JP4683351B2 - Electrical resistance welding method for shaft-like parts - Google Patents
Electrical resistance welding method for shaft-like parts Download PDFInfo
- Publication number
- JP4683351B2 JP4683351B2 JP2010128313A JP2010128313A JP4683351B2 JP 4683351 B2 JP4683351 B2 JP 4683351B2 JP 2010128313 A JP2010128313 A JP 2010128313A JP 2010128313 A JP2010128313 A JP 2010128313A JP 4683351 B2 JP4683351 B2 JP 4683351B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- welding
- melting
- shaft
- steel plate
- semi
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Resistance Welding (AREA)
Description
この発明は、鋼板部品の片面側だけにプロジェクションボルトのような軸状部品の溶着用突起を加圧し、その状態で溶接電流を通電する軸状部品の電気抵抗溶接方法に関している。以下の説明において、プロジェクションボルトを単にボルトと表現する場合もある。 The present invention relates to an electric resistance welding method for a shaft-shaped component in which a welding projection of a shaft-shaped component such as a projection bolt is pressed only on one side of a steel plate component and a welding current is supplied in that state. In the following description, the projection bolt may be simply expressed as a bolt.
特許第4032313号公報記載の軸状部品であるプロジェクションボルトは、図9に示した形状である。すなわち、同図(B)に示すように、符号1はプロジェクションボルト全体を示し、雄ねじが形成された軸部2と、この軸部2と一体的に形成され軸部2の直径よりも大径とされた円形の拡径部3と、前記軸部2とは反対側の拡径部3の中央に形成された円形の溶着用突起4が配置されている。前記拡径部3は、いわゆるフランジであり、ボルト1は、鉄製である。 The projection bolt, which is a shaft-like component described in Japanese Patent No. 4032313, has the shape shown in FIG. That is, as shown in FIG. 1B, reference numeral 1 denotes the entire projection bolt, and a
このボルト1の軸部2を可動電極5の受入孔6に保持し、ボルト1の溶着用突起4を固定電極7上に載置されている鋼板部品8に押し付け、その状態で溶接電流を通電し、溶着用突起4が鋼板部品8に溶着される。符号11は、溶着部を示している。そして、ここに示されている溶着用突起4は、同図(B)に示すように、わずかに傾斜したテーパ面9を有する扁平な形状とされている。 The
なお、可動電極5はエアシリンダ等の進退駆動手段(図示していない)で進退するもので、その端面の中央部に前記受入孔6が可動電極5の中心線上に設けてある。そして、受入孔6の奥にボルト1を保持する永久磁石10が配置してある。 The
また、特開2008−44003号公報記載の溶接方法では、プロジェクションボルト1が図9(B)に示されたものから変形され、パイプ材のような円形断面部材が電気抵抗溶接の対象とされている。ここではパイプ材に適合させるために、前記拡径部3と溶着用突起4の両側が切断されて小判型になっている。このような形状のプロジェクションボルト1が図10に示した要領で溶接される。前記小判型の長手方向はパイプ材の軸線方向と同方向とされている。パイプ材41がVブロック型の固定電極42に支持され、パイプ材41の直径方向からボルト1を保持した可動電極5が進出してきて、溶着用突起4がパイプ材41の円筒面に加圧され、溶接電流が通電されて溶接が完了する。Further, in the welding method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-44003, the projection bolt 1 is deformed from the one shown in FIG. 9B, and a circular cross-section member such as a pipe material is subjected to electric resistance welding. Yes. Here, in order to adapt to the pipe material, both sides of the enlarged diameter portion 3 and the
図9に示した特許文献1のような溶接においては、拡径部3と溶着用突起4および鋼板部品8の3者が、両電極5、7間で挟み付けられて加圧され、その後、溶接電流が通電される。このような溶接動作がなされるので、溶着用突起4は所定の加圧力で鋼板部品8に押し付けられ、このときには鋼板部品8は変形することなく固定電極7上に静止している。したがって、溶接電流の電流値と通電時間を所定値に設定することにより、適正な溶着部11の形状が確保でき、十分な溶接強度となる。 In welding like patent document 1 shown in FIG. 9, the three members of the enlarged diameter part 3, the
このように所定の直径寸法や厚さの溶融部11が得られるのは、両電極5、7間で拡径部3と鋼板部品8が挟み付けられた状態になっているので、溶融熱が放熱されにくくなっており、そのために溶着部11の溶融範囲が直径方向や厚さ方向にわたって適正なものとなるのである。 In this way, the melted
しかしながら、溶着用突起4が押し付けられる表面とは反対側の鋼板部品8の裏面に、固定電極7のような放熱防止機能を有する部材が接触した状態で存在しない場合、つまり溶着用突起4が鋼板部品8の表面にだけ加圧されて、その反対側の裏面は開放空間に露出しているような場合には、通電による発生熱が鋼板部品8の裏面から大量に開放空間へ放熱されるので、溶着用突起4と鋼板部品8との溶融状態を所定通りに確保することが困難となり、適正な溶着部11が得られないという問題がある。 However, when a member having a heat dissipation prevention function such as the
一方、図10に示した特許文献2のような溶接においては、ボルト1の溶着用突起4がパイプ材41の円筒面に加圧されて溶接電流が通電されると、溶着用突起4の中央部とパイプ材41の板材が溶融を開始し、この溶融が進行するのに連れて板材が軟化して溶着用突起4が板材をパイプ材41の中心側へ押し込んだ状態になる。このような板材の塑性変形で板材はパイプ材41の中心側へ膨出する。この膨出部は符号43で示されている。つまり、円筒形の板材の外側から加圧するので、板材自体の剛性が高いために板材の加熱軟化によって上記の押し込みが開始されるのである。このようにして、加圧された板材は高温軟化によって座屈したような状態で内側へへこまされて塑性変形が形成されるのである。ここでの溶着部にも先のものと同じ符号11が記載してある。 On the other hand, in welding as in
上述のようなパイプ材41に対する加圧であると、剛性の高い円筒面を加圧するものであるから、加圧力を著しく高い値にする必要があり、しかも上記押し込み量(へこみ量)を均一に維持することが困難となる。 When the pressure is applied to the
本発明は、上記の問題点を解決するために提供されたもので、溶着用突起に蓄熱機能を持たせるとともに、鋼板部品に付与される弾性変形を利用して溶着用突起と鋼板部品の双方に十分な金属溶融量を確保し、健全な溶着部を形成する軸状部品の電気抵抗溶接方法の提供を目的とする。 The present invention is provided in order to solve the above-described problems. Both the welding projection and the steel plate component are provided by using the elastic deformation imparted to the steel plate component while giving the welding projection a heat storage function. An object of the present invention is to provide an electric resistance welding method for a shaft-shaped part that secures a sufficient amount of metal melting and forms a sound weld.
