JP7241498B2 - Welding method - Google Patents

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本発明は、薄板を最外層に配しつつ複数の金属板を重ね合わせた板組みを複数の電極により挟んで通電することにより溶接するための溶接方法に関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a welding method for welding by energizing a plate assembly in which a plurality of metal plates are sandwiched between a plurality of electrodes while arranging a thin plate as the outermost layer.

従来、板厚比の大きな板組みにおいても必要サイズのナゲットをチリを発生させることなく形成できるようにすべく、例えば下記特許文献1に開示されているような抵抗スポット溶接方法が提供されている。かかる目的を達成すべく、この溶接方法では、溶接時に薄板に接触する薄板側電極として、厚板側に接触する厚板側電極よりも曲率半径の小さなものを採用しつつ、加圧力を制御することとしている。 Conventionally, a resistance spot welding method as disclosed in Patent Document 1 below, for example, has been provided in order to form a nugget of a required size without generating dust even in a plate combination with a large plate thickness ratio. . In order to achieve this object, in this welding method, as the thin plate side electrode that contacts the thin plate during welding, an electrode having a smaller radius of curvature than the thick plate side electrode that contacts the thick plate side is employed, and the applied pressure is controlled. I'm doing it.

特開2006-055898号公報JP 2006-055898 A

しかしながら、近年、自動車用のスポット溶接等の分野においては、いわゆるハイテン材や超ハイテン材だけでなく、軟鋼板を複数枚の金属板からなる板組みの溶接においても溶接品質の確保が求められている。さらには、最外層をなす金属板がますます薄肉化し、板厚比(板厚比=総板厚/最外層をなす薄板の厚み)が大きくなる傾向にある。その結果、例えば上記特許文献1に開示されているような溶接方法を採用しただけでは、最外層をなす薄板への溶け込みとナゲット径の確保が困難であり、十分な溶接品質が確保できないという問題がある。また、上記特許文献1に開示されている従来技術の溶接方法では、加圧力の制御が必要であったり、薄板側においてチリが生じることについて依然として十分な対応ができていなかったりするという問題があった。 However, in recent years, in the field of spot welding for automobiles, it is required to ensure welding quality not only for so-called high-tensile steels and ultra-high-tensile steels, but also for welding of plate assemblies consisting of multiple metal plates of mild steel plates. there is Furthermore, the thickness of the metal plate forming the outermost layer tends to become thinner, and the plate thickness ratio (plate thickness ratio=total plate thickness/thickness of the thin plate forming the outermost layer) tends to increase. As a result, for example, by simply adopting the welding method disclosed in Patent Document 1, it is difficult to ensure penetration into the thin plate forming the outermost layer and a nugget diameter, and sufficient welding quality cannot be ensured. There is In addition, the conventional welding method disclosed in Patent Document 1 has problems in that it is necessary to control the applied pressure, and that it is still not possible to sufficiently deal with the generation of flakes on the thin plate side. rice field.

そこで本発明は、大きな板厚比の板組みからなるものが溶接対象とされた場合であっても、チリの発生を抑制しつつ、薄板への溶け込み率及びナゲット径の向上を図りうる溶接方法の提供を目的とした。 Therefore, the present invention is a welding method that can improve the penetration rate into the thin plate and the nugget diameter while suppressing the generation of dust even when a plate assembly with a large plate thickness ratio is to be welded. aimed at providing

上述した課題を解決すべく提供される本発明の溶接方法は、薄板を最外層に配しつつ複数の金属板を重ね合わせた板組みを複数の電極により挟んで通電することにより溶接する方法であって、前記板組みをなす前記金属板のうち、前記薄板に接する電極として、凸形状であって、先端側に位置する中心側領域と、中心側領域よりも外周側に位置する外周側領域と、前記中心側領域及び前記外周側領域の境界に設けられた溝とを有するものを用いることを特徴とするものである。 The welding method of the present invention, which is provided to solve the above-described problems, is a method of welding by energizing a plate assembly in which a plurality of metal plates are laminated while arranging a thin plate as the outermost layer, sandwiched between a plurality of electrodes. Among the metal plates forming the plate combination, the electrodes in contact with the thin plates have a convex shape and have a central region located on the tip side and an outer peripheral region located on the outer peripheral side of the central region. and a groove provided at the boundary between the central side area and the outer peripheral side area.

