JPH05508809A - 点溶接継手の品質検査方法と装置 - 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】 点溶接継手の品質検査方法と装置 この発明は、少なくとも一つの第１の金属から成り相互に溶接しようとする部品 と接触させることができ第２の金属から成る電極を用いて実施される点溶接継手 の品質検査方法に間する。

点溶接は例えば自動車工業におけるように、金属製部品特に板部品を相互に結合 すべきような場合にしばしば使用される。特に点溶接継手が構成部品の仮止めの ために用いられるのではなく構成部品間の最終的な結合となるときには、点溶接 継手が運転負荷に耐えることができることを保証しなければならない。電極下で の十分な熱発生と溶融部の大きさがこの種の溶接点の品質に対して極めて重要で ある０例えば溶接電流が側路を経て流れると、このことは不十分な強度を有する いわゆるコールドラップを招（おそれがある。特に自動化された製造方法の進展 につれて、（例久ばＸ線又は超音波による）それ自体可能であり通常材料検査の ために用いられる方法よりも少ない時間的及び装置的負担により実施できるよう な、点溶接の品質検査の必要性が生じている。この種の溶接継手の強制的な引き はがしによる抜き取り検査を実施することが知られている。

この発明の課題は、それぞれ個々に行われた溶接のほぼ同時とも言える直後に少 ない負担で実施できる点溶接のための非破壊検査方法である。更にこの方法を溶 接個所のすぐそばで高感度の測定器を使用せずに済ませようとするものである。

また方法を実施するための装置を提供しようとするものである。

この課題の解決は、溶接点に溶接の実施後の所定の時間中に主として生じる温度 が、部品の間に又は電極に溶接により誘起される熱起電力の測定によりめられ、 測定された温度下降の経過が品質評価の根拠にされ、その際温度値の曲線はその 下降が速いほどかつ直線からそれるほど、品質が一層悪いと見なされることによ り行われる。

溶接電流は溶接の終了後に遮断され、そして異なる金属から成る電極及び加工物 自体が熱電対として動く、そのとき誘起される電圧は用いられた金属に２じて異 なり、（場合によってはクロム及びジルコニウムを添加した）銅電極を用いた鋼 （すなわち鉄）部品の溶接の特に考慮中の場合には、溶接個所がこの時点でなお 有する温度１００に当たり約１ｍＶである。電極間の材料が十分に融解されて満 足すべき溶接継手が実現されると、多量の融解された金属が比較的ゆっくりと特 に連続的に冷却される。すなわち温度曲線の形状はほぼ直線である。特に凝固熱 が解放される温度領域において上に向かう曲線の湾曲を予想することができる。

これに比べて結合しようとする部品の周囲の固体のままであった領域での温度下 降の影響は弱い、これに反して融解が起こらないゆえに全く結合が実現していな いならば、そのときはやはり凝固熱の解放が起こらないために温度下降の遅延が 起こり得す、温度下降は一層急速になりかつもっと放物線形になる。これらの両 方の極端な場合の間には、部品の部分的にすぎない融解を相互に反映する任意の 数の温度下降曲線が存在することになる。どのような限界以下で当該溶接継手を 受け入れ難いと見なすかは当業者の意向による。そしてその結果として品質保証 のために講じるべき措置（溶接の繰り返し又は不良品としての加工物の選別排除 ）を、当業者によく知られているように自動化して行うこともできる。その際熱 起電力の検出のために必要な測定器を溶接個所から離して配置し、高い温度、蒸 気などによりそこで生じる負荷から引き離すことができる。品質の評価尺度とし てＭＴ、・　（ｔＩ　−ｔｏ　）／　（Ｔｏ　−ＴＩ　）の形成の結果を用いる ことができ、ここでＴ、は溶接後の第１の時点ｔ０で測定された温度を意味し、 Ｔ、は第２の時点ｔ１で測定された温度を意味する。（ｔＩ−ｔｏ）に対する有 利な値は実験的にめることができ、典型的には約２５ｍ５とすることができる。