請求項1記載の発明は、軸部と、この軸部と一体的に形成され軸部の直径よりも大径とされた円形の拡径部と、前記軸部とは反対側の拡径部中央に配置されているとともに溶接電流の通電にともなって溶融および半溶融による蓄熱機能を果たす円形の溶着用突起を備えた軸状部品を準備し、前記軸状部品の軸部を加圧電極に設けた受入孔に挿入して軸状部品を加圧電極に保持し、片面側に軸状部品が溶接され、その反対側の他面側が支持部材で支持された状態で開放空間に露出している平板状の鋼板部品に対して、前記加圧電極を進出させて鋼板部品の片面側だけに前記溶着用突起を加圧して鋼板部品を加圧電極の進出方向側に鋼板部品の板材が撓んだ状態の弾性変形を行わせ、その後、溶接電流を通電し、この通電によって生じる溶着用突起における溶融および半溶融の蓄熱熱量が、前記他面側から開放空間への放熱量を上回るように、溶接電流の通電発熱量や溶着用突起の体積が設定されており、前記他面側から開放空間への放熱は、溶着用突起における溶融部の溶融面積に対応する他面側の表面の面積範囲から行われ、前記拡径部の厚さに対する軸状部品の軸線方向で見た溶着用突起の高さの比は、溶着用突起における溶融部や半溶融部の体積が確保できる1.3から溶着用突起における溶融部や半溶融部の体積が過剰とならない3.0の範囲に設定された溶着用突起における蓄熱機能を果たし得る値とされ、溶着用突起における溶融および半溶融と同時に鋼板部品の前記弾性変形による弾性復元力を反力的に溶融部および半溶融部に向けて作用させながら、溶融部の固体化所要時間を長期化して溶融部の鋼板部品の厚さ方向および面方向への拡大を促進し、その後、溶融部が固体化して加圧電極を後退させて弾性変形をしていた鋼板部品を復元することを特徴とする軸状部品の電気抵抗溶接方法である。The invention according to claim 1 includes a shaft portion, a circular enlarged portion formed integrally with the shaft portion and having a diameter larger than the diameter of the shaft portion, and a diameter-enlarged portion opposite to the shaft portion. A shaft-shaped part provided with a circular welding protrusion that is arranged in the center and performs a heat storage function by melting and semi-melting with energization of a welding current is prepared, and the shaft part of the shaft-shaped part is used as a pressure electrode. The shaft-shaped part is held in the pressure electrode by being inserted into the provided receiving hole, the shaft-shaped part is welded on one side, and the other side on the opposite side is supported by the support member and exposed to the open space. The plate electrode of the steel plate part is bent in the advance direction side of the pressurizing electrode by pushing the welding protrusion on only one side of the steel plate part and pushing the welding protrusion on the flat plate steel plate part. Then, the welding current is applied and a welding current is applied. Thermal storage heat of molten and semi-molten at the said other side so as to exceed the heat radiation amount to the open space, electric heating amount and volume of the fusion bonding projection welding current is set, released from the other side The heat dissipation to the space is performed from the surface area range of the other surface side corresponding to the melted area of the melted portion in the welding projection, and the welding projection as seen in the axial direction of the shaft-shaped component with respect to the thickness of the enlarged diameter portion The ratio of the height is set in a range from 1.3 in which the volume of the melted part and the semi-molten part in the welding protrusion can be secured to 3.0 in which the volume of the melted part and the semi-molten part in the welding protrusion is not excessive. It is a value that can fulfill the heat storage function in the welding projection, and the elastic restoring force due to the elastic deformation of the steel plate part acts against the melting portion and the semi-melting portion at the same time as melting and semi-melting in the welding projection. While melting the solidified part Prolongs the time required and promotes the expansion of the steel plate part in the thickness direction and the surface direction of the molten part, and then restores the steel plate part that was elastically deformed by solidification of the molten part and retraction of the pressure electrode An electric resistance welding method for a shaft-shaped part characterized in that:
前記加圧電極の進出により溶着用突起が鋼板部品に加圧されると、加圧電極とは反対側の鋼板部品の表面が開放空間に露出しているので、平板状の鋼板部品はその板材が撓んだ状態で加圧電極の進出方向に弾性変形をする。この状態で溶接電流が通電されると、最初に溶着用突起の先端側が溶融状態になり、通電時間の経過とともに溶融域が拡大してゆく。これに同期して鋼板部品の表面部分も溶融状態になる。そのときには、溶着用突起の溶融部分の拡径部側が徐々に半溶融状態になって、軟化層が形成される。さらに、この軟化層が徐々に変化して固体部分となる。上記のような溶融状態や半溶融状態によって、溶着用突起における蓄熱機能が果たされる。 When the welding protrusion is pressed onto the steel plate component by the advancement of the pressurizing electrode, the surface of the steel plate component opposite to the pressurizing electrode is exposed to the open space, so the flat steel plate component is the plate material Is deformed elastically in the advancing direction of the pressure electrode in a state where is bent. When a welding current is applied in this state, the tip end side of the welding projection first enters a molten state, and the melting region expands as the energization time elapses. Synchronously with this, the surface portion of the steel plate part is also in a molten state. At that time, the diameter-expanded portion side of the melted portion of the welding protrusion gradually becomes a semi-molten state, and a softened layer is formed. Further, the softened layer gradually changes to become a solid part. The heat storage function in the welding protrusion is performed by the molten state or the semi-molten state as described above.
