JP2003117662A - 金属薄板の積層式電磁溶接方法 - Google Patents
金属薄板の積層式電磁溶接方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】溶接条件の著しく異なる異種金属や溶接の困難
な金属を溶接することができ、電磁溶接後の被溶接物の
変形を少なくできる金属薄板の積層式電磁溶接方法を提
供する。 【解決手段】電流の集中部を設けた２枚の平板状のコイ
ル２、４の間に、金属薄板からなる２枚の被溶接物を絶
縁フィルムで挟んで置き、コイル２、４に大電流を流し
て２枚の被溶接物を溶接する金属薄板の積層式電磁溶接
方法において、２枚の被溶接物は材質の異なるものと
し、２枚の被溶接物の一方に、他方の被溶接物と同一材
質の金属薄板からなる当て板を重ねて溶接する。
な金属を溶接することができ、電磁溶接後の被溶接物の
変形を少なくできる金属薄板の積層式電磁溶接方法を提
供する。 【解決手段】電流の集中部を設けた２枚の平板状のコイ
ル２、４の間に、金属薄板からなる２枚の被溶接物を絶
縁フィルムで挟んで置き、コイル２、４に大電流を流し
て２枚の被溶接物を溶接する金属薄板の積層式電磁溶接
方法において、２枚の被溶接物は材質の異なるものと
し、２枚の被溶接物の一方に、他方の被溶接物と同一材
質の金属薄板からなる当て板を重ねて溶接する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属薄板を電磁力
によって溶接する金属薄板の積層式電磁溶接方法に関す
るものである。
によって溶接する金属薄板の積層式電磁溶接方法に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来困難とされたアルミニウムの溶接が
可能であり、また、アルミニウムと鉄のような異種金属
の溶接も可能な電磁溶接法が本願発明者の１名により考
えられ、実用化が進められているところである。この電
磁溶接法は特開平１１−１９２５６２に示されるよう
に、被溶接物の金属薄板を重ねて平板状コイルの間に置
き、コイルに大電流を流して溶接するものである。被溶
接物を挟む平板状コイルの少なくとも一方には電流が集
中して流れる集中部が設けられており、平板状コイル間
に重ねて挟まれた被溶接物である金属薄板は集中部に対
向する位置で溶接される。平板状コイルに大電流を流す
手段としては、直流高圧電源装置によってコンデンサを
充電し、コンデンサに蓄えられた電荷をスイッチを通し
て瞬間的にコイルに放電する方法が用いられている。
可能であり、また、アルミニウムと鉄のような異種金属
の溶接も可能な電磁溶接法が本願発明者の１名により考
えられ、実用化が進められているところである。この電
磁溶接法は特開平１１−１９２５６２に示されるよう
に、被溶接物の金属薄板を重ねて平板状コイルの間に置
き、コイルに大電流を流して溶接するものである。被溶
接物を挟む平板状コイルの少なくとも一方には電流が集
中して流れる集中部が設けられており、平板状コイル間
に重ねて挟まれた被溶接物である金属薄板は集中部に対
向する位置で溶接される。平板状コイルに大電流を流す
手段としては、直流高圧電源装置によってコンデンサを
充電し、コンデンサに蓄えられた電荷をスイッチを通し
て瞬間的にコイルに放電する方法が用いられている。
【０００３】ここで要する直流高圧電源装置の電圧は例
えば５〜１５ｋＶ、コンデンサの容量は５０〜２００μ
Ｆであり、これによる放電電流の波高値は１００ｋＡ以
上に達し、その放電時間は１００μ秒以下である。この
電磁溶接法で金属薄板を溶接する場合、溶接しようとす
る材料に応じてコイルに流す電流値、電流波形等の溶接
条件を設定するわけであるが、異種金属を溶接する場合
にはその設定が難しいという問題があった。すなわち、
２種の金属を溶接する場合には、その何れかの材料に合
わせて溶接条件を設定していたが、電流が大きすぎれば
溶け過ぎ、電流が不足すれば変形するだけで接合せず、
充分な接合強度を持った溶接を行なうことができなかっ
た。特に溶接条件が著しく異なる材料を溶接することは
不可能であった。また、同種の金属であっても溶接が困
難なものがあった。
えば５〜１５ｋＶ、コンデンサの容量は５０〜２００μ
Ｆであり、これによる放電電流の波高値は１００ｋＡ以
上に達し、その放電時間は１００μ秒以下である。この
電磁溶接法で金属薄板を溶接する場合、溶接しようとす
る材料に応じてコイルに流す電流値、電流波形等の溶接
条件を設定するわけであるが、異種金属を溶接する場合
にはその設定が難しいという問題があった。すなわち、
２種の金属を溶接する場合には、その何れかの材料に合
わせて溶接条件を設定していたが、電流が大きすぎれば
溶け過ぎ、電流が不足すれば変形するだけで接合せず、
充分な接合強度を持った溶接を行なうことができなかっ
た。特に溶接条件が著しく異なる材料を溶接することは
不可能であった。また、同種の金属であっても溶接が困
