JP3555698B2 - Resistance welding method for aluminum material and T-shaped aluminum structure - Google Patents

Resistance welding method for aluminum material and T-shaped aluminum structure Download PDF

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Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は構造用アルミニウム合金の溶接技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
構造体の軽量化を図るためにアルミニウム材が使用され、車体の縦桁と支柱とを結節部材を介して接合する技術が特開昭６０−１３５３７５号公報にて公開されている。同技術に類似する工法を次図で詳しく説明する。
【０００３】
図１２（ａ），（ｂ）はアルミニウム構造体の接合施工図であり、角パイプ１０１，１０２，１０３を接合する場合に、例えばＴ字状の継手１０４を準備し、この継手１０４に角パイプ１０１〜１０３の端部を差込み、ＴＩＧ、ＭＩＧ又はレーザ溶接法により接合して、（ｂ）に示す構造体を製造するというものである。上記角パイプ１０１〜１０３は中空閉断面構造のアルミニウムフレームであり、押出法によって製造され、また上記継手１０４は形状が複雑であるためアルミニウム鋳物である。
【０００４】
図１３（ａ），（ｂ）はアルミニウムフレームにアルミニウム板を抵抗溶接する改良された従来例図であり、（ａ）に示す通り、アルミニウムフレーム１２０に予めフランジ１２１を一体形成しておき、このフランジ１２１にアルミニウム板１２２を載せて、電極１１３，１１４にて抵抗溶接するというものである。（ｂ）は溶接後の断面図であり、１２３はナゲット（溶着金属）である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記図１２に示したアルミニウム構造体の接合法において、溶接法をＴＩＧやＭＩＧにすれば熱歪が大きくなり、歪み取り熱処理が不可欠となり、工費が高騰し且つ工期が長くなるという不都合がある。レーザ溶接法では熱歪は問題ないが高い加工精度が要求されるために作業効率が悪く工費の低減は難しい。また、結節部材を用いるため、部品点数が増しコストが増加する。
【０００６】
図１３のアルミニウムフレームにアルミニウム板を抵抗溶接する技術では、溶接に係る費用は低く抑えることが可能であるが、フランジを予め形成しなければならず、アルミニウムフレームの材料費、製造費は割高となり、しかもフランジが強度メンバとなるためにアルミニウムフレームをフランジ方向へ曲げることは困難となり、アルミニウムフレームの２次加工が難しくなるなどの問題がある。そこで、本発明の目的は中空閉断面フレーム同士または中空閉断面フレームとアルミニウム板との接合において、継手やフランジが無くても簡単に抵抗溶接できる技術を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び作用】
上記課題を解決するために本発明は、特別のインサート材を介在させることで中空閉断面構造のアルミニウムフレーム同士または前記アルミニウムフレームとアルミニウム板との抵抗溶接接合することを可能にしたものである。即ち、一方のアルミニウムフレームを加工して板状部（差込み部、フランジ、舌状部）を形成し、この板状部又はアルミニウム板を中空閉断面構造のアルミニウムフレームに抵抗溶接するものである。
前記特別のインサート材は、（マグネシウム）粉末もしくは（アルミニウム＋マグネシウム）混合粉末に１０〜５０重量％の熱硬化性樹脂を加えて混練してなるインサート材、又は６５重量％以下の金属酸化物（ＭｎＯ ２ ，Ｃｒ ２ Ｏ ３ ，ＴｉＯ ２ ，ＮｉＯ，ＳｉＯ ２ ）とアルミニウム粉末もしくは／およびマグネシウム粉末との混合粉末に１０〜５０重量％の熱硬化性樹脂を加えて混練してなるインサート材である。
【０００８】
【実施例】
本発明の実施例を添付図に基づいて以下に説明する。
図１（ａ），（ｂ）は本発明に係る抵抗溶接方法の原理図であり、（ａ）において中空閉断面構造のアルミニウムフレーム１の接合面にインサート材２を塗布又は貼着けて、アルミニウム板３を載せ、電極５，６で２００ｋｇｆ程度の小さな加圧力で押圧しつつ抵抗溶接する。（ｂ）は溶接後の構造体の断面図であり、７はナゲットである。
【０００９】
前記インサート材２は、（マグネシウム）粉末又は（アルミニウム＋マグネシウム）混合粉末に１０〜５０重量％の熱硬化性樹脂を加えて混練したものが適当である。または、インサート材２は、６５重量％以下の金属酸化物（ＭｎＯ２， Ｃｒ２Ｏ３，ＴｉＯ２，ＮｉＯ，ＳｉＯ２）とアルミニウム粉末または／およびマグネシウム粉末との混合粉末に１０〜５０重量％の熱硬化性樹脂を加えて混練したものが適当である。金属酸化物とアルミニウム粉末または／およびマグネシウム粉末によりテルミット反応を促して溶接部の温度を高め、接合部面積を増大させ、溶接強度を向上させる。
【００１０】
また、熱硬化性樹脂により粉末に粘性を与え、取扱性を高め、溶接後加熱することにより更に接合強度を向上させることができる。
ただし、金属酸化物が６５重量％を超えると反応相手のアルミニウム粉末またはマグネシウム粉末が少ないために良好な反応が発生せずに金属酸化物が残存してしまう。熱硬化性樹脂の割合が１０重量％未満では粘度が不足し、５０重量％を超えると通電性が低下してしまう。
【００１１】
