JPH0663759A

JPH0663759A - 抵抗スポット溶接方法

Info

Publication number: JPH0663759A
Application number: JP4241175A
Authority: JP
Inventors: Yukio Kawarasaki; 幸生河原崎; Motoji Hotta; 元司堀田
Original assignee: Nikkei Techno Research Co Ltd; Nippon Light Metal Co Ltd
Current assignee: Nikkei Techno Research Co Ltd; Nippon Light Metal Co Ltd
Priority date: 1992-08-18
Filing date: 1992-08-18
Publication date: 1994-03-08

Abstract

(57)【要約】【目的】アルミニウム合金板とアルミニウム合金製ナ
ットとの接合面に介装部材を挿入して抵抗スポット溶接
を行うことにより、多品種少量生産に対応可能とすると
共にコスト削減を達成する。【構成】アルミニウム合金板１１と、アルミニウム合
金製ナット１２との接合面に、例えば断面円形状のアル
ミニウム合金製のワイヤを加工したリング形状のインサ
ート材１３を挿入し、三相整流式の抵抗スポット溶接機
で加圧、通電して抵抗スポット溶接を行う。インサート
材１３とアルミニウム合金板１１側との接触、及びイン
サート材１３とアルミニウム合金製ナット１２側との接
触が接点接触となるため、該接触点が従来のプロジェク
ション溶接の突起と同様の機能を果たす結果、発熱効率
が高い抵抗スポット溶接を実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、抵抗スポット溶接方法
に係り、特にアルミニウム合金板とアルミニウム合金製
ナットとの接合面に介装部材を挿入して抵抗スポット溶
接を行う場合に好適な抵抗スポット溶接方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、各種産業分野で多用されているプ
ロジェクション溶接は、例えば図５に示す如く、被溶接
材１に予め突起（プロジェクション）２を形成してお
き、一方の被溶接材１の突起２を他方の被溶接材３へ接
触させ、両方の被溶接材１、３の接触部分に電流と加圧
力を集中することにより、発熱効率を高めるようにした
抵抗溶接法である。例えば自動車産業の場合を例に挙げ
ると、車両に使用する部材同士を溶接により冶金的接合
を行う方法として、スチール製ナットに突起を形成し
た、所謂プロジェクションスチールナットを使用して鋼
板との接合を行うプロジェクション溶接が広範に使用さ
れている。

【０００３】ここで、前記プロジェクション溶接の関連
技術の具体例を挙げると、例えば特公昭６３−３６８７
６号公報の技術は、プロジェクション溶接対象となるア
ルミニウム材等の薄板に形成する突起の形状（内方及び
外方角）を特定したものであり、また、実開昭６４−４
２７８１号公報の技術は、アルミニウム合金製ナット保
持筒のアルミニウム合金製部材接触面側に、プロジェク
ション溶接用突起を形成したものであり、また、特開平
２−２０７９７８号公報の技術は、多孔質金属部材と突
起を形成した非多孔質金属部材とを重ね合わせ、加圧・
通電することにより接合するものである。他方、板厚を
Ｔ（ｍｍ）とした時の突起の径（Ｄ）及び高さ（Ｈ）
を、Ｄ＝２Ｔ＋０．７（ｍｍ）、Ｈ＝０．４Ｔ＋０．２
（ｍｍ）とした従来技術もある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、例えば自動
車産業では、車両重量を軽量化して燃費向上を図るとい
う趨勢から、車両部材が鋼板からアルミニウム板へ置き
変わる傾向にあり、アルミニウム合金の使用比率が増大
して来ている。車両におけるプロジェクション溶接の場
合、スポット溶接のように板材の接合に使用することは
稀で、ボルト・ナット等の冷間鍛造品の溶接に使用され
ることが多い。このため、自動車産業を始めとするアル
ミニウム合金の使用比率が高い産業分野では、アルミニ
ウム合金とアルミニウム合金製ナットとのプロジェクシ
ョン溶接に関する技術の確立が要望されている。

【０００５】しかしながら、上述したプロジェクション
溶接の場合、アルミニウム合金製ナットに予め突起を形
成しておく必要があるが、その突起を形成するために要
する設計技術は極めて難しいという問題があり、また、
アルミニウム合金製ナットの突起の形状を接合対象のア
ルミニウム合金の板厚に応じて適宜変更する必要がある
ため、多品種少量生産には向かないという問題がある。
この場合、プロジェクション溶接では、突起の形状や寸
法等が溶接箇所の品質に影響を及ぼすが、突起の形状や
寸法については、理論的裏付けが確立されていないた
め、技術者の経験等に基づき決定しているのが現状であ
る。

【０００６】また、プロジェクション溶接用のアルミニ
ウム合金製ナットは鍛造加工で製造されるため、大量生
産には適するが少量生産には適さないという実情があ
る。このため、前記アルミニウム合金製ナットの加工費
は、大量生産の場合は安価となるが、多品種少量生産の
場合はかなりのコスト高となる問題がある。

【０００７】

【発明の目的】本発明は、前記課題を解決するもので、
アルミニウム合金板とアルミニウム合金製ナットとの接
合面に介装部材を挿入して抵抗スポット溶接を行うこと
により、多品種少量生産に対応可能とすると共にコスト
削減を達成した抵抗スポット溶接方法の提供を目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、接合対象とす
る二つの部材の接合箇所に、前記両部材とは別体の介装
部材を介在させて抵抗スポット溶接を行うことにより、
前記目的を達成するものである。

