JPH06262370A - 低電気抵抗性金属部材の抵抗溶接方法 - Google Patents

低電気抵抗性金属部材の抵抗溶接方法

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JPH06262370A
JPH06262370A JP5049625A JP4962593A JPH06262370A JP H06262370 A JPH06262370 A JP H06262370A JP 5049625 A JP5049625 A JP 5049625A JP 4962593 A JP4962593 A JP 4962593A JP H06262370 A JPH06262370 A JP H06262370A
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JP
Japan
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resistance
ribbon
solid solution
welding
metal member
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Application number
JP5049625A
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English (en)
Inventor
Shinji Okabe
伸治 岡部
Takashi Iwasa
孝 岩佐
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Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 2枚のAl系圧延板をスポット溶接するに当
り、低電流化を図る。 【構成】 2枚のAl系圧延板1,2の被溶接部3,4
間にAl系過飽和固溶体リボン51 よりなる発熱部材を
介在させ、次いで両板1,2を一対の電極チップ6,7
を用いてスポット溶接する。リボン51 はAl系圧延板
1,2に比べて比抵抗が非常に高いので、被溶接部3,
4の発熱効率を十分に高めて低電流化を達成することが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は低電気抵抗性金属部材の
抵抗溶接方法、特に、同材種の低電気抵抗性金属部材を
抵抗溶接する方法の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】低電気抵抗性金属部材であるAl系圧延
板は電気抵抗が低いだけでなく熱伝導性も高いため、そ
れらAl系圧延板相互間をスポット溶接する場合には、
被溶接部を昇温するために大電流を必要とする。
【0003】そこで、従来は、低電流化を図るため、A
l系圧延板の被溶接部相互間にそのAl系圧延板よりも
高い電気抵抗を持つAl系発熱部材を介在させている
(例えば、特開昭63−278679号公報参照)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
発熱部材は平衡状態の合金であって、その比抵抗は比較
的低い。そのため被溶接部の発熱効率を十分に高めるに
は、発熱部材を用いない場合よりも低いけれども、未だ
かなり高い溶接電流を必要とし、この点改良が望まれて
いた。
【0005】本発明は前記に鑑み、発熱部材の材質を特
定することによって、大幅な低電流化を達成し得るよう
にした前記抵抗溶接方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、同材種の低電
気抵抗性金属部材を抵抗溶接するに当り、前記金属部材
と同材種の過飽和固溶体よりなり、且つ前記金属部材よ
りも高い電気抵抗を持つ発熱部材を前記金属部材の被溶
接部相互間に介在させることを特徴とする。
【0007】
【作用】過飽和固溶体は、それと同材種で、且つ平衡状
態の合金に比べて比抵抗が高い。そこで、過飽和固溶体
よりなる発熱部材を用いると、被溶接部の発熱効率を十
分に高めて大幅な低電流化を達成することができる。
【0008】またナゲットにおける発熱部材の溶質原子
濃度は、被溶接部から溶込んだ溶媒原子によって安定相
における溶質原子の固溶限以下まで低められるので、ナ
ゲット中に析出する金属間化合物量が非常に少なく、こ
れにより十分な溶接強度を得ることができる。したがっ
て、過飽和固溶体よりなる発熱部材を用いても、それが
溶接強度低下の要因になることはない。
【0009】
【実施例】
〔実施例I〕抵抗溶接としてのスポット溶接に用いられ
る同材種の低電気抵抗性金属部材として、Al−Mg系
合金(A5182−O材)よりなる2枚のAl系圧延板
を選定した。このAl系圧延板は、厚さ1.2mm、比抵
抗(室温)5.2μΩcmである。
【0010】またAl系圧延板と同材種の過飽和固溶体
よりなり、且つAl系圧延板よりも高い電気抵抗を持つ
発熱部材として、Al95Mn5 (数値は原子%、以下同
じ)といった組成を有するAl系過飽和固溶体リボンを
選定した。このリボンは、厚さ30μm、幅15mm、比
抵抗(室温)45μΩcmであり、その比抵抗はAl系圧
延板の約8.7倍である。このリボンは単ロール法によ
り製造されたもので、その製造条件は、Cuロールの直
径250mm、Cuロールの回転数 2000rpm、石
英管ノズルの噴出口寸法 縦0.3mm、横15mm(スリ
