DE69419501T2

DE69419501T2 - Widerstandsschweissverfahren für stahl- und aluminium-metallplatten und widerstandsschweissmaterial

Info

Publication number: DE69419501T2
Application number: DE69419501T
Authority: DE
Inventors: Fuminori Matsuda; Kazuo Narita; Hatsuhiko Oikawa; Yutaka Okuda; Tohru Saito; Yasuo Takahashi; Katsutoshi Ueno; Goro Watanabe
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp Tokio/tokyo Jp Toyota Jidosha
Priority date: 1993-11-15
Filing date: 1994-11-15
Publication date: 1999-11-18
Anticipated expiration: 2014-11-16
Also published as: WO1995013898A1; EP0686453B1; KR960700124A; KR0171162B1; EP0686453A4; EP0686453A1; DE69419501D1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Widerstandsschweißen von ungleichartigen Metallen, wie z. B. Metallblechen auf Stahlbasis und Metallblechen auf Aluminiumbasis, die bei der Montage von Kraftfahrzeugen, Schienenfahrzeugen, Schiffen, Bauwerken usw. verwendet werden, und ein für dieses Verfahren verwendetes Material, und insbesondere ein Verfahren zum Widerstandsschweißen zwischen einem Metallblech auf Stahlbasis und einem Metallblech auf Aluminiumbasis, wobei sich das Verfahren zum Punktschweißen zwischen einem Metallblech auf Stahlbasis, das einer Rostschutzbehandlung durch Beschichten unterzogen wurde, und einem Metallblech auf Aluminiumbasis eignet, sowie ein für das Verfahren geeignetes aluminiumbeschichtetes Stahlblech.
Es ist bekannt, daß durch das Widerstandsschweißen zwischen ungleichartigen Metallen, wie z. B. zwischen Stahl und Aluminium, oft als Ergebnis einer Legierungsbildung zwischen dem ungleichartigen Metallen eine intermetallische Verbindung entsteht und daß die Bildung der intermetallischen Verbindung zu schlechteren mechanischen Eigenschaften führt, da die intermetallische Verbindung spröde ist. Insbesondere bei einer Kombination eines Metalls auf Stahlbasis und eines Metalls auf Aluminiumbasis ist die Entstehung einer intermetallischen Verbindung wahrscheinlich, und außerdem erlegen die elektrischen und thermischen Eigenschaften den Strombedingungen starke Beschränkungen auf, die es sehr schwierig machen, eine fehlerfreie Schweißung auszuführen.
In den letzten Jahren sind viele Anforderungen an eine Verbindung zwischen ungleichartigen Metallen entstanden. Zum Beispiel gibt es beim Punktschweißen und bei anderen Schweißarten für Kraftfahrzeugkarosserien einen Bedarf für ein Verfahren, das in der Lage ist, das Widerstandsschweißen zwischen einem Metallblech auf Stahlbasis, das zu Rostschutzzwecken beschichtet worden ist (nachstehend als "beschichtetes Stahlblech bezeichnet) und einem Metallblech auf Aluminiumbasis zu realisieren.
Dieses Widerstandsschweißen gleicht insofern dem herkömmlichen, in Vorveröffentlichungen und dergleichen offenbarten Widerstandsschweißen, als die zu verschweißenden Grundmetalle ein Stahlblech und ein Aluminiumblech sind. Daher wird ein Verfahren erwogen, bei dem zwischen dem beschichteten Stahlblech und dem Metallblech auf Aluminiumbasis ein aluminiumbeschichtetes Stahlblech eingefügt und das Widerstandsschweißen in diesem Zustand ausgeführt wird.
Ein Temperaturanstieg an der Grenzfläche zwischen dem beschichteten Stahlblech und der Stahlseite des aluminiumbeschichteten Stahlblechs, der durch die von dem elektrischen Widerstand herrührende Wärme verursacht wird, führt jedoch zur Ausbildung einer Beschichtung vor dem Wachstum einer Schweißperle auf der Stahlseite und der Aluminiumseite des aluminiumbeschichteten Stahlblechs, was wiederum zum Schmelzen des Beschichtungsmetalls führt. Infolgedessen schichtet sich ein geschmolzenes Beschichtungsmetall zwischen das beschichtete Stahlblech und das Aluminium-Stahlblech und vergrößert die stromführende Fläche. In dieser Fläche verteilt sich der Strom, wodurch die Stromdichte verringert wird.
Aus diesem Grunde sollte für einen starken Stromfluß gesorgt werden, um eine Schweißperle zu bilden, die eine befriedigende Festigkeit sicherstellen kann. Der starke Stromfluß bewirkt die Beschichtung von Elektroden oder die Abscheidung von Aluminium und das Zerstreuen (Ausstoßen) von geschmolzenem Aluminium. Daher kann die Stromstärke nicht erhöht werden, was den möglichen Bereich geeigneter Schweißbedingungen sehr eng werden läßt.
Auf diesem Gebiet offenbart beispielsweise die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 5-111 778 (die US-A-5 302 797 ist ein Mitglied ihrer Patentfamilie) ein Verfahren, wobei ein nichtaluminium-/aluminiumbeschichtetes Blech mit einer zweischichtigen Struktur aus einem Nichtaluminium-Metallblech und einem Metallblech auf Aluminiumbasis, das eine spezifizierte Blechdicke und ein spezifiziertes Blechdickenverhältnis aufweist (Blechdicke für das Nichtaluminium- Metallblech, das Blech auf Aluminiumbasis und das beschichtete Blech insgesamt höchstens 2,0 mm; Dickenverhältnis Nichtaluminium-Metallblech. Metallblech auf Aluminiumbasis = 4 : 1 bis 1 : 7), zwischen einem Nichtaluminium-Metallblech und einem Metallblech auf Aluminiumbasis eingefügt wird und das Punktschweißen unter Strombedingungen ausgeführt wird, die nach einem bestimmten Ausdruck abgeleitet werden.
Die ungeprüften japanischen Patentveröffentlichungen (Kokai) Nr. 4-55 066, Nr. 4-127 973 und Nr. 4-253 578 offenbaren ein Metallblech auf Stahlbasis und ein aluminiumbeschichtetes Stahlblech unter Verwendung eines aluminiumbeschichteten Stahlblechs als Einfügematerial. Diese herkömmlichen Verfahren leiden jedoch unter Problemen wie z. B. der Notwendigkeit von zweistufigen Einschaltvorgängen und der Notwendigkeit starker Ströme. Bei diesen Verfahren werden ein Verfahren zur Sicherstellung einer hohen Verbindungsfestigkeit in einem breiten Stromstärkebereich und ein Verfahren zum Punktschweißen zwischen einem beschichteten Stahlblech und einem Metallblech auf Aluminiumbasis nicht in Betracht gezogen. Ferner wird bei diesem Verfahren zum Verbinden ungleichartiger Metalle eine Modifikation der Elektrodenform und die Verwendung eines Schweißbuckels nicht erwogen.
Zum Beispiel ist das Punktschweißen unter Verwendung eines aluminiumbeschichteten Stahlblechs mit einem Dickenverhältnis Metallblech auf Aluminiumbasis. Metallblech auf Stahlbasis von 1 : 1,3 bis 1 : 5,0 dem Fachmann bereits bekannt. Ein Verfahren zum Verhindern einer Abnahme der Ermüdungs- bzw. Dauerfestigkeit einer Verbindung ist jedoch dem Fachmann nicht bekannt. Ferner ist dem Fachmann auch kein Verfahren zum Sicherstellen einer hohen Verbindungsfestigkeit für einen breiten Stromstärkebereich unter gleichzeitiger Minimierung der Abscheidung von Aluminium oder Beschichtungsmetall auf den Elektroden bekannt.
Das herkömmliche Verfahren zum Punktschweißen zwischen einem Metallblech auf Stahlbasis und einem Metallblech auf Aluminiumbasis unter Verwendung eines aluminiumbeschichteten Stahlblechs als Einfügematerial erfordert einen mühsamen Schritt der Richtungsänderung des Stromflusses in einem zweistufigen Einschaltvorgang. Gemäß dem herkömmlichen Verfahren, zum Beispiel im Falle von beschichtetem Stahlblech, behindert ferner die Beschichtung auf dem beschichteten Stahlblech die Ausbildung einer Schweißperle in einem Schweißstrombereich von etwa 8 bis 11 kA, einer hohen Stromstärke. Um die Festigkeit der Schweißung zu erhöhen, kann der Schweißstrom erhöht werden. Die Erhöhung der Stromstärke wirft jedoch Probleme auf, zu denen die Abscheidung von Aluminium auf der Elektrode auf der Seite des Metallblechs auf Aluminiumbasis und die Abscheidung von Beschichtungsmetall auf der Elektrode auf der Seite des beschichteten Stahlblechs gehören, die ein Verschweißen zwischen dem Blech und der Elektrode, eine verkürzte Lebensdauer der Elektrodenspitze und einen instabilen Stromfluß verursachen, der zu Veränderungen der Festigkeit führt, wodurch sich die Festigkeit verringert.
Wie oben beschrieben, ist beim Punktschweißen zwischen einem Stahlblech oder beschichteten Stahlblech und einem Metallblech auf Aluminiumbasis unter Verwendung eines aluminiumbeschichteten Stahlblechs als Einfügematerial kein Verfahren entwickelt worden, das eine hohe Verbindungsfestigkeit über einen breiten Stromstärkebereich gewährleisten, die Abscheidung von Aluminium oder Beschichtungsmetall auf der Elektrode minimieren und die Verringerung der Dauerfestigkeit der Verbindung auf ein Minimum reduzieren kann. Besonders beim Schweißen mit Verwendung eines beschichteten Stahlblechs als Gegenmaterial ist die effektive Wärmeentwicklung auf der Seite des beschichteten Stahlblechs wichtig. Bei den herkömmlichen Verfahren wird dies überhaupt nicht berücksichtigt.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Widerstandsschweißen von ungleichartigen Metallen bereitzustellen, wobei das Verfahren ermöglicht, über einen breiten Stromstärkebereich eine hohe Verbindungsfestigkeit zu gewährleisten, die Abscheidung von Aluminium oder Beschichtungsmetall auf der Elektrode minimiert und die Verminderung der Dauerfestigkeit der Verbindung auf ein Minimum reduziert.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, in einem frühen Einschaltstadium durch Verringern der Berührungsfläche zwischen dem beschichteten Stahlblech und dem aluminiumbeschichteten Stahlblech beim Widerstandsschweißen mit einem zwischen dem beschichteten Stahlblech und dem Metallblech auf Aluminiumbasis eingefügten aluminiumbeschichteten Stahlblech eine hohe Stromdichte sicherzustellen und dadurch ein Verfahren zum Widerstandsschweißen zwischen einem beschichteten Stahlblech und einem Metallblech auf Aluminiumbasis sowie ein Material für das Widerstandsschweißen bereitzustellen, welche die obigen Probleme lösen können.