本発明の溶接方法では、薄板に接する電極として、凸形状であって溝を介して先端側にある中心側領域と、外周側に位置する外周側領域とに分けられたものを用いている。このような電極を用いることにより、最外層に設けられた薄板と接触して通電を開始する際に高い電流密度で通電することができる。また、本発明の溶接方法で用いられる電極は、通電開始後、中心側領域が薄板に接触して通電している段階において、溝にある空気による断熱効果等により中心側領域において保温効果が生じると想定される。そのため、通電開始後、外周側領域が薄板に接触するまで溶接を継続する段階においては、電流密度が大きいうち、すなわち電極と板間の接触面積や、板間同士の接触面積が小さいうちに、ナゲットが板組みの厚み方向(縦方向)に成長し、最外薄板への溶け込み率が向上するのを促進させることができる。 In the welding method of the present invention, the electrode in contact with the thin plate has a convex shape and is divided into a central region located on the tip side through the groove and an outer peripheral region located on the outer peripheral side. By using such an electrode, it is possible to conduct electricity at a high current density when contacting the thin plate provided as the outermost layer and starting the electricity supply. Further, in the electrode used in the welding method of the present invention, after the start of energization, at the stage where the center side region is in contact with the thin plate and the current is energized, the heat insulation effect occurs in the center side region due to the heat insulation effect of the air in the groove. is assumed. Therefore, at the stage of continuing welding until the outer peripheral region contacts the thin plate after the start of energization, while the current density is large, that is, while the contact area between the electrode and the plate and the contact area between the plates are small, It is possible to promote the nugget to grow in the thickness direction (vertical direction) of the plate assembly and improve the rate of penetration into the outermost thin plate.

また、上述したようにして通電初期において主として薄板側に接触している電極の中心側領域近傍において溶接が開始されると、やがて、中心側領域の近傍において軟化した金属板が溝内に食い込んでくることが想定される。このようにして溝内に軟化した金属板が食い込むと、その分だけ電極と金属板との接触面積が増大する。これにより、電極との接触部分が過剰に発熱し、チリが発生してしまうのを抑制できる。 In addition, as described above, when welding is started in the vicinity of the center side region of the electrode that is mainly in contact with the thin plate side at the initial stage of energization, the metal plate softened in the vicinity of the center side region eventually bites into the groove. expected to come. When the softened metal plate bites into the groove in this manner, the contact area between the electrode and the metal plate increases accordingly. As a result, it is possible to suppress the generation of dust due to excessive heat generation at the contact portion with the electrode.

本発明の溶接方法では、上述したようにして電極の中心側領域と薄板との接触部分において溶接が開始された後、さらに溶接が進むと、やがて外周側領域が薄板に接触するまで溶接が進んだ状態になる。この状態まで溶接が進むと、電極と薄板との接触面積がさらに大きくなり、電流密度が一層低下する。これにより、チリの発生を抑制しつつ、ナゲットを幅方向(横方向)に成長させることができる。このように、上述したような電極を用いつつ段階を経て溶接を行うことにより、薄板への溶け込み率及びナゲット径が大きく、高品質な溶接品質を得ることができる。 In the welding method of the present invention, after welding is started at the contact portion between the central region of the electrode and the thin plate as described above, the welding progresses until the outer peripheral region comes into contact with the thin plate. state. When welding progresses to this state, the contact area between the electrode and the thin plate further increases, further reducing the current density. This allows the nugget to grow in the width direction (horizontal direction) while suppressing the generation of dust. In this way, by performing welding in stages while using the electrode as described above, it is possible to obtain a high welding quality with a large penetration rate into the thin plate and a large nugget diameter.

上述したように、本発明の溶接方法は、前記中心側領域が前記薄板に接触しつつ、前記外周側領域が前記薄板に対して非接触の状態で通電することにより溶接を開始し、前記外周側領域が前記薄板に接触するまで溶接を継続する段階と、前記外周側領域を前記薄板に接触させた状態で溶接を行う段階とを含むものであることが望ましい。 As described above, in the welding method of the present invention, welding is started by energizing the thin plate while the central region is in contact with the thin plate and the outer peripheral region is not in contact with the thin plate. It is desirable to include the step of continuing welding until the side region contacts the thin plate, and the step of welding while the outer peripheral region is in contact with the thin plate.

かかる方法によれば、大きな板厚比の板組みからなるものが溶接対象とされた場合であっても、チリの発生をより一層抑制しつつ、薄板への溶け込み率及びナゲット径を一層向上させることができる。 According to this method, even when a plate assembly with a large plate thickness ratio is to be welded, the penetration rate into the thin plate and the nugget diameter are further improved while further suppressing the generation of dust. be able to.

上述した本発明の溶接方法は、溶接のための通電時間内に、溶接対象となる金属板に対してナゲットを成長させる程度の高い高電流値を維持する時間帯と、スパッタを発生させずに金属板を軟化させる程度の低電流値を維持する時間帯を交互に繰り返すように、前記電極に通電するものであると良い。 The above-described welding method of the present invention has a time period in which a high current value is maintained to the extent that a nugget is grown on the metal plate to be welded within the energization time for welding, and a It is preferable that the electrodes are energized so as to alternately repeat time zones in which a low current value enough to soften the metal plate is maintained.

