JP2019171464A - Stud welding method and joining body - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コンデンサースタッド溶接により鋼板とスタッドを接合するスタッド溶接方法に関する。 The present invention relates to a stud welding method for joining a steel plate and a stud by capacitor stud welding.
コンデンサースタッド溶接は、コンデンサーに蓄えられた電気を極めて短時間（約１０ｍｓｅｃ）のうちに放電して被溶接物と溶接物（スタッド）との間にアークを発生させたのち圧着することにより瞬時に両者を接合する方法であり、自動車、船舶、電機機器等の分野で広く利用されている。この場合、被溶接物を陽極としスタッドを陰極とする方法、または、その逆に被溶接物を陰極としスタッドを陽極とする方法のいずれもが用いられている。 Capacitor stud welding instantly discharges electricity stored in a capacitor within an extremely short time (about 10 msec), generates an arc between the work piece and the welded material (stud), and then presses and bonds them instantaneously. It is a method of joining the two, and is widely used in the fields of automobiles, ships, electrical equipment and the like. In this case, either a method in which the workpiece is an anode and a stud as a cathode, or a method in which the workpiece is a cathode and a stud is an anode is used.
例えば、特許文献１には、コンデンサースタッド溶接方法において、被溶接物を陰極とし、溶接物を陽極とする電源配置をとり、かつアーク発生時間を０．１〜２．５ｍｓｅｃとし、溶込み深さを被溶接物板厚の１％以上２５％以下とするスタッド溶接方法が開示されている。このスタッド溶接方法によれば、溶接継手強度を確保するだけでなく、被溶接物への熱影響を軽減して熱変形を抑制することができるとされている。 For example, in Patent Document 1, in the capacitor stud welding method, a power supply arrangement is adopted in which the work to be welded is a cathode, the weld is an anode, the arc generation time is 0.1 to 2.5 msec, and the penetration depth is Discloses a stud welding method in which the thickness is 1% to 25% of the workpiece thickness. According to this stud welding method, it is said that not only the strength of the welded joint is ensured, but also the thermal influence on the work piece can be reduced to suppress thermal deformation.
鋼板を被溶接物としてスタッド溶接するのであれば、被溶接物とスタッドの間に電圧を印加することによりアークを発生させることができる。しかし、被溶接物としてめっき鋼板を用いたい場合は、単にめっき鋼板の被溶接物とスタッドの間に電圧を印加しただけではアークが発生しないことがある。 If the steel plate is stud-welded as a workpiece, an arc can be generated by applying a voltage between the workpiece and the stud. However, when it is desired to use a plated steel sheet as the workpiece, an arc may not be generated simply by applying a voltage between the workpiece of the plated steel sheet and the stud.
これは、めっき鋼板の表面に、耐食性や耐カジリ性を向上させることを目的とした無機系皮膜または有機系樹脂皮膜が形成されており、それらの皮膜が絶縁性である場合に、めっき鋼板とスタッドの間に電圧を印加してもその絶縁性皮膜が通電を阻害するためにスタッド溶接が行えなかったり、溶接できても安定した接合強度が得られないことがあった。 This is because the surface of the plated steel sheet is formed with an inorganic film or organic resin film for the purpose of improving corrosion resistance and galling resistance, and when these films are insulating, Even if a voltage is applied between the studs, the insulating coating inhibits the current flow, so that stud welding cannot be performed, or even if welding is performed, stable joint strength may not be obtained.
そこで、このような問題点を回避するため、めっき鋼板に対して接合強度が求められるスタッド溶接を行おうとする場合は、あらかじめ研削や切削等によりめっき層を除去する前処理を行ってめっき鋼板の基材が露出した部位を作り、その部位にスタッド溶接を行わざるを得なかった。そして、スタッド溶接後には、塗装等の補修作業を行わなければならず、多工程、高コストの原因となっていた。 Therefore, in order to avoid such problems, when trying to perform stud welding that requires bonding strength to the plated steel sheet, pre-treatment for removing the plating layer by grinding or cutting is performed in advance. A part where the base material was exposed was made and stud welding had to be performed on that part. And after stud welding, repair work, such as painting, had to be performed, which was a cause of multi-steps and high costs.
そこで本発明は、めっき鋼板に対しコンデンサースタッド溶接を行う場合に、あらかじめめっき層を除去する前処理を行わなくてもスタッド溶接を行うことが可能になる、省工程、低コストのスタッド溶接方法を提供する。 Therefore, the present invention provides a low-cost, low-cost stud welding method that enables stud welding without performing pretreatment for removing the plating layer in advance when performing capacitor stud welding on a plated steel sheet. provide.
