JP2647907B2 - スポット溶接方法 - Google Patents

スポット溶接方法

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JP2647907B2
JP2647907B2 JP63147726A JP14772688A JP2647907B2 JP 2647907 B2 JP2647907 B2 JP 2647907B2 JP 63147726 A JP63147726 A JP 63147726A JP 14772688 A JP14772688 A JP 14772688A JP 2647907 B2 JP2647907 B2 JP 2647907B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は高エネルギ密度のビームを被溶接部材に照
射してスポットを溶接するスポット溶接方法に関するも
のである。
〔従来の技術〕
第3図は例えば日刊工業新聞社発行の「電子・イオン
ビームハンドブック」(日本学術振興会第132委員会
編,昭和48年12月20日初版発行)の第321頁に記載され
たものと類似の電子ビームを溶接熱源とする従来のスポ
ット溶接方法に使用するスポット溶接装置を示す概念
図、第4図(A)は第3図のスポット溶接装置を使用し
てスポット溶接を行なった金属板を示す斜視図、同図
(B)はその溶接スポットを拡大して示す拡大図であ
る。第3図と第4図(A)(B)において、(1)は電
子を放出する陰極フィラメント、(2)はこの陰極フィ
ラメントを囲んで装着した円筒電極からなるウェーネル
ト電極であって、上記陰極フィラメント(1)から放出
した電子ビームを収束する。(3)は上記陰極フィラメ
ント(1)の放出した電子ビームを加速する陽極、
(4)は上記陰極フィラメント(1)の放出した電子ビ
ームを集束する集束コイル、(10)はこの集束コイルで
収束した電子ビームを照射する被溶接部材の金属、(1
1)はこの金属板の溶接スポットである。
従来のスポット溶接方法に使用する電子ビームを溶接
熱源としたスポット溶接方法は上記したように構成され
図示はしないが陰極フィラメント(1)とウェーネルト
電極(2)との間にはウェーネルト電圧が印加されてお
り陽極(3)と集束コイル(4)と金属板(10)は接地
電位となっている。まず、金属板(10)に電子ビームを
照射する時間を予めタイマ(図示せず)に設定し所定の
真空度の雰囲気にして陰極フィラメント(1)に電圧を
印加して加熱する。陰極フィラメント(1)の放出した
電子ビームをウェーネルト電極(2)で集束し陽極
(3)で加速したのち、集束コイル(4)で集束して金
属板(10)の表面上に所定の大きさに絞って衝突させ、
この衝突により変換されたエネルギで金属板(10)のそ
の部分を高温に加熱し溶融溶接する。電子ビームによる
スポット溶接では電子ビームを加速してそのエネルギを
増大しまた電子ビームを集束してそのエネルギを集中す
るので、高エネルギ密度の溶接を行なうことができる。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記のような従来のスポット溶接方法では電子ビーム
を集束コイル(4)で集束して金属板(10)の表面上に
所定の大きさに絞って衝突させ高温に加熱して溶融溶接
するので電子ビームの照射を急に停止すると溶接スポッ
ト(11)の周辺部から凝固を始め最後に凝固するその中
心部に大きな痕跡が残ると朋に応力が集中して割れが発
生し易い(第4図(B)参照)などの解決すべき課題が
あった。
この発明は上記のような課題を解決するためになされ
たものであって、溶接スポットに大きな痕跡が残らず、
また割れなどの発生することのないスポット溶接方法を
得ることを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、この発明のスポット溶接
方法は、高エネルギ密度のビームを、長円形状でビード
の模様が縞模様である溶接スポットの形成を終了する工
程を設けたものである。
また、高エネルギ密度のビームを、溶接すべき被溶接
部の大きさに対応してほぼ円形でビードの模様が被溶接
部の外周部から中心部に向う渦巻き状である溶接スポッ
トを形成するように渦巻き状に一回だけ移動させ溶接ス
ポットの形成を終了する工程を設けたものである。
〔作用〕 この発明においては、ビームが一方向に所定距離直線
状に一回だけ移動して溶接スポットの形勢が終了するの
で、ビーム軌跡における温度分布が単純化されるととも
にビームにより溶融された被溶接材料の溶融プールがビ
ームに追随して移動するので時々刻々の溶融プールの大
きさがビーム径に比し余り大きくならず、さらに溶融プ
ールの材料がビームにより順次後方へ送られビームによ
り先に発生していた凹みに流し込んでこれを埋めるの
で、溶接スポットにおける痕跡が小さくなる。なお、こ
のとき後方へ送られた溶融金属が凝固してビードの模様
は縞模様になる。また、ビームを一方向に所定距離直線
状に移動させるので溶接スポットの形状は長円形状にな
る。
同様に、ビームが渦巻き状に一回だけ移動して溶接ス
ポットの形勢を終了する、つまりビームの中心の軌跡が
同一箇所を複数回通らないので被溶接部に与えるビーム
のエネルギ分布を容易に制御できるとともにビームに追
随して溶融プールが移動するので時々刻々の溶融プール
の大きさがビーム径に比し余り大きくならず、また溶融
プールの材料がビームにより順次後方へ送られビームに
より先に発生していた凹みに流入してこれを埋めるの
で、溶接スポットにおける痕跡が小さくなる。なお、渦
巻き上に移動するビームにより後方へ送られた溶融金属
が凝固してビードの模様は薄巻き状になる。
〔発明の実施例〕
第1図はこの発明の一実施例に使用するスポット溶接
方法を示す概念図、第2図(A)(B)はいずれも第1
図のスポット溶接方法による溶接スポットを拡大して示
