JPH02280975A - 抵抗溶接用プロジェクションおよびプロジェクション溶接方法 - 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〕 この発明は、絶縁膜を有する２枚の金属板材を重ね合わ
せて抵抗溶接するための抵抗溶接用プロジェクションお
よびプロジェクション溶接方法に関するものである。

（従来の技術） 第８図は、例えば文献「重ね抵抗溶接」、株式会社産報
発行、１９７１年８月１５日、２０１〜２０５頁に記載
されている従来のプロジェクション溶接方法を示すもの
で、例えば家電製品の筐体の組立等に用いられる。図中
、（１ａ）はリング状のプロジェクション（２）が設け
られた第１の金属板材で、例えば軟鋼板による裏板、（
ｌｂ）はプロジェクションのない相手側の第２の金属板
材で、例えば軟鋼板による表板、（ｌｄ）は意匠性を有
するポリ塩化ビニール等の絶縁膜、（３ａ）、（３ｂ）
はプロジェクション（２）を介し裏板（１ａ）と表板（
ｌｂ）とに通電するための一対の電極、（４）　はこれ
ら一対の電極（３ａ）、（３ｂ）と電気的に接続されて
いる溶接電源で、例えば市販の単相交流電源やコンデン
サ電源が用いられる。（５）　は架台である。

第９図（ａ）〜（Ｃ）は、従来のプロジェクション溶接
方法における接合の進行過程を示す説明図であり、図中
、（６）はジュール発熱を生じさせる電流が流れる電流
路、（７）はジュール発熱により形成されたナゲツト（
接合）部である。

従来のプロジェクション溶接方法は上記のように構成さ
れ、裏板（１ａ）と表板（１ｂ）との間に、図示しない
電極により所定の加圧力を加えつつ電流を流すと、電流
は、裏板（ｌａ）、プロジェクション（２）および表板
（ｌｂ）を流れるが、プロジェクション（２）で電流が
集中するため、この近傍のみジュール発熱する。この発
熱の結果、軟化したプロジェクション（２）は圧潰し、
電流路（６）の拡がりとともに接合部であるナゲツト部
（７）が拡大し、両金属板材（ｌａ）、（ｌｂ）が強固
に接合される。

〔発明が解決しようとする課題　〕

上記のような従来のプロジェクション溶接方法では、第
９図（ａ）〜（Ｃ）に示すように、プロジェクション（
２）を有する裏板（１ａ）に絶縁膜がない場合には、良
好なプロジェクション溶接が可能であるが、第１Ｏ図（
ａ）〜（Ｃ）に示すように、塗装工程の省略や意匠性の
向上を目途して、裏板（１ａ）の片面にも絶縁ＤＩ　（
ＩＣ）が設けられている場合には、通電路（６）を確保
するため、エメリベーパ等を用いて絶縁膜（ＩＣ）を除
去する必要がある。

すなわち、第１０図（ａ）〜（ｃ）　に示すように絶縁
１１ｉ　（ＩＣ）を除去しないでプロジェクション溶接
を行なった場合、初期の通電路（金属同士の接触）はか
ろうじて確保されるが、通電によりプロジェクション（
２）の先端が加熱・圧潰し始めると、絶縁膜（ｌｃ）は
接合界面から排出されることなく残存するため、通電路
（６）は拡がらずに制限されたままとなる。この結果、
ナゲツト部（７）が拡大できず、ナゲツト部（７）の加
熱により爆飛が生じ、接合部が安定に形成されないとい
う課題がある。また、爆飛が生じないように電流を制限
した場合には、充分な接合強度が得られないという課題
がある。

そこで従来は、絶縁膜（ｌｃ）をエメリベーパ等を用い
て機械的に除去し、通電路（６）を確保するようにして
いるが、この方法では、絶縁膜（ｌｃ）や鋼板の粉が発
生するため、粉を処理する必要があり、作業環境が悪化
するとともに、自動化が困難であるという課題がある。

また、機械的に除去するという方法を採るため、絶縁膜
（ＩＣ）のみを選択的に除去することが困難で、どうし
ても裏板（ｌａ）も同時に除去してしまい、耐蝕性、意
匠性等の面でも課題がある。

