JP3343394B2 - アルミ合金のアプセットバット溶接方法 - Google Patents
アルミ合金のアプセットバット溶接方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は車両に使うアルミ合金製
ディスクホィールの板リム素材製造工程におけるアプセ
ットバット溶接方法に関する。
ディスクホィールの板リム素材製造工程におけるアプセ
ットバット溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車等の車両に使うディスクホィール
リムを製造する工程においては、フラッシュバット溶接
法が採用されていたが、フラッシュ（火花）の飛ばし代
とアプセット代とで無駄が多く、原単位の面で欠点があ
った。又、火花が飛び散ることから作業環境面でも欠点
があった。
リムを製造する工程においては、フラッシュバット溶接
法が採用されていたが、フラッシュ（火花）の飛ばし代
とアプセット代とで無駄が多く、原単位の面で欠点があ
った。又、火花が飛び散ることから作業環境面でも欠点
があった。
【０００３】そこで、これらの欠点に対処したアプセッ
トバット溶接が鋼板製ディスクホィールリムの製造工程
で近時採用されるようになった。ディスクホィールリム
のアプセットバット溶接方法は、板材を図３に示すよう
に円筒形に丸めた端部同志をそれぞれ電極でクランプ
し、端面を突き合わせ、加圧をかけたまま、その後電極
間に電圧を印加して所定の電流を流し、突き合わせ面の
接触抵抗及び板材の固有抵抗によるジェール熱により突
き合わせ面を加熱軟化させ、加圧力により軟化部を接合
面直に押し出して接合する溶接方法である。
トバット溶接が鋼板製ディスクホィールリムの製造工程
で近時採用されるようになった。ディスクホィールリム
のアプセットバット溶接方法は、板材を図３に示すよう
に円筒形に丸めた端部同志をそれぞれ電極でクランプ
し、端面を突き合わせ、加圧をかけたまま、その後電極
間に電圧を印加して所定の電流を流し、突き合わせ面の
接触抵抗及び板材の固有抵抗によるジェール熱により突
き合わせ面を加熱軟化させ、加圧力により軟化部を接合
面直に押し出して接合する溶接方法である。
【０００４】鋼板（熱延鋼板）を材料とするディスクホ
ィールリムのアプセット溶接法は、図４に示すように、
加圧力Ｐ1 で所定の電流ｉ1 を流す第１の工程と、Ｐ1
より大きな加圧力Ｐ2 でアプセットする第２の工程から
なる２段加圧方式又は、図５に示すように、加圧力Ｐ1
でアプセットする１段加圧方式に所定の電流ｉを流して
溶接を行なうのが一般的である。
ィールリムのアプセット溶接法は、図４に示すように、
加圧力Ｐ1 で所定の電流ｉ1 を流す第１の工程と、Ｐ1
より大きな加圧力Ｐ2 でアプセットする第２の工程から
なる２段加圧方式又は、図５に示すように、加圧力Ｐ1
でアプセットする１段加圧方式に所定の電流ｉを流して
溶接を行なうのが一般的である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】アルミ合金のディスク
ホィールリムについても、前記原単位や作業環境面から
アプセットバット溶接法の適用が強く要望されていたも
のの、溶接性に関して十分な検討がなされておらず、特
に溶接条件と溶接性との関係が明確になっていなかっ
た。
ホィールリムについても、前記原単位や作業環境面から
アプセットバット溶接法の適用が強く要望されていたも
のの、溶接性に関して十分な検討がなされておらず、特
に溶接条件と溶接性との関係が明確になっていなかっ
た。
【０００６】そのため、アプセットバット溶接によりア
ルミ合金製ディスクホィールリムを製造しようとして
も、接合部に割れが発生して、歩留りの低下を確実かつ
十分に防止する事が困難であった。
ルミ合金製ディスクホィールリムを製造しようとして
も、接合部に割れが発生して、歩留りの低下を確実かつ
十分に防止する事が困難であった。