Die Aufgaben werden mit den Merkmalen der Ansprüche 1, 2, 3, 9 und 10 gelöst.
Fig. 1 zeigt eine Konzeptzeichnung, die ein Widerstandsschweißverfahren gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
Fig. 2 (A) zeigt eine Draufsicht, die eine Konstruktion eines aluminiumbeschichteten Stahlblechs als Hauptteil von Beispiel 1 darstellt, und Fig. 2 (B) zeigt eine Schnittansicht des in Fig. 2 (A) dargestellten aluminiumbeschichteten Stahlblechs;
Fig. 3 zeigt ein Schema, das die Wirkung des Widerstandsschweißverfahrens von Beispiel 1 darstellt;
Fig. 4 zeigt ein Schema, das die zusätzliche Wirkung des Widerstandsschweißverfahrens von Beispiel 1 darstellt;
Fig. 5 zeigt eine Konzeptzeichnung, die ein anderes Beispiel des erfindungsgemäßen Widerstandsschweißverfahrens darstellt;
Fig. 6(A) bis 6(C) zeigen Schemata, die andere Konstruktionen eines aluminiumbeschichteten Stahlblechs darstellen, die sich für das Widerstandsschweißverfahren gemäß Beispiel 1 eignen;
Fig. 7 zeigt ein Schema, die eine weitere Konstruktion eines aluminiumbeschichteten Stahlblechs darstellt, das für das Widerstandsschweißverfahren von Beispiel 1 geeignet ist;
Fig. 8 zeigt ein Schema, das ein Anwendungsbeispiel des Widerstandsschweißverfahrens gemäß Beispiel 1 darstellt;
Fig. 9 zeigt eine Konzeptzeichnung, die ein Widerstandsschweißverfahren gemäß Beispiel 2 und 3 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
Fig. 10(A) und 10(B) zeigen Konzeptzeichnungen, die Widerstandsschweißverfahren nach den Beispielen 4 bis 8 der vorliegenden Erfindung darstellen;
Fig. 11(A) zeigt ein Schema, das die Form einer CF- Elektrode (Kegelstumpfelektrode) darstellt, Fig. 11 (B) zeigt ein Schema, das die Form einer P-Elektrode (Spitzenelektrode) darstellt, Fig. 11 (C) zeigt ein Schema, das die Form einer R- Elektrode (Radiuselektrode) darstellt, Fig. 11 (D) zeigt ein Schema, das die Form einer F-Elektrode (Flachelektrode) darstellt, und Fig. 11 (E) zeigt ein Schema, das die Form einer DR-Elektrode (Kuppelradiuselektrode) darstellt.
Ein technisches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, daß auf Grund einer verkleinerten Berührungsfläche zwischen einem beschichteten Stahlblech und einem aluminiumbeschichteten Stahlblech eine hohe Stromdichte in einem frühen Einschaltstadium sichergestellt werden kann, wenn ein Strom quer durch ein beschichtetes Stahlblech und ein Metallblech auf Aluminiumbasis fließt. Daher kann die Temperatur an der Grenzfläche zwischen dem beschichteten Stahlblech und dem aluminiumbeschichteten Stahlblech wirksam erhöht werden und ermöglicht die Ausbildung einer geeigneten Schweißperle auf beiden Seiten des aluminiumbeschichteten Stahlblechs.
In einer Ausführungsform, wo Unregelmäßigkeiten an der Berührungsfläche eines Blechs von dem beschichteten Stahlblech und dem aluminiumbeschichteten Stahlblech vorgesehen werden, um die stromführende Fläche zu verkleinern, wenn das Beschichtungsmetall auf der Oberfläche der beschichteten Stahlblechs geschmolzen wird, wird die geschmolzene Beschichtung in den vertieften Abschnitt aufgenommen, was eine durch schmelzflüssiges Beschichtungsmetall verursachte Vergrößerung der stromführenden Fläche verhindert.
In einer Ausführungsform, wo ein Metallblech auf Stahlbasis mit einer Öffnung zwischen das beschichtete Stahlblech und das aluminiumbeschichtete Stahlblech eingelegt wird, um die stromführende Fläche zu verkleinern, kann die stromführen de Fläche ohne spezielle Bearbeitung des beschichteten Stahlblechs und des aluminiumbeschichteten Stahlblechs als solchem verkleinert werden.
In einer Ausführungsform, wo ein aluminiumbeschichtetes Stahlblech mit auf der Oberfläche des Metalls auf Stahlbasis ausgebildeten Unregelmäßigkeiten mit vorgegebenem prozentualem Flächenanteil zwischen dem beschichteten Stahlblech und dem Metallblech auf Aluminiumbasis eingefügt wird, ist stets eine geeignete stromführende Fläche zwischen dem beschichteten Stahlblech und dem aluminiumbeschichteten Stahlblech gewährleistet, unabhängig von der Stelle, wo das Widerstandsschweißen auszuführen ist.
In einer Ausführungsform, wo ein aluminiumbeschichtetes Stahlblech zwischen dem beschichteten Stahlblech und dem aluminiumbeschichteten Stahlblech eingefügt wird und das Widerstandsschweißen in diesem Zustand ausgeführt wird, ist das Blechdickenverhältnis des aluminiumbeschichteten Stahlblechs wichtig, um auf der Seite des beschichteten Stahlblechs wirksam Wärme zu erzeugen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird beim Punktschweißen zwischen einem beschichteten Stahlblech und einem aluminiumbeschichteten Stahlblech ein aluminiumbeschichtetes Stahlblech mit einem hohen Dickenverhältnis des Metallblechs auf Stahlbasis (Metallblech auf Aluminiumbasis. Metallblech auf Stahlbasis = 1 : 1,3 bis 1 : 5,0) als Einfügematerial verwendet, um die auf der Seite des beschichteten Stahlblechs beim Einschalten entwickelte Wärmemenge zu erhöhen.
Der Grund dafür ist, daß durch Vergrößern des Blechdickenverhältnisses des Metallblechs auf Stahlbasis die entwickelte Wärmemenge erhöht wird, da der elektrische Widerstand des Metallblechs auf Stahlbasis höher ist als der des Metallblechs auf Aluminiumbasis. In diesem Falle wird gemäß der vorliegenden Erfindung das Blechdickenverhältnis des aluminiumbeschichteten Stahlblechs auf Metallblech auf Aluminiumbasis. Metallblech auf Stahlbasis = 1 : 1,3 bis 1 : 5,0 begrenzt, da der obige, durch die Wärmeentwicklung auf der Seite des Metallblechs auf Stahlbasis erzielte Effekt geringer wird, wenn das Blechdickenverhältnis des Metallblechs auf Stahlbasis niedriger ist als der obige Bereich.
Die dabei entwickelte Wärme wird auch auf die Seite des Metalls auf Aluminiumbasis des aluminiumbeschichteten Stahlblechs übertragen. Wenn das Blechdickenverhältnis der Metallschicht auf Aluminiumbasis höher ist als der obige Bereich, erhöht sich die Kühlwirkung, und die Wärmeentwicklung auf der Seite des Metallblechs auf Stahlbasis verringert sich, was zu einer geringeren Verbindungsfestigkeit führt. Wenn andererseits das Blechdickenverhältnis des Metallblechs auf Stahlbasis höher ist als der obige Bereich, dann treten auf der Seite des. Metallblechs auf Aluminiumbasis wahrscheinlich Probleme auf, zu denen das Oberflächenaufflammen oder Ausstoßen gehört, und die Gewichtsminderungswirkung des Blechs als solche verringert sich.
Beim Punktschweißen zwischen einem Stahlblech oder einem beschichteten Stahlblech und einem aluminiumbeschichteten Stahlblech unter Verwendung eines Einfügematerials wird auf der Seite des Metallblechs auf Stahlbasis oder des beschichteten Stahlblechs eine CF- oder P-Elektrode angeordnet.
Alternativ kann ein Metallblech auf Stahlbasis oder beschichtetes Stahlblech mit einem Buckel verwendet werden, der einen Durchmesser von 2,0 bis 5,0 mm und eine Höhe von 0,6 bis 1,5 mm aufweist, um beim Einschalten den Stromfluß auf der Seite des Metallblechs auf Stahlbasis oder des beschichteten Stahlblechs zu fokussieren und dadurch die entwickelte Wärmemenge zu erhöhen. Dies ermöglicht es, die Bildung und das Wachstum einer Schweißperle auf der Seite des Metallblechs auf Stahlbasis oder des beschichteten Stahlblechs in einem niedrigen Stromstärkebereich (7,5 bis 11,0 kA) zu fördern.
Die dabei entwickelte Wärme übt durch Wärmeleitung eine Wirkung auf die Seite des Metallblechs auf Aluminiumbasis aus, und infolgedessen wird die Bildung und das Wachstum einer Schweißperle auf der Aluminiumseite gefördert, wodurch sich die Festigkeit der Schweißstelle verbessert. Da ein Bruch in einem Zugversuch auf der Seite des Metallblechs auf Aluminiumbasis auftritt, trägt das Wachstum der Schweißperle auf der Aluminiumseite zu einer Verbesserung der Verbindungsfestigkeit bei.
Aus diesem Grunde kann selbst in einem niedrigen Stromstärkebereich eine hohe Festigkeit erzielt werden, was es ermöglicht, über einen breiten Stromstärkebereich eine hohe Verbindungsfestigkeit sicherzustellen. Durch eine Erhöhung der Schweißstromstärke erhöht sich die Menge des Aluminiums, die auf einer Elektrode auf der Seite des Metallblechs auf Aluminiumbasis abgeschieden wird, oder die auf einer Elektrode auf der Seite des beschichteten Stahlblechs abgeschiedene Beschichtungsmetallmenge, wodurch Probleme entstehen, wie z. B. ein instabiler Stromfluß, unterschiedliche Verbindungsfestigkeit und eins schlechte kontinuierliche Punktschweißung.
