JP2004050280A - プロジェクション溶接方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】鋼系の第1のワーク1と、多数の突起3をもつ鋼系の第2のワーク2とを準備する。第2のワーク2の突起3を第1のワーク1の板状部10に押しつけるように、第1のワーク1及び第2のワーク2のうちの少なくとも一方を加圧する。加圧操作を行いつつ、溶接電流I1、通電時間T1の条件で通電する第1通電操作を実施し、その後、溶接電流I2、通電時間T2の条件で通電する第2通電操作を実施する。第1通電操作の溶接電流I1は第2通電操作の溶接電流I2よりも小さく、第1通電操作の通電時間T1は第2通電操作の通電時間T2よりも小さく設定されている。
【選択図】 図4
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は複数の突起をもつワークを相手のワークに溶接するプロジェクション溶接方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、鋼系の第1のワークと、複数の突起をもつ鋼系の第2のワークとを用い、第2のワークの複数の突起を第1のワークに押しつけつつ溶接するプロジェクション溶接方法が知られている。プロジェクションは突起を意味する。突起はワークの種類によっても相違するものの、複数個(一般的には3個以上)設けられている。
【0003】
プロジェクション溶接方法によれば、第1のワークと第2のワークとが対面する面積が大きいにもかかわらず、突起が集中的な導電経路を形成するため、突起における電流密度を高めることができ、集中的な抵抗発熱により突起を効率よく溶融させることができ、以て第1のワークと第2のワークとを良好に溶接することができ、溶接強度が確保される。
【0004】
またプロジェクションを用いないスポット溶接に関する技術であるが、特開昭58−23579号公報には、棒状電極間に2枚以上の薄鋼板を積層し、前期通電時間以内で1回以上の散りを発生させる電流を通電した後に、引き続き、後期通電として散りを発生させない電流を通電する技術が開示されている。この技術によれば、前期通電で通電する電流は、後期通電で通電する電流よりも大きく設定されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記したプロジェクション溶接方法によれば、前述したように、突起が集中的な導電経路を形成するため、突起における電流密度を高めることができ、集中的な抵抗発熱により第1のワークと第2のワークとを良好に溶接することができる。しかしながら産業界では、上記したプロジェクション溶接方法において、高品質化のために溶接強度の更なる向上、溶接強度のバラツキ低減の要請がますます強くなっている。
【0006】
本発明は上記した実情に鑑みなされたものであり、溶接強度の更なる向上、溶接強度のバラツキ低減、溶接痕の低減を図ることができ、溶接の高品質化を図ることができるプロジェクション溶接方法を提供することを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明者はプロジェクション溶接方法について鋭意開発を進めている。そして、本発明者は、第1のワーク及び第2のワークのうちの少なくとも一方を加圧する加圧操作を行いつつ、第1のワークと第2のワークとの間に溶接電流I1、通電時間T1の条件で通電する第1通電操作を実施し、その後、第1のワークと第2のワークとの間に溶接電流I2、通電時間T2の条件で通電する第2通電操作を実施し、第1通電操作の溶接電流I1を第2通電操作の溶接電流I2よりも小さく、且つ、第1通電操作の通電時間T1を第2通電操作の通電時間T2よりも短く設定すれば、溶接強度の更なる向上、溶接強度のバラツキ低減を図ることができ、溶接の高品質化を図ることができることを知見し、試験で確認し、本発明に係るプロジェクション溶接方法を完成した。
【0008】
このように溶接強度の更なる向上、溶接強度のバラツキ低減を図ることができる理由としては、次のように推察される。第1のワーク及び第2のワークは工業製品であり、第2のワークに形成されている各突起の突出量が公差内でばらつくことがあり、また、第1のワークの溶接部の平坦度の高精度化には限界がある。