【０００７】そこで、本発明はアルミ合金製ディスクホ
ィールリムの強度、成形性をそこねないアプセットバッ
ト溶接方法を提供することを目的とする。
ィールリムの強度、成形性をそこねないアプセットバッ
ト溶接方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者らはアルミ合金
製ディスクホィールリムの接合部のアプセットバット溶
接について鋭意研究を重ねた結果、加圧力を経時的に制
御することが突き合わせ面への効率的な入熱につなが
り、その結果として強度、成形性をそこねないで、接合
部の溶接性を向上させられるとの知見を得て本発明を完
成するに至った。
製ディスクホィールリムの接合部のアプセットバット溶
接について鋭意研究を重ねた結果、加圧力を経時的に制
御することが突き合わせ面への効率的な入熱につなが
り、その結果として強度、成形性をそこねないで、接合
部の溶接性を向上させられるとの知見を得て本発明を完
成するに至った。
【０００９】すなわち、本発明のアプセットバット溶接
方法は、アルミ合金製ディスクホィール板リム素材の抵
抗溶接方法において、電流密度５０〜３００Ａ／ｍ
ｍ2 、加圧力３０〜１５０Ｎ／ｍｍ2 の範囲により行な
う第１の工程と、電流密度と加圧力とを、第１の工程に
おける値の１０％を下回らない範囲で低下させた第２の
工程と、第２の工程よりも大きい加圧力を付加する第３
の工程と、の少なくとも三つの段階の工程を採用したこ
とを特徴とする。
方法は、アルミ合金製ディスクホィール板リム素材の抵
抗溶接方法において、電流密度５０〜３００Ａ／ｍ
ｍ2 、加圧力３０〜１５０Ｎ／ｍｍ2 の範囲により行な
う第１の工程と、電流密度と加圧力とを、第１の工程に
おける値の１０％を下回らない範囲で低下させた第２の
工程と、第２の工程よりも大きい加圧力を付加する第３
の工程と、の少なくとも三つの段階の工程を採用したこ
とを特徴とする。
【００１０】
【作用】第１の工程で、予熱・変形を加えることで、入
熱によるアルミ合金の固有抵抗の増加と変形による接合
界面の均一化がなされる。
熱によるアルミ合金の固有抵抗の増加と変形による接合
界面の均一化がなされる。
【００１１】第２の工程では、加圧力を低下させて接触
抵抗の増加を活用して入熱を図る。又、電流密度を下げ
ることで、溶融金属の飛散と爆音が防止される。第３の
工程ではアプセット変形をさせる。
抵抗の増加を活用して入熱を図る。又、電流密度を下げ
ることで、溶融金属の飛散と爆音が防止される。第３の
工程ではアプセット変形をさせる。
【００１２】
【実施例】図３は本発明の溶接方法の実施に用いるアプ
セットバット溶接機で、１、１′と２、２′は電極で、
アルミ合金のリム素材４の接合界面３、３′をそれぞれ
クランプする。５は両電極間に電流を供給する溶接電
源、６は電流制御装置、７は油圧源でシリンダ８に油圧
をかけて電極２、２′を駆動加圧する。９は加圧力制御
装置である。
セットバット溶接機で、１、１′と２、２′は電極で、
アルミ合金のリム素材４の接合界面３、３′をそれぞれ
クランプする。５は両電極間に電流を供給する溶接電
源、６は電流制御装置、７は油圧源でシリンダ８に油圧
をかけて電極２、２′を駆動加圧する。９は加圧力制御
装置である。
【００１３】このアプセットバット溶接機は、図示され
てないベンディング、トリミング及びエッジトリム等の
機構を構えており、供試材として幅２０２ｍｍ、板厚
５．０ｍｍのアルミ合金の板材を円筒形に丸め、その端
部同志を突き合わせ、突き合わせ部を表１に示す各種溶
接条件でアプセットバット溶接し、溶接接合試験を実施
した。なお、供試材はＪＩＳ規格５４５４材相当品を用
いた。
てないベンディング、トリミング及びエッジトリム等の
機構を構えており、供試材として幅２０２ｍｍ、板厚
５．０ｍｍのアルミ合金の板材を円筒形に丸め、その端
部同志を突き合わせ、突き合わせ部を表１に示す各種溶
接条件でアプセットバット溶接し、溶接接合試験を実施
