JP2006198676A - Electrode for resistance welding and series spot welding equipment or indirect spot welding equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はシリーズスポット溶接やインダイレクトスポット溶接に適した抵抗溶接用電極に関するものである。 The present invention relates to a resistance welding electrode suitable for series spot welding and indirect spot welding.
鋼板の溶接に、ダイレクトスッポット溶接が広く用いられている。この溶接方法は、図11に示すように、重ね合わされた鋼板21、22を直接、上下の電極23、24で挟みながら加圧して、板厚方向に電流を流し、鋼板の抵抗発熱を利用して点状の溶接部25を得ている。即ち、電流を流した際に、両鋼板の接触箇所にナゲットと呼ばれる両鋼板の溶融した部分を形成し、このナゲットによって両鋼板を点状に溶接するものである。電極23、24は、それぞれ加圧制御装置26、27、電流制御装置28を備えており、それぞれ加圧力と通電される電流値などが制御されるようになっている。
Direct spot welding is widely used for welding steel sheets. In this welding method, as shown in FIG. 11, the stacked
一方、このダイレクトスッポット溶接と共に、現在良く用いられているシリーズスポット溶接は、図12に示すように、重ね合わされた鋼板21、22を一対の電極23、24にて一方向から加圧して、電流を流し点状の溶接部29、30を得ている。上述したダイレクトスッポット溶接は、電極23、24にて鋼板21、22を挟み込むため、1点毎に溶接を行う必要があるのに対して、シリーズスポット溶接は、多数の電極23、24にて多点を同時に溶接することができ、溶接の高速化を図り得るため、現在、自動車のボデーの溶接等に用いられるようになっている。
On the other hand, with this direct spot welding, the series spot welding that is often used at present, as shown in FIG. 12, presses the
シリーズスポット溶接については、例えば、特開平11−333569号公報には、金属板を重ねたところにナゲットを形成するため、通電初期に大きな電流を流してナゲットを形成してから、定常電流を流すことが記載されている。また、特開2002−239742には、電極を接触させる位置に他の部分よりも一段高い座面を形成し、座面を押しつぶすように加圧接触させて溶接することにより、バック電極なしに十分な溶接強度が得られることが記載されている。なお、シリーズスポット溶接では、図13に示すように、一方の電極31のみ通電し、他方の電極32を給電端子(アース電極)として電流を通電した電極31側のみを溶接するようにしてもよい。
With regard to series spot welding, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-333569, a nugget is formed where metal plates are stacked. It is described. Japanese Patent Laid-Open No. 2002-239742 discloses that a seat surface that is one step higher than other portions is formed at a position where the electrode is brought into contact, and the seat surface is pressed and contacted so that the seat surface is crushed. It is described that a good welding strength can be obtained. In series spot welding, as shown in FIG. 13, only one
また、抵抗溶接には、他にも例えば、特開2002−263848号公報に記載されているようなインダイレクトスポット溶接がある。インダイレクトスポット溶接は、図14又は図15に示すように、一方の電極33を鋼板21、22を重ね合わせた重合部34に押し当て、前記重合部34から離れた位置で他方の電極35を給電端子として他方の鋼板に取り付けて、重合部に点状の溶接部を形成するものである。斯かるインダイレクトスポット溶接は、例えば、図16に示すように、複雑な形状のワークに対して一対の電極では加圧角度を溶接部に直交させることが難しいような場合に、シリーズスポット溶接と同等の溶接を行なうことができる。このため、実用的には、例えば、自動車のドアアウターパネルとドアインナーパネルとをヘミング結合してなるパネル部品のヘミング結合部の溶接などに用いられている。
シリーズスポット溶接で、図17に示すように、厚い金属板51と薄い金属板52を重ね、厚い金属板51側に電極50a、50bを当てて溶接を行なう場合、重ね合わせる金属の導電性が同等である場合には、薄い金属板52に比べて厚い金属板51の方が、電流が流れ易いため、電流密度が高くなる部位が厚い金属板51の側に偏る。金属板51、52の重合部53にナゲットを形成することが難しく、十分な溶接強度が得られないという問題があった。このため、単純に通電させる電流値を高くしたり、通電時間を長くしたりすることにより、ナゲットを形成しようとすると、スパッタが発生し、十分な溶接強度が得られなかった。
In the case of series spot welding, as shown in FIG. 17, when a