このようなときには、複数の突起間における電流配分の均一性が低下し易い。この場合には、導電経路を形成する突起の一部の過電流集中に起因して初期散りが溶接時に多発し易く、溶接ナゲット径のバラツキが発生し、これが溶接強度の低下及び溶接強度のバラツキの要因となるものと推察される。そこで上記した第1通電操作を実施することにより、本溶接工程の前において第2のワークの複数の突起の圧潰の均等化を図ることができる。このため、本溶接工程において第2通電操作を実施するとき、複数の突起間における電流配分の均等化が図られ、ひいては各突起の溶融の均等化が図られ、各突起の溶接の均等化が図られるものと推察される。
【0009】
即ち、本発明に係るプロジェクション溶接方法は、板状をなす板状部をもつ鋼系の第1のワークと、複数の突起をもつ鋼系の第2のワークとを準備する準備工程と、前記第2のワークの前記突起を前記第1のワークの前記板状部に押しつけるように、前記第1のワーク及び前記第2のワークのうちの少なくとも一方を加圧する加圧操作を行いつつ、前記第1のワークと前記第2のワークとの間に溶接電流I1、通電時間T1の条件で通電する第1通電操作を実施し、その後、前記第1のワークと前記第2のワークとの間に溶接電流I2、通電時間T2の条件で通電する第2通電操作を実施し、前記第1通電操作の溶接電流I1は前記第2通電操作の溶接電流I2よりも小さく、且つ、前記第1通電操作の通電時間T1は前記第2通電操作の通電時間T2よりも短く設定されていることを特徴とするものである。
【0010】
第2通電操作は、第2のワークを第1のワークの板状部に溶接する本溶接工程として機能することができる。第1通電操作は、本溶接工程の前において第2のワークの複数の突起を均等に圧潰し、本溶接工程における溶接むらを抑える突起圧潰均等化工程として機能することができる。第2のワークは工業製品であり、第2のワークに形成されている各突起の突出量が公差内でばらつくことがある。
また第1のワークの溶接部の平坦度が必ずしも充分でないときがある。このようなときには、複数の突起間における電流配分が不均一となり易い。この点本発明方法によれば、第1通電操作を実施することにより、本溶接工程の前において第2のワークの複数の突起の圧潰の均等化を図ることができる。このため本溶接工程において第2通電操作を実施するとき、複数の突起間における電流配分の均等化が図られ、ひいては各突起の溶融の均等化が図られ、各突起の溶接の均等化が図られる。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明方法によれば、準備工程では、板状をなす板状部をもつ鋼系の第1のワークと、複数の突起をもつ鋼系の第2のワークとを準備する。第1のワークは鋼系であり、板状をなす板状部をもつ。第1のワークとしては、引張強度が大きなハイテン鋼を例示することができ、なかでも超ハイテン鋼を例示することができる。ハイテン鋼は高張力鋼を意味し、その材料の引張強度は一般的に400MPa以上であり、400〜1000MPaである。超ハイテン鋼はハイテン鋼よりも引張強度が大きい超高張力鋼を意味し、その材料の引張強度は一般的に1000MPa以上、または1300MPa以上である。ハイテン鋼では通常の炭素鋼に比較して炭素、シリコン、マンガン及びクロムから選ばれる1種または2種以上の合金元素が増加され、引張強度が高められている。超ハイテン鋼では通常の炭素鋼に比較して炭素、シリコン、マンガン及びクロムから選ばれる1種または2種以上の合金元素が増加されており、一般的には焼き入れ処理などの熱処理により引張強度が更に高められている。ハイテン鋼または超ハイテン鋼においては、例えば、重量比で、炭素を0.13〜0.23%、シリコンを0.15〜0.35%、マンガンを1.10〜1.50%、クロムを0.15〜0.25%含有することができる。第1のワークの板状部の厚みとしては特に限定されるものではないが、0.1〜5.0mm程度、0.6〜2.6mm程度を例示できる。第1のワークとしては車体の補強系部品、排気系部品、吸気系部品、駆動系部品などを例示できる。補強系部品としては、シートベルトリンフォースメンバーなどのリンフォース、ドアビーム、バンパ等を例示できる。
【0012】
第2のワークは鋼系であり、溶接部となる複数の突起をもつ。第2のワークとしては一般的な炭素鋼系を例示することができる。
【0013】
第2のワークにおいては、例えば、重量比で、炭素を0.04〜0.5%、シリコンを0.15〜0.6%、マンガンを0.25〜1.1%、クロムを0.01〜0.25%含有することができる。一般的には、第1のワークについては、高張力化のため、第2のワークよりも、炭素、シリコン、マンガン及びクロムの1種または2種以上を増加させることができる。第2のワークとしては、例えば450MPa以下の引張強度をもつ炭素鋼系とすることができる。