した。なお、供試材はＪＩＳ規格５４５４材相当品を用
いた。
【００１４】又、溶接方法は、図１に示すように、加圧
力Ｐ1 と電流密度Ｉ1 の第１の工程（以後スクイズ工程
という）、加圧力Ｐ2 と電流密度Ｉ2 の第２の工程（以
後加熱工程という）及び加圧力Ｐ3 の第３の工程（以後
アプセット工程という）の三つの段階の工程からなる。
Ｔ1 ，Ｔ2 ，Ｔ3 はそれぞれ第１，第２及び第３の工程
の時間で、以後、それぞれスクイズ時間、加熱時間及び
アプセット時間と言う。
力Ｐ1 と電流密度Ｉ1 の第１の工程（以後スクイズ工程
という）、加圧力Ｐ2 と電流密度Ｉ2 の第２の工程（以
後加熱工程という）及び加圧力Ｐ3 の第３の工程（以後
アプセット工程という）の三つの段階の工程からなる。
Ｔ1 ，Ｔ2 ，Ｔ3 はそれぞれ第１，第２及び第３の工程
の時間で、以後、それぞれスクイズ時間、加熱時間及び
アプセット時間と言う。
【００１５】
【表１】 接合部の溶接品質は、Ｖ曲げ試験とフレアー加工、ロー
ル加工、エキスパンド加工のリム成形試験で評価した。
ル加工、エキスパンド加工のリム成形試験で評価した。
【００１６】Ｖ曲げ試験は、フープ材の溶接部を中心に
約２００ミリ長で切断し、曲げ角度９０°、先端Ｒ５で
行ない、接合部長さ（Ｌ＝２０２）に於ける割れ長さの
合計ΣＬn をＬで除したクラック率により○（クラック
率：０％割れなし）、△（クラック率：２％以下）、×
（クラック率：２％超）にて評価した。
約２００ミリ長で切断し、曲げ角度９０°、先端Ｒ５で
行ない、接合部長さ（Ｌ＝２０２）に於ける割れ長さの
合計ΣＬn をＬで除したクラック率により○（クラック
率：０％割れなし）、△（クラック率：２％以下）、×
（クラック率：２％超）にて評価した。
【００１７】リム成形試験は、フレア加工、ロール成
形、エキスパンド加工を行なった成形完了品での割れ不
良率により、○（不良率：０％）、△（不良率：３％以
下）、×（不良率：３％超）にて評価した。
形、エキスパンド加工を行なった成形完了品での割れ不
良率により、○（不良率：０％）、△（不良率：３％以
下）、×（不良率：３％超）にて評価した。
【００１８】表１のＮｏ．１〜５の実施例で詳細を説明
すると、まずスクイズ工程として電流密度６０〜２５０
Ａ／ｍｍ2 、加圧力４９〜１４２Ｎ／ｍｍ2 の範囲内で
加圧、通電し、接合面近傍が入熱により、軟化し始め一
定の変位量に達するまでＴ1時間予熱・変形させる。
すると、まずスクイズ工程として電流密度６０〜２５０
Ａ／ｍｍ2 、加圧力４９〜１４２Ｎ／ｍｍ2 の範囲内で
加圧、通電し、接合面近傍が入熱により、軟化し始め一
定の変位量に達するまでＴ1時間予熱・変形させる。
【００１９】これは予熱・変形を加えることにより、入
熱によるアルミ合金の固有抵抗の増加と変形による接合
界面の均一化とを目的とする。次に加熱工程としてスク
イズ工程より低い電流密度４０〜２００Ａ／ｍｍ2 と低
い加圧力２４〜９８Ｎ／ｍｍ2 で加熱する。
熱によるアルミ合金の固有抵抗の増加と変形による接合
界面の均一化とを目的とする。次に加熱工程としてスク
イズ工程より低い電流密度４０〜２００Ａ／ｍｍ2 と低
い加圧力２４〜９８Ｎ／ｍｍ2 で加熱する。
【００２０】これはアルミ合金の場合熱伝導度、電気伝
導度が高く、また非常に酸化し易い物性を持っている。
そこで接合界面近傍の入熱量を上げ、アプセット変形を
効率的に行なうため、スクイズ工程の後に加熱工程とし
て、加圧力を低下させ、接合界面の面圧を下げることに
よる接触抵抗の増加を有効に活用する入熱工程を実施す
る。加圧力を低下させることにより電流値も不可避的に
下がるが、さらに電流密度を下げて制御するのは、加圧
力低減に伴い、加圧力に比し、電流密度が高過ぎると、
溶融金属の飛散と共に爆音が発生し、健全な溶接品質を
得ることができないからである。
導度が高く、また非常に酸化し易い物性を持っている。
そこで接合界面近傍の入熱量を上げ、アプセット変形を
