JP2009226425A - Spot welding method of dissimilar plates - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、異種板材のスポット溶接方法に関し、特に、アルミニウム合金と鋼材とを電気抵抗溶接により溶接するスポット溶接方法に関する。 The present invention relates to a spot welding method for dissimilar plate materials, and particularly to a spot welding method for welding an aluminum alloy and a steel material by electric resistance welding.
従来より、アルミニウム合金と鋼材との溶接方法としては、アルミニウム合金材を摩擦攪拌して接合する摩擦攪拌接合が知られている。
しかし、自動車の車体等を溶接する場合には、一般に電気抵抗によるスポット溶接が主として用いられるため、アルミニウム合金と鋼材とを接合するためには、別途、サブラインを設けなければならず、生産性が悪化するという問題がある。
Conventionally, as a method for welding an aluminum alloy and a steel material, friction stir welding in which an aluminum alloy material is joined by friction stirring is known.
However, since spot welding by electric resistance is mainly used when welding the body of an automobile, etc., in order to join an aluminum alloy and a steel material, a separate subline must be provided, and productivity is increased. There is a problem of getting worse.
そこで、アルミニウム合金と鋼材との溶接においても、電気抵抗によるスポット溶接を行なうことができるように、様々な研究がなされている。 Therefore, various studies have been conducted so that spot welding by electric resistance can be performed also in welding of an aluminum alloy and a steel material.
例えば、下記特許文献１には、スポット溶接の際、アルミニウム合金と鋼材との間に形成される金属間化合物を適正な量に抑えることで、接合強度を高める接合方法が開示されている。 For example, Patent Document 1 below discloses a bonding method that increases the bonding strength by suppressing an intermetallic compound formed between an aluminum alloy and a steel material to an appropriate amount during spot welding.
また、下記特許文献２には、鋼板二枚又は亜鉛めっき鋼板二枚とアルミニウム合金板一枚の合計三枚を、重ね合わせてスポット溶接することで、抵抗発熱量が増して、アルミニウム合金と鋼材との界面での拡散速度を速めて、良好な接合状態を得る溶接方法が開示されている。
ところで、アルミニウム合金板と鋼板とを、電気抵抗スポット溶接する場合には、アルミニウム合金が、電流を通し易く、熱が逃げ易いという特質を有するため、一般の鋼板同士の電気抵抗スポット溶接よりも、電流値を高くする必要がある。
そして、こうしたスポット溶接を行なう場合には、発熱効率が高い直流型溶接機を用いることが考えられる。
また、例えば、特許文献２にも記載されるように、鋼板二枚とアルミニウム合金板一枚を重ね合わせて溶接することで、抵抗発熱量を増加させて、比較的低い電流値でも溶接できるように構成することが考えられる。
By the way, in the case of electrical resistance spot welding of an aluminum alloy plate and a steel plate, since the aluminum alloy has characteristics that it is easy to pass current and heat is easy to escape, than electrical resistance spot welding between general steel plates, It is necessary to increase the current value.
And when performing such spot welding, it is possible to use a direct current type welding machine with high heat generation efficiency.
Further, for example, as described in
特に、この特許文献２では、直流型溶接機を用いる場合には、「アルミニウム合金材側を陽極として、鋼材側を陰極とする方が望ましい」と記載されている（段落［００４３］参照）。
In particular,
こうした前提の下、実際に、鋼材二枚とアルミニウム合金板一枚を重ね合わせて、アルミニウム合金板側を陽極電極として、鋼板側を陰極電極として、スポット溶接を行った溶接部分の断面を、図５に示す。
この断面図では、最上層にアルミニウム合金板、次層に亜鉛メッキ鋼板、最下層に高張力鋼板を積層している。そして、一点鎖線で示すように、上面側に陽極側電極を位置させて、下面側に陰極側電極を位置させて、合計三枚の溶接を行なうように構成している。
Under these assumptions, the cross section of the welded part where spot welding was actually performed with two steel materials and one aluminum alloy plate superimposed, with the aluminum alloy plate side as the anode electrode and the steel plate side as the cathode electrode, As shown in FIG.
In this sectional view, an aluminum alloy plate is laminated on the uppermost layer, a galvanized steel plate is laminated on the next layer, and a high-tensile steel plate is laminated on the lowermost layer. Then, as indicated by the alternate long and short dash line, the anode side electrode is positioned on the upper surface side and the cathode side electrode is positioned on the lower surface side, so that a total of three sheets are welded.