難なものがあった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題点
を解決し、溶接条件の著しく異なる異種金属や溶接の困
難な金属を溶接することができ、電磁溶接後の被溶接物
の変形を少なくできる金属薄板の積層式電磁溶接方法を
提供するためになされたものである。
を解決し、溶接条件の著しく異なる異種金属や溶接の困
難な金属を溶接することができ、電磁溶接後の被溶接物
の変形を少なくできる金属薄板の積層式電磁溶接方法を
提供するためになされたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の問題を解決するた
めになされた請求項１の発明は、電流の集中部を設けた
２枚の平板状のコイルの間に、金属薄板からなる２枚の
被溶接物を絶縁フィルムで挟んで置き、コイルに大電流
を流して２枚の被溶接物を溶接する金属薄板の積層式電
磁溶接方法において、２枚の被溶接物は材質の異なるも
のとし、２枚の被溶接物の一方に、他方の被溶接物と同
一材質の金属薄板からなる当て板を重ねて溶接すること
を特徴とするものである。この請求項１の発明では、他
方の被溶接物と重ねる当て板が非磁性であることが好ま
しい。
めになされた請求項１の発明は、電流の集中部を設けた
２枚の平板状のコイルの間に、金属薄板からなる２枚の
被溶接物を絶縁フィルムで挟んで置き、コイルに大電流
を流して２枚の被溶接物を溶接する金属薄板の積層式電
磁溶接方法において、２枚の被溶接物は材質の異なるも
のとし、２枚の被溶接物の一方に、他方の被溶接物と同
一材質の金属薄板からなる当て板を重ねて溶接すること
を特徴とするものである。この請求項１の発明では、他
方の被溶接物と重ねる当て板が非磁性であることが好ま
しい。
【０００６】また、同一の問題を解決するためになされ
た請求項３の発明は、電流の集中部を設けた２枚の平板
状のコイルの間に、金属薄板からなる２枚の被溶接物を
絶縁フィルムで挟んで置き、コイルに大電流を流して２
枚の被溶接物を溶接する金属薄板の積層式電磁溶接方法
において、２枚の被溶接物の両側に非磁性の当て板を重
ね、被溶接物を挟みこんで溶接することを特徴とするも
のである。この請求項３の発明では、２枚の被溶接物の
材質を異なるものとすること、あるいは、２枚の被溶接
物の材質を同一のものとすることができる。
た請求項３の発明は、電流の集中部を設けた２枚の平板
状のコイルの間に、金属薄板からなる２枚の被溶接物を
絶縁フィルムで挟んで置き、コイルに大電流を流して２
枚の被溶接物を溶接する金属薄板の積層式電磁溶接方法
において、２枚の被溶接物の両側に非磁性の当て板を重
ね、被溶接物を挟みこんで溶接することを特徴とするも
のである。この請求項３の発明では、２枚の被溶接物の
材質を異なるものとすること、あるいは、２枚の被溶接
物の材質を同一のものとすることができる。
【０００７】さらに、同一の問題を解決するためになさ
れた請求項６の発明は、電流の集中部を設けた平板状の
コイル上に絶縁フィルムを挟んで金属薄板からなる２枚
の被溶接物を置き、コイルに大電流を流して２枚の被溶
接物を溶接する金属薄板の積層式電磁溶接方法におい
て、２枚の被溶接物のうちコイルに近い側の被溶接物を
非磁性とし、他方の被溶接物に非磁性の金属薄板からな
る当て板を重ねたうえ圧接保持して溶接することを特徴
とするものである。いずれの発明においても、２枚の被
溶接物と当て板との間に、絶縁フィルムを挟んで溶接す
ることができる。
れた請求項６の発明は、電流の集中部を設けた平板状の
コイル上に絶縁フィルムを挟んで金属薄板からなる２枚
の被溶接物を置き、コイルに大電流を流して２枚の被溶
接物を溶接する金属薄板の積層式電磁溶接方法におい
て、２枚の被溶接物のうちコイルに近い側の被溶接物を
非磁性とし、他方の被溶接物に非磁性の金属薄板からな
る当て板を重ねたうえ圧接保持して溶接することを特徴
とするものである。いずれの発明においても、２枚の被
溶接物と当て板との間に、絶縁フィルムを挟んで溶接す
ることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】次に、本発明の金属薄板の積層式
電磁溶接方法の実施形態について、図を参照しながら具
体的に説明する。図１ないし図３は本発明の請求項１な
いし５の発明の金属薄板の積層式電磁溶接方法に使用す
る電磁溶接機の例を示すもので、箱型の機台１上に下部
平板状コイル２が絶縁材３により絶縁して固定してあ
る。下部平板状コイル２の上面には上部平板状コイル４
を絶縁材５により固定した可動枠６が設けてあり、該可
動枠６の後側は機台１の後部に枢着部材７を設けて枢着
し、前部を開閉動可能としてある。機台１の後側にはコ
ンデンサ８が設けてあり、該コンデンサ８の接地側極は
接続板９により下部平板状コイル２の後端に接続してあ
る。下部平板状コイル２には図３に示すように中間に集
