JP3504727B2 - アルミ材の抵抗スポット溶接方法 - Google Patents
アルミ材の抵抗スポット溶接方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電極を介して被溶接体
に加圧力を加えつつ、瞬間的に電流を流してスポット溶
接する抵抗スポット溶接方法に関し、特に、アルミニウ
ムまたはアルミニウム合金材（以下、総称してアルミ材
という）を接合するアルミ材の抵抗スポット溶接方法に
関するものである。 【０００２】 【従来の技術】近年、自動車の車体部品において、その
重量の軽減による燃費向上と材料のリサイクルの効率化
を目的としてアルミ材の利用が年々増加する傾向にあ
る。一般的に自動車車体はスポット溶接によって組立ら
れるが、アルミ材の溶接においては、高導電性ならびに
高熱伝導性のために溶接に必要とされる投入電流が鋼板
の溶接に比較して高く、使用できる溶接機も大容量のも
のに制限されるという不具合を有している。このため、
従来から鋼板の溶接に使用していた設備をそのまま適用
できず、アルミ材溶接用として新規に設備を導入しなけ
ればならない。 【０００３】従来、アルミ材同士を抵抗スポット溶接す
る場合には、ＷＥＳ（日本溶接協会規格）で推奨されて
いる溶接条件が用いられており、その模式図を図２に示
す。図２は横軸に時間 (sec)をとり、縦軸に電極加圧力
および溶接電流をとって、加圧および電流の印加パター
ンを示したものであり、規定されている値を表１に示
す。 【０００４】 【表１】 【０００５】図２および表１に示すように、加圧力は板
厚をｔとした場合、鍛圧時で 7.8ｔ〜11ｔ(kN)、通電時
で 3ｔ〜 5ｔ(kN)の範囲である。通電時間は溶接と後熱
を合計して0.02(sec) 以上の値を板厚に応じて規定して
おり、溶接電流は18.2ｔ〜47.5ｔ(kA)の範囲である。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】ＷＥＳの溶接条件は、
アルミ材の特性を考慮したものであるにもかかわらず、
抵抗スポット溶接に使用する電流が鋼板に比較して２倍
から４倍となり、いかなる条件によってもこれを低減す
ることは困難とされている。 【０００７】本発明は、軟鋼板並の投入電流でアルミ材
を溶接することを可能とする抵抗スポット溶接方法を提
供することを目的とする。 【０００８】 【課題を解決するための手段】その要旨は、アルミニウ
ムまたはアルミニウム合金材をスポット溶接する方法に
おいて、その板厚をｔ(mm)とした場合、電極加圧力を一
旦 2ｔ(kN)以上に上げた後、低下させて 1ｔ(kN)以下の
電極と板が密着した状態で、0.004(sec)以上、0.019(se
c)以下の時間内で 6.1ｔ(kA)以上、13.3ｔ(kA)以下の通
電を行ってスポット溶接するアルミ材の抵抗スポット溶
接方法である。 【０００９】 【作用】本発明において、通電前の電極加圧力を 2ｔ(k
N)以上に限定した理由は、電極と板を密着させるために
最低限必要な変形をアルミ材に与えるためであり、さら
には材料変形によりアルミ材表面の絶縁性皮膜である酸
化膜を破壊する作用も合わせ持たせるためである。 【００１０】次に、電極加圧力を低下させ 1ｔ(kN)以下
とすることは、電極と板の密着の度合いを低下させ接触
抵抗を増大させることが目的であり、この 1ｔ(kN)とい
う値はＷＥＳの溶接条件の 3ｔ〜 5ｔ(kN)よりもかなり
低い。通常、通電時の電極加圧力をＷＥＳの溶接条件の
値より低下させると、増大した接触抵抗のために急激な
発熱が生じて溶接部の溶け落ち、さらにはその隙間にア
ークを生じ爆飛する。この問題点を解決するのが、0.01
9(sec)以下の極めて短い通電時間である。 【００１１】ここで通電時間を0.004(sec)以上とするの
は、表２に示す軟鋼板の板厚と電流の関係において、 4
√ｔ(mm)以上のナゲット径を得るために必要な溶接電流
6.1ｔ〜13.3ｔ(kA)をもって溶接するために最小限必要
とする通電時間であり、この値未満であると溶接電流を
上昇させる必要がある。 【００１２】 【表２】【００１３】図２に示すＷＥＳの溶接条件と比較するた
めに、図１に本発明の溶接条件の模式図を示す。なお、
本発明においては、ＷＥＳで規定されている鍛圧や後熱
の設定は任意である。 【００１４】 【実施例】以下に、本発明の実施例について説明する。
板厚 0.3〜3.1mm のアルミ材を表３に示す溶接条件で抵
抗スポット溶接を行った。この時の溶接状況を表３に併
記する。 【００１５】 【表３】 【００１６】本発明法の No.１、２、３、４、10、11は
軟鋼板並の溶接電流で 4√ｔ(mm)以上のナゲット径が得
られ、良好な溶接継手が得られた。 【００１７】一方、比較例の No.５は通電前の電極加圧
力が低く、電極とアルミ板が密着するに十分な変形がア
ルミ板に与えられていないため、電極とアルミ板の密着
の度合いが低下し、増大した接触抵抗のために急激な発
熱が生じて溶接部の溶け落ち、さらにはその隙間にアー
クを生じ爆飛した。 【００１８】比較例の No.６、７は通電時の電極加圧力