この発明に基づく方法の一実施態様は、それ自体知らＲた方法で溶接中に測定さ れた溶接電圧Ｕ及び溶接電流工の値が、測定された温度下降の経過と関連づけて 品質評価の根拠にされるということにある。供給された電力Ｐ＝ＵＸＩ　（直流 に対して）を計算装置中に記憶し続いて新たに測定された温度値と相関させるこ とができ、その際ここても例えば種々の板厚又は材料チャージに対して許容でき ると見なされる商（Ｔ、−ＴＩ　）／ｐに対する限界値を、実験的方法に基づき 決定することができる。

低い商は（例えば加工物表面上の酸化膜又は汚れのために）１！４極と加工物と の間の通電が妨げられたことを示唆する。

部品の相反する面上に向かい合って宜かれ同時に部品と接触する二つの電極を用 いて実施される虜用の方法に対しては、この発明の別の実施態様に基づき温度が 別々に各電極で測定された電圧の間の平均値からめられる。それにより例えば鉄 表面上の寄生熱起電力及び測定中に遮断された溶接電流の偶発的な小さい漏れ電 流を相殺することができる。

前記方法の実施のために適した装置は主として、相互に溶接しようとする部品と 溶接電極との間に接続可能な少なくとも一つの電圧計、溶接工程の終了の際に信 号を送出するトリガ回路、溶接工程の終了の信号の送出後に少なくとも一つの所 定期間の開始及び終了を表示するタイマ、及び所定期間の開始と終了との間で起 こった電圧計の指示下降の表示装置から成る。

この発明の一実施例が図面に示され、しかも、第１図は方法の実施のために選定 された装置を、第２図は品質評価を可能にする典型的な線図を、第３図は信号の 評価のために用いられる装置のブロック線図を示す。

２枚の鋼板１，２は、二つのｆｌＡ’４極３．４を向かい合わせに１いて押し付 けられた板１．２と接触させるという方法で、点溶接により相互に結合される。

接触に続いてこれらの板は公知の溶接電源９により電流、多くの場合直流を供給 され、このことは溶接個所５の加熱そして最後に融解をもたらし、それにより板 １．２は永続的に相互に結合される。溶接電流の強さは電流計６により測定され 、電圧は二つの電圧計７．８により測定される。溶接工程の終了後に、この目的 のために測定領域切り換久装置を備えるのが合目的的である電圧計７．８は、一 端をそれぞれ電極３．４のうちの一つに、また他端を板１．２に接続される。

成る速度でまずゆっくりと下降する溶接個所５の温度により板１．２と電極３． ４との間には熱起電力が誘起され、この熱起電力は異なるしかしながら少なくと も二つの時点ｔ。＋　ｔＩで電圧計７．８により測定される。多数の時点で測定 されるならば、第２図に示すように個々の溶接工程に対してそれぞれ温度下降の 曲線を描（ことができ、これらの曲線のうちここには三つが例と見なされ符号Ｇ （良好なものに対し）、Ｍ（並のものに対し）及びＳ（不良のものに対し）によ り示されている。図から分かるように曲線Ｇの形状はほぼ直線である。中央の時 間領域ではこの曲線は上に向かう僅かな湾曲を示し、この湾曲は右上方に示され たような連続する十分に満足な溶接個所５のこの温度領域で豊富に解放される凝 固熱のために起こる温度下降の遅延に帰することができる。曲線Ｓはこの特徴を 示さないので、少なくとも左下方に示すように非常に不十分な、場合によっては 全く不良な溶接継手と推定でき、取り分は曲線はほぼ放物線形の形状を有する。

このことは確かに加熱はされたがしかし融解には至らなかった板部分の最初は速 やかなそして緩慢になる冷却が存在することを示唆する。曲線Ｍ自体はどうやら やっと許容できると見なされる溶接の下限を定める。その形状は外部のパラメー タ、例えば設計の際に溶接点の数及び大きさに基づき計算された安全性を考慮し て決定される。ここに提案された方法は欠陥溶接が必ず発見されることを保証す るので、（例えば溶接が完全な場合に元来必要でない補助的な溶接点の形での） 加工物の設計の際に設けられる安全性を低減することができ、このことはかなり の節約をもたらすことができる。線図の相応の個所で種々の曲線の広がりができ るだけ大きいように第２の時点を定めるときには、実際の目的に対してはしばし ばただ二つの時点での温度測定で十分である。更に測定された温度が溶接工程の 際に消費された電力に比べて低過ぎると、同様に溶接が不完全であることに由来 するおそれがある。測定された温度は必要な場合に公知の方法で一定の基準温度 例えば大気温度と関連づけることができる（図示されていない）。

