JP2016059954A - Resistance spot welding method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、板材同士を接合するための抵抗スポット溶接方法に関する。 The present invention relates to a resistance spot welding method for joining plate materials together.
自動車を始めとする輸送用機械、産業用機械等は、複数の構造部品で構成される。多くの場合、構造部品の製造には、抵抗スポット溶接(以下、単に「スポット溶接」ともいう)が用いられる。 Transportation machines such as automobiles, industrial machines, and the like are composed of a plurality of structural parts. In many cases, resistance spot welding (hereinafter, also simply referred to as “spot welding”) is used to manufacture structural parts.
通常、スポット溶接は、以下のとおりに行われる。素材として板組を準備する。板組は、複数の金属の板材が積み重ねられた積層部を有する。次に、一対の電極によって板組の積層部を挟み込む。そして、その電極によって積層部を加圧しながら、電極間に電流を印加する。これにより、板組の積層部は、電極による加圧に伴って隣接する金属板同士が接触し、この接触領域に電流が流れる。その接触領域は電気抵抗による発熱により溶融し、これが凝固してナゲットが形成される。ナゲットの形成により、板組の金属板同士が接合されて繋ぎ合わされ、構造部品が製造される。 Usually, spot welding is performed as follows. Prepare a board as a material. The plate assembly has a stacked portion in which a plurality of metal plate materials are stacked. Next, the laminated portion of the plate assembly is sandwiched between the pair of electrodes. And an electric current is applied between electrodes, pressing the laminated part with the electrode. Thereby, the metal plate which adjoins the lamination | stacking part of a board assembly with the pressurization by an electrode, and an electric current flows into this contact area | region. The contact area is melted by heat generated by electric resistance, and this is solidified to form a nugget. By forming the nugget, the metal plates of the plate set are joined and joined together, and a structural component is manufactured.
近年、特に輸送用機械において、車体の軽量化が推進され、車体を構成する構造部品の軽量化が強く求められる。このため、構造部品には、鋼系材料(例:普通鋼(軟鋼))とアルミニウム(Al)系材料(例:Al、Al合金)等といったように、異種の金属材料を組み合わせた構造が採用される場合がある。この場合、複数の異種材料の板材が積層され、スポット溶接によって接合される。 In recent years, especially in transportation machines, the weight reduction of the vehicle body has been promoted, and the weight reduction of the structural parts constituting the vehicle body has been strongly demanded. For this reason, structural parts are combined with different metal materials, such as steel-based materials (eg, ordinary steel (mild steel)) and aluminum (Al) -based materials (eg, Al, Al alloys). May be. In this case, a plurality of plate materials of different materials are laminated and joined by spot welding.
また、構造部品には、高張力鋼(いわゆるハイテン)と高張力鋼、高C(炭素)含有鋼と高C含有鋼、高張力鋼と高C含有鋼等といったように、同一又は同種の金属材料を組み合わせた構造が採用される場合がある。この場合、複数の同一材料又は同種材料の板材が積層され、スポット溶接によって接合される。 For structural parts, the same or similar metals such as high-tensile steel (so-called high-tensile) and high-tensile steel, high-C (carbon) -containing steel and high-C steel, high-tensile steel and high-C steel, etc. A structure combining materials may be employed. In this case, a plurality of plate materials of the same material or the same material are laminated and joined by spot welding.
前者のように、異種材料を組み合わせてスポット溶接により接合する場合、下記の問題がある。溶接部の接合界面に、脆弱な金属間化合物が生成する。一般に、金属間化合物の生成領域が厚くなると、金属間化合物そのもので又は金属間化合物と母材との界面で破断が生じ、溶接継手の品質が低下する。このため、同一材料で構成される溶接継手(例:軟鋼と軟鋼の溶接継手、AlとAlの溶接継手)と比較し、異種材料で構成される溶接継手の特性は低下する。ここでいう継手特性は、引張せん断強さ(Tensile Shear Strength:TSS)、十字引張強さ(Cross Tension Strength:CTS)等である。 As in the former case, when different materials are combined and joined by spot welding, there are the following problems. A brittle intermetallic compound is produced at the joint interface of the weld. In general, when the region where the intermetallic compound is generated becomes thick, fracture occurs in the intermetallic compound itself or at the interface between the intermetallic compound and the base material, and the quality of the welded joint decreases. For this reason, compared with a welded joint made of the same material (eg, welded joint of mild steel and mild steel, welded joint of Al and Al), the characteristics of the welded joint made of different materials are deteriorated. The joint characteristics here are tensile shear strength (TSS), cross tension strength (CTS), and the like.
