JPH06320291A - 抵抗スポット溶接方法 - Google Patents

抵抗スポット溶接方法

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JPH06320291A
JPH06320291A JP5091129A JP9112993A JPH06320291A JP H06320291 A JPH06320291 A JP H06320291A JP 5091129 A JP5091129 A JP 5091129A JP 9112993 A JP9112993 A JP 9112993A JP H06320291 A JPH06320291 A JP H06320291A
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Kaneyuki Kikuchi
謙幸 菊池
Yasuhiro Kamitamari
康博 上玉利
Tadayoshi Hirao
忠悦 平尾
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 アルミニウム又はアルミニウム合金板の抵抗
スポット溶接において、継手強度が安定して得られ、且
つ電極のピックアップ寿命を伸ばし、生産性の向上を図
る。 【構成】 インバータ式の電流波形と複数の通電が可能
な制御装置を用いて、電極加圧力Fに対しその特性dF
/dtが35N/msec〜100N/msecの勾配で立ち上
がる行程と20N/msec〜90N/msecの勾配で立ち上
がる鍛圧力行程とをもつ二段加圧機構と、概加圧機構に
おける加圧力を検出する加圧検出機能を具備し、上記加
圧力特性で接合部を電極で二段加圧した状態で、加圧力
が溶接加圧力の30%〜80%の範囲の設定加圧力に達
した時に、本溶接電流の40%〜60%の初期電流を流
し、その後本溶接電流を流すものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、アルミニウム又はアル
ミニウム合金板の抵抗スポット溶接方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来の一般的なアルミニウム又はアルミ
ニウム合金板の抵抗スポット溶接方法を示す図を図5に
示す。
【0003】図5において、溶接電流は溶接加圧力が安
定した時に通電を開始し、その後鍛圧力を加えて溶接す
る方法である。アルミニウム又はアルミニウム合金の溶
接の場合は、固有抵抗が鋼などに比べて低く、したがっ
て抵抗発熱によって溶接する原理からすると、大電流、
短時間通電、高加圧力で溶接する必要がある。また、こ
のように大電流で溶接することにより、板―板間の発熱
だけでなく電極―板間の発熱量が大きくなることに起因
している。このように電極―板間の温度が高くなると、
加圧力を介して2種類以上の合金が拡散しやすい状況に
なる。一般的にアルミニウムと銅は脆い金属間化合物を
生成しやすいため、溶接時の加圧力に耐えかねて電極表
面の銅が脱落を開始する。いわゆる電極のピックアップ
現象が生じることになる。このピックアップ現象が生じ
やすいために通電が不安定となり信頼性の高いアルミニ
ウム又はアルミニウム合金の溶接が得られなくなり、高
品質を得るためには電極表面の研磨(ドレッシング)又
は、取り替えが短時間のうちに必要となり溶接の生産性
が著しく阻害され問題となっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の溶接方法で溶接
を行っても、入熱を制御して発熱量を抑制することで電
極のピックアップ寿命は伸ばすことは可能であるが、溶
接部の継手強度が著しく低くなり信頼性の高い高品質な
継手強度が得られなくなり利用メリットはなくなる。
【0005】本発明は上記従来技術の問題点を解決し、
アルミニウム又はアルミニウム合金の継手強度が安定し
て得られ、且つ電極のピックアップ寿命の向上を可能に
し、信頼性の高い高品質な溶接ができる抵抗スポット溶
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】本発明の抵抗スポット溶
