JP3529834B2 - 銅部材の抵抗溶接方法 - Google Patents

銅部材の抵抗溶接方法

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JP3529834B2 JP09335694A JP9335694A JP3529834B2 JP 3529834 B2 JP3529834 B2 JP 3529834B2 JP 09335694 A JP09335694 A JP 09335694A JP 9335694 A JP9335694 A JP 9335694A JP 3529834 B2 JP3529834 B2 JP 3529834B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、溶接部材である銅部材
相互の接合部位間に発熱部材であるAgZnSn合金を
介装して抵抗溶接を行う銅部材の抵抗溶接方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】銅は、導電性、熱伝導性に優れているこ
とから電気・電子部品の材料として広く利用されてい
る。この電気・電子部品の中、特に、銅バスバー(母
線)を製作する場合、折り曲げ等の加工工程により一体
成形する方法や、ボルトを介して銅部材相互間を緊締す
る方法、あるいは銅部材相互間を溶融されたろう材によ
り接合するろう付け方法等が一般的に行われている。
【0003】ところが、前記一体成形による方法では、
加工費が高騰するとともに、銅部材自体の塑性流れ方向
に起因して銅材料の歩留りが低下し、前記材料費が高価
なものとなってしまう。また、前記ボルト締めによる方
法では、その緊締作業が煩雑であるとともに、振動等の
外乱の影響を受け易いという不具合がある。さらにま
た、前記ろう付けによる方法では、接合強度が上記の他
の方法に比べて劣るという不都合がある。
【0004】そこで、特開昭57−115983号公報
に開示されているように、被溶接金属材料同士の当接面
の間に、この被溶接金属材料より固有抵抗の大きな金属
板のインサート材を挟着させ、しかる後に加熱圧接させ
ることを特徴とする抵抗溶接方法が知られている(以
下、従来例1という)。また、特開昭61−23583
号公報に開示されているように、金属材を突き合わせ溶
接した後、焼き戻しのために溶接部へ間欠的に通電する
ことを特徴とする突き合わせ溶接方法が知られている
(以下、従来例2という)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例1では、被溶接金属材料同士の当接面の間にインサ
ート材を挟着させて前記被溶接金属材料同士を加熱圧接
しているため、被溶接金属材料として銅部材を使用する
際、溶接後に曲げ強度が低下してしまい、生産時の歩留
り低下や振動等の外乱影響部位で銅バスバーとして使用
することができないという問題が指摘されている。ま
た、上記従来例2では、溶接部の靱性が向上するもの
の、銅バスバーに要請される所望の引張強度を確保する
ことができないという問題が指摘されている。
【0006】本発明は、この種の問題を解決するための
ものであって、銅バスバーとしての品質を有効に維持す
ることができるとともに、製作コストの低減が容易に可
能な銅部材の抵抗溶接方法を提供することを目的とす
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明は、銅部材相互の接合部位間にAgZnS
n合金を介装した後、前記銅部材相互に所定の加圧力を
付与した状態で第1溶接電流を通電し、さらに所定時間
休止後に前記第1溶接電流より小さな第2溶接電流を通
電することを特徴とする。
【0008】
【作用】上記の本発明に係る銅部材の抵抗溶接方法で
は、銅部材相互の接合部位間にAgZnSn合金を介装
して抵抗溶接を行うことにより、前記銅部材相互を強固
に接合することができる。さらに、第1溶接電流の通電
により加熱接合された銅部材相互に、前記第1溶接電流
より小さな第2溶接電流が通電されることにより、前記
銅部材は、所望の引張強度と靱性を兼ね備えることがで
き、銅バスバーの製作方法として好適に採用される。
【0009】
【実施例】本発明に係る銅部材の抵抗溶接方法について
実施例を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説
明する。
【0010】図1において、参照数字10は、本発明の
抵抗溶接方法を実施するための第1の実施例に係る抵抗
溶接機を示し、この抵抗溶接機10の電極12、14が
互いに対向して相対的に進退自在に配設される。下側の
電極12には、直径方向に切り欠いて第1開口部16が
形成されるとともに、上側の電極14には、軸方向に長