中部１０が設けてあり、上部平板状コイル４にも同様に
集中部１１が設けてある。下部平板状コイル２の集中部
１０と上部平板状コイル４の集中部１１とは、可動枠６
を下部平板状コイル２上に閉じたとき対向するようにし
てある。
電磁溶接方法の実施形態について、図を参照しながら具
体的に説明する。図１ないし図３は本発明の請求項１な
いし５の発明の金属薄板の積層式電磁溶接方法に使用す
る電磁溶接機の例を示すもので、箱型の機台１上に下部
平板状コイル２が絶縁材３により絶縁して固定してあ
る。下部平板状コイル２の上面には上部平板状コイル４
を絶縁材５により固定した可動枠６が設けてあり、該可
動枠６の後側は機台１の後部に枢着部材７を設けて枢着
し、前部を開閉動可能としてある。機台１の後側にはコ
ンデンサ８が設けてあり、該コンデンサ８の接地側極は
接続板９により下部平板状コイル２の後端に接続してあ
る。下部平板状コイル２には図３に示すように中間に集
中部１０が設けてあり、上部平板状コイル４にも同様に
集中部１１が設けてある。下部平板状コイル２の集中部
１０と上部平板状コイル４の集中部１１とは、可動枠６
を下部平板状コイル２上に閉じたとき対向するようにし
てある。
【０００９】また、下部平板状コイル２と上部平板状コ
イル４の前端の端面は可動枠６を閉じたとき同一平面に
なるようにしてあり、上部平板状コイル４の後端は可動
枠６に固定した放電ギャップスイッチを構成する一方の
放電電極１２に接続してある。機台１の後部には可動枠
６を下部平板状コイル２上に閉じたときに放電電極１２
と対向して放電ギャップスイッチを構成する他方の放電
電極１３が機台１から絶縁して取り付けてあり、該放電
電極１３はコンデンサ８の他極に接続してある。さら
に、放電電極１２には図示しないトリガー電極が付設し
てあり、機台１の前部には接触子１４が移動機構１５に
より前後動自在に機台１から絶縁して取り付けてある。
該接触子１４は、可動枠６を下部平板状コイル２上に閉
じたときに移動させ、同一平面になっている下部平板状
コイル２と上部平板状コイル４の前端の端面に接触して
導通させるためのものである。１６は可動枠６を開閉す
る際に把持するための把手である。
イル４の前端の端面は可動枠６を閉じたとき同一平面に
なるようにしてあり、上部平板状コイル４の後端は可動
枠６に固定した放電ギャップスイッチを構成する一方の
放電電極１２に接続してある。機台１の後部には可動枠
６を下部平板状コイル２上に閉じたときに放電電極１２
と対向して放電ギャップスイッチを構成する他方の放電
電極１３が機台１から絶縁して取り付けてあり、該放電
電極１３はコンデンサ８の他極に接続してある。さら
に、放電電極１２には図示しないトリガー電極が付設し
てあり、機台１の前部には接触子１４が移動機構１５に
より前後動自在に機台１から絶縁して取り付けてある。
該接触子１４は、可動枠６を下部平板状コイル２上に閉
じたときに移動させ、同一平面になっている下部平板状
コイル２と上部平板状コイル４の前端の端面に接触して
導通させるためのものである。１６は可動枠６を開閉す
る際に把持するための把手である。
【００１０】前記のような構成の電磁溶接機の可動枠６
を開き、下部平板状コイル２の集中部１０上に２枚の被
溶接物の溶接すべき部分を載せ、可動枠６を閉じると、
被溶接物の溶接すべき部分は集中部１０と集中部１１に
挟まれることとなる。このとき、被溶接物と集中部１
０、１１との間にはそれぞれ絶縁シートを挟んでおく。
接触子１５を移動させて下部平板状コイル２と上部平板
状コイル４の前端の間を導通させ、コンデンサ８を図示
しない直流高圧電源装置により充電する。コンデンサ８
の充電を待って充電を停止させ、図示しない制御装置か
らトリガー電極に電圧を与えると放電電極１２、１３の
間で放電が始まって放電ギャップスイッチが導通し、コ
ンデンサ８の電荷は放電電極１３、放電電極１２、上部
平板状コイル４、接触子１５、下部平板状コイル２、接
続板９の回路を通って放電し、集中部１０、１１の間に
挟まれた被溶接物が溶接されるものである。
を開き、下部平板状コイル２の集中部１０上に２枚の被
溶接物の溶接すべき部分を載せ、可動枠６を閉じると、
被溶接物の溶接すべき部分は集中部１０と集中部１１に
挟まれることとなる。このとき、被溶接物と集中部１
０、１１との間にはそれぞれ絶縁シートを挟んでおく。
接触子１５を移動させて下部平板状コイル２と上部平板
状コイル４の前端の間を導通させ、コンデンサ８を図示
しない直流高圧電源装置により充電する。コンデンサ８
の充電を待って充電を停止させ、図示しない制御装置か
らトリガー電極に電圧を与えると放電電極１２、１３の
間で放電が始まって放電ギャップスイッチが導通し、コ
ンデンサ８の電荷は放電電極１３、放電電極１２、上部
平板状コイル４、接触子１５、下部平板状コイル２、接
続板９の回路を通って放電し、集中部１０、１１の間に
挟まれた被溶接物が溶接されるものである。
【００１１】請求項１又は２の発明では、図４に示すよ
