JPH01299773A - 積層鋼板のスタッドボルト溶接方法 - 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、一対の鋼板の間に樹脂層を介在させてなる積
層鋼板にスタッドボルトを溶接する溶接方法に関し、と
くに積Ｎ鋼板とスタッドボルトの接合強度を高めるよう
にした溶接方法に関する。

〔従来の技術〕

積ｍｍ板ヘスタッドボルトを溶接する方法に関する先行
技術として、たとえば特開昭６０−１４１３７２号公報
、特開昭６２−１３７１７９号公報が知られている。

上記の特開昭６０−１４１３７２号公報の溶接方法は、
樹脂層が介在される積層板の金属板相互間を短絡構成部
品を用いてスポット溶接し、その後、このスポット溶接
部を短絡回路に利用して積層板の金属板相互間を順次ス
ボッ）　ｔ８接する。そして、この積層板のスポット溶
接部に対応する金属部分にスタッドを溶接し、スタッド
の接合強度を高めるようにしている。

また、特開昭６２−１３７１７９号公報の溶接方法は、
まず、一方の鋼板のスタッドボルトがスタッド溶接され
、その後、他方の鋼板側からスタッドボルトの溶接部近
傍にアーク溶接が施される。このアーク溶接によって両
鋼板の間に介在される絶縁層が溶融消失され、アーク溶
接による両鋼板の接合により積層板とスタッドボルトと
の接合強度が高められている。

しかしながら、上記の２つの溶接には工程上、解決すべ
き問題が存在した。すなわち上述の特開昭６０−１４１
３７２号公報の溶接方法は、積層鋼板を電極で両側から
挟んで加圧するスポット溶接（抵抗溶接）を用いること
が必須となるので、溶接作業能率が悪く、工程計画上で
の問題が大きい。つまり、スタッド溶接では溶接作業が
積層鋼板の片側から行なえるのに対し、スポット溶接は
電極を積層鋼板の両側に配置しなければならず、スタッ
ド溶接のメリットを十分に発揮することができない。

また、特開昭６２−１３７１７９号公報の溶接方法もス
タッド溶接と反対方向からアーク溶接をしなければなら
ないので、上述と同様にスタッド溶接のメリットを生か
すことができない。

そこで、他の溶接方法を併用することなくスタッドボル
トと積層鋼板との接合強度を高めることができ、しかも
一方向からの溶接作業が可能な溶接方法が先に本出願人
により提案されている（特願昭６２−１７３７１０号）
。

この積層鋼板のスタッドボルト溶接方法では、スタッド
ボルトを保持する溶接チップとスタッドボルトとに貫通
孔が形成されており、スタッド溶接時に貫通孔内に棒状
部材を挿入して鋼板の一側を押圧することにより、鋼板
に開口部（穴）を形成するようにしている。これにより
、溶融によって膨張した樹脂が開口部を介してスタッド
ボルトの貫通孔側へ排出され、両鋼板がスタッド溶接時
に溶融接合される。したがって、スタッドボルトは２枚
の鋼板に確実に接合され、スタッドボルトと積層鋼板と
の接合強度の向上がはかれる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記の特願昭６２−１７３７１０号の溶
接方法にも、まだ残された問題があった。すなわち、こ
の溶接方法では、スタッドボルトを保持する溶接チップ
とスタッドボルトの両方に貫通孔を形成しなければなら
ず、しかも溶接中には、鋼板に開口部を形成するために
貫通孔に挿通された棒状部材を鋼板に対して前後方向に
動かさなければならないという問題があった。このよう
に、従来方法は、溶融樹脂を外部に逃がすのに、特別な
機構が必要となり、しかも溶接中に棒状部材を動かすた
め作業能率が悪（なるという非能率的な溶接方法であっ
た。

本発明は、先願と同一の目的を掲げるものであるが、さ
らに簡単な方法で溶融樹脂を逃がすことができ、積層鋼
板とスタッドボルトとの接合強度を高めるこのできる溶
接方法を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この目的に沿う本発明に係る積層鋼板のスタッドボルト
溶接方法は、一対の鋼板の間に樹脂層を介在させてなる
積層鋼板に、スタッドボルトをスタッド溶接する方法に
おいて、前記スタッドボルトの前記鋼板との接合部に、
前記鋼板の表面に向って突出する凸部を形成すると共に
、該凸部から半径方向外方に延びる流路を形成し、スタ
ッド溶接時に、前記鋼板にスタッドボルトの凸部の押圧
によって前記樹脂層に開口する逃がし穴を形成し、溶融
した前記樹脂層の樹脂を前記流路を介してスタッドボル
トの外部に排出させる方法から成る。