また、後者のように、同一材料又は同種材料を組み合わせてスポット溶接により接合する場合、下記の問題がある。溶接金属が著しく硬化して脆くなり、十分な継手特性が得られないことがある。この傾向は、特に、合金元素を多く含有する高張力鋼同士のスポット溶接、高C含有鋼同士のスポット溶接、又は高張力鋼と高C含有鋼のスポット溶接で顕在化する。また、将来的には、Cを更に多く含有する鋼材のスポット溶接が必要になると予想される。その場合は、溶接金属の硬化に伴う脆弱な組織の生成が促進し、継手品質の低下が一層顕在化する。 Moreover, like the latter, when combining the same material or the same kind of materials by spot welding, there are the following problems. The weld metal may harden and become brittle, and sufficient joint characteristics may not be obtained. This tendency is manifested particularly in spot welding between high-tensile steels containing a large amount of alloy elements, spot welding between high-C steels, or spot welding between high-tensile steels and high-C steels. In the future, it is expected that spot welding of a steel material containing more C will be required. In that case, the formation of a fragile structure accompanying the hardening of the weld metal is promoted, and the deterioration of the joint quality becomes more obvious.
特開平7−328774号公報(特許文献1)及び特開2003−236673号公報(特許文献2)は、異種材料をスポット溶接によって接合する従来技術を開示する。これらの特許文献1及び2に開示されるスポット溶接方法では、鋼系材料、アルミニウム系材料及び鋼系材料の各板材を順に積み重ねて積層し、この積層部を電極によって挟み込み、そのまま強力に加圧しながら電極間に電流を印加する。これにより、板材同士の接触領域において、内層のAl系材料が先ず溶融し、溶融したAl系材料が外側に排出される。その結果、最外層の鋼系材料同士が接触し、その接触領域で鋼系材料同士がスポット溶接により接合される。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-328774 (Patent Document 1) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-236673 (Patent Document 2) disclose conventional techniques for joining dissimilar materials by spot welding. In the spot welding methods disclosed in these
特許文献1及び2に開示されるスポット溶接方法では、内層の材料を先ず溶融させて排出することが不可欠である。このため、内層に外層よりも融点の低い材料を配置し、しかもその融点の差が著しく大きいことが必須になる。したがって、内層と外層に用いる材料の組み合わせが限定される。
In the spot welding methods disclosed in
また、特許文献1及び2に開示されるスポット溶接方法では、内層の材料が抵抗発熱によって溶融しなければならない。このため、内層の材料は導電性を有することが不可欠である。したがって、例えば、プラスチック、セラミックス等のような非導電性材料の板材を接合することは困難である。塗装された金属板のように絶縁被膜を有する導電性材料の板材を接合することも困難である。
In the spot welding methods disclosed in
本発明の目的は、次の特性を有する抵抗スポット溶接方法を提供することである:
・材料の組み合わせを問わず、スポット溶接を行えること;
・十分な継手特性が得られること。
The object of the present invention is to provide a resistance spot welding method having the following characteristics:
・ Spot welding is possible regardless of the combination of materials;
-Sufficient joint characteristics can be obtained.
本発明の一実施形態による抵抗スポット溶接方法は、
板材同士を接合するためのスポット溶接方法であって、
少なくとも3層に板材が積み重ねられた積層部を含む板組を準備する準備工程と、
前記板組の前記積層部を一対の電極によって挟み込み、前記積層部を前記電極によって加圧しながら前記電極間に電流を印加して、前記積層部に抵抗スポット溶接を施す溶接工程と、を含む。
前記準備工程では、前記積層部として、最外層に互いに同一又は同種の金属の板材を配置するとともに、内層に前記最外層の板材の材料とは異種の材料の板材であって貫通穴を有する板材を配置する。
前記溶接工程では、前記内層の板材における前記貫通穴の位置と前記電極の位置を一致させた状態で抵抗スポット溶接を施す。
A resistance spot welding method according to an embodiment of the present invention includes:
A spot welding method for joining plate materials,
A preparation step of preparing a plate assembly including a laminated portion in which plate materials are stacked in at least three layers;
A welding step of sandwiching the laminated portion of the plate assembly between a pair of electrodes, applying a current between the electrodes while pressing the laminated portion with the electrodes, and performing resistance spot welding on the laminated portion.
