JP3320515B2 - スポット溶接の後処理方法 - Google Patents

スポット溶接の後処理方法

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    • B23K11/00Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/10Spot welding; Stitch welding
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Resistance Welding (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はスポット溶接の後処理方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】1対の電極間に2枚の鋼板を挟み、電極
間に高電圧を印加し、ジュール熱を発生させて、2枚の
鋼板同士を点接合するところのスポット溶接法が知られ
ている。ところで、高炭素鋼や高炭素合金鋼の部材をス
ポット溶接すると、自己冷却焼入れ現象が起り、高硬度
な領域ができ、衝撃特性の低下を招くという不都合があ
った。
【0003】焼入れ材は焼戻し炉で焼戻し処理を施せば
問題はなくなるが、その為に工程は増え、部品の運搬が
煩雑になることから、部品のコストアップの要因とな
る。そこで、従来、特開昭47−38714号(バット
溶接線材の自動仮焼なまし装置)、特開昭55−810
89号(抵抗加熱接合方法)等が提案されている。即
ち、特開昭47−38714号はバット溶接終了と同時
に弱い電流を溶接部に流して、冷却部の冷却温度を小さ
くして焼きなましをするというものである。又、特開昭
55−81089号は材料加圧→通電による抵抗溶接
(接合)→加締め→通電停止→冷却剤による急冷(焼入
れ)→通電による焼戻しからなる接合方法である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、溶接
後に通電して焼なまし(焼鈍。アニーリング)又は焼戻
し(テンパーリング)して材料の軟化を図るものである
が、いずれの技術も焼鈍電流又はテンパー電流を一回だ
け流して改質を図るものである。従って、要求される改
質を達成するためには電流値の大きさと通電時間の長さ
とを正確に決定する必要があり、この決定には綿密なデ
ータの蓄積を要する。しかし、モデルの変更、設計変更
などに伴うワークの寸法、材質の変更により、電流管理
は目まぐるしく変わり、溶接管理に掛かるロードは大き
くなる。そこで本発明の目的は容易に改質処理がなせる
技術を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成
するべく本発明の軟化処理は、通電と非通電と周期的
に繰返されることによってなされ、前記通電時間は、周
期経過毎に長くなることを特徴とする。
【0006】前記通電時間は、熱影響部の温度が炭素
鋼の原子配列が変化する変態点(一般に「A1変態点」
と略記される。)を挟むように上下するように制御され
ことが好ましい。
【0007】又は、前記軟化処理は電流値と通電時間と
の積で定められる入熱モジュール断続的に変化される
ことによってなされ、軟化処理中には、ワークに対して
常時通電されていることを特徴とする
【0008】
【実施例】本発明の実施例を添付図面に基づいて以下に
説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図1は本発明のスポット溶接機の回路図であり、2枚の
重ねられたワーク1,2を電極棒3,4で挟持し、これ
ら電極棒3,4に直流変圧器5およびスイッチング6を
介して通電するものであり、ワーク1,2の接点がジュ
ール熱で溶融し融着する。この融着部をナゲット7とい
い、このナゲット7の周囲の影響部分を熱影響部8とい
う。上記スイッチング6で短い周期で通電の入切りを実
施するように構成したことを特徴とする。
【0009】次にこのスイッチング6を中心とした本発
明のスポット溶接の後処理方法の説明をする。本実施例
におけるワーク1は5.2mm厚さのS48C(JIS
機械構造用炭素鋼。C=0.45〜0.51%)板であ
り、ワーク2は1.0mm厚さのSS41(JIS一般
構造用圧延材。引張強さ41〜52kg/mm2)板で
ある。図2は本発明に係るスポット溶接の後処理方法の
第1実施例図であり、横軸は通電サイクル数、縦軸は電
流値を示す。先ず、電流値10kAで10サイクル(1
/6秒)だけ通電してスポット溶接をなす。通電を停止
して5サイクル(1/12秒)休止し、次に電流値9k
Aで6サイクル(1/10秒)だけ通電して前記ナゲッ
ト7および熱影響部8をジュール熱で加熱する。
【0010】ここで重要なことは、第1回目の通電(溶
接)時にはワーク1,2の間に薄い空気膜が介在するの
で抵抗値は大きくなり、ジュール熱は金属を溶かすほど
大きくなる。これに対して、第2回目の通電(加熱)時
にはワーク1,2はナゲット7で導通しているため抵抗
値は小さくなり発生するジュール熱も小さくなり、ワー
ク1,2を暖める程度となる(これを「加熱」とい
う)。以下、5サイクル(1/12秒)の休止期間をお
いて第3回通電加熱、第4回通研加熱が実施される。な
お、回を重ねる毎に通電時間を延ばすのは、ワーク1,
2が時間とともに自然冷却され、熱が奪われる。したが
って通電時間を延ばして投入熱量を増して対処するため
である。
【0011】図3は本発明に係る熱影響部の温度予想曲
線図であり、図2の投入電流を破線で示した。常温のワ
ーク1,2はA点でジュール熱による昇温が始り、短時
間で融点Bに至る。更に昇温されてナゲット7に相当す
る部分が溶け、通電停止とともに冷却が開始され、C点
を通過しD点に至る。このC−D間で凝固と急冷による
硬化の物理現象が生じる。そこで、D点において第2回
目の通電(第1回目の加熱)を開始する。この加熱によ
りナゲット7および熱影響部8は再昇温し点Eに至る。
以降、休止(降温)と加熱(昇温)を複数回繰り返し
て、A1変態点 (723℃)を上下するようにする。