Da im Gegensatz dazu nach dem erfindungsgemäßen Widerstandsschweißverfahren eine hohe Verbindungsfestigkeit in einem relativ niedrigen Stromstärkebereich (7,5 bis 13,0 kA) bereitgestellt werden kann, wird es möglich, die Schweißung in einem solchen Strombereich auszuführen, der keine wesentliche Abscheidung von Aluminium oder Beschichtungsmetall verursacht, und gleichzeitig für eine hohe Verbindungsfestigkeit zu sorgen. Da ferner die Menge des abgeschiedenen Aluminiums oder Beschichtungsmetalls gering ist, kann ein verbessertes kontinuierliches Punktschweißen realisiert werden.
Selbst bei Verwendung eines beschichteten Stahlblechs wird die Ausbildung einer Schweißperle auf der Seite des beschichteten Stahlblechs gewöhnlich schwierig, wenn ein aluminiumbeschichtetes Stahlblech mit einem Blechdickenverhältnis Metallblech auf Aluminiumbasis. Metallblech auf Stahlbasis = 1 : weniger als 1,3 eingesetzt wird, was eine hohe Schweißstromstärke notwendig macht. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist das Schweißen in einem niedrigen Stromstärkebereich möglich, wodurch sich die Abscheidung von Aluminium oder Beschichtungsmetall auf Elektroden minimieren läßt. In einer Ausführungsform mit Verwendung eines aluminiumbeschichteten Stahlblechs, das ein Blechdickenverhältnis des Metallblechs auf Aluminiumbasis zum Metallblech auf Stahlbasis von 1 : 1,3 bis 1 : 5,0 und eine Dicke von 0,2 bis 1,2 mm aufweist, oder in einer Ausführungsform mit Verwendung eines Metallblechs auf Stahlbasis oder eines beschichteten Stahlblechs mit einem darauf ausgebildeten Buckel führt ferner die Verwendung einer R- Elektrode oder einer F-Elektrode mit einem Krümmungsradius von mindestens 80 mm der gekrümmten Fläche am vorderen Ende auf der Seite des Metallblechs auf Aluminiumbasis zu einer Zerstreuung des Stromflusses, wodurch das Oberflächenaufflammen oder Ausstoßen oder die durch übermäßige Wärmeentwicklung verursachte Deformation des Metallblechs auf Aluminiumbasis verhindert werden. Dadurch wird eine hohe Verbindungsfestigkeit sichergestellt.
Beim Widerstandsschweißverfahren und bei dem Material für das Widerstandsschweißen gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Grund für die Begrenzung der Dicke des aluminiumbeschichteten Stahlblechs auf 0,2 bis 1,2 mm, daß bei einer geringeren Dicke als dem obigen Bereich keine Schweißperle von befriedigender Größe ausgebildet werden kann, wodurch sich die Festigkeit nicht verbessert oder infolge übermäßiger Wärmeaufnahme eine intermetallische Verbindung entsteht.
Wenn andererseits die Blechdicke größer als der obige Bereich ist, dann verursacht das Vorhandensein des aluminiumbeschichteten Stahlblechs einen Höhenunterschied zwischen dem Metallblech auf Stahlbasis und dem Metallblech auf Aluminiumbasis, die zu verschweißen sind, was zu Problemen führt, wie z. B. zu einer Einschränkung der brauchbaren Schweißstelle, der Notwendigkeit einer hohen Stromstärke zum Erzielen einer hohen Verbindungsfestigkeit, oder einer erheblich verminderten Dauerfestigkeit der Verbindung.
Das Problem der verminderten Dauerfestigkeit ist wichtig, und um eine Verminderung der Dauerfestigkeit zu vermeiden, ist die Dicke des aluminiumbeschichteten Stahlblechs vorzugsweise so gering wie möglich. Eine gewisse Dicke ist jedoch notwendig, um eine ausreichende Wärmeentwicklung und ein befriedigendes Wachstum der Schweißperle sicherzustellen. Den Grund für die Abnahme der Dauerfestigkeit mit zunehmender Dicke des aluminiumbeschichteten Stahlblechs stellt man sich wie folgt vor. Da die Verbindung eine dreilagige Struktur mit Verwendung eines aluminiumbeschichteten Stahlblechs aufweist, vergrößert sich die Exzentrizität der Last. Dies führt dazu, daß ein in der Nähe der Schweißperle angreifendes Biegemoment größer wird als im Falle einer zweilagigen Struktur, so daß die Spannung mit zunehmender Dicke des Einfügematerials zunimmt.
Um die Dauerfestigkeit zu verbessern, ist die Dicke des aluminiumbeschichteten Stahlblechs vorzugsweise so gering wie möglich. Wenn sie jedoch zu klein ist, wird die obige, durch die Wärmeentwicklung beim Schweißen erzielte Wirkung schlechter. Aus diesem Grunde wird eine Dicke des aluminiumbeschichteten Stahlblechs von höchstens 1,2 mm, vorzugsweise von 0,4 bis 1,0 mm, die bei der praktischen Anwendung kein Dauerfestigkeitsproblem verursacht, als wünschenswert angesehen.
Der Schweißstrom ist auf 7,5 bis 15,5 kA begrenzt, da bei einem niedrigeren als dem obigen Bereich die Verbindungsfestigkeit vermindert wird, während bei Überschreiten des obigen Bereichs wahrscheinlich ein Oberflächenaufflammen oder Ausstoßen auftritt oder sich die auf der Elektrode abgeschiedene Aluminium- oder Beschichtungsmetallmenge erhöht.
Die Schweißdauer ist auf 80 bis 280 ms begrenzt. Wenn sie kürzer ist als der obige Bereich, dann ist das Wachstum der Schweißperle unbefriedigend, was zu einer verminderten Festigkeit führt. Wenn sie andererseits den obigen Bereich übersteigt, erreicht die Verbesserung der Festigkeit eine Sättigung. Im praktischen Gebrauch beträgt die Schweißdauer unter dem Gesichtspunkt der Bereitstellung einer gleichbleibenden Festigkeit vorzugsweise 140 bis 240 ms. Die Schweißlast kann entsprechend der Blechdicke und gemäß 2,45·t kN festgelegt werden (wobei t die kleinste Blechdicke unter den Dicken des Metallblechs auf Stahlbasis, des beschichteten Stahlblechs, des aluminiumbeschichteten Stahlblechs und des Metallblechs auf Aluminiumbasis darstellt) (z. B. etwa 1,47 bis 3,43 kN). Wenn die Schweißlast außerhalb des obigen Bereichs liegt, zum Beispiel wenn die Schweißlast niedriger als der obige Bereich ist, wird der Schweißstromfluß instabil, während bei einer höheren Schweißlast als dem obigen Bereich ungünstige Erscheinungen auftreten, wie z. B. eine Verringerung des Kontaktwiderstands, die durch Kontakt mit einer Elektrode zu einer geringeren entwickelten Wärmemenge oder stärkeren Deformation eines Blechs führt, besonders eines Metallblechs auf Aluminiumbasis, was eine Verminderung der Festigkeit verursacht. Aus diesem Grunde wird die Schweißlast vorzugsweise nach den obigen Kriterien ausgewählt.
Bei dem erfindungsgemäßen Widerstandsschweißverfahren ist der Durchmesser der Kontaktfläche am Vorderende der CF- oder P-Elektrode auf der Seite des Metallblechs auf Stahlbasis oder des beschichteten Stahlblechs auf 2,0 bis 5,0 mm begrenzt. Der Grund dafür ist der folgende. Ist der Durchmesser kleiner als der obige Bereich, dann treten ungünstige Erscheinungen auf, wie z. B. ein instabiler Stromfluß, Verschweißen der Elektrode mit dem Blech durch zu starke Wärmeentwicklung und Ausbildung einer Vertiefung von zu großer Tiefe durch die Elektrode. Wenn andererseits der Durchmesser größer als der obige Bereich ist, dann verringert sich die Wirkung der Verbesserung der Stromdichte.
Bei dem erfindungsgemäßen Widerstandsschweißverfahren ist der Krümmungsradius der gekrümmten Fläche am Vorderende der R-Elektrode auf der Seite des Metallblechs auf Aluminiumbasis auf mindestens 80 mm begrenzt, da bei einem kleineren Radius als dem obigen Wert die Wirkung der Verminderung der Stromdichte und damit der Verhinderung des Auftretens des Oberflächenaufflammens oder Ausstoßens geringer wird.
Bei dem Widerstandsschweißverfahren und dem Material für das Widerstandsschweißverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Größe des Buckels auf 2,0 bis 5,0 mm Durchmesser und 0,6 bis 1,5 mm Höhe begrenzt. Ist der Buckel kleiner als der obige Bereich, dann treten ungünstige Erscheinungen auf, wozu gehört, daß der Stromfluß instabil wird, der Buckel zusammenfällt oder der Kontakt mit dem Buckel allein schwierig wird. Wenn andererseits der Buckel größer ist als der obige Bereich, dann verringert sich die stromdichteverbessernde Wirkung.
Im Falle des Buckelschweißens kann die Schweißlast entsprechend der Buckelgröße passend im Bereich von etwa 0,68 bis 4,41 kN ausgewählt werden.
Die Dicke des bei der vorliegenden Erfindung verwendeten Metallblechs auf Stahlbasis, beschichteten Stahlblechs und Metallblechs auf Aluminiumbasis liegt unter dem Gesichtspunkt der Aufrechterhaltung einer hohen Verbindungsfestigkeit durch wirksame Ausnutzung des Wärmeentwicklungseffekts vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 2,0 mm. Die auf dem Metallblech auf Stahlbasis aufgebrachte Beschichtung kann irgendeine Beschichtung sein, (wie z. B. Zn, Zn-Fe, Zn-Al oder Zn-Ni), soweit sie elektrisch leitend ist. Die Bedeckung (bezogen auf doppelseitige Beschichtung) beträgt vorzugsweise höchstens 100/100 g/m². Ferner kann das bei dem erfindungsgemäßen Schweißverfahren verwendete aluminiumbeschichtete Stahlblech nach einem beliebigen Verfahren hergestellt werden, soweit es sich um ein metallurgisches Verfahren handelt, wie z. B. durch Walzen, Explosionsbeschichten, heißisostatisches Pressen (HIP) oder Diffusionsverbinden.
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der folgenden Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