〔作用〕

このような積層鋼板のスタッドボルト溶接方法において
は、スタッド溶接時にアーク熱によって鋼板が溶融し始
めた時点で、スタッドボルトの凸部を鋼板に押圧するこ
とにより、凸部が鋼板にくい込み、鋼板に樹脂層に開口
する逃がし穴が形成される。スタッドボルトの鋼板と接
合される部分には、凸部から半径方向外方に延びる流路
が形成されているので、アーク熱によって溶融した樹脂
層の樹脂は、逃がし穴から流路に流入し、波路を介して
スタッドボルトの外部に排出される。そのため、スタッ
ドボルトの位置する部位の樹脂層のほとんどが除去され
、２枚の鋼板とスタッドボルトとが完全に接合され、積
層鋼板とスタッドボルトとの接合強度が高められる。

また、本方法における溶接作業は、従来の一般のスタッ
ド溶接作業とほとんど変るところはないので、従来技術
に示したスポット溶接やアーク溶接を併用する方法に比
べて溶接作業能率を大幅に高めることが可能となる。

〔実施例〕

以下に、本発明に係る積層鋼板のスタッドボルト熔接方
法の望ましい実施例を、図面を参照して説明する。

第１図ないし第３図は、本発明の一実施例を示している
。第１図において、図中、１はスタッド溶接機の溶接チ
ップを示しており、この溶接チフブ１にスタッドボルト
２が保持されている。スタッドボルト２の直下には、積
層鋼板３が位置している。積層鋼板３は、一対の鋼板４
．５と樹脂層６とから構成されており、鋼板４と鋼板５
は、この樹脂層６を介して接合されている。鋼板４．５
は０　、６　龍の厚さを有しており、樹脂層６には、厚
さ５０μｍのポリオレフィンが用いられている。

スタッドボルト２は、溶接チップ１に保持されるねじ部
２ａと、積Ｎｍ板３に接合される接合部２ｂとから構成
されている。接合部２ｂは、ねじ部２ａの径よりも大と
なっており、半径方向に膨出する円板状に形成されてい
る。接合部２ｂの鋼板４との接合面には、第３図に示す
ように、鋼板４に向って突出する凸部２Ｃが形成されて
いる。

凸部２Ｃは、スタッドボルト２の軸心Ｘ上に位置してお
り、その形状は先端にいくにしたがって、先細りとなる
円錐状に形成されている。なお、凸部２ｃの形状は円錐
状に限定されることはなく、たとえば円柱、五角錐でも
よい。

凸部２ｃの高さは、溶接側の鋼板４の厚さの０．９倍か
ら鋼板４の厚さ十樹脂Ｎ６の厚さ＋（非溶接側の鋼板５
の厚さＸＩ／２）程度が好ましい。その理由は、溶接側
の鋼板４を樹脂層６に対して完全に開口させるためであ
り、かつ接合時に非溶接側の鋼板５の表面に段差が発生
するのを防止し、その品質を確保するためである。

凸部２Ｃが形成されるスタッドボルト２の接合面には、
凸部２Ｃから半径方向外方に延びる流路としての溝７が
形成されており、ａ７の終端は接合部２ｂの外周面に開
口している。溝７の断面形状は半円形を基本とするが、
三角形、四角形等としてもよい、溝７の流路断面積は、
樹脂層６の厚さの１０〜１００倍程度とすることが好ま
しい。その理由は、流路抵抗を少なくしアーク熱によっ
て体積膨張した溶融樹脂およびガスをほぼ完全にスタッ
ドボルト２の外部に逃がし、鋼板４．５の接合強度を高
めるためである。

つぎに、積層鋼板とスタッドボルトとの溶接方法につい
て説明する。

まず、第１図の（イ）に示すように、スタッドボルト２
の凸部２Ｃを積層鋼板３の鋼板４に接触させ、両者の間
に低電圧を印加させる。そして、直ちに鋼板４からスタ
ッドボルト２を離脱させ、両者の間にアークを発生させ
る。このアーク発生から一定時間経過すると、第１図の
（ロ）に示すように、溶接チップｌの移動によりスタッ
ドボルト２が鋼板４に押圧され、この状態でスタッドボ
ルト２と積層鋼板３との間に大電流が流され両者の接合
部が溶融される。

アークが発生している時点では、鋼板４はアーク熱によ
って著しく加熱され強度が小さくなっているので、スタ
ッドボルト２が綱板４に押圧された状態では、鋼板４に
スタッドボルト２の凸部２Ｃがくい込み、その先端は樹
脂層６に到達する。

つまり、鋼板４には凸部２Ｃの押正によって樹脂層６に
開口する逃がし六８が形成される。

樹脂層６はアーク熱によって溶融され、体積膨張してい
るので、凸部２Ｃによって逃がし穴８が形成されると、
溶融樹脂６ａは、この逃がし六８からスタッドボルト２
の溝７に流入し、溝７を介してスタッドボルト２の外部
に排出される。