このように溶着用突起の溶融状態および半溶融状態により、溶接電流の通電中あるいは通電直後において、溶着用突起に蓄熱された状態が形成される。このような蓄熱状態において鋼板部品は前述の弾性変形にともなう弾性復元力が溶融部や半溶融部に反力的に作用しているので、溶融部が鋼板部品の厚さ方向や面方向に拡大することが促進される。この溶融部に対してはそれに隣接している半溶融部からの熱補充がなされるので、溶融部の固体化所要時間が長くなり、それによって溶融部が溶着用突起および鋼板部品の両方に拡大し、十分な溶接強度が得られる溶着部形状が形成される。 As described above, the melted state and the semi-molten state of the welding protrusion form a state in which heat is stored in the welding protrusion during or immediately after energization of the welding current. In such a heat storage state, the elastic restoring force accompanying the elastic deformation described above acts on the molten part and the semi-molten part in the steel plate part, so the molten part expands in the thickness direction and surface direction of the steel plate part. To be promoted. Since this molten part is replenished with heat from the semi-molten part adjacent to it, the time required for solidification of the molten part becomes longer, thereby expanding the molten part to both the welding protrusion and the steel plate part. As a result, a welded part shape that provides sufficient welding strength is formed.
前記鋼板部品は平板状であるから、その板材自体が撓みやすくなり、前記弾性変形が確実に形成されて弾性的反力が確保でき、溶融部や半溶融部に対する弾性加圧力が十分に作用し、適正な溶着部形状が形成される。 Since the steel plate component is flat, the plate itself is easily bent, the elastic deformation is reliably formed and an elastic reaction force can be ensured, and the elastic pressure force on the melting part and the semi-melting part is sufficiently applied. An appropriate welded portion shape is formed.
前記溶着用突起の蓄熱による溶融部への熱量供給が、鋼板部品の他面側から開放空間への放熱量を上回るように、溶接電流の通電発熱量や溶着用突起の体積が設定されている。こうすることによって、上述のように溶融部の固体化所要時間を長引かせ、溶融部が溶着用突起および鋼板部品の両方に拡大するのである。 The amount of heat generated by the welding current and the volume of the welding projection are set so that the amount of heat supplied to the melted portion by heat storage of the welding projection exceeds the amount of heat released from the other surface side of the steel plate part to the open space. . By doing so, the time required for solidification of the melted part is prolonged as described above, and the melted part expands to both the welding protrusion and the steel plate part.
また、溶融部が固体化してから加圧電極を後退させると、弾性変形をしていた鋼板部品の板材が復元して、所定の鋼板部品の形状に復帰することができて、正常な形状の鋼板部品が確保される。 In addition, when the pressure electrode is retracted after the melted portion is solidified, the plate material of the steel plate component that has been elastically deformed can be restored and returned to the shape of the predetermined steel plate component. Steel plate parts are secured.
請求項2記載の発明は、前記平板状の鋼板部品は、わずかに湾曲した実質的に平板と見なされる板材を含んでいる請求項1記載の軸状部品の電気抵抗溶接方法である。 The invention according to
例えば、自動車のルーフパネルのような鋼板部品であると、湾曲半径が3000mmのようなほぼ平板に近い形状とされている場合がある。このような形状においては、実質的に平板と見なされる板材が溶接の相手方部材となる。上述の溶着過程は、このような曲率の小さな鋼板部品に対しても、期待どおりに実行することができる。なお、前記軸状部品をルーフパネルに直接電気抵抗溶接をすると、表面に微小な凹凸が形成されて外観品質を低下させるので、実際には、ルーフパネルに沿って配置されたわずかな湾曲形状のリーンフォースメント(補強部材)に対して、軸状部品が片側から電気抵抗溶接で溶接される。 For example, in the case of a steel plate part such as a roof panel of an automobile, the shape may be almost a flat plate having a curvature radius of 3000 mm. In such a shape, a plate material that is substantially regarded as a flat plate is a counterpart member for welding. The above-described welding process can be performed as expected even for such a steel plate part having a small curvature. Note that when the shaft-shaped part is directly resistance-welded to the roof panel, minute irregularities are formed on the surface and the appearance quality is deteriorated. Therefore, actually, the slightly curved shape arranged along the roof panel is reduced. A shaft-like component is welded to a reinforcement (reinforcing member) from one side by electric resistance welding.
前記拡径部の厚さに対する軸状部品の軸線方向で見た溶着用突起の高さは、溶着用突起における溶融および半溶融による蓄熱機能を果たし得る値に設定されている。 The height of the welding projection viewed in the axial direction of the shaft-like part with respect to thickness before Symbol enlarged section that is set to a value that can play a heat storage function by melting and half-melted in the fusion bonding projection.
このような溶着用突起の高さ寸法を設定することにより、十分な蓄熱機能が発揮される。 By setting the height dimension of such a welding protrusion, a sufficient heat storage function is exhibited.
前記拡径部の厚さに対する軸状部品の軸線方向で見た溶着用突起の高さの比は、1.3〜3.0である。 The ratio of the height of the welding projection viewed in the axial direction of the shaft-like part with respect to thickness before Symbol enlarged portion, Ru der 1.3 to 3.0.
このような溶着用突起の高さ寸法を上記の比のように設定することにより、十分な蓄熱機能が発揮される。 A sufficient heat storage function is exhibited by setting the height dimension of such a welding projection as in the above ratio.
本願発明は、上述のような軸状部品の電気抵抗溶接方法の発明であるが、以下に記載する実施例から明らかなように、初期溶融部や溶着用突起の各部寸法状態等を特定した「電気抵抗溶接用軸状部品またはプロジェクションボルト」という部品形状の発明として存在させることができる。 The present invention is an invention of an electrical resistance welding method for a shaft-shaped component as described above, but as is clear from the examples described below, the initial melted part and the dimensions and the like of each part of the welding projection were specified. It can exist as an invention of a part shape of “electrical resistance welding shaft-like part or projection bolt”.