うに下部平板状コイル２の集中部１０の上に絶縁フィル
ム３１、第１の被溶接物４１、第２の被溶接物４２、絶
縁フィルム３２、第１の被溶接物４１と同一材質の金属
薄板からなる当て板５１、絶縁フィルム３３を順次重
ね、上部平板状コイル４の集中部１１を臨ませる。第１
の被溶接物４１と第２の被溶接物４２とは通常の電磁溶
接方法では溶接できない材質のものである。この状態で
第１の被溶接物４１と同一材質の金属薄板を溶接するに
必要な電流を集中部１０、１１に流すと、第２の被溶接
物４２の両面から第１の被溶接物４１と当て板５１が押
し付けられ、溶接面に圧縮力が加わって第１の被溶接物
４１と第２の被溶接物４２とが溶接される。第２の被溶
接物４２の両面から加わる力はほぼ等しく、これにより
溶接時の変形が少ない利点がある。第２の被溶接物４２
と当て板５１との間に絶縁フィルム３２を挿入しない場
合には、第１の被溶接物４１と第２の被溶接物４２とが
溶接され、さらにこれに当て板５１として配置した金属
薄板が同時に溶接される。第１の被溶接物４１としては
例えばアルミニウムＡ１０５０のような非磁性で導電率
の高い金属が好ましく、第２の被溶接物４２としては鉄
ＳＰＣＥ、銅Ｃ１１００、マグネシウム合金ＡＺ３１、
ステンレス鋼ＳＵＳ３０４等が適する。また、アルミニ
ウムＡ５０５２、ニッケル、燐青銅、チタン等も溶接可
能である。
うに下部平板状コイル２の集中部１０の上に絶縁フィル
ム３１、第１の被溶接物４１、第２の被溶接物４２、絶
縁フィルム３２、第１の被溶接物４１と同一材質の金属
薄板からなる当て板５１、絶縁フィルム３３を順次重
ね、上部平板状コイル４の集中部１１を臨ませる。第１
の被溶接物４１と第２の被溶接物４２とは通常の電磁溶
接方法では溶接できない材質のものである。この状態で
第１の被溶接物４１と同一材質の金属薄板を溶接するに
必要な電流を集中部１０、１１に流すと、第２の被溶接
物４２の両面から第１の被溶接物４１と当て板５１が押
し付けられ、溶接面に圧縮力が加わって第１の被溶接物
４１と第２の被溶接物４２とが溶接される。第２の被溶
接物４２の両面から加わる力はほぼ等しく、これにより
溶接時の変形が少ない利点がある。第２の被溶接物４２
と当て板５１との間に絶縁フィルム３２を挿入しない場
合には、第１の被溶接物４１と第２の被溶接物４２とが
溶接され、さらにこれに当て板５１として配置した金属
薄板が同時に溶接される。第１の被溶接物４１としては
例えばアルミニウムＡ１０５０のような非磁性で導電率
の高い金属が好ましく、第２の被溶接物４２としては鉄
ＳＰＣＥ、銅Ｃ１１００、マグネシウム合金ＡＺ３１、
ステンレス鋼ＳＵＳ３０４等が適する。また、アルミニ
ウムＡ５０５２、ニッケル、燐青銅、チタン等も溶接可
能である。
【００１２】アルミニウムと鉄とを通常の方法で電磁溶
接しようとして集中部１０、１１に電流を流すと、鉄材
には渦電流と磁化電流とが流れる。鉄材に侵入する磁束
が大きいと渦電流は増加するが、磁性体である鉄材は磁
気飽和して磁化電流が流れなくなる。また、表皮効果の
深さも増大し、電流密度が低下する。その結果、電流に
よる接合面の加熱効率が低下し、接合に必要な温度まで
上昇しないこととなって溶接できない。ここで、図４に
示すようにアルミニウムの当て板５１を置いた場合に
は、当て板５１の厚さや電流波形すなわち磁束の変化速
度を適切に選ぶことにより鉄材に侵入する磁束を制御で
き、溶接中に鉄材が飽和しないようにすることで表皮効
果の深さを浅くすることができる。これにより、渦電流
及び磁化電流による接合面の過熱を効率よく行なうこと
ができ、溶接できることとなる。鉄材は融点が高く、し
かも硬いのでアルミニウム材と溶接するためには上記の
ように鉄材の表面だけを集中的に加熱することが好まし
く、同時に、アルミニウム材の第１の被溶接物４１と当
て板５１により充分な電磁力による圧縮力を加えること
が好ましい。
接しようとして集中部１０、１１に電流を流すと、鉄材
には渦電流と磁化電流とが流れる。鉄材に侵入する磁束
が大きいと渦電流は増加するが、磁性体である鉄材は磁
気飽和して磁化電流が流れなくなる。また、表皮効果の
深さも増大し、電流密度が低下する。その結果、電流に
よる接合面の加熱効率が低下し、接合に必要な温度まで
上昇しないこととなって溶接できない。ここで、図４に
示すようにアルミニウムの当て板５１を置いた場合に
は、当て板５１の厚さや電流波形すなわち磁束の変化速
度を適切に選ぶことにより鉄材に侵入する磁束を制御で
き、溶接中に鉄材が飽和しないようにすることで表皮効
果の深さを浅くすることができる。これにより、渦電流
及び磁化電流による接合面の過熱を効率よく行なうこと
ができ、溶接できることとなる。鉄材は融点が高く、し
かも硬いのでアルミニウム材と溶接するためには上記の
ように鉄材の表面だけを集中的に加熱することが好まし
く、同時に、アルミニウム材の第１の被溶接物４１と当
て板５１により充分な電磁力による圧縮力を加えること