が高いため、接触抵抗が低くなり軟鋼板並の溶接電流よ
り高い溶接電流を必要とした。また、 No.８は電極とア
ルミ板が密着してないため、通電できず溶接できなかっ
た。 【００１９】比較例の No.９は通電時間が短いため、 4
√ｔ(mm)以上のナゲット径を得るために、軟鋼板並の溶
接電流より高い溶接電流を必要とした。また、 No.12、
13は通電時間が長いため、いずれも爆飛した。 【００２０】 【発明の効果】以上述べたところから明らかなように、
本発明の抵抗スポット溶接方法は軟鋼板並の投入電流で
アルミ材を溶接することが可能であるので、自動車、車
両、航空機等のアルミ材を用いる各種用途に広く使用す
ることができる。
に加圧力を加えつつ、瞬間的に電流を流してスポット溶
接する抵抗スポット溶接方法に関し、特に、アルミニウ
ムまたはアルミニウム合金材（以下、総称してアルミ材
という）を接合するアルミ材の抵抗スポット溶接方法に
関するものである。 【０００２】 【従来の技術】近年、自動車の車体部品において、その
重量の軽減による燃費向上と材料のリサイクルの効率化
を目的としてアルミ材の利用が年々増加する傾向にあ
る。一般的に自動車車体はスポット溶接によって組立ら
れるが、アルミ材の溶接においては、高導電性ならびに
高熱伝導性のために溶接に必要とされる投入電流が鋼板
の溶接に比較して高く、使用できる溶接機も大容量のも
のに制限されるという不具合を有している。このため、
従来から鋼板の溶接に使用していた設備をそのまま適用
できず、アルミ材溶接用として新規に設備を導入しなけ
ればならない。 【０００３】従来、アルミ材同士を抵抗スポット溶接す
る場合には、ＷＥＳ（日本溶接協会規格）で推奨されて
いる溶接条件が用いられており、その模式図を図２に示
す。図２は横軸に時間 (sec)をとり、縦軸に電極加圧力
および溶接電流をとって、加圧および電流の印加パター
ンを示したものであり、規定されている値を表１に示
す。 【０００４】 【表１】 【０００５】図２および表１に示すように、加圧力は板
厚をｔとした場合、鍛圧時で 7.8ｔ〜11ｔ(kN)、通電時
で 3ｔ〜 5ｔ(kN)の範囲である。通電時間は溶接と後熱
を合計して0.02(sec) 以上の値を板厚に応じて規定して
おり、溶接電流は18.2ｔ〜47.5ｔ(kA)の範囲である。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】ＷＥＳの溶接条件は、
アルミ材の特性を考慮したものであるにもかかわらず、
抵抗スポット溶接に使用する電流が鋼板に比較して２倍
から４倍となり、いかなる条件によってもこれを低減す
ることは困難とされている。 【０００７】本発明は、軟鋼板並の投入電流でアルミ材
を溶接することを可能とする抵抗スポット溶接方法を提
供することを目的とする。 【０００８】 【課題を解決するための手段】その要旨は、アルミニウ
ムまたはアルミニウム合金材をスポット溶接する方法に
おいて、その板厚をｔ(mm)とした場合、電極加圧力を一
旦 2ｔ(kN)以上に上げた後、低下させて 1ｔ(kN)以下の
電極と板が密着した状態で、0.004(sec)以上、0.019(se
c)以下の時間内で 6.1ｔ(kA)以上、13.3ｔ(kA)以下の通
電を行ってスポット溶接するアルミ材の抵抗スポット溶
接方法である。 【０００９】 【作用】本発明において、通電前の電極加圧力を 2ｔ(k
N)以上に限定した理由は、電極と板を密着させるために
最低限必要な変形をアルミ材に与えるためであり、さら
には材料変形によりアルミ材表面の絶縁性皮膜である酸
化膜を破壊する作用も合わせ持たせるためである。 【００１０】次に、電極加圧力を低下させ 1ｔ(kN)以下
とすることは、電極と板の密着の度合いを低下させ接触
抵抗を増大させることが目的であり、この 1ｔ(kN)とい
う値はＷＥＳの溶接条件の 3ｔ〜 5ｔ(kN)よりもかなり
低い。通常、通電時の電極加圧力をＷＥＳの溶接条件の
値より低下させると、増大した接触抵抗のために急激な
発熱が生じて溶接部の溶け落ち、さらにはその隙間にア
ークを生じ爆飛する。この問題点を解決するのが、0.01
9(sec)以下の極めて短い通電時間である。 【００１１】ここで通電時間を0.004(sec)以上とするの
は、表２に示す軟鋼板の板厚と電流の関係において、 4
√ｔ(mm)以上のナゲット径を得るために必要な溶接電流
6.1ｔ〜13.3ｔ(kA)をもって溶接するために最小限必要
とする通電時間であり、この値未満であると溶接電流を
上昇させる必要がある。 【００１２】 【表２】【００１３】図２に示すＷＥＳの溶接条件と比較するた
めに、図１に本発明の溶接条件の模式図を示す。なお、
本発明においては、ＷＥＳで規定されている鍛圧や後熱
の設定は任意である。 【００１４】 【実施例】以下に、本発明の実施例について説明する。
板厚 0.3〜3.1mm のアルミ材を表３に示す溶接条件で抵
抗スポット溶接を行った。この時の溶接状況を表３に併
記する。 【００１５】 【表３】 【００１６】本発明法の No.１、２、３、４、10、11は
軟鋼板並の溶接電流で 4√ｔ(mm)以上のナゲット径が得
られ、良好な溶接継手が得られた。 【００１７】一方、比較例の No.５は通電前の電極加圧