発明者らは、鋼板が無機系皮膜または有機系樹脂皮膜を表面に有する鋼板であっても、その鋼板と接触させるスタッドの端面に突起を設けるとともに、その突起を介して鋼板とスタッドを接触させるときの面圧と、アークを発生させるために印加する電圧の組み合わせることによりスタッド溶接を行うことが可能であり、安定した接合強度も得られることを見出して本発明を完成した。具体的には次のとおりである。 The inventors have provided a protrusion on the end surface of the stud that is in contact with the steel plate, and makes the steel plate and the stud contact through the protrusion even if the steel plate is a steel plate having an inorganic coating or an organic resin coating on the surface. The present invention was completed by finding that stud welding can be performed by combining the surface pressure at the time and the voltage applied to generate the arc, and that stable joint strength can be obtained. Specifically, it is as follows.
［１］無機系皮膜または有機系樹脂皮膜を表面に有する鋼板とスタッドの端面を６０Ｎ／ｍｍ２以上の面圧で接触させつつ１００〜２００Ｖの電圧を印加して通電させ接合することを特徴とする鋼板のスタッド溶接方法。
［２］前記鋼板は、炭素鋼からなる基材の上に少なくともＺｎを含有するめっき層を配し、さらに前記スタッドと接触する表面に無機系皮膜または有機系樹脂皮膜を有することを特徴とする、［１］に記載の鋼板のスタッド溶接方法。
［３］鋼板とスタッドが溶接された接合体であって、鋼板は炭素鋼からなる基材の上に少なくともＺｎを含有するめっき層を配し、さらに前記スタッドと接触する表面に無機系皮膜または有機系樹脂皮膜を有することを特徴とする、鋼板とスタッドが溶接された接合体。
[1] It is characterized in that a steel plate having an inorganic coating or an organic resin coating on the surface and the end face of the stud are brought into contact with each other at a contact pressure of 60 N / mm 2 or more, and a voltage of 100 to 200 V is applied and joined. Steel plate stud welding method.
[2] The steel sheet is characterized in that a plated layer containing at least Zn is disposed on a substrate made of carbon steel, and further has an inorganic coating or an organic resin coating on the surface in contact with the stud. The stud welding method of the steel plate as described in [1].
[3] A joined body in which a steel plate and a stud are welded, wherein the steel plate has a plated layer containing at least Zn on a substrate made of carbon steel, and an inorganic coating or a surface on the surface in contact with the stud A joined body in which a steel plate and a stud are welded, characterized by having an organic resin film.
以下、無機系皮膜または有機系樹脂皮膜を「皮膜」と記載することがある。
無機系皮膜または有機系樹脂皮膜を表面に有する鋼板とスタッドの端面を６０Ｎ／ｍｍ２以上の面圧で接触させることにより皮膜が厚み方向に圧縮されることによって、皮膜が絶縁性であっても、皮膜の厚みそのものが薄くなるか、または皮膜の絶縁性が低下するなどの理由により絶縁が破壊されやすくなると考えられる。
Hereinafter, the inorganic film or the organic resin film may be referred to as “film”.
By coating by contacting the steel sheet and the end face of the stud having an inorganic coating or organic resin film on the surface at 60N / mm 2 or more surface pressure is compressed in the thickness direction, even coating insulating It is considered that the insulation is likely to be broken because the thickness of the film itself is reduced or the insulation of the film is lowered.
また、その状態で１００〜２００Ｖの電圧を印加することによって、絶縁が破壊されて通電が可能になり、アークによる発熱によって鋼板とスタッドの接合が行われると考えられる。すなわち、６０Ｎ／ｍｍ２以上の面圧で接触させた状態で１００〜２００Ｖの電圧を印加することが必要である。 Further, by applying a voltage of 100 to 200 V in this state, the insulation is broken and energization is possible, and it is considered that the steel plate and the stud are joined by the heat generated by the arc. That is, it is necessary to apply a voltage of 100 to 200 V in a state of contact at a surface pressure of 60 N / mm 2 or more.