この発明は係る課題を解決するためになされたもので、
絶縁膜の除去を行なうことなく安定な接合を達成でき、
かつ意匠性を損なうことがない抵抗溶接用プロジェクシ
ョンおよびプロジェクション溶接方法を得ることを目的
とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明の第１の発明に係る抵抗溶接用プロジェクショ
ンは、少なくとも片面に絶縁膜を有する第１、第２の金
属板材を重ねて抵抗溶接するためのプロジェクションで
あって、上記プロジェクションは、第１金属板材に孔穿
は加工を施すとともに、その孔の周縁部を、絶縁膜を巻
き込むように外側に曲げ加工し１５．前記孔内周の裸鋼
板面または通電・加圧のための電極が接触する第１金属
板材表面が、第２金属板材との初期接触部となるように
形成したものである。

また、この発明の第２の発明に係るプロジェクション溶
接方法は、少なくとも片面に絶縁膜を有する第１、第２
の金属板材を重ねて抵抗溶接するプロジェクション溶接
方法において、そのプロジェクションを、第１金属板材
に穿けられた孔の周縁部を、絶縁膜を巻き込むように外
側に曲げ加工して、前記孔内周の裸鋼板面と通電・加圧
のための電極が接触する第１金属板材表面との交線部が
、第２金属板材との初期接触部となるように形成し、こ
のプロジェクションを介し上記両金属板材を加圧すると
ともに、上記プロジェクションに、波高時間が５ｓ＋ｓ
未満の電流を通電して接合するようにしたものである。

ｆ作用〕 この発明の第１の発明においては、第１金属板材に孔穿
は加工を施すとともに、その孔の周縁部を、絶縁膜を巻
き込むように外側に曲げ加工してプロジェクションが形
成される。このため、前記孔内周の裸鋼板面または通電
・加圧のための電極が接触する第１金属板表面が、第２
金属板材との初期接触部となり、絶縁膜の除去が不要と
なる。

また、この発明の第２の発明においては、第１金属°板
材に穿けられた孔の周縁部を、絶縁膜を巻き込むように
外側に曲げ加工してプロジェクションを形成し、孔内周
の裸鋼板面と通電・加圧のための電極が接触する第１金
属板材表面との交線部が、第２金属板材との初期接触部
となるようにしている。すなわち、初期接触部を微小面
積とし、この部分に極短時間通電して接合が行なわれる
。

このため、安定かつ意匠性を損なうことのない溶接が可
能となる。

〔実施例〕

第１図および第２図は、この発明の第１実施例を示すも
ので、図中、第８図〜第１０図（ａ）〜（Ｃ）と同一符
号は同−又は相当部分を示す、（８）は孔穿は加工によ
り形成された孔内周の裸鋼板面で、従来と同様の金型を
用いた打ち抜きゃエツチング等により形成される。（９
）は電極と接触する側の裏板（ｌａ）の表面で、上記孔
の周縁部を、絶縁膜（Ｉｃ）を巻き込むように外側に曲
げ加工することによりプロジェクション（２）として形
成される。

（ｈ）はプロジェクション（２）の高さ、（「）　はプ
ロジェクション（２）の中心から表板（１ｂ）との初期
接触点までの距離である。

上記のように構成されたプロジェクションにおいて、溶
接の際の接合の進行過程は、第３図（ａ）〜（ｃ）に示
すようになる。すなわち、先ず両金属板材（ｌａ）、（
ｌｂ）をリング状のプロジェクション（２）を介し加圧
した後、電流を流すと、電流路（６）は、裏板（１ａ）
からリング状をなす接触部を通って表板（ｌｂ）に形成
される。その後、リング状の接触部が電流集中のためジ
ュール熱により軟化・溶融すると、プロジェクション（
２）は、圧潰を伴いながらその接触部が裏板（１ａ）の
表面（９）上を拡がる。この際、絶縁膜（ｌｃ）は接合
に関与しないため、接合性を劣化させることはない。そ
して、最終的には、薄い溶接ナゲツト部（７）が形成さ
れ、充分な接合面積、すなわち、接合強度の溶接継手が
得られる。

ところで、プロジェクション（２）の高さ（ｈ）は、裏
板（ｌａ）の板厚の１倍から２倍程度の範囲が好ましい
。すなわち、上記第１実施例では、最低裏板（１ａ）の
厚さ以上の高さ（ｈ）のプロジェクション（２）が確保
されることになるが、高さ（ｈ）を、裏板（ｌａ）の板
厚の２倍以上と大きくした場合には、接合中の′ｖＸ８
ｉ変位量が大きくなるため、接合が不安定となり易く、
プロジェクション（２）の高さ（ｈ）は、必要以上に高
くしないほうがよい。

