JPH02155576A - 複合電極 - 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〕 本発明は通常、抵抗溶接に分類され、高融点金属または
合金に高電流を供給することにより高温度に発熱せしめ
、さらに高加圧力を付加して銅等からなるワークを溶接
（溶接中に溶融金属部ができないことから圧接、ヒユー
ジングあるいは拡散溶接と称する場合もある）する場合
や、鋼材を熱変形させて固定する熱かしめ法等に用いる
複合電極に関する。

〔従来の技術〕

従来、抵抗溶接用電極体は第４図に示されるように、高
融点金属または合金からなる電極１が調合金製の電極ホ
ルダー３に穿かれた穴内に嵌入され、その間隙がろう付
は部７によって固定されていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の電極体では上述のように、電極１を電極ホルダー
３にろう付けによって固定しているため、タングステン
等の高融点金属または合金からなる電極が、使用により
変形したり、酸化消耗した場合、電極１を電極ホルダー
３から取外して新しい電極１を取付ける際、ろう付けの
やり直しをするのに手間がかかり、またろう材を流し込
むための間隙をとるので、電極がこの間隙の範囲で動き
、電極の位置が狂いやすく、芯が出ないという問題点を
有するものであった。

上述の問題点を解決するために、本発明者らの一部は第
１図に示されるように、高融点金属または合金からなる
電極１を、銅合金製電極ホルダー３に着脱容易に取付け
られた中間体に、離脱不能に嵌入せしめ、これにより電
極の溶接荷重を電極端面と電極ホルダーとの当接面で受
けるようにした電極体を提案した（実開昭６２−１０２
５５１号）。

本発明は上記の電極体におけるより過酷な条件下におい
ても長寿命が得られる複合電極を提供することを目的と
するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、高融点金属または合金からなる電極と、銅合
金製電極ホルダーとを有する抵抗溶接用複合電極におい
て、電極が離脱不能に嵌入せしめられた中間体を電極ホ
ルダーに着脱容易に取付けるとともに電極押圧時の電極
の溶接荷重を電極端面と電極ホルダーとの当接面で受け
るように構成された複合電極における該中間体と電極と
の少くとも一方の面及び中間体と電極ホルダーとの間の
少くとも一方の面が貴金属めっき、好ましくは銀めっき
されていること、あるいは該電極がその先端部から中間
体に近づくにつれて径が徐々に太くなるように１７３５
以上、望ましくは１／１５以上のテーパを有すること、
そしてこれら複合電極の電極ホルダー及び中間体として
ベリリウム銅合金又はアルミナ分散強化銅のような強度
、耐熱性の大きい銅合金を用いることを特徴とするもの
である。

〔作　　用〕

このような本発明は、過酷な条件下において長寿命を保
持せしめるには、電極の過度の発熱を回避するばよいこ
とを知見したことに基づくものである。

第２図は本発明一実施例の複合電極により溝がほられた
銅材９の溝内に銅より線８を充填し、これを抵抗溶接す
る場合を示しており、第３図は本発明に用いられる電極
１の外形を示すものである。これら第２図および第３図
において、電極先端部ａはジュール熱による発熱を被加
工材に与える役割をもつとともに被加工材から熱を奪わ
れる。一方、電極中間部すにはジュール熱が発生し高温
となり、この熱は熱伝導によりａ部またはＣ部に伝えら
れる。電極基部Ｃはジュール熱により発熱するが、この
熱は中間体２および電俺ホルダー３に伝えられる。この
ように、電極の最も加熱しやすい部位は電極中間部すで
ある。

本発明では中間体２と電極１との少くとも一方の面及び
中間体２と電極ホルダー３との少くとも一方の面に貴金
属めっき、好ましくは銀めっきを施すようにする。好ま
しくは中間体２の電極１及び電極ホルダー３の接合面に
銀めっきをするようにする。なお、この銀めっきは中間
体２の全面に施してよいことは勿論である。このように
中間体に銀めっきを施すことにより、中間体は高温とな
った電極と接しても実質的に表面酸化することなく、中
間体と電極あるいは中間体とホルダー間の接触抵抗は増
加しにくくなる。しかも銀めっき層は電気抵抗も低いの
で。

銀めっき層を伝わって電極の熱は中間体２および電極ホ
ルダー３へ放散され、ｆｉｌ　ｔｌの過熱が防止されて
寿命が伸びる。なお１本発明において、電極１と中間体
２のテーパ面及びテーパ受面により接触表面積が増し、
この点からも電極１の熱が中間体から逃げやすくなる。