In the preparatory step, the same or the same kind of metal plate material is arranged in the outermost layer as the laminated portion, and the plate material of the material different from the material of the outermost layer plate material in the inner layer and having a through hole Place.
In the welding step, resistance spot welding is performed in a state where the position of the through hole and the position of the electrode in the inner layer plate material are matched.
このスポット溶接方法の場合、前記最外層の板材及び前記内層の板材のうち、いずれか一方の板材の材料が鋼系材料であり、他方の板材の材料がアルミニウム系材料である構成とすることができる。 In the case of this spot welding method, the material of either one of the outermost plate material and the inner layer plate material is a steel material, and the other plate material is an aluminum material. it can.
上記のいずれのスポット溶接方法も、前記内層の板材の材料が非導電性材料又は絶縁被膜を有した導電性材料である構成とすることができる。 Any of the above spot welding methods may be configured such that the plate material of the inner layer is a non-conductive material or a conductive material having an insulating film.
上記のいずれのスポット溶接方法も、前記最外層の板材のうちのいずれか一方の板材が当て板である構成とすることができる。 Any of the above spot welding methods may have a configuration in which any one of the outermost plate members is a contact plate.
上記のいずれのスポット溶接方法も、前記内層の板材における前記貫通穴の輪郭形状が円形又は正方形であり、前記貫通穴の直径又は一辺の長さが目標のナゲット径よりも大きいことが好ましい。 In any of the above spot welding methods, it is preferable that a contour shape of the through hole in the plate material of the inner layer is a circle or a square, and the diameter or the length of one side of the through hole is larger than a target nugget diameter.
上記のいずれのスポット溶接方法も、前記最外層の板材の各厚みが3.0mm以下であり、前記内層の板材の全体の厚みが2.4mm以下であることが好ましい。 In any of the above spot welding methods, it is preferable that the thickness of the outermost layer plate material is 3.0 mm or less, and the total thickness of the inner layer plate material is 2.4 mm or less.
本発明の抵抗スポット溶接方法は、下記の顕著な効果を有する:
・材料の組み合わせを問わず、スポット溶接を行えること;
・十分な継手特性が得られること。
The resistance spot welding method of the present invention has the following significant effects:
・ Spot welding is possible regardless of the combination of materials;
-Sufficient joint characteristics can be obtained.
本発明の一実施形態によるスポット溶接方法は、板材同士を接合するために用いられ、準備工程と、溶接工程と、を含む。準備工程は、少なくとも3層に板材が積み重ねられた積層部を含む板組を準備する工程である。溶接工程は、板組の積層部を一対の電極によって挟み込み、積層部を電極によって加圧しながら電極間に電流を印加して、積層部に抵抗スポット溶接を施す工程である。準備工程では、板組の積層部として、最外層に互いに同一又は同種の金属の板材を配置するとともに、内層に貫通穴を有する板材を配置する。溶接工程では、内層の板材における貫通穴の位置と電極の位置を一致させた状態で抵抗スポット溶接を施す。 The spot welding method by one Embodiment of this invention is used in order to join plate materials, and includes a preparation process and a welding process. The preparation step is a step of preparing a plate set including a laminated portion in which plate materials are stacked in at least three layers. The welding step is a step of performing resistance spot welding on the laminated portion by sandwiching the laminated portion of the plate assembly with a pair of electrodes and applying a current between the electrodes while pressing the laminated portion with the electrodes. In the preparation step, the same or the same type of metal plate material is arranged in the outermost layer as the laminated portion of the plate assembly, and the plate material having a through hole is arranged in the inner layer. In the welding process, resistance spot welding is performed in a state in which the positions of the through holes and the positions of the electrodes in the inner layer plate material are matched.
以下に、本実施形態による抵抗スポット溶接方法について、具体的な態様を説明する。 Below, a specific aspect is demonstrated about the resistance spot welding method by this embodiment.
