JP2515562B2

JP2515562B2 - 抵抗溶接用電極

Info

Publication number: JP2515562B2
Application number: JP26819587A
Authority: JP
Inventors: 亨斉藤; 靖雄高橋
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1987-10-26
Filing date: 1987-10-26
Publication date: 1996-07-10
Anticipated expiration: 2011-07-10
Also published as: JPH01113182A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は電気抵抗溶接に用いられる溶接用電極に関す
る。

（従来の技術）スポット溶接などの電気抵抗溶接に用いられる電極
は、被溶接物に加圧力と電流を伝達、供給すると共に溶
接熱を吸収、放散する機能が要求される。

従って、電極材料特性としては高温強度が大きく、電
気伝導度、熱伝導度が良好であることと、出来るだけ低
コストであることが望まれる。これらの要求をバランス
良く満足する材料としてクロム銅合金あるいはアルミナ
分散銅などが使用されてきた。

しかしながら、これら電極材料の場合一般の冷延鋼板
を溶接する際には充分な連続打点性（電極寿命）を示す
が、亜鉛めつき鋼板を始めとする各種表面処理鋼板の溶
接では、めつき金属と電極銅とが合金化して電極先端部
の高温強度、電気伝導度、熱伝導度などが劣化するた
め、電極の損耗が激しく、一般的には電極先端部が凹型
に損耗するかフラットに損耗して電極先端面積が拡大す
る。このため電流密度が低下し所定のナゲットが形成さ
れ無くなり、電極のドレッシングあるいは交換までの時
間を短縮せざるを得なくなることから、生産性の低下が
余儀なくされていた。

これら難点に対し、例えば特開昭50-64142号公報、特
開昭55-109583号公報、特開昭60-130483号公報記載のご
とく、銅合金を電極本体として、芯材にW,Moあるいはア
ルミナ分散銅、W-Cuなどを嵌合あるいは静水圧処理で一
体化した複合電極が知られている。

（発明が解決しようとする問題点）ところでこれら複合電極の場合、適用する金属および
その合金系が開示されているに過ぎず、その物理的な性
質と範囲などについては開示されていない。

ここで重要なことは電極用金属およびその合金系の成
分が同一でも熱処理あるいは鍛造などにより、例えば材
料の硬さは大幅に変化し電極寿命に重要な影響を及ぼす
ことにある。

即ち、電極本体と芯材との組合わせにおいて、各々の
物理的性質の範囲と構成比率などが大切な要件である。
従って電極本体と芯材との物理的性質が近ければ電極寿
命は改善されず、電極本体に比べ芯材が余りに高強度の
場合、電気伝導度、熱伝導度が低く成り芯材が割れた
り、めつき鋼板と溶着したり、抜け落ちるなどの不具合
が生じる。

本発明はかかる従来電極および複合電極の問題点を解
消しょうとするもので、めつき鋼板の溶接において電極
溶着や割れを生ずることなく連続打点性の高い抵抗溶接
用複合電極を提供することにある。

（問題点を解決するための手段）本発明の要旨は、高導電性材料からなる電極本体の被
溶接物接触中央部に、該電極本体よりも高強度な導電性
材料の芯材を埋設した電気抵抗溶接に用いられる溶接用
電極において、該電極本体は導電率（IACS、％）が70％
以上でビッカース硬さ（Hv）が90〜160であり、該芯材
は導電率が20％以上でビッカース硬さが130〜200の範囲
にあり、芯材と電極本体の硬度差が30以上であり、さら
に被溶接物に接する電極先端面の直径をd1または幅をw
1、芯材の直径をd2または幅をw2とした時の直径比d2/d1
または幅比w2/w1が0.4〜0.85の範囲となるように構成さ
れたことを特徴とする抵抗溶接用電極にある。

なお導電率（IACS）は電気抵抗の逆数で、20℃におけ
る万国標準軟銅の導電率を100％としたときの比を表
す。

本発明に関し図面を参照しながら以下に説明する。

（作用）スポット溶接用の場合第１図に示すような電極におい
て、純銅あるいはクロム銅等の高導電性物質（銅合金）
からなる電極本体１の中心軸上に、クロム・ジルコニウ
ム銅、アルミナ分散銅、チタニウム・ボライド分散銅等
の電極本体よりも高強度な導電性物質（銅合金）を芯材
２として埋設した電極で、電極本体１の導電率（IACS、
％）は70％以上、芯材２の導電率は20％以上とする。ま
た、電極本体１および芯材２の常温でのビッカース硬さ
（Hv）は、電極本体１の場合Hv1＝90〜160、芯材２の場
合Hv2＝130〜200の範囲とし、さらにHv2−Hv1≧30の硬
度差（δHv）とする。