これら貴金属（Ａｕ等）、なかんずく銀めっきを施さな
いと、中間体２の内外周に溶接時に高温となることによ
る酸化膜が形成され、抵抗となってしまう。

この抵抗部分で発熱が生ずると電極１の熱が中間体２に
逃げにくくなってしまう。なお、中間体２の材質自体が
酸化膜の発生を防止し、かつ熱伝導率がよいもの（例え
ばＡｕ等）であれば銀めっきをする必要はない。しかし
銀めっきすることは、銀めっきの方が例えば金めつきに
比べて１強度的に強く、中間体２からはがれにくいため
である。

また電極先端部の径はワークの形状から自ずから決まる
。しかも電極先端部は溶接に必要な熱を供給する発熱体
に相当し、電極基部は発熱体の担体であり高温であるこ
とを要しない。この意味でも先端部の径を細くして発熱
しやすくし、基部の径を太くして発熱をおさえるとよい
。

しかも本発明では電極の中間体より外方へ突出した部位
の電極直径を先端部を最も細くシ、中間体２の近づくに
つれて太くしているので、電極す部に発生したジュール
熱がｂ部での断面積の増大に伴ってｂ部から０部へ熱伝
導が行なわれやすくなり、電極ホルダー３あるいは中間
体２への熱放散が起りやすくなる。このように電極直径
を先端部を細くし、中間体２に近づくにつれ太くすれば
、発熱が基本的には必要がない部位の発熱の程度がおさ
えられ、しかも発生した熱の放散は促進されるので、電
極の過熱が防止されるとともに強度が向上し、結果とし
て電極の変形がおこりに＜＜、寿命がのびる。

さらに１本発明において、電極１からの溶接荷重を電極
１の端面と電極ホルダー３の当接面で受けるように構成
されているため、電極ホルダー３が硬くないと、溶接時
の押圧力で、電極１が電極ホルダー３側にめり込んでし
まう。このぬり込みが発生すると、電極１と中間体２と
の間に隙間が発生してしまい、抵抗となって電極１の熱
が逃げにくくなってしまう。また、電極１と中間体２と
の間に隙間が発生すると、中間体２が電極ホルダー３か
ら抜けやすくなってしまう。以上より電極ホルダー３の
材質を硬くする必要性がある。また電極ホルダー３の材
質は電流を流す特性と、かつ熱を伝導する特性も必要で
ある。従って、電極ホルダー３としてはベリリウム銅合
金又はアルミナ分散強化銅を用いることが有益である。

また、中間体２については、電極１の押圧力を直接受け
るものではないから、電極ホルダー３の材質と全く同様
にする必要はなく、むしろ高温の電極に接する関係上、
耐熱性が優れている必要がある。この意味からも中間体
２はベリリウム銅合金又はアルミナ分散強化銅、あるい
は従来の電極ホルダーに利用されていたクロム銅等が利
用できる。ただし、中間体２を何度も使用するとなると
、中間体２の締め付けによるねじ部の損傷を少くするた
めに、硬い材質がよいことはいうまでもない。

以下に本発明の実施例を示す第２図および第３図を参照
してさらに詳細に説明する。

第２図において、電極１は中間体２に嵌入されており、
この中間体２は電極ホルダー３と着脱可能なように螺合
されている。そして電極１の端面は平面に仕上げられ、
この平面と当接する電極ホルダーの３の部分も平面に仕
上げられ、電極１の先端から加えられる抑圧をこれら当
接面で受けるようになされている。電極１と中間体２と
は電極１の中間体２内に嵌入される部分が端部にいくに
従って径が大きくなるテーパ面４をなし、中間体２にこ
のｆｆ１ｔＩテ一パ面４に対応するテーパ面が設けられ
、中間体２を電極ホルダー３にネジ部５によって螺合し
た場合に電極１が中間体２から離脱不能とされる。また
中間体２には約２μの銀めっきが全体になされている。

なお、第２図において中間体２の表面には１対の切り欠
き部２１が形成されている。これら切り欠き部２１は治
具を挿入して中間体２を回転させるためのものである。

第３図は、電極１の外形を示し、中間体２のテーパ面と
対応するテーパ面４の先端、すなわち中間体２より外方
へ突出する部分には先端から中間体２へ向うに従って径
が大きくなるテーパ面６が形成されている。このテーパ
面６はそのテーバが１／３５以上、好ましくは１／１５
以上とされる６テーパ而６のテーパが１／３５未満では
前述したｂ部でのジュール熱のＣ部への熱伝達が十分で
なくなり１強度の向上効果が十分でなくなる。

