JP2009095881A - Method of manufacturing welded structural member - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、溶接構造部材の製造方法に関する。具体的には、本発明は、いわゆる片側抵抗スポット溶接を行って溶接構造部材を製造する方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a welded structural member. Specifically, the present invention relates to a method for manufacturing a welded structural member by performing so-called one-side resistance spot welding.
周知のように、重ね抵抗溶接の代表例であるスポット溶接は、複数の金属板からなる被溶接部材を重ね合わせて配置し、対向配置される一対のスポット溶接用電極チップにより、その両側を挟み込んで加圧しながら通電することによって、それぞれの被溶接部材の溶接箇所に大電流を流し、これにより発生する抵抗熱によってナゲットと呼ばれる溶融部を形成することによって、各被溶接部材を溶接する方法である。スポット溶接は、自動車車体を構成する薄鋼板の溶接に広く用いられている。 As is well known, spot welding, which is a representative example of lap resistance welding, includes a plurality of metal plates to be welded and placed on both sides by a pair of spot welding electrode tips arranged opposite to each other. By energizing while pressurizing in, by passing a large current through the welding location of each member to be welded, by forming a melted portion called nugget by the resistance heat generated by this, by welding each member to be welded is there. Spot welding is widely used for welding thin steel sheets constituting automobile bodies.
このスポット溶接を行うには、一般的には、対向配置される一対のスポット溶接用電極チップにより複数の被溶接部材をその両側から挟み込んで加圧する必要がある。このため、例えば、閉断面構造を有する被溶接部材と板状の被溶接部材とを溶接する場合(例えば、閉じた断面の本体の内部に長手方向と直交する方向へ向けて板状のレインフォースが配置されて構成される自動車車体用サイドメンバーやクロスメンバーを製造する場合)のように、一対のスポット溶接用電極チップにより溶接する各被溶接部材をその両側から挟み込んで加圧することができない場合には、重ね合わされた被溶接部材のうちの一方の側からのみの作業でも溶接することができる、例えばアーク溶接やレーザー溶接といった溶融溶接により代用することが多い。しかし、アーク溶接を行うと被溶接部材に熱歪みが発生し易く、一方レーザー溶接を行うには設備費が嵩むという問題がある。 In order to perform this spot welding, it is generally necessary to sandwich and pressurize a plurality of members to be welded by a pair of spot welding electrode tips arranged opposite to each other. For this reason, for example, when welding a member to be welded having a closed cross-sectional structure and a plate-like member to be welded (for example, a plate-like reinforcement in a direction perpendicular to the longitudinal direction inside the closed cross-section body) When manufacturing a car body side member or cross member configured with a metal plate), it is not possible to sandwich and pressurize each member to be welded by a pair of spot welding electrode tips from both sides. In many cases, welding can be performed only from one side of the overlapped members to be welded, for example, by melt welding such as arc welding or laser welding. However, when arc welding is performed, thermal distortion is likely to occur in the member to be welded. On the other hand, there is a problem that equipment costs increase when laser welding is performed.
そこで、一対のスポット溶接用電極チップにより複数の被溶接部材をその両側から挟み込んで溶接することが難しい場合にも、重ね合わされた被溶接部材の一方の側からのみスポット溶接用電極チップを押し付けて抵抗スポット溶接を行う、いわゆる片側抵抗スポット溶接に関する発明が、これまでにも提案されている。 Therefore, even when it is difficult to sandwich and weld a plurality of welded members from both sides by a pair of spot welding electrode tips, the spot welding electrode tips are pressed only from one side of the overlapped welded members. Inventions relating to so-called one-side resistance spot welding, in which resistance spot welding is performed, have been proposed.
片側抵抗スポット溶接としては、これまでにも、(a)溶接を行う前に、閉断面構造を有する中空の被溶接部材の内部に溶接部を支持するための専用の電極であるバックバー電極を別途配置しておいてから抵抗スポット溶接を行う発明や、(b)電極の機能を有さないものの溶接部を支持するためのバックバーを用い、2列平行に配置されたスポット溶接用電極チップの間に通電することにより抵抗スポット溶接を行う、いわゆるシリーズスポット溶接方法に係る発明が知られている。 As one-side resistance spot welding, (a) before performing welding, a back bar electrode which is a dedicated electrode for supporting a welded portion inside a hollow welded member having a closed cross-sectional structure is used. An invention for performing resistance spot welding after being separately arranged, and (b) an electrode tip for spot welding arranged in two rows in parallel using a back bar for supporting a welded portion that does not have an electrode function There has been known an invention relating to a so-called series spot welding method in which resistance spot welding is performed by energizing during the period.