この断面図から分かるように、アルミニウム合金板側に陽極を位置させた場合には、高張力鋼板側に生成される鋼板側ナゲット（溶融部）が、アルミニウム合金板側の方に大きく盛り上がるため、アルミニウム合金板にも局所的に溶融が生じて、アルミニウム側ナゲット（溶融部）も局所的に生成されることになる。 As can be seen from this cross-sectional view, when the anode is positioned on the aluminum alloy plate side, the steel plate side nugget (melted portion) generated on the high-tensile steel plate side is greatly raised toward the aluminum alloy plate side, The aluminum alloy plate is also locally melted, and an aluminum side nugget (melted portion) is also locally generated.
このように、アルミニウム側ナゲットが局所的に生じると、図６の詳細図に示すように、アルミニウム合金と鋼材との間の界面には、アルミニウムと鉄等との合成物で構成される金属間化合物が多く発生する。 Thus, when the aluminum side nugget is locally generated, as shown in the detailed view of FIG. 6, the interface between the aluminum alloy and the steel material is between the metals composed of a composite of aluminum and iron. Many compounds are generated.
このように、アルミニウム合金と鋼材との間の界面に、金属間化合物が多く発生すると、金属間化合物が脆い性質を有するため、アルミニウム合金と鋼材との間の接合強度が低下してしまい、十分な接合力を発揮できないおそれがある。 As described above, when a large amount of intermetallic compound is generated at the interface between the aluminum alloy and the steel material, the intermetallic compound has a brittle property, so that the bonding strength between the aluminum alloy and the steel material is lowered, which is sufficient. May not be able to exert a sufficient bonding force.
そこで、本発明は、異種板材のスポット溶接方法において、直流型溶接機を用いることにより発熱効率を高めつつ、鋼材二枚とアルミニウム合金板一枚を重ね合わせ接合することで、必要電流値を抑えつつも、アルミニウム合金と鋼材との間の界面に生成される金属間化合物を発生を抑えて、十分な接合力を発揮できるスポット溶接方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention suppresses the required current value by superposing and joining two steel materials and one aluminum alloy plate while improving the heat generation efficiency by using a DC type welding machine in the spot welding method of different kinds of plate materials. However, it aims at providing the spot welding method which can suppress generation | occurrence | production of the intermetallic compound produced | generated in the interface between an aluminum alloy and steel materials, and can exhibit sufficient joining force.
この発明の異種板材のスポット溶接方法は、アルミニウム合金板と鋼板を重ね合わせて電気抵抗スポット溶接する方法において、アルミニウム合金板と重ねた二枚の鋼板とを重ね合わせて、直流式抵抗スポット溶接機の陰極側電極をアルミニウム合金板に当接させる共に、陽極側電極を鋼板に当接させて、前記陽極側電極から前記陰極側電極に電流を通電することで、二枚の鋼板同士を溶接すると共にアルミニウム合金板と鋼板との境界を溶接するスポット溶接方法である。 The spot welding method for dissimilar plate material according to the present invention is a method of spot welding an electric resistance spot by superimposing an aluminum alloy plate and a steel plate, and superimposing two superposed steel plates on the aluminum alloy plate. The two steel plates are welded to each other by bringing the cathode side electrode into contact with the aluminum alloy plate, bringing the anode side electrode into contact with the steel plate, and passing current from the anode side electrode to the cathode side electrode. In addition, the spot welding method welds the boundary between the aluminum alloy plate and the steel plate.
上記構成によれば、アルミニウム合金板と重ねた二枚の鋼板の合計三枚を、アルミニウム合金板側に陰極側電極を当接させて、鋼板に陽極側電極を当接させることで、電気抵抗スポット溶接することになる。
このため、陽極側電極が当接する鋼板側に発熱中心が移動して、鋼板側ナゲットの生成を抑えることができる。これにより、鋼板側ナゲットがアルミニウム合金側に盛り上がらないため、アルミニウム合金側には、局所的な溶融が生じにくくなり、金属間化合物の発生を抑えることができる。
また、付随的な効果として、アルミニウム合金側の発熱を抑えることで、陰極側電極へのアルミニウム合金への溶着を抑えることができる。これにより、生産性の向上も図ることができる。
なお、この金属間化合物は、適正な量（例えば、化合物厚さ１〜１３μｍ）が発生しなければ、アルミニウム合金と鋼材との間の接合力が発生しないため、アルミニウム合金側をある程度溶融させる必要もある。
According to the above configuration, the electrical resistance is obtained by bringing the cathode side electrode into contact with the aluminum alloy plate side and bringing the anode side electrode into contact with the steel plate, a total of three steel plates stacked with the aluminum alloy plate. Spot welding will be performed.
For this reason, the heat generation center moves to the steel plate side with which the anode side electrode abuts, and the generation of the steel plate side nugget can be suppressed. Thereby, since the steel plate side nugget does not rise to the aluminum alloy side, local melting hardly occurs on the aluminum alloy side, and generation of intermetallic compounds can be suppressed.