上述した溶接方法では、溶接のための通電時間内に、溶接する金属板に対してナゲットを成長させる程度に高い電流値を維持する時間帯の間に、スパッタを発生させずに金属板を軟化させる程度の低い電流値を挟んでいる。そのため、上述した溶接方法によれば、電極と金属板との接触面積を徐々に広くしながら、段階的にナゲットを成長させることができる。これにより、ナゲットが急成長するのを抑え、スパッタが発生するのを抑えることができる。 In the above-described welding method, the metal plate is softened without generating spatter during the time period in which the current value is maintained high enough to grow a nugget on the metal plate to be welded within the energization time for welding. A low current value is sandwiched between them. Therefore, according to the welding method described above, the nugget can be grown in stages while gradually widening the contact area between the electrode and the metal plate. As a result, the rapid growth of nuggets can be suppressed, and the occurrence of spatter can be suppressed.

上述した本発明の溶接方法は、前記高電流値を維持する時間帯では、前記高電流値を維持する時間帯と前記低電流値を維持する時間帯を交互に繰り返すにつれて、各時間帯毎に維持する電流値を徐々に高くするものであると良い。 In the above-described welding method of the present invention, in the time period in which the high current value is maintained, as the time period in which the high current value is maintained and the time period in which the low current value is maintained are alternately repeated, It is preferable that the current value to be maintained is gradually increased.

本発明によれば、大きな板厚比の板組みからなるものが溶接対象とされた場合であっても、チリの発生を抑制しつつ、薄板への溶け込み率及びナゲット径の向上を図りうる溶接方法を提供できる。 According to the present invention, even when a plate assembly with a large plate thickness ratio is to be welded, welding that can improve the penetration rate into the thin plate and the nugget diameter while suppressing the generation of dust. can provide a method.

本発明の一実施形態における溶接方法に用いられる溶接装置を示す概念図である。1 is a conceptual diagram showing a welding device used in a welding method according to one embodiment of the present invention; FIG. (a),(b)はそれぞれ、本発明の一実施形態における溶接方法に用いられる電極を示した断面図、及び斜視図である。1(a) and 1(b) are a sectional view and a perspective view, respectively, showing an electrode used in a welding method according to an embodiment of the present invention; FIG. 本発明の一実施形態における溶接方法における通電パターンを示すグラフである。4 is a graph showing an energization pattern in a welding method according to one embodiment of the present invention; 図2に示した電極を用いた場合における溶接の進行状況を模式的に示した説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram schematically showing the progress of welding when the electrodes shown in FIG. 2 are used;

以下、本発明の一実施形態に係る溶接方法について詳細に説明する。なお、以下の説明においては、溶接方法の説明に先立って、溶接に用いる溶接装置1の構成について簡単に説明する。 A welding method according to an embodiment of the present invention will be described in detail below. In the following description, before describing the welding method, the configuration of the welding device 1 used for welding will be briefly described.

図1に例示するように、溶接装置1は、一対の電極2,4、ガン6、ロボット8、トランス10、タイマー12、冷却装置14,及び制御装置16等を備えている。溶接装置1は、溶接対象Wをガン6に設けられた電極2,4間に挟持しつつ加圧した状態で通電することにより溶接を行うものである。溶接対象Wは、薄板W1を最外層に配しつつ複数(本実施形態では3枚)の厚板W2~W4を重ね合わせた複数枚(本実施形態では合計4枚)の板組みからなる金属板からなる。 As illustrated in FIG. 1, the welding device 1 includes a pair of electrodes 2, 4, a gun 6, a robot 8, a transformer 10, a timer 12, a cooling device 14, a control device 16, and the like. The welding device 1 performs welding by energizing a welding object W while holding it between electrodes 2 and 4 provided on a gun 6 and pressurizing it. The object W to be welded is a metal composed of a plurality of (four in total in this embodiment) plate assembly in which a thin plate W1 is arranged as the outermost layer and a plurality (three in this embodiment) of thick plates W2 to W4 are superimposed. consists of a board.

電極2,4は、それぞれ銅等の導電性を有する金属等から構成される。電極2,4は、それぞれ電源線を介してトランス10に接続されている。そのため、電極2,4には、トランス10を介して電流を供給することができる。電極2,4は、それぞれ中空構造とされており、冷却装置14により冷却水を内部に供給することにより冷却可能とされている。 The electrodes 2 and 4 are each made of a conductive metal such as copper. Electrodes 2 and 4 are connected to a transformer 10 via power supply lines, respectively. Therefore, current can be supplied to the electrodes 2 and 4 via the transformer 10 . Each of the electrodes 2 and 4 has a hollow structure and can be cooled by supplying cooling water to the inside thereof by a cooling device 14 .

また、電極2は、上述した溶接対象Wをなす薄板W1に接触させるためのものである。図2に示すように、電極2は、凸形状とされており、中心側領域2a、外周側領域2b、及び溝2cを有する。中心側領域2aは、電極2の先端部に設けられた領域である。中心側領域2aは、電極2の略軸心位置にある。外周側領域2bは、中心側領域2aよりも電極2の外周側に設けられた円環状の領域である。外周側領域2bは、中心側領域2aと略同心状に形成されている。溝2cは、中心側領域2a及び外周側領域2bの境界部分に環状に形成されている。 Further, the electrode 2 is for contacting the thin plate W1 forming the object W to be welded described above. As shown in FIG. 2, the electrode 2 has a convex shape and has a central area 2a, an outer peripheral area 2b, and grooves 2c. The central region 2 a is a region provided at the tip of the electrode 2 . The central region 2 a is located substantially at the axial center of the electrode 2 . The outer peripheral region 2b is an annular region provided closer to the outer peripheral side of the electrode 2 than the central region 2a. The outer peripheral region 2b is formed substantially concentrically with the central region 2a. The groove 2c is formed in an annular shape at the boundary between the central region 2a and the outer peripheral region 2b.