本発明のスタッド溶接方法を用いれば、表面に無機系皮膜または有機系樹脂皮膜を有するめっき鋼板に対してもコンデンサースタッド溶接を行うことが可能になる。そのため、あらかじめめっき層を除去する前処理を行ったり、スタッド溶接後に塗装等の補修作業を行う必要がなくなるので、従来、多工程、高コストになりがちだっためっき鋼板に対するスタッド溶接を、より実用的に用いることができる、 If the stud welding method of this invention is used, it will become possible to perform capacitor stud welding also to the plated steel plate which has the inorganic type film | membrane or the organic type resin film on the surface. This eliminates the need for pre-treatment to remove the plating layer in advance or to perform repair work such as painting after stud welding, so stud welding for plated steel sheets, which used to tend to be multi-step and expensive, is more practical. Can be used
本発明のスタッド溶接方法には、表面に無機系皮膜または有機系樹脂皮膜を有するめっき鋼板とスタッドを用いる。
鋼板は、スタッド溶接を行う部分にスタッドを立てて、スタッドを介して鋼板の板厚方向に所定の面圧を付与しつつ、スタッドの端面を鋼板の表面に接触させることができる程度に平板状の部分を有する素形材であればよい。鋼板の素材は特に限定されず、炭素鋼の冷延鋼板や熱延鋼板、ステンレス鋼板（オーステナイト系、マルテンサイト系、フェライト系、フェライト・マルテンサイト二相系を含む）、あるいは、それらをプレス加工により成形して組み立てられた構造物や、溶接により組み立てられた形鋼等の構造部材や構造物であってもよい。または、鉄系材料から組み立てられた鋳造・鍛造物や、切削加工、粉末冶金などにより成形された金属素形材でもよい。
In the stud welding method of the present invention, a plated steel sheet and a stud having an inorganic coating or an organic resin coating on the surface are used.
The steel plate is a flat plate so that the end surface of the stud can be brought into contact with the surface of the steel plate while standing at the portion where the stud is welded and applying a predetermined surface pressure in the thickness direction of the steel plate via the stud. It is only necessary to have a shape material having a portion. The material of the steel plate is not particularly limited, and a cold-rolled steel plate, a hot-rolled steel plate, a stainless steel plate (including austenite, martensite, ferrite, ferrite and martensite two-phase), or press working them. It may be a structural member formed and assembled by the above, or a structural member or a structural member such as a shape steel assembled by welding. Alternatively, it may be a cast / forged product assembled from an iron-based material, a metal shape material formed by cutting, powder metallurgy, or the like.
鋼板にめっきが施されている場合は、そのめっき鋼板の種類として、少なくともＺｎ（亜鉛）を含有するめっき鋼板である、亜鉛めっき鋼板、Ｚｎ−Ａｌ合金めっき鋼板、Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ合金めっき鋼板、Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ合金めっき鋼板、Ａｌ−Ｚｎ合金めっき鋼板などを用いることができる。 When the steel plate is plated, the type of the plated steel plate is a plated steel plate containing at least Zn (zinc), a galvanized steel plate, a Zn-Al alloy plated steel plate, a Zn-Al-Mg alloy plated steel plate Zn-Al-Mg-Si alloy-plated steel sheet, Al-Zn alloy-plated steel sheet, or the like can be used.
めっき鋼板の表面に形成される無機系皮膜または有機系樹脂皮膜としては、次のような皮膜を用いることができる。 As the inorganic film or organic resin film formed on the surface of the plated steel sheet, the following film can be used.
（無機系皮膜） 無機系皮膜は、バルブメタルの酸化物、バルブメタルの酸素酸塩、バルブメタルの水酸化物、バルブメタルのリン酸塩およびバルブメタルのフッ化物からなる群から選ばれる１種類または２種類以上の化合物（以下「バルブメタル化合物」ともいう）を含むものが好ましい。バルブメタルとは、その酸化物が高い絶縁抵抗を示す金属をいう。バルブメタルとしては、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、ＳｉおよびＡｌからなる群から選ばれる１種類または２種類以上の金属が挙げられる。バルブメタル化合物としては公知のものを用いてよい。 (Inorganic coating) The inorganic coating is one type selected from the group consisting of valve metal oxides, valve metal oxyacid salts, valve metal hydroxides, valve metal phosphates and valve metal fluorides. Alternatively, those containing two or more kinds of compounds (hereinafter also referred to as “valve metal compounds”) are preferable. Valve metal refers to a metal whose oxide exhibits high insulation resistance. Examples of the valve metal include one or more metals selected from the group consisting of Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo, W, Si, and Al. Known valve metal compounds may be used.