尺な矩形状の第2開口部18が形成される。
【0011】そこで、電極12の第1開口部16に、被
溶接材である銅部材20aが幅方向を鉛直方向に指向し
かつ長さ方向を水平方向に指向して嵌挿される一方、電
極14の第2開口部18に、被溶接材である銅部材20
bが厚さ方向を前記銅部材20aに揃えかつ鉛直方向に
指向して嵌挿される。従って、銅部材20a、20b
は、それぞれ電極12、14に正確に位置決めされて強
固に保持され、後述する溶接接合作業が高精度かつ効率
的に遂行されるという利点がある。
【0012】次いで、銅部材20a、20b間にAgZ
nSn合金の箔である発熱材22が介装された後(図2
参照)、前記銅部材20a、20bが突き合わせ溶接接
合される。
【0013】具体的条件としては、銅部材20a、20
bの幅Wが15mm、厚さtが3mmであり、発熱材2
2の厚さが0.2mmである。第1溶接電流は、25〜
30kAでその第1通電サイクルが15〜20サイク
ル、加圧力が250〜300kgfに設定される。この
第1溶接電流および第1通電サイクルは、ボルト締結以
上の強度、すなわち引張強度が400kgf以上、耐久
強度が3.5G×107以上となる接合強度が得られた
実験結果に基づく設定条件であり、その詳細が、図3に
示されている。なお、図3中には、突き合わせ溶接接合
と共に突き当て溶接接合の実験結果が記載されている
が、この突き当て溶接接合の説明は、後述する。
【0014】さらに、第1通電サイクルに続いて4サイ
クルの冷却サイクルが設けられ、この冷却サイクル終了
後、10〜15kAの第2溶接電流が、5〜10サイク
ルの第2通電サイクルで通電される(図4のタイミング
チャートおよび表1参照)。
【0015】
【表1】
【0016】次に、本実施例のように第1通過サイクル
による加熱接合後の銅部材20a、20b間に、第2溶
接電流が通電されることによる効果、すなわち、焼き戻
し効果を以下の実験例を参照して説明する。
【0017】まず、図5に示すように、展伸加工された
銅バスバー(銅部材)30a、30bを用いて突き合わ
せ溶接接合が施され、この銅バスバー30a、30b間
に接合部32が設けられた。銅バスバー30a、30b
は、JIS標準寸法のバスバーが用いられており、その
寸法は、表2に示されている。
【0018】
【表2】
【0019】そこで、接合部32の幅を仮に1mmとし
た時、表2のJIS標準寸法のバスバーを用いてその各
断面積と抵抗値の相関が、図6の曲線Aに示される。一
方、溶接電流との関係から考察すると、それぞれのJI
S標準寸法のバスバーに適用される電流の範囲は、図6
の破線曲線Bに示される。
【0020】従って、この曲線Bを第1溶接電流の基本
条件とし、これに第2溶接電流を加えたものと接合強度
の比較を行った。なお、具体的条件は、銅バスバー30
a、30bの厚さWが3.0mm、第1溶接電流が25
kAでかつ第1通電サイクルが15サイクル、冷却サイ
クルが4サイクル、第2溶接電流が10kAでかつ第2
通電サイクルが5サイクル、加圧力が250kgf、発
熱材22の厚さが0.2mmであった。 (引張り剪断強度の比較)第1通電サイクルのみにより
溶接された試験片と、この第1通電サイクルの後に冷却
サイクルおよび第2通電サイクルを行った(焼き戻し通
電された)試験片とを用意し、各溶接された銅バスバー
30a、30bを互いに離間する方向に引張り試験機で
引張した時の強度を測定した。その結果が、図7に示さ
れている。これにより、第1通電サイクルのみにより溶
接された場合と、これに第2通電サイクルを加えて溶接
された場合とでは、接合強度にほとんど差がなく、この
第2通電サイクルを加えたことにより引張強度が一定の
範囲で安定するという結果が得られた。 (曲げ強度の比較)図5に示すように溶接された銅バス
バー30a、30bの接合部32を、治具棒(図示せ
ず)を用いてこの銅バスバー30a、30bが互いに9
0°になるまで荷重を付与し、その時、前記接合部32
に亀裂が生じたか否かを確認した。なお、90°に折曲
した時の荷重は、380kgf(3724N)であっ
た。
【0021】この結果、第1通電サイクルのみにより溶
接された試験片では、サンプル数30個の中、12個に
亀裂が発生して60%の合格率であったの対し、第2通
電サイクルを加えて溶接された試験片では、サンプル数
30個の中、亀裂が発生したものはなく、合格率が10
0%であった。
【0022】これによって、第2通電サイクルを加えた
ことにより接合部32の靱性が一挙に向上し、振動等の
外乱に確実に耐えることができ、銅バスバーとしての耐
久品質が向上するという結果が得られた。しかも、銅材
料自体の塑性流れ方向を考慮する必要がなく、前記銅材
料を歩留りよく使用することができ、銅バスバーの製作