図1A〜図1Eは、本実施形態の抵抗スポット溶接方法の手順を模式的に示す断面図である。これらの図中、図1Aは、積み重ねられる前の板材を示す。図1Bは、板材が積み重ねられた積層部についての溶接前の状態を示す。図1Cは、溶接中期の状態を示す。図1Dは、溶接終期の状態を示す。図1Eは、溶接完了後の積層部を示す。 1A to 1E are cross-sectional views schematically showing the procedure of the resistance spot welding method of the present embodiment. In these drawings, FIG. 1A shows a plate material before being stacked. FIG. 1B shows a state before welding of the laminated portion in which the plate materials are stacked. FIG. 1C shows a state in the middle of welding. FIG. 1D shows a state at the end of welding. FIG. 1E shows the laminated portion after welding is completed.
本実施形態は、異種材料を組み合わせてスポット溶接により接合する場合を対象とする。以下では、鋼系材料(例:普通鋼(軟鋼))とAl系材料(例:Al、Al合金)を接合する場合を例示する。 This embodiment is intended for the case where different materials are combined and joined by spot welding. In the following, a case where a steel material (eg, ordinary steel (soft steel)) and an Al material (eg, Al, Al alloy) are joined will be exemplified.
素材として板組を準備する。図1A及び図1Bに示すように、板組は、3枚の板材1、2、3から構成され、これらの板材1、2、3が順に積み重ねられた3層構造の積層部10を含む。この積層部10において、最外層である第1層及び第3層の板材1、3の材料は、互いに同一で金属の鋼系材料である。これに対し、内層である第2層の板材2の材料は、第1層及び第3層の板材1、3の材料(鋼系材料)とは異種で金属のAl系材料である。
Prepare a board as a material. As shown in FIGS. 1A and 1B, the plate assembly includes three
つまり、Al系材料の第2層の板材2が鋼系材料の第1層及び第3層の板材1、3の間に挟み込まれる。第2層の板材2には、予め貫通穴2aが設けられる。この貫通穴2aの輪郭形状は、円形であっても、正方形であってもよい。実用的には、貫通穴2aは円形である。
That is, the
同一材料(鋼系材料)である第1層及び第3層(最外層)の板材1、3のうち、第3層の板材3は、当て板であり、構造部品の本質的な形状を形成するものではない。すなわち、当て板でない第1層の板材1と第2層の板材2が、構造部品の本質的な形状を形成する。準備工程では、このような構成の積層部10を含む板組を準備する。
Of the first and third layer (outermost layer)
準備工程を経た後、スポット溶接による溶接工程に移行する。溶接工程では、先ず、板組の積層部10を一対の電極20、20によって挟み込む。その際、図1Bに示すように、第2層(内層)の板材2に設けられた貫通穴2aの位置と電極20、20の位置を一致させた状態にする。続いて、電極20、20によって積層部10を加圧する。これにより、図1Cに示すように、第1層及び第3層(最外層)の板材1、3が変形し、第2層(内層)の板材2における貫通穴2aの領域で互いに接触した状態になる。
After passing through the preparation process, the process proceeds to a welding process by spot welding. In the welding process, first, the
更に、電極20、20によって積層部10を加圧しながら、電極20、20間に電流を印加する。これにより、第1層及び第3層(最外層)の板材1、3の接触領域に電流が流れる。その接触領域は抵抗発熱により溶融して凝固し、図1Dに示すように、ナゲット4が形成される。ナゲット4の周囲では、接触する第1層及び第3層(最外層)の板材1、3同士が圧接される。
Furthermore, a current is applied between the