【0014】
第2のワークの突起の数は適宜選択することができ、一般的には3個以上、あるいは4個以上とすることができ、第2のワークが大きい場合には5個以上、あるいは7個以上とすることもできる。第2のワークの突起としては、第2のワークの成形時に一体成形されていても良く、あるいは、後付けされていても良い。
第2のワークとしてはナット、突起を有する板状部を例示できる。ナットとしてはM4〜M16(JIS)を例示できるが、これに限定されるものではない。ナットは雌ねじ部を有する部材を意味する。
【0015】
本発明方法によれば、第2のワークの突起を第1のワークの板状部に押しつけるように、第1のワーク及び第2のワークのうちの少なくとも一方を加圧する加圧操作を行なう。加圧操作の荷重としては、第1のワーク及び第2のワークの種類によっても相違するものの、0.05〜5.0MPaの範囲、0.2〜2.0MPaの範囲、0.2〜1.0MPaの範囲を例示できるが、これらに限定されるものではない。
【0016】
本発明方法によれば、加圧操作を行いつつ、第1のワークと第2のワークとの間に溶接電流I1、通電時間T1の条件で通電する第1通電操作を実施し、その後、第1のワークと第2のワークとの間に溶接電流I2、通電時間T2の条件で通電する第2通電操作を実施する。第1通電操作の溶接電流I1は第2通電操作の溶接電流I2よりも小さく設定されており、且つ、第1通電操作の通電時間T1は第2通電操作の通電時間T2よりも短く設定されている。第2通電操作は、第2のワークの突起を第1のワークの板状部に強固に溶接する本溶接工程として機能することができる。第1通電操作は、本溶接工程の前において第2のワークの複数の突起を均等に圧潰し、本溶接工程における溶接むらを抑える圧潰均等化工程として機能することができる。
【0017】
各突起の突出量がばらついているときであっても、あるいは、第1のワークの板状部の平坦度が必ずしも充分でないときであっても、第1通電操作を実施することにより、本溶接工程の前において第2のワークの複数の突起の圧潰の均等化を図ることができる。このため本溶接工程において第2通電操作を実施するとき、第2のワークの複数の突起間における電流配分の均等化を図ることができ、ひいては各突起の溶融の均等化を図ることができ、各突起による溶接ナゲット部の均等化を図ることができる。
【0018】
本発明方法によれば、通電時間T1が長すぎると、突起が圧潰され過ぎるため、次工程の本溶接工程を良好な状態で行うことができなくなる。このため本発明方法によれば、好ましくは、第1通電操作に係る通電時間T1は700ミリ秒以下に、通電時間T2は1000ミリ秒以下に設定されている。ここで、通電時間T1としては500ミリ秒以下、300ミリ秒以下、200ミリ秒以下、殊に100ミリ秒以下に設定することができる。通電時間T1が短すぎると、各突起の圧潰の均等化を図りにくくなる。このため通電時間T1の最小値としては、溶接電流I1の大きさにもよるが、一般的には10ミリ秒は必要である。
【0019】
なお、第2通電操作に係る通電時間T2としては、高い溶接強度を確保できるように各突起の必要溶融度を確保する必要があり、従って1000ミリ秒以下、500ミリ秒以下、200ミリ秒以下に設定することができる。通電時間T2が短すぎると、本溶接において各突起の溶融が不充分となり、溶接強度が確保されにくい。従って通電時間T2としては溶接電流I1の大きさにもよるが、50ミリ秒は必要である。なお、第2通電操作に係る通電時間T2が長すぎると、第1のシートの板状部が過剰に軟化するおそれがあり、第1のシートの板状部の強度が低下するおそれがある。
【0020】
本発明方法によれば、溶接電流I1と溶接電流I2との比I2/I1としては、第1のワーク及び第2のワークの種類にもよるが、第1通電操作における突起の圧潰性、本溶接工程での溶接強度の増加を考慮すると、一般的には1.2〜4.0の範囲内に設定することができる。殊に1.2〜3.0の範囲内に設定することができる。但しこれに限定されるものではない。
【0021】
本発明方法によれば、好ましくは、第1通電操作の終了時に、第1のワークと第2のワークとの間の通電を停止し、且つ、第2通電操作の開始時に、第1のワークと第2のワークとの間の通電を再開する。この場合、第1のワークと第2のワークとの間の通電を停止している間に、第1通電操作により変形または部分的に溶融した各突起の状態の安定化を図ることができ、その後に実施される第2通電操作による本溶接工程を良好に行うことができる。第1通電操作と第2通電操作との間の通電停止時間をTsとすると、第1のワーク及び第2のワークの種類によって多少相違するものの、Tsを500ミリ秒以下、100ミリ秒以下、50ミリ秒以下に設定することができる。