Fig. 1 zeigt eine Konzeptzeichnung, die ein Verfahren zur Ausführung des Widerstandsschweißens zwischen einem Stahlblech und einem Metallblech auf Aluminiumbasis darstellt.
Wie in der Zeichnung dargestellt, ist eine Wechselstromquelle 3 mit Elektroden 1 und 2 verbunden. Die Wechselstromquelle 3 dient zur Versorgung der Elektroden 1 und 2 mit einer Wechselspannung von vorgegebener Periode und vorgegebener Spannung über eine vorgegebene Dauer unter voreingestellten Bedingungen.
Beide Elektroden 1 und 2 sind Elektroden vom Kuppelradius-Typ (DR-Typ) mit einem Durchmesser von 6 mm und einem Radius von 40 mm an der Vorderfläche und verschieben sich zusammen mit einem nicht dargestellten Arm, um eine vorgegebene Last zwischen den beiden Elektroden zu erzeugen.
Ein an die Elektrode 1 anstoßendes Schweißglied 4 ist ein Stahlblech 4 mit Rostschutzbeschichtung, das auf seinen beiden Seiten eine durch Galvanisieren aufgebrachte Beschichtung 5 aufweist. Andererseits ist das an die Schweißelektrode 2 anstoßende Schweißglied 6 ein aus einem Metall auf Aluminiumbasis geformtes Aluminiumblech 6.
Ein aluminiumbeschichtetes Stahlblech 7, das ein Laminat aus einer Stahlschicht 8 und einer Aluminiumschicht 9 aufweist, ist zwischen dem beschichteten Stahlblech 4 und dem Aluminiumblech 6 eingefügt. Die Stahlschicht 8 und die Aluminiumschicht 9 sind durch eine Festphasenverbindung, wie z. B. durch Preßschweißen, aufeinander laminiert.
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht (Fig. 2(A)) und eine vordere Schnittansicht (Fig. 2(B)) eines aluminiumbeschichteten Stahlblechs 7. Wie aus der Zeichnung erkennbar, weist in dem aluminiumbeschichteten Stahlblech 7 die Oberfläche der Stahlschicht 8 mehrere Buckel 10 von vorgegebener Höhe und vorgegebenem prozentualem Flächenanteil in einem vorgegebenen Abstand auf.
Das in dem vorliegenden Beispiel angewandte Widerstandsschweißen ist ein Schweißverfahren, bei dem eine vorgegebene Last zwischen den zu verschweißenden Metallen angelegt wird, und in diesem Zustand läßt man einen elektrischen Strom fließen, um durch Widerstandserwärmung an der Grenzfläche zwischen den Metallen Wärme zu erzeugen, die als Wärmequelle zur Ausbildung und zum Wachstum einer Schweißperle im Grenzflächenbereich verwendet wird.
In diesem Falle ist die durch die Widerstandserwärmung entwickelte Wärmemenge gleich der Leistungsaufnahme an den Elektroden 1 und 2, und die pro Volumeneinheit entwickelte Wärmemenge ist proportional zum Quadrat der Stromdichte. Um daher den Betrag des Temperaturanstiegs am Schweißabschnitt bei gleicher Leistungsaufnahme zu erhöhen, muß die Stromdichte während des Widerstandsschweißens verbessert werden.
Andererseits schmilzt in dem beschichteten Stahlblech 4 mit einer Beschichtung 5 auf seiner Oberfläche die Beschichtung während des Widerstandsschweißens, und die Schweißfläche vergrößert sich, wie oben beschrieben, wenn keine Maßnahme gegen das Schmelzen der Beschichtung ergriffen wird, wodurch es schwierig wird, eine geeignete Stromdichte sicherzustellen.
In dem vorliegenden Beispiel sind unter dem Gesichtspunkt, eine nachteilige Auswirkung des Schmelzens der Beschichtung 5 auf das Schweißen zu vermeiden, die Buckel 10 in dem aluminiumbeschichteten Stahlblech 7 vorgesehen. Präzise gesagt, wie in Fig. 3 dargestellt, sind sie zur Ausbildung einer kleinen stromführenden Fläche zwischen dem beschichteten Stahlblech 4 und dem aluminiumbeschichteten Stahlblech 7 vorgesehen.
Konkreter gesagt, bei dem im vorliegenden Beispiel angewandten Widerstandsschweißen wird die stromführende Fläche, die durch einen vorgegebenen Stromfluß quer durch die zu verschweißenden Materialien, d. h. durch das beschichtete Stahlblech 4, das Aluminiumblech 6 und das aluminiumbeschichtete Stahlblech 7, durch Anlegen einer vorgegebenen Wechselspannung an die Elektroden 1 und 2 ausgebildet wird, durch die Fläche des Buckels 10 in dem aluminiumbeschichteten Stahlblech 7 begrenzt.
Aus diesem Grunde konzentriert sich die durch den Stromfluß verursachte Widerstandserwärmung in der Berührungsfläche zwischen dem Buckel 10 in dem aluminiumbeschichteten Stahlblech 7 und dem beschichteten Stahlblech 4. Ferner scheidet sich das durch die entwickelte Wärme geschmolzene Beschichtungsmetall 11 auf der Oberfläche des aluminiumbeschichteten Stahlblechs 7 mit Ausnahme des Buckels 10 ab. Daher besteht keine Möglichkeit, daß die Berührungsfläche zwischen dem beschichteten Stahlblech 4 und dem aluminiumbeschichteten Stahlblech 7, d. h. die stromführende Fläche, durch die geschmolzene Beschichtung vergrößert wird.
Folglich ist es gemäß dem im vorliegenden Beispiel angewandten Widerstandsschweißen sogar beim Schweißen eines beschichteten Stahlblechs 4 mit einer Beschichtung 5 auf seiner Oberfläche möglich, gleichbleibend eine hohe Stromdichte zu erzeugen.
Die Erzeugung einer so hohen Stromdichte ermöglicht die Ausbildung einer geeigneten Schweißperle an der Grenzfläche zwischen dem aluminiumbeschichteten Stahlblech 7 (Stahlschicht 8) und dem beschichteten Stahlblech 4 und an der Grenzfläche zwischen dem aluminiumbeschichteten Stahlblech 7 (Aluminiumschicht 9) und dem beschichteten Stahlblech 4.
Im vorliegenden Beispiel wurde das Widerstandsschweißen unter Verwendung eines Stahlblechs, dessen beide Seiten mit einer Bedeckung von 60/60 g/m² galvanisiert waren, als be schichtetem Stahlblech 4, und mit A5052 (JIS-Standards) als Aluminiumblech 6 unter Bedingungen mit einer Schweißlast von 1,96 kN zwischen den Elektroden und einer Schweißdauer von 167 ms (entsprechend 10 Zyklen bei einer 60 Hz-Wechselstromquelle) ausgeführt, wobei die Form des Buckels 10 und der Schweißstromwert variierten. Die Qualität der entstandenen Schweißung wurde hinsichtlich der Zugscherfestigkeit beurteilt. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 1 bis 4 angegeben. Die in jeder Tabelle angegebene Zugscherfestigkeit ist der Mittelwert von n = 2 Versuchen, außer für die Daten von Durchgang Nr. 29, die in Tabelle 4 angegeben sind. Tabelle 1 Tabelle 2 Tabelle 3 Tabelle 4
Die Durchgänge Nr. 1 bis 3 und die Durchgänge Nr. 4 bis 6 zeigen Vergleichsdaten für das erfindungsgemäße Widerstandsschweißverfahren. In diesen Durchgängen wurde das Schweißen unter Verwendung eines Stahlblechs des vorliegenden Beispiels ohne Beschichtung 5 für die Durchgänge Nr. 1 bis 3 und unter Verwendung eines Stahlblechs mit einer Beschichtung 5 in Kombination mit einem aluminiumbeschichteten Stahlblech 7 ohne Buckel 10 für die Durchgänge Nr. 4 bis 6 ausgeführt.
Der Vergleich zeigt, daß gegenüber der Schweißung im Falle des unbeschichteten Stahlblechs die Schweißung im Falle des beschichteten Stahlblechs insgesamt eine niedrigere Zugscherfestigkeit aufweist, und diese Tendenz ist besonders unter Bedingungen mit niedrigem Schweißstrom bei niedriger Stromdichte signifikant.
Die Tabellen 2 bis 4 zeigen die Ergebnisse von Experimenten zum Widerstandsschweißen, wobei die Höhe des Buckels 10, der prozentuale Flächenanteil des Buckels 10 in dem aluminiumbeschichteten Stahlblech 7 und der Abstand der Buckel 10 als Parameter variiert werden. In allen Fällen lieferte die Bereitstellung des Buckels 10 bessere Ergebnisse als der Fall ohne Bereitstellung eines Buckels.
Die Ergebnisse werden nun eingehender besprochen. Aus Nr. 7 bis 9, Nr. 10 bis 12 und Nr. 13 bis 15 in Tabelle 12 geht hervor, daß hinsichtlich der Höhe des Buckels 10 die Ergebnisse mit zunehmender Höhe des Buckels 10 besser sind, wenn die Höhe des Buckels 10 nicht mehr als 1,0 mm beträgt. Es besteht die Ansicht, daß in diesem Höhenbereich des Buckels einer größere Höhe eine höhere Aufnahmefähigkeit des Buckels für die geschmolzene Beschichtung 11 liefert, was die Qualität der Schweißung verbessern kann. Aus dem obigen Grunde können bei dem im vorliegenden Beispiel angewandten Widerstandsschweißen gute Ergebnisse erzielt werden, wenn die Höhe des Buckels 10 im Bereich von etwa 0,05 bis 1,0 mm liegt.
Im Falle eines dünnen Stahlblechs kann jedoch die Höhe des Buckels nicht mehr als 0,05 mm betragen, wobei die Höhe vorzugsweise 0,02 bis 1,0 mm, stärker bevorzugt 0,05 bis 0,5 mm beträgt.
Ferner geht aus Nr. 16 bis 18, Nr. 13 bis 15 und Nr. 19 bis 21 in Tabelle 3 hervor, daß hinsichtlich des prozentualen Flächenanteils des Buckels 10 eine gute Qualität der Schweißung bei jedem Flächenanteil im Bereich von etwa 20 bis 85% gewährleistet werden kann. Wenn jedoch der Flächenanteil des Buckels 10 sehr niedrig ist, dann deformiert die beim Widerstandsschweißverfahren angreifende Last den Buckel 10. Wenn andererseits der Flächenanteil sehr hoch ist, dann vermindert sich die Aufnahmefähigkeit der Buckel für die geschmolzene Beschichtung 11, wodurch es unmöglich wird, die Wirkung der Verhinderung einer Zunahme der stromführenden Fläche zu erreichen. Aus diesem Grunde wird ein prozentualer Flächenanteil im Bereich von 10 bis 90% als geeignet angesehen.
In Tabelle 4 zeigen Nr. 22 bis 24, Nr. 13 bis 15, Nr. 25 bis 27 und Nr. 28 bis 30, daß unter den im vorliegenden Beispiel angewandten Bedingungen gute Ergebnisse unabhängig vom Abstand der Buckel erzielt werden können, und daß für den Durchmesser der Elektroden 1, 2 im vorliegenden Beispiel der obere Grenzwert des Buckelabstands etwa 3,0 mm beträgt.
Speziell sind in Tabelle 4 zwei in Klammern gesetzte Zahlenwerte in Nr. 29 diejenigen, die ohne Mittelung der Daten mit der Wiederholungszahl 1 (n = 1) ausgedrückt wurden. Einer der Zahlenwerte, 2,7 kN, schneidet im Vergleich mit den unter anderen Bedingungen erzielten Ergebnissen günstig ab. Die andere Festigkeit von 1,9 kN ist jedoch viel niedriger als die unter anderen Bedingungen erzielten Ergebnisse.
Es besteht die Ansicht, daß dies von der Tatsache herrührt, daß wegen der Halbkugelform der Vorderendes der Elektroden 1, 2 mit einem Durchmesser von 6 mm die Position, wo die Schweißung ausgeführt wurde, zwischen den Buckeln lag, wodurch ein starker Stromfluß durch den jeweiligen Buckel 10 erschwert wurde. Aus diesem Grunde werden bei dem im vorliegenden Beispiel angewandten Widerstandsschweißen die Buckel vorzugsweise in einem Abstand von nicht mehr als 3,0 mm vorgesehen, wobei die Beziehung zu den Abmessungen der Elektroden 1, 2 berücksichtigt wird.
Die Schweißbarkeit eines Stahlblechs kann verbessert werden, indem im Preßschritt Buckel in dem Material angebracht werden, um den Stromfluß zu fokussieren. Bei der Anwendung dieses Verfahrens auf das Widerstandsschweißen eines beschichteten Stahlblechs wird das Anbringen eines Buckels 15 in einem aluminiumbeschichteten Stahlblech 12 ins Auge gefaßt, wie in Fig. 4 dargestellt. In diesem Falle sollte jedoch das Schweißen ausgeführt werden, während der Buckel 15 in einem solchen Zustand erfaßt wird, daß das aluminiumbeschichtete Stahlblech 12 zwischen dem beschichteten Stahlblech 4 und dem Aluminiumblech 6 angeordnet ist, wodurch sich die Bearbeitbarkeit verschlechtert.
Im Gegensatz dazu kann gemäß dem im vorliegenden Beispiel angewandten Widerstandsschweißen der Strom an der Stoßstelle der Elektroden 1, 2 in jedem Bereich, wo das aluminiumbeschichtete Stahlblech 4 vorhanden ist, richtig fokussiert werden, was zur Ausführung des Widerstandsschweißens mit guter Bearbeitbarkeit führt.
Im obigen Beispiel wird eine Vergrößerung des stromführenden Weges, der zwischen dem beschichteten Stahlblech 4 und dem aluminiumbeschichteten Stahlblech 7 erzeugt wird, durch Anbringen von Buckeln 10 auf dem aluminiumbeschichteten Stahlblech 7 verhindert. Die vorliegende Erfindung ist nicht nur auf diese Konstruktion beschränkt, und es kann eine beliebige Konstruktion gewählt werden, sofern eine Vergrößerung der stromführenden Fläche verhindert werden kann. Zum Beispiel läßt sich auch eine Ausführungsform verwenden, wie sie in Fig. 5 dargestellt ist, wo Buckel 17 in einem beschichteten Stahlblech 16 ausgebildet sind und ein ebenes aluminiumbeschichtetes Stahlblech 18 verwendet wird. Das Anbringen von Buckeln in dem aluminiumbeschichteten Stahlblech ist jedoch bequem und kosteneffektiv und daher vorteilhaft. Das in Fig. 2 dargestellte aluminiumbeschichtete Stahlblech 7 weist Buckel 10 in Vierkantsäulenform auf. Die Funktion der Buckel 10 besteht darin, die Kontaktfläche zwischen dem beschichteten Stahlblech 4 und dem aluminiumbeschichteten Stahlblech 7 zu verringern, und die Form des Buckels ist nicht besonders eingeschränkt, sofern der Buckel die obige Funktion erfüllt. Die gleiche Wir kung kann zum Beispiel unter Verwendung eines aluminiumbeschichteten Stahlblechs 19 mit zylinderförmigen Buckeln 20, wie in Fig. 6 (A) dargestellt, eines aluminiumbeschichteten Stahlblechs 21 mit trigonalen prismatischen Buckeln 22, , wie in Fig. 6(B) dargestellt, oder eines aluminiumbeschichteten Stahlblechs 23 mit vierkantigen Säulenvertiefungen 24, wie in Fig. 6(C) dargestellt, erzielt werden.
Die Buckel können säulenförmig sein oder eine solche Form aufweisen, daß die Schnittfläche zum Vorderende hin kleiner wird. Die Vertiefungen können säulenförmig sein oder eine solche Form aufweisen, daß die Schnittfläche der Vertiefung zum Vertiefungsboden hin kleiner wird.
Buckel oder Vertiefungen 10, 17, 20, 22, 24 in den aluminiumbeschichteten Stahlblechen 7, 19, 21, 23, dem beschichteten Stahlblech 16 und dergleichen können durch ein Verfahren ausgebildet werden, bei dem auf einer Stahlschicht eines aluminiumbeschichteten Stahlblechs oder beschichteten Stahlblechs ohne Reliefstruktur durch Formpressen eine Reliefstruktur ausgebildet wird, beispielsweise durch eine Druckwalze oder durch ein Verfahren, bei dem durch spanendes Bearbeiten, Ätzen, Laserstrahlbearbeitung oder dergleichen eine Nut ausgebildet wird.
Ferner ist es auch möglich, ein Verfahren anzuwenden, wie es in Fig. 7 dargestellt ist, wobei ein dünnes Stahlblech 26 in Netzform mit einer Öffnung 27 unter Druck mit einem aluminiumbeschichteten Stahlblech 25 (oder einem beschichteten Stahlblech 4) ohne Reliefstruktur verbunden wird, oder wobei vor dem Widerstandsschweißen ein dünnes Stahlblech zwischen das aluminiumbeschichtete Stahlblech 25 und das beschichtete Stahlblech 4 eingefügt wird. Bei diesem Verfahren besteht keine Notwendigkeit, in dem aluminiumbeschichteten Stahlblech 25 und dem beschichteten Stahlblech 4 ein Relief auszubilden, was im vorliegenden Beispiel ein sehr leichtes Ausführen des Widerstandsschweißens ermöglicht.
Das obige Beispiel demonstriert zwar die Anwendung des erfindungsgemäßen Widerstandsschweißverfahrens auf das Punktschweißen, aber der Schutzumfang der Anwendung des erfindungsgemäßen Widerstandsschweißverfahrens ist nicht auf das Punkt schweißen begrenzt. Präzise gesagt, das erfindungsgemäße Widerstandsschweißverfahren kann beispielsweise auch auf das Rollenpunktschweißen angewandt werden, wie in Fig. 8 dargestellt, wobei ein Paar Rollen 28 und 30 mit mehreren, einander entsprechenden Buckeln 29 und 31 verwendet werden, um das Punktschweißen kontinuierlich auszuführen, oder auf das Nahtschweißen, wobei zu verschweißende Materialien zwischen einem Paar Rollen ohne Buckel schichtweise angeordnet sind.

