JPH01254388A - 亜鉛めっき鋼板の点溶接法 - 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］ 本発明は点溶接法、詳しくは亜鉛めっき鋼板の溶接性及
び作業性を改善した点溶接法に関する。

［従来の技術］ 鋼板の少なくとも一面に亜鉛を主体とするめつきが施さ
れた亜鉛めっき鋼板は、自動車や洗雇傭のボディ川材料
として広く使用されている。この亜鉛めっき鋼板は点溶
接、プロジエクシコン溶接、シーム溶接等の重ね抵抗溶
接によって接合されるのが′２３通であるが、めっき層
を右しない裸Ｗ４板に比較して亜鉛めっき鋼板は溶接性
に難がある。これは、亜鉛の電気抵抗が比較的小さく、
しかし軟弱であることから、互いに接合されるべき亜鉛
めっき鋼板同士が押しつ【ノられたときのなじみ性が良
好なため、合せ面の接触電気抵抗が小さくなって十分な
発熱が得られないからである。イのため、例えば亜鉛め
っき鋼板の点溶接では通常の鋼板に比較して溶接電流を
２５〜５０％、溶接時間を５０〜１００％それぞれ大き
く設定するのが普通であり、必然的に電力のめ費が増大
する。しかｂ溶接により形成されるナゲツトの大きさが
一定せず、溶接強度が不安定となるどとｂに、電極と鋼
板との接触面における発熱が多くなって電極の損耗が激
しく、また、電極に付着した亜鉛の排除作業も頻繁に行
なわなければならず、生産性の低下に加えてコストの増
大が避（）がたい。

亜鉛めっき鋼板の耐食性は主として亜１１）の犠牲成金
作用ににるものぐあるため、耐食性を＾める上ではめっ
き層を厚く覆ることが望ましいのであるが、この場合に
は、上記の傾向が助長されて一層溶接性が劣化する。。

そのため、自動車ボディ川材料について言えば、路面に
融雪剤が黴かれる北米や北欧向けを除いては、耐食性を
犠牲にしてでもできる限り亜鉛の被＠ωの少ない鋼板に
需要が傾いているのが実情であり、また、比較的薄いめ
っき層で良好な耐食性が（！１られるように改善された
、合金化＋１７１鉛めっき鋼板、亜鉛系合金めっき鋼板
、多層亜鉛めっき鋼板し使用されている。

このように、めっき層が比較的薄い亜鉛めっき鋼板では
、溶接性に幾分良化の傾向がみられるものの、めっき層
を有しない裸鋼板に比較すれば未だ十分でなく、−層の
改善が望まれているのが現状であり、とくに高度の耐食
性を要求される北米や北欧向けの自動ｊｌｌボディに用
いられる亜鉛被着がの多い鋼板にＪいては、溶接性の改
善が強く求められている。

［発明が解決しようとする課題） 子連の問題に鑑み本発明省等は、さきに亜鉛Ｊ：りら高
融」ｊ、１の粒体を混在させたガＳ電性の粘稠物を、あ
らかじめ継手合せ而の接合界域に介装させて（°ｊなう
抵抗溶接法（点溶接法）を提案し、同法によって板間抵
抗を増大させる粒体を散逸させることなく継手合Ｕ面に
被盾させることを可能と【ノた、。

しかしながら、流動性をイｉする粘稠物の所定員を求め
る接合界域に精１墾より′ｆ＆着さぜることはかなり難
しく、従って安定化した粘稠物の被着範囲が形成される
ナゲツト径よりはみ出すことが多くなるほか、被着させ
る継手面を水平に保つために作業姿勢にら自ずから制限
を生じる。

そしてこのように粒体混在粘稠物の被着範囲がナゲツト
を越えて拡大されると、溶接後ナゲツトの周囲に残留し
た粒体の噛み込みによる間隙っまり継手の歪が誘起し、
しかｂ余剰粘稠物の一部は溶接時の加圧力によって継手
の端部から飛散するといった不具合も９Ｆう。