また、無機系皮膜は、バルブメタルの可溶性フッ化物を含んでいてもよく、さらに可溶性または難溶性の金属リン酸塩または複合リン酸塩を含んでいてもよい。可溶性の金属リン酸塩または複合リン酸塩に含まれる金属の例には、アルカリ金属、アルカリ土類金属、Ｍｎが含まれる。難溶性の金属リン酸塩または複合リン酸塩に含まれる金属の例には、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｚｎが含まれる。 Further, the inorganic coating film may contain a soluble fluoride of valve metal, and may further contain a soluble or poorly soluble metal phosphate or composite phosphate. Examples of the metal contained in the soluble metal phosphate or composite phosphate include alkali metals, alkaline earth metals, and Mn. Examples of the metal contained in the hardly soluble metal phosphate or the composite phosphate include Al, Ti, Zr, Hf, and Zn.
（有機系樹脂皮膜） 有機系樹脂皮膜を構成する有機樹脂は、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、オレフィン系樹脂、スチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系樹脂、またはこれらの樹脂の組み合わせ、あるいはこれらの樹脂の共重合体または変性物などである。また、有機系樹脂皮膜にバルブメタル化合物を含ませる場合に、バルブメタル化合物を有機系樹脂皮膜中に分散させることができる。 (Organic resin film) The organic resin constituting the organic resin film is urethane resin, epoxy resin, olefin resin, styrene resin, polyester resin, acrylic resin, fluororesin, or any of these resins. A combination or a copolymer or modified product of these resins. Further, when a valve metal compound is included in the organic resin film, the valve metal compound can be dispersed in the organic resin film.
有機系樹脂皮膜は、潤滑剤を含むものが好ましい。潤滑剤を含ませることで、耐カジリ性を向上させることができる。潤滑剤の種類は、特に限定されず、公知のものから選択すればよい。潤滑剤の例には、フッ素系やポリエチレン系、スチレン系などの有機ワックス、二硫化モリブデンやタルクなどの無機潤滑剤が含まれる。 The organic resin film preferably contains a lubricant. By including the lubricant, galling resistance can be improved. The type of the lubricant is not particularly limited and may be selected from known ones. Examples of the lubricant include organic waxes such as fluorine, polyethylene, and styrene, and inorganic lubricants such as molybdenum disulfide and talc.
有機系樹脂皮膜は、無機系皮膜と同様に、前述のバルブメタル化合物を含むものが好ましく、さらに可溶性または難溶性の金属リン酸塩または複合リン酸塩を含んでいてもよい。 たとえば、有機系樹脂皮膜は、柔軟性に優れるウレタン系樹脂を含むウレタン系樹脂皮膜である。 Similar to the inorganic coating, the organic resin coating preferably contains the aforementioned valve metal compound, and may further contain a soluble or poorly soluble metal phosphate or composite phosphate. For example, the organic resin film is a urethane resin film containing a urethane resin having excellent flexibility.
一方、スタッドは、略棒状の形状を有する金属部材であればよく、鉄製、アルミニウム製あるいはステンレス製が好ましい。また、スタッドの表面には必要に応じて銅めっき等のめっきを施してもよく、略棒状の部材の一部には必要に応じてネジ部を設けてもよい。
スタッドの鋼板と接触させる端面は、鋼板との接触面積が３ｍｍ２以下とする。略棒状の金属部材が３ｍｍ２を越える断面積を有する場合は、先端を加工して突起を設けるなどの方法により鋼板との接触面積が３ｍｍ２以下となるようにすればよい。
On the other hand, the stud may be a metal member having a substantially rod-like shape, and is preferably made of iron, aluminum or stainless steel. Further, the surface of the stud may be subjected to plating such as copper plating, if necessary, and a screw portion may be provided on a part of the substantially rod-shaped member as necessary.
The end surface of the stud brought into contact with the steel plate has a contact area with the steel plate of 3 mm 2 or less. When the substantially rod-shaped metal member has a cross-sectional area exceeding 3 mm2, the contact area with the steel plate may be 3 mm2 or less by a method such as processing the tip to provide a protrusion.
本発明のスタッド溶接方法に用いる溶接機は、市販されている一般的なコンデンサースタッド溶接機を用いることができる。ただし、スタッドの端面における鋼板との接触面積に応じて、接触面圧が６０Ｎ／ｍｍ２以上となるように押圧力を加えることができる必要がある。 As a welding machine used in the stud welding method of the present invention, a commercially available general capacitor stud welding machine can be used. However, it is necessary to be able to apply a pressing force so that the contact surface pressure is 60 N / mm 2 or more according to the contact area with the steel plate at the end surface of the stud.