Further, as an incidental effect, it is possible to suppress welding of the aluminum alloy to the cathode side electrode by suppressing heat generation on the aluminum alloy side. Thereby, productivity can also be improved.
In addition, since this intermetallic compound does not generate | occur | produce the joining force between an aluminum alloy and steel materials, if an appropriate quantity (for example, compound thickness 1-13 micrometers) does not generate | occur | produce, it is necessary to melt the aluminum alloy side to some extent. There is also.
この発明の一実施態様においては、前記二枚の鋼板は、アルミニウム合金板側が亜鉛メッキ層を備えた軟鋼板であり、陽極側電極側が高張力鋼板であるスポット溶接方法である。
上記構成によれば、二枚の鋼材を、アルミニウム合金板側が亜鉛メッキ層を備えた軟鋼板として、陽極側電極側が高張力鋼板とすることにより、スポット溶接の発熱中心を、より確実に、アルミニウム合金板から離れた高張力鋼板側に発生させて、アルミニウム合金側の局所的な溶融を防ぐことができる。
すなわち、高張力鋼板と軟鋼板とを比較すると、高張力鋼板の方が電流抵抗値が高いため、同じ電流を流した場合には、高張力鋼板の方が発熱しやすくなり、発熱中心が高張力鋼板側に生じやすくなるからである。
また、亜鉛メッキ層を軟鋼板が備えていることにより、軟鋼板の表面には酸化皮膜が形成されないため、アルミニウム合金板と軟鋼板との境界には、不純物が混入しにくく、金属間化合物の性質を一定のものにでき、接合力を安定して確保することができる。
よって、アルミニウム合金板と鋼板との間の金属間化合物の発生をより抑制することができ、より確実に、接合力を高めることができる。
In one embodiment of the present invention, the two steel plates are spot welding methods in which the aluminum alloy plate side is a mild steel plate provided with a galvanized layer, and the anode side electrode side is a high-tensile steel plate.
According to the above configuration, the two steel materials are made of a mild steel plate having a galvanized layer on the aluminum alloy plate side and a high-tensile steel plate on the anode side electrode side, so that the heat generation center of spot welding can be more reliably made of aluminum. It can be generated on the high-tensile steel plate side away from the alloy plate to prevent local melting on the aluminum alloy side.
That is, when comparing the high-tensile steel plate and the mild steel plate, the high-strength steel plate has a higher current resistance value. Therefore, when the same current is applied, the high-tensile steel plate is more likely to generate heat and the heating center is higher. This is because it tends to occur on the tension steel plate side.
In addition, since the mild steel sheet has a galvanized layer, an oxide film is not formed on the surface of the mild steel sheet, so impurities are unlikely to enter the boundary between the aluminum alloy sheet and the mild steel sheet. The property can be made constant, and the joining force can be secured stably.
Therefore, generation | occurrence | production of the intermetallic compound between an aluminum alloy plate and a steel plate can be suppressed more, and joining force can be improved more reliably.
この発明の一実施態様においては、前記アルミニウム合金板及び前記亜鉛メッキ層を備えた軟鋼板が、車体の外板であり、前記高張力鋼板が、車体の補強板であるスポット溶接方法である。 In one embodiment of the present invention, in the spot welding method, the mild steel plate provided with the aluminum alloy plate and the galvanized layer is an outer plate of a vehicle body, and the high-tensile steel plate is a reinforcing plate of the vehicle body.
上記構成によれば、アルミニウム合金板及び亜鉛メッキ層を備えた軟鋼板を、車体の外板として設定して、高張力鋼板を車体の補強板として設定したことで、車体側の要求を達成する適切な板組みとすることができる。 According to the above configuration, the mild steel plate having the aluminum alloy plate and the galvanized layer is set as the outer plate of the vehicle body, and the high-strength steel plate is set as the reinforcing plate of the vehicle body, thereby achieving the requirements on the vehicle body side Appropriate board assembly can be obtained.
すなわち、アルミニウム合金板では車体の軽量化が図れ、軟鋼板ではプレスの成形性が向上し、亜鉛メッキ層では耐食性が向上すると共に、高張力鋼板では車体の剛性向上を図ることができるからである。 That is, the aluminum alloy plate can reduce the weight of the vehicle body, the mild steel plate can improve the press formability, the galvanized layer can improve the corrosion resistance, and the high-tensile steel plate can improve the vehicle body rigidity. .
よって、車体側の様々な要求を達成しつつも、金属間化合物の発生を抑制して、アルミニウム合金板と鋼板との接合力を高めることができる。 Therefore, while achieving various requirements on the vehicle body side, the generation of intermetallic compounds can be suppressed and the bonding force between the aluminum alloy plate and the steel plate can be increased.