が好ましい。
【００１３】請求項３ないし５の発明では、図５に示す
ように下部平板状コイル２の集中部１０の上に絶縁フィ
ルム３１、当て板５１、絶縁フィルム３２、第１の被溶
接物４１、第２の被溶接物４２、絶縁フィルム３３、当
て板５２、絶縁フィルム３４を順次重ね、上部平板状コ
イル４の集中部１１を臨ませる。第１の被溶接物４１と
第２の被溶接物４２とは通常の電磁溶接方法では溶接が
困難あるいは溶接できない材質のものである。この状態
で当て板５１、５２と同一材質の金属薄板を溶接するに
必要な電流を集中部１０、１１に流すと、第１の被溶接
物４１と第２の被溶接物４２には両面から当て板５１と
当て板５２が押し付けられ、溶接面に圧縮力が加わって
第１の被溶接物４１と第２の被溶接物４２とが溶接され
る。第１の被溶接物４１と第２の被溶接物４２の両面か
ら加わる力はほぼ等しく、これにより溶接時の変形が少
ない利点がある。溶接する金属薄板の材質が異なる場合
の第１の被溶接物４１、第２の被溶接物４２の材質とし
て好ましいものは請求項１又は２の発明の場合と同様で
あり、アルミニウムＡ５０５２と銅Ｃ１１００との溶接
も可能である。
ように下部平板状コイル２の集中部１０の上に絶縁フィ
ルム３１、当て板５１、絶縁フィルム３２、第１の被溶
接物４１、第２の被溶接物４２、絶縁フィルム３３、当
て板５２、絶縁フィルム３４を順次重ね、上部平板状コ
イル４の集中部１１を臨ませる。第１の被溶接物４１と
第２の被溶接物４２とは通常の電磁溶接方法では溶接が
困難あるいは溶接できない材質のものである。この状態
で当て板５１、５２と同一材質の金属薄板を溶接するに
必要な電流を集中部１０、１１に流すと、第１の被溶接
物４１と第２の被溶接物４２には両面から当て板５１と
当て板５２が押し付けられ、溶接面に圧縮力が加わって
第１の被溶接物４１と第２の被溶接物４２とが溶接され
る。第１の被溶接物４１と第２の被溶接物４２の両面か
ら加わる力はほぼ等しく、これにより溶接時の変形が少
ない利点がある。溶接する金属薄板の材質が異なる場合
の第１の被溶接物４１、第２の被溶接物４２の材質とし
て好ましいものは請求項１又は２の発明の場合と同様で
あり、アルミニウムＡ５０５２と銅Ｃ１１００との溶接
も可能である。
【００１４】また、例えば銅Ｃ１１００、アルミニウム
Ａ５０５２のような同種で溶接が困難な金属薄板もこの
方法で溶接が可能となる。すなわち、銅Ｃ１１００の場
合にはアルミニウムＡ１０５０に比べて大電流を必要と
するものが当て板５１、５２としてアルミニウムＡ１０
５０を置くことによりアルミニウムＡ１０５０の溶接条
件と同等の電流で溶接可能となる。アルミニウムＡ５０
５２の場合には周波数の高い大電流を流すことにより溶
接可能であるが、当て板５１、５２としてアルミニウム
Ａ１０５０を置くことによりアルミニウムＡ１０５０の
溶接条件と同等の電流で溶接可能となる。このように当
て板５１、５２を置くことにより、第１の被溶接物４
１、第２の被溶接物４２に加わる磁界が制御され、溶接
が困難あるいは溶接できない材質の異種金属あるいは同
種金属が溶接可能となるものである。このように請求項
３ないし５の発明によれば、通常の溶接条件では溶接が
困難な金属薄板も、極端な大電流や高い周波数の電流を
流すことなく溶接することができ、コンデンサの変更、
充電電源の変更等を要しない利点がある。
Ａ５０５２のような同種で溶接が困難な金属薄板もこの
方法で溶接が可能となる。すなわち、銅Ｃ１１００の場
合にはアルミニウムＡ１０５０に比べて大電流を必要と
するものが当て板５１、５２としてアルミニウムＡ１０
５０を置くことによりアルミニウムＡ１０５０の溶接条
件と同等の電流で溶接可能となる。アルミニウムＡ５０
５２の場合には周波数の高い大電流を流すことにより溶
接可能であるが、当て板５１、５２としてアルミニウム
Ａ１０５０を置くことによりアルミニウムＡ１０５０の
溶接条件と同等の電流で溶接可能となる。このように当
て板５１、５２を置くことにより、第１の被溶接物４
１、第２の被溶接物４２に加わる磁界が制御され、溶接
が困難あるいは溶接できない材質の異種金属あるいは同
種金属が溶接可能となるものである。このように請求項
３ないし５の発明によれば、通常の溶接条件では溶接が
困難な金属薄板も、極端な大電流や高い周波数の電流を
流すことなく溶接することができ、コンデンサの変更、
充電電源の変更等を要しない利点がある。
【００１５】図６及び図７は本発明の請求項６の発明の
金属薄板の積層式電磁溶接方法に使用する電磁溶接機の
例を示すもので、箱型の機台１上に導電板１７が絶縁材
１８により絶縁して固定してある。導電板１７の上面に
は絶縁板１９を介して平板状コイル２０が設けてあり、
該平板状コイル２０には集中部２１が設けてある。機台
１の後側にはコンデンサ８が設けてあり、該コンデンサ
８の接地側極は接続板９により導電板１７の後端に接続
してある。平板状コイル２０の後端は放電ギャップスイ