効率的に行なうため、スクイズ工程の後に加熱工程とし
て、加圧力を低下させ、接合界面の面圧を下げることに
よる接触抵抗の増加を有効に活用する入熱工程を実施す
る。加圧力を低下させることにより電流値も不可避的に
下がるが、さらに電流密度を下げて制御するのは、加圧
力低減に伴い、加圧力に比し、電流密度が高過ぎると、
溶融金属の飛散と共に爆音が発生し、健全な溶接品質を
得ることができないからである。
【００２１】次にアプセット工程として加熱工程よりも
高い加圧力１９６Ｎ／ｍｍ2 でアプセット加圧する。こ
のアプセット工程は加熱工程で接合面近傍が入熱により
軟化し始め、ある変位量に達した所で加熱工程よりも高
い加圧力を付加し、アプセット変形をさせる工程であ
る。
高い加圧力１９６Ｎ／ｍｍ2 でアプセット加圧する。こ
のアプセット工程は加熱工程で接合面近傍が入熱により
軟化し始め、ある変位量に達した所で加熱工程よりも高
い加圧力を付加し、アプセット変形をさせる工程であ
る。
【００２２】以上のようにして造られたアルミ合金製デ
ィスクホィールリムの溶接部品質は、非常に広い電流密
度と加圧力の条件範囲に於いて溶接性に優れ、溶接後に
各種成形加工を行なっても、溶接部割れによる製品の歩
留り低下が少ないことが明らかとなった。
ィスクホィールリムの溶接部品質は、非常に広い電流密
度と加圧力の条件範囲に於いて溶接性に優れ、溶接後に
各種成形加工を行なっても、溶接部割れによる製品の歩
留り低下が少ないことが明らかとなった。
【００２３】前記実施例及び例示しない他の実施例から
スクイズ及び加熱工程に於ける好ましい加圧力、電流密
度の範囲を図２に示す。表２は、加熱工程を有しなく
て、図４に示すように、スクイズ時間ｔ1 で示されるス
クイズ工程と、アプセット時間ｔ2 で示されるアプセッ
ト工程のみによる溶接方法と図５に示すように加圧力Ｐ
1＝Ｐ2でアプセットする溶接方法で、電流密度ｉ1 と加
圧力ｐ1 ，ｐ2 を変えて実験したときの例を示す。この
表２における評価を表１の評価と比較すると、その悪い
ことが明らかである。尚表１、表２の実験例に於ける総
変位量は一定である。
スクイズ及び加熱工程に於ける好ましい加圧力、電流密
度の範囲を図２に示す。表２は、加熱工程を有しなく
て、図４に示すように、スクイズ時間ｔ1 で示されるス
クイズ工程と、アプセット時間ｔ2 で示されるアプセッ
ト工程のみによる溶接方法と図５に示すように加圧力Ｐ
1＝Ｐ2でアプセットする溶接方法で、電流密度ｉ1 と加
圧力ｐ1 ，ｐ2 を変えて実験したときの例を示す。この
表２における評価を表１の評価と比較すると、その悪い
ことが明らかである。尚表１、表２の実験例に於ける総
変位量は一定である。
【００２４】
【表２】
【００２５】
【発明の効果】本発明のアプセットバット溶接方法は上
述のように構成されているので、自動車用ディスクホィ
ールの板リムのように溶接後に各種の成形加工を行なう
場合に適用しても、接合部に割れが発生する可能性が極
めて少なく、製品の歩留りを著しく向上させることがで
き、アルミ合金製の板リムへのアプセットバット溶接の
実施を実用化することが可能となった。
述のように構成されているので、自動車用ディスクホィ
ールの板リムのように溶接後に各種の成形加工を行なう
場合に適用しても、接合部に割れが発生する可能性が極
めて少なく、製品の歩留りを著しく向上させることがで
き、アルミ合金製の板リムへのアプセットバット溶接の
実施を実用化することが可能となった。
【図１】本発明の加圧力と電流密度のパターンを示す
図。
図。
【図２】本発明における好ましい加圧力と電流密度の範
囲を示す図。
囲を示す図。
【図３】アプセットバット溶接機の正面略図。
【図４】従来技術の加圧力と電流密度のパターンの図。
【図５】従来技術の加圧力と電流密度のパターンの異な
る図。
る図。
