JP2021115575A

JP2021115575A - スタッド溶接方法及びアース電極

Info

Publication number: JP2021115575A
Application number: JP2020008326A
Authority: JP
Inventors: 忍狩野; Shinobu Kano; 教昌三浦; Norimasa Miura
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2020-01-22
Filing date: 2020-01-22
Publication date: 2021-08-10
Anticipated expiration: 2040-01-22
Also published as: JP7295435B2

Abstract

【課題】亜鉛系めっき鋼板のスタッド溶接に関して、アース電極及びアース配線にめっき金属が付着することを抑制し、スタッドと亜鉛系めっき鋼板とを良好に接合するスタッド溶接方法を提供する。【解決手段】本発明は、亜鉛系めっき鋼板１の端面７にアース電極９を押圧して接触させること、前記スタッド２をスタッド溶接電源のプラス側に接続し、前記アース電極９をスタッド溶接電源のマイナス側に接続すること、設定電圧が１００〜１６０Ｖであること、を含むスタッド溶接方法である。前記アース電極９は、絶縁部を介して前記亜鉛系めっき鋼板１の両面を挟持する取付手段と、前記亜鉛系めっき鋼板１の端面７に接触する導電部と、前記スタッド溶接電源に連結されたアース配線１３とを含む、通電治具８により押圧することが好ましい。【選択図】図１

Description

本発明は、亜鉛系めっき鋼板とスタッドとを溶接するスタッド溶接方法に関する。また、本発明は、前記スタッド溶接方法に使用されるアース電極に関する。

スタッド溶接とは、スタッド（例えば、ピン、ボルト、ねじ）を被溶接材（例えば、鋼板）の表面に押し当てて、両者の間にアークを発生させた後、スタッドを被溶接材へ押し付けて溶接する方法である。供給電力の種類に応じて、コンデンサー方式、電力アーク方式がある。コンデンサー方式は、ＣＤ（Capacitor Discharge）スタッド溶接とも呼ばれる。図９にコンデンサー方式によるスタッド溶接の模式図を示す。スタッド溶接用ガン４には、直流電源を備えたスタッド溶接機の陽極側または陰極側の配線３０が接続される。被溶接材１には、被溶接材１の表面に電極９が取り付けられ、スタッド溶接用ガン４と逆の極性の配線１３が接続される。スタッド２の先端には、小さい突起が設けられている。

被溶接材と接続した上記の電極及び配線は、アースを取るための役割を持っている。本明細書では、以下、被溶接材と接続した電極及び配線を、それぞれ「アース電極」、「アース配線」という。

スタッド２を保持したスタッド溶接用ガン４により、スタッド２の突起を被溶接材１に押し付けて接触させる。そして、スタッド溶接用ガン４のスイッチを入れると、スタッド溶接機のコンデンサーに蓄えられた電気が極めて短時間のうちに、スタッド先端の突起に流れて、被溶接材１とスタッド２との間にアークが発生する。それとともに、スタッド２を押し付けて、瞬時に両者を溶接することができる。

ＣＤスタッド溶接の速度は、約６／１０００秒であり、一瞬でスタッドと鋼板とを接合する。従来、ＣＤスタッド溶接は、鋼板を陽極に接続し、スタッドを陰極に接続し、鋼板にスタッドを押し当てた状態で通電する必要があったことから、表面に塗装、皮膜、めっき等を有する鋼板には不向きとされている。そのため、一般には、冷間圧延鋼板及び鋼帯（ＪＩＳＧ３１４１）、機械構造用炭素鋼（ＪＩＳＧ４０５１）等に適用されている。

特開平２−２０５２６８号公報

ＣＤスタッド溶接は、普通鋼からなる被溶接物に適用されることが多い。亜鉛系めっき鋼板に適用した場合、当該めっき鋼板表面のめっき層により、当該めっき鋼板表面に取り付けられたアース電極と当該めっき鋼板との間でスパークが発生しやすくなり、それにともない鋼板表面のめっき金属が飛散する。飛散しためっき金属は、アース電極の表面や当該アース電極がスタッド溶接機の電源に連結されたアース配線の表面に付着し、アース電極及びアース配線の通電抵抗を上昇させる。そのため、溶接電流が変動し、スタッドと亜鉛系めっき鋼板との間におけるアークの発生状態が不安定となり、スタッドの接合不良を引き起こすという問題があった。