溶接工程の終了後に電流計６により測定された溶接１４流がゼロに低下すると、 このことは溶接点の品質を検査する測定の開始のためのトリガ信号として働く。

この信号は増幅されかつ整流される。必要な場合には、例久ば単相交流の半波だ けで溶接されるときには、周波数倍増も行われる。その後に本来の評価ユニット となるように接点開離が行われる。ピーク検出器は装置の運転開始の初めに当た り、一般に利用可能な溶接工程が行われるときに下限となる電圧しきい値の高さ を確定する。この値は種々の溶接パラメータへの適合のために消去し改めて構薬 することができる５電圧計７．８に由来する入力信号が同様に増幅され、寄生法 号の抑制のために分離される。トリガ信号ばかりでなく本来の測定信号も最後に データ処理装置中へ到達し、この装置の中で信号は溶接電流、溶接時間、個々の 測定値の検出の間に経過した期間の数及び長さのような種々の記憶されたパラメ ータと相関させられる。そして評価の結果を第２図に示すように適当な方法で表 示することができる。

ＩＧ　１ 第３図 要約書 自動加工で例えば自動車工業で用いるのに適しそれ自体同様に自動化可能である ような、実行された点溶接継手の品質評価方法は、溶接直後の時点（ｔｏ）及び 少なくとも一つの別の時点（ｔ、）で電極（３，４）と溶接すべき部品（１，２ ）との間に誘起された熱起電力（Ｕ）が測定されるということにある。これらの 熱起電力は溶接点（５）になお生じる温度（Ｔ、又はＴ、）に関する情報を与久 る。商Ｔ０・　（ｔｌ　−ｔｏ　）　／　（Ｔｏ　−７１）が前もって実験的に めることができるしきい値以下ならば、溶接継手の不十分な強度（いわゆる「コ ールドラップ」）を予想しなければならない、方法の実施のために適した装置が 同様に記載されている。

第２図 国際調査報告

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．少なくとも一つの第１の金属から成り相互に溶接しようとする部品（１、２ ）と接触させることができ第２の金属から成る電極（３、４）を用いて実施され る点溶接継手（５）の品質検査方法において、溶接点（５）に溶接実施後の所定 時間中に生じる温度が、部品（１、２）の間に又は電極（３、４）に溶接により 誘起された熱起電力の測定により求められ、測定された温度下降の経過が品質評 価の根拠にされ、その際温度値の曲線はその下降が速いほどかつ直線からそれる ほど、品質が一層悪いと見なされることを特徴とする点溶接継手の品質検査方法 。
2. ２．それ自体知られた方法で溶接中に測定された溶接電圧（Ｕ）と溶接電流（Ｉ ）の値が、測定された温度下降の経過と関連づけられて品質評価の根拠とされ、 その際測定された温度下降と供給された電力（Ｐ）との商が小さいほど品質が一 層悪いと見なされることを特徴とする請求の範囲１記載の方法。
3. ３．部品（１、２）の相反する面上に向かい合って置かれ同時にこれらの面と接 触する二つの電極（３、４）を用いて実施され、温度が別々に各電極（３、４） で測定された電圧（Ｕ）の間の平均値から求められることを特徴とする請求の範 囲１又は２記載の方法。
4. ４．ａ）相互に結合しようとする部品（１、２）と溶接電極（３、４）との間に 接続された少なくとも一つの電圧計（７、８）と、ｂ）溶接工程の終了の際に信 号を送出するトリガ回路と、ｃ）溶接工程の終了の信号送出後に少なくとも一つ の所定期間（ｔ１−ｔ０）の開始及び終了を知らせるタイマと、 ｄ）所定の期間の開始と終了の間に起こった電圧計（７、８）の指示下降の表示 装置と から成ることを特徴とする請求の範囲１ないし３の一つに記載の方法を実施する ための装置。