また、本発明のスタッド溶接方法に用いる溶接機は、アーク放電前の充電電圧を１００〜２００Ｖに設定する。これは、通常の鋼板に対して金属部材のスタッドをスタッド溶接する場合は７０〜８０Ｖ程度の充電電圧であればよいところ、表面に絶縁性の皮膜（無機系皮膜または有機系樹脂皮膜）を有するめっき鋼板にスタッドを溶接する場合は、皮膜の絶縁を破壊して通電させるため、アーク放電前の充電電圧として１００〜２００Ｖが必要であることによる。 Moreover, the welding machine used for the stud welding method of this invention sets the charging voltage before arc discharge to 100-200V. In this case, when a stud of a metal member is stud-welded to a normal steel plate, a charging voltage of about 70 to 80 V may be used, and an insulating film (inorganic film or organic resin film) is provided on the surface. When a stud is welded to a plated steel plate, the insulation of the coating is broken and energized, so that a charging voltage of 100 to 200 V is required before arc discharge.
（実施形態１ スタッド端面と鋼板の接触面圧の検討）
（スタッド）
図１（Ａ）に、実施形態１の検討に用いたスタッド１の形状を示す。スタッド１の外径ｄ１は約６ｍｍ、長さｈ１は２０ｍｍ、材質はＳＵＳ３０４である。そして、このスタッドに機械加工を行って、スタッドと鋼板が接触する端面に突起部２を設けた。このとき、突起部２の先端の断面積は次の３通りである。
０．３１ｍｍ２、０．６１ｍｍ２、０．９０ｍｍ２
(Embodiment 1 Examination of contact surface pressure between stud end face and steel plate)
(stud)
FIG. 1A shows the shape of the stud 1 used in the examination of the first embodiment. The outer diameter d1 of the stud 1 is about 6 mm, the length h1 is 20 mm, and the material is SUS304. Then, this stud was machined to provide the protrusion 2 on the end face where the stud and the steel plate contact. At this time, there are the following three cross-sectional areas of the protrusion 2.
0.31mm2, 0.61mm2, 0.90mm2
（めっき鋼板）
本実施例では、鋼板として、次の２種類のめっき鋼板を用いた。板厚はいずれも２．３ｍｍ、めっき付着量は片面９０ｇ／ｍ２である。
１）溶融亜鉛−アルミニウム−マグネシウム合金めっき鋼板（ＪＩＳ Ｇ ３３２３）
２）高耐食黒色めっき鋼板
(Plated steel sheet)
In this example, the following two types of plated steel sheets were used as the steel sheets. The plate thickness is 2.3 mm in all cases, and the amount of plating is 90 g / m 2 on one side.
1) Hot-dip zinc-aluminum-magnesium alloy plated steel sheet (JIS G 3323)
2) High corrosion resistance black plated steel sheet
また、１）の溶融亜鉛−アルミニウム−マグネシウム合金めっき鋼板には、バルブメタルの酸化物及びフッ化物が共存し、さらにリン酸を含有する無機系皮膜を形成した。バルブメタルの付着量は６０ｍｇ／ｍ２であった。一方、２）の高耐食黒色めっき鋼板には、ウレタン系樹脂、バルブメタルの酸化物と有機リン酸を含有する有機系樹脂皮膜を形成した。この皮膜の厚みは断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察したところ約３μｍであった。これらのバルブメタルは、酸化物が高い絶縁抵抗を示す。 In addition, on the hot-dip zinc-aluminum-magnesium alloy plated steel sheet of 1), an oxide and fluoride of valve metal coexisted, and an inorganic coating containing phosphoric acid was formed. The adhesion amount of valve metal was 60 mg / m2. On the other hand, an organic resin film containing urethane resin, valve metal oxide and organic phosphoric acid was formed on the high corrosion-resistant black-plated steel sheet of 2). The thickness of this film was about 3 μm when the cross section was observed with a scanning electron microscope (SEM). These valve metals exhibit high insulation resistance with oxides.
（溶接機、電源配置）
コンデンサースタッド溶接機として、日本ドライブイット株式会社製のＣＤスタッド溶接機、ＪＤＩ−８０を用いた。また、本実施例（実施形態１〜実施形態３）では、スタッドを陽極に、そして、めっき鋼板を陰極とした。
(Welding machine, power supply arrangement)
As a capacitor stud welder, a CD stud welder, JDI-80 manufactured by Nippon Driveit Co., Ltd. was used. In this example (Embodiments 1 to 3), the stud was used as the anode, and the plated steel sheet was used as the cathode.