この発明によれば、陽極側電極が当接する鋼板側に発熱中心が移動して、鋼板側ナゲットの生成を抑えることができる。これにより、鋼板側ナゲットがアルミニウム合金側に盛り上がらないため、アルミニウム合金側には、局所的な溶融が生じにくくなり、金属間化合物の発生を抑えることができる。
よって、異種板材のスポット溶接方法において、直流型溶接機を用いることにより発熱効率を高めつつ、鋼材二枚とアルミニウム合金板一枚を重ね合わせ接合することで、必要電流値を抑えつつも、アルミニウム合金と鋼材との間の界面に生成される金属間化合物を発生を抑えて、十分な接合力を発揮できる。
According to this invention, the heat generation center moves to the steel plate side with which the anode side electrode abuts, and the generation of the steel plate side nugget can be suppressed. Thereby, since the steel plate side nugget does not rise to the aluminum alloy side, local melting hardly occurs on the aluminum alloy side, and generation of intermetallic compounds can be suppressed.
Therefore, in the spot welding method of dissimilar plate materials, while using a direct current type welding machine to increase the heat generation efficiency, the two steel materials and one aluminum alloy plate are joined together to suppress the required current value, while aluminum It is possible to suppress the generation of intermetallic compounds generated at the interface between the alloy and the steel material and to exhibit a sufficient bonding force.
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳述する。
図１は本発明の異種板材のスポット溶接を行なう溶接機の全体模式図である。このスポット溶接を行なう電気抵抗スポット溶接装置Ｍは、溶接ガン１を装備したロボット２と、この溶接ガン１とロボット２とを駆動制御する制御装置３と、溶接ガン１でスポット接合する際に金属板材を重ね合わせた状態で位置決め保持する位置決め治具（図示略）とを備えている。
この電気抵抗スポット溶接装置Ｍは、いわゆる直流型の溶接機であり、溶接ガン１の先端に取り付けられる電極は、陽極側電極４と、陰極側電極５とで構成される。
なお、その他の構成要素については、周知であるため、詳細な説明は省略する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is an overall schematic view of a welding machine that performs spot welding of dissimilar plate materials of the present invention. An electric resistance spot welding apparatus M that performs spot welding includes a
The electric resistance spot welding apparatus M is a so-called DC type welding machine, and an electrode attached to the tip of the welding gun 1 is composed of an
Other components are well known and will not be described in detail.
図２は、スポット溶接を行なう自動車の車体構造の部位の詳細断面図である。
図２に示す車体構造は、ルーフパネルとルーフサイドレールの間の接合部位を示したものである。
車幅方向に延びるルーフパネル６の側端には、一段下方側に落ち込んだ接合フランジ６ａを設けている。この接合フランジ６ａの下方には、ルーフサイドレール７の車幅内方側フランジ７Ａを、重ね合わせて配置している。
FIG. 2 is a detailed cross-sectional view of a part of a vehicle body structure of an automobile that performs spot welding.
The vehicle body structure shown in FIG. 2 shows a joint portion between a roof panel and a roof side rail.
At the side end of the
ルーフサイドレール７は、車幅外方側に位置するアウターパネル８と、車幅内方側に位置するインナーパネル９とを、車幅内方側フランジ７Ａと車幅外方側フランジ７Ｂで接合することで、閉断面Ｓを構成しており、この閉断面Ｓ内に剛性の高いルーフレールレインフォースメント１０を介装している。
The
また、このルーフサイドレール７は、予め前工程で接合固定されており、図２に示す接合工程では、ルーフパネル６の接合フランジ６ａとアウターパネル８の車幅内方側フランジ８ａとルーフレールレインフォースメント１０の車幅内方側フランジ１０ａとを接合するように構成している。
The
なお、ルーフパネル６は、軽量化のため、板厚１．２ｍｍの６０００系アルミニウム合金で成形したアルミニウム合金板で構成している。また、ルーフサイドレール７のアウターパネル８は、防錆性や成形性等に優れる、板厚０．８ｍｍの合金化溶融亜鉛メッキ鋼板（以下、軟鋼板）で構成している。さらに、ルーフレールレインフォースメント１０は、車体剛性を高める、板厚１．６ｍｍの９８０ＭＰａ級高張力鋼板（以下、高張力鋼板）で構成している。
The
このように構成される車体構造は、ルーフパネル６の接合フランジ６ａと、アウターパネル８の車幅内方側フランジ８ａと、ルーフレールレインフォースメント１０の車幅内方側フランジ１０ａとを、上下方向に三枚重合するように重ね合わせている。
The vehicle body structure configured as described above includes a joining
そして、この三枚を重ね合わせた部分を、上方側から延びる陰極側電極５と、下方側から延びる陽極側電極４とで挟持して、加圧通電することで、スポット溶接するように構成している。
Then, the portion where the three sheets are overlapped is sandwiched between the
具体的なスポット溶接方法は、まず初めに、アルミニウム合金板（６ａ）に当接する電極を陰極側電極５として、高張力鋼板（１０ａ）に当接する電極を陽極側電極４とした上で、各電極４，５を、前述のロボット２によって、所定の位置にセットする。
そして、前述の溶接ガン１を駆動することで、陰極側電極５と陽極側電極４によって、前記三枚の板材（６ａ,８ａ,１０ａ）を挟持して加圧する。
その後、この加圧状態で、比較的高電流（例えば１１ｋＡ）の電流値を通電することで、前記三枚の板材（６ａ,８ａ,１０ａ）をスポット溶接する。
以上の工程により、スポット溶接作業は完了する。
A specific spot welding method is as follows. First, the electrode in contact with the aluminum alloy plate (6a) is set as the
Then, by driving the aforementioned welding gun 1, the three plate members (6 a, 8 a, 10 a) are sandwiched and pressed by the
Thereafter, the three plate members (6a, 8a, 10a) are spot-welded by applying a relatively high current (for example, 11 kA) in this pressurized state.