例えば、非特許文献1には、加圧する一のスポット溶接用電極チップに対向する部分にバックバー電極やバックバーといった支持部材が配置されない場合に、このスポット溶接用電極チップによる加圧力を低く設定することにより、片側抵抗スポット溶接を行う発明が開示されている。しかし、この発明では健全な溶接部を得られ難くなり、溶接強度等の溶接品質を確保することが難しい。
For example, in Non-Patent
特許文献1には、片側抵抗スポット溶接を行う際にスポット溶接用電極チップが接触する被溶接部材に、このスポット溶接用電極チップ側へ向けて凸となる突起部を形成しておき、この突起部にスポット溶接用電極チップを押し付けて被溶接部材を加圧しながら通電してこの突起部を変形させながら抵抗スポット溶接を行うことにより、バックバー電極やバックバーを用いなくとも十分な溶接強度が得られるとする発明が開示されている。
In
また、特許文献2には、金属板からなる第1の被溶接部材、第2の被溶接部材及び第3の被溶接部材を重ね抵抗溶接する際に、一方の中央に凹部が設けられた一対のスポット溶接用電極チップを用いて第1の被溶接部材及び第2の被溶接部材を抵抗スポット溶接することにより、このスポット溶接用電極チップが当接する第1の被溶接部材の表面であって凹部に対応する位置に凸部を二つ形成し、これら二つの凸部の頂部を介して第3の被溶接部材を第1の被溶接部材と重ね合わせ、第3の被溶接部材における二つの凸部が接触する位置に二つのスポット溶接用電極チップをそれぞれ押し当てて、一のスポット溶接用電極チップ→一の凸部→他の一の凸部→他の一のスポット溶接用電極チップの順で電流を流すことにより、第3の被溶接部材に凸部を形成するためのプレス金型を用いることなくシリーズスポット溶接を行う発明が開示されている。
特許文献1により開示された発明では、抵抗スポット溶接の際に突起部を変形させるための加圧力が必要である。この際、溶接される被溶接部材の剛性によってはこの加圧により突起部のみならずその周辺部も変形するおそれがある。したがって、この発明を、剛性が低い被溶接部材の溶接に適用することは困難である。
In the invention disclosed in
また、特許文献2により開示された発明では、溶接工程が、第1の被溶接部材及び第2の被溶接部材を溶接する第1工程と、これらと第3の被溶接部材とを溶接する第2工程との2工程となるので、溶接作業の効率が低い。また、形成される突起部の径は電極の先端に形成される凹部の大きさに制限され、これに伴って形成されるナゲット径も小さくなるので溶接強度が不足し易い。
In the invention disclosed in
さらに、特許文献1、2に記載された発明のようにバックバーやバックバー電極を用いずに、一方の被溶接部材に形成した突起部に片側のみから電極を押し付けて各被溶接部材を加圧しながら抵抗スポット溶接を行うと、突起部を形成された被溶接部材の剛性が低い場合には溶接時にこの被溶接部材が撓むので、これにより被溶接部材同士の接触面積が増加する。このため、この突起部を形成された被溶接部材以外の被溶接部材への電流の拡がりが大きくなり、電流密度が上昇し難くなる。このため、各被溶接部材の界面に健全なナゲットが形成され難くなり、溶接品質の低下は免れない。
Further, without using a back bar or back bar electrode as in the inventions described in
本発明の目的は、バックバーやバックバー電極を用いずに、被溶接部材が例えば板厚が3mm以下の鋼板といった、剛性が低い金属板であっても、被溶接部材の片側から加圧する片側抵抗スポット溶接を用いて、被溶接部材の界面に安定して大きなナゲットを形成し、これにより、溶接部が健全な継手特性及び強度をいずれも有する溶接構造部材の製造方法を提供することである。 The object of the present invention is to use one side to press from one side of the member to be welded even if the member to be welded is a metal plate having low rigidity, such as a steel plate having a thickness of 3 mm or less, without using a back bar or a back bar electrode. It is to provide a method of manufacturing a welded structure member that uses a resistance spot welding to stably form a large nugget at the interface of a member to be welded, whereby the weld has both sound joint characteristics and strength. .
本発明は、片側抵抗スポット溶接におけるこのような課題を解決するには、スポット溶接電極チップには当接しない被溶接部材の溶接箇所に、スポット溶接電極チップに当接する被溶接部材の側へ向けて凸となる突起部を形成することが有効であるという知見に基づいてなされたものである。 In order to solve such a problem in the one-side resistance spot welding, the present invention is directed to the welded portion of the member to be welded that does not contact the spot welding electrode tip, toward the side of the member to be welded that contacts the spot welding electrode tip. This is based on the knowledge that it is effective to form a protruding portion that is convex.
また、本発明は、第1の被溶接部材に当接して、あるいは1以上の溶接部材を介して重ね合わされて配置される第2の被溶接部材の表面に当接するスポット溶接用電極チップを介してこの第2の被溶接部材に通電する片側抵抗スポット溶接を行うことによって、第1の被溶接部材と第2の被溶接部材とが溶接された溶接構造部材を製造する方法であって、第1の被溶接部材が、スポット溶接用電極チップが当接する、第2の被溶接部材の位置の対向する位置に、第2の被溶接部材の側へ向けて凸となる突起部を有し、この突起部を介して第1の被溶接部材に通電することを特徴とする溶接構造部材の製造方法である。 Further, the present invention provides an electrode tip for spot welding that abuts on a surface of a second welded member that is disposed in contact with the first welded member or superimposed on one or more welded members. A method of manufacturing a welded structural member in which a first welded member and a second welded member are welded by performing one-side resistance spot welding to energize the second welded member, 1 to-be-welded member has a projecting portion that protrudes toward the second to-be-welded member at a position opposite to the position of the second to-be-welded member, where the electrode tip for spot welding abuts. It is a manufacturing method of the welding structure member characterized by energizing the 1st member to be welded through this projection part.
また、本発明は、第3の部材とともに閉断面構造を有する本体となす第1の被溶接部材に重ね合わされて配置される第2の被溶接部材の表面に当接するスポット溶接用電極チップを介してこの第2の被溶接部材に通電する片側抵抗スポット溶接を行うことによって、第1の被溶接部材と第2の被溶接部材とが溶接された溶接構造部材を製造する方法であって、第1の被溶接部材が、スポット溶接用電極チップが当接する、第2の被溶接部材の位置の対向する位置に、第2の被溶接部材の側へ向けて凸となる突起部を有し、この突起部を介して第1の被溶接部材に通電することを特徴とする溶接構造部材の製造方法である。 In addition, the present invention provides an electrode tip for spot welding that is in contact with the surface of the second member to be welded, which is arranged so as to be superimposed on the first member to be welded that forms a main body having a closed cross-sectional structure together with the third member. A method of manufacturing a welded structural member in which a first welded member and a second welded member are welded by performing one-side resistance spot welding to energize the second welded member, 1 to-be-welded member has a projecting portion that protrudes toward the second to-be-welded member at a position opposite to the position of the second to-be-welded member, where the electrode tip for spot welding abuts. It is a manufacturing method of the welding structure member characterized by energizing the 1st member to be welded through this projection part.