また、一般的に抵抗溶接用電極として良く使われる、図18に示すように、先端がR8の半球形の電極50a'(50b')を用いた場合は、給電側に電流が集中し、大きなクラック61やバリ62が生じる場合があった。
In addition, when a
また、図19に示すように、先端がR40の略平坦な形状になった略円筒状の電極50a''(50b'')を用いた場合には、厚い金属板51の側と薄い金属板52の重合部に板隙63が生じ、十分な溶接強度を持ったナゲットが形成されない場合があった。
Further, as shown in FIG. 19, when the substantially
このように、厚い金属板51と薄い金属板52を重ね、厚い金属板51側に電極50a、50bを押し当ててシリーズスポット溶接を行なう場合にはクラック61やバリ62が発生したり、板隙63が生じたりするなどの欠陥が生じ、十分な溶接強度を得ることが難しかった。同様の問題は、厚い金属板と薄い金属板を重ね、厚い金属板側に電極を押し当ててインダイレクトスポット溶接を行なう場合にも生じる。
In this way, when the
本発明に係るシリーズスポット溶接装置は、上記の問題を鑑みて考案されたものであり、電極に、略円錐状の先端形状を備え、円錐の先端角度が120度〜165度である円錐面と、前記円錐の先端中心部に直径が1.5〜3mmの平坦部を備えた抵抗溶接用電極を用いたことを特徴としている。 The series spot welding apparatus according to the present invention has been devised in view of the above-described problems. The electrode has a substantially conical tip shape, and a conical surface having a cone tip angle of 120 to 165 degrees. The resistance welding electrode having a flat portion with a diameter of 1.5 to 3 mm at the center of the tip of the cone is used.
シリーズスポット溶接装置にこの電極を用いれば、電極の円錐の先端中心部に形成した平坦部が直径1.5〜3mmと小さいので、通電初期に金属板に当接する面積が狭く、このため通電初期の電流密度を大きくなり、金属板の表面を早期に加熱し軟化させ、電極を金属板表面に馴染ませることができる。また、略円錐状の先端形状を備え、円錐の先端角度が120度〜165度である円錐面を備えているので、電極を押し当てた部位の近傍にクラックやバリが生じた場合でも、すぐに電極の円錐面が押し当り、クラックやバリを発生後すぐに埋めることができる。これにより、クラックやバリが成長し大きな欠損が生じるのを防止することができる。また、電極の当接面積が徐々に大きくなっていくので金属の重合部に板隙が生じるのを防止できる。このように、この電極を用いれば、クラックやバリの発生や、板隙の発生を抑えることができるので、金属板の重合部に良好なナゲットを形成することができ、金属板の溶接に十分な溶接強度を確保することができる。 If this electrode is used in a series spot welding apparatus, the flat part formed at the center of the tip of the cone of the electrode is as small as 1.5 to 3 mm in diameter. The current density can be increased, the surface of the metal plate can be heated and softened at an early stage, and the electrode can be adapted to the surface of the metal plate. In addition, since it has a substantially conical tip shape and a conical surface with a cone tip angle of 120 to 165 degrees, even if cracks or burrs occur near the area where the electrode is pressed, The conical surface of the electrode hits the surface and can be filled immediately after cracks and burrs are generated. As a result, it is possible to prevent cracks and burrs from growing and causing large defects. In addition, since the contact area of the electrode gradually increases, it is possible to prevent the formation of a plate gap in the overlapped portion of the metal. Thus, if this electrode is used, the occurrence of cracks and burrs and the occurrence of plate gaps can be suppressed, so that a good nugget can be formed in the overlapped portion of the metal plate, which is sufficient for welding of the metal plate. High welding strength can be ensured.