The spot welding operation is completed through the above steps.
図３は、この実施形態によって溶接された溶接部の断面図である。
この図３に示すように、アルミニウム合金板（６ａ）側を陰極側電極５として、高張力鋼板（１０ａ）側を陽極側電極４とすると、高張力鋼板（１０ａ）側に生成される鋼板側ナゲットＦＮ（溶融部）は、アルミニウム合金板（６ａ）側に突出することなく、高張力鋼板（１０ａ）側でのみ成形されることになる。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a welded portion welded according to this embodiment.
As shown in FIG. 3, when the aluminum alloy plate (6a) side is the
特に、軟鋼板（８ａ）を挟んで高張力鋼板（１０ａ）とアルミニウム合金板（６ａ）とをスポット溶接していることで、電気抵抗値が高く発熱し易い高張力鋼板（１０ａ）側に、スポット溶接の発熱中心Ｐが発生するため、アルミニウム合金板（６ａ）側には、居所的な熱が付与されることがない。 In particular, by spot welding the high-tensile steel plate (10a) and the aluminum alloy plate (6a) across the mild steel plate (8a), the high-tensile steel plate (10a) side that has a high electrical resistance value and easily generates heat, Since the heat generating center P of spot welding is generated, no localized heat is applied to the aluminum alloy plate (6a) side.
このため、アルミニウム合金板（６ａ）側に生成されるアルミニウム側ナゲットＡＮ（溶融部）も局所的に生じることなく、広い範囲で均一に生じることになる（図４参照）。 For this reason, the aluminum side nugget AN (melting part) produced | generated by the side of the aluminum alloy plate (6a) does not arise locally, but it arises uniformly in a wide range (refer FIG. 4).
よって、図４にも示すように、アルミニウム合金板（６ａ）と軟鋼板（８ａ）との間の界面に生成される金属間化合物Ｘ１の層は、全体にほぼ均一になり、例えば、化合物厚さｈは１μｍ〜１３μｍの範囲で、適切な量が生成されることになる。 Therefore, as shown also in FIG. 4, the layer of the intermetallic compound X1 produced | generated in the interface between an aluminum alloy plate (6a) and a mild steel plate (8a) becomes substantially uniform on the whole, for example, compound thickness The length h is in the range of 1 μm to 13 μm, and an appropriate amount is generated.
一方、仮に、図５に示すように、アルミニウム合金板（６ａ）に当接する電極を陽極側電極４として、高張力鋼板（１０ａ）に当接する電極を陰極側電極５とした場合には、スポット溶接の発熱中心Ｐがアルミニウム合金板（６ａ）側に移動して発生するため、鋼板側ナゲットＦＮがアルミニウム合金板（６ａ）側に突出する。これにより、アルミニウム合金板（６ａ）側には、居所的な熱が付与されることになる。
On the other hand, if the electrode in contact with the aluminum alloy plate (6a) is the
このため、アルミニウム合金板（６ａ）側に生成されるアルミニウム側ナゲットＡＮも、局所的に生じて、図６に示すように、アルミニウム合金板（６ａ）と軟鋼板（８ａ）との間の界面に生成される金属間化合物Ｘ２の層は、局所的に大きくなり、化合物厚さｈが１３μｍを越えて大きく形成される部分も生じる。 For this reason, the aluminum side nugget AN produced | generated to the aluminum alloy plate (6a) side also arises locally, and as shown in FIG. 6, the interface between an aluminum alloy plate (6a) and a mild steel plate (8a) The layer of the intermetallic compound X2 that is formed in (2) is locally enlarged, and there is a portion in which the compound thickness h is larger than 13 μm.