また、本発明は、第1の被溶接部材に重ね合わされて配置され、第3の部材とともに閉断面構造を有する本体となす第2の被溶接部材の表面に当接するスポット溶接用電極チップを介して第2の被溶接部材に通電する片側抵抗スポット溶接を行うことによって、第1の被溶接部材と第2の被溶接部材とが溶接された溶接構造部材を製造する方法であって、第1の被溶接部材が、スポット溶接用電極チップが当接する、第2の被溶接部材の位置の対向する位置に、第2の被溶接部材の側へ向けて凸となる突起部を有し、この突起部を介して第1の被溶接部材に通電することを特徴とする溶接構造部材の製造方法である。この場合、第1の被溶接部材は本体の内部に配置されてこの本体を補強するための補強部材であることが例示される。 In addition, the present invention is arranged via a spot welding electrode tip that is arranged to be overlapped with the first member to be welded and is in contact with the surface of the second member to be welded that forms a main body having a closed sectional structure together with the third member. A method of manufacturing a welded structural member in which the first welded member and the second welded member are welded by performing one-side resistance spot welding to energize the second welded member, The welded member has a protruding portion that protrudes toward the second welded member at a position opposite to the position of the second welded member on which the spot welding electrode tip abuts. It is a manufacturing method of the welding structure member characterized by energizing the 1st member to be welded via a projection part. In this case, the first member to be welded is exemplified as a reinforcing member that is disposed inside the main body and reinforces the main body.
これらの本発明に係る溶接構造部材の製造方法では、突起部が、その頂部から底部へ向けて横断面積が増加する形状を有することが望ましい。 In these methods for manufacturing a welded structure member according to the present invention, it is desirable that the protrusion has a shape in which the cross-sectional area increases from the top to the bottom.
本発明に係る溶接構造部材の製造方法により、被溶接部材の片側から加圧する片側抵抗スポット溶接を用いて、バックバーやバックバー電極を用いずに、重ね合わされてスポット溶接される被溶接部材が、例えば板厚が3mm以下の薄鋼板といった、剛性が低い金属薄板の場合であっても、重ね合わされた被溶接部材同士の界面に安定して大きなナゲットを形成し、これにより、溶接部が健全な継手特性及び十分な強度をいずれも有するスポット溶接を行うことができる。 By the method for manufacturing a welded structure member according to the present invention, a member to be welded that is spot welded by being overlapped without using a back bar or a back bar electrode by using one-side resistance spot welding that pressurizes from one side of the member to be welded. Even if it is a thin metal plate with low rigidity, for example, a thin steel plate with a thickness of 3 mm or less, a large nugget is stably formed at the interface between the overlapped welded members, so that the welded portion is sound. Spot welding having both excellent joint characteristics and sufficient strength can be performed.
このため、本発明によれば、特に、自動車車体を構成するサイドメンバーやクロスメンバーといった各種メンバー類や、AピラーやBピラーといったピラー、サイドシルさらにはルーフレールサイドといった、モノコックボディーの強度部材、すなわち、閉断面構造の本体を有し、その内部に別部品であるレインフォースを配置される自動車車体の強度部材を、溶接構造部材として、確実かつ安価に安定して製造することができる。 For this reason, according to the present invention, in particular, various members such as side members and cross members constituting the automobile body, pillars such as A pillars and B pillars, side sills, and roof rail sides, such as strength members of the monocoque body, A strength member of an automobile body having a closed cross-section main body and having a separate reinforcement formed therein can be reliably and inexpensively manufactured as a welded structure member.
(実施の形態1)
以下、本発明に係る溶接構造部材の製造方法を実施するための最良の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, the best mode for carrying out the method for manufacturing a welded structure member according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図13は、本実施の形態の溶接構造部材の溶接方法を実施する状況を示す説明図である。
図13に示すように、第2の被溶接部材である金属板部材17は片側スポット溶接のスポット溶接用電極チップ3と接しており、その下に配置される第1の被溶接部材である金属板部材18には、スポット溶接用電極チップ3の方向へ向けた突起4が設けられている。
FIG. 13 is an explanatory diagram illustrating a situation in which the welding method for the welded structure member of the present embodiment is performed.
As shown in FIG. 13, the
スポット溶接用電極チップ3の直下は支えが無く、金属板18は、スポット溶接用電極チップ3から離れた位置に設置される二つの電極19によって支持されている。
スポット溶接用電極チップ3により金属板17を金属板18の側へ向けて付勢し、金属板17、18を突起4を介して加圧接触させた状態で、スポット溶接用電極チップ3と突起4との間で通電することにより、バックバーやバックバー電極を用いずに、重ね合わされてスポット溶接される金属板17、18が、剛性が低い金属薄板の場合であっても、重ね合わされた金属板17、18同士の界面に安定して大きなナゲットを形成し、溶接部が健全な継手特性及び十分な強度をいずれも有するスポット溶接を行うことができる。
The
With the spot
なお、片側抵抗スポット溶接とは、スポット溶接用電極チップ3により金属板17を金属板18の側へ向けて付勢することによりこの金属板17及び金属板18を加圧接触させながら金属板17に通電するとともに、金属板18における、スポット溶接用電極チップ3が金属板17の当接する位置の対向する位置を支持することなく、スポット溶接用電極チップ3から金属板17に通電することによって、金属板17と金属板18を溶接するものである。
(実施の形態2)
次に、実施の形態2を説明する。なお、以降の各実施の形態の説明では、上述した実施の形態と相違する部分を中心に説明し、既に説明した実施の形態と共通する部分は同一の符号を付することにより重複する説明を適宜省略する。
In the one-side resistance spot welding, the
(Embodiment 2)
Next, a second embodiment will be described. In the following description of each embodiment, parts that are different from the above-described embodiment will be mainly described, and parts that are the same as those already described will be denoted by the same reference numerals and redundant description will be given. Omitted as appropriate.
