JPH01289579A - 高張力鋼板の点溶接法 - 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、詳しくは高張力鋼板の溶接性を改善
した点溶接法に関する。

［従来の技術］ 近年、自動車の燃費節減に呼応した車体軽量化の波は、
高張力鋼板使用量の極端な増加傾向となって現れており
、その対象も従来の外板部材から溶接部に高い信頼性の
要求される内板強度部材へと拡延しつつある。

一般に高張力鋼板とは引張り強さ５０ｋｇｆ／ｍｍ２以
上の低炭素低合金系の構造用鋼を総称するものとして認
識されているが、薄板化された高張力鋼板に求められる
幾つかの特性の中でもとくに重要な要求特性は溶接性で
あるといわれている。

すなわち通常の方法による高張力鋼板の点溶接では、こ
れが体積抵抗熱を利用するものであるために溶接時間が
長く、継手母材は広い範囲にわたって加熱される。その
結果形成されるナゲツトは比較的厚く、圧痕も大きく、
また、敗りゃパリも発生し易い。とくに大きな圧痕がも
たらす外観上の欠陥は、広い熱影響域に生じる母材特性
の変質劣化という強度上の欠陥と並んできわめて重要な
問題である。

したがって局限された加熱範囲に熱エネルギを効率的に
集中させて、可能な限り短時間に溶接を完了することが
もつとも理想といえる。

［発明が解決しようとする課題１ ところが上述した高張力鋼板の溶接性の改善に関し、設
定電流値、通電時間、電極加圧力など溶接条件の選択の
ほか、Ｃ，ＰｌＳその他含有化学成分に基づく母材強度
や電気抵抗値の調整など冶金面での探求も試みられては
いるが、未だ画期的な改善策は打出されていない。

本発明は、継手合せ面の接触電気抵抗を物理的に増大さ
せることによって、高張力鋼板の溶接性を改善すること
を解決すべき技術課題とするものである。

［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、少なくとも一方が高張力
鋼板からなる溶接継手の点溶接に先立ち、継手合せ面の
形成ナゲツトと対応する領域に難導電性粒体群を介在さ
せるという技術手段を講じている。

上記粒体群としては難導電性の高融点材料、例えばセラ
ミックス粒を使用することもできるが、溶接後ナゲツト
中に融合される程度の融点をもつものが望ましく、中で
もマンガンケイ化物のように、それ自体が高張力鋼板の
補強合金元素として継手母材中に固溶されるものである
ことが一層望ましい。接合界域における継手合せ而の密
着を妨害して抵抗の増大に過不足なく機能する空隙を確
保するためには、該粒体群の粒径は３０〜５００μｍ程
度とすることが好ましい。

上記粒体群を形成ナゲツトと対応する局限領域に安定的
に保持せしめるための好適な態様として、本発明方法は
該粒体群を保持し、かつ該粒体群の周囲に拡張域をもつ
導電性薄膜を介在させて行うこともできる。この場合、
該導電性Ｔａ躾としては例えば導電剤を添加したプラス
チックフィルムが好ましく、上記粒体群は該フィルム自
体の接肴性若しくは押捺された接着剤によって該フィル
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
って継手合せ面の必要箇所に貼着される。なお、上記導
電性ｉｆ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。

また、上記粒体群の介在により接合界域における通電が
必要以上に妨げられるか、又は不規則になることを考慮
すれば、該粒体群に適量の導電性粉末、例えばＮｉ、Ｚ
ｎ等を添加するようにしてもよい。

［発明の効果］ 本発明に係る点溶接法は、少なくとも一方が高張力鋼板
からなる溶接継手の合せ面にその密着を妨害する粒体を
介在させて行うものであり、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
度上昇が少なく、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。

また、発熱が継手合せ面の限られた部分に集中する結果
形成ナゲツト厚さや圧痕とともに熱影響域も小さくなり
、溶接に伴うへこみや変形の発生も少なくなるため、溶
接部の変質や強度低下が抑えられることは高張力鋼板継
手にとっては特に有利である。比較的薄い板と厚い板と
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而の電気抵抗が増
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、さらにチリや爆飛の発生
を回避しつつ適正なナゲツトを形成し得る適性電流（Ｉ
ｌＩ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う効果も得られる。

とくに粒体群を導Ｎ性薄膜によって保持するようにした
ものでは、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蒲摸上に安定して保
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
具合を完全に一掃でき、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。

また、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ＳＳは比較的低温で気化膨張し、溶融したナ
ゲツト内への空気の流入を阻止するとともに、粒体群と
して適切な融点をも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（み
ない極めて安定したナゲツトを得ることができ、しかも
ナゲツト中に固溶したマンガン、ケイ素は、共に合金元
素として継手母材の補強に効果的に作用する。さらに、
上記導電性ＳＳの拡張域に粒体群を包囲する導電性薄膜
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成する。

［実施例工］ 高張力鋼板（板圧０．７ｍｍ）の継手合せ而の接合界域
に、澱粉糊３５Ｑ、水１０Ｑ、ＡＩｔ。

３（平均粒径１２０μｍ）１０ｏからなる粒体混合粘稠
物を介在させた。

［実施例■］ 導電剤として黒鉛の添加されたポリエチレンよりなり、
厚さ２０μｍ１直径８ｍｍ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３ｍｍ）に相当する領域に接着剤を押捺し、該
フィルム上に平均粒径１０μｍのＭｎ３Ｓｉ粒体を散布
して、これを接着剤押捺領域に被着させる。次いで該フ
ィルムを剥離紙から剥ぎ取って、高張力鋼板（板厚０゜
７ｍｍ）の継手合せ面の接合界域に貼着した。