次に、こうした現象の違いによる、各溶接部の接合力の差を、図７に示すグラフによって説明する。 Next, the difference in joining force of each weld due to such a difference in phenomenon will be described with reference to the graph shown in FIG.
このグラフは、溶接時間（通電時間）を１０／６０秒の一定値にして、加圧力も５００ｋｇの一定値にした場合の、電流値とせん断力の相関を示したグラフである。横軸が電流値（ｋＡ）を示して、縦軸がせん断力（ｋＮ）を示している。 This graph is a graph showing the correlation between the current value and the shearing force when the welding time (energization time) is a constant value of 10/60 seconds and the applied pressure is also a constant value of 500 kg. The horizontal axis indicates the current value (kA), and the vertical axis indicates the shear force (kN).
また、○印が陰極側電極５をアルミニウム合金板側に設定したもの、□印が陽極側電極４をアルミニウム合金板側に設定したものである。そして、実線で示したラインが○印の平均特性ラインで、一点鎖線で示したラインが□印の平均特性ラインである。また、×がアルミニウム合金と軟鋼板との界面からチリ（散り）が発生した場合を示している。
Further, ◯ indicates that the
この図に示すように、○印の陰極側電極５をアルミニウム合金板側に設定したものは、低い電流値から比較的高いせん断力を有する。このため、８ｋＡ程度でも、一般の車体構造で要求される溶接強度の２．０ｋＮを得ることができる。
これは、前述したように、金属間化合物が均一に生じるため、比較的低い電流値でも接合力を高くできると考えられるからである。
As shown in this figure, the
This is because, as described above, since the intermetallic compound is uniformly generated, it is considered that the bonding force can be increased even at a relatively low current value.
一方、□印の陽極側電流をアルミニウム合金板側に設定したものでは、高い電流値にならなければ、せん断力は高まらず、一般の車体構造で要求される溶接強度の２．０ｋＮを得るためには、１０ｋＡ程度の電流値が必要となる。
これは、金属間化合物が局所的に生じることで、低い電流値の場合には、接合力が高まらず、金属間化合物で剥離等が生じるからだと考えられる。
On the other hand, in the case where the anode side current marked with □ is set to the aluminum alloy plate side, unless the current value is high, the shearing force does not increase and 2.0 kN of the welding strength required for a general vehicle body structure is obtained. Requires a current value of about 10 kA.
This is presumably because the intermetallic compound is locally generated, and in the case of a low current value, the bonding force does not increase and peeling or the like occurs with the intermetallic compound.
また、この陽極側電流をアルミニウム合金板側に設定したものでは、１０ｋＡを越えたあたりで、せん断力が急激に高まっている。これは、アルミニウム合金板側のアルミニウム側ナゲットが大型化して、金属間化合物の脆弱性を上回る強度が得られるためと考えられる。 Further, in the case where the anode side current is set on the aluminum alloy plate side, the shearing force rapidly increases around 10 kA. This is presumably because the aluminum-side nugget on the aluminum alloy plate side is enlarged and a strength exceeding the brittleness of the intermetallic compound is obtained.
もっとも、この□印の陽極側電流をアルミニウム合金板側に設定したものでは、１４ｋＡ以上の高電流値において、チリが発生して、せん断力が低下する。これは、アルミニウム合金板側の加熱量が増大することで、アルミニウム側ナゲット内の溶融アルミニウムがナゲット外部に飛散することで、板厚が減少して接合強度が低下するからだと考えられる。 However, in the case where the anode side current indicated by □ is set on the aluminum alloy plate side, dust is generated at a high current value of 14 kA or more, and the shearing force is reduced. This is presumably because the heating amount on the aluminum alloy plate side increases, and the molten aluminum in the aluminum side nugget scatters outside the nugget, so that the plate thickness decreases and the bonding strength decreases.
次に、このように構成した本実施形態の作用効果について説明する。
この実施形態のスポット溶接方法は、アルミニウム合金板（６ａ）と重ねた軟鋼板（８ａ）と高張力鋼板（１０ａ）とを重ね合わせて、直流式抵抗スポット溶接機の陰極側電極５をアルミニウム合金板（６ａ）に当接させる共に、陽極側電極４を高張力鋼板（１０ａ）に当接させて、陽極側電極４から陰極側電極５に電流を通電することで、軟鋼板（８ａ）と高張力鋼板（１０ａ）とを溶接すると共にアルミニウム合金板（６ａ）と軟鋼板（８ａ）との境界を溶接するスポット溶接方法である。
Next, the effect of this embodiment comprised in this way is demonstrated.