つぎに、本発明の軸状部品の電気抵抗溶接方法を実施するための形態を説明する。 Next, an embodiment for carrying out the electric resistance welding method for a shaft-shaped part of the present invention will be described.
図1〜図8は、実施例1を示す。 1 to 8 show a first embodiment.
軸状部品としては種々なものがあるが、本実施例における軸状部品はプロジェクションボルトである。 There are various types of shaft-shaped components, but the shaft-shaped components in this embodiment are projection bolts.
最初に、プロジェクションボルトについて説明する。 First, the projection bolt will be described.
本実施例で溶接される鉄製のボルト12は、雄ねじが形成された軸部13と、この軸部13と一体的に形成され軸部13の直径よりも大径とされた円形のフランジ状の拡径部14と、前記軸部13とは反対側の拡径部14の中央に配置されている円形の溶着用突起15から構成されたものである。そして、溶着用突起15は、溶接電流の通電にともなって溶融および半溶融による蓄熱機能を果たすものとされている。溶着用突起15の端面に、外周側が低くなる小さな傾斜角θのテーパ部16を有する初期溶融部17が形成されている。テーパ部16の中心部に頂部18が形成されている。 The
ボルト12の各部の寸法はつぎのとおりである。軸部13の直径D1は9mm、拡径部14の直径D2は13.5mm、溶着用突起15の直径D3は11mm、拡径部14の厚さT1は1.1mm、初期溶融部17を含む溶着用突起15の全高さH1は2.5mm、初期溶融部17の高さH2は0.5mm、溶着用突起15の初期溶融部17を除いた部分の高さH3は2mm、テーパ部16の傾斜角θは10度である。 The dimensions of each part of the
なお、前記頂部18は、機械加工による尖った形状や、金型成型によるわずかな丸味を持った形状等に仕上げられており、通電初期の電流密度は両者ともほぼ同じである。この点は、図5(B)に示すように、わずかな直径の円形の平面部21の場合も同様である。 The
つぎに、ボルトの電気抵抗溶接状態を説明する。 Next, the electric resistance welding state of the bolt will be described.
図2(A)に示すように、エアシリンダ等(図示していない)の進退駆動手段によって動作する加圧電極19に、ボルト12の軸部13が挿入される受入孔20が設けられている。この受入孔20は、加圧電極19の軸線と同軸の状態で端面側からあけられている。軸部13が受入孔20に挿入されると、拡径部14が加圧電極19の端面に密着する。この密着を維持してボルト12が落下しないようにするために、受入孔20の奥に永久磁石22が固定してある。 As shown in FIG. 2 (A), a receiving
平板状の鋼板部品23が支持部材である支持治具24で支持され、この支持治具24は加圧電極19の軸線から離れた箇所に配置してある。鋼板部品23の表面である片面側25にボルト12が溶接され、鋼板部品23の裏面である他面側26には何も接触するものはなく、開放空間27に露出している。符号28は変圧器であり、加圧電極19と鋼板部品23に結線してある。ここで使用されている鋼板部品23の板厚T2は、1mmである。 A flat
図2(B)は、鋼板部品23を平面的に見た図である。4個の支持治具24によって鋼板部品23が支持され、支持治具24は丁度正方形の角部分に配置してある。加圧電極19に支持されたボルト12の中心部分、つまりテーパ部16の頂部18が4個の支持治具24の中央部を加圧するように、加圧電極19と支持治具24の相対位置が設定されている。このように各支持治具24から最も離れた箇所を頂部18が加圧することによって、鋼板部品23が加圧電極19の進出方向側に弾性変形をする。この弾性変形によって、鋼板部品23の板材自体が湾曲状に撓んだ状態となる。 FIG. 2B is a plan view of the
頂部18の位置を、符号18aや18bに示す位置に換えて溶接することも可能である。この場合は、支持治具24に近いので弾性変形の量は、中央部の場合に比して少なくなる。 It is also possible to perform welding by changing the position of the top 18 to the position indicated by
図2(A)および(B)の鋼板部品23は、鋼板部品23の板材が水平面のように完全な平面を呈する平板であるが、自動車のルーフパネルのように例えば湾曲半径が3000mmといったあたかも平板に近い鋼板部品23に対してボルト1を溶接する場合がある。この事例が図2(D)とそのE−E断面図である(E)図に示されている。ルーフパネル44は裏返した状態で支持治具24に支持されており、同図の下側が車体の上方であり、上側が車体の室内側である。また、図2(D)は自動車の前後方向に直交する面で切断した状態の断面図であり、板材は太線で示され板厚の図示は省略されている。ルーフパネル44は、湾曲半径が著しく大きくて、外観的には完全な平板状になっている。湾曲半径としては、例えば、3000mm〜4000mmである。 2 (A) and 2 (B) is a flat plate in which the plate material of the
このようなルーフパネル44は外板であるからボルト1を直接溶接すると、外表面に凹凸が発生するので、通常はその内側に配置したリーンフォースメント(補強部材)45にボルト溶接がなされる。このリーンフォースメント45には、ルーフパネル44と同じ湾曲形状が付与してあり、ルーフパネル44の内側に沿った状態で配置されている。リーンフォースメント45の端部がルーフパネル44にスポット溶接で結合されている。符号Sはこのスポット溶接部を示している。ルーフパネル44とリーンフォースメント45の間に構造用接着剤46が充填されていて、走行中にルーフパネル44が膜振動をすることが防止されている。 Since such a
図2(E)に見られるルーフパネル44およびリーンフォースメント45は、同図の紙面に垂直な方向に延びており、その方向にわずかな湾曲を呈している。 The
図2(A)や(B)に示した鋼板部品23に換えて、同図(C)に示す鋼板製の閉断面構造物29にボルト12を溶接するようにしてもよい。この閉断面構造物29は、平板30にハット型断面の屈曲部材31をスポット溶接したもので、閉断面構造物29の内部空間が前述の開放空間27になっている。ボルト12が加圧される箇所は、平板状の板材とされている。このような閉断面構造物29は、自動車ボディの床板の骨格部材や、ピラー等において一般的に採用されている。 Instead of the
図2(A)に示す状態での各種溶接条件は、つぎのとおりである。加圧電極19の加圧力は15Kgf、溶接電流の電流値は8000アンペア、通電時間は3サイクル(1サイクルは1/60秒)である。 Various welding conditions in the state shown in FIG. 2 (A) are as follows. The pressurizing force of the
つぎに、溶着過程を説明する。 Next, the welding process will be described.