ッチを構成する一方の放電電極１２に接続してあり、放
電ギャップスイッチを構成する他方の放電電極１３はコ
ンデンサ８の他極に接続してある。さらに、放電電極１
２には図示しないトリガー電極が付設してある。平板状
コイル２０の上方には支持板２２が昇降自在に設けてあ
り、該支持板の下面は絶縁性と耐熱性のある材質で構成
したものとし、図示しない昇降機構により上下動される
ようにしてある。
金属薄板の積層式電磁溶接方法に使用する電磁溶接機の
例を示すもので、箱型の機台１上に導電板１７が絶縁材
１８により絶縁して固定してある。導電板１７の上面に
は絶縁板１９を介して平板状コイル２０が設けてあり、
該平板状コイル２０には集中部２１が設けてある。機台
１の後側にはコンデンサ８が設けてあり、該コンデンサ
８の接地側極は接続板９により導電板１７の後端に接続
してある。平板状コイル２０の後端は放電ギャップスイ
ッチを構成する一方の放電電極１２に接続してあり、放
電ギャップスイッチを構成する他方の放電電極１３はコ
ンデンサ８の他極に接続してある。さらに、放電電極１
２には図示しないトリガー電極が付設してある。平板状
コイル２０の上方には支持板２２が昇降自在に設けてあ
り、該支持板の下面は絶縁性と耐熱性のある材質で構成
したものとし、図示しない昇降機構により上下動される
ようにしてある。
【００１６】請求項６の発明では、図８に示すように平
板状コイル２０の集中部２１の上に絶縁フィルム３１、
第１の被溶接物４１、第２の被溶接物４２を順次重ね、
支持板２２を下降させて第２の被溶接物４２に当接させ
る。この状態で第１の被溶接物４１を溶接するに必要な
電流を集中部２１を流すと、集中部２１で発生した磁束
は第１の被溶接物４１に侵入して減衰し、減衰した低密
度の磁束が第２の被溶接物４２に侵入する。例えば、第
１の被溶接物４１をアルミニウム、第２の被溶接物４２
を鉄材とした場合には、第２の被溶接物４２である鉄材
に侵入する磁束が減衰していることから溶接中に飽和す
ることがなく、表皮効果の深さを浅くすることができ
る。これにより、渦電流及び磁化電流は鉄材表面のごく
薄い、狭い範囲に流れることとなるので鉄材接合面の過
熱が効率よく行なわれる。さらに、コイル側から接合面
に働く電磁力と鉄材側から接合面に働く機械的な力とに
より圧接され、渦電流と磁化電流とで効率よく加熱され
たアルミニウム材と鉄材の接合面は充分な溶接強度を持
って溶接される。この請求項６の発明による場合には、
被溶接物を平板状コイルの間に挟む必要がないので、電
磁溶接機の構造が簡単になり、また、溶接操作も容易に
なる利点がある。
板状コイル２０の集中部２１の上に絶縁フィルム３１、
第１の被溶接物４１、第２の被溶接物４２を順次重ね、
支持板２２を下降させて第２の被溶接物４２に当接させ
る。この状態で第１の被溶接物４１を溶接するに必要な
電流を集中部２１を流すと、集中部２１で発生した磁束
は第１の被溶接物４１に侵入して減衰し、減衰した低密
度の磁束が第２の被溶接物４２に侵入する。例えば、第
１の被溶接物４１をアルミニウム、第２の被溶接物４２
を鉄材とした場合には、第２の被溶接物４２である鉄材
に侵入する磁束が減衰していることから溶接中に飽和す
ることがなく、表皮効果の深さを浅くすることができ
る。これにより、渦電流及び磁化電流は鉄材表面のごく
薄い、狭い範囲に流れることとなるので鉄材接合面の過
熱が効率よく行なわれる。さらに、コイル側から接合面
に働く電磁力と鉄材側から接合面に働く機械的な力とに
より圧接され、渦電流と磁化電流とで効率よく加熱され
たアルミニウム材と鉄材の接合面は充分な溶接強度を持
って溶接される。この請求項６の発明による場合には、
被溶接物を平板状コイルの間に挟む必要がないので、電
磁溶接機の構造が簡単になり、また、溶接操作も容易に
なる利点がある。
【００１７】
【発明の効果】以上説明した本発明によれば、直接電磁
溶接することが困難あるいは不可能な異種金属あるいは
同種金属の溶接が可能であり、特にアルミニウムと鉄の
溶接においても、充分な溶接強度が得られるものであ
る。また、電磁溶接後の被溶接物の変形が少なく、３層
の溶接を同時に１工程でできる利点がある。さらに、平
板状コイルにより挟むことなくコイルの片側に被溶接物
を置いて溶接することもでき、より多様な溶接を実現で
きる金属薄板の積層式電磁溶接方法を提供するものとし
て業界に寄与するところ極めて大である。
溶接することが困難あるいは不可能な異種金属あるいは
同種金属の溶接が可能であり、特にアルミニウムと鉄の
溶接においても、充分な溶接強度が得られるものであ
る。また、電磁溶接後の被溶接物の変形が少なく、３層
の溶接を同時に１工程でできる利点がある。さらに、平
板状コイルにより挟むことなくコイルの片側に被溶接物
を置いて溶接することもでき、より多様な溶接を実現で
きる金属薄板の積層式電磁溶接方法を提供するものとし
て業界に寄与するところ極めて大である。