図1に示すように、本実施の形態では、例えば鋼板製の中空のハット型断面を有する部材である板状の第1の被溶接部材1と重ね合わされて配置される、例えば板状の部材又は閉断面構造を有する鋼板である第2の被溶接部材2の表面に当接するスポット溶接用電極チップ3を介して第2の被溶接部材2に通電するとともに、第1の被溶接部材1の縁部に形成されるフランジ部1b、1bと重ね合わされて配置される板状の第3の部材5に接する電極3’を介して第1の被溶接部材1に通電する片側抵抗スポット溶接を行う。なお、片側抵抗スポット溶接を行う前、または後に、第1の被溶接部材1のフランジ部と第3の部材5とを通常の抵抗スポット溶接により接合する。この片側抵抗スポット溶接とフランジ部の溶接によって、第1の被溶接部材1、第2の被溶接部材2及び第3の被溶接部材5が溶接により接合された溶接構造部材0を製造する。なお、符号Aは溶接電源を示す。
As shown in FIG. 1, in the present embodiment, for example, a plate-like member disposed to overlap a plate-like first welded
本実施の形態では、第1の被溶接部材1はスポット溶接用電極チップ3が当接する、第2の被溶接部材2の位置2aの対向する位置1aに、第2の被溶接部材2の側へ向けて凸となる突起部4、望ましくはその頂部から底部へ向けて横断面積が増加する形状を有する突起部4を有する。
In the present embodiment, the first welded
このように、突起部4を有する第1の被溶接部材を用い、スポット溶接用電極チップ3により被溶接部材2を被溶接部材1の側へ付勢することにより被溶接部材1、2を、突起部を介して加圧接触させた状態で、スポット溶接用電極チップ3と電極3’との間で通電することにより、バックバーやバックバー電極を用いずに、重ね合わされてスポット溶接される被溶接部材1、2が、例えば板厚が3mm以下の薄鋼板といった、剛性が低い金属薄板の場合であっても、重ね合わされた被溶接部材1、2同士の界面に安定して大きなナゲットを形成し、これにより、溶接部が健全な継手特性及び十分な強度をいずれも有するスポット溶接を行うことができる。以下、本実施の形態において、スポット溶接用電極チップ3が当接しない被溶接部材1に、スポット溶接用電極3が当接する被溶接部材2の側へ向けて凸となる突起部を形成する理由を説明する。
In this way, by using the first member to be welded having the
図2は、通常の抵抗スポット溶接を行う状況を模式的に示す説明図である。
同図に示すように、重ね合わされた2枚の被溶接部材1、2を挟んで一対のスポット溶接用電極チップ3−1、3−2を対向配置して行う通常のスポット溶接では、被溶接部材1、2のうちでスポット溶接用電極チップ3−1、3−2により挟まれた部分が加圧される。これにより、スポット溶接用電極チップ3−1、3−2に挟まれた部分が通電経路6となり(図2における破線付き部参照)、被溶接部材1、2の界面に抵抗発熱により十分な寸法を有するナゲット7が形成され、被溶接部材1、2が確実に溶接される。
FIG. 2 is an explanatory diagram schematically showing a situation in which normal resistance spot welding is performed.
As shown in the figure, in normal spot welding performed by placing a pair of spot welding electrode tips 3-1 and 3-2 facing each other with two overlapped members to be welded 1 and 2 being welded, Of the
これに対し、図3は、スポット溶接用電極チップ3−1に対向する側に、被溶接部材1、2を支持するための支持部材(例えばバックバー電極やブロック等のバックバーなど)を配置せずに、被溶接部材2の側からのみ加圧しながら片側抵抗スポット溶接を行う状況を模式的に示す説明図である。
On the other hand, in FIG. 3, a support member (for example, a back bar electrode or a back bar such as a block) for supporting the welded
同図に示すように、片側抵抗スポット溶接ではスポット溶接用電極チップ3−1の直下に加圧力が集中せず、さらにスポット溶接用電極チップ3−1の相手側となる電極3’が電極3−1の対向する位置から離れた場所に配置される。このため、スポット溶接用電極チップ3−1により付勢される被溶接部材2、1は同図に示すように撓んで変形するため、被溶接部材1、2の界面には電流が集束しなくなる。このため、被溶接部材2の電流密度が被溶接部材1の電流密度よりも高くなり、ナゲット7は被溶接部材1、2の界面ではなく被溶接部材2の内部に優先して形成されるので、溶接品質が劣ってしまう。
As shown in the figure, in one-side resistance spot welding, the applied pressure is not concentrated directly below the spot welding electrode tip 3-1, and the electrode 3 'on the other side of the spot welding electrode tip 3-1 is the
これに対し、本実施の形態では、スポット溶接用電極チップ3−1が当接しない被溶接部材1に、スポット溶接用電極チップ3−1が当接する被溶接部材2の側へ向けて凸となる突起部を形成するので、被溶接部材1における通電経路6の拡大が抑制され、被溶接部材1、2の界面で有効に発熱させることができるため、被溶接部材1、2の界面にナゲット7を確実に形成して健全な溶接部を得ることができる。
On the other hand, in this Embodiment, it protrudes toward the to-
図4は、スポット溶接用電極チップ3−1が当接する被溶接部材2に、スポット溶接用電極チップ3−1が当接しない被溶接部材1の側へ向けて凸となる突起部を形成して、片側抵抗スポット溶接を行う状況を模式的に示す説明図である。
In FIG. 4, a protruding portion that protrudes toward the welded
この場合、同図に示すように、被溶接部材2ではスポット溶接用電極チップ3−1との接触部において通電経路6が制限されることのみならず、突起部4においても通電経路6が制限されることも相まって、突起部4の全体で電流密度が高まって発熱量が増加する。このため、突起部4が加圧により通電を開始してから早期に崩壊し、それ以降は突起部4を形成しない場合と同様な溶接現象、すなわち被溶接部材1における通電経路6が拡大されてしまい、被溶接部材1、2の界面に健全なナゲットを形成することができない。
In this case, as shown in the figure, in the
図5は、スポット溶接用電極チップ3−1が当接しない被溶接部材1に、スポット溶接用電極チップ3−1が当接する被溶接部材2の側へ向けて凸となる突起部を形成して、片側スポット溶接を行う状況を示す説明図である。また、図6は、この片側スポット溶接を終了した時の状況を示す説明図である。
In FIG. 5, a protrusion that protrudes toward the welded
図5に示すように、被溶接部材1に被溶接部材2へ向けて凸となる突起部4を形成して片側抵抗スポット溶接を行うと、突起部4における通電経路6が被溶接部材1の内部で拡大される。このため、図4に示すように被溶接部材2に被溶接部材1へ向けて凸となる突起部4を形成する場合に比較すると、突起部4の温度上昇が小さくなり、突起部4の崩壊が起こり難くなる。このため、突起部4を設けた効果が通電の終了まで維持されるので、図6に示すように被溶接部材1、2の界面に健全なナゲット7が形成される。