そして、綱板４．５の間に樹脂がほとんどない状態で上
述の大電流により、スタッドボルト２と鋼板４との溶接
および鋼板４と鋼板５との溶接が行なわれる。溶接が終
了すると、第１図の（ハ）に示すように、スタッドボル
ト２から溶接チップｌが離脱される。なお、溶融樹脂６
ａが排出される鋼板４側は、製品となった際には裏面と
なり、外側からは見えなくなるので、外観上問題はなく
品質への影響はない。

つぎに、本発明の溶接方法によるスタッドボルトの接合
強度の実験結果を第４図を参照して説明する。

第４図は、スタッドボルト２と積層鋼板３との間に印加
された電圧と、スタッドボルト２と積層鋼板３の接合強
度との関係を示している。特定りは、板１’！１．２酊
の普通鋼板（ＳＣＰ２８）にスタッドボルトを溶接した
場合を示しており、特性Ｅは、２枚の仮Ｉ！０．６ｎの
鋼板の間に厚さ０．０５鶴の樹脂層を介装してなる積層
鋼板にスタッドボルトを従来の一般的なスタッド溶接に
より溶接した場合を示している。後述する特性Ａ、Ｂ、
Ｃは本発明の場合を示している。

特性Ａは、第１図に示す方法によって積層鋼板３にスタ
ッドボルト２を溶接した場合を示している。この場合、
凸部２Ｃの高さは０．６５鰭に設定され、溝７の半径は
ｌ鶴に設定されている。特性Ｂは、凸部２Ｃの高さを０
．５５ｍｍに設定し、溝７の大きさは特性Ａと同一にし
た場合を示している。特性Ｃは、凸部２Ｃの高さを０．
９５ｍに設定し、溝７は特性Ａと同一にした場合を示し
ている。

第４図に示すように、特性Ａは、同じ板厚の鋼板の場合
とほぼ同等の接合強度が得られ、しかもスタッドボルト
３が溶接されない鋼板５の表面も正常であった。特性Ｂ
の場合は、特性Ａに比べて接合強度が若干低下した。特
性Ｃでは、接合強度は特性Ａよりも特定電圧域で若干高
くなる傾向となるが、凸部２Ｃの高さを高くしたため、
スタッドボルト３が溶接されない鋼板５の表面がその分
だけ盛り上がるという現象を生じた。

このように、本発明では凸部２Ｃの高さを適宜設定する
ことにより、溶接作業時に特別な操作をすることなくア
ーク熱によって体積膨張した溶融樹脂を自然にスタッド
ボルト２の外部に排出することが可能となり、スタッド
ボルト３が位置する部分の鋼板４．５同士の接合強度が
高められる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の積層鋼板のスタッドボル
トの溶接方法によるときは、スタッド溶接時に、スタッ
ドボルトに形成された凸部の押圧によって鋼板に樹脂層
に開口する逃がし穴を形成し、溶融した樹脂層の樹脂を
スタッドボルトに形成された流路を介して外部に排出さ
せるようにしたので、スタッドボルトが位置する部位の
一対の鋼板同士をスタッド溶接時に溶着させることが可
能となる。したがって、スタッドボルトを２枚の鋼板と
接合させることができ、積層鋼板とスタッドボルトとの
接合強度を高めることができる。

また、本発明は一方向からの作業が可能であり、しかも
溶接作業時に特別な操作をすることなく溶融した樹脂を
排出させることが可能となるので、溶接作業能率を著し
く高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（イ）ないしくハ）は本発明における積層鋼板と
スタッドボルトとの溶接過程を示した断面図、 第２図は第１図（ロ）の側面図、 第３図は第１図（イ）におけるスタッドボルトの斜視図
、 第４図は本発明と従来方法におけるスタッドボルトと積
層鋼板との接合強度を示す特性図、である。 １・・・・・・溶接チップ ２・・・・・・スタッドボルト ２ｂ・・・・・・接合部 ２Ｃ・・・・・・凸部 ３・・・・・・積層鋼板 ４．５・・・・・・鋼板 ６・・・・・・樹脂層 ７・・・・・・流路（溝） ８・・・・・・逃がし穴

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、一対の鋼板の間に樹脂層を、介在させてなる積層鋼
   板に、スタッドボルトをスタッド溶接する方法において
   、前記スタッドボルトの前記鋼板との接合部に、前記鋼
   板の表面に向って突出する凸部を形成すると共に、該凸
   部から半径方向外方に延びる流路を形成し、スタッド溶
   接時に、前記鋼板にスタッドボルトの凸部の押圧によっ
   て前記樹脂層に開口する逃がし穴を形成し、溶融した前
   記樹脂層の樹脂を前記流路を介してスタッドボルトの外
   部に排出させることを特徴とする積層鋼板のスタッドボ
   ルト溶接方法。