接方法は、電流立ち上がりの高い、熱効率の良い、例え
ばインバータ式の電流波形と複数の通電が可能な制御装
置を用いて、電極加圧力Fに対しその特性dF/dtが
35N/msec〜100N/msecの勾配で立ち上がる行程
と20N/msec〜90N/msecの勾配で立ち上がる鍛圧
力行程とをもつ二段加圧機構と、前記二段加圧機構にお
ける加圧力を検出する加圧検出機能とを備え、上記加圧
力特性で接合部を電極で二段加圧した状態で、加圧力が
溶接加圧力の30%〜80%の範囲の設定加圧力に達し
た時に、本溶接電流の40%〜60%の初期電流を流
し、その後本溶接電流を流すことを特徴とする。
【0007】
【作用】上記抵抗スポット溶接方法によれば、電極加圧
力の立ち上がりを利用して溶接加圧力の30%〜80%
の範囲の低い加圧力で通電を開始し、板―板間に初期の
通電路を設ける。この時の初期電流値は通電路の総面積
がナゲット形4√t(tは板厚)の15%〜35%にな
る電流値であり、その後本溶接電流を通電することでナ
ゲットを成長させ、安定した継手強度が得られる。また
電極加圧力が増加しているために電極―板間の発熱は抑
制され、電極のピックアップ現象による寿命を伸ばすこ
とができる。
【0008】
【実施例】以下、本発明の抵抗スポット溶接方法の具体
的な実施例について図1,図2を参照しながら説明す
る。
【0009】図1は、本発明の一実施例のエアー配管系
統図である。つまり二段加圧力と加圧力を検出するため
のエアー配管系統図を示すものである。溶接部を加圧す
る加圧ヘッド1と、二段加圧力を得るための第一の電磁
弁3、第二の電磁弁4、第三の電磁弁5、エアー2点セ
ット6、エアー2点セット7、圧力センサ8、スピード
コントローラ9であり、第一の電磁弁3がONすると加
圧ヘッド1が下降し、エアー2点セット6の設定圧力で
溶接部が加圧される。電極下降スピードはスピードコン
トローラ9で調整される。排圧側の圧力が4.9N/cm
2になると圧力センサ8の信号にて第二の電磁弁4がO
Nし、エアー2点セット7の設定圧力が排圧側にかかり
エアー2点セット6とエアー2点セット7の圧力差で溶
接部は加圧され、設定時間後第三の電磁弁5がONし、
排圧側のエアーが、排気され鍛圧力となる。この動作は
従来と同様であるが、本発明の加圧力行程及び鍛圧力行
程を得ることが肝要である。このように二段加圧機構は
電極加圧力Fに対し、その特性dF/dtが35N/ms
ec〜100N/msecの勾配で立ち上がる行程と20N/
msec〜90N/msecの勾配で立ち上がる鍛圧力の行程を
もつ。従来のエアー配管系統図に対し、加圧ヘッドの加
圧側(入圧側)に加圧力を検出する加圧検出機能として
圧力センサ2を備えた。しかし加圧側のエアー圧力と加
圧力の関係は、エアー2点セット6の設定圧、電極スト
ローク、電極下降スピード、圧力センサ2の取付位置に
よって異なり設定ができなかった。本実施例では圧力セ
ンサ2を加圧ヘッド1の加圧側(入圧側)に最も近い位
置に取付けることにより、エアー圧力を検出して圧力セ
ンサ2がONした圧力時の電極加圧力と、定加圧時の電
極加圧力の圧力差を小さくし、また電極ストロークに対
しては加圧力特性による校正表を作成して設定を可能と
し、電極加圧力Fに対しその特性dF/dtが35N/
msec〜100N/msecで立ち上がるため応答性が必要と
なるが、この圧力センサ2の圧力信号で通電を開始する
ことで可能とした。
【0010】図2に、本発明の一実施例のアルミニウム
又はアルミニウム合金板の抵抗スポット溶接方法を示す
図を示す。図3は本発明の一実施例の連続打点数による
引張せん断荷重を示す図である。図4は本発明の一実施
例の連続打点数によるナゲット径を示す図である。被溶
接材として、A5052P−O材(板厚2.5mm)をイ
ンバータ溶接機を用いて溶接試験を行い、得られたスポ
ット溶接継手の引張せん断荷重およびナゲット径(X−
Yの平均値)を測定した。なお電極チップは直径20mm
φで先端をR100に加工したものを使用し、そして継
手の引張せん断荷重測定用試験片は40mm×125mmの
寸法で重ね代を40mmにしてその中央部を溶接したもの
を使用した。また、溶接前に試験片を一枚挟み9.1K
