JP5549153B2 - インダイレクトスポット溶接方法 - Google Patents
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Description
いずれのスポット溶接も、重ね合わせた少なくとも2枚の鋼板を溶接により接合する点では変わりはない。
図1(a)は、ダイレクトスポット溶接法を示したものである。この溶接は、同図に示すとおり、重ね合わせた2枚の金属板1,2を挟んでその上下から一対の電極3,4を加圧しつつ電流を流し、金属板の抵抗発熱を利用して、点状の溶接部5を得る方法である。なお、電極3,4はいずれも、加圧制御装置6,7および電流制御装置8をそなえており、これらによって加圧力と通電する電流値が制御できる仕組みになっている。
しかしながら、実際の溶接に際しては、十分なスペースがなかったり、閉断面構造で金属板を上下から挟むことができない場合も多く、かような場合には、シリーズスポット溶接法やインダイレクトスポット溶接法が用いられる。
また、特許文献2も、シリーズスポット溶接については有効であると考えられるが、インダイレクトスポット溶接に対しては有効であるとは限らず、しかも電極を接触させる位置に他の部分よりも一段高い座面をプレスなどで形成する工程が必要になるという問題があった。
輸送機器メーカーにおける現状のスポット溶接部の管理基準では、ダイレクトスポット溶接で得られるような完全に溶融した状態を経たナゲットであることを要求されることが多いため、接合強度が得られても完全に溶融した状態で形成されたナゲットが得られなければ管理基準を満足しないという問題がある。
a)重ね合わせた金属板に一方向からのみ電極を接触させて、加圧し、その反対側は支持の無い中空の状態でインダイレクトスポット溶接を行う場合、両側から電極で挟むダイレクトスポット溶接法のように電極直下に局部的に高い加圧力を与えることができないため、電極直下の金属板の密着面に高い電流密度が得られず、その周辺に通電経路が分散する。そのため、インダイレクトスポット溶接では、密着面で溶融に達するに十分な発熱が得難く、溶融ナゲットが形成されにくい。また、溶融ナゲットが形成される場合でも、溶融ナゲットの形成される位置が、金属板の板厚方向に対して、電極に接触する金属板側に偏り、密着面での溶融が十分に得られないことがある。
本発明は、上記の知見に立脚するものである。
1.少なくとも2枚の金属板を重ね合わせた部材に対し、一方の面側から金属板に直接、溶接電極を加圧しながら押し当て、他方の面側の金属板には該溶接電極と離隔した位置に給電端子を取り付け、該溶接電極と該給電端子との間で通電して、一方の面側の金属板から他方の面側の金属板に電流を流して溶接を行うインダイレクトスポット溶接において、溶接部を除く金属板間の重ね合わせ面を電気的に絶縁した状態で溶接を行うものとし、その際、重ね合わせた金属板の溶接部以外の箇所に別途、少なくとも2枚の金属板間を導通する通電経路を設け、該通電経路に流れる電流を調整して、給電される総電流に対する溶接部に流れる電流の比率を制御することにより、該溶接部に形成される溶融ナゲットの板厚方向の位置を調整することを特徴とするインダイレクトスポット溶接方法。
また、本発明に従い、重ね合わせた金属板の溶接部以外の箇所に設けた通電経路に流れる電流を調整して、給電される総電流に対する溶接部に流れる電流の比率を制御することにより、溶接部に形成される溶融ナゲットの板厚方向の位置を調整することができ、その結果、溶接部の金属板同士の密着面で十分な径の溶融ナゲットを得ることができる。
図2に、本発明に従い、重ね合わせた金属板において溶接を実施する領域を除き金属板間の重合面を電気的に絶縁して行うインダイレクトスポット溶接の溶接要領を示す。構成の骨子は、前掲図1(c)に示した従来のインダイレクトスポット溶接と共通するので、同一の番号を付して示し、図中番号26が絶縁体である。
そこで、本発明では、重ね合わせた金属板において溶接部以外の箇所に別途、重ね合わせた金属板間を導通する通電経路を設け、その経路の電気抵抗を操作することにより、溶接時にその経路に流れる電流を調整するのである。これにより、電流制御装置から給電される総電流に対する溶接部に流れる電流の比率を制御し、電極直下に形成される溶融ナゲットの板厚方向の位置を変化させることができ、溶接部の金属板同士の密着面で十分な溶融ナゲットの径を得ることができる。
図3(a)に示したように、重ね合わせた金属板に通電可能な接触端子27を取り付け、かかる通電端子27を抵抗器など所定の電気抵抗値を有する伝導体を介して結線することによって、重ね合わせた金属板の重合部とは別の箇所に通電経路を設けることができる。