電極4は、上述した電極2と対極をなすものである。電極4は、電極2と同様に凸形状とされたものであるが、電極2の溝2cのような溝等を有していない。そのため、電極4の表面は、上述した電極2の中心側領域2aや外周側領域2bのような領域に分かれることなく、略平滑な面とされている。 The electrode 4 forms a counter electrode to the electrode 2 described above. The electrode 4 has a convex shape like the electrode 2, but does not have a groove or the like like the groove 2c of the electrode 2. As shown in FIG. Therefore, the surface of the electrode 4 is a substantially smooth surface without being divided into regions such as the central region 2a and the outer peripheral region 2b of the electrode 2 described above.

ガン6は、離間して向かい合うように設けられた2つの先端部6a,6bを有する。先端部6aには、上述した電極2が取り付けられており、先端部6bには電極4が取り付けられている。ガン6は、電極2,4が互いに近接・離反するように駆動させつつ、電極2,4をそれぞれ突出及び没入させることができるものとされている。そのため、ガン6を作動させることにより、電極2,4間に配置された溶接対象Wを挟持しつつ、加圧することができる。ガン6は、ロボット8のアーム20に連結されている。そのため、ロボット8の制御のもとアーム20を作動させることにより、ガン6及びこれに取り付けられた電極2,4を所望の位置に移動させることができる。 The gun 6 has two tips 6a, 6b that are spaced apart and face each other. The electrode 2 described above is attached to the distal end portion 6a, and the electrode 4 is attached to the distal end portion 6b. The gun 6 is capable of protruding and retracting the electrodes 2 and 4, respectively, while driving the electrodes 2 and 4 to approach and separate from each other. Therefore, by operating the gun 6, the object W to be welded arranged between the electrodes 2 and 4 can be pressed while being sandwiched. Gun 6 is connected to arm 20 of robot 8 . Therefore, by operating the arm 20 under the control of the robot 8, the gun 6 and the electrodes 2, 4 attached thereto can be moved to desired positions.

トランス10は、タイマー12を介して印加された電流を、所定の電流値に変換することができる。また、タイマー12は、トランス10を介して電極2,4に電流を流すタイミングを制御するためのものである。上述したように、トランス10は、電源線を介して電極2,4に対して接続されている。そのため、溶接装置1は、タイマー12により通電タイミングを調整しつつ、トランス10により電流値を調整された電流を電極2,4を介して供給し、溶接対象Wに対して通電することができる。 The transformer 10 can convert the current applied via the timer 12 into a predetermined current value. Also, the timer 12 is for controlling the timing of applying current to the electrodes 2 and 4 via the transformer 10 . As described above, the transformer 10 is connected to the electrodes 2 and 4 via power lines. Therefore, the welding apparatus 1 can supply the current having the current value adjusted by the transformer 10 through the electrodes 2 and 4 to energize the object W to be welded while adjusting the timing of the current supply by the timer 12 .

冷却装置14は、電極2,4を冷却するための装置である。冷却装置14は、電極2,4を冷却できるものであればいかなるものであっても良いが、例えば電極2,4の内部に冷却水を流通させることにより、電極2,4の冷却を行うものとすることができる。 A cooling device 14 is a device for cooling the electrodes 2 and 4 . The cooling device 14 may be of any type as long as it can cool the electrodes 2 and 4. For example, the cooling device 14 cools the electrodes 2 and 4 by circulating cooling water inside the electrodes 2 and 4. can be

制御装置16は、ロボット8やタイマー12、冷却装置14等、溶接装置1の各部の動作制御を行うことにより、溶接装置1の動作を制御するためのものである。制御装置16は、以下に詳述する溶接方法により溶接対象Wを溶接できるよう、溶接装置1の各部を動作させるための制御を行えるような構成とされている。 The control device 16 is for controlling the operation of the welding device 1 by controlling the operation of each part of the welding device 1 such as the robot 8, the timer 12, the cooling device 14, and the like. The control device 16 is configured to perform control for operating each part of the welding device 1 so as to weld the object W to be welded by a welding method described in detail below.

続いて、溶接装置1による溶接対象Wの溶接方法について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明においては、本実施形態の溶接方法に特徴的な部分について詳細に言及する一方、例えば冷却に関する方法等については説明を省略しつつ説明するものとする。 Next, a method for welding the object W to be welded by the welding device 1 will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, while referring in detail to the characteristic parts of the welding method of the present embodiment, description of, for example, a method related to cooling, etc., will be omitted.