本発明は、継手合せ而の形成ブゲットど対応する領域に
、板間抵抗を増大さｌる粒体８Ｙを粘度よく介在させ、
同時に溶接性の更＜ｆｉる向上を図ることを解決すべき
技術課題とづるｂのである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記課題解決のため、亜鉛めっき鋼板の点溶接
に先立ら、継手合せ面の形成ナゲツトと対応する領域に
介装ＩさせたＩＩＩＩ鉛より−し＾融点のガ導電竹粒体
群と、該粒体群を保持し、かつ該粒体群の周囲に拡張域
をｂつ導電性薄膜とを手積ざＶるという技杯１下段を講
じている１７ ．１２粒粒体丁としては亜鉛よりし高い劇；点をもつセ
ラミックス粒を使用ザることｂできるが、溶接後ナゲツ
トに融合される程度の融点をｂつ例えばマンガンケイ化
物等を用いることがＪ、り好適であり、接合界域にお＋
ノる合Ｕ面の密着を妨害して抵抗の増大に過不足なく機
能覆る空隙を確保するためには、該粒体群の粒径は３０
〜５００μｍ程度とづることが望ましい。

上記導電性薄膜としては例えば導電剤を添加したプラス
ナックフィルムが好ましく、上記粒体ｒ、Ｙは該フィル
ム自体の接着特性若しくは押捺された接着剤にＪ：って
該フィルムの所要領域に保持され、該フィルムは保持さ
れた粒体群の周囲に環状の拡張域を備えている。そして
該フィルムは上記接着特性又はその背面に塗布された接
着剤によって継手合せ而の必要箇所に貼着される。なお
、上記導電性薄膜の拡張域にさらに粒体群を囲包する難
導電性薄膜を重装させ、該拡張域を抵抗体として作用さ
せることにより電流の集中化を図ることもできる。

なお、上記粒体群の介在により接合界域におｔプる通電
が必要以上に妨げられるか、又は不規則になることを考
ｂｆ！すれば、該粒体群に適がの導電性粉末、例えばＮ
ｉ、Ｚｎ等を添加するようにしてもよい。

本発明は、全てのｉ！１′！鉛めっさ鋼板に適用するこ
とが可能である。ずなわら、通常の両面若しくは片面亜
鉛めっき鋼板はもとより、亜鉛めっき層をＦ　ｅ　、−
Ｚ　ｎ合金化処Ｊユ１して塗料との密着性、抵抗溶接性
を改善した合金化亜鉛めっき鋼板、亜鉛めっき鋼板の耐
食性向上を目的として合金元素を添加したＺｎ−Ｎ　１
１７ｎ−Ｃｏ−ＣｒＳＺｎ−ＡオーＳｎ系等の合金めっ
き鋼板、耐食性の向上のみならず、溶接性やプレス成形
性などを改善しＩζＺｎ／Ｍｎ系、Ｚｎ／Ｎｉ系などの
多層亜鉛めっき鋼板等に本発明を適用することが可能で
ある。

【発明の効果］ 本発明に係る点溶接法は接合すべき２枚の亜鉛めっき鋼
板の合せ面にその密着を妨害する粒体を介在させて行な
うものであり、これによって接合界域の電気抵抗が増大
するため、低電流及び短い時間で溶接することができる
。従って電極と鋼板との接触面における温度上界が少な
く、電極の消耗が低減して安定した溶接作業を行なうこ
とが可能となる。同じ理由で点溶接部表面に生ずる圧痕
部にＪ月ノる亜鉛層の消失が少なく、防錆性能の低下を
も回避し得る。

また、発熱が継手合「而の限られた部分に集中する結果
ナゲツト厚さ及び熱形ＷｔＩｉ！が小さくなり、溶接に
伴うへこみや変形の発生も少なくなるため、溶接部の強
ｊ（低下が抑えられる。同じ理由で合せ曲以外の部位に
ナゲツトが形成され難くなる。比較的簿い板と厚い板と
を点溶接する場合には、厚い板の厚さ方向の中間部にナ
ゲツトが形成され、必要とする合せ面に形成されないこ
とがあるが、粒体の介在によって合せ面の電気抵抗が増
大する結果、このような事態の発生は巧みに回避し得る
。

しかも上記電流の低減によって電力消費が少なくて済む
効果が得られることは勿論であるが、溶接時間も短縮さ
れて溶接作業の効率が向上し、さらにヂリや爆飛の発生
を回避しつつ適正なナゲツトを形成し得る適正電流１ｌ
１１範囲が広くなるので、溶接条件の管理も容易となっ
て不良率が低下するという効果も得られる。

とくに本発明方法では、継手の密着を妨害する粒体群が
形成ナゲツトと対応する領域に局限されて導電性薄膜上
に安定して保持され、該導電性薄膜は周囲の拡張域を利
用して粒体群を乱すことなく簡便に必要箇所に貼着しう
るので、ナゲツト周囲に介在する余剰粒体の噛み込みや
飛散に伴う不具合を完全に一層でき、しかも継手合せ面
に対する上記薄膜の貼着に際しても全く随意の作業姿勢
でこれを行なうことができる。