Beispiel 2

Fig. 9 zeigt eine schematische Schnittansicht, die eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Wie in Fig. 9 dargestellt, wurde ein galvanisiertes Stahlblech 32 (doppelseitig beschichtetes Stahlblech, Bedeckung: 60/60 g/m²) mit Abmessungen von 30 · 60 · 0,80 mm auf eine Stahlschicht in einem aluminiumbeschichteten Stahlblech 36 mit Abmessungen von 30 · 30 · 0, 97 mm, aus einem 0, 67 mm dicken kaltgewalzten Stahlblech 34 und einem 0,30 mm dicken Aluminiumblech 35 (A1050) (ein aluminiumbeschichtetes Stahlblech A; Blechdickenverhältnis des Aluminiumblechs zum Stahlblech = 1. 2, 2) aufgelegt, und ein Aluminiumblech 33 (A5052) mit Abmessungen von 30 · 60 · 1,00 mm wurde auf eine Aluminiumschicht in dem aluminiumbeschichteten Stahlblech 36 aufgelegt. In diesem Zustand wurde unter Verwendung eines Wechselstromschweißgeräts unter den in Tabelle 5 (Nr. 31 bis 34) angegebenen Bedingungen das Punktschweißen ausgeführt. Die Schweißlast betrug 1,96 kN, und die Schweißdauer betrug 200 ms (10 Zyklen). Als Schweißelektrode wurde sowohl für die Seite des beschichteten Stahlblechs als auch für die Aluminiumblechseite eine Elektrode vom DR-Typ verwendet (Fig. 11 (E), d = 6 mm, R = 40 mm). Zum Vergleich wurde das Punktschweißen auf die gleiche Weise wie oben beschrieben ausgeführt, außer daß die Bedingungen (Nr. 35 bis 38) den Angaben in Tabelle 5 entsprachen und ein aluminiumbeschichtetes Stahlblech 36 mit Abmessungen von 30 · 30 · 0,79 mm aus einem 0,39 mm dicken kaltgewalzten Stahlblech 34 und einem 0,40 mm dicken Aluminiumblech 35 (A1050) (ein aluminiumbeschichtetes Stahlblech B; Blechdic kenverhältnis Aluminiumblech zum Stahlblech = 1 : 1) als Einfügematerial anstelle des aluminiumbeschichteten Stahlblechs A verwendet wurde. Tabelle 5
Schweißlast: 1,96 kN
Schweißdauer: 288 ms
Der Schweißperlendurchmesser auf der Seite des beschichteten Stahlblechs, der Schweißperlendurchmesser auf der Aluminiumblechseite, die Zugscherfestigkeit und die auf den Elektroden abgeschiedenen Aluminium- und Beschichtungsmetallmengen sind in Tabelle 5 angegeben. Für alle Durchgänge trat der Bruch im Zugscherversuch auf der Aluminiumblechseite auf.
Im Vergleich zur Verwendung des aluminiumbeschichteten Stahlblechs B führte die Verwendung des aluminiumbeschichteten Stahlblechs A zu einer niedrigeren Stromstärke, bei der auf der Seite des beschichteten Stahlblechs eine Schweißperle gebildet wurde, und zur Bildung einer großen Schweißperle bei niedriger Stromstärke sowohl auf der Seite des beschichteten Stahlblechs als auch auf der Aluminiumblechseite, die ihrerseits eine hohe Zugscherfestigkeit ergab. Das heißt, die Verwendung des aluminiumbeschichteten Stahlblechs A lieferte eine höhere Verbindungsfestigkeit in einem breiteren Stromstärkebereich als die Verwendung des aluminiumbeschichteten Stahlblechs B.
Ferner war bei Verwendung eines aluminiumbeschichteten Stahlblechs B zum Erzielen einer hohen Festigkeit eine hohe Stromstärke erforderlich, was zu größeren abgeschiedenen Aluminium- und Beschichtungsmetallmengen führte. Wenn dagegen das aluminiumbeschichtete Stahlblech A verwendet wurde, war die erforderliche Stromstärke zum Erzielen der gleichen Festigkeit wie im Falle des aluminiumbeschichteten Stahlblechs B niedrig, wodurch das Schweißen in einem solchen Stromstärkebereich ausgeführt werden konnte, der nur eine niedrige Abscheidungsmenge von Aluminium und Beschichtungsmetall verursachte.
Mit anderen Worten, es wurde möglich, eine hohe Verbindungsfestigkeit sicherzustellen und dabei die abgeschiedene Aluminium- und Beschichtungsmetallmenge zu minimieren.
In den Durchgängen Nr. 31 bis 34 (erfindungsgemäße Beispiele) wurde eine Verbindung von beschichtetem Stahlblech/aluminiumbeschichtetem Stahlblech/Aluminiumblech durch Punktschweißen hergestellt, wobei als Einfügematerial anstelle des aluminiumbeschichteten Stahlblechs A ein aluminiumbeschichtetes Stahlblech mit Abmessungen von 30 · 30 · 1,50 mm aus einem 1,00 mm dicken kaltgewalzten Stahlblech und einem 0,50 mm dic ken Aluminiumblech (A1050) (ein aluminiumbeschichtetes Stahlblech C; Blechdickenverhältnis Aluminiumblech zu Stahlblech = 1 : 3,0) unter Bedingungen verwendet wurde, welche die gleiche Zugscherfestigkeit wie im Falle des aluminiumbeschichteten Stahlblechs A liefern konnten. Die so erhaltenen Verbindungen wurden bei unterschiedlichen Lasten unter einer Belastungsrate von 10 Hz und einem Spannungsverhältnis von 0,02 auf Zugscherermüdungseigenschaften beurteilt, und aus den Daten wurde eine L-N-Kurve abgeleitet.
Als Ergebnis zeigte ein Vergleich der Dauerfestigkeit nach 1 · 10&sup6; Zyklen, daß die Dauerfestigkeit der Verbindung mit Verwendung des aluminiumbeschichteten Stahlblechs A als Einfügematerial um etwa 20% niedriger war als diejenige der Verbindung, die durch Schweißen zwischen Aluminiumblechen hergestellt wurde, wogegen die Dauerfestigkeit der Verbindung mit Verwendung des aluminiumbeschichteten Stahlblechs C als Einfügematerial um 50% niedriger war als diejenige der Verbindung, die durch Schweißen zwischen Aluminiumblechen hergestellt wurde. Diese Dauerfestigkeit der Verbindung mit Verwendung des aluminiumbeschichteten Stahlblechs C ist sehr niedrig, was diese Verbindung für die praktische Verwendung ungeeignet macht.