As shown in FIG. 5, when one-side resistance spot welding is performed by forming a protruding
突起部4の形状は特段の限定を要さないが、その頂部から底部に向かって断面積が徐々に拡大する形状、例えば半球体状や円錐台状とすることが、被溶接部材1における電流の通電経路が突起部4の底部に向かって拡大することにより突起部4の崩壊が抑制されるため、望ましい。特に、突起部4の形状は半球体状とすることが望ましい。突起部4の形状を円錐台状とする場合、その頂部の平坦部が大き過ぎると被溶接部材1、2の接触面積が大きくなり、電流密度が上昇しないために健全なナゲットが形成され難くなる。したがって、この場合は、頂部の平坦部の直径を、必要となるナゲット径の1.5倍以下に抑制することが望ましい。
The shape of the
さらに、突起部4の底部は、必要となるナゲット径よりも大きくなるように設定することが望ましい。すなわち、突起部4による接触部が通電経路6であるので、それ以上の大きさのナゲット径を得ることは困難だからである。
Furthermore, it is desirable to set the bottom of the
突起部4の高さは、溶接後に要求される品質に応じて適宜設定すればよい。すなわち、突起部4の高さを高く設定すると溶接後にも突起部4が残存することがあり、この場合には被溶接部材1、2の間に隙間が残存する。溶接部近傍の電着塗装性を重視する場合には、溶接後に被溶接部材1、2の間に隙間を残存させたほうがこの隙間の中まで電着塗料が回り込み易くなり有利である。そこで、このような場合には、突起部4の高さを、被溶接部材1、2の間に隙間が残存する程度、例えば2mm超と高く設定することが望ましい。これに対し、溶接部近傍の機能や見栄えが重視され、溶接部近傍の被溶接部材1、2の間に隙間が残存しないことが要求される場合には、突起部4の高さは例えば2mm以下と低く設定することが望ましい。
What is necessary is just to set the height of the
突起部4は、上述したように通電に伴って潰れるため、突起部4の高さが低過ぎると被溶接部材1、2の接触面積が大きくなり、電流密度が上昇せずに溶融部が形成され難くなる。そこで、突起部4の高さは0.5mm以上に設定することが望ましい。
As described above, since the
このようにして、片側抵抗スポット溶接を行うことにより第1の被溶接部材1と第2の被溶接部材2とを接合し、また、通常の抵抗スポット溶接により第1の被溶接部材1及び第3の部材5を接合することによって、第1の被溶接部材1、第2の被溶接部材2及び第3の部材5が溶接により接合された溶接構造部材0が製造される。
Thus, the 1st to-
したがって、本実施の形態によれば、バックバーやバックバー電極を用いずに、被溶接部材1、2が例えば板厚が3mm以下の鋼板といった、剛性が低い金属板であっても、被溶接部材1、2の片側から加圧する片側抵抗スポット溶接により、被溶接部材1、2の界面に安定して大きなナゲットを形成することができる。このため、図1に示すように、第3の部材5が存在するために、第1の被溶接部材1における、スポット溶接用電極チップ3が当接する位置に対向する位置に、スポット溶接用電極チップを当接させることができない構造の溶接構造部材0を、溶接部が健全な継手特性及び強度をいずれも有するようにして、確実に製造することができる。
(実施の形態3)
次に、実施の形態3を説明する。
Therefore, according to the present embodiment, without using the back bar or the back bar electrode, even if the members to be welded 1 and 2 are metal plates having low rigidity such as steel plates having a plate thickness of 3 mm or less, the members to be welded are not welded. A large nugget can be stably formed on the interface of the
(Embodiment 3)
Next, a third embodiment will be described.
図7(a)は、本実施の形態により製造される溶接構造部材11の構成を示す説明図であり、図7(b)は、図7(a)におけるA−A断面図である。また、図8はこの溶接構造部材11を透視状態で示す斜視図である。
Fig.7 (a) is explanatory drawing which shows the structure of the
本実施の形態では、溶接構造部材11が、第1の被溶接部材8と、第2の被溶接部材10と、第3の被溶接部材9とを備えるとともに、第1の被溶接部材8における、スポット溶接用電極チップ3が当接する位置に対向する位置に、スポット溶接用電極チップを当接させることができない構造を有する点では実施の形態1と共通するが、第2の被溶接部材10と第3の被溶接部材9とにより閉断面構造の本体が構成され、この本体の内部に、第1の被溶接部材8が配置されてこの本体を補強するための補強部材として機能する点で相違する。
In the present embodiment, the welded
すなわち、図7(a)及び図7(b)に示すように、この溶接構造部材11は、ハット型の横断面を有する第3の被溶接部材9と平板状の閉鎖部材である第2の被溶接部材10とからなる中空の横断面を有する本体の内部に、第1の被溶接部材8を配置された閉断面構造を有する。第1の被溶接部材8は、その両端に互いに反対方向へ折り曲げて形成されるフランジ8a、8bを備える。一方のフランジ8aには、第2の被溶接部材10へ向けて凸となる突起部4が形成される。
That is, as shown in FIGS. 7A and 7B, the welded
この溶接構造部材11の組み立てでは、先ず、突起部4を有する一方のフランジ8aが第3の被溶接部材9の開放側(図7(a)における上側)を指向するようにして、第1の被溶接部材8を第3の被溶接部材9の内部に配置し、次いで第3の被溶接部材9の底部9aと第1の被溶接部材8のフランジ8bとを、通常のスポット溶接等により接合する。
In the assembly of the welded
その後、突起部4を介してフランジ8aと第2の被溶接部材10とを重ね合わせ、第2の被溶接部材10に当設するスポット溶接用電極チップ3により第2の被溶接部材10の側からフランジ側8aへ向けて加圧し、このスポット溶接用電極チップ3と第3の被溶接部材9の底部9aに当設した電極(図示しない)との間で通電する片側抵抗スポット溶接を行うことにより、第1の被溶接部材8と第2の被溶接部材10とを溶接により接合する。
Thereafter, the
片側抵抗スポット溶接の前、または後に、第3の被溶接部材9のフランジ9b、9bと、第2の被溶接部材10とを、重ね合わせた状態で一対のスポット溶接用電極チップ(図示しない)により挟んで加圧及び通電する通常のスポット溶接により、接合する。
Before or after one-side resistance spot welding, a pair of spot welding electrode tips (not shown) with the
このようにして、図8に示すように、
(a)ハット型の横断面を有する第3の被溶接部材9と、
(b)この第3の被溶接部材9のフランジ9a、9bを介して溶接により接合されるとともに閉鎖部材として機能する第2の被溶接部材10と、
(c)第3の被溶接部材9及び第2の被溶接部材10により構成される閉断面構造の本体の内部に、フランジ8aを介して第2の被溶接部材10に溶接されるとともにフランジ8bを介して第3の被溶接部材9に溶接されることによってその面部に平行な面が第3の被溶接部材9の長手方向に対して直交する方向に配置されて、この本体の補強部材として機能する第1の被溶接部材8と
を備える溶接構造部材11が製造される。
Thus, as shown in FIG.