【図１】本発明の実施に使用する電磁溶接機の例を示す
側面図である。
側面図である。
【図２】本発明の実施に使用する電磁溶接機の例を示す
平面図である。
平面図である。
【図３】平板状コイルの形状を示す外観図である。
【図４】被溶接物の配置の例を示す概念図である。
【図５】被溶接物の配置の別の例を示す概念図である。
【図６】本発明の実施に使用する電磁溶接機の別の例を
示す側面図である。
示す側面図である。
【図７】本発明の実施に使用する電磁溶接機の別の例を
示す平面図である。
示す平面図である。
【図８】被溶接物の配置の別の例を示す概念図である。
１ 機台
２ 下部平板状コイル
３ 絶縁材
４ 上部平板状コイル
５ 絶縁材
６ 可動枠
７ 枢着部材
８ コンデンサ
９ 接続板
１０、１１ 集中部
１２、１３ 放電電極
１４ 接触子
１５ 移動機構
１６ 把手
１７ 導電板
１８ 絶縁材
１９ 絶縁板
２０ 平板状コイル
２１ 集中部
２２ 支持板
３１、３２、３３、３４ 絶縁フィルム
４１ 第１の被溶接物
４２ 第２の被溶接物
５１、５２ 当て板
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 小崎 崇
愛知県名古屋市千種区鹿子町５丁目12番地
(72)発明者 増田 幸一
愛知県豊田市柿本町６丁目17番地34
(72)発明者 米永 裕司
愛知県名古屋市名東区八前２丁目1203番
(72)発明者 松田 正文
愛知県名古屋市中村区東宿町２丁目144番
Claims (7)
- 【請求項１】電流の集中部を設けた２枚の平板状のコイ
ルの間に、金属薄板からなる２枚の被溶接物を絶縁フィ
ルムで挟んで置き、コイルに大電流を流して２枚の被溶
接物を溶接する金属薄板の積層式電磁溶接方法におい
て、２枚の被溶接物は材質の異なるものとし、２枚の被
溶接物の一方に、他方の被溶接物と同一材質の金属薄板
からなる当て板を重ねて溶接することを特徴とする金属
薄板の積層式電磁溶接方法。 - 【請求項２】他方の被溶接物と重ねる当て板が非磁性で
あることを特徴とする請求項１に記載の金属薄板の積層
式電磁溶接方法。 - 【請求項３】電流の集中部を設けた２枚の平板状のコイ
ルの間に、金属薄板からなる２枚の被溶接物を絶縁フィ
ルムで挟んで置き、コイルに大電流を流して２枚の被溶
接物を溶接する金属薄板の積層式電磁溶接方法におい
て、２枚の被溶接物の両側に非磁性の当て板を重ね、被
溶接物を挟みこんで溶接することを特徴とする金属薄板
の積層式電磁溶接方法。 - 【請求項４】２枚の被溶接物の材質が異なるものである
ことを特徴とする請求項３に記載の金属薄板の積層式電
磁溶接方法。 - 【請求項５】２枚の被溶接物の材質が同一であることを
特徴とする請求項３に記載の金属薄板の積層式電磁溶接
方法。 - 【請求項６】電流の集中部を設けた平板状のコイル上に
絶縁フィルムを挟んで金属薄板からなる２枚の被溶接物
を置き、コイルに大電流を流して２枚の被溶接物を溶接
する金属薄板の積層式電磁溶接方法において、２枚の被
溶接物のうちコイルに近い側の被溶接物を非磁性とし、
他方の被溶接物に非磁性の金属薄板からなる当て板を重
ねたうえ圧接保持して溶接することを特徴とする金属薄
板の積層式電磁溶接方法。 - 【請求項７】２枚の被溶接物と当て板との間に、絶縁フ
ィルムを挟んで溶接することを特徴とする請求項１ない
し６のいずれかに記載の金属薄板の積層式電磁溶接方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001314037A JP3852824B2 (ja) | 2001-10-11 | 2001-10-11 | 金属薄板の積層式電磁溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001314037A JP3852824B2 (ja) | 2001-10-11 | 2001-10-11 | 金属薄板の積層式電磁溶接方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003117662A true JP2003117662A (ja) | 2003-04-23 |
| JP3852824B2 JP3852824B2 (ja) | 2006-12-06 |
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ID=19132411
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001314037A Expired - Fee Related JP3852824B2 (ja) | 2001-10-11 | 2001-10-11 | 金属薄板の積層式電磁溶接方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3852824B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007216270A (ja) * | 2006-02-17 | 2007-08-30 | Kobe Steel Ltd | 鉄系材料とアルミニウム系板材の電磁溶接方法および接合体 |