コストを安価に押さえることが可能になる。 (硬度の比較)図8に示すように、銅バスバー30a、
30bを長手方向に切断し、各点P1〜P6の硬度を測
定した。その結果が、表3に示されている。
【0023】
【表3】
【0024】この結果から、第2通電サイクルを加えた
ことにより銅バスバー30a、30bが軟化し、このた
め、硬度の低下が惹起される一方、曲げ強度が向上した
ものと考えられる。
【0025】ところで、第1の実施例では、銅部材20
a、20bを突き合わせ溶接接合する場合について説明
したが,これに限定されるものではなく、図9に示す突
き当て溶接接合であっても同様である。この突き当て溶
接接合に使用される電極40、42は、互いに対向して
相対的に進退自在に配設されており、前記電極40、4
2に、第1および第2開口部44、46が形成されてい
る。
【0026】電極40の第1開口部44には、銅部材4
8aが厚さ方向を鉛直方向に指向しかつ長さ方向を水平
方向に指向して嵌挿される一方、電極42の第2開口部
46に、銅部材48bが幅方向を前記銅部材48aの長
さ方向に揃えかつ鉛直方向に指向して嵌挿される。次い
で、銅部材48a、48b間にAgZnSn合金の箔で
ある発熱材50が介装された後、前記銅部材48a、4
8bが突き当て溶接接合される。
【0027】この突き当て溶接接合の具体的条件は、表
1、図3および図10に示されており、上記の突き合わ
せ溶接接合の場合と多少の数値の相違はあるものの、略
同様の条件に設定されている。従って、突き当て溶接接
合では、突き合わせ溶接接合と同様の効果が得られるこ
とになる。
【0028】
【発明の効果】本発明に係る銅部材の抵抗溶接方法によ
れば、以下の効果乃至利点が得られる。
【0029】銅部材相互の接合部位間にAgZnSn合
金を介装して抵抗溶接を行うことにより、前記銅部材相
互を強固に接合することができる。さらに、第1溶接電
流の通電により加熱接合された銅部材相互に、前記第1
溶接電流より小さな第2溶接電流が通電されることによ
り、前記銅部材は、所望の引張強度を保持したまま所望
の靱性を備えることができる。従って、銅バスバーに要
請される種々の耐久品質を有効に確保するとともに、製
作コストの低減が容易に可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る銅部材の抵抗溶接方法を実施する
ための第1の実施例に係る抵抗溶接機の概略説明図であ
る。
【図2】前記抵抗溶接機を構成する電極間に銅部材と発
熱材が配設された状態を示す説明図である。
【図3】通電サイクルと電流値の条件を設定するための
関係図である。
【図4】突き合わせ溶接接合のタイミングチャートであ
る。
【図5】比較試験に使用される銅バスバーの斜視図であ
る。
【図6】断面積と抵抗値および溶接電流の関係図であ
る。
【図7】引張り剪断強度の関係図である。
【図8】硬度比較試験に使用される銅バスバーの説明図
である。
【図9】突き当て溶接接合の説明図である。
【図10】突き当て溶接接合のタイミングチャートであ
る。
【符号の説明】
10…抵抗溶接機 12、14…電
極 16、18…開口部 20a、20b
…銅部材 22…発熱材 30a、30b
…銅バスバー 32…接合部 40、42…電
極 44、46…開口部 48a、48b
…銅部材 50…発熱材
フロントページの続き (72)発明者 岩渕 聖明 埼玉県狭山市新狭山1−10−1 ホンダ エンジニアリング株式会社内 (56)参考文献 特開 平7−47476(JP,A) 特開 平1−262092(JP,A) 特開 昭60−106678(JP,A) 特開 昭57−115983(JP,A) 特開 平4−30537(JP,A) 特開 昭61−23583(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23K 11/18 H01R 4/02 H01R 43/02

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】銅部材相互の接合部位間にAgZnSn合
    金を介装した後、前記銅部材相互に所定の加圧力を付与
    した状態で第1溶接電流を通電し、さらに所定時間休止
    後に前記第1溶接電流より小さな第2溶接電流を通電す
    ることを特徴とする銅部材の抵抗溶接方法。
  2. 【請求項2】請求項1記載の方法において、前記AgZ
    nSn合金が介装された前記銅部材は、電極に形成され
    た開口部に嵌挿された状態で抵抗溶接作業が施されるこ
    とを特徴とする銅部材の抵抗溶接方法。
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