これにより、硬化部分は軟化処理される。上記一連の処
理により熱影響部8のビッカース硬度を400〜500
とすることができた。上記軟化処理を施さない場合には
ビッカース硬度で750〜800に達するので、改質効
果は著しい。
【0012】なお、空気冷却では冷却速度不足でマルテ
ンサイト変態の発生しないことが予想される。この場合
は、熱影響部8を炭素鋼の原子配列が変化する723℃
の変態点近傍の温度に保持することで「焼なまし」処理
を施し、溶接歪の除去と組織の軟化とを図る。
【0013】周知のとおり、非定常状態の伝熱を想定す
ることは極めて難しい。1回の通電で軟化処理をするに
は従来の技術の項で述べたとおりに、綿密なデータに基
いて電流値と通電時間とを決める必要があり、仮に決め
たとしてもそのとおりにならないことがある。
【0014】この点、本発明は炭素鋼の原子配列が変化
する温度(例えば723℃の変態点温度)を挟んで熱影
響部の温度が上下するようにするだけであるから厳密さ
は要求されない。更に、処理時間は自由に延ばすことが
出来る。即ち、ワークを熱処理炉にて保持し、熱処理す
る手法に近似した処理が可能である。
【0015】仮に、焼入れ性の高い一部の材料で上記の
硬化の過程において焼きが入るものにあては、軟化の過
程で焼戻し処理をする必要がある。この焼戻し処理は炭
素鋼の原子配列が変化する723℃の変態点未満の温度
(例えば600℃)を中心に熱影響部8の温度を上下さ
せればよい。
【0016】図4は本発明に係るスポット溶接の後処理
方法の第2実施例図、図2に対して休止期間を廃止した
ものであり、具体的には電流値(kA)×通電時間(サ
イクル数)で規定される入熱モジュールH1,H2,H
3とし、第1回加熱のH1は8×10=80,第2回加
熱のH2は7×10=70,第3回加熱のH3は5×1
0=50のごとく入熱モジュールH1,H2,H3を時
間経過とともに変化(この場合は減少)させたことを特
徴とする。上記H1,H2,H3の如く入熱モジュール
を変化させることによって熱影響部を所定の温度に保ち
軟化処理をなすものである。この方法の特徴は、軟化処
理を多数の入熱モジュールの組合わせで実施することに
あり、個々の入熱モジュールにおける電流値と通電時間
とはそれほど厳密に管理する必要がない。複数回で処理
するから個々の誤差は全体に影響しないからである。
【0017】図5は本発明に係るスポット溶接の後処理
方法の第3実施例図であり、図と同様に図2に対して
休止期間を廃止したものであり、入熱モジュールh1,
h2,h3とし、第1回加熱のh1は9×6=54,第
2回加熱のh2は7×8=56,第3回加熱のh3は5
×10=50のごとく入熱モジュールh1,h2,h3
を時間経過とともに変化(この場合は減少)させたこと
を特徴とする。
【0018】上記ワーク1(S48C)は具体的には焼
入れ効果を要するスプロケット、ギア、プーリ等であ
り、ワーク2(SS41)は保護カバー、ブラケット等
であり、この様に一般機械部品、特に車両部品に本発明
方法は有益である。
【0019】
【発明の効果】以上に述べた通り本発明は、スポット溶
接の後処理方法において、熱影響部を熱処理するに際し
通電と非通電を繰返すようにしたので、所望の温度を容
易に得られ、従来のように投入電流値と通電時間を厳密
に管理する必要がなくなり、もって極めて容易な後処理
方法を提供するものである。
【0020】又は、スポット溶接後の軟化処理におい
て、電流値(kA)×通電時間(サイクル数)で規定さ
れる入熱モジュールを段階的に変化させることで軟化処
理するようにし、個々の入熱モジュールにおける電流値
と通電時間とをそれほど厳密に規定する必要がないので
制御が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のスポット溶接機の回路図
【図2】本発明に係るスポット溶接の後処理方法の第1
実施例図
【図3】本発明に係る熱影響部の温度予想曲線図
【図4】本発明に係るスポット溶接の後処理方法の第2
実施例図
【図5】本発明に係るスポット溶接の後処理方法の第3
実施例図
【符号の説明】
1,2…ワーク、3,4…電極棒、5…直流変圧器、6
…スイッチング、7…ナゲット、8…熱影響部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−208280(JP,A) 特開 平5−50249(JP,A) 特開 昭61−23583(JP,A) 実開 昭47−28825(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23K 11/36 C21D 1/40 C21D 9/50

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スポット溶接後の電極棒に再通電してジ
    ュール熱でワークを加熱し、熱影響部等の軟化処理をな
    すスポット溶接の後処理方法おいて、 前記軟化処理は、通電と非通電と周期的に繰返される
    ことによってなされ、 前記通電時間は、周期経過毎に長くなる ことを特徴と
    スポット溶接の後処理方法。
  2. 【請求項2】 前記通電時間は、熱影響部の温度が
    素鋼の原子配列が変化する変態点を挟むように上下する
    ように制御される請求項1記載のスポット溶接の後処理
    方法。
  3. 【請求項3】 スポット溶接後の電極棒に再通電してジ
    ュール熱でワークを加熱し、熱影響部等の軟化処理をな
    すスポット溶接の後処理方法おいて、 前記軟化処理は、電流値と通電時間との積で定められる
    入熱モジュール断続的に変化されることによってなさ
    れ、 前記軟化処理中には、前記ワークに対して常時通電され
    ていることを特徴とする スポット溶接の後処理方法。
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ES2096522B1 (es) 1997-12-16
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