溶接装置1は、図3に示すように、多段階(図示例では7段階)に亘って電流値を変動させる通電パターンに則って電極2,4間に電流を流すことにより、溶接対象Wの溶接を行うことができる。図3に示した通電パターンによる溶接は、溶接に要する全体の通電時間の内に、高い電流値を維持する時間帯Ha~Hdと、低い電流値を維持する時間帯La~Lcを交互に繰り返すパターンとなるように通電制御を行うことにより実現される。 As shown in FIG. 3, the welding apparatus 1 applies a current between the electrodes 2 and 4 in accordance with an energization pattern in which the current value is varied in multiple stages (seven stages in the illustrated example), so that the object W to be welded is welded. Welding can be performed. Welding according to the energization pattern shown in FIG. 3 alternately repeats time zones Ha to Hd in which a high current value is maintained and time zones La to Lc in which a low current value is maintained within the entire energization time required for welding. It is realized by performing energization control so as to form a pattern.

高い電流値を維持する時間帯Ha~Hdは、主に、溶接対象Wをなす鋼板に対してナゲットNを成長させることを目的として設けられている。すなわち、この時間帯Ha~Hdでは、溶接する鋼板の内部に形成されたナゲットNを成長させる程度に発熱を生じさせるような電流値で通電を行なう。ただし、このような電流値をあまり長く維持しつづけると、ナゲットNが急成長し、スパッタが発生する可能性がある。このため、本実施形態で例示するスポット抵抗溶接の通電制御方法では、溶接する鋼板に対してナゲットNを成長させるような高い電流値を維持しつづけることなく、スパッタが発生するよりも前に電流値を低くしている。 The time period Ha to Hd in which a high current value is maintained is provided mainly for the purpose of growing the nugget N on the steel plate forming the object W to be welded. In other words, during the time period Ha to Hd, the current is applied at a value that generates enough heat to grow the nugget N formed inside the steel plates to be welded. However, if such a current value is maintained for too long, the nugget N may grow rapidly and spatter may occur. For this reason, in the energization control method for spot resistance welding exemplified in the present embodiment, the current is increased before spatter is generated without maintaining a high current value that causes the nugget N to grow on the steel plate to be welded. lowering the value.

低い電流値を維持する時間帯La~Lcは、主として、スパッタが発生する危険性を緩和するとともに、金属板の表面を軟化させて押し当てた電極を鋼板になじませることを目的として設けている。この時間帯La~Lcでは、スパッタが発生せず、金属板の表面が軟化する程度の発熱を生じさせるのに必要な程度の大きさに調整した電流値で通電を行なっている。これにより、溶接対象Wの内部に形成されるナゲットNの急成長が抑制され、スパッタの発生が抑えられる。また、時間帯La~Lcにおいては、金属板が軟化されるため、電極2,4により溶接対象Wに付与される加圧力により、電極2,4が金属板になじんでいき、徐々に金属板と電極2,4との接触面積が増える。これにより、低い電流値を維持する時間帯La~Lcでは、スパッタが発生する危険性が緩和される。 The time period La to Lc in which the low current value is maintained is mainly provided for the purpose of mitigating the risk of spatter generation and softening the surface of the metal plate so that the electrode pressed against the steel plate is familiar with the steel plate. . During this time period La to Lc, the current value is adjusted to a level necessary to generate enough heat to soften the surface of the metal plate without causing spatter. As a result, the rapid growth of the nugget N formed inside the object W to be welded is suppressed, and the generation of spatter is suppressed. Further, in the time period La to Lc, the metal plate is softened, so the electrodes 2 and 4 become familiar with the metal plate due to the pressure applied to the object W to be welded by the electrodes 2 and 4, and the metal plate gradually softens. and the contact area between the electrodes 2 and 4 increases. This reduces the risk of spatter generation during the time period La to Lc in which the low current value is maintained.

なお、上述した低い電流値を維持する時間帯La~Lcでは、スパッタが発生する状況が緩和されればよい。そのため、効率良くナゲットNを形成すべく、時間帯La~Lcにおいて電極2,4間に流す電流値は、スパッタの発生を緩和できる限りにおいて電流値を高くすると良い。 It should be noted that during the time period La to Lc in which the low current value is maintained, the situation in which spatter occurs should be alleviated. Therefore, in order to efficiently form the nuggets N, it is preferable to increase the current value to be passed between the electrodes 2 and 4 in the time period La to Lc as long as the current value can alleviate the occurrence of spatter.

本実施形態の溶接方法においては、上述したような多段階(図示例では7段階)に亘って電流値を変動させる通電パターンで通電する際に、溶接対象Wの薄板W1側に上述したような構成の電極2を用いて溶接を行う。このような電極2を薄板W1側に用いた場合には、図4に模式的に示すように電極2の各部と薄板W1との接触状況が変化しつつ、溶接が進む。以下、図4を参照しつつ、さらに詳細に説明する。 In the welding method of the present embodiment, when energizing in an energization pattern in which the current value is varied over multiple stages (seven stages in the illustrated example) as described above, the thin plate W1 side of the object W to be welded has the above-described Welding is performed using the electrode 2 of the configuration. When such an electrode 2 is used on the side of the thin plate W1, welding progresses while the contact state between each part of the electrode 2 and the thin plate W1 changes as schematically shown in FIG. A more detailed description will be given below with reference to FIG.