また、上記第１実施例では、半径（「）のプロジェクシ
ョン（２）を用いるものとしているが、船釣な接合部の
場合には、接合強さに方向性がないので使い勝手が良い
、しかし、ある一定方向からの応力に対してのみ強さを
持つ必要があるような接合の場合には、楕円や長方形等
のプロジェクションを用いるようにすればよく、この場
合にも同様の効果が期待できる。半径（ｒ）の値は、必
要とされる接合強さに応じて決定することになるが、小
さ過ぎると加工が困難であり、また大き過ぎると、片当
り等による電流分布にバラ付きが生じるため、適当な値
に決定する必要がある。

第４図は、この発明の第２実施例を示すもので、裏板（
ｌａ）のプロジェクション（２）が形成されている部分
に凹状加工部（１０）を設けるようにしたものである。

すなわち、前記第１実施例のプロジェクション（２）の
場合、接合終了後においても、両金属板材（１ａ）、（
ｌｂ）の間に隙間が残存することになるため、外観上好
ましくない。ところが、この実施例の場合には、プロジ
ェクション（２）の部分に凹状加工部（１０）を設けて
プロジェクション（２）の実質的な高さ（ｈ）を小さな
値としているので、上述のような不具合はない。

なお、この実施例のプロジェクション（２）の高さ（ｈ
）は、０．１ｓ■から裏板（ｌａ）の板厚程度までの範
囲とすることが好ましい。すなわち、０．１ｍｍ以下で
は、接合終了前にプロジェクション（２）が圧潰してし
まい、溶接ナゲツト部（７）　に加圧力が加わらなくな
る結果、爆飛するおそれがあるので好ましくなく、また
、裏板（ｌａ）の板厚以上では、上記第１実施例と同様
の理由で好ましくない。

第５図は、この発明の第３実施例を示すもので、裏板（
１ａ）の表面（９）を表板（ｌｂ）との初期接触部とし
ている上記両実施例と異なり、孔内周の裸鋼板面（８）
を初期接触部として利用するようにしだものである。な
お、第５図に示す裸鋼板面（８）の形状は、湿式の化学
エツチング等の方法を用いることにより容易に得られ、
このようにしても、上記両実施例と同様の効果が期待で
きる。

第６図は、この発明の第４実施例を示すもので、裏板（
１ａ）に穿けらけた孔の周縁部を、絶縁膜（ｌｃ）を巻
き込むように外側に曲げ加工してプロジェクション（２
）を形成し、かつ孔内周の裸鋼板面（８）と通電・加圧
のための電極が接触する裏板（ｌａ）の表面（９）との
交線部（１１）が、表板（ｌｂ）との初期接触部となる
ようにしたものであり、この場合にも、上記各実施例と
同様の効果が期待できる。

ところで、絶縁膜（ｌｃ）、（ｌｄ）を有する金属板材
（ｌａ）、（ｔｂ）の溶接においては、発熱による絶縁
膜（ＩＣ）、（ｌｄ）のダメージをきらうことが多く、
従って、コンデンサ放電等を用い、短時間のうちに熱伝
導による熱の逃げを極力抑えて溶接を行なう方法が好ま
れる。

電流の波高時間が５ｍｓ未満と短い場合には、通電開始
時におけるプロジェクションの接触状態は、発熱量に大
きな影響を及ぼし、接触部がすぐに拡がってしまうよう
な形状のプロジェクションは好ましくない。すなわち、
上記第１、第２の両実施例のように、裏板（ｌａ）の表
面（９）を初期接触部としているプロジェクション（２
）の場合には、接触面が曲面であるためプロジェクショ
ン（２）が少し圧潰すると接触部は急激に拡がるが、一
方電流は、短時間通電特有の表皮効果やエツジ効果のた
めに拡がらずに局部的に流れてしまうため、均一な発熱
が生ぜず未接合部が残存するおそれがある。これに対し
て上記第４実施例のように、裸鋼板面（８）と表面（９
）との交線部（１１）を表板（ｌｂ）との初期接触部と
して利用する場合には、接触面がエツジであるため、エ
ツジ自体の角度や表板（ｌｂ）との接触角を変化させる
ことにより、発熱を安定にコントロールできるという効
果がある。又、電流波高時間が短くなればなるほど、表
皮効果やエツジ効果が顕著になるため、プロジェクショ
ン（２）の圧潰に伴って接合部が外側に拡がる方が、電
流の流れにとって好都合である。すなわち、接合部が内
側へ急激に拡がると、電流は外側ばかり流れるため、外
側だけが加熱され爆飛してしまう。