【0022】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図1〜図5を参照して具体的に説明する。本実施例によれば、準備工程では、図1に示すように、板状をなす板状部10をもつ鋼系の第1のワーク1と、複数の突起3をもつ鋼系の第2のワーク2とを準備する。第1のワーク1は鋼系であり、板状をなす平坦な板状部10(厚みt1:例えば0.3〜2.5mm)をもつ。板状部10はボルト等の部材を挿通させる貫通孔12を有する。第1のワーク1は、具体的には、引張強度が大きな超ハイテン鋼で形成されている。超ハイテン鋼はハイテン鋼よりも引張強度が大きい超高張力鋼を意味し、その材料の引張強度は1500MPa級である。超ハイテン鋼は通常の炭素鋼に比較して炭素、シリコン、マンガン及びクロムから選ばれる1種または2種以上の合金元素を増加しており、焼き入れ処理としてのダイクエンチ処理により引張強度が高められると共に、焼き入れ処理によって表面に酸化層が形成されている。この超ハイテン鋼においては、高張力化すべく、重量比で、炭素を0.207%、シリコンを0.215%、マンガンを1.18%、クロムを0.193%、ニッケルを0.019%、チタン0.013%、リンを0.01%、イオウを0.005%以下分有している。超ハイテン鋼で形成されている第1のワーク1は、本溶接での溶接時間が長くなると、熱の影響を受けて軟化が過剰に進行し、超ハイテン鋼本来の引張強度が低下するおそれがあり、このため本溶接を迅速に行うことが好ましい。
【0023】
第2のワーク2は炭素鋼系の平面略四角形状をなす溶接用ナット(厚みt2:例えば4.7〜7.5mm)であり、雌ねじ部21をもつ貫通状態のねじ孔22を有すると共に、周縁部に複数(4個)の突起3をもつ。溶接用ナットの厚みt2と板状部10の厚みt1とを比較すると、t2>t1とされている。
【0024】
突起3は、第2のワーク2の下面25の隅部に下方に突出した状態で、鍛造成形等の成形により一体的に形成されている。第2のワーク2のねじ孔22は第1のワーク1の貫通孔12に対面する。第2のワーク2は一般的な炭素鋼系で形成されており、重量比で、炭素を0.097%、シリコンを0.001%、マンガンを0.26%、クロムを0.02%、ニッケルを0.013%、リンを0.016%、イオウを0.018%以下含有している。なお、第2のワーク2を形成する鋼は引張強度が250MPa級とされている。
【0025】
本実施例によれば、図1に示すように、互いに対面するように配置された棒状の第1電極5及び棒状の第2電極6と、第1電極5及び第2電極6間に交流電流を通電する交流給電部7とを有する溶接装置を用いる。第1電極5は固定されており、平坦な加圧面5aと、貫通孔12及びねじ孔22に挿入される位置決め用の突出部5bとをもつ。第2電極6は平坦な加圧面6aをもつ。そして図1に示すように、第1のワーク1及び第2のワーク2を第1電極5及び第2電極6で挟んだ状態で、通電の前に、第2電極6に加圧力Pを加える。これにより第2のワーク2の複数の突起3を第1のワーク1の板状部10に押しつけるように、第1のワーク1及び第2のワーク2を第1電極5及び第2電極6で加圧する加圧操作を行なう。加圧力Pとしては、0.1〜5MPa程度、殊に0.3〜3MPa程度とすることができる。加圧力Pが大きすぎると、第2のワーク2の雌ねじ部21が変形してしまうおそれがある。加圧力Pが小さすぎると、第1のワーク1と第2のワーク2との接合が充分でなくなるおそれがある。なお図2において、第1通電操作を実施する前の状態において、第2のワーク2の下面25と第1のワーク1との間隔はB1として示される。
【0026】
上記したように加圧操作を行いつつ、第1のワーク1と第2のワーク2との間に溶接電流I1、通電時間T1の条件で交流電流(60サイクル)を通電する第1通電操作を実施する。第1通電操作を実施すれば、図3に示すように、複数の各突起3は均等に圧潰される。第1通電操作を実施した後の状態において、第2のワーク2の下面25と第1のワーク1との間隔B2(図3参照)は、間隔B1よりも小さくなり、B2<B1の関係とされている。
【0027】