電極2を薄板W1に接触させる電極として溶接を行う場合、通電開始からしばらく経過するまでの間(以下、「初期通電期間」とも称す)は、図4(a)に示すように中心側領域2aが薄板W1に対して接触する一方、外周側領域2bについては薄板W1に対して非接触の状態で溶接が進められる。 When welding is performed using the electrode 2 as an electrode for contacting the thin plate W1, the period from the start of energization until a while (hereinafter also referred to as the “initial energization period”) is the central region 2a as shown in FIG. is in contact with the thin plate W1, while the outer peripheral region 2b is welded in a non-contact state with the thin plate W1.

ここで、初期通電期間においては、電極2のうち、中心側領域2aのみにおいて薄板W1に接触しているため、薄板W1に対する電極2の接触面積が小さい。そのため、初期通電段階においては、電流密度の高い状態で電極2,4間に電流が流れる。また、中心側領域2aを取り囲むように設けられた溝2c内には、空気が含まれている。そのため、初期通電段階においては、溝2cにある空気による保温効果が期待でき、溶接に伴い中心側領域2aにおいて発生した熱を効率良く溶接のために活用できる可能性が高い。従って、初期通電期間においては、ナゲットNを溶接対象Wをなす板組みの厚み方向(縦方向)に成長させ、最外層をなす薄板W1への溶け込み率の向上を促進させることができる。 Here, in the initial energization period, only the central region 2a of the electrode 2 is in contact with the thin plate W1, so the contact area of the electrode 2 with respect to the thin plate W1 is small. Therefore, in the initial energization stage, a current flows between the electrodes 2 and 4 with a high current density. Air is contained in the groove 2c provided so as to surround the center side region 2a. Therefore, in the initial energization stage, the heat retention effect of the air in the grooves 2c can be expected, and there is a high possibility that the heat generated in the center side region 2a due to welding can be efficiently utilized for welding. Therefore, in the initial energization period, the nugget N grows in the thickness direction (longitudinal direction) of the plate assembly forming the object W to be welded, and the penetration rate into the thin plate W1 forming the outermost layer can be promoted.

また、初期通電期間において溶接を進めると、電極2の中心側領域2aの近傍において薄板W1が軟化した状態になる。これにより、図4(b)に示すように、薄板W1の一部が溝2c内に食い込んだ状態になりうる。このようにして溝2c内に軟化した薄板W1が食い込んだ状態になると、その分だけ電極2と薄板W1との接触面積が増大する。これにより、電極2と薄板W1との接触部分が過剰に発熱するのを回避し、チリが発生してしまうのを抑制できる。 Further, when welding proceeds during the initial energization period, the thin plate W1 is softened in the vicinity of the central region 2a of the electrode 2. As shown in FIG. As a result, as shown in FIG. 4(b), a portion of the thin plate W1 may bite into the groove 2c. When the softened thin plate W1 bites into the groove 2c in this manner, the contact area between the electrode 2 and the thin plate W1 increases accordingly. As a result, it is possible to avoid excessive heat generation at the contact portion between the electrode 2 and the thin plate W1, thereby suppressing the generation of dust.

また、上述した状態からさらに溶接が進むと、やがて図4(c)に示すように外周側領域2bが薄板W1に接触するまで溶接が進んだ状態になる。この状態まで溶接が進むと、外周側領域2bと薄板W1との接触領域分だけ電極2と薄板W1との接触面積が大きくなり、電極2,4間における電流密度が低下する。これにより、チリの発生を抑制しつつ、ナゲットNを幅方向(横方向)に成長させることができる。このように、上述したような段階を経て溶接を行うことにより、薄板W1への溶け込み率の向上、及びナゲットNの径方向への拡大を図り、高い溶接品質での溶接が可能となる。 When the welding progresses further from the state described above, the welding progresses until the outer peripheral region 2b comes into contact with the thin plate W1, as shown in FIG. 4(c). When welding progresses to this state, the contact area between the electrode 2 and the thin plate W1 increases by the contact area between the outer peripheral region 2b and the thin plate W1, and the current density between the electrodes 2 and 4 decreases. Thereby, the nugget N can be grown in the width direction (horizontal direction) while suppressing the generation of dust. In this way, by performing the welding through the steps described above, it is possible to improve the penetration rate into the thin plate W1 and expand the nugget N in the radial direction, thereby achieving welding with high welding quality.