なお、この抵抗溶接用電極は、厚い金属板と薄い金属板を重ね、厚い金属板側に電極を押し当ててシリーズスポット溶接を行なう場合だけでなく、他の用途に用いられるシリーズスポット溶接用の電極として、また、重ね合わせた金属板を一対の電極で上下に挟んで溶接するダイレクトスポット溶接、またいわゆるインダイレクトスポット溶接などの抵抗溶接用の電極として用いることができる。 Note that this resistance welding electrode is not only used for series spot welding by stacking a thick metal plate and a thin metal plate and pressing the electrode against the thick metal plate, but also for series spot welding used in other applications. It can be used as an electrode or an electrode for resistance welding such as direct spot welding in which a superposed metal plate is sandwiched between a pair of electrodes and welded, or so-called indirect spot welding.
以下、本発明の一実施形態に係る抵抗溶接用電極及びシリーズスポット溶接装置を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, an electrode for resistance welding and a series spot welding apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
この抵抗溶接用電極1は、図1に示すように、略円錐状の先端形状で、円錐の先端角度aが145度の円錐面2を備え、円錐の先端中心部に直径bが2mmの平坦部3を形成したものである。
As shown in FIG. 1, this
図2は、この抵抗溶接用電極1を、シリーズスポット溶接装置4の一対の電極1a、1bに用いて、厚い金属板11と薄い金属板12を重ね、厚い金属板11側に、一対の電極1a、1bを押し当ててシリーズスポット溶接を行なっている状態を示している。
In FIG. 2, the
この場合、通電初期において、電極1a、1bの先端中心部に形成された平坦部3が直径2mmであり、厚い金属板11に接触する面積が小さいので、比較的小さな電流値で、金属板11、12内部に電流密度が高い部分を生じさせ、電極1a、1bを当接させる厚い金属板11の表面を加熱し、軟化させることができる。
In this case, since the
また、図3に示すように、通電初期に、押し当てた電極1a、1bの近傍にクラック13やバリ14が生じた場合でも、金属板11の表面が軟化すると、図4に示すように、電極1a、1bの円錐面2が、クラック13やバリ14が生じた部位の表面に押し当たり、その圧力でクラック13やバリ14を埋めてこれを解消することができる。また、電極1a、1bの円錐面2は、金属板11が加熱されその表面が軟化するに連れて徐々に金属板11に当接する面積が増えていくので、金属板11、12の重合部に板隙が生じ難い。
Further, as shown in FIG. 3, even when
このように、この抵抗溶接用電極1を用いれば、クラック13やバリ14の発生や、板隙の発生を抑えることができるので、厚い金属板11と薄い金属板12を重ね、厚い金属板11側に電極を押し当ててシリーズスポット溶接を行なう場合でも、金属板11、12の重合部に十分な溶接強度を持ったナゲット15を形成することができる。
Thus, if this
以上、本発明の一実施形態に係る抵抗溶接用電極及びシリーズスポット溶接装置を説明したが、本発明に係る抵抗溶接用電極及びシリーズスポット溶接装置は上記の実施形態に限定されるものではない。 The resistance welding electrode and the series spot welding apparatus according to one embodiment of the present invention have been described above. However, the resistance welding electrode and the series spot welding apparatus according to the present invention are not limited to the above embodiment.
例えば、抵抗溶接用電極は、図1に示すように、略円錐状の先端形状を備えた電極であって、円錐の先端角度aが145度の円錐面2を備え、円錐の先端中心部に直径bが2mmの平坦部3を形成したものを例示したが、本発明に係る抵抗溶接用電極の形状は上記の実施形態に限定されるものではない。
For example, as shown in FIG. 1, the resistance welding electrode is an electrode having a substantially conical tip shape, and has a
円錐の先端角度aは、小さすぎると、電極を押し当てた部位の近傍にクラックやバリが生じた場合にその表面に円錐面2がすぐに押しあたらず、クラックやバリを解消する作用が十分に得られない。また、円錐の先端角度が大きすぎると、円錐面2の全面がすぐに当接してしまい、先端がR40の平坦な電極を用いた場合と同様に、重合部に板隙が生じ易く、十分な溶接強度を備えたナゲットが得られない場合がある。円錐の先端角度aは120〜165度であれば一応上述した抵抗溶接用電極と同等の効果が得られるが、より好ましくは、それぞれ円錐の先端角度aの下限は140度以上にし、円錐の先端角度aの上限は160度以下にするとよい。
If the tip angle “a” of the cone is too small, when a crack or burr occurs in the vicinity of the portion where the electrode is pressed, the
また、円錐の先端中心部に形成する平坦部3は、直径bが2mmのものを例示したが、直径bが小さすぎると、通電初期において、電流密度が大きくなりすぎ、スパッタが発生し易くなる。また、直径bが大き過ぎると、通電初期に、金属板を加熱し、軟化させるのに十分な電流密度を得られない場合がある。このため、円錐の先端中心部に形成する平坦部3は、直径bが1.5mm〜3.0mmであればよい。また、平坦部3は完全に平らでなくてもよく、R40程度の略平坦な曲面にしてもよい。
Further, the
また、この抵抗溶接用電極は、上述した先端部を電極チップとし、先端部の取替えが可能な構造としてもよい。 Further, the resistance welding electrode may have a structure in which the tip portion described above is an electrode tip and the tip portion can be replaced.