（接合体の製造）
鋼板として１）のめっき鋼板を選び、突起部２の先端の断面積が先述の３通りのスタッドのうちいずれかを用い、また、スタッドを鋼板に接触させる荷重を次の６通りのうちいずれかを用いてＣＤスタッド溶接を行ってスタッドと鋼板の接合体を得た。充電電圧は１３０Ｖとした。
３９Ｎ、４９Ｎ、５９Ｎ、６９Ｎ、７８Ｎ、９８Ｎ
(Manufacture of joined body)
Select the plated steel plate of 1) as the steel plate, use one of the three studs with the cross-sectional area at the tip of the projection 2 as described above, and select one of the following six loads to bring the stud into contact with the steel plate. Was used to perform CD stud welding to obtain a joined body of stud and steel plate. The charging voltage was 130V.
39N, 49N, 59N, 69N, 78N, 98N
（接合良否の判定方法）
得られた接合体に対して、鋼板からスタッド１を引き抜く形態の引張試験を行い、引張荷重を計測しながら接合体を破断させ、破断したときの引張荷重を最大引張荷重として記録するとともに、破断の形態によって接合の良否を判定した。図２に、引張試験によって破断した接合体の破断形態の一例を示す。ａ）はスタッドが破断した場合、ｂ）は鋼板が破断した場合、そしてｃ）はスタッドと鋼板の境界において破断した場合である。これらのうち、ＣＤスタッド溶接部の破断である、スタッドと鋼板の境界において破断したｃ）の場合に、「接合不良」と判断した。ａ）とｂ）の場合はＣＤスタッド溶接部の破断ではないことから、「接合良好」と判定した。
(Judgment method for joining quality)
The obtained bonded body is subjected to a tensile test in which the stud 1 is pulled out from the steel plate, the bonded body is broken while measuring the tensile load, and the tensile load at the time of the break is recorded as the maximum tensile load and the broken The quality of the joint was determined by the form. In FIG. 2, an example of the fracture | rupture form of the joined body fractured | ruptured by the tension test is shown. a) is when the stud breaks, b) is when the steel plate is broken, and c) is when the stud is broken at the boundary between the steel plate and the steel plate. Among these, in the case of c), which was a fracture of the CD stud welded portion and fractured at the boundary between the stud and the steel plate, it was judged as “joint failure”. In the cases of a) and b), the CD stud welded part was not broken, and therefore, “joining was good” was determined.
表１に、実施形態１により得られた接合体について引張試験を行った結果を示す。「接合良好」と判断された接合体は「○」、「接合不良」と判断された接合体は「×」と表記している。 Table 1 shows the results of a tensile test performed on the joined body obtained in the first embodiment. A joined body judged as “joined well” is shown as “◯”, and a joined body judged as “joined poor” is shown as “x”.
表１の結果から、スタッドと、表面に皮膜を有する鋼板との間の接触面に対して６０Ｎ／ｍｍ２よりも大きい面圧をかければ通電させることが可能であり、接合良好と判断できる接合体が得られることが分かった。 From the results in Table 1, it is possible to energize the contact surface between the stud and the steel plate having a coating on the surface by applying a surface pressure larger than 60 N / mm 2 , and it can be determined that the bonding is good It turns out that a body is obtained.
（実施形態２）
（充電電圧の検討）
図１（Ｂ）は、実施形態２の検討において用いたスタッドの外形を示す模式図である。スタッドとして、ＳＵＳ３０４を素材とするＭ６おすネジスタッド（ネジ部長さｈ１：２０ｍｍ）を用いた。炭素鋼を素材としたＭ６おすネジスタッドのネジ部の外周面には、導電性の確保のため、事前に銅めっきを施したものを用いた。
また、この実施形態２においては、スタッドと鋼板を接触させる突起部２の先端の断面積が０．９０ｍｍ２となるスタッドを用いた。
(Embodiment 2)
(Examination of charging voltage)
FIG. 1B is a schematic diagram showing the outer shape of the stud used in the study of the second embodiment. As a stud, an M6 male screw stud (thread length h1: 20 mm) made of SUS304 was used. For the outer peripheral surface of the threaded portion of the M6 male screw stud made of carbon steel, copper plated in advance was used to ensure conductivity.
In the second embodiment, a stud having a cross-sectional area of 0.90 mm 2 at the tip of the projection 2 that contacts the stud and the steel plate is used.