本発明方法の評価を表１に基づいて説明する。なお、図１においてアルミニウムフレーム１は肉厚３ｍｍ、６０ｍｍ角のＪＩＳ−６０６３−Ｔ５（Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金）押出材、アルミニウム板３は板厚１．２ｍｍのＪＩＳ−５１８２（Ａｌ−Ｍｇ系アルミニウム合金）圧延材、電極５，６は直径１６ｍｍ×Ｒ８０ｍｍの無酸素銅電極である。インサート材２の内容及び電極５，６に係る抵抗溶接条件は表１に示した通りである。
【００１２】
【表１】

Figure 0003555698
【００１３】
比較例１（図２参照）、実施例１〜３及び比較例２（図１参照）において、溶接電流は１６ｋＡ、溶接時間は１５サイクル、加圧力は２００ｋｇｆである。
比較例１：
インサート材無しの条件で抵抗溶接したところ、溶接後の破断試験において溶接部で破断した（図３参照）ので評価は「×」である。
【００１４】
図２（ａ），（ｂ）は中空閉断面構造のアルミニウムフレームにアルミニウム板を抵抗溶接する図であり、（ａ）のアルミニウムフレーム１１０にアルミニウム板１１１を載せて、上下から電極１１３，１１４で挟み、抵抗溶接するというものである。しかし、通常、この種の抵抗溶接では接合強度を満足させるために板厚が１．２ｍｍのときに加圧力を４００ｋｇｆ以上としなければならず、このような大きな加圧力を掛けるとアルミニウムフレーム１１０が中空構造であるために、（ｂ）のように、アルミニウムフレーム１１０は鼓（つづみ）型に変形するため、接合できない。
【００１５】
実施例１：
インサート材を（３０重量％エポキシ樹脂＋５４重量％マグネシウム＋アルミニウム）にしたところ、溶接後の破断試験において母材が破断、即ち溶接部で破断しなかったので評価は「○」である。
実施例２：
インサート材を（４０重量％エポキシ樹脂＋３重量％ＭｎＯ２＋３４重量％マグネシウム＋アルミニウム）にしたところ、溶接後の破断試験において母材が破断、即ち溶接部で破断しなかった（図４参照）ので評価は「○」である。
実施例３：
インサート材を（５０重量％エポキシ樹脂＋３重量％ＭｎＯ２＋３０重量％マ グネシウム＋アルミニウム）にしたところ、溶接後の破断試験において母材が破断、即ち溶接部で破断しなかったので評価は「○」である。
【００１６】
比較例２：
インサート材を（５５重量％エポキシ樹脂＋３重量％ＭｎＯ２＋３０重量％マ グネシウム＋アルミニウム）にしたところ、溶接後の破断試験において溶接部で破断したので評価は「×」である。
従って、加圧力を従来の４００ｋｇｆの半分である２００ｋｇｆにしても適当なインサート材を使用することにより良好な抵抗溶接をなすことが可能である。適当なインサート材とは、５０重量％以下のエポキシ樹脂を含むものであり、５０重量％を超えると流動性過剰で所望の厚さの層が形成できずに比較例１に近い状態となるため好ましくなく、また、細かな実験の結果、１０重量％未満では粘度不足で取扱性が悪く好ましくなかった。そこで、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂の割合を１０〜５０重量％とする。
【００１７】
図３は比較例１における破断形態を示す図であり、図１（ｂ）からアルミニウム板３を強制的に引き剥がした後の２矢視図であり、アルミニウムフレーム１のほぼ中央に破断されたナゲット７が認められる。ナゲット７の径が小さいために接着強度が小さく、溶接部から破断したものである。
【００１８】
図４（ａ）は実施例２における破断形態を示す図、（ｂ）は同拡大図であり、図１（ｂ）からアルミニウム板３を強制的に引き剥がした後の２矢視図であり、（ｂ）に示す通りアルミニウムフレーム１に付着したアルミニウム板３の一部、ナゲット７及びインサート材２の跡が認められる。破断部は溶着部（ナゲット７）からではなくアルミニウム板３側がむしり取られたものであり、母材から破断したものである。
【００１９】
以下、本発明方法を利用したアルミニウム構造物の具体例を説明する。
図５（ａ），（ｂ）はインダイレクト溶接法とシリーズ溶接法の説明図であり、（ａ）はインダイレクト法と称し、電極１１と電極１２とを互いに離れた位置に配置した方法であり、（ｂ）は電極１１と電極１３を対向配置し、電極１１，１３間で複数箇所のナゲット７，７を形成するようにしたものであり、シリーズ溶接法と称する。以下に示す、具体例は上記２溶接法の一方又は組合わせにより溶接を実施するものである。
【００２０】
図６（ａ），（ｂ）は本発明の抵抗溶接法を利用した第１具体例を示し、（ａ）は分解図，（ｂ）は組立姿を示す（以下同様）。
（ａ）に示す通り第２アルミニウムフレーム２２の先端に第１アルミニウムフレーム２１に嵌合する差込み部２３，２３を形成しておく。第１アルミニウムフレーム２１の所定箇所（ナゲット形成部）にインサート材２４を塗布し、上から第２アルミニウムフレーム２２を差込む。（ｂ）にて電極１１と電極１２とでインダイレクト溶接する。又は、電極１１と電極１３とでシリーズ溶接してもよい。何れかの溶接で、第１アルミニウムフレーム２１に第２アルミニウムフレーム２２を接合する。
【００２１】
図７（ａ），（ｂ）は本発明の抵抗溶接法を利用した第２具体例を示し、（ａ）に示す通り第２アルミニウムフレーム２２の先端に第１アルミニウムフレーム２１に当接するフランジ２５，２５を形成しておく。第１アルミニウムフレーム２１の所定箇所（ナゲット形成部）にインサート材２４，２４を塗布し、上から第２アルミニウムフレーム２２を当接する。（ｂ）にて電極１１と電極１２とでインダイレクト溶接し、第１アルミニウムフレーム２１に第２アルミニウムフレーム２２を接合する。
【００２２】