第７図は、縦軸に電流値、横軸に接触角αを取り、接触
角αの変化に伴う安定性を比較した特性図の一例である
。第７図からも明らかなように、接触角αが６０°を越
えると、安定範囲が急激に減少して爆飛し易くなり、又
接触角αが５°より小さいと、接合部が急激に拡がるた
め、大電流が必要となり、絶縁膜（ｌｄ）のダメージが
大きくなることが判る。このため、接触角αは、５°く
αく６０°の範囲が好ましい。

なお、上記各実施例では、鋼板の接合の場合について説
明したが、他の金属の接合にも同様に適用することがで
きる。

また、両面に絶縁膜を有する材料では、電極の当り面の
絶縁膜除去は、抵抗溶接を行なうためには最低限必要で
あるが、このとき形成された導電性表面を用いて上記プ
ロジェクション（２）を形成することにより、除去作業
を最低限にして、作業性の大幅な向上が上記各実施例と
同様に期待できる。

（発明の効果） 以上説明したように、この発明の第１の発明は、孔の周
縁部を、絶縁膜を巻き込むように外側に曲げ加工してプ
ロジェクションを形成し、孔内周の裸鋼板面または通電
・加圧のための電極が接触する第１金属板材表面が、第
２金属板材との初期接触部となるようにしているので、
絶縁膜を除去することなく接合を行なうことができる等
の効果がある。

また、この発明の第２の発明は、孔内周の裸鋼板面と通
電・加圧のための電極が接触する第１金属板材表面との
交線部が、第２金属板材との初期接触部となるようにプ
ロジェクションを形成し、このプロジェクションを介し
両金属板材を加圧するとともに、このプロジェクション
に波高時間が５ｍｓ未満の電流を通して接合するように
しているので、接合を安定させ、しかも意匠面にダメー
ジを与えることなく接合することができる等の効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例を示すプロジェクション
の構成図、第２図は第１図のＩＩ　−ＩＩ線断面図、第
３図（ａ）〜（ｃ）は上記実施例における溶接部の接合
進行過程を示す説明図、第４図はこの発明の第２実施例
を示す第２図相当図、第５図はこの発明の第３実施例を
示す第２図相当図、第６図はこの発明の第４実施例を示
す第２図相当図、第７図は接触角の・変化に伴う接合の
安定性の変化を示すグラフ、第８図は従来のプロジェク
ション溶接方法を示す構成図、第９図（ａ）〜（ｃ）は
従来方法の溶接における溶接部の接合進行過程を示す説
明図、第１θ図（ａ）〜（Ｃ）は片面に絶縁膜を有する
金属板材を用いた従来方法の溶接における溶接部の接合
進行過程を示す説明図である。 （ｌａ）・・・裏板（第１の金属板材）、（ｌｂ）・・
・表板（第２の金属板材）、（ｌｃ）　、　（ｌｄ）・
・・絶縁膜、（２）・・・プロジェクション、 （８）・・・裸鋼板面、 （９）・・・表面、 （１０）・・・凹状加工部、 （１１）・・・交線部。 なお、各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも片面に絶縁膜を有する第１、第２の金
   属板材を重ねて抵抗溶接するためのプロジェクションで
   あつて、上記プロジェクションは、第１金属板材に孔穿
   け加工を施すとともに、その孔の周縁部を、絶縁膜を巻
   き込むように外側に曲げ加工し、前記孔内周の裸鋼板面
   または通電・加圧のための電極が接触する第１金属板材
   表面が、第２金属板材との初期接触部となるように形成
   されていることを特徴とする抵抗溶接用プロジェクショ
   ン。
2. （２）少なくとも片面に絶縁膜を有する第１、第２の金
   属板材を重ねて抵抗溶接するプロジェクション溶接方法
   において、そのプロジェクションを、第１金属板材に穿
   けられた孔の周縁部を、絶縁膜を巻き込むように外側に
   曲げ加工して、前記孔内周の裸鋼板面と通電・加圧のた
   めの電極が接触する第１金属板材表面との交線部が、第
   ２金属板材との初期接触部となるように形成し、このプ
   ロジェクションを介し上記両金属板材を加圧するととも
   に、上記プロジェクションに、波高時間が５ｍｓ未満の
   電流を通電して接合することを特徴とするプロジェクシ
   ョン溶接方法。