このスタッドを用いて、鋼板１に対し、荷重は５９Ｎに固定し、ＣＤスタッド溶接機の充電電圧を次の６通りに変化させてＣＤスタッド溶接を行って、スタッドと鋼板の接合体を得た。なお、この場合の接触面圧は６５Ｎ／ｍｍ２となる。
４０Ｖ、６０Ｖ、８０Ｖ、１００Ｖ、１３０Ｖ、１６０Ｖ
ＣＤスタット溶接後の接合体を目視観察したところ、どの充電電圧によりＣＤスタッド溶接を行った接合体であっても、スタッドと鋼板は接合されていた。
Using this stud, the load was fixed to 59 N with respect to the steel plate 1, and the CD stud welding was performed by changing the charging voltage of the CD stud welding machine in the following six ways to obtain a joined body of the stud and the steel plate. . In this case, the contact surface pressure is 65 N / mm 2 .
40V, 60V, 80V, 100V, 130V, 160V
When the joined body after CD stat welding was visually observed, the stud and the steel plate were joined regardless of the charging voltage at which the CD stud welding was performed.
得られた接合体について、実施形態１と同様に引張試験を行って接合良否を判定した。図４に引張試験の結果を示す。４０Ｖ〜８０Ｖの充電電圧でＣＤスタッド溶接を行った接合体は、スタッドと鋼板の境界において破断したｃ）の形態を示しており「接合不良」であった。１００Ｖ以上の充電電圧によりＣＤスタッド溶接を行った接合体は、スタッドが破断したａ）の形態を示しており「接合良好」であった。
すなわち、鋼板の表面に対してスタッドの端面を６０Ｎ／ｍｍ２の面圧で接触させつつ１００〜１６０Ｖの電圧を印加して通電させることにより、表面に皮膜を有するめっき鋼板に対してもＣＤスタッド溶接を行うことが可能であった。
About the obtained joined body, the tension test was done similarly to Embodiment 1 and the joining quality was determined. FIG. 4 shows the results of the tensile test. The joined body in which CD stud welding was performed at a charging voltage of 40V to 80V showed the form of c) fractured at the boundary between the stud and the steel plate, and was "joint failure". The joined body in which CD stud welding was performed with a charging voltage of 100 V or more showed the form of a) in which the stud was broken, and was “good joining”.
That is, by applying a voltage of 100 to 160 V while energizing the end surface of the stud with a surface pressure of 60 N / mm 2 with respect to the surface of the steel plate, the CD stud is also applied to the plated steel plate having a film on the surface. It was possible to perform welding.
（実施形態３）
（接合良否に及ぼす接触面圧の検討）
実施形態３では、鋼板として１）と２）のめっき鋼板に対して、ＣＤスタッド溶接機の充電電圧を１００Ｖとするとともに、鋼板とスタッドの端面を接触させる面圧を次のように種々に変えてＣＤスタッド溶接を行い、スタッドと鋼板の接合体を得た。スタッドは鉄製のスタッドに銅めっきを施したものを用いた。
(Embodiment 3)
(Examination of contact surface pressure affecting bonding quality)
In the third embodiment, the charging voltage of the CD stud welding machine is set to 100 V with respect to the plated steel sheets of 1) and 2) as the steel sheets, and the surface pressure at which the steel sheets and the end faces of the studs are contacted is variously changed as follows. CD stud welding was performed to obtain a joined body of stud and steel plate. The stud used was an iron stud plated with copper.
スタッドの突起部２の面積は、次の４通りの中から選んだ。
０．３１ｍｍ２、０．６１ｍｍ２、０．９０ｍｍ２、１．３５ｍｍ２
また、鋼板とスタッドの突起部２の先端を接触させる荷重は、次の６通りの中から選んだ。
３９Ｎ、４９Ｎ、５９Ｎ、７８Ｎ、８８Ｎ、９８Ｎ
The area of the stud protrusion 2 was selected from the following four types.
0.31mm 2, 0.61mm 2, 0.90mm 2 , 1.35mm 2
Moreover, the load which makes the steel plate and the front-end | tip of the projection part 2 of a stud contact is selected from the following six types.
39N, 49N, 59N, 78N, 88N, 98N
上記の突起部２の面積と、荷重の組み合わせにより、鋼板とスタッドの端面を接触させる面圧は次の８通りによりＣＤスタッド溶接を行った。
３６Ｎ／ｍｍ２、 ４４Ｎ／ｍｍ２、 ６５Ｎ／ｍｍ２、 ９７Ｎ／ｍｍ２、
１９０Ｎ／ｍｍ２、２５２Ｎ／ｍｍ２、２８３Ｎ／ｍｍ２、３１５Ｎ／ｍｍ２
Depending on the combination of the area of the protrusion 2 and the load, CD stud welding was performed with the following eight types of surface pressures for contacting the steel plate and the end surface of the stud.