特許文献１には、被溶接物（母材）を陰極とし、溶接物（スタッドボルト）を陽極としたコンデンサースタッド溶接方法が記載され、亜鉛めっき鋼板にフッ素樹脂を塗布したフッ素樹脂鋼板を用いた実施例が記載されている。しかし、特許文献１にはアーク電極の接続形態が具体的に開示されておらず、また、アース電極及びアース配線にめっき金属が付着して接合不良が生じる課題について認識されていない。

そこで、本発明では、亜鉛系めっき鋼板のスタッド溶接に関して、アース電極及びアース配線にめっき金属が付着することを抑制し、スタッドと亜鉛系めっき鋼板とを良好に接合するスタッド溶接方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記の目的を達成するために検討した結果、亜鉛系めっき鋼板の端面にアース電極を押圧して接触させるとともに、スタッド及びアース電極に接続する極性を特定することにより、アース電極と当該めっき鋼板との間でスパッタの発生が抑制され、アース電極及びアース配線へのめっき付着を抑制できることを見出して、本発明を完成した。具体的には、本発明は、以下のものを提供する。

（１）亜鉛系めっき鋼板とスタッドとを溶接するスタッド溶接方法であって、前記亜鉛系めっき鋼板の端面にアース電極を押圧して接触させること、前記スタッドをスタッド溶接電源のプラス側に接続し、前記アース電極をスタッド溶接電源のマイナス側に接続すること、設定電圧が１００〜１６０Ｖであること、を含むスタッド溶接方法。

（２）前記アース電極は、絶縁部を介して前記亜鉛系めっき鋼板の両面を挟持する取付手段と、前記亜鉛系めっき鋼板の端面に接触する導電部と、前記スタッド溶接電源に連結されたアース配線とを含む、通電治具により押圧する、（１）に記載のスタッド溶接方法。

（３）電極の面積が１６０ｍｍ^２以上である、（１）又は（２）に記載のスタッド溶接方法に使用されるアース電極。

（４）電極の材質が銅である、（１）又は（２）に記載のスタッド溶接方法に使用されるアース電極。

本発明によれば、亜鉛系めっき鋼板のスタッド溶接において、アース電極と当該めっき鋼板との間でスパッタの発生が抑制され、アース電極の表面及びアース配線の表面にめっき金属が付着することを抑制できる。そのため、スタッドと鋼板との間で安定的にアークを発生し、スタッドと鋼板とを良好に接合することができる。また、溶接後の後処理として、アーク電極の取付部位を清浄する手間を軽減することができる。

本発明に係るスタッド溶接方法の概要を示す図である。本発明に係るアース電極の実施形態を説明するための模式図である。本発明に係るアース電極の押圧手段を示す図である。図３を拡大した図である。図４の要部を示す斜視図である。図５の断面を示す図である。比較例で使用した参考治具を示す図である。実施例で使用した引張試験機を説明するための断面模式図である。従来のスタッド溶接方法を説明するための模式図である。

以下、本発明に係る実施形態について説明する。本発明は、以下の説明に限定されるものではない。

（スタッド溶接方法）
本実施形態に係るスタッド溶接方法は、亜鉛系めっき鋼板とスタッドとを溶接するスタッド溶接方法であって、前記亜鉛系めっき鋼板の端面にアース電極を押圧して接触させることを含む。当該端面とは、鋼板本体の両面を囲む端部の面を指す。本明細書では、以下、鋼板本体の両面を単に「表面」と記載することがある。また、亜鉛系めっき鋼板を「めっき鋼板」と略記することもある。