図８（ａ），（ｂ）は本発明の抵抗溶接法を利用した第３具体例を示し、（ａ）に示す通り第２アルミニウムフレーム２２の先端に第１アルミニウムフレーム２１に嵌合する差込み部２３及びフランジ２５，２５を形成しておく。第１アルミニウムフレーム２１の所定箇所（ナゲット形成部）にインサート材２４…を塗布し、上から第２アルミニウムフレーム２２を差込む。（ｂ）にて電極１１と電極１２及び電極１２と電極１３とでインダイレクト溶接する。又は、電極１１と電極１２とでインダイレクト溶接し、電極１１’と電極１３とでシリーズ溶接する。これらの方法により、第１アルミニウムフレーム２１に第２アルミニウムフレーム２２を接合する。
【００２３】
図９（ａ），（ｂ）は本発明の抵抗溶接法を利用した第４具体例を示し、（ａ）に示す通り第２アルミニウムフレーム２２の先端に第１アルミニウムフレーム２１に嵌合する差込み部２３，２３を折り曲げ形成しておく。第１アルミニウムフレーム２１の所定箇所（ナゲット形成部）にインサート材２４，２４を塗布し、上から第２アルミニウムフレーム２２を差込む。（ｂ）にて電極１１と電極１２及び電極１１’と電極１２とでインダイレクト溶接し、第１アルミニウムフレーム２１に第２アルミニウムフレーム２２を接合する。
【００２４】
図１０（ａ），（ｂ）は本発明の抵抗溶接法を利用した第５具体例を示し、（ａ）に示す通り第２アルミニウムフレーム２２の先端に第１アルミニウムフレーム２１に当接するフランジ２５，２５及び舌状部２６を形成し、また第３アルミニウムフレーム２８の先端にフランジ２９，２９及び舌状部３１を形成しておく。第１アルミニウムフレーム２１の所定箇所（ナゲット形成部）にインサート材２４…を塗布し、上から第２アルミニウムフレーム２２を差込に、手前から第３アルミニウムフレーム２８を当接する。（ｂ）にて電極１１と電極１２及び電極１１’と電極１２’で、第１アルミニウムフレーム２１と第２アルミニウムフレーム２２及び第１アルミニウムフレーム２１と第３アルミニウムフレーム２８とを接合する。
【００２５】
図１１（ａ），（ｂ）は本発明の抵抗溶接法を利用した第６具体例を示し、（ａ）に示す通りアルミニウム合金製Ｔ字形継ぎ板３３を準備し、第１・第２アルミニウムフレーム２１，２２の所定箇所（ナゲット形成部）にインサート材２４…を塗布し、第１アルミニウムフレーム２１に第２アルミニウムフレーム２２を突当て、上から継ぎ板３３を当接する。（ｂ）にて電極１１と電極１２とでインダイレクト溶接する又は電極１１と電極１１’とでインダイレクト溶接することで、第１アルミニウムフレーム２１と継ぎ板３３及び継ぎ板３３と第２アルミニウムフレーム２２とを接合することで第１・２アルミニウムフレーム２１，２２を接合する。なお、継ぎ板３３は上下２枚配置してもよい。また、継ぎ板３３は本実施例のＴ字型に限らず、Ｌ字形やＩ字形のものでもよく、要は第１・２アルミニウムフレーム２１，２２間に渡す継ぎ部材であればよい。
【００２６】
【発明の効果】
以上に述べた通り本発明方法及び構造体は、特別のインサート材を接合面に介在させることで板状部又はアルミニウム板を中空閉断面構造のアルミニウムフレームに直接抵抗溶接することを可能にしたものであり、中空閉断面フレーム同士または中空閉断面フレームとアルミニウム板との接合において、継手やフランジが無くても簡単に抵抗溶接できて例えば車体フレームの小型・軽量化が図れるとともに熱歪を低減できて構造体の寸法精度を高めることができる。
前記特別のインサート材は、（マグネシウム）粉末もしくは（アルミニウム＋マグネシウム）混合粉末に１０〜５０重量％の熱硬化性樹脂を加えて混練してなるインサート材、又は６５重量％以下の金属酸化物（ＭｎＯ ２ ，Ｃｒ ２ Ｏ ３ ，ＴｉＯ ２ ，ＮｉＯ，ＳｉＯ ２ ）とアルミニウム粉末もしくは／およびマグネシウム粉末との混合粉末に１０〜５０重量％の熱硬化性樹脂を加えて混練してなるインサート材である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る抵抗溶接方法の原理図
【図２】中空閉断面構造のアルミニウムフレームにアルミニウム板を抵抗溶接する図
【図３】比較例１における破断形態を示す図
【図４】（ａ）は実施例２における破断形態を示す図、（ｂ）は同拡大図
【図５】本発明に係るインダイレクト溶接法とシリーズ溶接法の説明図
【図６】本発明の抵抗溶接法を利用した第１具体例
【図７】本発明の抵抗溶接法を利用した第２具体例
【図８】本発明の抵抗溶接法を利用した第３具体例
【図９】本発明の抵抗溶接法を利用した第４具体例
【図１０】本発明の抵抗溶接法を利用した第５具体例
【図１１】本発明の抵抗溶接法を利用した第６具体例
【図１２】従来のアルミニウム構造体の接合施工図
【図１３】アルミニウムフレームにアルミニウム板を抵抗溶接する改良された従来例図
【符号の説明】
１，２１，２２，２８…中空閉断面構造のアルミニウムフレーム、２，２４…インサート材、３…アルミニウム板、５，６，１１，１２，１３…電極、７…ナゲット、２３…差込み部、２５，２９…フランジ、２６，３１…舌状部、３３…継ぎ板。[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to welding technology for structural aluminum alloys.
[0002]
[Prior art]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-135375 discloses a technique in which an aluminum material is used to reduce the weight of the structure, and a vertical beam of the vehicle body and a column are joined via a knotting member. A method similar to the above technique will be described in detail with reference to the following drawings.