36N / mm 2, 44N / mm 2, 65N / mm 2, 97N / mm 2,
190 N / mm 2 , 252 N / mm 2 , 283 N / mm 2 , 315 N / mm 2
得られた接合体について、実施形態１と同様に引張試験を行って接合良否を判定した。図５に鋼板として１）のめっき鋼板を用いた場合、また、図６に鋼板として２）のめっき鋼板を用いた場合の引張試験の結果を示す。いずれの鋼板を用いた場合も、６５Ｎ／ｍｍ２未満の接触面圧においてＣＤスタッド溶接を行った接合体は、スタッドと鋼板の境界において破断したｃ）の形態を示しており「接合不良」であったが、６５Ｎ／ｍｍ２以上の接触面圧においてＣＤスタッド溶接を行った接合体は、スタッドが破断したａ）の形態を示しており「接合良好」であった。 About the obtained joined body, the tension test was done similarly to Embodiment 1 and the joining quality was determined. FIG. 5 shows the results of a tensile test when the plated steel sheet of 1) is used as the steel sheet, and FIG. 6 shows the result of the tensile test when the plated steel sheet of 2) is used as the steel sheet. When any steel plate is used, the joined body that has been subjected to CD stud welding at a contact surface pressure of less than 65 N / mm 2 shows the form of c) broken at the boundary between the stud and the steel plate, indicating “joint failure”. However, the joined body which was subjected to CD stud welding at a contact surface pressure of 65 N / mm 2 or more showed the form of a) in which the stud was broken and was “good joining”.
すなわち、めっき鋼板の種類によらず、鋼板とスタッドの端面を６０Ｎ／ｍｍ２以上の接触面圧で接触させつつ１００Ｖの電圧を印加して通電させることにより、表面に皮膜を有するめっき鋼板に対してもＣＤスタッド溶接を行うことが可能であることが確認された。 In other words, regardless of the type of plated steel sheet, by applying a voltage of 100 V while energizing the steel sheet and the end surface of the stud with a contact surface pressure of 60 N / mm 2 or more, the plated steel sheet having a coating on the surface However, it was confirmed that CD stud welding can be performed.
本発明のスタッド溶接方法を用いれば、表面に無機系皮膜または有機系樹脂皮膜を有するめっき鋼板に対してもコンデンサースタッド溶接を行うことが可能になる。そのため、あらかじめめっき層を除去する前処理を行ったり、スタッド溶接後に塗装等の補修作業を行う必要がなくなるので、従来、多工程、高コストになりがちだっためっき鋼板に対するスタッド溶接を、より実用的に用いることができる、 If the stud welding method of this invention is used, it will become possible to perform capacitor stud welding also to the plated steel plate which has an inorganic type film | membrane or an organic type resin film | membrane on the surface. This eliminates the need for pre-treatment to remove the plating layer in advance or to perform repair work such as painting after stud welding, so stud welding for plated steel sheets, which used to tend to be multi-step and expensive, is more practical. Can be used
１ スタッド
２ 突起部
1 Stud 2 Projection
Claims (3)
無機系皮膜または有機系樹脂皮膜を表面に有する鋼板とスタッドの端面を６０Ｎ／ｍｍ２以上の面圧で接触させつつ１００〜２００Ｖの電圧を印加して通電させ接合することを特徴とする鋼板のスタッド溶接方法。 A stud welding method for welding a steel plate and a stud,
A steel plate characterized by applying a voltage of 100 to 200 V while applying contact with an end surface of a stud having an inorganic coating or an organic resin coating on the surface thereof and an end face of the stud at a contact pressure of 60 N / mm 2 or more. Stud welding method.
請求項１に記載の鋼板のスタッド溶接方法。 The steel sheet is characterized in that a plated layer containing at least Zn is disposed on a base material made of carbon steel, and further has an inorganic coating or an organic resin coating on a surface in contact with the stud.
The stud welding method of the steel plate according to claim 1.
鋼板は炭素鋼からなる基材の上に少なくともＺｎを含有するめっき層を配し、さらに前記スタッドと接触する表面に無機系皮膜または有機系樹脂皮膜を有することを特徴とする、
鋼板とスタッドが溶接された接合体。
A joined body in which a steel plate and a stud are welded,
The steel sheet is characterized in that a plated layer containing at least Zn is disposed on a substrate made of carbon steel, and further has an inorganic coating or an organic resin coating on the surface in contact with the stud.
A joined body in which steel plates and studs are welded.
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