また、図3(b)、(c)に示すように、重ね合わせた金属板間の重合面に、溶接を実施する領域以外に通電箇所を設ける方法が考えられる。図3(b)は、重ね合わせた金属板間の重合面に予め溶接部29を設けて通電経路とする場合であり、図3(c)は、重ね合わせた金属板間の重合面に設けた絶縁体の一部を除去し、その除去箇所30を加圧して金属板を密着させて通電経路とする場合である。
図4(a)は、溶接部を挟んで、その下部から鋼板の重ね合わせ部を支持する凹形状の金属製治具31を設けたもので、重ね合わせた鋼板において、溶接を実施する領域を除き鋼板間の重合面を電気的に絶縁して、インダイレクトスポット溶接を行う方法である。
また、図4(b)は、重ね合わせた鋼板において、溶接を実施する領域を除き鋼板間の重合面を電気的に絶縁し、さらに溶接部以外に通電経路を、鋼板間の重合面とは別の箇所に設けて、インダイレクトスポット溶接を行う方法である。
さらに、図4(c)、重ね合わせた鋼板において、溶接を実施する領域を除き鋼板間の重合面を電気的に絶縁し、さらに重ね合わせた鋼板間の重合面に予め設けた溶接部を通電経路として、インダイレクトスポット溶接を行う方法である。
発明例3〜5は、上鋼板を板厚:0.65mmのSPC270鋼板、下鋼板を板厚:1.2mmのSPC270鋼板として、重合部の絶縁を施し、溶接を行った。
発明例6〜8は、上鋼板を板厚:0.65mmのSPC270鋼板、下鋼板を板厚:1.2mmのSPC270鋼板として、重合部の絶縁を施し、上、下鋼板の重合面以外の箇所に導電体を設置して溶接部以外の通電経路を設け、溶接を行った。
発明例9〜13は、上鋼板を板厚:0.65mmのSPC270鋼板、下鋼板を板厚:1.2mmのSPC270鋼板として、重合部の絶縁を施し、上、下鋼板の重合面の既溶接部を溶接部以外の通電経路として、溶接を行った。
これに対し、比較例1、2は、上鋼板、下鋼板を板厚:1.2mmのSPC270鋼板として、比較例3〜5は上鋼板を板厚:0.65mmのSPC270鋼板、下鋼板を板厚:1.2mmのSPC270鋼板として、重合部の絶縁を施さず、溶接を行った。
なお、表3においてナゲット径は、溶接部を中心で切断した断面において、上鋼板、下鋼板間の重合面上での長さとした。ナゲット厚さは、溶接部を中心で切断した断面において、上鋼板、下鋼板間に跨って形成される溶融部の最大厚さとした。重合面から上鋼板側の厚さを「上板」、重合面から下鋼板側の厚さを「下板」、上鋼板から下鋼板に跨る総厚さを「合計」として、記載した。ナゲット厚さ/径は、上述したナゲット厚さの「合計」をナゲット径で除したものである。
ここに、ナゲット径が2.5mm以上、ナゲット厚さ/径が0.1以上であり、重合面から上、下鋼板側の厚さがそれぞれ0.2mm以上であれば、溶融した状態で形成された好適な形状のナゲットが上、下鋼板間を十分に跨ぐ位置に形成された、と判断することができる。
これに対し、比較例4は、ナゲット径が2.1mmとなったが、十分なナゲット厚さが得られず、ナゲット厚さ/径が0.1より小さくなった。また、その他の比較例1,2,3,5ではいずれも、ナゲットの形成は観察されなかった。
3,4 電極
5 点状の溶接部
6,7 加圧制御装置
8 電流制御装置
11,12 金属板
13,14 電極
15-1,15-2 点状の溶接部
21,22 金属板
23 電極
24 給電端子
25 溶接部
26 絶縁体
27 通電端子
28 抵抗
29 溶接部
30 除去箇所
31 凹形状の金属製治具
Claims (1)
- 少なくとも2枚の金属板を重ね合わせた部材に対し、一方の面側から金属板に直接、溶接電極を加圧しながら押し当て、他方の面側の金属板には該溶接電極と離隔した位置に給電端子を取り付け、該溶接電極と該給電端子との間で通電して、一方の面側の金属板から他方の面側の金属板に電流を流して溶接を行うインダイレクトスポット溶接において、溶接部を除く金属板間の重ね合わせ面を電気的に絶縁した状態で溶接を行うものとし、その際、重ね合わせた金属板の溶接部以外の箇所に別途、少なくとも2枚の金属板間を導通する通電経路を設け、該通電経路に流れる電流を調整して、給電される総電流に対する溶接部に流れる電流の比率を制御することにより、該溶接部に形成される溶融ナゲットの板厚方向の位置を調整することを特徴とするインダイレクトスポット溶接方法。
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