JPH01113182A - 抵抗溶接用電極 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は電気抵抗溶接に用いられる溶接用電極に関する
。

（従来の技術） スポット溶接などの電気抵抗溶接に用いられる電極は、
被溶接物に加圧力と電流を伝達、供給すると共に溶接熱
を吸収、放散する機能が要求される。

従って、電極材料特性としては高温強度が大きく、電気
伝導度、熱伝導度が良好であることと、出来るだけ低コ
ストであることが望まれる。これらの要求をバランス良
く満足する材料としてクロム銅合金あるいはアルミナ分
散銅などが使用されてきた。

しかしながら、これら電極材料の場合一般の冷延鋼板を
溶接する際には充分な連続打点性（電極寿命）を示すが
、亜鉛めっき鋼板を始めとする各種表面処理鋼板の溶接
では、めっき金属と電極胴とが合金化して電極先端部の
高温強度、電気伝導度、熱伝導度などが劣化するため、
電極の損耗が激しく、−股肉には電極先端部が凹型に損
耗するかフラットに損耗して電極先端面積が拡大する。

このため電流密度が低下し所定のナゲツトが形成され無
くなり、電極のドレッシングあるいは交換までの時間を
短縮せざるを得なくなることから、生産性の低下が余儀
なくされていた。

これら堆点に対し、例えば特開昭５０−６４１４２号公
報、特開昭５５−１０９５８３号公報、特開昭６０−１
３０４８３号公報記載のごとく、銅合金を電極本体とし
て、芯材にＷ、Ｍｏあるいはアルミナ分散銅、Ｗ　−Ｃ
ｕなどを嵌合あるいは静水圧処理で一体化した複合電極
が知られている。

（発明が解決しようとする問題点） ところでこれら複合電極の場合、適用する金属およびそ
の合金系が開示されているに過ぎず、その物理的な性質
と範囲などについては開示されていない。

ここで重要なことは電極用金属およびその合金系の成分
が同一でも熱処理あるいは鍛造などにより、例えば材料
の硬さは大幅に変化し電極寿命に重要な影響を及ぼすこ
とにある。

即ち、電極本体と芯材の組合わせにおいて、各々の物理
的性質の範囲と構成比率などが大切な要件である。従っ
て電極本体と芯材との物理的性質が近ければ電極寿命は
改善されず、電極本体に比べ芯材が余りに高強度の場合
、電気伝導度、熱伝導度が低く成り芯材が割れたり、め
っき鋼板と溶着したり、抜は落ちるなどの不具合が生じ
る。

本発明はかかる従来電極および複合電極の問題点を解消
しようとするもので、めっき鋼板の溶接において電極溶
着や割れを生ずることなく連続打点性の高い抵抗溶接用
複合電極を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明の要旨は、高導電性材料からなる電極本体の被溶
接物接触中央部に、該電極本体よりも高強度な導電性材
料の芯材を埋設した電気抵抗溶接に用いられる溶接用電
極において、該電極本体は導電率（Ｉ　Ａ　ＣＳ、％）
が７０％以上でビッカース硬さ（Ｈｖ）が９０〜１６０
であり、該芯材は導電率が２０％以上でビッカース硬さ
が１３０〜２００の範囲にあり、芯材と電極本体の硬度
差が３０以上であり、さらに被溶接物に接する電極先端
面の直径をｄｉまたは幅をｗ１、芯材の直径をｄ２また
は幅をｗ２とした時の直径比ｄ２／ｄｉまたは幅比ｗ　
２　／　ｗ　１が０．４〜０．８５の範囲となるように
構成されたことを特徴とする抵抗溶接用電極にある。

なお導電率（ＩＡＣＳ）は電気抵抗の逆数で、２０℃に
おける万国標準軟銅の導電率を１００％としたときの比
を表す。

本発明に関し図面を参照しながら以下に説明する。

（作　用） スポット溶接用の場合第１図に示すような電極において
、純銅あるいはクロム銅等の高導電性物質（銅合金）か
らなる電極本体ｌの中心軸上に、クロム・ジルコニウム
銅、アルミナ分散銅、チタニウム・ポライド分散銅等の
電極本体よりも高強度な導電性物質（銅合金）を芯材２
として埋設した電極で、電極本体Ｉの導電率（Ｉ　ＡＣ
５、％）は７０％以上、芯材２の導電率は２０％以上と
する。また、電極本体ｌおよび芯材２の常温でのビッカ
ース硬さ（Ｈｖ　）は、電極本体Ｉの場合１（ｖｌ＝９
０〜１６０、芯材２の場合Ｈｖ２＝１３０〜２００の範
囲とし、さらにＨｖ　２−１（ｖ　１≧３０の硬度差（
δＨｖ　）とする。