その後、第1のワーク1と第2のワーク2との間に溶接電流I2、通電時間T2の条件で交流電流(60サイクル)を通電する第2通電操作を実施し、本溶接工程を行う。このように第2通電操作を実施すれば、図4に示すように、複数の各突起3は第1のワーク1に溶接される。溶接完了時には、突起3の圧潰は更に進行している。このとき第2のワーク2の下面25と第1のワーク1との間には微小隙間1mが形成されている。第2通電操作を実施した後の状態において、第2のワーク2の下面25と第1のワーク1との間隔B3(図4参照)は、間隔B2よりも小さくなり、B3<B2<B1の関係とされている。
【0028】
図5は本実施例に係る溶接過程を示す。図5に示すように、加圧操作は時刻A1で開始され、時刻A8で加圧力Pは解除され、加圧操作は終了される。加圧力Pの大ききは、第1通電操作及び第2通電操作を実施している間において、均一または実質的に均一とされている。図5に示すように、第1通電操作は時刻A2で開始され、時刻A3で終了される。第2通電操作は時刻A4で開始され、時刻A5で終了される。時間経過によれば、時刻A1→時刻A2→時刻A3→時刻A4→時刻A5→時刻A8の順とされている。
【0029】
本実施例によれば、図5に示すように、第1通電操作の溶接電流I1は第2通電操作の溶接電流I2よりも小さく、且つ、第1通電操作の通電時間T1は第2通電操作の通電時間T2よりも短く設定されている。第2通電操作は、第2のワーク2を第1のワーク1の板状部10に強固に溶接する本溶接工程として機能することができる。第1通電操作は、本溶接工程の前において第2のワーク2の複数の突起3を塑性変形させて均等に少量圧潰し、本溶接工程における溶接むらを抑える突起圧潰均等化工程として機能することができる。このように第1通電操作を行えば、第2のワーク2の各突起3の突出量がばらついているときであっても、あるいは、第1のワークの板状部10の平坦度が必ずしも充分でないときであっても、本溶接工程の前において第2のワーク2の複数の突起3の圧潰の均等化を効果的に図ることができる。第1通電操作では、第2のワーク2の突起3は溶融せずに軟化して圧潰される形態でも良いし、あるいは、部分的に溶融して圧潰される形態でも良い。このため本溶接工程において第2通電操作を実施するとき、第2のワーク2の各突起3は第1のワーク1に確実に接触されているため、複数の突起3間の電流配分の均一性が向上し、ひいては第2通電操作において各突起3の溶融の均等化が図られ、各突起3の溶接の均等化が図られる。このように複数の各突起3が均一に溶接されれば、第1のワーク1と第2のワーク2との溶接強度を効果的に高めることができる。
【0030】
本実施例によれば、第1通電操作に係る通電時間T1は200ミリ秒以下、殊に150ミリ秒以下に設定されている。通電時間T1が短すぎると、各突起3の圧潰が充分でなくなり、各突起3の圧潰の均等化を図りにくくなる。このため通電時間T1の最小値としては、一般的には10ミリ秒は必要である。従って通電時間T1としては10〜200ミリ秒、10〜150ミリ秒とすることができる。
【0031】
第2通電操作に係る通電時間T2としては、高い溶接強度を確保できるように各突起3を充分に溶融させる必要があり、500ミリ秒以下、殊に400ミリ秒以下、300ミリ秒以下に設定されている。通電時間T2が短すぎると、本溶接時における各突起3の溶融が不充分となり、充分な溶接強度が得られにくい。従って通電時間T2としては溶接電流I1の大きさにもよるが、20ミリ秒、25ミリ秒は必要である。従って通電時間T2としては10〜500ミリ秒、10〜400ミリ秒、10〜300ミリ秒とすることができる。
【0032】
本実施例によれば、溶接電流I1については、突起3の過剰圧潰、過剰溶融を防止すべく、3000〜15000Aとされている。溶接電流I2については、溶接強度を確保すべく、9000〜20000A、殊に11000〜16000Aとされている。溶接電流I2との比I2/I1としては、溶接電流I1及び溶接電流I2の大きさにもよるが、2.0〜4.0の範囲内に設定されている。
【0033】
本実施例によれば、図5に示すように、第1通電操作の終了時(時刻A3)に、第1のワーク1と第2のワーク2との間の通電を停止し、且つ、第2通電操作の開始時(時刻A4)に、第1のワーク1と第2のワーク2との間の通電を再開する。第1のワーク1と第2のワーク2との間の通電を停止している通電停止時間Ts(時刻A3〜時刻A4)において、第1通電操作により変形または部分的に溶融した突起3の状態の安定化を図ることができ、第2通電操作による本溶接を良好に行うことができる。本実施例によれば、通電停止時間Tsにおいても加圧力Pは加えられているため、突起3と第1のワーク1の板状部10との離脱は抑止され、突起3の状態の安定化を効果的に図ることができる。なお、第1通電操作と第2通電操作との間の通電停止時間Tsは、500ミリ秒以下に設定されており、溶接時間T1と同程度とすることができる。