上述したように、本実施形態で例示した溶接方法においては、薄板W1側に用いられる電極2として環状の溝2cを設けたものを用いている。このような電極2を用いることにより、溝2cより内側の中心側領域2aにおいて先ず電流密度の高い状態で溶接を行い、ナゲットNを溶接対象Wの厚み方向に成長させることができる。また、電極2を用いて溶接を行う場合には、溝2cに薄板W1が食い込みはじめた頃から電極2と薄板W1との接触面積が増加し始め、やがて外周側領域2bが薄板W1に接触した頃には電極2と薄板W1とが当初よりも大きな接触面積で接触した状態になる。これにより、ナゲットNが溶接対象の厚み方向に成長するのを抑制し、溶接対象Wの幅方向に成長させることができる。このように、電極2を用いれば、溶接時におけるナゲットNの成長を最適化し、薄板W1への溶け込み率の向上、及びナゲット径の拡大を図ることができる。 As described above, in the welding method exemplified in this embodiment, the electrode 2 provided with the annular groove 2c is used as the electrode 2 used on the side of the thin plate W1. By using such an electrode 2, welding can be first performed in a state of high current density in the central region 2a inside the groove 2c, and the nugget N can grow in the thickness direction of the object W to be welded. When welding is performed using the electrode 2, the contact area between the electrode 2 and the thin plate W1 begins to increase when the thin plate W1 begins to bite into the groove 2c, and eventually the outer peripheral region 2b comes into contact with the thin plate W1. By this time, the electrode 2 and the thin plate W1 are in contact with each other over a larger contact area than at the beginning. As a result, the nugget N can be prevented from growing in the thickness direction of the object to be welded, and grown in the width direction of the object W to be welded. Using the electrode 2 in this way makes it possible to optimize the growth of the nugget N during welding, improve the rate of penetration into the thin plate W1, and increase the nugget diameter.

上述した電極2は、環状に形成された溝2cの直径を適宜変更することにより、溶け込み率や、ナゲットNの縦方向(厚み方向)への成長度合いを適宜調整することができる。具体的には、溝2cの直径を小さくすると、初期通電期間において溝2cに含まれる空気による蓄熱効果(保温効果)が高まり、高い溶け込み率を確保しつつ、ナゲットNの縦方向(厚み方向)への成長を促進できる。溝2cの直径を大小相違する異なる電極2を準備した場合、同等の溶け込み率が得られる条件で溶接を行ったとしても、溝2cの直径を小さくしたものの方が、ナゲットNが縦方向(厚み方向)に大きく成長する傾向にある。かかる知見に基づいて溝2cの直径等を調整すれば、溶け込み率や、ナゲットNの縦方向(厚み方向)への成長度合いを適宜調整することができる。 In the electrode 2 described above, the penetration rate and the degree of growth of the nugget N in the vertical direction (thickness direction) can be adjusted as appropriate by appropriately changing the diameter of the annularly formed groove 2c. Specifically, when the diameter of the groove 2c is reduced, the heat storage effect (heat retention effect) due to the air contained in the groove 2c is enhanced during the initial energization period, and the vertical direction (thickness direction) of the nugget N is maintained while ensuring a high penetration rate. can promote growth to When different electrodes 2 with different diameters of the grooves 2c are prepared, even if welding is performed under conditions in which the same penetration rate is obtained, the nugget N with a smaller diameter of the grooves 2c has a longer vertical direction (thickness direction). By adjusting the diameter of the groove 2c based on such knowledge, the penetration rate and the degree of growth of the nugget N in the vertical direction (thickness direction) can be appropriately adjusted.

また、本実施形態で示した溶接方法は、薄板W1側に配置される電極として、電極4のように表面が平坦な従来型の電極に変えて、溝2c等を備えた電極2を用いることにより実現できる。そのため、上述した溶接方法によれば、特殊な設備を別途必要とせず、既存の溶接装置1を溶接対象Wの溶接に活用できる。 Further, in the welding method shown in this embodiment, the electrode 2 provided with grooves 2c and the like is used as the electrode arranged on the side of the thin plate W1, instead of the conventional electrode having a flat surface like the electrode 4. It can be realized by Therefore, according to the welding method described above, the existing welding apparatus 1 can be utilized for welding the object W to be welded without requiring special equipment.

また、本実施形態で例示した溶接方法では、高い電流値を維持し続けることなく、高い電流値を維持する時間帯Ha~Hdの間に、低い電流値を維持する時間帯La~Lcを挟むことにより電流値を多段階に変化させる通電パターンで溶接を行うこととしている。そのため、電極2を用いつつ、上述したような通電パターンにより溶接を行うこととすれば、ナゲットNの急成長によりスパッタが発生する可能性をより一層低減することができる。また、上述したように低い電流値を維持する時間帯La~Lcを設けることとすれば、溶接対象Wと電極2との接触面積が広くなり、ナゲットNが形成されている溶接対象Wの内部において、スパッタが発生する状況が緩和されるので、再び電流値を高くしてもすぐにスパッタが発生しにくい。 Further, in the welding method exemplified in the present embodiment, the time zones La to Lc in which the low current value is maintained are sandwiched between the time zones Ha to Hd in which the high current value is maintained without continuing to maintain the high current value. Therefore, welding is performed with an energization pattern in which the current value is changed in multiple stages. Therefore, if the electrode 2 is used and welding is performed according to the energization pattern as described above, the possibility of the occurrence of spatter due to the rapid growth of the nugget N can be further reduced. In addition, if the time periods La to Lc in which the current value is maintained low as described above are provided, the contact area between the welding object W and the electrode 2 becomes large, and the inside of the welding object W where the nugget N is formed 3, the situation in which spatter occurs is alleviated, so even if the current value is increased again, it is difficult for spatter to occur immediately.