［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８ｍｍの自己接着性を有
するフィルムを剥離上に貼着しておき、該フィルム上面
に厚さ１０μｍ、外径８ｍｍ１内径３ｍｍ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し、この
ように＊ｉさせた該フィルム上に平均粒径１ｏｏμｍの
Ｍｎ５１を粒体を散布して、これを露出した３ｍｍ直径
めポリビニールアルコールのフィルム上面に被着させる
。次いで該重装フィルムを剥離紙から剥ぎ取って、高張
力鋼板（板厚０．７ｍｍ）の継手合せ面の接合界域に貼
着した。

［実施例■］ 上記実施例工〜■によって抵抗増大要素を介在させた上
記高張力鋼板継手を用いて、次に掲記する条件の下に点
溶接試験を行った。

使用電極直径　：　１６ｍｍ　（先端直径６ｍｍ＞加圧
力　　　　：２００ｋｇｆ 溶接電流設定１［：１０ＫＡ 通電時間　　　＝１０〜４０ｍ５ 実験結果を第１図及び第２図に示す。

両図のグラフは横軸を通電時間、縦軸を第１図が形成さ
れたナゲツト径、第２図がナゲツト厚さとして示したも
ので、図中丸、三角及び四角印はそれぞれ実施例ＬＩｒ
及び■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、継手合せ面の接合界域に抵抗
増大要素を介在させた場合は、通常の溶接の場合よりも
短い通電時間でナゲツトが形成される。これは通電初期
、動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、四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
群の周囲に設けた難導電性薄膜が抵抗体として作用し、
ナゲツト形成領域により効果的な電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３図を参照してざら詳しく説
明すると、高張力鋼板からなる継手１゜の合せ面の接合
界域に介在させる粒体１２は、あらかじめその所要層が
粘稠物Ｂ中に偏在することなく混入されているので、手
操作で又は専用の供給容器を介して粘稠物の適聞を一方
の継手合せ面上に滴下させるだけで、接合界域に抵抗の
増大に過不足なく機能する空隙１．６（ただし加圧前は
粘稠物Ｂによって満たされている）が確保される。

継手１０を電極１８で加圧して溶接する際、咳粘稠物の
大半は外方に押し出され、粒体１２の継手への食い込み
と継手の撓みにより、継手相互に部分的な接触が起り電
流が流れる。このように介在する粒体１２に妨害されて
継手相互の接触面積が小さくなるため、接合界域の電気
抵抗は十分高くなり、同部の急激な発熱を誘起する。

もっとも高温となる合せ面のナゲツト形成部位では、３
００℃以下の温度で粘稠物層がまず気化膨張して外部に
排除されるとともに、次いで継手１０が合せ面に沿って
溶融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幾分低下する。

第４図に例示した継手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Ｓ膜
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、該導電性薄膜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１０ｅｌ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１１１４は通電初期の比較的低温のうち
に気化膨張してナゲツト内への空気の流入を阻止しなが
ら外部へ排出される。このように導電性簿膜１４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、同部に激しい発熱を
誘起する。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。

第５図は第４図に示すＩｓ性薄ｇ！１４の粒体群１２被
ｉｓ域を越えて設けられた拡張域１４ａに、さらに粒体
群１２を囲包するｆｌ導電性ｉＪ　９０２０を重装させ
たもので、該難導電性簿Ｉｌ＊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、ナゲツトの早期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、重ね合された継手間
の電気抵抗が小さいために、通電初期は発熱層が少なく
なってナゲツトが形成され難い。

通電時間が艮（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も高くなり、これにより発熱層
の増大も加わって、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Ｗｌ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
トはこれと対照的に薄く、従ってそ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、残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
及び熱伝導は、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、本発明
方法で少ない電流で、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と接触する継手表
面の温度は通常の場合と比べて一段と低くなり、従って
電極１８の損耗も低減される。

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ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明実施例の実験結果を示すグラ
フ、第３図、第４図及び第５図は本発明の実施例工、■
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１６・・・空隙　　
　　　１８・・・電極２０・・・難導電性薄膜 特許出願人　　株式会社豊田自動織磯製作所第１図 第２図 通電時ＭＩ　（ｍｓ） 第３図 第４図 第５図 手　　続　　補　　正　　書　　く自発）昭和６３年６
月２９日 特許庁長官　小　川　邦　夫　殿 １、事件の表示 昭和６３年特許願第１１７６５５号 ２、発明の名称 高張力鋼板の点溶接法 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 （３２１）株式会社豊田自動ｔｓｍ製作所代表者　　１
１）芳　年 〒４５０愛知県名古屋市中村区名駅３丁目３番の４５、
補正の対象 明細−の発明の詳細な説明の欄 ６、補正の内容 （１）明細書の第２頁第１行、ｒ５０ｋｏｆｊとあるを
ｒ４０ｋＱｆＪと訂正する。 （２）同第３頁第２行、「治」とあるを「冶Ｊと訂正す
る。 （３）同第７頁第１３行、「導電性Ｗ＃膜」とあるをｒ
ｉｔｓｍ性簿膜」と訂正する。 （４）同第７頁第１８行、「板圧」とあるを「板厚」と
訂正する。 （５〉同第８頁第８行、ｒ１０μｍＪとあるをｒ１００
μｍｊと訂正する。 （６）同第８頁第１５行、「剥離上」とあるを「剥離紙
上」と訂正する。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも一方が高張力鋼板からなる溶接継手で
   あつて、該継手合せ面の形成ナゲツトと対応する領域に
   難導電性粒体群を介在させて行うことを特徴とする高張
   力鋼板の点溶接法。
2. （２）上記粒体群はナゲット中に固溶される補強合金元
   素の化合物である請求項１記載の点溶接法。