一方、被溶接物に接する電極先端面の直径をｄｌ１芯材
の直径をｄ２とした時の直径比がｄ２／ｄｌ＝０．４〜
０．８５の範囲となるように構成されたことを特徴とし
た複合電極である。電極本体と芯材の結合については第
１図ではテーパーによる機械的結合状態を示したが、こ
れに限定されるものではなく静水圧処理による接合、レ
ーザー溶接、ろう接など、その接合方法については何等
こだわるものではない。

本発明の複合電極では、電極本体の硬さに比べ電極の中
央部に配設した芯材の方が高硬度（硬度差≧３０）のた
め、めっき材の溶接で生ずるフラット−凹型損耗が起こ
らず、中央部（芯材率）が盛り上がった凸型損耗を維持
する。この状態を維持する限り電極先端部での電流密度
は低下せず電極寿命が格段に向上する。

電極材料の最低硬さを９０としたのは、これ未満では柔
らか過ぎてベタリ（変形）が大きくなり、一方、最高硬
さ２００超では割れ、溶着が生じ易くなり、何れの場合
も電極寿命が低下する要因と成る。

また芯材の最低の導電率を２０％としたのは、これ以下
では溶着し易くなるためであり、電極本体の最低の導電
率を７０％としたのは、電極本体の接触面で溶接電流の
大半を通電させるためである。

芯材と電極本体の直径比（ｄ２／ｄｉ）を０４〜０．８
５としたのは、電極損耗後に形成される凸部の大きさを
コントロールするためであり、０．４未満では凸部の直
径が小さく成り過ぎて所定のナゲツト径が得られず、０
．８５超では凸部が形成されても凸部の直径が大き過ぎ
て電流密度が低下し、この場合もナゲツトが形成されに
くくなるためである。

以上説明したように複合電極として限定した範囲および
構成は、極めて重要な役割を果たすものである。

（実施例） 以下、本発明に係わる抵抗溶接用電極の連続打点性に関
する実施例につき説明する。被溶接材は板厚（ｔ）０．
８　　＋＋＋ｍの溶融亜鉛めっき鋼板１５０／１５０（
ｇ／ｍ’）を２枚重ねで用いた。溶接条件をまとめて次
に示す。

・電極形状　二〇Ｆ型４．５ｍｍφ ・加圧力　　：２５０Ｋｇ ・通電時間　＝ｌＯサイクル ・溶接電流　：各電極での散り発生限界電流値（１１５
００±１０００＾） ・打点ピッチ：１５ｍｍ ・打点速度　：１点／２秒 連続打点性の評価は４ｒｔナゲツト径（３，６ｍｍφ）
を確保出来なく成るまでの最大溶接点数とし途中、電極
割れあるいは電極溶着が発生したときは、その時点で試
験を終了した。第１表に連続打点性評価結果を示す。

なお、第１図および実施例ではＣＦ型電極を代表例とし
て示したが、これに限定されるものではなく、ドーム型
、ラジアス型など他の電極形状にも充分適用できるもの
である。さらに、第２図に示したようなシーム溶接用電
極輪の場合でも、電極断面における先端形状は第１図と
何等変わることはないが、被溶接物に接する電極本体の
幅をＷ１１芯材の幅をｗ２とすると、ｗ２／ｗｌ＝０．
４〜０．８５である。なおシーム溶接電極では芯材が電
極輪の円周上に埋設される。

（発明の効果） 以上、第１表の結果からも明らかなように、本発明の複
合電極は、めっき鋼板を始めとする各種表面処理鋼板の
抵抗溶接に適用して、被溶接物への電極溶着あるいは芯
材の割れなどがなく、打点数の増加に伴う電極の損耗は
凸型を促進、維持することで確実なナゲツトを形成し、
従来電極に比べ連続打点数の増加が著しいことから、生
産効率の向上が図れるなど産業利用上多大な効果をもた
らすものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係わるスポット溶接用電極の
構造を示す平面図および断面図、第２図はシーム溶接用
電極の斜視図（ａ）および断面図（ｂ）である。 １．３・・・・電極本体 ２．４・・・・芯材 出　願　人　新日本製鐵株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）高導電性材料からなる電極本体の被溶接物接触中
   央部に、該電極本体よりも高強度な導電性材料の芯材を
   埋設した電気抵抗溶接に用いられる溶接用電極において
   、該電極本体は導電率（ＩＡＣＳ、％）が７０％以上で
   ビッカース硬さ（Ｈｖ）が９０〜１６０であり、該芯材
   は導電率が２０％以上でビッカース硬さが１３０〜２０
   ０の範囲にあり、芯材と電極本体の硬度差が３０以上で
   あり、さらに被溶接物に接する電極先端面の直径をｄ１
   または幅をｗ１、芯材の直径をｄ２または幅をｗ２とし
   た時の直径比ｄ２／ｄ１または幅比ｗ２／ｗ１が０．４
   〜０．８５の範囲となるように構成されたことを特徴と
   する抵抗溶接用電極。