Nの加圧力で10回予打点し、ペーパー#100番にて
電極を研磨(ドレッシング)して溶接を行った。なお溶
接条件は、加圧力の立ち上がり勾配は65N/msec、鍛
圧力の立ち上がり勾配は39N/msec、通電開始加圧力
(初期加圧力)は3.9KN、溶接加圧力は10KN、
鍛圧力は13KN、初期電流値は15000Aで通電時
間は5サイクル、本溶接電流値は31000Aで通電時
間12サイクル、鍛圧遅延時間は7サイクルとした。
【0011】以上の説明から明らかなように、本発明
は、抵抗スポット溶接方法にてアルミニウム又はアルミ
ニウム合金板を溶接するに際し、電極加圧力の立ち上が
りを利用して溶接加圧力の30%〜80%の範囲の低い
加圧力で通電を開始し、板―板間に初期の通電路を設
け、その後本溶接電流を通電することにより、ナゲット
を成長させ、安定した継手強度が得られる。また電極加
圧力が増加しているために電極―板間の発熱は抑制さ
れ、電極のピックアップ現象による寿命を伸ばすことが
でき、単相交流機比65%〜93%の本溶接電流値で溶
接ができる。
【0012】
【発明の効果】本発明によれば、電極加圧力Fに対しそ
の特性dF/dtが35N/msec〜100N/msecの勾
配で立ち上がる行程と20N/msec〜90N/msecの勾
配で立ち上がる鍛圧力の行程とをもつ二段加圧機構と、
前記二段加圧機構における加圧力を検出する加圧検出機
能とを備え、上記加圧力特性で接合部を電極で二段加圧
した状態で、加圧力が溶接加圧力の30%〜80%の範
囲の設定加圧力に達した時に、本溶接電流の40%〜6
0%の初期電流を流し、その後本溶接電流を流すことに
より、電極加圧力の立ち上がりを利用して溶接加圧力の
30%〜80%の範囲の低い加圧力で通電を開始し、板
―板間に初期の通電路を設け、その後本溶接電流を通電
することでナゲットを成長させ、安定した継手強度が得
られる。また電極加圧力が増加しているために電極―板
間の発熱は抑制され、電極のピックアップ現象による寿
命を伸ばすことができ、単相交流機比65%〜93%の
本溶接電流値で溶接ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のエアー配管系統図
【図2】本発明の一実施例のアルミニウム又はアルミニ
ウム合金板の抵抗スポット溶接方法を示す図
【図3】本発明の一実施例の連続打点数による引張せん
断荷重を示す図
【図4】本発明の一実施例の連続打点数によるナゲット
径を示す図
【図5】従来の一般的なアルミニウム又はアルミニウム
合金板の抵抗スポット溶接方法を示す図
【符号の説明】
1 加圧ヘッド 2 圧力センサ 3 第一の電磁弁 4 第二の電磁弁 5 第三の電磁弁 6 エアー2点セット 7 エアー2点セット 8 圧力センサ 9 スピードコントローラ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 インバータ式の抵抗溶接機と複数の通電
    が可能な制御装置を用いて抵抗スポット溶接する方法に
    おいて、電極加圧力Fに対しその特性dF/dtが35
    N/msec〜100Nmsecの勾配で立ち上がる行程と20
    N/msec〜90N/msecの勾配で立ち上がる鍛圧力の行
    程とをもつ二段加圧機構と、前記二段加圧機構における
    加圧力を検出する加圧検出機能を備え、上記加圧力特性
    で接合部を電極で二段加圧した状態で、加圧力が溶接加
    圧力の30%〜80%の範囲の設定加圧力に達した時
    に、本溶接電流の40%〜60%の初期電流を流し、そ
    の後本溶接電流を流すことを特徴としたアルミニウム又
    はアルミニウム合金板の抵抗スポット溶接方法。
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WO2022071022A1 (ja) * 2020-10-02 2022-04-07 株式会社神戸製鋼所 アルミニウム材の抵抗スポット溶接方法、及びアルミニウム材の接合体

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