本発明における電極１の材質としては純タングステン、
純モリブデン、タングステンに銅やニッケルなどを少量
添加したヘビーメタル、銅タングステン合金、銀タング
ステン合金、銅タングステンカーバイド合金等、この種
の溶接に一般的に用いられている高融点で電気伝導率が
５〜６０％ｌＡＣ３である金属を用いればよい。

また中間体２および電極ホルダー３には前述したように
電気伝導率がすぐれ望ましくは耐熱性にもすぐれたクロ
ム銅、アルミナ分散強化銅、ベリリウム銅等の銅および
銅合金が適し、特に電極ホルダー及び中間体には前述の
ように強度および耐熱性にすぐれたベリリウム銅（低ベ
リリウム鋼、ニッケル又はコバルトベリリウム合金）又
はアルミナ分散強化銅を用いることが望ましい。

上記した如き本発明に係る実施例複合電極の欠け、変形
等による電極寿命を検べるため、第１表に示すような比
較例を含む試料１〜６を作製した。そして、溶接試験と
しては、 電極：上電極・・・試料１〜６ 下電極・・・フラット電極 被溶接体：純銅製ブスバーに幅２ｍ＋ｎ、深さ３．２ｍ
ｍの溝を堀り、その中 に１　、８ｍｍφの銅単線を２本埋 め込んだもの、 溶接条件：電流・・・３０００　Ａ 加圧力・・・３００ｋｇ とした。得られた結果を第１表に示す。

ここで１本発明に係る複合電極をモータ回転子のヒユー
ジングに用いた具体例を第５図に示す。この第５図にお
いて、１０は被覆銅線、１１は鋼材をそれぞれ示す。こ
のように、本発明は発電機やモータ、スタータ等の回転
子に巻いた銅線コイルを整流子に溶接する際等の銅線の
溶接に好適であり、その他正確な芯出しが要求され。

あるいは特に高温、高圧の溶接条件下で行われる抵抗溶
接全般に使用できる。

〔発明の効果〕

以上のような本発明によれば、電極の取付けおよび取外
しが極めて簡単に行え、芯出しも正確に行え、しかも寿
命が長く、工業的に極めて有用な複合電極が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は先に提案した複合電極の一例を示す断面図であ
る。 第２図は本発明の一実施例を示し、具体的に使用してい
る場合の断面図である。 第３図は本発明に係る電極の一例を示す外形説明図であ
る。 第４図は従来の電極体を示す断面図である。 第５図は本発明に係る複合電極をモータ回転子のヒユー
ジングに具体的に適用した場合の斜視説明図である。 １・・・電極　　　　　　　２・・・中間体３・・・電
極ホルダー　　　４・・・テーパ面５・・・ネジ部　　
　　　　６・・・テーパ面７・・・ろう付は部　　　　
８・・・銅より線９・・・溝がほられた銅材　１ｏ・・
・被覆銅線１１・・・鋼材

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、高融点金属または合金からなる電極と、銅合金製電
   極ホルダーとを有する抵抗溶接用複合電極において、電
   極が離脱不能に嵌入せしめられた中間体を電極ホルダー
   に着脱容易に取付けるとともに電極押圧時の電極の溶接
   荷重を電極端面と電極ホルダーとの当接面で受けるよう
   に構成され、該中間体と電極との少くとも一方の面およ
   び中間体と電極ホルダーとの少くとも一方の面が貴金属
   めっきされていることを特徴とする複合電極。 ２、高融点金属または合金からなる電極と、銅合金製電
   極ホルダーとを有する抵抗溶接用複合電極において、電
   極が離脱不能に嵌入せしめられた中間体を電極ホルダー
   に着脱容易に取付けるとともに電極押圧時の電極の溶接
   荷重を電極端面と電極ホルダーとの当接面で受けるよう
   に構成され、該中間体より外方に突出した部分の高融点
   金属または合金からなる電極の直径を先端部を最も細く
   し中間体に近づくにつれて太くし、そのテーパを１／３
   ５以上にとることを特徴とする複合電極。 ３、前記電極ホルダーがベリリウム銅合金又はアルミナ
   分散強化銅からなることを特徴とする請求項１または２
   記載の複合電極。 ４、前記中間体がベリリウム銅合金又はアルミナ分散強
   化銅からなることを特徴とする請求項１または２記載の
   複合電極。