図3(A)〜(D)と図4は、溶着用突起15と鋼板部品23に生じる溶着の変化過程を示している。図3(A)は、加圧電極(図3では図示を省略してある)19が進出してきて、溶着用突起15の頂部18が鋼板部品23の片面側25に接触した状態を示している。同図(B)に示すように、さらに加圧電極19が進出して、所定の加圧力となった箇所で加圧電極19の進出が停止する。この状態では、鋼板部品23が加圧電極19の加圧力により、加圧電極19の加圧方向に板材が撓み込んだ状態の弾性変形をしている。この状態で溶接電流の通電が開始されると、最初に頂部18の箇所から溶着用突起15と鋼板部品23にわずかな溶融が開始される。溶融部すなわち溶着部は、符号32で示してある。 3 (A) to 3 (D) and FIG. 4 show a changing process of welding that occurs in the
同図(C)に示すように、鋼板部品23は弾性変形をしているので、その弾性反力が弾性復元力として作用している。矢線33は、この弾性復元力を示している。この状態でさらに通電が継続されると、溶融部32が初期溶融部17のほぼ全域に拡がる。弾性復元力33が作用しているので、溶融部32の拡大が促進されている。 As shown in FIG. 3C, the
ついで通電が打ち切られるか、またはわずかに通電が継続された後に打ち切られると、同図(D)に示すように、弾性復元力33の作用とともに後述の蓄熱機能によって溶融部32は同図(C)よりも拡大して、溶着が終了する。 Next, when the energization is interrupted, or when the energization is interrupted after the energization is slightly continued, as shown in FIG. 4D, the melted
図4に示すように、冷却後、溶着部32が固体化して加圧電極19が後退すると、弾性変形をしていた鋼板部品23は平坦な状態に復元する。すなわち、前述の完全な平板状にもどる。この実施例では、図4の溶接完了の状態において、拡径部14と片面側25との間に空隙35が形成されている。 As shown in FIG. 4, after cooling, when the
図5は、理解しやすくするために、各部分の領域を区分けして示した断面図である。 FIG. 5 is a cross-sectional view showing the regions of the respective parts for easy understanding.
つぎに、蓄熱機能について説明する。 Next, the heat storage function will be described.
前述のように、溶着用突起15の先端側すなわち初期溶融部17が溶融状態になり、これに同期して鋼板部品23の片面側25も溶融状態になる。そのときには、溶着用突起15の溶融部32の拡径部14側が徐々に半溶融状態になって、軟化層が形成される。さらに、この軟化層が徐々に変化して固体部分となる。上記のような溶融状態や半溶融状態によって、溶着用突起15における蓄熱機能が果たされる。 As described above, the front end side of the
このように溶着用突起15の溶融状態および半溶融状態により、溶接電流の通電中あるいは通電直後において、溶着用突起15に蓄熱された状態が形成される。このような蓄熱状態において鋼板部品23は前述の弾性変形にともなう弾性復元力33が溶融部32や半溶融部36に反力的に作用しているので、溶融部32が鋼板部品の厚さ方向や面方向に拡大することが促進される。この溶融部32に対してはそれに隣接している半溶融部36からの熱補充がなされるので、溶融部32の固体化所要時間が長くなり、それによって溶融部32が溶着用突起15および鋼板部品23の両方に拡大し、十分な溶接強度が得られる溶着部形状が形成される。 As described above, the melted state and the semi-molten state of the
溶着用突起15の蓄熱による溶融部32への熱量供給が、鋼板部品23の他面側26から開放空間27への放熱量を上回るように、溶接電流の通電発熱量の制御や溶着用突起15の体積が設定されている。こうすることによって、上述のように溶融部32の固体化所要時間を長引かせ、溶融部32が溶着用突起15および鋼板部品23の両方に拡大するのである。 Control of the heat generation amount of the welding current and the
図6は、図3(C)に示した段階を拡大した断面図である。この段階においては、黒く塗りつぶした溶融部32が初期溶融部17と鋼板部品23の双方にわたって形成され、それに隣接して拡径部14側に向かって徐々に半溶融部36が形成される。このようにして溶融部32と半溶融部36が形成されることにより、溶着用突起15に蓄熱機能が付与される。この半溶融部36は、図6に梨地にハッチングが施された流動部36Aと、梨地だけが施された軟化部36Bに、境界線は表れないが、層別された状態で存在している。 FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of the stage shown in FIG. At this stage, the melted
鋼板部品23の弾性復元力33の作用により、流動部36Aは溶融部32に同化する。この同化時には軟化部36Bは冷却にともなう硬化によって流動することが不可能となり、熱量供給の機能にとどまる。上述のようにして、溶融部32自体と、半溶融部36からの熱量補充によって、溶着用突起15に蓄熱機能が果たされ、溶融部32はさらに鋼板部品23の厚さ方向に拡大する。この拡大領域37が2点鎖線38で示してある。2点鎖線図示の領域まで溶融が促進されることにより、鋼板部品23の厚さ方向の溶着部寸法が大きくなるので、溶着強度を高めることができるのである。 The
上述のような溶融部32自体と、半溶融部36からの熱量補充にあたって、鋼板部品23に弾性復元刀33が作用しているので、流動性や変形性のある溶着用突起15や鋼板部品23の金属部分が、拡大領域37まで拡大される。換言すると、熱量補充がなされるので、溶融部32の固体化所要時間が長引いて、溶融部32から2点鎖線38の方へ溶融領域が拡大して行くのである。 Since the elastic restoring
上述の過程を経て溶接されたボルト12の溶接強度を測定した。測定は鋼板部品23を治具で固定し、ボルト12の軸部13を軸線方向に牽引することによって行われた。その結果、軸部13の牽引力が253Kgfに達した時点で、鋼板部品23の板部分が溶着部32とともに円形に破断し、鋼板部品23から引きちぎれて分離した。つまり、溶融部32と鋼板部品23とが一体になって円形の破断が形成され、鋼板部品23に穴があいた状態になった。あるいは、ハンマーでボルト12を曲げ方向に叩いた結果、ボルト12は鋼板部品23に対して45度ほど傾き、溶融部32と鋼板部品23が一体になったまま鋼板部品23の半円形の部分が破断した。このように溶接強度が十分に確保できるので、例えば、自動車のダッシュパネルにエアコンディショナーの熱交換器を、本件ボルト12で取り付けることが高い信頼性のもとで実現することが確認された。 The welding strength of the
つぎに、ボルト各部の寸法状態を説明する。 Next, the dimensional state of each part of the bolt will be described.