[0003]
FIGS. 12 (a) and 12 (b) are views showing the joining construction of the aluminum structure. When joining the square pipes 101, 102 and 103, for example, a T-shaped joint 104 is prepared. The end parts 101 to 103 are inserted and joined by TIG, MIG or laser welding to produce the structure shown in FIG. The square pipes 101 to 103 are aluminum frames having a hollow closed cross-section structure and are manufactured by an extrusion method. The joint 104 is an aluminum casting because of its complicated shape.
[0004]
FIGS. 13A and 13B are improved conventional examples in which an aluminum plate is resistance-welded to an aluminum frame. As shown in FIG. 13A, a flange 121 is integrally formed on an aluminum frame 120 in advance. The aluminum plate 122 is placed on the flange 121 and resistance welding is performed at the electrodes 113 and 114. (B) is a sectional view after welding, and 123 is a nugget (weld metal).
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the joining method of the aluminum structure shown in FIG. 12, if the welding method is TIG or MIG, the thermal strain increases, the heat treatment for removing the strain becomes indispensable, and the construction cost rises and the construction period becomes longer. In the laser welding method, there is no problem with thermal distortion, but since high processing accuracy is required, the working efficiency is poor and it is difficult to reduce the construction cost. Further, the use of the knot member increases the number of parts and the cost.
[0006]
In the technique of resistance welding an aluminum plate to the aluminum frame of FIG. 13, the cost for welding can be kept low, but the flange must be formed in advance, and the material cost and manufacturing cost of the aluminum frame are relatively high. In addition, since the flange is a strength member, it is difficult to bend the aluminum frame in the flange direction, and there is a problem that secondary processing of the aluminum frame becomes difficult. Accordingly, an object of the present invention is to provide a technique capable of easily performing resistance welding without joints or flanges in joining hollow closed-section frames or between a hollow closed-section frame and an aluminum plate.
[0007]
Means and Action for Solving the Problems
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention makes it possible to perform resistance welding joining between aluminum frames having a hollow closed-section structure or between the aluminum frame and an aluminum plate by interposing a special insert material. That is, one aluminum frame is processed to form a plate-like portion (insertion portion, flange, tongue-like portion), and this plate-like portion or aluminum plate is resistance-welded to an aluminum frame having a hollow closed-section structure.
The special insert material is an insert material obtained by adding 10 to 50% by weight of a thermosetting resin to (magnesium) powder or (aluminum + magnesium) mixed powder and kneading the same, or a metal oxide (65% by weight or less). An insert material obtained by adding 10 to 50% by weight of a thermosetting resin to a mixed powder of MnO 2 , Cr 2 O 3 , TiO 2 , NiO, SiO 2 ) and aluminum powder and / or magnesium powder and kneading the mixture. .
[0008]
【Example】
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
1 (a) and 1 (b) are principle diagrams of a resistance welding method according to the present invention. In FIG. 1 (a), an insert material 2 is applied or stuck to a joint surface of an aluminum frame 1 having a hollow closed cross-section structure, and aluminum is applied. The plate 3 is placed, and resistance welding is performed while pressing the electrodes 5 and 6 with a small pressing force of about 200 kgf. (B) is a sectional view of the structure after welding, and 7 is a nugget.
[0009]
As the insert material 2, a material obtained by adding 10 to 50% by weight of a thermosetting resin to (magnesium) powder or (aluminum + magnesium) mixed powder and kneading the mixture is suitable. Alternatively, the insert material 2 may contain 10 to 50% by weight of a mixed powder of 65% or less by weight of a metal oxide (MnO 2 , Cr 2 O 3 , TiO 2 , NiO, SiO 2 ) and aluminum powder and / or magnesium powder. It is appropriate to add and knead the above thermosetting resin. The metal oxide and the aluminum powder and / or magnesium powder promote a thermite reaction to increase the temperature of the weld, increase the area of the joint, and improve the welding strength.
[0010]
Further, the viscosity can be given to the powder by the thermosetting resin, the handleability can be enhanced, and the joint strength can be further improved by heating after welding.
However, when the content of the metal oxide exceeds 65% by weight, a favorable reaction does not occur because the amount of the aluminum powder or the magnesium powder of the reaction partner is small, and the metal oxide remains. If the proportion of the thermosetting resin is less than 10% by weight, the viscosity is insufficient, and if it exceeds 50% by weight, the electrical conductivity is reduced.
[0011]
The evaluation of the method of the present invention will be described based on Table 1. In FIG. 1, an aluminum frame 1 is a 3 mm thick, 60 mm square extruded JIS-6063-T5 (Al-Mg-Si based aluminum alloy), and an aluminum plate 3 is a 1.2 mm thick JIS-5182 (Al- (Mg-based aluminum alloy) Rolled material, electrodes 5 and 6 are oxygen-free copper electrodes having a diameter of 16 mm × R80 mm. The contents of the insert material 2 and the resistance welding conditions for the electrodes 5 and 6 are as shown in Table 1.
[0012]
[Table 1]
Figure 0003555698
[0013]
In Comparative Example 1 (see FIG. 2) , Examples 1 to 3 and Comparative Example 2 (see FIG. 1) , the welding current was 16 kA, the welding time was 15 cycles, and the pressing force was 200 kgf.
Comparative Example 1:
When resistance welding was performed without the insert material, the fracture was observed at the welded portion in the fracture test after welding (see FIG. 3), so the evaluation was "x".
[0014]
2A and 2B are views in which an aluminum plate is resistance-welded to an aluminum frame having a hollow closed-section structure. An aluminum plate 111 is placed on an aluminum frame 110 shown in FIG. It is sandwiching and resistance welding. However, normally, in this type of resistance welding, the pressing force must be 400 kgf or more when the plate thickness is 1.2 mm in order to satisfy the joining strength. Due to the hollow structure, the aluminum frame 110 is deformed into a drum shape as shown in FIG.
