其他的部分，与第1实施方式的电阻焊接方法是同样的，所以对于相同的部分赋予相同附图标记或对应附图标记而将说明简略化或省略。
以上，根据第5实施方式所述的电阻焊接方法，与第1实施方式同样，夹着第1部件20，元件40、第2部件30及第3部件35在除了由一对电极50作用的加压力以外还附加由配置在其周围的一对外部加压夹具60作用的加压力的状态下被焊接，与以往的仅借助由一对电极50作用的加压力的情况相比，有效地抑制了由于上述的作用、具体而言由于在元件40的进入时产生伴随着第1部件20的变形的反弹力、第1部件20的熔融导致的液滴进入到元件40的槽部44内的作用而在元件40向第1部件20进入时元件40被推起的情况，所以即使不进行较大热输入的通电，也能够形成希望的高强度的熔融部。由此，能够在比较而言抑制了热输入量的通电条件下形成希望的熔融部，所以也能够防止焊接不良。
另外，在上述的说明中，令第2部件30由铁类金属构成而进行了说明，但也可以由非铁金属构成。即，是第1部件20及第2部件30的两者由非铁金属构成的情况。在此情况下，元件40的从环状突起部43的下表面到轴部42的尖端的长度L被设计为第1部件20的厚度t1及第2部件30的厚度t2的合计厚度。由此，在夹持着第1部件20及第2部件30的状态下，元件40的轴部42与第3部件35能够抵接，能够在这些部件之间可靠地进行焊接。
此外，在本实施方式中，异种材料焊接接头10是3片叠合的情况，但也可以为其以上、即4片叠合以上。另外，4片叠合的情况下的异种材料焊接接头10从上侧起为非铁金属、铁类金属、铁类金属、铁类金属的顺序，或者从上侧起为非铁金属、非铁金属、非铁金属、铁类金属的顺序。
以上，对第1～第5实施方式详细地进行了说明，但本发明并不限定于前述的各实施方式，能够适当进行变形、改良等。
如上所述，在本说明书中公开了以下的事项。
(1)一种电阻焊接方法，使用具有头部及轴部且由铁类金属构成的元件，将由非铁金属构成的第1部件和由铁类金属构成的第2部件接合，其特征在于，具备：使前述轴部与前述第1部件抵接，以前述元件、前述第1部件、前述第2部件的顺序进行叠合的工序；由一对电极将前述元件、前述第1部件及前述第2部件夹持并加压，并且由配置在前述一对电极中的至少距前述元件较近侧的电极的周围的外部加压夹具将前述元件及前述第1部件中的至少一方加压的工序；以及一边维持由前述一对电极及前述外部加压夹具进行的加压，一边通过前述一对电极的通电使前述第1部件熔融，进而使前述元件贯通于前述第1部件，将前述元件及前述第2部件焊接的工序。
根据该结构，通过由配置在电极50的周围的外部加压夹具60在焊接时对元件40或/及由非铁金属构成的第1部件20的至少一方加压，抑制在焊接时熔融的第1部件20将元件40推起，所以能够在由铁类金属构成的元件40与由铁类金属构成的第2部件30之间，在比较而言抑制了热输入量的通电条件下形成希望的熔融部，防止焊接不良。
(2)如上述(1)所记载的电阻焊接方法，由前述外部加压夹具对前述元件或前述第1部件加压时的加压力比由前述一对电极将前述元件、前述第1部件及前述第2部件夹持并加压时的加压力大。
根据该结构，能够更有效地抑制元件40向第1部件20进入时的元件40被推起的作用。
(3)一种电阻焊接方法，使用具有头部及轴部且由铁类金属构成的元件，将由非铁金属构成的第1部件、由铁类金属构成的第2部件和由铁类金属构成的第3部件接合，其特征在于，具备：使前述轴部与前述第1部件抵接，以前述元件、前述第1部件、前述第2部件、前述第3部件的顺序进行叠合的工序；由一对电极将前述元件、前述第1部件、前述第2部件及前述第3部件夹持并加压，并且由配置在前述一对电极中的至少距前述元件较近侧的电极的周围的外部加压夹具将前述元件及前述第1部件中的至少一方加压的工序；以及一边维持由前述一对电极及前述外部加压夹具进行的加压，一边借助前述一对电极的通电使前述第1部件熔融，进而使前述元件贯通于前述第1部件，将前述元件、前述第2部件及前述第3部件焊接的工序。