この抵抗溶接用電極は、上述したように、クラックやバリの発生や、板隙の発生を防止できるので、厚い金属板と薄い金属板を重ね、厚い金属板の側から溶接する場合に、シリーズスポット溶接を適用することができる。なお、この抵抗溶接用電極は、斯かる用途に用途が限定されるものではなく、シリーズスポット溶接の他の用途や、ダイレクトスポット溶接、インダイレクトスポット溶接など抵抗溶接装置全般に用いることができる。 As described above, this resistance welding electrode can prevent cracks, burrs, and plate gaps, so when a thick metal plate and a thin metal plate are stacked and welded from the side of the thick metal plate, Spot welding can be applied. In addition, the use of this resistance welding electrode is not limited to such a use, and can be used for other uses of series spot welding and resistance welding apparatuses in general such as direct spot welding and indirect spot welding.
以上、略円錐状の先端形状を備え、円錐の先端角度が120度〜165度である円錐面と、円錐の先端中心部に直径が1.5〜3mmの平坦部を備えた抵抗溶接用電極の一実施形態を説明したが、これをさらに改良した抵抗溶接用電極として、図5(a)(b)に示すように、円錐面2を、先端側の傾斜2aがその外側の傾斜2bに比べて緩やかな2段の円錐面で形成してもよい。
As described above, a resistance welding electrode having a substantially conical tip shape, a conical surface having a cone tip angle of 120 to 165 degrees, and a flat portion having a diameter of 1.5 to 3 mm at the center of the tip of the cone. However, as shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b), the
この実施形態では、図5(a)(b)に示す抵抗溶接用電極1cは、略円錐状の先端形状を備えた直径が16mmの抵抗溶接用電極であり、円錐の先端中心部bに直径2mmの平坦部3を形成し、その外側の直径5.5mmの範囲2aに円錐の先端角度cが155度の第1の円錐面2aを形成し、その外側2bに円錐の先端角度dが135度の円錐面2bを形成して、先端側の傾斜2aがその外側の傾斜2bに比べて緩やかな2段の円錐面2を形成したものである。
In this embodiment, the
斯かる先端側の傾斜2aがその外側の傾斜2bに比べて緩やかな2段の円錐面2a、2bで形成したものによれば、先端は図1に示す抵抗溶接用電極と略同様の形状を備えている。このため、抵抗溶接用電極の先端を金属板に押し当てて通電する通電初期においては図1に示す抵抗溶接用電極と同様、電極1cを押し当てた部位の近傍にクラックやバリが生じた場合にその表面に円錐面2aがすぐにクラックやバリに押し当たりクラックやバリを解消するように作用する。
According to such a tip-
さらに、図6に示すように、通電初期において電極1cを押し付けた位置の周囲11aで金属板11が弾性的に盛り上がった場合でも、電極先端の外側の傾斜2bが先端側の傾斜2aに比べて立ち上がっているので、金属板11が盛り上がった部位11aに接触するのを防止できる。このような事象は、例えば、図7に示すように、板合わせ誤差などがあり、電極1cを押し当てる金属板11が他方の金属板12に対して浮いている場合などに生じ得る。なお、通電サイクルの後期では、金属板11が加熱されその表面が軟化するに連れて、電極1cが徐々に金属板11に当接する面積が増えていくので、金属板11の盛り上がった部分11aに電極先端の外側の円錐面2bが接触しても溶接に不具合が生じることはない。また、先端側の傾斜2aがその外側の傾斜2bに比べて緩やかな2段の円錐面2a、2bで形成したものは、上述したように通電初期に電極先端の外側の円錐面2bが金属板11に接触し難いので、ロボット等で電極を押し当てる角度などのティーチング誤差についてもある程度許容できるから、ティーチングの精度を緩和できる。
Furthermore, as shown in FIG. 6, even when the
次に、この抵抗溶接用電極1を用いる場合の好適な通電パターンの一実施例を説明する。
Next, an example of a suitable energization pattern when using the
通電パターンは、例えば、インバータとトランジスタスイッチなどを組み合わせて構成された電流制御装置により制御される。 The energization pattern is controlled by, for example, a current control device configured by combining an inverter and a transistor switch.