Beispiel 3

Ein galvanisiertes Stahlblech 32 (doppelseitig beschichtetes Stahlblech, Bedeckung: 60/60 g/m²) mit Abmessungen von 30 · 30 · 0,80 mm wurde auf eine Stahlschicht in einem aluminiumbeschichteten Stahlblech A aufgelegt, und ein Aluminiumblech (A5052) 33 mit Abmessungen von 30 · 60 · 1,00 mm wurde auf ein Aluminiumblech in dem aluminiumbeschichteten Stahlblech A aufgelegt, und Punktschweißen wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2 ausgeführt, wobei aber auf der Aluminiumblechseite eine R-Elektrode mit einem Krümmungsradius R der gekrümmten Fläche des Vorderendes (Fig. 11 (C), R = 100 mm) verwendet wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 angegeben (Nr. 39 bis 42).
Auch bei Verwendung der R-Elektrode auf der Aluminiumblechseite führte die Verwendung des aluminiumbeschichteten Stahlblechs A, im Vergleich zur Verwendung des aluminiumbeschichteten Stahlblechs B, zu einer niedrigeren Stromstärke, bei der auf der Seite des beschichteten Stahlblechs eine Schweißperle gebildet wurde, und zur Bildung einer großen Schweißperle bei niedriger Stromstärke, was wiederum eine hohe Zugscherfestigkeit ergab.
Das heißt, die Verwendung des aluminiumbeschichteten Stahlblechs A lieferte eine höhere Verbindungsfestigkeit in einem breiteren Stromstärkebereich als die Verwendung des aluminiumbeschichteten Stahlblechs B.
Ferner war bei Verwendung der R-Elektrode auf der Aluminiumblechseite die Stromstärke, bei welcher auf der Aluminiumblechseite das Ausstoßen auftritt (das die Streuung der Verbindungsfestigkeit oder Erniedrigung der Festigkeit verursacht), um mindestens 4,0 kA höher als bei Verwendung der DR- Elektrode sowohl auf der Seite des beschichteten Stahlblechs als auch auf der Aluminiumblechseite.
Die gleiche Wirkung konnte auch erzielt werden, wenn eine F-Elektrode mit einem Durchmesser von 16 mm (Fig. 11 (D), D = 16 mm) auf der Aluminiumblechseite verwendet wurde. In den Durchgängen Nr. 39 bis 42 (erfindungsgemäße Beispiele) wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2 eine L-N-Kurve aufgenommen, wobei aber anstelle des aluminiumbeschichteten Stahlblechs A das aluminiumbeschichtete Stahlblech C als Einfügematerial verwendet wurde. Die Ergebnisse waren die gleichen wie in Beispiel 2.

Beispiel 4

Wie in Fig. 10 (A) dargestellt, wurde ein kaltgewalztes Stahlblech 38 mit Abmessungen von 30 · 60 · 0, 80 mm auf eine Stahlschicht in einem aluminiumbeschichteten Stahlblech (einem aluminiumbeschichteten Stahlblech B) 42, mit Abmessungen von 30 · 30 · 0,79 mm, aus einem 0,39 mm dicken kaltgewalzten Stahlblech 40 und einem 0,40 mm dicken Aluminiumblech 41 (A1050) aufgelegt, und ein Aluminiumblech (A5020) mit Abmessungen von 30 · 60 · 1, 00 mm wurde auf eine Aluminiumschicht in dem aluminiumbeschichteten Stahlblech aufgelegt. In diesem Zustand wurde das Punktschweißen ausgeführt, wobei auf der Seite des kaltgewalzten Stahlblechs eine CF-Elektrode 43 mit einem Durchmesser d von 3,6 mm der Kontaktfläche am Vorderende (Fig. 11 (A), d = 3,6 mm) verwendet wurde, während auf der Aluminiumblechseite eine R-Elektrode 44 mit einem Krümmungsradius R von 100 mm der gekrümmten Fläche am Vorderende (Fig. 11 (C), R = 100 mm) verwendet wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 6 (Nr. 43 bis 46) angegeben. Tabelle 6
Schweißlast: 1,96 kN
Schweißdauer: 288 ms
Zum Vergleich wurde das Schweißen auf die gleiche Weise wie oben beschrieben ausgeführt, wobei aber sowohl auf der Stahlblechseite als auch auf der Aluminiumblechseite eine DR- Elektrode (Fig. 11 (E), d = 6 mm und R = 40 mm) verwendet wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 6 (Nr. 47 bis 50) angegeben.
Der Schweißperlendurchmesser, die Zugscherfestigkeit und die bei den angegebenen Schweißströmen auf der Stahlschichtseite und der Aluminiumschichtseite abgeschiedene Aluminiummenge sind in Tabelle 6 angegeben.
Im Vergleich zur Verwendung der DR-Elektrode sowohl auf der Stahlblechseite als auch auf der Aluminiumblechseite lieferte die Verwendung der CF-Elektrode auf der Stahlblechseite bei Verwendung der R-Elektrode auf der Aluminiumblechseite eine größere Schweißperle bei niedrigerem Strom (8,5 kA) und eine höhere Zugscherfestigkeit.
Präzise gesagt, eine Kombination aus einer CF-Elektrode und einer R-Elektrode ermöglicht eine hohe Verbindungsfestigkeit in einem breiteren Stromstärkebereich im Vergleich zu einer Kombination aus einer DR-Elektrode und einer DR-Elektrode. Ferner erfordert die Kombination aus einer DR-Elektrode und einer DR-Elektrode eine hohe Stromstärke (13,5 kA) zum Erzielen einer hohen Festigkeit, was zu einer größeren abgeschiedenen Aluminiummenge führt. Dagegen erfordert die Kombination aus einer CF-Elektrode und einer R-Elektrode eine niedrigere Stromstärke, um die gleiche Festigkeit zu liefern, wodurch das Schweißen in einem solchen Stromstärkebereich ausgeführt werden kann, der nur eine geringe abgeschiedene Aluminiummenge verursacht.
Das heißt, die Verbindungsfestigkeit kann sichergestellt werden, während gleichzeitig die abgeschiedene Aluminiummenge minimiert wird. Ferner trat für die Kombination aus einer CF-Elektrode und einer R-Elektrode das Ausstoßen auf der Aluminiumblechseite bei einem Schweißstrom von 15,5 kA auf, während bei Ersetzen der R-Elektrode durch eine DR-Elektrode, um eine Kombination aus einer CF-Elektrode und einer DR- Elektrode zu verwenden, das Ausstoßen bei 12,5 kA auftrat.
Anhand der obigen Ergebnisse läßt sich sagen, daß die Verwendung einer R-Elektrode mit großem Krümmungsradius R der gekrümmten Fläche am Vorderende für die Verhinderung des Ausstoßens auf der Aluminiumblechseite wirksam ist. In den Durchgängen Nr. 43 bis 46 (erfindungsgemäße Beispiele) wurde unter Verwendung des in Beispiel 2 benutzten aluminiumbeschichteten Stahlblechs C anstelle des aluminiumbeschichteten Stahlblechs B als Einfügematerial eine Verbindung von Stahlblech/aluminiumbeschichtetem Stahlblech/Aluminiumblech durch Punktschweißen unter Bedingungen hergestellt, welche die gleiche Zugscherfestigkeit wie im Falle des aluminiumbeschichteten Stahlblechs B liefern konnten. Für diese so erhaltenen Verbindungen wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2 eine L-N-Kurve aufgenommen.
Als Ergebnis hat ein Vergleich der Dauerfestigkeit nach 1 · 10&sup6; Zyklen gezeigt, daß die Dauerfestigkeit der Verbindung mit Verwendung des aluminiumbeschichteten Stahlblechs B als Einfügematerial nur um etwa 14% niedriger war als diejenige der Verbindung, die durch Schweißen zwischen Aluminiumblechen hergestellt wurde, wogegen die Dauerfestigkeit der Verbindung mit Verwendung des aluminiumbeschichteten Stahlblechs C als Einfügematerial um 50% niedriger war als diejenige der Verbindung, die durch Schweißen zwischen Aluminiumblechen hergestellt wurde.
Die gleiche Wirkung konnte auch erzielt werden, wenn auf der Seite des kaltgewalzten Stahlblechs eine P-Elektrode verwendet wurde.