また、上記の溶接工程において、第1層及び第3層(最外層)の板材1、3が互いに接触する以前に、電極20、20間に電流を印加するように変更することもできる。この場合、先ず、第1層及び第3層(最外層)の板材1、3は、第2層(内層)の板材2における貫通穴2aの周囲の環状領域で第2層の板材2と接触した状態になる。このため、第1層及び第3層の板材1、3と第2層の板材2との環状接触領域に電流が流れる。これにより、その環状領域が発熱するため、その環状領域内及びその近傍の領域で第1層及び第3層の板材1、3が軟化する。更に、電極20、20間に電流を印加しながら、電極20、20による積層部10の加圧を続けると、軟化した第1層及び第3層(最外層)の板材1、3が変形し、第2層(内層)の板材2における貫通穴2aの領域で互いに接触した状態になる(図1C参照)。これにより、第1層及び第3層(最外層)の板材1、3の接触領域にも電流が流れ、最終的にナゲット4が形成される(図1D参照)。
Further, in the above-described welding process, before the first layer and the third layer (outermost layer)
このようにして積層部10がスポット溶接により接合され、構造部品が製造される(図1E参照)。スポット溶接では、鋼系材料である最外層(第1層及び第3層)の板材1、3同士が、Al系材料である内層(第2層)の板材2における貫通穴2aを介して接合される。この接合により、積層部10は、内層の板材2が最外層の板材1、3同士の間で強力に挟み込まれた状態になる。
Thus, the
このように、本実施形態のスポット溶接方法によれば、鋼系材料とAl系材料という異種材料を組み合わせて接合することができる。また、スポット溶接による実質的な接合は、同一材料の鋼系材料である最外層(第1層及び第3層)の板材1、3同士で行われるため、接合界面に金属間化合物が生成しない。このため、脆弱な金属間化合物の生成に伴う破断が生じないことから、十分な継手特性を得ることができる。
Thus, according to the spot welding method of the present embodiment, it is possible to join by combining different materials such as a steel-based material and an Al-based material. Moreover, since substantial joining by spot welding is performed between the
上記した本実施形態のスポット溶接方法において、最外層である第1層及び第3層の板材1、3の材料と、内層である第2層の板材2の材料は、入れ替えることも可能である。すなわち、第1層及び第3層の板材1、3の材料をAl系材料とし、第2層の板材2の材料を鋼系材料とすることが可能である。
In the spot welding method of the present embodiment described above, the materials of the first and third
また、最外層(第1層及び第3層)の板材1、3の材料が互いに同一の金属材料であり、内層(第2層)の板材2の材料が最外層の板材1、3の材料とは異種である限り、それらの材料に限定はない。もっとも、最外層の板材1、3の材料は、互いに同一であることに限らず、互いに同種の金属材料であっても構わない。ここで、同種の金属材料とは、化学組成において最も含有量の多い元素が同一である金属材料を意味する。異種の材料とは、化学組成において最も含有量の多い元素が異なる材料を意味する。
Further, the materials of the outermost layer (first layer and third layer)
例えば、鋼系材料でいうと、軟鋼と、高張力鋼と、高C含有鋼等は、同種の金属材料である。その他に、α系(フェライト系)ステンレス鋼と、γ系(オーステナイト系)ステンレス鋼、TWIP(双晶誘起塑性: TWinning-Induced Plasticity)鋼等も、同種の金属材料である。Al系材料でいうと、Alと、Al合金等は、同種の金属材料である。 For example, in terms of steel materials, mild steel, high-tensile steel, high C-containing steel, and the like are the same kind of metal material. In addition, α-based (ferritic) stainless steel, γ-based (austenitic) stainless steel, TWIP (Twinning-Induced Plasticity) steel, and the like are also the same type of metal material. In terms of Al-based materials, Al and Al alloys are the same kind of metal materials.