この実施形態では、電流制御装置は、通電初期において、通電開始から徐々に高くした電流値を、スパッタの発生を抑え得る程度の電流値で所定時間維持して被溶接物の表面を軟化させ、その後に、電流値を高く維持する時間帯と電流値を低く維持する時間帯を交互に繰り返すように、電極に流す電流の電流値を制御する。さらに、電流値を高く維持する時間帯と電流値を低く維持する時間帯を交互に繰り返すにつれて、電流値を高く維持する時間帯の電流値を徐々に高くしている。高い電流値を維持する時間帯は溶接する鋼板に対してナゲットを成長させることを目的とし、低い電流値を維持する時間帯はスパッタを発生させずに押し当てた鋼板を軟化させることを目的としている。 In this embodiment, the current control device softens the surface of the workpiece to be welded by maintaining the current value gradually increased from the start of energization at a current value that can suppress the occurrence of spatter for a predetermined time in the initial stage of energization, Thereafter, the current value of the current flowing through the electrode is controlled so that the time zone in which the current value is kept high and the time zone in which the current value is kept low are alternately repeated. Furthermore, as the time zone in which the current value is kept high and the time zone in which the current value is kept low are alternately repeated, the current value in the time zone where the current value is kept high is gradually increased. The purpose of maintaining the high current value is to grow nuggets on the steel sheet to be welded, and the purpose of maintaining the low current value is to soften the pressed steel sheet without spattering. Yes.
例えば、SPC270、厚さ1.2mmの金属板と、SPC270、厚さ0.6mmの金属板を厚さ1.2mmの金属板の側から一対の電極を押し当てて、シリーズスポット溶接をする場合、図8に示すように、通電時間の初期の0〜2cycleは徐々に電流値を上げ、2〜4cycleを3kAとし、4〜9cycleを5kAとし、9〜11cycleを4.5kAとし、11〜16cycleを6kAとし、16〜19cycleを5.5kAとし、19〜24cycleを7kAとし、24〜27cycleを6.5kAとし、27〜30cycleを8kAとする通電パターンにより行なった。なお、この実施形態では、周波数60Hzの交流でスポット溶接を行なっており、cycleは通電時間を設定する単位であり、1cycleは1/60secである。また、電極に付与する加圧力を20kgfとして、溶接を行なった。 For example, when spot welding is performed by pressing a pair of electrodes from the side of a 1.2 mm thick metal plate to an SPC 270, 1.2 mm thick metal plate and a SPC 270, 0.6 mm thick metal plate As shown in FIG. 8, the initial 0 to 2 cycles of the energization time gradually increase the current value, 2 to 4 cycles to 3 kA, 4 to 9 cycles to 5 kA, 9 to 11 cycles to 4.5 kA, and 11 to 16 cycles. Was set to 6 kA, 16 to 19 cycles was set to 5.5 kA, 19 to 24 cycles were set to 7 kA, 24 to 27 cycles were set to 6.5 kA, and 27 to 30 cycles were set to 8 kA. In this embodiment, spot welding is performed with an alternating current having a frequency of 60 Hz, cycle is a unit for setting the energization time, and 1 cycle is 1/60 sec. Further, welding was performed with the applied pressure applied to the electrode being 20 kgf.