Beispiel 5

In Beispiel 4 wurde ein beschichtetes Stahlblech (doppelseitig beschichtetes Stahlblech, Bedeckung 60/60 g/m²) auf eine Stahlschicht in dem aluminiumbeschichteten Stahlblech B aufgelegt, und ein Aluminiumblech (A5052) mit Abmessungen von 30 · 60 · 1,00 mm wurde auf eine Aluminiumschicht in dem aluminiumbeschichteten Stahlblech B aufgelegt. In diesem Zustand wurde mit Hilfe eines Wechselstromschweißgeräts das Punktschweißen ausgeführt, wobei auf der Seite des beschichteten Stahlblechs eine CF-Elektrode (Fig. 11 (A), d = 3,6 mm) mit einem Durchmesser von 3,6 mm der Kontaktfläche am Vorderende und auf der Aluminiumblechseite eine R-Elektrode (Fig. 11 (C), R = 100 mm) mit einem Krümmungsradius von 100 mm der gekrümmten Fläche am Vorderende, oder eine F-Elektrode mit einem Durchmesser von 16 mm (Fig. 11 (D), D = 16 mm) verwendet wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 6 angegeben (Nr. 51 bis 54 und Nr. 55 bis 58).
Zum Vergleich wurde das Schweißen auf die gleiche Weise wie oben beschrieben ausgeführt, wobei aber sowohl auf der Stahlblechseite als auch auf der Aluminiumblechseite eine DR- Elektrode (Fig. 11 (E), d = 6 mm und R = 40 mm) verwendet wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 6 angegeben (Nr. 59 bis 62).
Die Schweißlast betrug 1,96 kN, und die Schweißdauer betrug 200 ms (10 Zyklen). Der Schweißperlendurchmesser, die Zugscherfestigkeit, die U-Zugfestigkeit und die Aluminium- und Beschichtungsmetallmengen, die bei den angegebenen Schweißströmen auf der Stahlschichtseite und der Aluminiumschichtseite abgeschieden wurden, sind in Tabelle 6 angegeben.
Im Vergleich zur Verwendung der DR-Elektrode sowohl auf der Stahlblechseite als auch auf der Aluminiumblechseite ergab die Verwendung der CF-Elektrode auf der Seite des beschichteten Stahlblechs und der R-Elektrode oder der F-Elektrode auf der Aluminiumblechseite eine niedrigere Stromstärke für die Ausbildung einer Schweißperle, die Ausbildung einer größeren Schweißperle bei niedrigerer Stromstärke und eine höhere Zugscherfestigkeit für alle Durchgänge.
Präzise gesagt, im Vergleich zu einer Kombination aus einer DR-Elektrode und einer DR-Elektrode ermöglichten eine Kombination aus einer CF-Elektrode und einer R-Elektrode sowie eine Kombination aus einer CF-Elektrode und einer F-Elektrode das Erzielen einer hohen Verbindungsfestigkeit in einem breiteren Stromstärkebereich.
Ferner erfordert die Kombination aus einer DR-Elektrode und einer DR-Elektrode eine hohe Stromstärke zum Erzielen einer hohen Verbindungsfestigkeit, was zu größeren abgeschiedenen Aluminium- und Beschichtungsmetallmengen führt. Dagegen erfordert die Kombination aus einer CF-Elektrode und einer R- Elektrode oder aus einer CF-Elektrode und einer F-Elektrode eine niedrigere Stromstärke zum Erzielen der gleichen Festigkeit und ermöglicht die Ausführung des Schweißens in einem solchen Stromstärkebereich, der nur die Abscheidung geringer Aluminium- und Beschichtungsmetallmengen verursacht.
Das heißt, es ist möglich, die Verbindungsfestigkeit zu gewährleisten und gleichzeitig die Menge des abgeschiedenen Aluminiums und Beschichtungsmetalls zu minimieren. Ferner war für die Kombination aus einer CF-Elektrode und einer F- Elektrode die Stromstärke, bei der das Ausstoßen auftritt, um 3, 5 kA höher als diejenige für die Kombination aus einer CF- Elektrode und einer R-Elektrode, wodurch das Auftreten des Ausstoßens vermindert wird.
Außerdem war für die Kombination aus einer CF-Elektrode und einer F-Elektrode die Deformation des Aluminiumblechs an der Schweißstelle geringer (geringere Verminderung der Blechdicke) als diejenige für die Kombination aus einer CF- Elektrode und einer R-Elektrode, was zu einer höheren U- Zugfestigkeit führte. In den Durchgängen Nr. 51 bis 54 und 55 bis 58 (erfindungsgemäße Beispiele) wurde durch Punktschweißen eine Verbindung zwischen beschichtetem Stahlblech/aluminiumbeschichtetem Stahlblech/Aluminiumblech hergestellt, wobei als Einfügematerial anstelle des aluminiumbeschichteten Stahlblechs B das aluminiumbeschichtete Stahlblech C unter Bedingungen verwendet wurde welche die gleiche Zugscherfestigkeit liefern konnten wie im Falle des aluminiumbeschichteten Stahlblechs B. Für die so erhaltenen Verbindungen wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2 eine L-N-Kurve aufgenommen.
Als Ergebnis zeigte ein Vergleich der Dauerfestigkeit nach 1 · 10&sup6; Zyklen, daß die Dauerfestigkeit der Verbindung mit Verwendung des aluminiumbeschichteten Stahlblechs B als Einfügematerial nur um etwa 16% niedriger war als diejenige der Verbindung, die durch Schweißen zwischen Aluminiumblechen hergestellt wurde, wogegen die Dauerfestigkeit der Verbindung mit Verwendung des aluminiumbeschichteten Stahlblechs C als Einfügematerial um 47% niedriger war als diejenige der Verbindung, die durch Schweißen zwischen Aluminiumblechen hergestellt wurde.
Die gleiche Wirkung konnte auch erzielt werden, wenn auf der Seite des beschichteten Stahlblechs anstelle der CF- Elektrode eine P-Elektrode verwendet wurde.

Beispiel 6

Wie in Fig. 10 (B) dargestellt, wurde ein Stahlblech 38 mit Abmessungen von 30 · 60 · 0,80 mm, das mit einem Buckel 47 von 2,6 mm Durchmesser und einer Buckelhöhe von 0,8 mm versehen war, auf eine Stahlschicht in einem aluminiumbeschichteten Stahlblech (einem aluminiumbeschichteten Stahlblech B) 42, mit Abmessungen von 30 · 30 · 0,79 mm, aus einem 0,39 mm dicken kaltgewalzten Stahlblech 40 und einem 0,40 mm dicken Aluminiumstahlblech 91 (A1050) aufgelegt, und ein Aluminiumblech 39 (A5052) mit Abmessungen von 30 · 60 · 1,00 mm wurde auf eine Aluminiumschicht in dem aluminiumbeschichteten Stahlblech aufgelegt. In diesem Zustand wurde das Punktschweißen ausgeführt, wobei auf der Stahlblechseite eine F-Elektrode 45 mit einem Durchmesser von 16 mm (Fig. 11 (D), D = 16 mm) und auf der Aluminiumblechseite eine DR-Elektrode 46 (Fig. 11 (E), d = 6 mm, R = 4 0 mm) verwendet wurde.
Die Schweißlast betrug 0,98 kN, und die Schweißdauer betrug 140 ms (7 Zyklen). Die Ergebnisse sind in Tabelle 6 angegeben (Nr. 63 bis 66).
Im Vergleich zur Verwendung der Stahlbleche ohne Buckel (Nr. 47 bis 50) ergab die Verwendung der Stahlbleche mit Buckel eine niedrigere Stromstärke zur Ausbildung einer Schweißperle, die Ausbildung einer größeren Schweißperle bei niedrigerer Stromstärke und eine höhere Zugscherfestigkeit für alle Durchgänge.
Präzise gesagt, im Vergleich zur Verwendung der Stahlbleche ohne Buckel ermöglichte es die Verwendung der Stahlbleche mit Buckel, eine hohe Verbindungsfestigkeit in einem breiteren Stromstärkebereich zu erzielen. Ferner erfordern die Stahlbleche ohne Buckel eine hohe Stromstärke zum Erzielen einer hohen Verbindungsfestigkeit, was zu einer größeren abgeschiedenen Aluminiummenge führt. Dagegen erfordern die Stahlbleche mit Buckel eine niedrigere Stromstärke zum Erzielen der gleichen Festigkeit, wodurch das Ausführen des Schweißens in einem solchen Stromstärkebereich ermöglicht wird, der nur die Abscheidung einer geringen Aluminiummenge verursacht.
Das heißt, es ist möglich, die Verbindungsfestigkeit zu gewährleisten und gleichzeitig die abgeschiedene Aluminiummenge zu minimieren. In den Durchgängen Nr. 63 bis 66 (erfindungsgemäße Beispiele) wurde durch Punktschweißen eine Verbindung aus beschichtetem Stahlblech/aluminiumbeschichtetem Stahlblech/Aluminiumblech hergestellt, wobei als Einfügematerial anstelle des aluminiumbeschichteten Stahlblechs B das aluminiumbeschichtete Stahlblech C unter Bedingungen verwendet wurde, welche die gleiche Zugscherfestigkeit liefern konnten wie im Falle des aluminiumbeschichteten Stahlblechs B.
Für diese so erhaltenen Verbindungen wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 2 eine L-N-Kurve aufgenommen. Als Ergebnis zeigte ein Vergleich der Dauerfestigkeit nach 1 · 10&sup6; Zyklen, daß die Dauerfestigkeit der Verbindung mit Verwendung des aluminiumbeschichteten Stahlblechs B als Einfügematerial nur etwa 14% niedriger war als diejenige der Verbindung, die durch Schweißen zwischen Aluminiumblechen hergestellt wurde, wogegen die Dauerfestigkeit der Verbindung mit Verwendung des aluminiumbeschichteten Stahlblechs/Stahlblech C als Einfügematerial um 50% niedriger war als diejenige der Verbindung, die durch Schweißen zwischen Aluminiumblechen hergestellt wurde.

Beispiel 7

In Beispiel 6 wurde ein galvanisiertes Stahlblech mit Abmessungen von 30 · 60 · 0,80 mm, das mit einem Buckel von 2,6 mm Durchmesser und einer Buckelhöhe von 0,8 mm versehen war, auf eine Stahlschicht in dem aluminiumbeschichteten Stahlblech B aufgelegt, und ein Aluminiumblech (A5052) mit Abmessungen von 30 · 60 · 1,00 mm wurde auf eine Aluminiumschicht in dem aluminiumbeschichteten Stahlblech B aufgelegt. In diesem Zustand wurde mit Hilfe eines Wechselstromschweißgeräts das Punktschweißen ausgeführt, wobei auf der Seite des beschichteten Stahlblechs eine F-Elektrode mit einem Durchmesser von 16 mm (Fig. 11 (D), D = 16 mm) und auf der Aluminium blechseite eine DR-Elektrode (Fig. 11 (E), d = 6 mm, R = 40 mm) verwendet wurde.
Die Schweißlast betrug 0,98 kN, und die Schweißdauer betrug 140 ms (7 Zyklen). Die Ergebnisse sind in Tabelle 6 angegeben (Nr. 67 bis 70).
Im Vergleich zur Verwendung der beschichteten Stahlbleche ohne Buckel (Nr. 59 bis 62) ergab die Verwendung der beschichteten Stahlbleche mit Buckel eine niedrigere Stromstärke für die Ausbildung einer Schweißperle, die Ausbildung einer größeren Schweißperle bei niedrigerer Stromstärke und eine höhere Zugscherfestigkeit für alle Durchgänge.
Präzise gesagt, im Vergleich zur Verwendung der beschichteten Stahlbleche ohne Buckel ermöglichte die Verwendung der beschichteten Stahlbleche mit Buckel das Erzielen einer hohen Verbindungsfestigkeit in einem breiteren Stromstärkebereich. Ferner erfordern die beschichteten Stahlbleche ohne Buckel hohe Ströme zum Erzielen einer hohen Verbindungsfestigkeit, was zu einer größeren Menge von abgeschiedenem Aluminium und Beschichtungsmetall führt. Dagegen erfordern die Stahlbleche mit Buckel einen niedrigeren Strom zum Erzielen der gleichen Festigkeit, was es ermöglicht, das Schweißen in einem solchen Stromstärkebereich auszuführen, der nur die Abscheidung einer geringen Menge Aluminium und Beschichtungsmetall verursacht.
Das heißt, es ist möglich geworden, die Verbindungsfestigkeit zu gewährleisten und gleichzeitig die abgeschiedene Aluminium- und Beschichtungsmetallmenge zu minimieren.
In den Durchgängen 67 bis 70 (erfindungsgemäße Beispiele) wurde durch Punktschweißen eine Verbindung aus beschichtetem Stahlblech/aluminiumbeschichtetem Stahlblech/Aluminiumblech hergestellt, wobei als Einfügematerial anstelle des aluminiumbeschichteten Stahlblechs B das aluminiumbeschichtete Stahlblech C unter Bedingungen verwendet wurde, welche die gleiche Zugscherfestigkeit wie im Falle des aluminiumbeschichteten Stahlblechs B liefern konnten. Für diese so erhaltenen Verbindungen wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2 eine L-N-Kurve aufgenommen. Als Ergebnis zeigte ein Vergleich der Dauerfestigkeit nach 1 · 10&sup6; Zyklen, daß die Dauerfestig keit der Verbindung mit Verwendung des aluminiumbeschichteten Stahlblechs B als Einfügematerial nur um etwa 16% niedriger war als diejenige der Verbindung, die durch Schweißen zwischen Aluminiumblechen hergestellt wurde, wogegen die Dauerfestigkeit der Verbindung mit Verwendung des aluminiumbeschichteten Stahlblechs C als Einfügematerial um 50% niedriger war als diejenige der Verbindung, die durch Schweißen zwischen Aluminiumblechen hergestellt wurde.