(A) a third welded
(B) a second welded
(C) While being welded to the second welded
この溶接構造部材11の製造に際し、第1の被溶接部材8のフランジ8aを第2の被溶接部材10と溶接する場合にフランジ8aに突起部4が存在しないと、フランジ8aの曲げ加工の精度によっては、図9に示すようにフランジ8aの曲げ部8cが優先的に第2の被溶接部材10に接触し、その箇所でスパークが発生するために溶接が不可能になることがある。また、図10に示すように、フランジ8aの端面8dが第2の被溶接部材10に接触してスパークが発生することもある。したがって、溶接構造部材11を片側抵抗スポット溶接により製造する場合には、第1の被溶接部材8のフランジ8aに突起部4を、第2の被溶接部材10の側へ向けて凸となるように形成することは、不可欠である。
(実施の形態4)
図11は、上述した実施の形態3において補強部材である第1の被溶接部材8とは異なる補強部材である第1の被溶接部材12を、閉断面の本体の内部に備える本実施の形態の溶接構造部材13を示す説明図である。
When the welded
(Embodiment 4)
FIG. 11 shows the present embodiment in which the first welded
この溶接構造部材13は、補強部材として機能する第1の被溶接部材12の面部12aに平行な面がハット型の第3の被溶接部材9の長手方向に対して平行となるように、第1の被溶接部材12を本体の内部に備えるものである。
The welded
この溶接構造部材13においても、図7〜8により示す溶接構造部材11と同様に、片側抵抗スポット溶接により平板状の第2の被溶接部材10と第1の被溶接部材12とを、第1の被溶接部材12のフランジ部12bに設けた、第2の被溶接部材10へ向けて凸となる突起部(図示しない)を介して重ね合わせることにより、確実に接合される。
Also in this welded
なお、以上の実施の形態3、4の説明では、補強部材として機能する第1の被溶接部材8、12が単一の部材から構成される場合を例にとったが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば図12に例示するように、板状の2つの構成部材14、15を溶接により接合することにより補強部材として機能する第1の被溶接部材16としてもよい。
In the above description of the third and fourth embodiments, the case where the first welded
実施の形態3、4により提供される溶接構造部材11、13としては、例えば、自動車車体を構成するサイドメンバーやクロスメンバーといった各種メンバー類や、AピラーやBピラーといったピラー、サイドシルさらにはルーフレールサイドといった、モノコックボディーの強度部材が例示される。すなわち、本発明は、内部に別部品であるレインフォースを配置されるとともに閉断面構造を有するこれらの自動車車体の強度部材を、確実かつ安価に安定して製造することができるので、その製造方法として、特に好適である。
As the welded
また、第1〜3の被溶接部材の材質は、抵抗スポット溶接が可能な金属材料であればよく、例えば鋼やアルミニウム合金等が例示される。また、第1〜3の被溶接部材は、その表面に表面処理を施されたものであってもよく、例えば亜鉛めっき鋼材や有機樹脂塗装鋼材等を用いることが可能である。 Moreover, the material of the 1st-3rd to-be-welded member should just be a metal material in which resistance spot welding is possible, for example, steel, an aluminum alloy, etc. are illustrated. In addition, the first to third members to be welded may have surface-treated surfaces, and for example, galvanized steel materials, organic resin-coated steel materials, and the like can be used.
このようにして、実施の形態1〜4によれば、バックバーやバックバー電極を用いずに、被溶接部材が例えば板厚が3mm以下の鋼板といった、剛性が低い金属板であっても、被溶接部材の片側から加圧する片側抵抗スポット溶接を用いて、被溶接部材の界面に安定して大きなナゲットを形成し、これにより、溶接部が健全な継手特性及び強度をいずれも有する溶接構造部材を製造することが可能になる。
Thus, according to
さらに、本発明を、実施例を参照しながらより具体的に説明する。
図13に示すように、590MPa級の板厚1.4mmの鋼板17と、30mm離間して配置された銅製電極を兼ねた支持台19、19の上に搭載された590MPa級の板厚1.6mmの鋼板18とを、それぞれ30mm×100mmの寸法で完全に重ね合わせて固定し、スポット溶接用電極チップ3を鋼板17の所定の位置に当接させて加圧することにより、鋼板17、18を片側抵抗スポット溶接した。
Furthermore, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
As shown in FIG. 13, a 590 MPa-
この片側抵抗スポット溶接を行うに際し、鋼板18に、鋼板17の側へ向けて凸となるように形成された突起部4は、曲率半径が約8mmである曲面を備え、高さ約1mm、底部の直径約8mmの半球体状とした。スポット溶接用電極チップ3は、先端の曲率半径が100mmであるとともに太さ16mmのクロム銅電極により構成した。
When performing this one-side resistance spot welding, the
溶接部の評価として、引張りせん断強度を測定し、引張り試験後の破断部から接合界面でのナゲット径を測定した。また、溶接部の断面から鋼板18の溶け込み深さを測定した。
As the evaluation of the welded portion, the tensile shear strength was measured, and the nugget diameter at the joint interface was measured from the fractured portion after the tensile test. Moreover, the penetration depth of the
結果(溶接部の強度、ナゲット径及び鋼板18の溶け込み深さ)を、溶接条件(加圧力、電流及び通電時間)とともに表1にまとめて示す。 The results (the strength of the weld, the nugget diameter, and the penetration depth of the steel plate 18) are shown in Table 1 together with the welding conditions (pressing force, current, and energization time).