力が低く、電極とアルミ板が密着するに十分な変形がア
ルミ板に与えられていないため、電極とアルミ板の密着
の度合いが低下し、増大した接触抵抗のために急激な発
熱が生じて溶接部の溶け落ち、さらにはその隙間にアー
クを生じ爆飛した。 【００１８】比較例の No.６、７は通電時の電極加圧力
が高いため、接触抵抗が低くなり軟鋼板並の溶接電流よ
り高い溶接電流を必要とした。また、 No.８は電極とア
ルミ板が密着してないため、通電できず溶接できなかっ
た。 【００１９】比較例の No.９は通電時間が短いため、 4
√ｔ(mm)以上のナゲット径を得るために、軟鋼板並の溶
接電流より高い溶接電流を必要とした。また、 No.12、
13は通電時間が長いため、いずれも爆飛した。 【００２０】 【発明の効果】以上述べたところから明らかなように、
本発明の抵抗スポット溶接方法は軟鋼板並の投入電流で
アルミ材を溶接することが可能であるので、自動車、車
両、航空機等のアルミ材を用いる各種用途に広く使用す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の溶接条件の模式図である。
【図２】ＷＥＳで推奨されているアルミ材同士の抵抗ス
ポット溶接条件の模式図である。
ポット溶接条件の模式図である。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 アルミニウムまたはアルミニウム合金材
をスポット溶接する方法において、その板厚をｔ(mm)と
した場合、電極加圧力を一旦 2ｔ(kN)以上に上げた後、
低下させて 1ｔ(kN)以下の電極と板が密着した状態で、
0.004(sec)以上、0.019(sec)以下の時間内で 6.1ｔ(kA)
以上、13.3ｔ(kA)以下の通電を行ってスポット溶接する
ことを特徴とするアルミ材の抵抗スポット溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14299194A JP3504727B2 (ja) | 1994-06-24 | 1994-06-24 | アルミ材の抵抗スポット溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14299194A JP3504727B2 (ja) | 1994-06-24 | 1994-06-24 | アルミ材の抵抗スポット溶接方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0810963A JPH0810963A (ja) | 1996-01-16 |
| JP3504727B2 true JP3504727B2 (ja) | 2004-03-08 |
Family
ID=15328404
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14299194A Expired - Fee Related JP3504727B2 (ja) | 1994-06-24 | 1994-06-24 | アルミ材の抵抗スポット溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3504727B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2895925B1 (fr) * | 2006-01-06 | 2008-02-15 | Alcan Technology & Man | Procede de soudage par resistance par points d'alliages d'aluminium |
| GB0913218D0 (en) * | 2009-07-30 | 2009-09-02 | Tubefuse Applic V O F | Method and apparatus for passing an electric current through an object |
| JP6030888B2 (ja) * | 2012-08-23 | 2016-11-24 | 矢崎総業株式会社 | 電線溶接方法及び電線溶接装置 |
| CN108857013B (zh) * | 2014-05-07 | 2021-10-29 | 日本制铁株式会社 | 点焊方法 |
| WO2022071022A1 (ja) * | 2020-10-02 | 2022-04-07 | 株式会社神戸製鋼所 | アルミニウム材の抵抗スポット溶接方法、及びアルミニウム材の接合体 |
-
1994
- 1994-06-24 JP JP14299194A patent/JP3504727B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0810963A (ja) | 1996-01-16 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20031202 |
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