（アース電極）
アース電極は、アースを目的とした電極であり、金属材料からなる。本実施形態に係るアース電極は、亜鉛系めっき鋼板の端面に取り付けられる。通常の鋼板形状であれば、４つの端面があり、確実にアースを取るため、当該端面に２個のアース電極が取り付けられる。アース電極の取付場所としては、異なる箇所に位置する２つの端面にそれぞれ１個のアース電極を取り付けることができる。この場合は、図１に示すように、相対する位置にある各端面にアーク電極９を取り付けてもよい。図１は、スタッド溶接用ガン４には、直流電源を備えたスタッド溶接機３の陽極または陰極の配線３０が接続される。亜鉛系めっき鋼板１の端面には、通電治具８のアース電極９が取り付けられ、スタッド溶接用ガン４と逆の極性のアース配線１３が接続される。

アース電極は、図２に示すように、亜鉛系めっき鋼板１の同じ箇所に位置する端面７に２個のアース電極９を取り付けることができる。その場合は、アース電極９同士の間隔を空けることが好ましい。

アース電極の面積は、取り付けられる端面の面積によって適宜に設定することができる。例えば、１６０ｍｍ^２以上であると、確実にアースを取ることができるので、溶接時のアークが安定して良好な接合部を形成に寄与する。

アーク電極の材質は、銅やアルミニウムなどの導電性材料であることが好ましい。

（アース電極を押圧する通電治具）
本実施形態に係るスタッド溶接方法は、アース電極を亜鉛系めっき鋼板の端面に押圧して接続することが好ましい。具体的には、絶縁部を介して亜鉛系めっき鋼板の両面を挟持する取付手段と、亜鉛系めっき鋼板の端面に接触する導電部と、スタッド溶接電源に連結されたアース配線とを含む、通電治具により押圧することが好ましい。

本実施形態に係る通電治具は、亜鉛系めっき鋼板とスタッドとを溶接するスタッド溶接に適用される。図３に、当該通電治具を用いたスタッド溶接の実施形態例を示す。図４に、当該通電治具の構造を拡大した正面図を示す。図５は、通電治具の要部を示した斜視図である。図６は、通電治具の側面を図５のＴ方向から見た図である。

図３に示すように、通電治具８は、絶縁部１１を介して亜鉛系めっき鋼板１（以下、「めっき鋼板」という。）の両面を挟持する取付手段１０と、めっき鋼板１の端面７に接触する導電部１２と、スタッド溶接機３の電源に連結されたアース配線１３とを含む。スタッド溶接を行うため、通電治具８をめっき鋼板１の端面側に取り付けるときは、導電部１２を端面７に押し付けて端面７と十分に接触させることが好ましい。導電部１２は、取付手段１０に結合されて配置されている。取付手段１０と導電部１２は、双方が一体的に作製された部材を用いてもよい。または、取付手段１０と導電材１２を別個に作製し、双方が接合された部材を用いてもよい。

（取付手段）
通電治具の取付手段は、絶縁部、取付部、把持部および固定部を備えることが好ましい。例えば、図４に示すように、取付部１４は、絶縁部１１を介してめっき鋼板１の両面を挟持する手段である。把持部１５は、取付部１４を脱着自在に操作する手段である。絶縁部１１は、電気的な絶縁性材料からなる部材であって、取付部１４においてめっき鋼板１と対向する側に設けられる。取付部１４における対向面に絶縁シートを貼り付けてもよい。

図５及び図６に示すように、取付部１４を押圧するため、押圧具１９を連結具２３の一端に連結させて設けることが好ましい。取付部１４の上面に溝部２０が設けられ、押圧具１９は、溝部２０の中に移動自在に配置される。押圧具１９が溝部２０から外れないように、溝部２０の上部空間の一部を覆う突出壁を設けて、押圧具１９と係合させる構造とすることが好ましい。溝部２０は、めっき鋼板１の端面側へ向かって降下する傾斜形状を有している。そのため、溝部の端面側に壁またはストッパーを設けて、押圧具１９が溝部２０から外れないようにすることが好ましい。把持部１５を操作すると、連結具２３を介して押圧具１９を上下方向に移動させることができる。