溶着用突起15の高さや直径等は蓄熱機能を発揮する上で適正な範囲が設定される。 An appropriate range is set for the height, diameter, and the like of the
実施例における前記拡径部14の厚さT1に対するボルト12の軸線方向で見た溶着用突起15の高さH1の比は、2.3である。この比は、1.3〜3.0とするのが望ましい。この比が1.3未満であると、溶着用突起15の高さが低すぎて溶融部32や半溶融部36の体積が十分に確保できないので、熱量補充に不足を来すおそれがある。また、この比が3.0を超えると、溶着用突起15の高さが高すぎて溶融部32や半溶融部36の体積が過剰となり、蓄熱のためには通電時間を異常に長くする必要があり、経済的に不利である。また、溶融部32や半溶融部36の体積が過剰になると、溶着用突起15の軸線方向の変形量が過大となるので、鋼板部品23の表面から軸部13の先端までの距離が不均一になり、部品精度の面で好ましくない。 In the embodiment, the ratio of the height H1 of the
実施例における前記傾斜角θは、10度である。傾斜角θは、7度〜15度とするのが望ましい。この角度が7度未満であると、初期溶融部17の形状が扁平すぎて頂部18の電流密度を高めることが困難となり、確実な初期溶融の開始が得られないこととなる。この角度が15度を超えると頂部18の電流密度は高くなるが、初期溶融部17の形状が分厚くなりすぎて、初期溶融部17の体積が過大になり、溶融が円滑に進行しなくなるという問題がある。 In the embodiment, the inclination angle θ is 10 degrees. The inclination angle θ is desirably 7 degrees to 15 degrees. If this angle is less than 7 degrees, the shape of the initial melted
実施例における前記軸部13の直径D1に対する溶着用突起15の直径D3の比は、1.2である。この比は、1.0〜1.6とするのが望ましい。この比が1.0未満であると、蓄熱機能に必要な溶着用突起15の体積が十分に確保できない状態となる。さらに、この比が1.0末満であると、体積が不足して溶着用突起15が早期の内に溶融するので、拡径部14だけが環状になって溶着用突起15から分離するという不具合が発生する。この比が1.6を超えると、溶着用突起15の直径が過大になって溶融部32や半溶融部36の容積が過剰となり、蓄熱のためには通電時間を異常に長くする必要があり、経済的に不利である。また、溶融部32や半溶融部36の容積が過剰になると、溶着用突起15の軸線方向の変形量が過大となるので、鋼板部品23の表面から軸部13の先端までの距離が不均一になり、部品精度の面で好ましくない。 In the embodiment, the ratio of the diameter D3 of the
つぎに、他の変形例を説明する。 Next, another modification will be described.
図7に記載されている事例は、鋼板部品23の下側に鋼板製の骨材39を配置したものである。この事例では、開放空間27が骨材39の下側に存在することとなる。このように鋼板部品23と骨材39が重ねられている場合には、開放空間27への放熱性が低下するので、溶着用突起15における蓄熱熱量を通電時間の短縮等で加減することとなる。 In the example shown in FIG. 7, a
図8に記載されている事例は、何等かの原因でボルト12が傾いて鋼板部品23に押し付けられた場合、溶着用突起15の角部が片面側25に当たり、拡径部14の外周端縁部は片面側25に接触しないものである。このように溶着用突起15の高さが大きく設定されていることにより、ボルト12が傾いていても拡径部14の端縁部に通電されることが回避できるという効果がある。 In the case described in FIG. 8, when the
以上に説明した実施例1の作用効果は、つぎのとおりである。 The operational effects of the first embodiment described above are as follows.