根据该结构，通过由配置在电极50的周围的外部加压夹具60在焊接时对元件40或/及由非铁金属构成的第1部件20的至少一方加压，抑制在焊接时熔融的第1部件20将元件40推起，所以能够在由铁类金属构成的元件40与由铁类金属构成的第2部件30及第3部件35之间，在比较而言抑制了热输入量的通电条件下形成希望的熔融部，防止焊接不良。
(4)如上述(3)所记载的电阻焊接方法，由前述外部加压夹具将前述元件或前述第1部件加压时的加压力比由前述一对电极将前述元件、前述第1部件、前述第2部件及前述第3部件夹持并加压时的加压力大。
根据该结构，能够更有效地抑制元件40向第1部件20进入时的元件40被推起的作用。
(5)如上述(1)～(4)的任一项所记载的电阻焊接方法，前述外部加压夹具被配置在前述一对电极各自的周围。
根据该结构，即使受到由上侧电极51作用的加压力F1和由上侧外部加压夹具61作用的加压力F2，能够将下侧电极52的尖端径设为与上侧电极51的尖端径大致等同，所以能够尽量抑制在一对电极50中因上侧和下侧的电极尺寸的差异造成的电阻焊接时的通电面积的增加，能够减小为了确保熔核径所需要的电流值。
(6)如上述(1)～(5)的任一项所记载的电阻焊接方法，由前述外部加压夹具将前述元件及前述第1部件的两者加压。
根据该结构，能够特别有效地抑制在元件40向第1部件20进入时元件40被推起的作用。
(7)如上述(1)～(6)的任一项所记载的电阻焊接方法，在由前述外部加压夹具对前述元件加压的情况下，前述外部加压夹具对前述元件的头部中的比前述轴部靠径向外侧的部分加压。
根据该结构，能够将元件40的环状突起部43或槽部44从上侧推压，能够更有效地抑制由于在元件40向第1部件20进入时产生伴随着第1部件20的变形的反弹力的作用、第1部件20的熔融导致的液滴进入到元件40的槽部44内的作用而元件40被推起的情况。
以上，一边参照附图一边对各种实施方式进行了说明，但本发明当然并不限定于这样的例子。只要是本领域技术人员，就显然能够在权利要求书所记载的范畴内想到各种变更例或修正例，应了解的是关于这些也当然属于本发明的技术的范围。此外，也可以在不脱离发明的主旨的范围中将上述实施方式的各构成要素任意地组合。
另外，本申请基于2021年3月22日提出申请的日本专利申请(特愿2021－047557)主张优先权，将其内容作为参照在本申请中引用。
附图标记说明
10 异种材料焊接接头
20 第1部件
30 第2部件
35 第3部件
40 元件
41 头部
42 轴部
50 一对电极
51 上侧电极(距元件较近侧的电极)
60 一对外部加压夹具
F1 电极的加压力
F2、F4 外部加压夹具的加压力。
Claims (18)
1.一种电阻焊接方法，使用具有头部及轴部且由铁类金属构成的元件，将由非铁金属构成的第1部件和由铁类金属构成的第2部件接合，其特征在于，
具备：
使前述轴部与前述第1部件抵接，以前述元件、前述第1部件、前述第2部件的顺序进行叠合的工序；
由一对电极将前述元件、前述第1部件及前述第2部件夹持并加压，并且由外部加压夹具将前述元件及前述第1部件中的至少一方加压的工序，所述外部加压夹具配置在前述一对电极中的至少距前述元件较近侧的电极的周围；以及
一边维持由前述一对电极及前述外部加压夹具进行的加压，一边借助前述一对电极的通电使前述第1部件熔融，进而使前述元件在前述第1部件中贯通，将前述元件及前述第2部件焊接的工序。