【0034】
以上説明したように本実施例によれば、第1通電操作は、本溶接工程の前において第2のワーク2の複数の突起3を均等に圧潰し、本溶接工程における溶接むらを抑える突起圧潰均等化工程として機能する。このように第1通電操作を実施することにより、本溶接工程の前において第2のワーク2の複数の突起3の圧潰の均等化を図ることができる。このため各突起3の突出量がばらついているときであっても、あるいは、第1のワーク1の板状部10の平坦度が必ずしも充分ではないときであっても、本実施例によれば第1通電操作を実施することにより、本溶接工程の前において第2のワーク2の複数の突起3の圧潰の均等化を良好に図ることができる。このため第2通電操作を行って本溶接工程を実施するとき、第2のワーク2の複数の突起3間の電流配分の均一化が図られ、ひいては各突起3の溶融の均等化が図られ、各突起3の溶接の均等化が図られる。
【0035】
本実施例によれば上記したように第1通電操作を実施することにより、本溶接工程の前において第2のワーク2の複数の突起3を潰す際に、突起3の圧潰の均等化を図ることができる。このため第2通電操作を行って本溶接工程を実施するとき、本溶接工程に必要とされる時間もできるだけ短縮することができる。このように第2通電操作に係る通電時間T2を短くできるため、超ハイテン鋼で形成されている板状の第1のワーク1の軟化を極力抑えることができ、超ハイテン鋼本来の強度を低下させるおそれを解消できる。更に第2通電操作に係る通電時間T2を短くできるため、第2のワーク2の雌ねじ部21の変形も抑えることができ、雌ねじ部21の寸法も良好に維持することができる。故に第2のワーク2の雌ねじ部21にセンサ等の取付部材を良好に螺着させることができる。
【0036】
第2通電操作を行って本溶接を行う場合、第1のワーク1の軟化が過剰に進行したときには、第1のワーク1の厚みは薄いために加圧力Pの影響を受け易く、第1のワーク1のうち第2のワーク2に背面する裏面1xに、溶接痕となる凸状部が発生し易い。この点本実施例によれば、前述したように、本溶接工程に相当する第2通電操作に係る通電時間T2を短くできるため、本溶接時における第1のワーク1の軟化の進行を抑えることができ、第1のワーク1の裏面1xにおける溶接痕の発生も抑制することができる。
【0037】
本実施例によれば、第1通電操作の終了時に、第1のワーク1と第2のワーク2との間の通電を停止し、且つ、第2通電操作の開始時に、第1のワーク1と第2のワーク2との間の通電を再開する。この場合、第1のワーク1と第2のワーク2との間の通電を停止している通電停止時間Tsの間に、第1通電操作により変形または部分的に溶融して圧潰した突起3の状態の安定化を図ることができ、第2通電操作による本溶接を良好に行うことができる。第1通電操作と第2通電操作との間の通電停止時間Tsは、1/60サイクル、つまり約16ミリ秒とされている。
【0038】
(試験例)
上記した実施例に基づいて試験を行った。各試験例ごとに10個づつ行った。
試験条件及び試験結果を表1に示す。本試験例によれば、第1通電操作と第2通電操作との間の通電停止時間Tsは、約17ミリ秒(1/60サイクル)に設定されており、溶接電流I1,I2の大きさは交流電流の実効値を意味する。表1に示すように、No.1−1〜No.1−3、更にNo.1−5〜No.1−8は、通電操作を1回のみ行っており、第1通電操作及び第2通電操作の双方を実施しておらず、比較例に相当する。またNo.2−1〜No.2−16、更にNo.3−1〜No.3−3は、第1通電操作及び第2通電操作の双方を実施しており、実施例に相当する。
【0039】
No.1−1〜No.1−3、No.2−1〜No.2−9、更にNo.3−1〜No.3−3については、第1のワーク1の板状部10の材質は引張強度が1500MPaの超ハイテン鋼であり、その厚みtは1.2mmであり、第2のワーク2はM8のナットであった。またNo.1−5〜No.1−8、No.2−10〜No.2−16については、第1のワーク1の板状部10の材質は1500MPaの超ハイテン鋼であり、その厚みtは1.6mmであり、第2のワーク2はM6のナットであった。
【0040】
表1に示すように、実施例に相当するNo.2−1〜No.2−9、更にNo.3−1〜No.3−3によれば、第1通電操作における溶接電流I1は2000〜10000Aとし、溶接時間T1は50〜100ミリ秒とした。第2通電操作における溶接電流I1は11500〜14500Aとし、溶接時間T2は120〜170ミリ秒とした。