ット形)、石英管ノズルおよびCuロール間のギャップ
0.5mm、雰囲気ガス Ar、気圧−40cmHgであ
る。
【0011】リボンにおいて、その溶質原子であるMn
の固溶量は2.7原子%である。Al95Mn5 の組成を
有し、且つ平衡状態の合金において、Mnの固溶限は
0.9原子%であるから、リボンは前記合金に比べて3
倍のMnを過飽和に固溶していることになる。また、M
nの添加量をA(5原子%)とし、Mnの固溶量をB
(2.7原子%)とすると、Mnの固溶率C=(B/
A)×100はC=54%である。
【0012】図1は、リボンおよび平衡状態の合金にお
けるMn含有量と比抵抗との関係を示す。図1より、同
一Mn含有量にて、過飽和固溶体であるリボンの方が、
前記合金よりも高い比抵抗を有することが判る。
【0013】Mn含有量は、リボン製造時の冷却速度に
依存するが、この例においては、Mn含有量が5原子%
を超えると比抵抗の上昇は緩慢となる。これは、固溶し
きれなかったMnが金属間化合物等として析出するから
である。
【0014】スポット溶接作業に当っては、図2に示す
ように、2枚のAl系圧延板1,2の被溶接部3,4間
にリボン51 を介在させて両板1,2を重ね合せ、次い
でクロム銅よりなる外径19mm、先端面の半径(R)8
0mmの一対のJIS R型電極チップ6,7により被溶
接部3,4を加圧力450kgfで加圧し、同時に両電極
チップ6,7間に単相整流式直流型電源を用いて通電時
間4サイクルの条件下で通電することにより、図3に示
すように両被溶接部3,4間を接合した。 このスポッ
ト溶接に際し、ナゲット8の直径dと溶接電流との関係
を求めたところ、図4の結果を得た。図4において、実
施例1は前記スポット溶接作業、したがってリボン51
を用いた場合に該当する。また比較例1は両Al系圧延
板1,2の被溶接部3,4間に何物も介在させなかった
場合に該当する。さらに比較例2は両Al系圧延板1,
2の被溶接部3,4間に発熱部材として、平衡状態の合
金よりなるリボンを介在させた場合に該当する。そのリ
ボンはAl99.3Mn0.7 (数値は原子%)といった組成
を有し、厚さ48μm、幅15mm、比抵抗(室温)7.
1μΩcmである。したがって、このリボンは両Al系圧
延板1,2よりも高い電気抵抗を有するといえる。
【0015】溶接強度は、一般に、被溶接板の厚さをt
としたとき、ナゲット8の直径dがd≧5×t1/2 でな
ければならないと規定されており、この実施例では引張
り剪断テストの結果からナゲット8の直径d=5.4mm
を溶接強度保証下限値に設定した。
【0016】図4から明らかなように、溶接強度保証限
界を超えるための最低溶接電流は、実施例1の場合は約
13.4kAであるが、比較例1の場合は約18.3k
A、また比較例2の場合は約18kAを必要とする。こ
れらの事実から、実施例1によれば、比較例1,2に比
べて約4.6ないし約4.9kAの低電流化を達成し得
ることが判明した。
【0017】図5は、リボン51 における溶質原子Mn
の固溶率Cとスポット溶接による接合部の引張り剪断強
さとの関係を示す。
【0018】図5より、許容引張り剪断強さ187kgf
(JIS A)以上の接合強度を得るためには、溶質原
子Mnの固溶率CはC≧50%でなければならないこと
が判る。実施例1においては、溶質原子Mnの固溶率C
はC=54%であって、接合部の引張り剪断強さは許容
値を超えていることが明らかである。溶質原子Mnの固
溶率CがC<50%では、接合部に多量の析出物が生成
されて接合強度が低下する。
【0019】〔実施例II〕低電気抵抗性金属部材として
は、実施例Iの場合と同様のAl系圧延板が用いられ、
発熱部材としては、実施例1の場合と同一組成、したが
ってAl95Mn5といった組成を有するAl系過飽和固
溶体粉末の集合体が用いられた。
【0020】この粉末は、Heガス圧80kgf/cm2
条件下でアトマイズ法により製造されたもので、平均粒
径は10μm、比抵抗(室温)はリボン51 と同じで、
45μΩcmである。
【0021】発熱部材の形成に当っては、前記粉末にn
−ヘキサンを配合してスラリを調製し、そのスラリを、
図6に示すように一方のAl系圧延板2の被溶接部3表
面に塗布して、粉末9よりなる厚さ30μmの集合体1
0を得た。
【0022】溶接作業に当っては、図7に示すように2
枚のAl系圧延板1,2の被溶接部3,4間に集合体1
0を介在させて両板1,2を重ね合せ、次いで実施例I
の場合と同一条件下でスポット溶接を行った。
【0023】その際、前記同様にナゲット8の直径dと
溶接電流との関係を求めたところ、図4において実施例
2として示す結果を得た。
【0024】図4から明らかなように、実施例2によれ
ば、溶接強度保証限界を超えるための最低溶接電流は約
12.3kAとなる。この値は実施例1の場合よりもさ
らに低くなっており、比較例1に比べて6kAの低電流
化が図られている。
【0025】これは、集合体10が粉末9より形成され
ていることに起因して、集合体10内部の接触抵抗が高
くなると共に集合体10と両被溶接部3,4との部分的
接触によりそれらの間の接触抵抗が高くなるので、両被
溶接部3,4の局部的溶融が実施例1の場合よりも速め
られるからである。
【0026】図8は、前記部分的接触を得るための他の
例を示す。この例においては、リボン52 の一面に多数
の凸条11が形成されている。このリボン52 は、前記
のものと同一組成(Al95Mn5 )を有するAl系過飽