[0015]
Example 1
When the insert material was (30% by weight epoxy resin + 54% by weight magnesium + aluminum), the base material broke in the breaking test after welding, that is, did not break at the welded portion, so the evaluation was "O".
Example 2:
When the insert material was (40% by weight epoxy resin + 3% by weight MnO 2 + 34% by weight magnesium + aluminum), the base material broke in the breaking test after welding, that is, did not break at the welded portion (see FIG. 4). The evaluation is “○”.
Example 3
When the insert material was (50% by weight epoxy resin + 3% by weight MnO 2 + 30% by weight magnesium + aluminum), the base material broke in the breaking test after welding, that is, did not break at the welded part. ".
[0016]
Comparative Example 2:
Was an insert material (55 wt% epoxy resin + 3 wt% MnO 2 +30 wt% magnesium + aluminum), evaluation since the fractured at the weld in the breaking test after welding is "×."
Therefore, even when the pressing force is set to 200 kgf, which is half of the conventional 400 kgf, it is possible to perform good resistance welding by using an appropriate insert material. A suitable insert material contains 50% by weight or less of an epoxy resin. If the amount exceeds 50% by weight, a layer having a desired thickness cannot be formed due to excessive fluidity, and a state close to that of Comparative Example 1 is obtained. As a result of a detailed experiment, if it is less than 10% by weight, the viscosity is insufficient and the handling property is poor, which is not preferable. Therefore, the ratio of a thermosetting resin such as an epoxy resin is set to 10 to 50% by weight.
[0017]
FIG. 3 is a diagram showing a fracture mode in Comparative Example 1, and is a view taken in the direction of arrow 2 after forcibly peeling off the aluminum plate 3 from FIG. Nugget 7 is recognized. Since the diameter of the nugget 7 was small, the bonding strength was low, and the nugget 7 was broken from the welded portion.
[0018]
FIG. 4A is a view showing a fracture mode in Example 2, and FIG. 4B is an enlarged view thereof, and is a view taken in the direction of arrow 2 after the aluminum plate 3 is forcibly peeled off from FIG. 1B. (B), a part of the aluminum plate 3 attached to the aluminum frame 1, traces of the nugget 7 and the insert material 2 are observed. The fractured portion was not the welded portion (nugget 7), but the aluminum plate 3 side was peeled off, and was fractured from the base material.
[0019]
Hereinafter, specific examples of the aluminum structure using the method of the present invention will be described.
5 (a) and 5 (b) are explanatory views of the indirect welding method and the series welding method. FIG. 5 (a) is called the indirect method and is a method in which the electrode 11 and the electrode 12 are arranged at positions separated from each other. In FIG. 2B, the electrode 11 and the electrode 13 are arranged to face each other, and a plurality of nuggets 7, 7 are formed between the electrodes 11, 13, which is called a series welding method. In the specific examples shown below, welding is performed by one or a combination of the above two welding methods.
[0020]
6A and 6B show a first specific example using the resistance welding method of the present invention, wherein FIG. 6A shows an exploded view and FIG. 6B shows an assembled state (the same applies hereinafter).
As shown in (a), insertion portions 23, 23 to be fitted to the first aluminum frame 21 are formed at the tip of the second aluminum frame 22 in advance. An insert material 24 is applied to a predetermined portion (a nugget forming portion) of the first aluminum frame 21 and the second aluminum frame 22 is inserted from above. In (b), the electrode 11 and the electrode 12 are subjected to indirect welding. Alternatively, series welding may be performed between the electrode 11 and the electrode 13. The second aluminum frame 22 is joined to the first aluminum frame 21 by any welding.
[0021]
FIGS. 7A and 7B show a second specific example using the resistance welding method of the present invention. As shown in FIG. 7A, a flange 25 abutting on the first aluminum frame 21 at the tip of the second aluminum frame 22 is shown. , 25 are formed. Insert materials 24, 24 are applied to predetermined portions (nugget forming portions) of the first aluminum frame 21, and the second aluminum frame 22 is abutted from above. In (b), the electrode 11 and the electrode 12 are subjected to indirect welding to join the second aluminum frame 22 to the first aluminum frame 21.
[0022]
FIGS. 8A and 8B show a third specific example utilizing the resistance welding method of the present invention. As shown in FIG. 8A, an insertion fitting into the first aluminum frame 21 at the tip of the second aluminum frame 22 is shown. The part 23 and the flanges 25, 25 are formed in advance. An insert material 24 is applied to a predetermined portion (a nugget forming portion) of the first aluminum frame 21, and the second aluminum frame 22 is inserted from above. In (b), the electrodes 11 and 12 and the electrodes 12 and 13 are subjected to indirect welding. Alternatively, indirect welding is performed between the electrode 11 and the electrode 12, and series welding is performed between the electrode 11 ′ and the electrode 13. By these methods, the second aluminum frame 22 is joined to the first aluminum frame 21.
[0023]
FIGS. 9A and 9B show a fourth specific example utilizing the resistance welding method of the present invention. As shown in FIG. 9A, an insertion fitting into the first aluminum frame 21 at the tip of the second aluminum frame 22 is shown. The parts 23, 23 are formed by bending. Insert materials 24, 24 are applied to predetermined portions (nugget forming portions) of the first aluminum frame 21, and the second aluminum frame 22 is inserted from above. In (b), the electrode 11 and the electrode 12 and the electrode 11 ′ and the electrode 12 are indirectly welded to join the second aluminum frame 22 to the first aluminum frame 21.