【0041】
また表1に示すように、実施例に相当するNo.2−10〜No.2−16によれば、第1通電操作における溶接電流I1は7000Aとし、溶接時間T1は50ミリ秒とした。第2通電操作における溶接電流I1は11000〜14000Aとし、溶接時間T2は120〜300ミリ秒とした。
【0042】
試験結果としては、実施例に相当するNo.2−1〜No.2−9,更にNo.3−1〜No.3−3については、溶接部の剥離荷重が大きく、つまり溶接部の溶接強度が高かった。更に剥離荷重のばらつき(ΔX=最大値−最小値)も小さかった。実施例に相当するNo.2−10〜No.2−16についても、溶接部の剥離荷重が大きく、つまり溶接強度が高かった。更に剥離荷重のばらつき(ΔX=最大値−最小値)も小さかった。上記した実施例に相当する試験例では、第1のワーク1の裏面1xにも溶接痕については、認められないか、または、ほとんど認められなかった。
【0043】
これに対して、比較例に相当するNo.1−1〜No.1−3,No.1−5〜No.1−8については、剥離荷重が小さく、超ハイテン鋼に対する溶接強度としては必ずしも充分ではなかった。しかも第1のワーク1の裏面1xに溶接痕が認められるものもあった。
【0044】
【表1】
【0045】
(第2実施例)
図6は第2実施例に係る溶接過程を示す。第2実施例は第1実施例と基本的には共通の構成であり、基本的には共通の作用効果を奏する。本実施例においても、第2のワーク2の複数の突起3を第1のワーク1の板状部10に押しつけるように、第1のワーク1及び第2のワーク2を加圧する加圧操作を行なう。このような加圧操作を行いつつ、第1のワーク1と第2のワーク2との間に溶接電流I1、通電時間T1の条件で通電する第1通電操作を実施する。第1通電操作を実施すれば、複数の各突起3は均等に圧潰される。その後、第1のワーク1と第2のワーク2との間に溶接電流I2、通電時間T2の条件で通電する第2通電操作を実施する。第2通電操作を実施すれば、前述したように複数の各突起3は第1のワーク1に強固に溶接される。
【0046】
第1のワーク1が超ハイテン鋼である場合には、溶接条件の如何によっては、溶接時の急熱急冷の影響を受けて低温割れが発生するおそれがある。そこで本実施例によれば、第2通電操作後に第3通電操作を行う。即ち、第1のワーク1と第2のワーク2との間に溶接電流I3、通電時間T3の条件で通電する第3通電操作を実施する。第3通電操作を実施すれば、突起3による溶接ナゲット部の急冷が抑えられ、低温割れ発生が抑えられ、溶接の信頼性を一層高めることができる。溶接電流I3は、第1通電操作の溶接電流I1よりも小さくできる。溶接時間T3は、第1通電操作の溶接時間T1よりも長くできる。なお、溶接電流I3は、第1通電操作の溶接電流I1と同じ程度とすることもできる。溶接時間T3は、第1通電操作の溶接時間T1と同じ程度とすることもできる。
【0047】
図6に示すように、第2通電操作は時刻A5で終了される。第3通電操作は時刻A6で開始され、時刻A7で終了される。第2通電操作を終了してから時刻A5〜時刻A6の間は、通電はいったん停止される。時間経過によれば、時刻A1→時刻A2→時刻A3→時刻A4→時刻A5→時刻A6→時刻A7→時刻A8の順とされている。
【0048】
(その他)
上記した実施例においては、第1のワーク1は貫通孔12を有するが、貫通孔12を有しないものでも良い。第1のワーク1、第2のワーク2の組成、サイズについては、上記したものに限定されるものではない。その他、本発明方法は上記した実施例のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できるものである。発明の実施の形態、実施例に記載の語句は一部であっても、請求項に記載できるものである。
【0049】
上記した記載から次の技術的思想も把握できる。
(付記項1)ハイテン鋼または超ハイテン鋼で形成された板状をなす板状部をもつ第1のワークと、複数の突起をもつ炭素鋼系のナット形状をなす第2のワークとを準備する準備工程と、前記第2のワークの前記突起を前記第1のワークの前記板状部に押しつけるように、前記第1のワーク及び前記第2のワークのうちの少なくとも一方を加圧する加圧操作を行いつつ、前記第1のワークと前記第2のワークとの間に溶接電流I1、通電時間T1の条件で通電する第1通電操作を実施し、その後、前記第1のワークと前記第2のワークとの間に溶接電流I2、通電時間T2の条件で通電する第2通電操作を実施し、前記第1通電操作の溶接電流I1は前記第2通電操作の溶接電流I2よりも小さく、且つ、前記第1通電操作の通電時間T1は前記第2通電操作の通電時間T2よりも短く設定されていることを特徴とするハイテン鋼または超ハイテン鋼用のプロジェクション溶接方法。ハイテン鋼または超ハイテン鋼の強度を損なうことを抑えつつ、ハイテン鋼または超ハイテン鋼の溶接を行うことができる。更にハイテン鋼または超ハイテン鋼の過剰軟化も抑制できる。