In the spot welding method of this embodiment, the mild steel plate (8a) and the high-tensile steel plate (10a) overlapped with the aluminum alloy plate (6a) are overlapped, and the
これにより、アルミニウム合金板（６ａ）と軟鋼板（８ａ）と高張力鋼板（１０ａ）の合計三枚を、アルミニウム合金板（６ａ）側に陰極側電極５を当接させて、高張力鋼板（１０ａ）に陽極側電極４を当接させることで、電気抵抗スポット溶接することになる。
このため、陽極側電極４が当接する高張力鋼板（１０ａ）側に発熱中心Ｐが移動して、鋼板側ナゲットＦＮの生成を抑えることができる。これにより、鋼板側ナゲットＦＮがアルミニウム合金板（６ａ）側に盛り上がらないため、アルミニウム合金板（６ａ）側には、局所的な溶融が生じにくくなり、金属間化合物Ｘ１の発生を抑えることができる。
また、付随的な効果として、アルミニウム合金板（６ａ）側の発熱を抑えることで、陰極側電極５へのアルミニウム合金板（６ａ）への溶着を抑えることができる。これにより、スポット溶接の連続打点性が向上し、生産性の向上も図ることができる。
よって、異種板材のスポット溶接方法において、直流型スポット溶接機を用いることにより発熱効率を高めつつ、軟鋼板（８ａ）と高張力鋼板（１０ａ）とアルミニウム合金板（６ａ）を重ね合わせ接合することで、必要電流値を抑えつつも、アルミニウム合金板（６ａ）と軟鋼板（８ａ）との間の界面に生成される金属間化合物Ｘ１を発生を抑えて、十分な接合力を発揮できる。
As a result, a total of three aluminum alloy plates (6a), mild steel plates (8a), and high-tensile steel plates (10a) are brought into contact with the cathode-
For this reason, the heat generating center P moves to the side of the high-tensile steel plate (10a) with which the
Further, as an incidental effect, by suppressing the heat generation on the aluminum alloy plate (6a) side, welding to the aluminum alloy plate (6a) on the
Therefore, in the spot welding method of different kinds of plate materials, the soft steel plate (8a), the high-tensile steel plate (10a) and the aluminum alloy plate (6a) are overlap-joined while increasing the heat generation efficiency by using a direct current spot welding machine. Thus, while suppressing the required current value, generation of the intermetallic compound X1 generated at the interface between the aluminum alloy plate (6a) and the mild steel plate (8a) can be suppressed, and sufficient bonding strength can be exhibited.
特に、この実施形態では、アルミニウム合金板（６ａ）側が亜鉛メッキ層を備えた軟鋼板（８ａ）であり、陽極側電極４側が高張力鋼板（１０ａ）であるスポット溶接方法である。
これにより、スポット溶接の発熱中心Ｐを、より確実に、アルミニウム合金板（６ａ）から離れた高張力鋼板（１０ａ）側に発生させて、アルミニウム合金板（６ａ）側の局所的な溶融を防ぐことができる。
また、軟鋼板（８ａ）が亜鉛メッキ層を備えていることにより、軟鋼板（８ａ）の表面には酸化皮膜が形成されないため、アルミニウム合金板（６ａ）と軟鋼板（８ａ）との境界には、不純物が混入しにくく、金属間化合物Ｘ１の性質を一定のものにでき、接合力を安定して確保することができる。
よって、アルミニウム合金板（６ａ）と軟鋼板（８ａ）との間の金属間化合物Ｘ１の発生をより抑制することができ、より確実に、接合力を高めることができる。
In particular, this embodiment is a spot welding method in which the aluminum alloy plate (6a) side is a mild steel plate (8a) provided with a galvanized layer, and the
Thereby, the heat generation center P of spot welding is more reliably generated on the high-tensile steel plate (10a) side away from the aluminum alloy plate (6a) to prevent local melting on the aluminum alloy plate (6a) side. be able to.
In addition, since the mild steel plate (8a) includes the galvanized layer, an oxide film is not formed on the surface of the mild steel plate (8a), so that the boundary between the aluminum alloy plate (6a) and the mild steel plate (8a) is formed. Can prevent impurities from being mixed in, can make the properties of the intermetallic compound X1 constant, and can ensure a stable bonding force.
Therefore, generation | occurrence | production of the intermetallic compound X1 between an aluminum alloy plate (6a) and a mild steel plate (8a) can be suppressed more, and joining force can be improved more reliably.
また、この実施形態では、アルミニウム合金板（６ａ）がルーフパネル６であり、亜鉛メッキ層を備えた軟鋼板（８ａ）がルーフサイドレール７のアウターパネル８であり、高張力鋼板（１０）が、ルーフレールレインフォースメント１０であるスポット溶接方法である。
これにより、車体側の要求を達成する適切な板組みとすることができる。
すなわち、アルミニウム合金板（６ａ）では車体の軽量化が図れ、軟鋼板（８ａ）ではプレスの成形性が向上し、亜鉛メッキ層では耐食性が向上すると共に、高張力鋼板（１０ａ）では車体の剛性向上を図ることができるからである。
In this embodiment, the aluminum alloy plate (6a) is the
Thereby, it can be set as the suitable board assembly which achieves the request | requirement of the vehicle body side.