この場合、通電時間の0〜4cycleでは、図2に示すように、電極1a、1bを押し当てる金属板11の表面が十分に軟化されていないため、電極1a、1bの接触面積が小さい。このため、電流値を3kAより低く抑えて、通電初期にスパッタが発生するという不具合を抑えている。そして、この間に、金属板11の表面が加熱されて軟化し、金属板11の表面に電極1a、1bの先端が徐々に沈み込み、金属板11と電極1a、1bとの接触面積が広くなる。
In this case, at 0 to 4 cycles of energization time, as shown in FIG. 2, the surface of the
そして、4〜9cycleでは、金属板11と電極1a,1bとの接触面積が通電初期に比べて広くなっているので、このタイミングでスパッタが発生しない程度に電流値を高くして、金属板11、12の重合部に生じる電流密度を高くして、ナゲット15を形成し、または成長させている。
In 4 to 9 cycles, since the contact area between the
この間に9cycleから継続して5kA或いはそれよりも高い値に電流値を維持し続けると、スパッタが発生し易い状態になる。このため、9〜11cycle目において、電流値を4.5kAに下げている。このタイミングで、一旦、電流値をスパッタを発生させない程度に下げることにより、スパッタの発生を抑えることができる。また、9〜11cycle目において、完全に通電を止めずに、スパッタが生じない程度に電流値を下げることにより、金属板11、12を加熱する状態を維持して金属板11の表面を軟化させることができる。これにより、図3に示すように、先の4〜9cycleの時間帯に、クラック13やバリ14が発生した場合でも、図4に示すように、9〜11cycleの時間帯において、その表面に抵抗溶接用電極1a、1bの円錐面2が、クラック13やバリ14が発生した部位の表面に押し当り、クラック13やバリ14を埋め、クラック13やバリ14を解消させることができる。
If the current value is continuously maintained at a value of 5 kA or higher continuously from 9 cycles during this period, sputtering is likely to occur. For this reason, the current value is lowered to 4.5 kA in the ninth to eleventh cycles. At this timing, the generation of spatter can be suppressed by once reducing the current value to the extent that spatter does not occur. In addition, in the ninth to eleventh cycles, the surface of the
次に、11〜16cycleを6kAとし、16〜19cycleを5.5kAとし、19〜24cycleを7kAとし、24〜27cycleを6.5kAとし、27〜30cycleを8kAとして、電流値を高く維持する時間帯と、電流値を低く維持する時間帯を交互に設けている。これは、電流値を高く維持した時間帯にナゲットを成長させ、電流値を低く維持した時間帯において、電極を金属板になじませ、クラックやバリが発生した部位の表面を、電極の円錐面が金属板を押さえつけ、クラックやバリを埋めることを繰り返し行なうためである。これにより、スパッタを生じさせることなく、十分な溶接強度を備えたナゲットを形成することができる。 Next, the time period in which the current value is kept high by setting 11 to 16 cycles to 6 kA, 16 to 19 cycles to 5.5 kA, 19 to 24 cycles to 7 kA, 24 to 27 cycles to 6.5 kA, and 27 to 30 cycles to 8 kA And the time slot | zone which keeps an electric current value low is provided alternately. This is because the nugget is grown in the time zone in which the current value is kept high, and in the time zone in which the current value is kept low, the electrode is made to conform to the metal plate, and the surface of the part where cracks and burrs are generated becomes the conical surface of the electrode. This is for repeatedly pressing the metal plate and filling the cracks and burrs. Thereby, a nugget with sufficient welding strength can be formed without causing spattering.
また、この実施形態では、電流値を高く維持した時間帯の4〜9cycle(5.0kA)、11〜16cycle(6.0kA)、19〜24cycle(7.0kA)、27〜30cycle(8.0kA)において、電流値を徐々に高くしている。通電時間が経過するにつれて、徐々に電極の接触面積が大きくなるが、このように、徐々に電流値を高く維持する時間帯の電流値を高くすることにより、ナゲットの成長に必要な電流密度を確保することができる。 Moreover, in this embodiment, 4-9 cycles (5.0 kA), 11-16 cycles (6.0 kA), 19-24 cycles (7.0 kA), 27-30 cycles (8.0 kA) in the time zone in which the current value was maintained high. ), The current value is gradually increased. As the energization time elapses, the contact area of the electrode gradually increases.In this way, by gradually increasing the current value during the time period in which the current value is maintained high, the current density required for nugget growth is increased. Can be secured.