す拡大図である。第1図と第2図(A)(B)におい
て、(1)〜(4),(10)は上記従来のスポット溶接
方法に使用したスポット溶接装置におけるものと全く同
一のものである。(5)は上記陰極フィラメント(1)
から放出した電子ビームを偏向する偏向コイル(11a)
(11b)はいずれも上記偏向コイル(5)により電子ビ
ームを偏向し移動させたときの上記金属板(10)の溶接
スポットである。
次にこの発明のスポット溶接方法に使用する電子ビー
ムを溶接熱源としたスポット溶接装置は上記のように構
成され図示はしないが陰極フィラメント(1)とウェー
ネルト電極(2)との間にはウェーネルト電圧が印加さ
れており陽極(3)と集束コイル(4)と金属板(10)
は接地電位になっている。まず、被溶接部材の金属板
(10)を所定の位置に固定し所定の真空度の雰囲気にし
たのち陰極フィラメント(1)に電圧を印加して加熱す
る。陰極フィラメント(1)の放出した電子ビームをウ
ェーネルト電極(2)で集束し陽極(3)で加熱してそ
のエネルギを増大したのち集束コイル(4)で集束して
そのエネルギを集中し、高エネルギ密度の電子ビームに
して金属板(10)に照射しその最小径のスポットを形成
する。金属板(10)に衝突した電子ビームはそのエネル
ギを熱エネルギに変換して金属板(10)のスポットの部
分を加熱し溶融溶接する。次に溶接スポットの所要の大
きさに対応して所定の速度で変化する直流電流を所定の
時間だけ偏向コイル(5)に通電し電子ビームを偏向し
て移動させながらスポット溶接を行なう。所定の時間を
経過すると直流電流を変調して漸減しダウンスロープに
してスポット溶接を終了する。このときの金属板(10)
の溶接スポット(11a)は第2図(A)に示す通り長円
形であり溶接金属を順次後方に送るので縞模様のビード
の痕跡となって割れが発生することはない。
なお、上記実施例では溶接スポットの所要の大きさに
対応して所定の速度で変化する直流電流を偏向コイル
(5)に通電するものとしたが、所定の振幅と周波数の
交番電流を所定の時間だけ偏向コイル(5)に通電し所
定の時間を経過すると交番電流の振幅と周波数を変調し
前者を漸減し後者を増大させてダウンスロープにしスポ
ット溶接を終了するものであってもよく、この実施例に
よれば金属板(10)の溶接スポット(11b)は第2図
(B)に示す通り円形であり渦巻き模様のビードの痕跡
となる。
また、上記実施例ではいずれも電子ビームを溶接熱源
とするスポット溶接装置を使用するものとしたが、高エ
ネルギ密度のビームであれば電子ビームに限るものでは
なく、例えばレーザ・ビームを溶接熱源とするスポット
溶接装置を使用するものであってもよい。
〔発明の効果〕
この発明は以上説明した通り、ビームを一方向に所定
距離直線状に一回だけ移動させて溶接スポットの形成を
終了するので、ビーム軌跡における温度分布が単純化さ
れるとともに溶融プールがビームに追随して移動するの
で時々刻々の溶融プールの大きさがビーム径に比し余り
大きくならず、また溶融プールの材料がビームより順次
後方へ送られビームにより先に発生していた凹みに流し
てこれを埋めるので、溶接スポットにおける痕跡が小さ
くなる。従って、溶接スポットに大きな痕跡が残らず、
また割れなどが発生することがないという効果がある。
また、溶接すべき被溶接部の大きさに対応してほぼ円
形でビードの模様が被溶接部の外周部から中心部に向う
渦巻き状である溶接スポットを形成するようにビームを
渦巻き状に一回だけ移動させ溶接スポットの形成を終了
する工程を設けたので、被溶接部に与えるビームのエネ
ルギ分布を容易に制御できるとともに渦巻き上に移動す
るビームに追随して溶融プールが移動するので時々刻々
の溶融プールの大きさがビーム径に比し余り大きくなら
ず、また溶融プールの材料がビームにより順次後方へ送
られビームにより先に発生していた凹みに流入してこれ
を埋めるので、溶接スポットにおける痕跡が小さくな
る。従って、溶接スポットに大きな痕跡が残らず、また
割れなどが発生することがない。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例に使用するスポット溶接装
置を示す概念図、第2図(A)(B)はいずれも第1図
のスポット溶接装置による溶接スポットを拡大して示す
拡大図、第3図は従来のスポット溶接方法に使用するス
ポット溶接装置を示す概念図、第4図(A)は第3図の
スポット溶接装置を使用してスポット溶接を行なった金
属板を示す斜視図、同図(B)はその溶接スポットを拡
大して示す拡大図である。 図において、(1)は陰極フィラメント、(2)はウェ
ーネルト電極、(3)は陽極、(4)は集束コイル、
(5)は偏向コイル、(10)は金属板、(11a)(11b)
はいずれも溶接スポットである。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被溶接部材に高エネルギ密度のビームを照
    射してスポット溶接を行うスポット溶接方法において、
    上記ビームを長円形状でビードの模様が縞模様である溶
    接スポットを形成するように一方向に所定距離直線状に
    一回だけ移動させ上記溶接スポットの形成を終了する工
    程を設けたことを特徴とするスポット溶接方法。
  2. 【請求項2】被溶接部材に高エネルギ密度のビームを照
    射してスポット溶接を行うスポット溶接方法において、
    溶接すべき被溶接部の大きさに対応して上記ビームをほ
    ぼ円形でビードの模様が上記被溶接部の外周部から中心
    部に向う渦巻き状である溶接スポットを形成するように
    渦巻き状に一回だけ移動させ上記溶接スポットの形成を
    終了する工程を設けたことを特徴とするスポット溶接方
    法。
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