和固溶体よりなる。
【0027】このようなリボン52 は、前記単ロール法
において、石英管ノズルおよびCuロール間のギャップ
を1.0mmに、また気圧を760mmHgにそれぞれ変更
し、他の条件を前記と同一に設定することによって製造
される。リボン52 の凸条11は、Cuロールとの接触
面に形成される。
【0028】〔実施例III 〕低電気抵抗性金属部材とし
ては、実施例Iの場合と同様のAl系圧延板が用いられ
た。
【0029】またAl系圧延板と同材種の過飽和固溶体
よりなり、且つAl系圧延板よりも高い電気抵抗を持つ
発熱部材として、Al98.5Cr1.5 (数値は原子%、以
下同じ)といった組成を有するAl系過飽和固溶体リボ
ンを選定した。このリボンは、厚さ62.5μm、幅1
5mm、比抵抗(室温)45μΩcmである。このリボンは
単ロール法により製造されたもので、その製造条件は、
実施例Iの場合と同じである。
【0030】リボンにおいて、その溶質原子であるCr
の固溶量は0.8原子%である。Al98.5Cr1.5 の組
成を有し、且つ平衡状態の合金において、Crの固溶限
は0.4原子%であるから、リボンは前記合金に比べて
2倍のCrを過飽和に固溶していることになる。また、
Crの添加量をA(1.5原子%)とし、Crの固溶量
をB(0.8原子%)とすると、Crの固溶率C=(B
/A)×100はC=53%である。
【0031】図9は、リボンおよび平衡状態の合金にお
けるCr含有量と比抵抗との関係を示す。図9より、同
一Cr含有量にて、過飽和固溶体であるリボンの方が、
前記合金よりも高い比抵抗を有することが判る。
【0032】次に、重ね合された2枚のリボンを用いて
実施例Iの場合と同一条件下でスポット溶接を行った
(図2,3参照)。
【0033】その際、前記同様にナゲット8の直径dと
溶接電流との関係を求めたところ、図10の結果を得
た。図10において、実施例3は前記スポット溶接作
業、したがってリボンを用いた場合に該当する。また比
較例1は、実施例Iで述べたものと同じものであり、し
たがって両Al系圧延板1,2の被溶接部3,4間には
何物も介在させられていない。
【0034】図10から明らかなように、溶接強度保証
限界を超えるための最低溶接電流は実施例3の場合は約
14.3kAであるが、比較例1の場合は約18.3k
Aを必要とする。この事実から、実施例3によれば、比
較例1に比べて約4kAの低電流化を達成し得ることが
判明した。
【0035】なお、本発明はAl板等の抵抗溶接にも適
用される。また抵抗溶接にはシーム溶接等も含まれる。
【0036】
【発明の効果】本発明によれば、同材種の低電気抵抗性
金属部材を抵抗溶接するに当り、前記のように特定され
た発熱部材を用いることによって、大幅な低電流化を達
成し、またその低電流化に伴い陽、陰極電極の延命を図
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】Mn含有量と比抵抗との関係を示すグラフであ
る。
【図2】スポット溶接開始前の説明図である。
【図3】スポット溶接終了時の説明図である。
【図4】溶接電流とナゲットの直径との関係を示すグラ
フである。
【図5】リボンにおける溶質原子Mnの固溶率と接合部
の引張り剪断強さとの関係を示すグラフである。
【図6】Al系圧延板に発熱部材を形成した状態を示す
断面図である。
【図7】2枚のAl系圧延板間に発熱部材を介在させた
状態を示す断面図である。
【図8】2枚のAl系圧延板間に発熱部材を介在させた
状態を示す要部拡大断面図である。
【図9】Cr含有量と比抵抗との関係を示すグラフであ
る。
【図10】溶接電流とナゲットの直径との関係を示すグ
ラフである。
【符号の説明】
1,2 Al系圧延板(低電気抵抗性金属部材) 3,4 被溶接部 51 ,52 リボン(発熱部材) 10 粉末の集合体(発熱部材)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 同材種の低電気抵抗性金属部材(1,
    2)を抵抗溶接するに当り、前記金属部材(1,2)と
    同材種の過飽和固溶体よりなり、且つ前記金属部材
    (1,2)よりも高い電気抵抗を持つ発熱部材(51
    2 ,10)を前記金属部材(1,2)の被溶接部
    (3,4)相互間に介在させることを特徴とする低電気
    抵抗性金属部材の抵抗溶接方法。
  2. 【請求項2】 前記発熱部材(51 ,52 ,10)にお
    いて、溶質原子の添加量をAとし、その溶質原子の固溶
    量をBとしたとき、固溶率C=(B/A)×100がC
    ≧50%である、請求項1記載の低電気抵抗性金属部材
    の抵抗溶接方法。
  3. 【請求項3】 前記被溶接部(3,4)の少なくとも一
    方と前記発熱部材(52 ,10)とを部分的に接触させ
    る、請求項1または2記載の低電気抵抗性金属部材の抵
    抗溶接方法。
JP5049625A 1993-03-10 1993-03-10 低電気抵抗性金属部材の抵抗溶接方法 Pending JPH06262370A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101500042B1 (ko) * 2012-12-21 2015-03-06 주식회사 포스코 용접구조

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