2.如权利要求1所述的电阻焊接方法，其特征在于，
由前述外部加压夹具将前述元件或前述第1部件加压时的加压力比由前述一对电极将前述元件、前述第1部件及前述第2部件夹持并加压时的加压力大。
3.如权利要求1或2所述的电阻焊接方法，其特征在于，
前述外部加压夹具被配置在前述一对电极的各自的周围。
4.如权利要求1或2所述的电阻焊接方法，其特征在于，
由前述外部加压夹具将前述元件及前述第1部件的两者加压。
5.如权利要求3所述的电阻焊接方法，其特征在于，
由前述外部加压夹具将前述元件及前述第1部件的两者加压。
6.如权利要求1或2所述的电阻焊接方法，其特征在于，
在由前述外部加压夹具将前述元件加压的情况下，
前述外部加压夹具将前述元件的头部的比前述轴部靠径向外侧的部分加压。
7.如权利要求3所述的电阻焊接方法，其特征在于，
在由前述外部加压夹具将前述元件加压的情况下，
前述外部加压夹具将前述元件的头部的比前述轴部靠径向外侧的部分加压。
8.如权利要求4所述的电阻焊接方法，其特征在于，
在由前述外部加压夹具将前述元件加压的情况下，
前述外部加压夹具将前述元件的头部的比前述轴部靠径向外侧的部分加压。
9.如权利要求5所述的电阻焊接方法，其特征在于，
在由前述外部加压夹具将前述元件加压的情况下，
前述外部加压夹具将前述元件的头部的比前述轴部靠径向外侧的部分加压。
10.一种电阻焊接方法，使用具有头部及轴部且由铁类金属构成的元件，将由非铁金属构成的第1部件、由铁类金属构成的第2部件和由铁类金属构成的第3部件接合，其特征在于，
具备：
使前述轴部与前述第1部件抵接，以前述元件、前述第1部件、前述第2部件、前述第3部件的顺序进行叠合的工序；
由一对电极将前述元件、前述第1部件、前述第2部件及前述第3部件夹持并加压，并且由外部加压夹具将前述元件及前述第1部件中的至少一方加压的工序，所述外部加压夹具配置在前述一对电极中至少距前述元件较近侧的电极的周围；以及
一边维持由前述一对电极及前述外部加压夹具进行的加压，一边借助前述一对电极的通电使前述第1部件熔融，进而使前述元件在前述第1部件中贯通，将前述元件、前述第2部件及前述第3部件焊接的工序。
11.如权利要求10所述的电阻焊接方法，其特征在于，
由前述外部加压夹具将前述元件或前述第1部件加压时的加压力比由前述一对电极将前述元件、前述第1部件、前述第2部件及前述第3部件夹持并加压时的加压力大。
12.如权利要求10或11所述的电阻焊接方法，其特征在于，
前述外部加压夹具被配置在前述一对电极各自的周围。
13.如权利要求10或11所述的电阻焊接方法，其特征在于，
由前述外部加压夹具将前述元件及前述第1部件的两者加压。
14.如权利要求12所述的电阻焊接方法，其特征在于，
由前述外部加压夹具将前述元件及前述第1部件的两者加压。
15.如权利要求10或11所述的电阻焊接方法，其特征在于，
在由前述外部加压夹具将前述元件加压的情况下，
前述外部加压夹具将前述元件的头部的比前述轴部靠径向外侧的部分加压。
16.如权利要求12所述的电阻焊接方法，其特征在于，
在由前述外部加压夹具将前述元件加压的情况下，
前述外部加压夹具将前述元件的头部的比前述轴部靠径向外侧的部分加压。
17.如权利要求13所述的电阻焊接方法，其特征在于，
在由前述外部加压夹具将前述元件加压的情况下，
前述外部加压夹具将前述元件的头部的比前述轴部靠径向外侧的部分加压。
18.如权利要求14所述的电阻焊接方法，其特征在于，
在由前述外部加压夹具将前述元件加压的情况下，
前述外部加压夹具将前述元件的头部的比前述轴部靠径向外侧的部分加压。
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