【0050】
【発明の効果】
以上説明したように本発明方法によれば、第2のワークの各突起の突出量がばらついているときであっても、あるいは、第1のワークの板状部の平坦度が必ずしも充分でないときであっても、第1通電操作を実施することにより、本溶接工程の前において第2のワークの複数の突起の圧潰の均等化を図ることができる。このため、本溶接工程である第2通電操作を実施するとき、第2のワークの複数の突起間における電流配分の均等化を図ることができ、ひいては各突起の溶接時の溶融の均等化が図られる。故に、各突起による溶接ナゲット部の径を均等化でき、第1のワークと第2のワークとの溶接強度を高めることができる。
【0051】
上記したように本溶接工程である第2通電操作を実施するとき、第2のワークの複数の突起間における電流配分の均等化を図ることができるため、本溶接工程である第2通電操作の通電時間T2の短縮化を図ることができ、第1のワークの過剰軟化に起因して第1のワークの裏面に過剰な溶接痕が形成されることを抑制することができる。このため第1のワークが500MPa以上の引張強度をもつハイテン鋼または超ハイテン鋼で形成されているとき、ハイテン鋼または超ハイテン鋼の溶接時の過剰軟化を抑えることができ、これにより第1のワークの裏面における過剰な溶接痕の形成を抑制しつつ、溶接を良好に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】突起をもつ第2のワークを第1のワークに載せた状態を電極と共に示す斜視図である。
【図2】突起をもつ第2のワークを第1のワークに載せる状態を示す断面図である。
【図3】第1のワーク及び第2のワークを電極で挟持した状態で第1通電操作を実施した後の状態の断面図である。
【図4】第1のワーク及び第2のワークを電極で挟持した状態で第2通電操作を実施した後の状態の断面図である。
【図5】溶接過程を示すグラフである。
【図6】第2実施例に係り、溶接過程を示すグラフである。
【符号の説明】
図中、1は第1のワーク、2は第2のワーク、3は突起を示す。
Claims (6)
- 板状をなす板状部をもつ鋼系の第1のワークと、複数の突起をもつ鋼系の第2のワークとを準備する準備工程と、
前記第2のワークの前記突起を前記第1のワークの前記板状部に押しつけるように、前記第1のワーク及び前記第2のワークのうちの少なくとも一方を加圧する加圧操作を行いつつ、
前記第1のワークと前記第2のワークとの間に溶接電流I1、通電時間T1の条件で通電する第1通電操作を実施し、
その後、前記第1のワークと前記第2のワークとの間に溶接電流I2、通電時間T2の条件で通電する第2通電操作を実施し、
前記第1通電操作の溶接電流I1は前記第2通電操作の溶接電流I2よりも小さく、且つ、前記第1通電操作の通電時間T1は前記第2通電操作の通電時間T2よりも短く設定されていることを特徴とするプロジェクション溶接方法。 - 請求項1において、前記通電時間T1は700ミリ秒以下に、前記通電時間T2は1000ミリ秒以下に設定されていることを特徴とするプロジェクション溶接方法。
- 請求項1または請求項2において、前記溶接電流I1と前記溶接電流I2との比I2/I1は、1.2〜4.0の範囲内に設定されていることを特徴とするプロジェクション溶接方法。
- 請求項1〜請求項3のいずれか一項において、前記第1通電操作の終了時に、前記第1のワークと前記第2のワークとの間の通電を停止し、且つ、前記第2通電操作の開始時に、前記第1のワークと前記第2のワークとの間の通電を再開することを特徴とするプロジェクション溶接方法。
- 請求項4において、前記第1通電操作と前記第2通電操作との間の通電停止時間をTsとすると、Tsは500ミリ秒以下に設定されていることを特徴とするプロジェクション溶接方法。
- 請求項1〜請求項5のいずれか一項において、前記第1のワークは引張強度が500MPa以上のハイテン鋼または超ハイテン鋼であることを特徴とするプロジェクション溶接方法。
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