また、内層(第2層)の板材2の材料は、Al系材料に代えて非導電性材料であっても構わない。スポット溶接による実質的な接合は、金属材料である最外層(第1層及び第3層)の板材1、3同士で行われるため、内層の板材2の特性として導電性は必須でないからである。例えば、内層の板材2には、軽量で高強度な炭素繊維強化プラスチック(CFRP:Carbon-Fiber-Reinforced Plastic)等の材料を採用することができる。その他に、セラミックス等を採用することができる。
The material of the inner layer (second layer)
下記の表1に、第1層(最外層)の板材1の材料、内層の板材2の材料、及び第3層(最外層)の板材3の材料の組み合わせの一例を示す。
Table 1 below shows an example of a combination of the material of the
上記した本実施形態のスポット溶接方法において、最外層(第1層及び第3層)の板材1、3のうち、第3層の板材3に代えて第1層の板材1を当て板にしてもよい。もっとも、最外層の板材1、3のうちの一方の板材1、3を必ずしも当て板にする必要はない。すなわち、最外層の板材1、3の両方と内層(第2層)の板材2が構造部品の本質的な形状を形成するものであっても構わない。
In the spot welding method of the present embodiment described above, out of the outermost layer (first layer and third layer)
板組の積層部10は、少なくとも3層に板材が積み重ねられたものであればよい。すなわち、内層が複数枚の板材を積み重ねられた構成でも構わない。この場合、内層の板材の全てに同軸上に貫通穴を設ければよい。
The
ここで、上記した本実施形態のスポット溶接方法において、最外層(第1層及び第3層)の板材1、3の各厚みは、構造部品の設計仕様に応じて設定される。例えば、最外層の板材1、3の各厚みは、実用的には、0.3mm〜3.0mmである。その厚みが薄過ぎると、強度を確保することができない。このため、その厚みの好ましい下限は、0.3mmであり、より好ましくは0.5mmである。一方、その厚みが厚過ぎると、スポット溶接時に電極からの加圧による変形が困難になり、最外層の板材1、3同士の接触が不十分になる。このため、その厚みの好ましい上限は、3.0mmであり、より好ましくは2.0mmであり、更に好ましくは1.6mmである。
Here, in the above-described spot welding method of the present embodiment, the thicknesses of the
また、内層(第2層)の板材2の厚み(内層が2層以上の場合は内層全体の厚み)は、最外層(第1層及び第3層)の板材1、3の各厚みに関連し、構造部品の設計仕様に応じて設定される。例えば、内層の板材2の全体の厚みは、実用的には、0.3mm〜2.4mmである。その厚みが薄過ぎると、強度を確保することができない。このため、その厚みの好ましい下限は、0.3mmであり、より好ましくは0.5mmである。一方、その厚みが厚過ぎると、スポット溶接時に電極からの加圧による最外層の板材1、3の変形量が過大になり、最外層の板材1、3同士の接触が不十分になる。このため、その厚みの好ましい上限は、2.4mmであり、より好ましくは1.8mmであり、更に好ましくは1.2mmである。
In addition, the thickness of the inner layer (second layer) plate 2 (the thickness of the entire inner layer when the inner layer is two or more) is related to the thickness of the outermost layers (first layer and third layer) of the
スポット溶接に用いられる電極20、20は、DR(ドームラジアス)型、CF(センターフラット)型、及びSR(シングルアール)型のいずれでもよい。DR型電極は、先端部がドーム状に突出した概ね円柱形状であって、その先端面が曲率半径の大きい凸曲面に形成されたものである。CF型電極は、先端部が円錐台状に突出した概ね円柱形状であって、その先端面が平坦面に形成されたものである。SR型電極は、概ね円柱形状であって、その先端面が一定の曲率半径の凸曲面に形成されたものである。
ここで、上記した本実施形態のスポット溶接方法において、内層(第2層)の板材2に設けられた貫通穴2aの直径は、目標のナゲット径よりも大きいことが好ましい。その理由を以下に示す。
Here, in the spot welding method of the present embodiment described above, the diameter of the through
一般に、スポット溶接によって構造部品を製造するにあたり、設計仕様により、目標のナゲット径(ナゲットの直径)NDaimが定められる。すなわち、スポット溶接によって形成されるナゲットは、目標のナゲット径NDaim以上であることが要求される。目標のナゲット径NDaimは、電極本体の直径Dよりも小さい。 Generally, when manufacturing a structural part by spot welding, a target nugget diameter (nugget diameter) ND aim is determined according to design specifications. That is, the nugget formed by spot welding is required to be not less than the target nugget diameter ND aim . The target nugget diameter ND aim is smaller than the diameter D of the electrode body.
通常、目標のナゲット径NDaimは、接合対象の板材の厚みt[mm]を指標とし、X√t[mm]で表される。その係数Xは、設計仕様により定められる。目標のナゲット径NDaimは、例えば5√tとされる。 Usually, the target nugget diameter ND aim is represented by X√t [mm] with the thickness t [mm] of the plate material to be joined as an index. The coefficient X is determined by design specifications. The target nugget diameter ND aim is, for example, 5√t.