[0024]
FIGS. 10A and 10B show a fifth specific example using the resistance welding method of the present invention. As shown in FIG. 10A, a flange 25 abutting on the first aluminum frame 21 at the tip of the second aluminum frame 22 as shown in FIG. , 25 and a tongue 26, and flanges 29, 29 and a tongue 31 are formed at the end of the third aluminum frame 28. The insert material 24 is applied to a predetermined portion (a nugget forming portion) of the first aluminum frame 21, and the third aluminum frame 28 is brought into contact with the second aluminum frame 22 from above and from the front. At (b), the first aluminum frame 21 and the second aluminum frame 22, and the first aluminum frame 21 and the third aluminum frame 28 are joined by the electrodes 11 and 12 and the electrodes 11 'and 12'.
[0025]
FIGS. 11 (a) and 11 (b) show a sixth example using the resistance welding method of the present invention. As shown in FIG. 11 (a), a T-shaped connecting plate 33 made of an aluminum alloy is prepared, and first and second aluminum plates are formed. The insert material 24 is applied to predetermined portions (nugget forming portions) of the frames 21 and 22, the second aluminum frame 22 is abutted against the first aluminum frame 21, and the joining plate 33 is brought into contact with the first aluminum frame 22 from above. In (b), the first aluminum frame 21 and the joint plate 33 and the joint plate 33 and the second aluminum frame are indirectly welded between the electrode 11 and the electrode 12 or indirectly welded between the electrode 11 and the electrode 11 ′. By joining the first and second aluminum frames 22, the first and second aluminum frames 21 and 22 are joined. In addition, the connecting plate 33 may be arranged in two upper and lower sheets. Further, the joint plate 33 is not limited to the T-shape of the present embodiment, but may be an L-shape or an I-shape. In essence, any connecting member that passes between the first and second aluminum frames 21 and 22 may be used.
[0026]
【The invention's effect】
As described above, the method and the structure of the present invention enable a plate-shaped portion or an aluminum plate to be directly resistance-welded to an aluminum frame having a hollow closed-section structure by interposing a special insert material at a joint surface. In joining hollow closed-section frames to each other or between a hollow closed-section frame and an aluminum plate, resistance welding can be easily performed without joints or flanges, and for example, the body frame can be reduced in size and weight and thermal distortion can be reduced. Thus, the dimensional accuracy of the structure can be increased.
The special insert material is an insert material obtained by adding 10 to 50% by weight of a thermosetting resin to (magnesium) powder or (aluminum + magnesium) mixed powder and kneading the same, or a metal oxide (65% by weight or less). An insert material obtained by adding 10 to 50% by weight of a thermosetting resin to a mixed powder of MnO 2 , Cr 2 O 3 , TiO 2 , NiO, SiO 2 ) and aluminum powder and / or magnesium powder and kneading the mixture. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a principle diagram of the resistance welding method according to the present invention; FIG. 2 is a diagram showing resistance welding of an aluminum plate to an aluminum frame having a hollow closed-section structure; FIG. 3 is a diagram showing a fracture mode in Comparative Example 1 FIG . (A) is a diagram showing a fracture mode in Example 2, (b) is an enlarged view thereof . [FIG. 5] An explanatory view of an indirect welding method and a series welding method according to the present invention. [FIG. 6] A resistance welding method of the present invention FIG. 7 is a second specific example using the resistance welding method of the present invention. FIG. 8 is a third specific example using the resistance welding method of the present invention. FIG. 9 is a resistance welding method of the present invention. FIG. 10 shows a fifth embodiment using the resistance welding method of the present invention. FIG. 11 shows a sixth embodiment using the resistance welding method of the present invention. FIG. 12 shows a conventional aluminum structure. Fig. 13: Resistance melting of aluminum plate to aluminum frame Conventional view has been improved to [EXPLANATION OF SYMBOLS]
1,2,22,28 ... aluminum frame of hollow closed section structure, 2,24 ... insert material, 3 ... aluminum plate, 5,6,11,12,13 ... electrode, 7 ... nugget, 23 ... insertion part, 25 , 29 ... flange, 26, 31 ... tongue, 33 ... joint plate.

Claims (9)

中空閉断面構造のアルミニウムフレーム（１，２１，２２，２８）同士を接合する、又は前記アルミニウムフレーム（１，２１，２２，２８）にアルミニウム板（３）を接合する際に、接合面にインサート材（２，２４）を介在させたアルミニウム材の抵抗溶接方法であって、
前記インサート材（２，２４）は、（マグネシウム）粉末又は（アルミニウム＋マグネシウム）混合粉末に１０〜５０重量％の熱硬化性樹脂を加えて混練したものであることを特徴とするアルミニウム材の抵抗溶接方法。 When joining aluminum frames (1, 22, 22, 28) having a hollow closed-section structure, or when joining an aluminum plate (3) to the aluminum frames (1, 21, 22, 28), insert them into the joining surface. A resistance welding method for an aluminum material with a material (2, 24) interposed therebetween,