図４に示すように、押圧具１９がめっき鋼板１へ向かって移動する場合、押圧具１９は、溝部２０の中の傾斜する底面２５（以下、「傾斜面」ということもある。）に対して一定の押圧力で押し付けることになる。取付部１４は、押圧力の鉛直成分によりめっき鋼板１と密着するように押し付けられる。それに加えて、取付部１４は、押圧力の水平成分により、めっき鋼板１の端面７と反対側の方向へ移動するように押し付けられる。取付部１４は、溝部２０内で移動可能であるから、上記の押し付けにより傾斜面２５の上で端面７と反対側へスライドする。このような取付部１４の移動形態に伴い、取付部１４の側面に設けた導電部１２は、めっき鋼板１の端面７に当たる方向へ押し付けられるので、めっき鋼板１端面と導電部１２との密着性も向上する。

図４に示すように、取付部１４は、めっき鋼板１の両面に対して脱着自在とするように１対の部材で構成することが好ましい。把持部１５は、手動で操作し得るように１対の部材で構成することが好ましい。取付部１４と把持部１５とは、連結軸１６を介して連結されており、把持部１５の動きに応じて取付部１４が作動してめっき鋼板との脱着が行われる。このような脱着操作を円滑に行うため、取付部１４及び把持部１５と連結軸１６との間に複数の連結具２１，２２，２３を設けてもよい。

把持部１５の各部材の間隔を狭めると、連結具２１，２２，２３を介して取付部１４の各部材の間隔が狭まる方向へ移動し、取付部１４によりめっき鋼板の両面を挟むことができる。把持部１５の各部材の間隔を広げると、取付部１４の各部材の間隔が広がる方向へ移動し、通電治具がめっき鋼板から取り外すことができる。把持部１５には、各部材の間隔を調整する固定部１７と調整具１８が設けることが好ましい。

固定部１７は、例えば、把持部１５の各部材にその一端を結合させた棒状部材と、各部材の間隔を広げる方向へ付勢するバネのような付勢部材とを有している。固定部１７は、棒状部材の位置を固定及び解除する調整具１８と組み合わせることができる。通電治具を使用しないときは、付勢手段により棒状部材が伸びるので、把持部の間隔が広がった状態にある。通電治具をめっき鋼板の端面に取り付けるときは、把持部を握って棒状部材を縮める。把持部の間隔に連動して取付部の各部材の間隔が狭まり、所定の挟持状態になれば、調整具により固定部を固定して、通電治具をめっき鋼板の端部に取り付けることができる。溶接が終了して通電治具をめっき鋼板から外すときは、調整具で棒状部材の固定を解除すると、棒状部材が伸びて把持部の間隔が広がり、それにともない取付部の間隔が広がり通電治具をめっき鋼板から取り外すことができる。

取付手段の素材は、特に限定されない。導電性材料または非導電性材料のいずれでもよく、金属材料や樹脂材料を用いることができる。

（導電部）
通電治具の導電部は、銅やアルミニウムなどの導電性材料からなる部材である。めっき鋼板の形状に応じて、板状や棒状などの形状を適宜に選定できる。導電部がめっき鋼板の端面に接触する当接面についても、めっき鋼板の端面形状に応じて、平面状や曲面状などの形状を適宜に選定できる。また、導電部と取付手段の取付部とを一体の部材で構成する場合は、取付部も導電性材料で構成される。

（アース配線）
通電治具の導電部は、アース配線によりスタッド溶接機の電源と連結される。連結箇所としては、図３に示すように、導電部１２と直接に接続することができる。図４および図５に示すように、取付部１４の外面に設けた端子２４にアース配線１３を接続してもよい。取付部１４が導電部と一体の部材であるときは、端子２４から導電部へ通電することができる。取付部が非導電性材料からなるときは、導電部１２から端子２４まで連結される導体を取付部１４の内面に設けることにより、導電部１２へ通電することができる。

上述した本実施形態に係る通電治具を使用することができる。めっき鋼板の端面の導電性領域に、通電治具の導電部を接触させることにより、スタッドとめっき鋼板の端面との間が通電されて、スタッドは、めっき鋼板の片面との間でアークが発生し、そのアーク熱によりスタッドがめっき鋼板の片面に溶接される。

（アーク電極と電源との接続形態）
本実施形態に係るスタッド溶接方法は、前記スタッドをスタッド溶接電源のプラス側に接続し、前記アース電極をスタッド溶接電源のマイナス側に接続することを含む。従来のスタッド溶接方法は、スタッドをマイナス側に接続し、母材側をプラス側に接続する正極性溶接により行うことが一般的である。亜鉛系めっき鋼板の場合、正極性溶接を適用すると、スタッド側の溶融に比べて母材側の溶融が大きいため、めっき金属の飛散が生じて接合不良を招く傾向にあった。

それに対し、本実施形態に係るスタッド溶接方法は、スタッドをプラス側に接続し、母材側をマイナス側に接続する逆極性溶接により行われる。スタッド側の溶融が大きくなる一方で、亜鉛系めっき鋼板の溶融が適度に進行するため、めっき金属の飛散を抑制されてスタッドと亜鉛系めっき鋼板とを接合することができる。

（設定電圧）
スタッド溶接するときの設定電圧は、スタッドボルトやめっき鋼板に応じて選定することができる。スタッドの接合性の観点で、設定電圧の下限値は、１００Ｖが好ましい。設定電圧の上限値は、１６０Ｖが好ましく、１５０Ｖがより好ましい。

（亜鉛系めっき鋼板）
本発明に係るスタッド溶接方法は、亜鉛系めっき鋼板に適用される。当該めっき鋼板は、スタッド溶接を行う部分にスタッドボルトを立てて、スタッドボルトを介して、当該めっき鋼板の板厚方向に所定の面圧を付与しつつ、スタッドボルトの端面を板材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。

亜鉛系めっき鋼板の母材は、特に限定されない。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）を用いることができる。

亜鉛系めっきの種類は、特に限定されない。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。

（スタッド）
スタッドとして、スタッドボルトを使用することができる。スタッドボルトは、鉄製、ステンレス製、またはアルミニウム製が好ましい。スタッドボルトの表面には、必要に応じて、銅やニッケルなどのめっきを施してもよい。

以下、本発明の実施例について説明する。本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
スタッドボルトを用いて、スタッド溶接を行った。スタッドボルトとして、日本ドライブイット株式会社製のストレートタイプのＭ５を使用した。スタッドボルトの材質は、軟鋼であった。

亜鉛系めっき鋼板は、質量％でＺｎ−６％Ａｌ−３％Ｍｇ合金めっき鋼板組成のめっき層を有する鋼板を使用した。板厚が２．３ｍｍ、めっきの両面３点平均最小付着量が１４０ｇ／ｍ^２であった。

上記のめっき鋼板を１００ｍｍ×１００ｍｍの矩形に切断して溶接試験に供する試験用鋼板とした。試験用鋼板の端面は、基材の表面が一部露出していた。

スタッド溶接は、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。日本ドライブイット株式会社製スタッド溶接用ガン（Ｈ１００）に保持されたスタッドボルトがプラス側（陽極側）であり、試験用鋼板がマイナス側（陰極側）であるように、それぞれの配線をスタッド溶接機の直流電源へ接続した。この接続形態は、逆極性溶接に相当する。

アース電極として、図３に示すような通電治具を２つ用いて、試験用鋼板（図３の亜鉛系めっき鋼板１）の同じ端面に間隔を空けて取り付けた。通電治具８を試験用鋼板１の端面７の側に押圧するように取り付けて、アース電極（図３の導電部１２）を端面７に当接させた。溶接時の設定電圧として、５０〜１７０Ｖの範囲で１０Ｖ毎に変化させた１３段階の電圧を設定した。スタッドボルトは、６８Ｎの加圧力により試験用鋼板の表面へ押し付けた。当該加圧力は、溶接ガンに取付けられたスタッドボルトを、溶接機に付属した荷重計に押付けて測定した。

所定の溶接条件によりスタッド溶接を行い、スタッドボルトと試験用鋼板とが接合した接合試験体を得た。同じ試験用鋼板の上で、スタッドボルト及び溶接位置を変えながらスタッド溶接を繰り返して、１０個のスタッドボルトを溶接した接合試験体を得た。

（接合性評価試験）
スタッド溶接の接合性を評価するための引張試験機の概要を図８に示す。図８に示すように、引張試験機４１は、把持具４２と固定台４４とを備え、当該把持具４２は、一端にスタッドボルト５２を嵌合する開口を有し、当該開口の内部に雌ネジ状の内溝が設けられ、他端に引張部４３を有している。当該固定台４４は、一端に試験用鋼板１の表面を拘束する係止部４５を有し、他端に引張部４６を有している。

接合試験体のスタッドボルト５１及び試験用鋼板５２を引張試験機４１の把持具４２及び固定台４４に装着し、引張部４３，４６を介して引っ張って、接合試験体が破断するまで荷重を掛けた。破断した箇所に基づいて接合性を評価した。接合界面の接合強度がスタッドボルトの機械的強度よりも大きいことが望ましい。そのため、スタッドボルトで破断した場合は、接合性が良好（〇）であると判定し、接合界面で破断した場合は、接合性が不良（×）であると判定した。

（外観観察）
溶接後のアース電極の表面およびアース配線の表面において、めっき金属の付着の有無を目視で観察した。

引張試験機により測定した結果を表１に示す。表１のＮｏ．Ａ１〜Ｎｏ．Ａ１３は、所定の設定電圧でスタッド溶接が行われた接合試験体に対応する。当該接合試験体を、以下、「試験例Ａ１」等のようにいう。表１の「溶接履歴」欄には、所定の溶接条件において１０回のスタッド溶接を行われた順に、各スタッド溶接の接合性の良否を示した。表１の「接合良好個数」は、１０回のスタッド溶接のうち、接合性が良好（〇）であったスタッド溶接の回数を意味する。

試験例Ａ１〜Ａ１３は、いずれも亜鉛系めっき鋼板の端面にアース電極を押圧して接触させるとともに、スタッドをスタッド溶接電源のプラス側に接続し、アース電極をスタッド溶接電源のマイナス側に接続することによりスタッド溶接を行った例である。溶接後のアース電極の表面およびアース配線の表面には、めっき金属の付着が観察されなかった。

さらに、試験例Ａ６〜Ａ１２は、本発明の範囲に含まれる設定電圧でスタッド溶接が行われたものである。表１に示すように、１０回の溶接において、試験例Ａ６〜１０の設定電圧１００〜１５０Ｖでのスタッド溶接は、全ての溶接において接合性が良好であり、試験例Ａ１２の設定電圧１６０Ｖでのスタッド溶接は、９回の溶接において接合性が良好であった。

以上のことから、本発明に係るスタッド溶接方法により、アース電極の表面及びアース配線の表面においてめっき金属の付着を抑制できること、そのため、スタッドとめっき鋼板との間で安定的にアークが発生し、スタッドと鋼板とを良好に接合することができることを確認できた。

（比較例１）
スタッドボルトをマイナス側に接続し、試験用鋼板をプラス側に接続した。アースのこのスタッドボルト及び試験用鋼板の極性を変えて正極性にした点を除いて、実施例１と同様の手順で、スタッド溶接を行い、接合性を評価した。その測定結果を表２に示す。表２のＮｏ．Ｂ１〜Ｎｏ．Ｂ１３は、所定の設定電圧でスタッド溶接が行われた接合試験体に対応する。当該接合試験体を、以下、「試験例Ｂ１」等のようにいう。

表２に示すように、１０回の溶接において、試験例Ｂ８、Ｂ９の設定電圧１２０〜１４０Ｖでのスタッド溶接は、全ての溶接において接合性が良好であり、試験例Ｂ１０の設定電圧１４０Ｖでのスタッド溶接は、９回の溶接において接合性が良好であった。実施例１に比べて、良好な接合性が得られる設定電圧の範囲が狭かった。スタッド溶接を行う際の設定電圧を広い範囲から選定できる点で、本発明に係るスタッド溶接方法におけるスタッドをスタッド溶接電源のプラス側に接続し、アース電極をスタッド溶接電源のマイナス側に接続することが有利であることを確認できた。

（比較例２）
比較例２として、従来のスタッド溶接方法と同様に、試験用鋼板におけるスタッドボルトを接合させる片面と同じ表面にアース電極を配置する方式を用いた。図７に示すように、スタッドボルトを接合させる一方の面５と他方の面６から通電させるため、参考治具３１を試験用鋼板５１の端面側に取り付けた。実施例１と同様に、２つの参考治具３１が、同じ端面において間隔を空けて取り付けられた。参考治具３１は、試験用鋼板５１の両面を挟むための１対の挟持片３２，３３を備えており、挟持片３２は、把持片３４の先端に結合している。さらに、挟持片３３，３４を連結する連結部３５と、挟持片３３，３４が試験用鋼板５１を挟む方向へ付勢するバネ３６と、挟持片３３に接続されたアース配線３７とを備えている。

参考治具３１を使用するときは、把持片３４と一方の挟持片３３とを手で握って両者の間隔を狭めることにより、他方の挟持片３２と一方の挟持片３３との間隔が広がる。その広げた状態で、参考治具３１を試験用鋼板５１の端部に取り付ける。その後、把持片３４から手を離すと、バネ３６で付勢されて挟持片３２と挟持片３３が被溶接材１を挟んで、参考治具３１が固定される。挟持片３３は、導電性の銅材料で構成されているので、挟持片３３と接触した試験用鋼板５１の表面から通電させることができる。

このようにアース電極の設置場所を試験用鋼板の本体表面としたことを除いて、実施例１と同様の手順で、スタッド溶接を行い、接合性を評価した。その測定結果を表３に示す。表３のＮｏ．Ｃ１〜Ｎｏ．Ｃ１３は、所定の設定電圧でスタッド溶接が行われた接合試験体に対応する。当該接合試験体を、以下、「試験例Ｃ１」等のようにいう。

表３に示すように、試験例Ｃ１〜Ｃ１３は、１０回のスタッド溶接のうち、接合良好個数が５個以下であり、実施例１に比べて接合性が劣った。本発明に係るスタッド溶接方法における亜鉛系めっき鋼板の端面にアース電極を押圧して接触させることが良好な接合性を確保するために必要であることを確認できた。

以上のことから、本発明は、亜鉛系めっき鋼板のスタッド溶接に関して、アース電極及びアース配線にめっき金属が付着することを抑制し、スタッドと亜鉛系めっき鋼板とを良好に接合するスタッド溶接方法を提供することができる。また、溶接後の後処理として、アーク電極の取付部位を清浄する手間を軽減することができる。

１亜鉛系めっき鋼板（被溶接材）
２スタッド
３スタッド溶接機
４スタッド溶接用ガン
５一方の面
６他方の面
７端面
８通電治具
９アース電極
１０取付手段
１１絶縁部
１２導電部
１３アース配線
１４取付部
１５把持部
１６連結軸
１７固定部
１８調整具
１９押圧具
２０溝部
２１連結具
２２連結具
２３連結具
２４端子
２５傾斜面
３０配線
３１参考治具
３２挟持片
３３挟持片
３４把持片
３５連結部
３６バネ
３７アース配線
４１引張試験機
４２把持具
４３引張部
４４固定台
４５係止部
４６引張部
５１試験用鋼板
５２スタッドボルト

Claims

亜鉛系めっき鋼板とスタッドとを溶接するスタッド溶接方法であって、
前記亜鉛系めっき鋼板の端面にアース電極を押圧して接触させること、
前記スタッドをスタッド溶接電源のプラス側に接続し、前記アース電極をスタッド溶接電源のマイナス側に接続すること、
設定電圧が１００〜１６０Ｖであること、を含むスタッド溶接方法。
前記アース電極は、絶縁部を介して前記亜鉛系めっき鋼板の両面を挟持する取付手段と、前記亜鉛系めっき鋼板の端面に接触する導電部と、前記スタッド溶接電源に連結されたアース配線とを含む、通電治具により押圧する、請求項１に記載のスタッド溶接方法。
電極の面積が１６０ｍｍ^２以上である、請求項１又は２に記載のスタッド溶接方法に使用されるアース電極。
電極の材質が銅である、請求項１又は２に記載のスタッド溶接方法に使用されるアース電極。