これに対し、本実施形態のスポット溶接方法では、ナゲット4は、最外層(第1層及び第3層)の板材1、3の接触領域、すなわち、内層(第2層)の板材2における貫通穴2aの領域に形成される。したがって、目標のナゲット径NDaim以上のナゲット4を形成するために、貫通穴2aの直径(貫通穴が円形である場合)又は一辺の長さ(貫通穴が正方形である場合)は、目標のナゲット径NDaimよりも大きくする必要がある。より安全には、貫通穴2aの直径又は一辺の長さは、電極本体の直径D以上とすればよい。
On the other hand, in the spot welding method of this embodiment, the nugget 4 penetrates through the contact region of the outermost layer (first layer and third layer)
ただし、貫通穴2aの直径又は一辺の長さがあまりに大きいと、外層(第1層及び第3層最)の板材1、3同士の接合による内層(第2層)の板材2の挟み込みが不十分になる。このため、その貫通穴2aの直径又は一辺の長さは、電極本体の直径Dの2.5倍以下であることが好ましい。
However, if the diameter or the length of one side of the through
本発明の効果を確認するため、前記図1A〜図1Eに示す本実施形態のスポット溶接方法を適用し、溶接試験を実施した。試験用の板材として、厚みが0.6mmである非めっき軟鋼の板材(以下、「鋼板」ともいう)、及び厚みが1.2mmである6000系(Al−Mg−Si系)Al合金の板材(以下、「Al板」ともいう)を多数準備した。鋼板及びAl板の幾つかには、クランクプレスを用いて、直径が16mmの貫通穴を形成した。 In order to confirm the effects of the present invention, the spot welding method of the present embodiment shown in FIGS. 1A to 1E was applied, and a welding test was performed. Non-plated mild steel plate material (hereinafter also referred to as “steel plate”) having a thickness of 0.6 mm and a 6000 series (Al—Mg—Si based) Al alloy plate material having a thickness of 1.2 mm as test plate materials (Hereinafter also referred to as “Al plate”). In some of the steel plates and Al plates, through holes having a diameter of 16 mm were formed using a crank press.
本発明例1として、穴なしAl板、穴有り鋼板、及び穴なしAl板を順に積み重ねた3層構造の板組を準備し、スポット溶接を行った。本発明例2として、穴なし鋼板、穴有りAl板、及び穴なし鋼板を順に積み重ねた3層構造の板組を準備し、スポット溶接を行った。比較例として、穴なしAl板、及び穴なし鋼板を順に積み重ねた2層構造の板組を準備し、スポット溶接を行った。 As Example 1 of the present invention, a plate assembly having a three-layer structure in which a holeless Al plate, a holed steel plate, and a holeless Al plate were sequentially stacked was prepared, and spot welding was performed. As Invention Example 2, a plate assembly having a three-layer structure in which a steel plate without holes, an Al plate with holes, and a steel plate without holes was sequentially stacked was prepared, and spot welding was performed. As a comparative example, a plate assembly having a two-layer structure in which a holeless Al plate and a holeless steel plate were sequentially stacked was prepared, and spot welding was performed.
それぞれのスポット溶接では、溶接電流を種々変更した。共通する溶接条件は下記のとおりである。
・溶接機:単相交流電源のエアー加圧式スポット溶接機
・電極:DR型電極(先端面の直径:φ6mm、先端面の曲率半径:R40mm、本体直径:φ16mm)
・加圧力:400kgf(=3.92kN)
・通電時間:14cycle(1cycleは1/60秒を意味する。)
In each spot welding, the welding current was changed variously. Common welding conditions are as follows.
・ Welding machine: Air pressure spot welding machine with single-phase AC power source ・ Electrode: DR type electrode (tip surface diameter: φ6 mm, radius of curvature of tip surface: R40 mm, body diameter: φ16 mm)
・ Pressure: 400kgf (= 3.92kN)
Energizing time: 14 cycles (1 cycle means 1/60 second)
スポット溶接を行った後の各板組について、継手特性を評価した。継手特性の評価は、JIS Z3136に準拠した引張せん断強さ(TSS)で行った。下記の表2に試験条件と試験結果を示す。 Joint characteristics were evaluated for each plate assembly after spot welding. Evaluation of joint characteristics was performed by tensile shear strength (TSS) based on JIS Z3136. Table 2 below shows test conditions and test results.