Said insert member (2, 24) is A aluminum material to feature that is obtained by kneading by adding (magnesium) powder or (aluminum + magnesium) mixed powder in 10 to 50% by weight of the thermosetting resin Resistance welding method. 中空閉断面構造のアルミニウムフレーム（１，２１，２２，２８）同士を接合する、又は前記アルミニウムフレーム（１，２１，２２，２８）にアルミニウム板（３）を接合する際に、接合面にインサート材（２，２４）を介在させたアルミニウム材の抵抗溶接方法であって、
前記インサート材（２，２４）は、６５重量％以下の金属酸化物（ＭｎＯ２，Ｃｒ２Ｏ３，ＴｉＯ２，ＮｉＯ，ＳｉＯ２）とアルミニウム粉末もしくは／およびマグネシウム粉末との混合粉末に１０〜５０重量％の熱硬化性樹脂を加えて混練したものであることを特徴とするアルミニウム材の抵抗溶接方法。 When joining aluminum frames (1, 22, 22, 28) having a hollow closed-section structure, or when joining an aluminum plate (3) to the aluminum frames (1, 21, 22, 28), insert them into the joining surface. A resistance welding method for an aluminum material with a material (2, 24) interposed therebetween,
The insert material (2, 24) is prepared by adding 10 to 65% by weight or less of a mixed powder of a metal oxide (MnO 2 , Cr 2 O 3 , TiO 2 , NiO, SiO 2 ) and an aluminum powder or / and a magnesium powder. the method of resistance welding aluminum material to feature that is obtained by kneading by adding 50 wt% of a thermosetting resin. 前記アルミニウムフレーム（１，２１，２２，２８）は車両用構造体であり、押出材であることを特徴とした請求項１又は請求項２記載のアルミニウム材の抵抗溶接方法。The aluminum frame (1,21,22,28) is a vehicle structure, according to claim 1 or claim 2 method of the resistance welding aluminum material according to characterized in that the extruded material. アルミニウムフレーム（２１，２２，２８）端部を板状に加工してなる板状部（２３，２５，２６，３１）又はアルミニウム板（３）を、別のアルミニウムフレーム（２１，２２，２８）の外周面に直接当接し、抵抗溶接することを特徴とした請求項１、請求項２又は請求項３記載のアルミニウム材の抵抗溶接方法。A plate-shaped portion (23, 25, 26, 31) or an aluminum plate (3) obtained by processing the end of an aluminum frame (21, 22, 28) into a plate-like shape is connected to another aluminum frame (21, 22, 28). periphery directly contact surface, according to claim 1 which is characterized by resistance welding, claim 2 or claim 3 method of the resistance welding aluminum material according to. 中空閉断面構造の第２アルミニウムフレーム（２２）の端部に中空閉断面構造の第１アルミニウムフレーム（２１）に嵌合する差込み部（２３）を形成し、
（マグネシウム）粉末もしくは（アルミニウム＋マグネシウム）混合粉末に１０〜５０重量％の熱硬化性樹脂を加えて混練してなるインサート材（２４）、又は６５重量％以下の金属酸化物（ＭｎＯ ２ ，Ｃｒ ２ Ｏ ３ ，ＴｉＯ ２ ，ＮｉＯ，ＳｉＯ ２ ）とアルミニウム粉末もしくは／およびマグネシウム粉末との混合粉末に１０〜５０重量％の熱硬化性樹脂を加えて混練してなるインサート材（２４）を、第１・第２アルミニウムフレーム（２１，２２）の接合面に介設し、
第１アルミニウムフレーム（２１）に第２アルミニウムフレーム（２２）を嵌合し抵抗溶接して製造されたＴ字型アルミニウム構造体。An insertion portion (23) fitted to the first aluminum frame (21) having the hollow closed-section structure is formed at an end of the second aluminum frame (22) having the hollow-closed-section structure,
Insert material (24) obtained by adding 10 to 50% by weight of a thermosetting resin to (magnesium) powder or (aluminum + magnesium) mixed powder and kneading, or a metal oxide (MnO 2 , Cr ) of 65% by weight or less An insert material (24) obtained by adding 10 to 50% by weight of a thermosetting resin to a mixed powder of 2 O 3 , TiO 2 , NiO, SiO 2 ) and aluminum powder and / or magnesium powder and kneading the mixed powder is described in the first section. through and set on the bonding surface of the 1-second aluminum frame (21, 22),
A T-shaped aluminum structure manufactured by fitting a second aluminum frame (22) to a first aluminum frame (21) and performing resistance welding. 中空閉断面構造の第２アルミニウムフレーム（２２）の端部に中空閉断面構造の第１アルミニウムフレーム（２１）に当接するフランジ（２５）を形成し、
（マグネシウム）粉末もしくは（アルミニウム＋マグネシウム）混合粉末に１０〜５０重量％の熱硬化性樹脂を加えて混練してなるインサート材（２４）、又は６５重量％以下の金属酸化物（ＭｎＯ ２ ，Ｃｒ ２ Ｏ ３ ，ＴｉＯ ２ ，ＮｉＯ，ＳｉＯ ２ ）とアルミニウム粉末もしくは／およびマグネシウム粉末との混合粉末に１０〜５０重量％の熱硬化性樹脂を加えて混練してなるインサート材（２４）を、第１・第２アルミニウムフレーム（２１，２２）の接合面に介設し、
第１アルミニウムフレーム（２１）に第２アルミニウムフレーム（２２）のフランジを当接し抵抗溶接して製造されたＴ字型アルミニウム構造体。A flange (25) is formed at an end of the second aluminum frame (22) having a hollow closed-section structure to contact the first aluminum frame (21) having a hollow closed-section structure,
Insert material (24) obtained by adding 10 to 50% by weight of a thermosetting resin to (magnesium) powder or (aluminum + magnesium) mixed powder and kneading, or a metal oxide (MnO 2 , Cr ) of 65% by weight or less An insert material (24) obtained by adding 10 to 50% by weight of a thermosetting resin to a mixed powder of 2 O 3 , TiO 2 , NiO, SiO 2 ) and aluminum powder and / or magnesium powder and kneading the mixed powder is described in the first section. through and set on the bonding surface of the 1-second aluminum frame (21, 22),
A T-shaped aluminum structure manufactured by contacting the flange of the second aluminum frame (22) with the first aluminum frame (21) and performing resistance welding. 中空閉断面構造の第２アルミニウムフレーム（２２）の端部に中空閉断面構造の第１アルミニウムフレーム（２１）に嵌合／当接する差込み部（２３）並びにフランジ（２５）を形成し、
（マグネシウム）粉末もしくは（アルミニウム＋マグネシウム）混合粉末に１０〜５０重量％の熱硬化性樹脂を加えて混練してなるインサート材（２４）、又は６５重量％以下の金属酸化物（ＭｎＯ ２ ，Ｃｒ ２ Ｏ ３ ，ＴｉＯ ２ ，ＮｉＯ，ＳｉＯ ２ ）とアルミニウム粉末もしくは／およびマグネシウム粉末との混合粉末に１０〜５０重量％の熱硬化性樹脂を 加えて混練してなるインサート材（２４）を、第１・第２アルミニウムフレーム（２１，２２）の接合面に介設し、
第１アルミニウムフレーム（２１）に第２アルミニウムフレーム（２２）を嵌合するとともにフランジ（２５）を当接し抵抗溶接して製造されたＴ字型アルミニウム構造体。At the end of the second aluminum frame (22) having the hollow closed-section structure, an insertion portion (23) and a flange (25) that fit / abut on the first aluminum frame (21) having the hollow closed-section structure are formed.