この通電パターンによれば、SPC270、厚さ1.2mmの金属板11と、SPC270、厚さ0.6mmの金属板12を厚い金属板11側から電極を押し当てて、シリーズスポット溶接をする場合において、スパッタの発生を抑えつつ、またクラック13やバリ14が発生してもこれを解消させながら、ナゲットを成長させることができる。この場合、金属板11、12の重合部の金属組織を観測すると、金属板11、12の重合部の金属が、従来の通常のナゲットに比べて細かく部分的に溶融して再結晶したものが多数形成される事象が見られ、所謂、拡散接合の状態で接合している場合もあり、従来の通常のナゲットとは異なる事象で接合している場合もある。斯かる拡散接合が生じている場合も十分な溶接強度が得られる。
According to this energization pattern, when SPC 270,
なお、この実施形態では、SPC270、厚さ1.2mmの金属板11と、SPC270、厚さ0.6mmの金属板12を厚い金属板11側から電極を押し当てて、シリーズスポット溶接をする場合について説明したが、金属板の材質や厚さが異なる場合は、各時間帯での電流値や、各時間帯の通電時間、電流値が高い時間帯と低い時間帯を繰り返す回数などを、金属板の材質や厚さなどに応じて適切に調整するとよい。
In this embodiment, the SPC 270, the
また、片側溶接の場合は、ダイレクトスポット溶接のように板の重合部を一対の電極で挟んで加圧するものでないため、ダイレクトスポット溶接に比べて電極の加圧力が制約を受ける。このため、現実の生産ラインでは、金属板の重合部に板隙が生じている場合があり、電極を押し当てただけでは板隙が解消されない場合がある。この状態で、通電すると、電極1を押し当てた金属板11が過度に発熱し、スパッタや板切れが発生することが考えられる。
In addition, in the case of single-side welding, unlike the direct spot welding, the overlapping portion of the plate is not sandwiched between the pair of electrodes for pressurization, so that the electrode pressing force is restricted as compared with direct spot welding. For this reason, in an actual production line, there may be a gap in the overlapped portion of the metal plates, and the gap may not be eliminated only by pressing the electrodes. When energized in this state, it is conceivable that the
そこで、上述したように電流値が高い時間帯と低い時間帯を繰り返す通電パターンで、さらに溶接の確実性を確保し、汎用性を高めるため、図9に示すように、電流値を低く維持する時間帯32a〜32cの電流値は、電極を押し当てる金属板11が、一枚板の場合でも、スパッタや板切れを起こさない電流値A1に設定するとよい。すなわち、電極を押し当てる金属板11が、一枚板の場合でも、スパッタや板切れを起こさない安全な電流値を実験室レベルで求める。ここで求めた電流値をベース電流A1として、図9に示す電流値が高い時間帯31a〜31dと低い時間帯32a〜32cを繰り返す通電パターン30において、電流値を低く維持する時間帯32a〜32cの電流値に採用するとよい。
Therefore, as described above, the current value is kept low as shown in FIG. 9 in order to secure the certainty of welding and enhance the versatility with the energization pattern that repeats the time zone in which the current value is high and the time zone in which the current value is low. The current values in the
例えば、実験室において、図10(a)(b)に示すように、片方の電極1aを押し当てる箇所において、電極1aを押し当てる金属板11と、金属板12との間に、スペーサ33を挟み、金属板11に電極1aを押し当てても解消されない程度の板隙をわざと形成する。この状態で、実際の溶接で採用する通電パターンの合計の通電時間よりも長い所定の通電時間を設定し、斯かる通電時間で連続して通電しても電極1aを押し当てる金属板11に板切れが生じない電流値を求める。具体的には、実際の溶接で採用する通電パターンの合計の通電時間が28サイクルの場合は、それよりも長い31サイクル程度の通電時間を設定する。そして、設定した通電時間において連続して通電しても、金属板11にスパッタや板切れを生じさせない境界の電流値を割り出し、これに安全率を加味してベース電流A1を設定するとよい。
For example, in the laboratory, as shown in FIGS. 10A and 10B, a
例えば、設定した通電サイクルにおいて、間欠的に電流値を変えながら繰り返し実験を行い、金属板11にスパッタや板切れを生じさせない電流値のうち、もっとも高い電流値が3kAであった場合には、これに安全率を加味して2kA程度の電流値をベース電流に設定するとよい。ベース電流A1を設定する際に、ベース電流A1があまりに低くすぎると、電流値を低く維持する時間帯において、金属板11の表面が溶融した状態を維持できず、クラックやバリを埋め、クラックやバリを解消させるという、電流値を低く維持する時間帯32a〜32cを設定したことによる効果が得られない。このため、実験室レベルで、電流値を低く維持する時間帯32a〜32cの斯かる機能を損なわせず、かつ、板隙がある場合でも金属板11にスパッタや板切れを確実に生じさせない程度の適切なベース電流A1を見つけ出すとよい。