図2は、実施例の試験結果を示す図である。表2及び図2に示す結果から、本発明例1及び2は、比較例と比べて、安定してTSSを確保できることがわかった。また、本発明例1及び2では、スポット溶接時に電極と板材との間で溶着が発生しなかった。このため、本発明例1及び2の溶接条件に従えば、実操業で電極が抜け落ちるようなトラブルは発生せず、円滑な操業を行えることがわかった。 FIG. 2 is a diagram showing test results of the examples. From the results shown in Table 2 and FIG. 2, it was found that Examples 1 and 2 of the present invention can secure TSS stably as compared with the comparative example. In Invention Examples 1 and 2, no welding occurred between the electrode and the plate during spot welding. For this reason, according to the welding conditions of Examples 1 and 2 of the present invention, it was found that troubles such as the electrode falling off during actual operation did not occur and smooth operation could be performed.
本発明は、あらゆる材料のスポット溶接に有効に利用できる。 The present invention can be effectively used for spot welding of all materials.
1:第1層(最外層)の板材、 2:第2層(内層)の板材、
2a:貫通穴、 3:第3層(最外層)の板材、 4:ナゲット、
10:板組の積層部、 20:電極
1: plate material of the first layer (outermost layer), 2: plate material of the second layer (inner layer),
2a: through hole, 3: plate material of third layer (outermost layer), 4: nugget,
10: Laminate part of plate assembly, 20: Electrode
Claims (6)
少なくとも3層に板材が積み重ねられた積層部を含む板組を準備する準備工程と、
前記板組の前記積層部を一対の電極によって挟み込み、前記積層部を前記電極によって加圧しながら前記電極間に電流を印加して、前記積層部に抵抗スポット溶接を施す溶接工程と、を含み、
前記準備工程では、前記積層部として、最外層に互いに同一又は同種の金属の板材を配置するとともに、内層に前記最外層の板材の材料とは異種の材料の板材であって貫通穴を有する板材を配置し、
前記溶接工程では、前記内層の板材における前記貫通穴の位置と前記電極の位置を一致させた状態で抵抗スポット溶接を施す、抵抗スポット溶接方法。 A resistance spot welding method for joining plate materials,
A preparation step of preparing a plate assembly including a laminated portion in which plate materials are stacked in at least three layers;
A welding step of sandwiching the laminated portion of the plate set by a pair of electrodes, applying a current between the electrodes while pressing the laminated portion with the electrodes, and performing resistance spot welding on the laminated portion,
In the preparation step, the same or the same kind of metal plate material is disposed in the outermost layer as the laminated portion, and a plate material of a material different from the material of the outermost layer plate material in the inner layer and having a through hole And place
A resistance spot welding method in which, in the welding step, resistance spot welding is performed in a state where the position of the through hole and the position of the electrode in the inner layer plate material are matched.
前記最外層の板材及び前記内層の板材のうち、いずれか一方の板材の材料が鋼系材料であり、他方の板材の材料がアルミニウム系材料である、抵抗スポット溶接方法。 The resistance spot welding method according to claim 2,
A resistance spot welding method in which one of the plate material of the outermost layer and the plate material of the inner layer is a steel material, and the material of the other plate material is an aluminum material.
前記内層の板材の材料が非導電性材料又は絶縁被膜を有した導電性材料である、抵抗スポット溶接方法。 The resistance spot welding method according to claim 1 or 2,
The resistance spot welding method, wherein the material of the inner layer plate material is a non-conductive material or a conductive material having an insulating film.
前記最外層の板材のうちのいずれか一方の板材が当て板である、抵抗スポット溶接方法。 The resistance spot welding method according to any one of claims 1 to 3,
The resistance spot welding method, wherein any one of the outermost plate members is a contact plate.
前記内層の板材における前記貫通穴の輪郭形状が円形又は正方形であり、前記貫通穴の直径又は一辺の長さが目標のナゲット径よりも大きい、抵抗スポット溶接方法。 The resistance spot welding method according to any one of claims 1 to 4,
The resistance spot welding method, wherein a contour shape of the through hole in the inner layer plate is circular or square, and a diameter or a side length of the through hole is larger than a target nugget diameter.
前記最外層の板材の各厚みが3.0mm以下であり、前記内層の板材の全体の厚みが2.4mm以下である、抵抗スポット溶接方法。
A resistance spot welding method according to any one of claims 1 to 5,
The resistance spot welding method in which each thickness of the plate material of the outermost layer is 3.0 mm or less, and the total thickness of the plate material of the inner layer is 2.4 mm or less.
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