| WO2013163972A1 (de) * | 2012-05-04 | 2013-11-07 | Universität Kassel | Verfahren zum aufbringen einer korrosions- und/oder verschleisshemmenden metallischen beschichtung auf die innenmantelfläche eines metallischen, rohrförmigen körpers durch magnetimpulsschweissen; schweissvorrichtung mit einer nach art eines schwertes ausgebildeten spule |
| JP2015089560A (ja) * | 2013-11-06 | 2015-05-11 | 公立大学法人首都大学東京 | 金属接合板及びその製造方法 |
| WO2018087322A1 (fr) * | 2016-11-14 | 2018-05-17 | Adm28 S.Àr.L | Procédé de soudage par impulsion magnétique d'un empilement de feuillets |
| JP2020157353A (ja) * | 2019-03-27 | 2020-10-01 | マツダ株式会社 | 電磁成形方法及び電磁成形装置 |
-
2001
- 2001-10-11 JP JP2001314037A patent/JP3852824B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007216270A (ja) * | 2006-02-17 | 2007-08-30 | Kobe Steel Ltd | 鉄系材料とアルミニウム系板材の電磁溶接方法および接合体 |
| WO2013163972A1 (de) * | 2012-05-04 | 2013-11-07 | Universität Kassel | Verfahren zum aufbringen einer korrosions- und/oder verschleisshemmenden metallischen beschichtung auf die innenmantelfläche eines metallischen, rohrförmigen körpers durch magnetimpulsschweissen; schweissvorrichtung mit einer nach art eines schwertes ausgebildeten spule |
| JP2015089560A (ja) * | 2013-11-06 | 2015-05-11 | 公立大学法人首都大学東京 | 金属接合板及びその製造方法 |
| WO2018087322A1 (fr) * | 2016-11-14 | 2018-05-17 | Adm28 S.Àr.L | Procédé de soudage par impulsion magnétique d'un empilement de feuillets |
| FR3058661A1 (fr) * | 2016-11-14 | 2018-05-18 | Adm28 S.Ar.L | Procede de soudage par impulsion magnetique d’un empilement de feuillets |
| CN109996638A (zh) * | 2016-11-14 | 2019-07-09 | Adm28有限责任公司 | 薄片的叠层的磁脉冲钎焊方法 |
| CN109996638B (zh) * | 2016-11-14 | 2021-07-30 | Adm28有限责任公司 | 薄片的叠层的磁脉冲钎焊方法 |
| US11517976B2 (en) | 2016-11-14 | 2022-12-06 | Adm 28 S.A.R.L. | Method for magnetic pulse soldering of a stack of sheets |
| JP2020157353A (ja) * | 2019-03-27 | 2020-10-01 | マツダ株式会社 | 電磁成形方法及び電磁成形装置 |
| JP7310211B2 (ja) | 2019-03-27 | 2023-07-19 | マツダ株式会社 | 電磁成形方法及び電磁成形装置 |
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