For example, in the set energization cycle, the experiment is repeated while changing the current value intermittently, and among the current values that do not cause the
上記のようにベース電流A1を求め、図9に示すように、シリーズスポット溶接又はインダイレクトスポット溶接の通電時間内に、電流値を高く維持する時間帯31a〜31dと電流値を低く維持する時間帯32a〜32cを交互に繰り返す制御において、電流値を低く維持する時間帯32a〜32cの電流値に上記で求めたベース電流を採用する。これにより、電極1を押し当てる金属板11と、金属板12との間に板隙があり、それが電極1を押し当てただけでは解消しないような場合でも、金属板11にスパッタや板切れが発生するのを確実に防止することができる。このように、電流値を低く維持する時間帯32a〜32cの電流値にベース電流A1を採用することにより、金属板11にスパッタや板切れが発生するのを確実に防止することができるから、通電サイクルにおける電流値の設定が容易になる。
The base current A1 is obtained as described above, and as shown in FIG. 9, the
なお、図9に示す通電サイクルは、通電サイクルを7つの時間帯に分けて、電流値を高く維持する時間帯31a〜31dと電流値を低く維持する時間帯32a〜32cを交互に繰り返す7段の通電パターン30において、電流値を低く維持する時間帯32a〜32cに上述したベース電流を採用したものである。この場合、第1段の電流値を高く維持する時間帯31a〜31dでは、金属板11、12を軽く溶着させる程度の電流値を設定するとよく、第3段、第5段、第7段と、電極がなじむにつれて徐々に溶着径が大きくなるように、それぞれの電流値を設定するとよい。なお、このようにベース電流A1を設定した通電パターン30において、各時間帯での電流値や通電時間、電流値が高い時間帯と低い時間帯を繰り返す回数などは、金属板の材質や厚さなどに応じて適切に調整するとよい。
In the energization cycle shown in FIG. 9, the energization cycle is divided into seven time zones, and the
以上、本発明の一実施形態に係る抵抗溶接用電極、及び、シリーズスポット溶接装置又はインダイレクトスポット溶接装置を説明したが、本発明は、上記の実施形態には限定されず、種々の変更が可能である。また、ベース電流の検出方法についても上記の実施形態で説明した方法に限定されない。 As described above, the resistance welding electrode and the series spot welding apparatus or the indirect spot welding apparatus according to one embodiment of the present invention have been described. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. Is possible. Further, the method for detecting the base current is not limited to the method described in the above embodiment.
1 抵抗溶接用電極
2、2a、2b 円錐面
3 平坦部
4 シリーズスポット溶接装置
A1 ベース電流
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記電極に、略円錐状の先端形状を備えた抵抗溶接用電極であって、円錐の先端角度が120度〜165度である円錐面と、前記円錐の先端中心部に直径が1.5〜3mmの平坦部を備えた電極を備えていることを特徴とするシリーズスポット溶接装置又はインダイレクトスポット溶接装置。 In a series spot welding apparatus or an indirect spot welding apparatus that performs welding by pressing a pair of electrodes against a distant position of at least two superimposed metal plates,
The electrode is a resistance welding electrode having a substantially conical tip shape, and a conical surface having a cone tip angle of 120 to 165 degrees, and a diameter of 1.5 to 1.5 at a center portion of the tip of the cone. A series spot welding apparatus or indirect spot welding apparatus comprising an electrode having a 3 mm flat portion.
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