表1におけるNo.1が、突起部4を設けない鋼板を用いた比較例であり、No.2が鋼板17に鋼板18側へ向けて凸となる突起部4を設けた比較例である。
No. in Table 1 No. 1 is a comparative example using a steel plate without the
これに対し、表1におけるNo.3は、鋼板18に鋼板17側へ向けて凸となる突起部4を設けた本発明例である。No.3は、No.1、2に比較して、継手強度が高く、また鋼板18の溶け込みがより深く形成され、健全な溶接部が得られたことが分かる。また、表1におけるNo.4は、鋼板17と鋼板18との双方に突起部4が形成され、これら突起部4、4同士を重ね合わせて溶接した本発明例である。No.4も、No.1、2に比較して、継手強度が高く、また鋼板18の溶け込み深さがより深く形成され、健全な溶接部が得られたことが分かる。
In contrast, No. 1 in Table 1 was obtained. 3 is an example of the present invention in which the protruding
実施例1と同じ鋼板17、18を用い、突起部4の形状を、表2に示すように変化させて、実施例1と同じ溶接条件で溶接を行った。結果(溶接部の強度、ナゲット径及び鋼板18の溶け込み深さ)を、突起部の諸元(形状、高さ、大きさ及び頂部の大きさ)とともに表2にまとめて示す。
The
表2におけるNo.5〜7はいずれも本発明例であり、No.5,6は突起部4が球面形状であり、No.7は円錐台形状である。No.5〜7のいずれの本発明例も、高い継手強度及び深い鋼板18の溶け込み深さが得られた。これに対し、No.8はNo.7と同じ突起部を、スポット溶接用電極チップ3と接触する鋼板17に鋼板18側へ向けて設けた比較例であり、継手強度が低い。
No. in Table 2 Nos. 5 to 7 are examples of the present invention. In Nos. 5 and 6, the
鋼板を3枚重ね合わせて溶接を行った。用いた鋼板は、上側の鋼板17と中間の鋼板(図示しない)とが590MPa級の板厚1.4mmの鋼板であり、下側の鋼板18が590MPa級の板厚1.6mmの鋼板である。溶接条件は実施例1と同じである。
Three steel plates were stacked and welded. The used steel plate is a steel plate having an
溶接後に鋼板18と中間の鋼板の強度を引張試験により評価した。結果(溶接部の強度、ナゲット径及び鋼板18の溶け込み深さ)を、突起部の諸元(形状、高さ及び大きさ)とともに表3にまとめて示す。
After welding, the strength of the
表3におけるNo.9は、下側の鋼板18のみに中間の鋼板側に向けた突起部4を設けた本発明例であり、高い接合強度が得られたことがわかる。これに対し、表3におけるNo.10は、いずれの鋼板にも突起部を形成しないで溶接した比較例であり、下側の鋼板18と中間の鋼板とは接合されなかった。
No. in Table 3 No. 9 is an example of the present invention in which only the
図1に示す構造を有する第1の被溶接部材1と第3の部材5から構成される、閉断面の溶接構造部材を製作し、次いで第2の被溶接部材2と第1の被溶接部材1とを片側スポット溶接して溶接部の品質を評価した。
A welded structure member having a closed cross section composed of the first welded
はじめに、板厚が1.8mm、長さが300mm、フランジ幅が20mm、深さが80mm、ハット底部幅が80mmで590MPa級合金化溶融亜鉛めっき鋼板からなるハット型の第1の被溶接部材1と、板厚が1.4mm、幅が120mm、長さが300mmで590MPa級合金化溶融亜鉛めっき鋼板からなる閉鎖部材である第3の部材5を、図1に示すように重ね合わせて配置し、フランジ部分1bを、一対のスポット溶接用電極チップを用いる通常のスポット溶接により接合した。
First, a hat-type first welded
なお、第1の被溶接部材1はあらかじめプレス成形によりハット部材の底部の外側に向け、底面の直径が10mm、高さが1mmの曲面上の突起部4を形成させておいたものと、突起部を形成させないものの2種類準備した。
The
次に、約100mm×約50mmの長方形形状を有し,590MPa級合金化溶融亜鉛めっき鋼板からなる第2の被溶接部材2を図1に示すように重ね、突起部4が存在する箇所に電極3を上方から第2の被溶接部材2に押しつけ、片側スポット溶接を行った。
Next, a second welded
第2の被溶接部材2に接するスポット溶接用電極チップとして、先端の曲率半径が100mmであるとともに太さが16mmであるクロム銅電極を用いた。溶接条件は、加圧力588kN、通電時間15サイクル、電流9kAとした。また、図1に示すように、溶接の際には、ハット状の第3の部材5の底面に電極3’を設置した。
As a spot welding electrode tip in contact with the
溶接後に、第1の被溶接部材1と第2の被溶接部材2との接合箇所を、タガネで叩く剥離試験を行い、ボタン状に残存する溶接部径を測定した。
その結果、突起部が存在する場合には約6mmのボタン径が得られ、良好に接合されていることが確認されたのに対し、突起部を設けない場合には、剥離試験により第1の被溶接部材1と第2の被溶接部材2とが簡単に剥離した。
After welding, a peeling test was performed by hitting the joining portion between the first welded
As a result, a button diameter of about 6 mm was obtained when the protrusion was present, and it was confirmed that the button was bonded well. On the other hand, when the protrusion was not provided, the first test was performed by a peel test. The
図7及び図8に示す構造を有する溶接構造部材11を製作して、補強部材である第1の被溶接部材8と、閉鎖部材である第2の被溶接部材10との溶接部の溶接品質を評価した。
The welded
はじめに、板厚が1.6mmであり、長さが300mmであり、フランジ幅が20mmであり、深さが80mmであり、ハット底部幅が80mmであるとともに590MPa級合金化溶融亜鉛めっき鋼板からなるハット型の第3の被溶接部材9と、板厚が1.6mmであり、約75mm×約75mmの正方形形状を有し,それぞれ4つの辺に折り曲げ加工で幅20mmのフランジを有するとともに590MPa級合金化溶融亜鉛めっき鋼板からなる補強部材である第1の被溶接部材8とを製作した。
First, the plate thickness is 1.6 mm, the length is 300 mm, the flange width is 20 mm, the depth is 80 mm, the hat bottom width is 80 mm, and it is made of a 590 MPa class galvannealed steel sheet. A hat-shaped
次に、第3の被溶接部材9の長手方向の内部中央に補強部材として第1の被溶接部材8を図7、8に示すように設置し、第1の被溶接部材8と第3の被溶接部材9とが接する3箇所のフランジを、一対のスポット溶接用電極チップを用いる通常のスポット溶接により接合した。
Next, the first member to be welded 8 is installed as a reinforcing member at the center in the longitudinal direction of the third member to be welded 9 as shown in FIGS. Three flanges in contact with the
その上に、板厚が1.2mmであり、幅が120mmであり、長さが300mmであるとともに590MPa級合金化溶融亜鉛めっき鋼板からなる閉鎖部材である第2の被溶接部材10を、図8に示すように重ね合わせて配置した。 In addition, the second member to be welded 10 which is a closing member made of a 590 MPa class galvannealed steel plate having a plate thickness of 1.2 mm, a width of 120 mm, a length of 300 mm and a 590 MPa class is shown in FIG. As shown in FIG.