さらにナゲツト径を越えて拡張した主として有機物から
なる導電性＠膜は比較的低温で気化膨張し、溶融したナ
ゲツト形成への空気の流入を阻止するとともに、次いで
溶融気化した亜鉛を巧みに外部へ排出するため、これが
板間抵抗の増大に一層効果的に作用づる。なお、粒体群
として適切な融点を６つ上記マンガンケイ化物等を採用
すれば粒体群は溶接中に融解して該粒体群の残留を全く
みない極めて安定したナゲツトを得ることができ、しか
ｂナゲツト中に溶融したマンガン、ケイ素は、共に合金
元素としてナゲツトのＩ兎酸などに効果的に作用する。

また、上記導電性薄膜の拡張域に粒体群を包囲する！ｉ
導電性薄膜を重装したものでは、該拡張域が通電初期に
抵抗体として働き、電流が加圧力の高い電極中心部すな
わちナゲツト形成領域に集中してナゲツトの早期形成を
助勢する。

［実施例■］ 導電剤として黒鉛の添加されたボリエヂレンよりなり、
厚さ２０μｍ１直径８１１１１０の片面接着フィルムを
剥離紙上に貼着しておき、該フィルム上面中心部の形成
ナゲツト径（約３．５１１１１）に相当する領域に接着
剤を押捺する。次いで該フィルム上に平均粒径１００μ
ｍのＡ１ｔ０３粒体を散布して、これを接着剤押捺領域
に被着さＶる。

［実施例■］ 導電剤として黒鉛の添加されたポリビニールアルコール
よりなり、厚さ２０μｍ１直径８１１１の自己接着性を
有Ｊるフィルムを剥離紙上に貼着しておき、該フィルム
上面に厚さ１０μｍ、外径８ＩＩＩ１１内径３．５ｍｍ
の環状に形成されたポリエチレンフィルムを整合させて
貼着する。次いで重装させた該フィルム上に平均粒径１
００μｍのＭｎＳ　ｉ　２粒体を散布して、これを露出
した３、５＋＋ｍ直径のポリビニールアルコールフィル
ムの上面に被着させる。

［実施例■］ 板厚０．８ｍｍの軟鋼板の両面にドブ潰法によってそれ
ぞれ１ｍ２当り６００の亜鉛めっき層が形成された、溶
融亜鉛めっき鋼板を重ねて点溶接を行なうに先立ち、上
記実施例工又は実施例■で作成した抵抗増大要素を剥離
紙から剥ぎ取って継手合せ面の接合界域に貼着し、しか
るのち下記の条件で点溶接試験を行った。

使用電極直径　：１６１１１１１（先端直径５ｍｍ）加
圧力　　　　：　２００ｋｑｆ 溶接電流設定１ｉｆｆ：８〜１３ＫＡ 通電時間　　　：２サイクル 実験結果を第１図に示す。

第１図のグラフは横軸を設定電流値、縦軸を形成された
ナゲツト径として示したもので、図中丸印及び角印はそ
れぞれ実施例■及び実施例■の抵抗増大要素を使用した
結果であり、同黒丸印は比較のために併記した抵抗増大
要素を用いない通常溶接法の結果である。

同図から明らかなように、継手合Ｕ面の接合界域に抵抗
増大要素を介在させた場合は、通常の溶接の場合にリ−
し低い設定電流でナゲツトが形成される。これは通電初
期、詳しくは亜鉛層の溶融気化に基づく急激な抵抗値の
高まりによって接合界域の発熱量が著しく増大するため
である。なお、角印すなわち実施例■の抵抗増大要素を
使用したものが一層良好な値を示しているのは、上述し
た粒体群の周囲に設けた麹導電性訪膜が抵抗体として作
用し、ナゲツト形成領域に効果的な′ａｌ流の集中をみ
るからであると推測される。

次に本発明方法の特質を第２図を参照してさらに詳しく
説明すると、１０は両面に亜鉛１０ａの被着された亜鉛
めっき鋼板からなる継手であって、該継手１０の合せ面
の接合界域に介在させる粒体群１２は、あらかじめその
所要量が導電性＋ｄｌｌ！！１４の中心部で、形成され
るナゲツトと対応する領域にのみ被着されているので、
Ｐｉ導電牲薄膜１４を手操作で又は別途機械的な手法を
借りて一方の継手１０の合せ面上に貼着するだけで、接
合界域に抵抗の増大に過不足なく機能する空隙１６が確
保される。継手１０を電極１８で加圧して溶接する際、
粒体群１２の継手１０への食い込み及び同継手１０の撓
みにより、導電性薄膜１４を介して継手１０相互に部分
的な接触が起り電流が流れる。