Ｉ1 ，Ｉ2 電流密度 Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 加圧力 Ｔ1 スクイズ時間 Ｔ2 加熱時間 Ｔ3 アプセット時間
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 11/00 - 11/24
Claims (1)
- 【請求項１】 アルミ合金製ディスクホィール板リム素
材の抵抗溶接方法において、 電流密度５０〜３００Ａ／ｍｍ2 、加圧力３０〜１５０
Ｎ／ｍｍ2 の範囲により行なう第１の工程と、 電流密度と加圧力とを、第１の工程における値の１０％
を下回らない範囲で低下させた第２の工程と、 第２の工程よりも大きい加圧力を付加する第３の工程
と、の少なくとも三つの段階の工程を採用したことを特
徴とするアルミ合金のアプセットバット溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12031293A JP3343394B2 (ja) | 1993-05-24 | 1993-05-24 | アルミ合金のアプセットバット溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12031293A JP3343394B2 (ja) | 1993-05-24 | 1993-05-24 | アルミ合金のアプセットバット溶接方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06328262A JPH06328262A (ja) | 1994-11-29 |
| JP3343394B2 true JP3343394B2 (ja) | 2002-11-11 |
Family
ID=14783130
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12031293A Expired - Fee Related JP3343394B2 (ja) | 1993-05-24 | 1993-05-24 | アルミ合金のアプセットバット溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3343394B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL1028829C2 (nl) | 2005-04-20 | 2006-10-23 | Fontijne Grotnes B V | Werkwijze en systeem voor het aan elkaar lassen van delen. |
| JP5876244B2 (ja) * | 2011-07-29 | 2016-03-02 | Ｊｆｅテクノワイヤ株式会社 | 溶接接合方法 |
| US9636485B2 (en) | 2013-01-17 | 2017-05-02 | Abbott Cardiovascular Systems, Inc. | Methods for counteracting rebounding effects during solid state resistance welding of dissimilar materials |
| CN105643077B (zh) * | 2016-04-12 | 2018-11-20 | 南京英尼格玛工业自动化技术有限公司 | 一种铝合金工件的点焊工艺方法 |
-
1993
- 1993-05-24 JP JP12031293A patent/JP3343394B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06328262A (ja) | 1994-11-29 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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