なお、本実施形態では、電流値を7段階に変化させつつ電極2,4間に通電する通電パターンで溶接を行う例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、電流値を変化させる段階数を3段階や5段階など、上述したものとは異なる段階数としたり、電流値を段階的に変動させることなく溶接を行うこととしても良い。 In this embodiment, an example is shown in which welding is performed with an energization pattern in which the current value is changed in seven steps between the electrodes 2 and 4, but the present invention is not limited to this. For example, the number of steps for changing the current value may be set to three steps, five steps, or the like, or the welding may be performed without changing the current value in steps.

本実施形態では、4枚の金属板からなる板組みについて溶接を行う例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、2枚、3枚、あるいは5枚以上の金属板を重ね合わせた板組みを溶接対象Wとしても良い。また、本実施形態では、本発明の溶接方法をダイレクトスポット抵抗溶接に適用した実施例を例示したが、本発明はダイレクトスポット抵抗溶接に限定されず、例えばシリーズスポット抵抗溶接、インダイレクトスポット抵抗溶接など、種々のスポット抵抗溶接等においても好適に適用することができる。 In this embodiment, an example is shown in which welding is performed on a plate combination consisting of four metal plates, but the present invention is not limited to this, and two, three, or five or more metal plates are used. The overlapped plate assembly may be used as the object W to be welded. Further, in the present embodiment, an example in which the welding method of the present invention is applied to direct spot resistance welding has been exemplified, but the present invention is not limited to direct spot resistance welding, for example series spot resistance welding, indirect spot resistance welding. It can also be suitably applied to various spot resistance welding and the like.

なお、本発明は上述した実施形態や変形例において例示したものに限定されるものではなく、特許請求の範囲を逸脱しない範囲でその教示および精神から他の実施形態があり得ることは当業者に容易に理解できよう。 It should be noted that the present invention is not limited to those exemplified in the above-described embodiments and modifications, and those skilled in the art will recognize that other embodiments are possible from the teachings and spirit of the invention without departing from the scope of the claims. easy to understand.

本発明は、薄板を最外層に配しつつ複数の金属板を重ね合わせた板組みの溶接全般において好適に利用できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be suitably used in general welding of plate assemblies in which a plurality of metal plates are superimposed while arranging a thin plate as the outermost layer.

2 :電極
2a :中心側領域
2b :外周側領域
2c :溝
Ha :時間帯
La :時間帯
W :溶接対象
W1 :薄板
N :ナゲット
2: Electrode 2a: Center side area 2b: Periphery side area 2c: Groove Ha: Time zone La: Time zone W: Welding target W1: Thin plate N: Nugget

Claims (2)

薄板を最外層に配しつつ複数の金属板を重ね合わせた板組みを複数の電極により挟んで通電することにより溶接する溶接方法であって、
前記板組みをなす前記金属板のうち、前記薄板に接する電極として、凸形状であって、先端側に位置する中心側領域と、中心側領域よりも外周側に位置する外周側領域と、前記中心側領域及び前記外周側領域の境界に設けられた溝とを有するものを用いるものであり、
前記中心側領域及び前記外周側領域は、前記凸形状をなすように湾曲した形状であることを特徴とする溶接方法。
A welding method for welding by sandwiching a plate assembly in which a plurality of metal plates are superimposed while arranging a thin plate as the outermost layer with a plurality of electrodes and energizing,
Among the metal plates forming the plate assembly, as electrodes in contact with the thin plates, a central region having a convex shape and located on the tip side, an outer peripheral region located on the outer peripheral side of the central region, and the A groove provided at the boundary of the center side area and the outer peripheral side area is used,
The welding method, wherein the central side area and the outer peripheral side area are curved to form the convex shape .
前記中心側領域が前記薄板に接触しつつ、前記外周側領域が前記薄板に対して非接触の状態で通電することにより溶接を開始し、前記外周側領域が前記薄板に接触するまで溶接を継続する段階と、
前記外周側領域を前記薄板に接触させた状態で溶接を行う段階とを有することを特徴とする請求項1に記載の溶接方法。
Welding is started by energizing the outer peripheral region in a non-contact state with the thin plate while the central region is in contact with the thin plate, and welding is continued until the outer peripheral region contacts the thin plate. and
2. The welding method according to claim 1, further comprising the step of welding while the outer peripheral region is in contact with the thin plate.
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