Insert material (24) obtained by adding 10 to 50% by weight of a thermosetting resin to (magnesium) powder or (aluminum + magnesium) mixed powder and kneading, or a metal oxide (MnO 2 , Cr ) of 65% by weight or less An insert material (24) obtained by adding 10 to 50% by weight of a thermosetting resin to a mixed powder of 2 O 3 , TiO 2 , NiO, SiO 2 ) and aluminum powder and / or magnesium powder and kneading the mixed powder is described in the first section. through and set on the bonding surface of the 1-second aluminum frame (21, 22),
A T-shaped aluminum structure manufactured by fitting the second aluminum frame (22) to the first aluminum frame (21), abutting the flange (25), and resistance welding. 中空閉断面構造の第２アルミニウムフレーム（２２）の端部に中空閉断面構造の第１アルミニウムフレーム（２１）に当接するフランジ（２５，２９）及び舌状部（２６，３１）を形成し、
（マグネシウム）粉末もしくは（アルミニウム＋マグネシウム）混合粉末に１０〜５０重量％の熱硬化性樹脂を加えて混練してなるインサート材（２４）、又は６５重量％以下の金属酸化物（ＭｎＯ ２ ，Ｃｒ ２ Ｏ ３ ，ＴｉＯ ２ ，ＮｉＯ，ＳｉＯ ２ ）とアルミニウム粉末もしくは／およびマグネシウム粉末との混合粉末に１０〜５０重量％の熱硬化性樹脂を加えて混練してなるインサート材（２４）を、第１・第２アルミニウムフレーム（２１，２２）の接合面に介設し、
第１アルミニウムフレーム（２１）に第２アルミニウムフレーム（２２）のフランジ（２５，２９）及び舌状部（２６，３１）を当接し抵抗溶接して製造されたＴ字型アルミニウム構造体。A flange (25, 29) and a tongue (26, 31) that are in contact with the first aluminum frame (21) having the hollow closed-section structure are formed at the end of the second aluminum frame (22) having the hollow-closed-section structure,
Insert material (24) obtained by adding 10 to 50% by weight of a thermosetting resin to (magnesium) powder or (aluminum + magnesium) mixed powder and kneading, or a metal oxide (MnO 2 , Cr ) of 65% by weight or less An insert material (24) obtained by adding 10 to 50% by weight of a thermosetting resin to a mixed powder of 2 O 3 , TiO 2 , NiO, SiO 2 ) and aluminum powder and / or magnesium powder and kneading the mixed powder is described in the first section. through and set on the bonding surface of the 1-second aluminum frame (21, 22),
A T-shaped aluminum structure manufactured by contacting the flanges (25, 29) and tongues (26, 31) of the second aluminum frame (22) with the first aluminum frame (21) and resistance welding. 中空閉断面構造の第２アルミニウムフレーム（２２）の端部を中空閉断面構造の第１アルミニウムフレーム（２１）に当接し、この当接部分に継ぎ板（３３）を掛け渡し、
（マグネシウム）粉末もしくは（アルミニウム＋マグネシウム）混合粉末に１０〜５０重量％の熱硬化性樹脂を加えて混練してなるインサート材（２４）、又は６５重量％以下の金属酸化物（ＭｎＯ ２ ，Ｃｒ ２ Ｏ ３ ，ＴｉＯ ２ ，ＮｉＯ，ＳｉＯ ２ ）とアルミニウム粉末もしくは／およびマグネシウム粉末との混合粉末に１０〜５０重量％の熱硬化性樹脂を加えて混練してなるインサート材（２４）を、前記継ぎ板（２２）と前記第１・第２アルミニウムフレーム（２１，２２）との接合面に介設し、
第１アルミニウムフレーム（２１）と継ぎ板（３３）及び継ぎ板（３３）と第２アルミニウムフレーム（２２）とを当接し抵抗溶接して製造されたＴ字型アルミニウム構造体。The end of the second aluminum frame (22) having the hollow closed-section structure is brought into contact with the first aluminum frame (21) having the hollow-closed cross-sectional structure, and a joining plate (33) is bridged over the contact portion.
Insert material (24) obtained by adding 10 to 50% by weight of a thermosetting resin to (magnesium) powder or (aluminum + magnesium) mixed powder and kneading, or a metal oxide (MnO 2 , Cr ) of 65% by weight or less Insert material (24) obtained by adding 10 to 50% by weight of a thermosetting resin to a mixed powder of 2 O 3 , TiO 2 , NiO, SiO 2 ) and aluminum powder and / or magnesium powder and kneading the mixture. and through setting the bonding surface between the joint plate (22) first and second aluminum frame (21, 22),
A T-shaped aluminum structure manufactured by contacting and resistance-welding the first aluminum frame (21) and the joint plate (33), and the joint plate (33) and the second aluminum frame (22).
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