次いで、第1の被溶接部材8と第2の被溶接部材10とが接する箇所を、第2の被溶接部材10側から片側抵抗スポット溶接した。ここで、第1の被溶接部材8はフランジ8aに突起部4を第2の被溶接部材10側へ向けて凸となるように形成したものと、突起部を形成しないものとの2種類準備した。
Next, one-side resistance spot welding was performed from the second welded
第2の被溶接部材10に接するスポット溶接用電極チップとして、先端の曲率半径が100mmであるとともに太さが16mmであるクロム銅電極を用いた。溶接条件は、加圧力588kN、通電時間12サイクル、電流10kAとした。突起部4は、底部の大きさを10mmとし、高さを約1mmとした曲面形状である。また、溶接の際には、ハット状の第3の被溶接部材9の底面に電極を設置した。
As a spot welding electrode tip in contact with the second member to be welded 10, a chromium copper electrode having a tip radius of curvature of 100 mm and a thickness of 16 mm was used. The welding conditions were a pressure of 588 kN, energization time of 12 cycles, and a current of 10 kA. The
溶接後に第3の被溶接部材9を解体し、第1の被溶接部材8と第2の被溶接部材10との接合箇所を、タガネで叩く剥離試験を行い、ボタン状に残存する溶接部径を測定した。
その結果、突起部が存在する場合には約5mmのボタン径が得られ、良好に接合されていることが確認されたのに対し、突起部を設けない場合には、剥離試験により第1の被溶接部材8と第2の被溶接部材10とが簡単に剥離した。また、第1の被溶接部材8と第2の被溶接部材10との接合箇所にはナゲットは形成されていなかった。
The third welded
As a result, a button diameter of about 5 mm was obtained when the protrusion was present, and it was confirmed that the button was bonded well. On the other hand, when the protrusion was not provided, the first test was performed by a peel test. The member to be welded 8 and the second member to be welded 10 were easily separated. Moreover, the nugget was not formed in the junction location of the 1st to-
0 溶接構造部材
1 第1の被溶接部材
1b、1b フランジ部
2 第2の被溶接部材
3、3−1、3−2 スポット溶接用電極チップ
3’ 電極
4 突起部
5 第3の被溶接部材
6 通電経路
7 ナゲット
8 第1の被溶接部材
8a、8b フランジ
9 第3の被溶接部材
9a 底部
9b フランジ
10 第2の被溶接部材
11 溶接構造部材
12 第1の被溶接部材
12a 面部
13 溶接構造部材
14,16 構成部材
17,18 鋼板
19 支持台
DESCRIPTION OF SYMBOLS 0
Claims (5)
前記第1の被溶接部材は、前記スポット溶接用電極チップが当接する、前記第2の被溶接部材の位置の対向する位置に、前記第2の被溶接部材の側へ向けて凸となる突起部を有し、該突起部を介して第1の被溶接部材に通電すること
を特徴とする溶接構造部材の製造方法。 The second workpiece is contacted via a spot welding electrode tip that is in contact with the surface of the second member to be welded, which is in contact with the first member to be welded or overlaid via one or more welding members. A method of manufacturing a welded structural member in which the first welded member and the second welded member are welded by performing one-side resistance spot welding to energize the welded member,
The first welded member is a protrusion that protrudes toward the second welded member at a position opposite to the position of the second welded member with which the spot welding electrode tip abuts. A method for manufacturing a welded structure member, comprising: a step of supplying a current to the first welded member through the protrusion.
前記第1の被溶接部材は、前記スポット溶接用電極チップが当接する、前記第2の被溶接部材の位置の対向する位置に、前記第2の被溶接部材の側へ向けて凸となる突起部を有し、該突起部を介して第1の被溶接部材に通電すること
を特徴とする溶接構造部材の製造方法。 The second member to be welded via a spot welding electrode tip that abuts on the surface of the second member to be welded, which is superimposed on the first member to be welded that forms a main body having a closed cross-sectional structure together with the third member. A method of manufacturing a welded structural member in which the first welded member and the second welded member are welded by performing one-side resistance spot welding to energize the welded member,
The first welded member is a protrusion that protrudes toward the second welded member at a position opposite to the position of the second welded member with which the spot welding electrode tip abuts. A method for manufacturing a welded structure member, comprising: a step of supplying a current to the first welded member through the protrusion.
前記第1の被溶接部材は、前記スポット溶接用電極チップが当接する、前記第2の被溶接部材の位置の対向する位置に、前記第2の被溶接部材の側へ向けて凸となる突起部を有し、該突起部を介して第1の被溶接部材に通電すること
を特徴とする溶接構造部材の製造方法。 The second workpiece is placed via a spot welding electrode tip that is disposed to overlap the first workpiece and contacts the surface of the second member to be welded together with the third member and has a closed cross-sectional structure. A method of manufacturing a welded structural member in which the first welded member and the second welded member are welded by performing one-side resistance spot welding to energize the welded member,
The first welded member is a protrusion that protrudes toward the second welded member at a position opposite to the position of the second welded member with which the spot welding electrode tip abuts. A method for manufacturing a welded structure member, comprising: a step of supplying a current to the first welded member through the protrusion.
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