そして該導電性薄膜１４は通電初＋１１Ｊの比較的低ｄ
シのうちに気化膨張して犬ゲツ１−内への空気の流入を
Ｎ１止する一方、次いで溶融気化した亜鉛１０ａを巧み
に外部へ排出する。このようだ亜鉛１０ａが排除される
と粒体群１２の接触妨害作用が顕著となって接合界域の
電気抵抗は急速に高くなり、回部に激しい発熱を誘起Ｊ
る。その結果継手１０の合せ面に沿った溶融が進行して
薄いナゲツトが形成される。ナゲツトの形成が進むにつ
れて抵抗値は低下する。

第３図は第２図に示を導電性薄膜１４の粒体群１２被着
領域を越えて設けられた拡張域１４ａに、さらに粒体１
！￥１２を囲包する難導電性薄膜２０を重装させたらの
で、該Ｍ導電性薄膜２０はナゲツト形成領域の周囲に抵
抗体壁を形成して通電初期の電流を電極中心部に集中さ
せ、ナゲツトの早１１１１形成を助勢するという役割を
果たしている。

これに対し通常の継手の場合では、継手を重ねたときの
亜鉛同士のなじみ性が良好なために電気抵抗が小さく、
従って通電初期は発熱量が少なくなってナゲツトが形成
されない。通電時間が良くなると、いわゆる体積抵抗に
よって継手の広い範囲にわたって温度が上昇する。継手
の温度が高くなれば付随的に抵抗値ら高くなり、これに
より発熱量の増大ら加わって、遂には継手の一部が溶融
しナゲツトが形成される。なお、このようにしてナゲツ
トが形成されるとき、継手は広い範囲にわたって高温と
なっているため、僅かな電流値の変動によってもチリが
起り易い状態にあり、また、比較的厚いナゲツトが形成
される。

上述したように、本発明方法によって形成されるナゲツ
トはこれとは対照的に薄＜、従ってイの総容積が小さい
ことは、それだけ接合に要する熱エネルギーが少なくて
すむことを示している。さらに加熱範囲が狭いことは、
溶接中の変形、在留応力並びに継手の変質部が小さくな
り、この点からも優れた溶接部といえる。

一方、電極１８と継手１０との接触面における電気抵抗
及び熱雷導は、通常の点溶接方法による場合と本発明方
法による場合とでとくに変わるところはないが、木発゛
明方法では少ない電流で、又は同じ電流でも短い時間に
溶接が完了するので゛、結果として電極１８と接触する
めっき層の温麿は通常の場合と比べて一段と低（なり、
従って電極１８と接触した部分での継手１０の亜鉛ｆｊ
失ωが少なく耐食性が向上するうえ、電極１８の損耗も
低減づる。

なお、本発明はその主旨を逸脱しない範囲で種々の変形
、改良を施した態様で実施しうるちのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の実験結果を示すグラフ、第２図
及び第３図は本発明の実施例丁及び■の抵抗増大要素を
使用した継手接合部を模式的に示した説明図である。 １０・・・継手　　　　　１２・・・粒体群１４・・・
導電性薄膜　　１４ａ・・・拡張域１８・・・Ｍｊｆ極
　　　　　２０・・・Ｈ導電性薄膜特許出願人　　株式
会社豊田自！１１Ｊ織機製作所向　　　　　　　渡　　
辺　　統　　市代即人　　　弁理士　　大川　宏 第１図 表定電流（ＫＡ） 第２図 第３図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）継手合せ面の形成ナゲットと対応する領域に介在
   させた亜鉛よりも高融点の難導電性粒体群と、該粒体群
   を保持し、かつ該粒体群の周囲に拡張域をもつ導電性薄
   膜とを重積させて行うことを特徴とする亜鉛めっき鋼板
   の点溶接法。
2. （２）上記導電性薄膜の拡張域に上記粒体群を囲包する
   難導電性薄膜を重装させたことを特徴とする請求項１記
   載の点溶接法。
3. （３）上記粒体群は形成されるナゲットに融合するもの
   である請求項１又は請求項２記載の点溶接法。