前記加圧電極19の進出により溶着用突起15が鋼板部品23に加圧されると、加圧電極19とは反対側の鋼板部品23の表面が開放空間27に露出しているので、平板状の鋼板部品23はその板材が撓んだ状態で加圧電極19の進出方向に弾性変形をする。この状態で溶接電流が通電されると、最初に溶着用突起15の先端側が溶融状態になり、通電時間の経過とともに溶融域が拡大してゆく。これに同期して鋼板部品23の表面部分も溶融状態になる。そのときには、溶着用突起15の溶融部分の拡径部14側が徐々に半溶融状態になって、軟化層が形成される。さらに、この軟化層が徐々に変化して固体部分となる。上記のような溶融状態や半溶融状態によって、溶着用突起15における蓄熱機能が果たされる。 When the
このように溶着用突起15の溶融状態および半溶融状態により、溶接電流の通電中あるいは通電直後において、溶着用突起15に蓄熱された状態が形成される。このような蓄熱状態において鋼板部品23は前述の弾性変形にともなう弾性復元力が溶融部32や半溶融部36に反力的に作用しているので、溶融部32が鋼板部品23の厚さ方向や面方向に拡大することが促進される。この溶融部32に対してはそれに隣接している半溶融部36からの熱補充がなされるので、溶融部32の固体化所要時間が長くなり、それによって溶融部32が溶着用突起15および鋼板部品23の両方に拡大し、十分な溶接強度が得られる溶着部形状が形成される。 As described above, the melted state and the semi-molten state of the
前記鋼板部品23は平板状であるから、その板材自体が撓みやすくなり、前記弾性変形が確実に形成されて弾性的反力が確保でき、溶融部32や半溶融部36に対する弾性加圧力が十分に作用し、適正な溶着部形状が形成される。 Since the
前記溶着用突起15の蓄熱による溶融部32への熱量供給が、鋼板部品23の他面側26から開放空間27への放熱量を上回るように、溶接電流の通電発熱量や溶着用突起の体積が設定されている。こうすることによって、上述のように溶融部32の固体化所要時間を長引かせ、溶融部32が溶着用突起15および鋼板部品23の両方に拡大するのである。 The amount of heat generated by the welding current and the volume of the welding protrusion are set so that the heat supply to the
また、溶融部32が固体化してから加圧電極を後退させると、弾性変形をしていた鋼板部品23の板材が完全な平板状に復元して、所定の鋼板部品23の形状に復帰することができて、正常な形状の鋼板部品23が確保される。 Further, when the pressure electrode is retracted after the
前記平板状の鋼板部品23は、わずかに湾曲した実質的に平板と見なされる板材を含んでいる。 The plate-like
例えば、自動車のルーフパネルのような鋼板部品23であると、湾曲半径が3000mmのようなほぼ平板に近い形状とされている場合がある。このような形状においては、実質的に平板と見なされる板材が溶接の相手方部材となる。上述の溶着過程は、このような曲率の小さな鋼板部品23に対しても、期待どおりに実行することができる。なお、前記ボルト12をルーフパネル44に直接電気抵抗溶接をすると、表面に微小な凹凸が形成されて外観品質を低下させるので、実際には、ルーフパネル44に沿って配置されたわずかな湾曲形状のリーンフォースメント(補強部材)45に対して、ボルト12が片側から電気抵抗溶接で溶接される。 For example, in the case of a
前記拡径部14の厚さに対するボルト12の軸線方向で見た溶着用突起15の高さは、溶着用突起15における溶融および半溶融による蓄熱機能を果たし得る値に設定されている。 The height of the
このような溶着用突起15の高さ寸法を設定することにより、十分な蓄熱機能が発揮される。 By setting the height dimension of the
前記拡径部14の厚さに対するプロジェクションボルト12の軸線方向で見た溶着用突起15の高さの比は、1.3〜3.0である。 The ratio of the height of the
このような溶着用突起の高さ寸法を上記の比のように設定することにより、十分な蓄熱機能が発揮される。 A sufficient heat storage function is exhibited by setting the height dimension of such a welding projection as in the above ratio.
上述のように、本発明の軸状部品の電気抵抗溶接方法によれば、溶着用突起に蓄熱機能を持たせるとともに、鋼板部品に付与される弾性変形を利用して溶着用突起と鋼板部品の双方に十分な金属溶融量を確保し、健全な溶着部を形成するものであるから、自動車の車体にプロジェクションボルトを溶接する工程や、家庭電化製品の板金溶接工程などの広い産業分野で利用できる。 As described above, according to the electrical resistance welding method for a shaft-shaped part of the present invention, the welding protrusion is provided with a heat storage function, and the welding protrusion and the steel sheet part are made of elastic deformation imparted to the steel sheet part. It can secure a sufficient amount of metal melting on both sides to form a sound weld, so it can be used in a wide range of industrial fields such as the process of welding projection bolts to the body of automobiles and the sheet metal welding process of home appliances. .
12 プロジェクションボルト、軸状部品
13 軸部
14 拡径部
15 溶着用突起
16 テーパ部
17 初期溶融部
18 頂部
19 加圧電極
20 受入孔
23 鋼板部品
25 片面側
26 他面側
27 開放空間
32 溶融部、溶着部
33 弾性復元力
36 半溶融部
36A 流動部
36B 軟化部
37 拡大領域
44 ルーフパネル
45 リーンフォースメントDESCRIPTION OF
Claims (2)
前記軸状部品の軸部を加圧電極に設けた受入孔に挿入して軸状部品を加圧電極に保持し、
片面側に軸状部品が溶接され、その反対側の他面側が支持部材で支持された状態で開放空間に露出している平板状の鋼板部品に対して、前記加圧電極を進出させて鋼板部品の片面側だけに前記溶着用突起を加圧して鋼板部品を加圧電極の進出方向側に鋼板部品の板材が撓んだ状態の弾性変形を行わせ、
その後、溶接電流を通電し、
この通電によって生じる溶着用突起における溶融および半溶融の蓄熱熱量が、前記他面側から開放空間への放熱量を上回るように、溶接電流の通電発熱量や溶着用突起の体積が設定されており、
前記他面側から開放空間への放熱は、溶着用突起における溶融部の溶融面積に対応する他面側の表面の面積範囲から行われ、
前記拡径部の厚さに対する軸状部品の軸線方向で見た溶着用突起の高さの比は、溶着用突起における溶融部や半溶融部の体積が確保できる1.3から溶着用突起における溶融部や半溶融部の体積が過剰とならない3.0の範囲に設定された溶着用突起における蓄熱機能を果たし得る値とされ、
溶着用突起における溶融および半溶融と同時に鋼板部品の前記弾性変形による弾性復元力を反力的に溶融部および半溶融部に向けて作用させながら、溶融部の固体化所要時間を長期化して溶融部の鋼板部品の厚さ方向および面方向への拡大を促進し、
その後、溶融部が固体化して加圧電極を後退させて弾性変形をしていた鋼板部品を復元することを特徴とする軸状部品の電気抵抗溶接方法。A shaft portion, a circular enlarged diameter portion integrally formed with the shaft portion and having a diameter larger than the diameter of the shaft portion, and a center of the enlarged diameter portion opposite to the shaft portion and welding Prepare a shaft-shaped part with a circular welding projection that performs heat storage function by melting and semi-melting with current application,
The shaft part of the shaft-shaped part is inserted into a receiving hole provided in the pressure electrode to hold the shaft-shaped part on the pressure electrode,
A plate-shaped steel plate component exposed on an open space with a shaft-shaped component welded to one side and the other side opposite to the other side is supported by a support member. Pressing the welding protrusion only on one side of the component to cause the steel plate component to undergo elastic deformation in a state where the plate material of the steel plate component is bent to the advance direction side of the pressure electrode,
Then energize the welding current,
The energization heat generation amount of welding current and the volume of the welding projection are set so that the heat storage heat amount of melting and semi-melting in the welding projection caused by this energization exceeds the heat radiation amount from the other surface side to the open space. ,
The heat dissipation from the other surface side to the open space is performed from the area range of the surface on the other surface side corresponding to the melting area of the melting portion in the welding projection,