Beispiel 8

Wenn das Stahlblech mit Buckel von Beispiel 7 mit einer R-Elektrode mit einem Krümmungsradius R der gekrümmten Fläche am Vorderende von 100 mm (Fig. 11 (C), R = 100 mm) auf der Aluminiumblechseite verwendet wurde, war die Stromstärke, bei der das Ausstoßen auftrat, um 2,5 bis 3,0 kA höher als im Beispiel 7. Die Dauerfestigkeit war die gleiche wie im Beispiel 7.
Wie oben beschrieben, kann nach der vorliegenden Erfindung ein Strom mit hoher Dichte durch ein Metallblech auf Stahlbasis oder ein beschichtetes Stahlblech und ein aluminiumbeschichtetes Stahlblech geleitet werden, wodurch es möglich wird, durch Widerstandsschweißen zu verschweißende Stellen mit hohem Wirkungsgrad lokal zu erwärmen. Dies ermöglicht es wiederum, auf geeignete Weise eine Schweißperle bei relativ niedrigem Strom wachsen zu lassen, so daß eine gleichbleibende Festigkeit der Schweißstelle unter relativ ausgedehnten Schweißbedingungen erzielt werden kann.
Ferner wird beim Widerstandsschweißen auch dann, wenn das Beschichtungsmetall auf der Oberfläche des beschichteten Stahlblechs schmilzt, die geschmolzene Beschichtung in einer Vertiefung aufgenommen, wodurch eine Vergrößerung der Berührungsfläche zwischen dem beschichteten Stahlblech und dem aluminiumbeschichteten Stahlblech verhindert wird. Dadurch wird die stromführende Fläche verringert, um den obigen Effekt zu nutzen.
Außerdem braucht in dem beschichteten Stahlblech und dem aluminiumbeschichteten Stahlblech als solchem kein Relief ausgebildet zu werden, und eine ins Auge gefaßte Wirkung kann erzielt werden, indem lediglich ein Metallblech auf Stahlbasis mit einer Öffnung eingefügt wird, das es ermöglicht, ein beschichtetes Stahlblech sehr leicht durch Widerstandsschweißen mit einem Metallblech auf Aluminiumbasis zu verschweißen.
Außerdem kann eine geeignete stromführende Fläche zwischen dem beschichteten Stahlblech und dem aluminiumbeschichteten Stahlblech unabhängig von den Positionen der durch Widerstandsschweißen zu verschweißenden Materialien sichergestellt werden, wodurch eine ins Auge gefaßte Wirkung erzielt werden kann, ohne daß eine hohe Präzision der Schweißpositionen erforderlich ist.

Liste der Bezugszeichen

1, 2, 37, 45, 46 ... Elektrode
3 ... Wechselstromquelle
4 ... zu schweißendes Schweißglied
5 ... Beschichtung
6, 33, 39 ... Metallblech auf Aluminiumbasis
7, 12, 18, 19, 21 ... aluminiumbeschichtetes Stahlblech
23, 25, 36, 42 ... aluminiumbeschichtetes Stahlblech
8, 13, 34, 40 ... Stahlschicht
9, 14, 35, 41 ... Aluminiumschicht
10, 17, 20, 22 ... Buckel
11 ... geschmolzene Beschichtung
15, 47 ... Buckel
16, 32 ... beschichtetes Stahlblech
24 ... Vertiefung
26 ... dünnes Stahlblech
27 ... Öffnung
28, 30 ... Rolle
29, 21 ... Buckel
38 ... kaltgewalztes Stahlblech
43 ... Elektrode mit kleiner Kontaktfläche
44 ... Elektrode mit großer Kontaktfläche

Claims

1. Verfahren zum Widerstandsschweißen zwischen einem beschichteten Stahlblech und einem Metallblech auf Aluminiumbasis, mit den folgenden Schritten: Einfügen eines aluminiumbeschichteten Stahlblechs (7) mit einem Laminat aus einem Metallblech auf Stahlbasis (8) und einem Metallblech auf Aluminiumbasis (9) zwischen dem beschichteten Stahlblech (4) und dem Metallblech auf Aluminiumbasis (6), so daß die gleichen Metallarten einander gegenüberliegen; und Widerstandsschweißen der entstehenden Baugruppe, wobei auf mindestens einem von dem beschichteten Stahlblech (4) auf der Fläche, die an dem aluminiumbeschichteten Stahlblech (7) anliegen soll, und dem aluminiumbeschichteten Stahlblech (7) auf der Fläche, die an dem beschichteten Stahlblech (4) anliegen soll, Buckel (10; 17; 20; 22) ausgebildet werden, wodurch die stromführende Fläche verringert wird.

2. Verfahren zum Widerstandsschweißen zwischen einem beschichteten Stahlblech oder einem Metallblech auf Stahlbasis und einem Metallblech auf Aluminiumbasis, mit den folgenden Schritten: Einfügen eines aluminiumbeschichteten Stahlblechs (25) mit einem Laminat aus einem Metallblech auf Stahlbasis und einem Metallblech auf Aluminiumbasis zwischen dem beschichteten Stahlblech oder dem Metallblech auf Stahlbasis und dem Metallblech auf Aluminiumbasis, so daß die gleichen Metallarten einander gegenüberliegen; und Widerstandsschweißen der entstehenden Baugruppe, wobei ein Metallblech auf Stahlbasis (26) mit einer Öffnung (27) zwischen dem beschichteten Stahlblech oder dem Metallblech auf Stahlbasis und dem aluminiumbeschichteten Stahlblech (25) eingefügt wird, um die stromführende Fläche zu verringern.

3. Verfahren zum Widerstandsschweißen der ungleichartigen Metalle eines Metallblechs auf Stahlbasis oder eines beschichteten Stahlblechs und eines Metallblechs auf Aluminiumbasis, mit den folgenden Schritten: Einfügen eines 0,2 bis 1, 2 mm dicken aluminiumbeschichteten Stahlblechs (42) aus einem Metallblech auf Stahlbasis (40) und einem Metallblech auf Aluminiumbasis (41) zwischen einem Metallblech auf Stahlbasis (38) oder einem beschichteten Stahlblech und einem Metallblech auf Aluminiumbasis (39), so daß die gleichen Metallarten einander gegenüberliegen; und Punktschweißen zwischen dem Metallblech auf Stahlbasis oder dem beschichteten Stahlblech und dem Metallblech auf Aluminiumbasis durch einstufiges Einschalten, wobei das Metallblech auf Stahlbasis (38) oder das beschichtete Stahlblech einen Buckel (47) mit einem Durchmesser von 2,0 bis 5,0 mm und einer Höhe von 0,6 bis 1,5 mm aufweist und das Schweißen unter Bedingungen eines Schweißstroms von 7, 5 bis 15,5 kA und einer Schweißdauer von 80 bis 280 ms ausgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Radiuselektrode oder eine Flachelektrode mit einem Krümmungsradius des Vorderendes von mindestens 80 mm auf der Seite des Metallblechs auf Aluminiumbasis angeordnet ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das aluminiumbeschichtete Stahlblech ein Dickenverhältnis des Metallblechs auf Aluminiumbasis zu dem Metallblech auf Stahlbasis im Bereich von 1 : 1,3 bis 1 : 5,0 und eine Dicke von 0,2 bis 1,2 mm aufweist.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 5, wobei die Buckel (10; 17; 20; 22) einen prozentualen Flächenanteil von 10 bis 90% und eine Höhe von 0,02 bis 1,0 mm aufweisen.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 5 oder 6, wobei die Buckel (10; 17; 20; 22) die Form eines Kreiszylinders, eines Dreikantprismas oder eines Prismas aufweisen und in einem Abstand von höchstens 3 mm vorgesehen sind.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 5 bis 7, wobei die Buckel (10; 17; 20; 22) durch Formpressen, spanendes Bearbeiten, Ätzen oder Laserstrahlbearbeitung ausgebildet werden.

9. Verfahren zum Widerstandsschweißen der ungleichartigen Metalle eines beschichteten Stahlblechs und eines Metallblechs auf Aluminiumbasis, mit den folgenden Schritten: Einfügen eines 0,2 bis 1,2 mm dicken aluminiumbeschichteten Stahlblechs aus einem Metallblech auf Stahlbasis und einem Metall blech auf Aluminiumbasis zwischen einem beschichteten Stahlblech und einem Metallblech auf Aluminiumbasis, so daß die gleichen Metallarten einander gegenüberliegen; und Punktschweißen zwischen dem beschichteten Stahlblech und dem Metallblech auf Aluminiumbasis durch einstufiges Einschalten, wobei das aluminiumbeschichtete Stahlblech ein Blechdickenverhältnis des Metallblechs auf Aluminiumbasis zu dem Metallblech auf Stahlbasis im Bereich von 1 : 1,3 bis 1 : 5,0 aufweist und das Schweißen unter Bedingungen eines Schweißstroms von 7, 5 bis 15,5 kA und einer Schweißdauer von 80 bis 280 ms ausgeführt wird.

10. Verfahren zum Widerstandsschweißen der ungleichartigen Metalle eines Metallblechs auf Stahlbasis oder eines beschichteten Stahlblechs und eines Metallblechs auf Aluminiumbasis, mit den folgenden Schritten: Einfügen eines 0,2 bis 1,2 mm dicken aluminiumbeschichteten Stahlblechs aus einem Metallblech auf Stahlbasis und einem Metallblech auf Aluminiumbasis zwischen einem Metallblech auf Stahlbasis oder einem beschichteten Stahlblech und einem Metallblech auf Aluminiumbasis, so daß die gleichen Metallarten einander gegenüberliegen; und Punktschweißen zwischen dem Metallblech auf Stahlbasis oder dem beschichteten Stahlblech und dem Metallblech auf Aluminiumbasis durch einstufiges Einschalten, wobei auf der Seite des Metallblechs auf Stahlbasis oder des beschichteten Stahlblechs eine Elektrode vom Kegelstumpftyp oder vom Spitzentyp mit einem Kontaktflächendurchmesser von 2,0 bis 5,0 mm angeordnet ist, während auf der Seite des aluminiumbeschichteten Stahlblechs eine Radiuselektrode oder eine Flachelektrode mit einem Krümmungsradius des Vorderendes von mindestens 80 mm angeordnet ist, und wobei das Schweißen unter Bedingungen eines Schweißstroms von 7, 5 bis 15,5 kA und einer Schweißdauer von 80 bis 280 ms ausgeführt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das aluminiunbeschichtete Stahlblech ein Dickenverhältnis des Metallblechs auf Aluminiumbasis zu dem Metallblech auf Stahlbasis im Bereich von 1 : 1,3 bis 1 : 5,0 aufweist.