That is, the aluminum alloy plate (6a) can reduce the weight of the vehicle body, the mild steel plate (8a) improves the press formability, the galvanized layer improves the corrosion resistance, and the high strength steel plate (10a) improves the vehicle body rigidity. This is because improvement can be achieved.
よって、車体側の様々な要求を達成しつつも、金属間化合物Ｘ１の発生を抑制して、アルミニウム合金板（６ａ）と軟鋼板（８ａ）との接合力を高めることができる。
なお、亜鉛メッキ層は、前述の合金化亜鉛メッキに限らず、単に溶融亜鉛メッキ層でもよく、亜鉛合金メッキ層でもよい。
Therefore, it is possible to increase the bonding force between the aluminum alloy plate (6a) and the mild steel plate (8a) by suppressing the generation of the intermetallic compound X1 while achieving various requirements on the vehicle body side.
The galvanized layer is not limited to the alloyed galvanized layer described above, and may be simply a hot dip galvanized layer or a zinc alloy plated layer.
以上、この発明の構成と前述の実施形態との対応において、
この発明の鋼板は、実施形態の軟鋼板（８ａ）と高張力鋼板（１０ａ）に対応し、
以下、同様に、
車体の外板は、ルーフパネル６、アウターパネル８に対応し、
車体の補強板は、ルーフレールレインフォースメント１０に対応するも、
この発明は、前述の実施形態に限定されるものではなく、あらゆる異種板材のスポット溶接方法に適用する実施形態を含むものである。
As described above, in the correspondence between the configuration of the present invention and the above-described embodiment,
The steel plate of this invention corresponds to the mild steel plate (8a) and the high-tensile steel plate (10a) of the embodiment,
Similarly,
The outer plate of the car body corresponds to the
The car body reinforcement plate corresponds to the
The present invention is not limited to the above-described embodiment, but includes an embodiment applied to a spot welding method for all kinds of different plate materials.
例えば、高張力鋼板二枚とアルミニウム合金板一枚を接合する場合や、軟鋼板二枚とアルミニウム合金板一枚を接合する場合などに用いてもよい。また、接合部位もフロントフェンダーとフロントエプロンとエプロンレインフォースメントの接合部位や、ドアのアウターパネルとインナーパネルとドアレインフォースメントの接合部位などに用いてもよい。 For example, it may be used when two high-tensile steel plates and one aluminum alloy plate are joined, or when two mild steel plates and one aluminum alloy plate are joined. Moreover, you may use a junction part for the junction part of a front fender, a front apron, and an apron reinforcement, a junction part of the outer panel of an door, an inner panel, and a door reinforcement.
１…溶接ガン
４…陽極側電極
５…陰極側電極
６ａ…アルミニウム合金板
８ａ…軟鋼板
１０ａ…高張力鋼板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Welding
Claims (3)
アルミニウム合金板と重ねた二枚の鋼板とを重ね合わせて、
直流式抵抗スポット溶接機の陰極側電極をアルミニウム合金板に当接させる共に、
陽極側電極を鋼板に当接させて、
前記陽極側電極から前記陰極側電極に電流を通電することで、二枚の鋼板同士を溶接すると共にアルミニウム合金板と鋼板との境界を溶接する
異種板材のスポット溶接方法。 In the method of spot welding the electrical resistance by superimposing the aluminum alloy plate and the steel plate,
Laminate two steel plates stacked with an aluminum alloy plate,
While abutting the cathode side electrode of the DC resistance spot welder to the aluminum alloy plate,
The anode side electrode is brought into contact with the steel plate,
A spot welding method for dissimilar plate materials in which a current is passed from the anode side electrode to the cathode side electrode to weld two steel plates to each other and weld a boundary between the aluminum alloy plate and the steel plate.
アルミニウム合金板側が亜鉛メッキ層を備えた軟鋼板であり、
陽極側電極側が高張力鋼板である
請求項１記載の異種板材のスポット溶接方法。 The two steel plates are
The aluminum alloy plate side is a mild steel plate with a galvanized layer,
The spot welding method for dissimilar plate materials according to claim 1, wherein the anode side electrode side is a high-tensile steel plate.
前記高張力鋼板が、車体の補強板である
請求項２記載の異種板材のスポット溶接方法。 The mild steel plate provided with the aluminum alloy plate and the galvanized layer is an outer plate of a vehicle body,
The spot welding method for dissimilar plate materials according to claim 2, wherein the high-tensile steel plate is a reinforcing plate of a vehicle body.
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