The ratio of the height of the welding protrusion as seen in the axial direction of the shaft-shaped part to the thickness of the diameter-expanded part is 1.3 in the welding protrusion from 1.3 that can secure the volume of the molten part and the semi-molten part in the welding protrusion. It is a value that can fulfill the heat storage function in the welding protrusion set in the range of 3.0 so that the volume of the melted part and the semi-molten part is not excessive,
At the same time as melting and semi-melting at the welding protrusion, the elastic restoring force due to the elastic deformation of the steel plate parts is reacted toward the molten and semi-molten parts, and the solidification time of the molten part is lengthened and melted. Promote the expansion of steel sheet parts in the thickness direction and surface direction,
Thereafter, the steel part that has been elastically deformed by solidifying the melted part and retreating the pressure electrode is restored, and an electric resistance welding method for a shaft-like part.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010128313A JP4683351B2 (en) | 2009-08-05 | 2010-05-17 | Electrical resistance welding method for shaft-like parts |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009197336 | 2009-08-05 | ||
JP2010128313A JP4683351B2 (en) | 2009-08-05 | 2010-05-17 | Electrical resistance welding method for shaft-like parts |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011051013A JP2011051013A (en) | 2011-03-17 |
JP4683351B2 true JP4683351B2 (en) | 2011-05-18 |
Family
ID=43940593
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010128313A Active JP4683351B2 (en) | 2009-08-05 | 2010-05-17 | Electrical resistance welding method for shaft-like parts |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4683351B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105339122A (en) * | 2013-07-02 | 2016-02-17 | 青山省司 | Projection bolt welding method |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5532466B1 (en) * | 2013-08-01 | 2014-06-25 | 省司 青山 | Projection bolt welding method to thin steel plate |
JP5477605B1 (en) * | 2013-07-02 | 2014-04-23 | 省司 青山 | Projection bolt welding method |
JP7160864B2 (en) * | 2020-07-15 | 2022-10-25 | フタバ産業株式会社 | Resistance spot welding method and resistance spot welding device |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2272041B (en) * | 1992-10-28 | 1995-10-25 | Unidrive Pty Ltd | Propeller shafts |
JPH10328843A (en) * | 1997-06-04 | 1998-12-15 | Yashima:Kk | Stud implanting gun |
JP4314622B2 (en) * | 2006-07-18 | 2009-08-19 | 好高 青山 | Shaft-like parts for electric resistance welding and their welding methods |
JP4547681B2 (en) * | 2006-08-16 | 2010-09-22 | 好高 青山 | Method of welding projection bolt to hollow pipe material |
JP4521639B2 (en) * | 2006-08-21 | 2010-08-11 | 好高 青山 | Projection bolt for circular section member and its welding method |
JP2008272821A (en) * | 2007-05-01 | 2008-11-13 | Yoshitaka Aoyama | Welding apparatus |
JP5207107B2 (en) * | 2007-06-07 | 2013-06-12 | 好高 青山 | Hollow steel plate parts welding equipment |
-
2010
- 2010-05-17 JP JP2010128313A patent/JP4683351B2/en active Active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105339122A (en) * | 2013-07-02 | 2016-02-17 | 青山省司 | Projection bolt welding method |
CN105339122B (en) * | 2013-07-02 | 2018-02-23 | 青山省司 | Protrude the welding method of bolt |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2011051013A (en) | 2011-03-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8276954B2 (en) | Bumper system | |
JP4683351B2 (en) | Electrical resistance welding method for shaft-like parts | |
JP5218553B2 (en) | Mounting structure of mounting member in door impact beam | |
US7690552B2 (en) | Joining method and structure of metal members | |
JP2007245198A (en) | Material joining method | |
US9738327B2 (en) | Connecting member of structure | |
JP5261984B2 (en) | Resistance spot welding method | |
CN105935858A (en) | Method for producing a composite component | |
JP4413677B2 (en) | Point joining method for dissimilar metal parts | |
JP3921611B2 (en) | Welding method for shaft-like parts to multiple steel sheets | |
JP2008215367A (en) | Joint structure of vehicle body plate material for vehicle | |
JP2009226446A (en) | Spot welding method of dissimilar plates | |
JP2009190051A (en) | Joining method of different kind of metal sheet | |
JP2008221321A (en) | Method of friction spot welding | |
JP4755887B2 (en) | Material joining method | |
JP3939323B2 (en) | Connection structure | |
JP2007276295A (en) | Method for manufacturing laminated sheet member, and laminated sheet member | |
JP4638215B2 (en) | Metal plate joint structure | |
JP5278105B2 (en) | Subframe support structure for automobile | |
JP2008284987A (en) | Welding materials such as reinforcement member | |
JP4764015B2 (en) | Manufacturing method of bonded metal plate | |
KR20180096583A (en) | Structured beam of hardened UHSS with stiffener and method of manufacturing the same | |
JP5853413B2 (en) | Dash panel structure and manufacturing method thereof | |
JP4453506B2 (en) | Friction spot welding method | |
JP2003275883A (en) | Method of butt joining plate material |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20200218 Year of fee payment: 9 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4683351 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |