JP4940321B2 - 高導電性被溶接物のプロジェクション溶接方法 - Google Patents
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Description
図1によって本発明に係るプロジェクション溶接方法の実施形態1について説明する。先ず、本発明が適用できる範囲は極めて難しいとされている銅又は銅合金同士のプロジェクション溶接(本発明では、プロジェクション溶接又は抵抗溶接は拡散接合と同意義である。)を例として以下に説明する。本明細書においては、「銅部材」とは「銅又は銅合金」を意味し、「アルミニウム部材」とは「アルミニウム又はアルミニウム合金」を意味する。銅部材又はアルミニウム部材は、一般に鋼板やステンレス材料に比べて導電率が高いので、銅部材同士又はアルミニウム部材同士、あるいは銅部材とアルミニウム部材とのプロジェクション溶接は特に難しいとされており、実施形態1を説明する前にこの点について説明する。以下では銅部材について述べる。
図2によって本発明に係るプロジェクション溶接方法の実施形態2について説明する。図2において、図1で用いた記号と同一の記号は同じ名称の部材を示すものとする。第1の被溶接物W1は銅部材からなり、その一方の面側にプロジェクションP1が形成されている。同様に、第2の被溶接物W2も銅部材からなり、その一方の面側にプロジェクションP2が形成されている。高導電性金属薄板W3は4枚の銅箔wを重ねたものからなる。例えば、それぞれの銅箔wは100μm程度の厚みを有し、したがって、高導電性金属薄板W3は400μm程度の厚みを有する。実施形態2における高導電性金属薄板W3は、使用目的に適した所定の幅と長さを有する第3の被溶接物となる。実施形態2においても、溶接電極1を流れるパルス状溶接電流は、先ず溶接電極1と第1の被溶接物W1との当接面から第1の被溶接物W1を通してプロジェクションP1に集中し、プロジェクションP1に当接している高導電性金属薄板W3の一方の当接面域の第1の接触抵抗を通して高導電性金属薄板W3内に流れる。更に、パルス状溶接電流はプロジェクションP2に当接している高導電性金属薄板W3の他方の当接面域の第2の接触抵抗に集中し、第2の被溶接物W2、及び第2の被溶接物W2と溶接電極2との当接面から溶接電極2へと流れる。
図2によって本発明に係るプロジェクション溶接方法の実施形態3について説明する。この実施形態3では、第1の被溶接物W1が銅部材からなり、第2の被溶接物W2がアルミニウム部材からなる。この場合には、図2において、高導電性金属薄板W3を構成する上側2枚の箔wは銅材からなり、下側の2枚の箔wはアルミニウム材からなる。この場合にもほぼ前述と同様に抵抗溶接できるが、銅に比べてアルミニウムの融点は低い、つまり塑性流動化する温度が低いので、それらの融点の比率に反比例するよう、第1の被溶接物WIの頂部の面積、つまり第1の被溶接物WIの頂部と高導電性金属薄板W3との当接面積に比べて、第2の被溶接物W2の頂部と高導電性金属薄板W3との当接面積を大きくすれば、前者の電流密度が後者の電流密度よりも大きくなるから、より良好な接合結果を得ることができる。
図3によって本発明に係るプロジェクション溶接方法の実施形態4について説明する。図3において、図1、図2で用いた記号と同一の記号は同じ名称の部材を示すものとする。第1の被溶接物W1、第2の被溶接物W2は銅部材からなり、高導電性金属薄板W3も銅部材からなる。この実施形態3は、第1、第2の被溶接物W1、W2の厚みなどの関係から被溶接物W1、W2にプロジェクションを形成してもプロジェクションの役割を十分に果たし難い場合、あるいは被溶接物W1、W2にプロジェクションを形成したくない場合などに特に有用である。したがって、第1の被溶接物W1、第2の被溶接物W2にはプロジェクションが形成されておらず、高導電性金属薄板W3の両面にプロジェクションP3、P4がそれぞれ形成されている。高導電性金属薄板W3の厚みは、前述のように、第1の被溶接物W1又は第2の被溶接物W2の厚み以下の厚みが好ましい。また、プロジェクションP3、P4は前述したプロジェクションP1、P2と同様なものである。高導電性金属薄板W3は使用目的の用途に適う形状、幅、長さなどを有する。
図4によって本発明に係るプロジェクション溶接方法の実施形態5について説明する。図4において、図1〜図3で用いた記号と同一の記号は同じ名称の部材を示すものとする。実施形態5は、銅製の円環状パイプである第1の被溶接物W1と銅製の円環状パイプである第2の被溶接物W2とを、円環状の高導電性金属薄板W3を介して突合せ溶接する実施例である。第1の被溶接物W1の端部は先細りとなるように切削されてリング状のプロジェクションP1が形成されている。また、第2の被溶接物W2の端部も同様に先細りとなるように切削されてリング状のプロジェクションP2が形成されている。これら円環状パイプはほぼ等しい外径、内径を有する。リング状のプロジェクションP1とリング状のプロジェクションP2との間に位置する円環状の高導電性金属薄板W3は、前記環状のパイプの外径と内径とにほぼ等しい外径、内径であって、前述したように高導電性金属薄板W3の厚みは、前述のように、第1の被溶接物W1又は第2の被溶接物W2の厚み以下の厚みが好ましい。
図5〜図6によって本発明に係るプロジェクション溶接方法の実施形態6について説明する。図5〜図6において、図1〜図4で用いた記号と同一の記号は同じ名称の部材を示すものとする。図5は通電前における第1の高導電性被溶接物W1と第2の高導電性被溶接W2の一部分の断面とそれらに挟まれた高導電性金属薄板W3の拡散接合時における変形などを説明するために拡大して示す図である。実施形態6は、実施形態2における第1の高導電性被溶接物W1と第2の高導電性被溶接W2にそれぞれ形成されたプロジェクションP1、P2は円環状、つまりリング状のプロジェクションであって、高導電性金属薄板W3が曲がり易い厚み、例えば数μmないし10μm程度の肉厚の銅箔wを4、5枚ないしは数十枚重ねたものからなる場合について説明する。ここでは高導電性金属箔wを銅箔として説明するが、アルミニウムなど他の高導電性金属箔であっても勿論よい。前述したように、プロジェクションP1、P2は通常のリングプロジェクションでよい。
次に、プロジェクションPが形成された銅部材などの高導電性被溶接物である第1の被溶接物W1と銅部材などの高導電性被溶接物である第2の被溶接物W2とのプロジェクション溶接(拡散接合)を実現するのに好適なコンデンサ式の抵抗溶接装置の一例を図5によって簡潔に説明する。図8において、図1〜図7で用いた記号と同一の記号は同じ名称の部材を示すものとする。床などに固定されている支持機構3には、シリンダ装置などからなる加圧機構4が取り付けられ、加圧機構4の先端部には可動ブロック5が取り付けられている。スプリング又は電磁加圧装置のような加圧補助部材6が可動ブロック5と支持部材7との間に備えられ、溶接電極1の加圧応答を向上させる補助的な役割を行っている。
W2・・・第2の被溶接物(高導電性被溶接物)
W3・・・高導電性金属薄板
P1〜P4・・・プロジェクション
V1〜V4・・・凹所
1、2・・・溶接電極
3・・・支持機構
4・・・加圧機構
5・・・可動ブロック
6・・・加圧補助部材
7・・・支持部材
8・・・L字形の中間接続部材
9・・・第1のフレキシブル導電部材
10・・・給電導体
11・・・第2のフレキシブル導電部材
12・・・給電導体
13・・・溶接トランス
14・・・放電回路
15・・・エネルギー蓄積用コンデンサ
16・・・充電回路
17〜19・・・3相交流入力端子
Claims (4)
- 第1の高導電性被溶接物と第2の高導電性被溶接物との間に溶接電流を流して抵抗溶接を行う高導電性被溶接物のプロジェクション溶接方法において、
前記第1の高導電性被溶接物及び前記第2の高導電性被溶接物はそれぞれ第1のプロジェクション及び第2のプロジェクションを有し、
前記第1のプロジェクション及び前記第2のプロジェクションとが向かい合って対向するように前記第1の高導電性被溶接物と前記第2の高導電性被溶接物とを向かい合わせ、前記第1のプロジェクション及び前記第2のプロジェクションとの間に、前記第1の高導電性被溶接物又は前記第2の高導電性被溶接物の金属材料と同一の金属材料からなる前記第3の高導電性被溶接物として作用する高導電性金属薄板を介在させ、
前記第1のプロジェクションを前記高導電性金属薄板の一方の面に、前記第2のプロジェクションを前記高導電性金属薄板の他方の面にそれぞれ当って接触させ、
前記第1の高導電性被溶接物と前記第2の高導電性被溶接物との間に、弾性的加圧力を加えた状態でパルス状溶接電流を通電し、前記第1のプロジェクション、前記第2のプロジェクション及び前記高導電性金属薄板とを拡散接合することを特徴とする高導電性被溶接物のプロジェクション溶接方法。 - 請求項1において、
前記高導電性金属薄板は、第1の高導電性被溶接物又は第2の高導電性被溶接物の厚み以下の厚みであることを特徴とする高導電性被溶接物のプロジェクション溶接方法。 - 請求項1又は請求項2において、
前記高導電性金属薄板は、複数枚重ねられたものからなることを特徴とする高導電性被溶接物のプロジェクション溶接方法。 - 請求項1ないし請求項3のいずれかにおいて、
前記第1のプロジェクション及び前記第2のプロジェクションは、リング状のプロジェクションであることを特徴とする高導電性被溶接物のプロジェクション溶接方法。
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