一方、被溶接物に接する電極先端面の直径をd1、芯材
の直径をd2とした時の直径比がd2/d1＝0.4〜0.85の範囲
となるように構成されたことを特徴とした複合電極であ
る。電極本体と芯材の結合については第１図ではテーパ
ーによる機械的結合状態を示したが、これに限定される
ものではなく静水圧処理による接合、レーザー溶接、ろ
う接など、その接合方法については何等こだわるもので
はない。

本発明の複合電極では、電極本体の硬さに比べ電極の
中央部に配設した芯材の方が高硬度（硬度差≧30）のた
め、めつき材の溶接で生ずるフラット〜凹型損耗が起こ
らず、中央部（芯材部）が盛り上がった凸型損耗を維持
する。この状態を維持する限り電極先端部での電流密度
は低下せず電極寿命が格段に向上する。

電極材料の最低硬さを90としたのは、これ未満では柔
らか過ぎてヘタリ（変形）が大きくなり、一方、最高硬
さ200超では割れ、溶着が生じ易くなり、何れの場合も
電極寿命が低下する要因と成る。

また芯材の最低の導電率を20％としたのは、これ以下
では溶着し易くなるためであり、電極本体の最低の導電
率を70％としたのは、電極本体の接触面で溶接電流の大
半を通電させるためである。

芯材と電極本体の直径比（d2/d1）を0.4〜0.85とした
のは、電極損耗後に形成される凸部の大きさをコントロ
ールするためであり、0.4未満では凸部の直径が小さく
成り過ぎて所定のナゲット径が得られず、0.85超では凸
部が形成されても凸部の直径が大き過ぎて電流密度が低
下し、この場合もナゲットが形成されにくくなるためで
ある。

以上説明したように複合電極として限定した範囲およ
び構成は、極めて重要な役割を果たすものである。

（実施例）以下、本発明に係わる抵抗溶接用電極の連続打点性に
関する実施例につき説明する。被溶接材は板厚（ｔ）0.
8mmの溶融亜鉛めつき鋼板150/150（g/m²）を２枚重ねで
用いた。溶接条件をまとめて次に示す。

・電極形状:CF型4.5mmφ ・加圧力:250Kg ・通電時間:10サイクル・溶接電流：各電極での散り発生限界電流値（11500±1
000A）・打点ピッチ:15mm ・打点速度:1点/2秒連続打点性の評価はナゲット径（3.6mmφ）を確保出来なく成るまでの最大
溶接点数とし途中、電極割れあるいは電極溶着が発生し
たときは、その時点で試験を終了した。第１表に連続打
点性評価結果を示す。

なお、第１図および実施例ではCF型電極を代表例とし
て示したが、これに限定されるものではなく、ドーム
型、ラジアス型など他の電極形状にも充分適用できるも
のである。さらに、第２図に示したようなシーム溶接用
電極輪の場合でも、電極断面における先端形状は第１図
と何等変わることはないが、被溶接物に接する電極本体
の幅をw1、芯材の幅をw2とすると、w2/w1＝0.4〜0.85で
ある。なおシーム溶接電極では芯材が電極輪の円周上に
埋設される。

（発明の効果）以上、第１表の結果からも明らかなように、本発明の
複合電極は、めつき鋼板を始めとする各種表面処理鋼板
の抵抗溶接に適用して、被溶接物への電極溶着あるいは
芯材の割れなどがなく、打点数の増加に伴う電極の損耗
は凸型を促進、維持することで確実なナゲットを形成
し、従来電極に比べ連続打点数の増加が著しいことか
ら、生産効率の向上が図れるなど産業利用上多大な効果
をもたらすものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係わるスポット溶接用電極の
構造を示す平面図および断面図、第２図はシーム溶接用
電極の斜視図（ａ）および断面図（ｂ）である。 1,3……電極本体 2,4……芯材

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】高導電性材料からなる電極本体の被溶接物
接触中央部に、該電極本体よりも高強度な導電性材料の
芯材を埋設した電気抵抗溶接に用いられる溶接用電極に
おいて、該電極本体は導電率（IACS、％）が70％以上で
ビツカース硬さ（Hv）が90〜160であり、該芯材は導電
率が20％以上でビツカース硬さが130〜200の範囲にあ
り、芯材と電極本体の硬度差が30以上であり、さらに被
溶接物に接する電極先端面の直径をd1または幅をw1、芯
材の直径をd2または幅をw2とした時の直径比d2/d1また
は幅比w2/w1が0.4〜0.85の範囲となるように構成された
ことを特徴とする抵抗溶接用電極。