【０００９】

【作用】本発明によれば、接合対象の二つの部材を接合
する場合、両部材の接合箇所に介装部材を介在させ、介
装部材の部分に加圧力と電流を集中させる抵抗スポット
溶接を行うことにより二つの部材同士を接合するため、
介装部材と一方の部材側との接触、及び介装部材と他方
の部材側との接触が接点接触となり、これら接触点が従
来のプロジェクション溶接における突起と同様の機能を
果たす結果、発熱効率が高い抵抗スポット溶接を実現す
ることができる。即ち、介装部材を使用した抵抗スポッ
ト溶接を行うことにより、二つの部材同士を強固な融接
組織を以て接合できるため、従来のように接合対象部材
のうち一方の部材に予め突起を形成したり、他方の部材
の板厚に応じて突起の形状を変えることが不要となり、
この結果、多品種少量生産に的確に対応できると共にコ
スト的にも有利となる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の抵抗スポット溶接方法を適用
してなる第１実施例及び第２実施例を図面に基づいて説
明する。各実施例では、接合対象とするアルミニウム合
金板とアルミニウム合金製ナットとの接合面に、予め所
定の方法で加工しておいたインサート材を介在させ、両
者を抵抗スポット溶接するものである。

【００１１】（１）第１実施例。図１は本第１実施例の
抵抗スポット溶接を行う場合の概略図であり、図１
（イ）はアルミニウム合金板１１、アルミニウム合金製
ナット１２、インサート材１３の位置関係を示す断面
図、図１（ロ）はアルミニウム合金製ナット１２、イン
サート材１３の位置関係を示す下面図である。本第１実
施例では、アルミニウム合金板１１と、アルミニウム合
金製ナット１２との接合面に、例えば断面円形状のアル
ミニウム合金製の電極ワイヤ（溶接ワイヤ）を加工した
リング形状のインサート材１３を挿入し、三相整流式の
抵抗スポット溶接機（図示略）で加圧及び通電を行うこ
とにより、抵抗スポット溶接を行うようにしたものであ
る。この場合、インサート材１３の線径はアルミニウム
合金板１１の板厚以内に設定されている。この理由とし
ては、入熱過剰によりアルミニウム合金板１１やアルミ
ニウム合金製ナット１２が溶け過ぎるのを防止するため
である。

【００１２】次に、本第１実施例では、Ａ５１８２のア
ルミニウム合金板１１（板厚：１．８ｍｍ）と、Ａ５０
５６−Ｈ３４から鍛造加工したアルミニウム合金製ナッ
ト１２（Ｍ６ナット：１１×１１×９ｍｍ^h）との間
に、１．２ｍｍ径のＡ５３５６の電極ワイヤを内径６．
５ｍｍのリング形状に加工したインサート材１３を挿入
し、加圧力を一定（３００Ｋｇｆ）として抵抗スポット
溶接を行うことにより、溶接電流と溶接時間がトルク強
度に及ぼす影響について実験を行った。

【００１３】図２は本実験による、溶接時間が１０サイ
クル、７サイクル、５サイクルの各場合における溶接電
流（ＫＡ）とトルク強度（Ｋｇｆ・ｍ）との関係を示す
特性図である。本実験結果から、溶接電流が３０〜５０
ＫＡの電流量における最適溶接条件は、溶接時間が７サ
イクルで、溶接電流が４２〜４７ＫＡの範囲にある場合
で、この条件の場合に最高トルク強度を得ることができ
ると判明した。この場合、溶接電流を４７ＫＡ以上通電
すると、急激なトルク強度の低下を来たすことが分か
る。

【００１４】他方、溶接時間５サイクル及び１０サイク
ルの場合は、溶接電流が４０ＫＡ近傍の狭小な範囲で最
高トルク強度を示すが、溶接時間７サイクルの場合と比
較すると、２０〜３０％程度トルク強度が低下すること
が判明した。また、溶接時間５サイクル及び１０サイク
ルの場合に、溶接電流を４０ＫＡ以上通電すると、溶接
時間７サイクルの場合と同様に、急激なトルク強度の低
下を来たし、特に溶接時間１０サイクルの場合は、アル
ミニウム合金製ナットの圧潰を生ずる。

【００１５】この場合、従来のような突起（リング形
状）を形成したアルミニウム合金製ナットとアルミニウ
ム合金板とを抵抗スポット溶接した場合についても本第
１実施例と同様な実験を行ったが、加圧と同時に突起が
潰れる現象が起こり、溶接機の電極からスパーク（爆
飛）が生じ易く安全衛生上からも問題となるが、これに
対し、突起の代りにインサート材１３を使用した本第１
実施例では、スパークが発生し難く安定したトルク強度
を得ることができた。

【００１６】上述したように、本第１実施例によれば、
アルミニウム合金板１１と、アルミニウム合金製ナット
１２との接合面に、アルミニウム合金製の電極ワイヤを
加工したリング形状のインサート材１３を介在させ、該
インサート材１３の部分に加圧力と電流を集中させる抵
抗スポット溶接を行うため、インサート材１３と、アル
ミニウム合金板１１側及びアルミニウム合金製ナット１
２側との接触が接点接触となり、該接触点が従来のプロ
ジェクション溶接における突起と同様の機能を果たすこ
とにより、発熱効率が高い抵抗スポット溶接を実現する
ことができる。即ち、アルミニウム合金板１１とアルミ
ニウム合金製ナット１２との間にリング形状のインサー
ト材１３を挿入して抵抗スポット溶接を行えば、両者を
強固な融接組織を以て接合することができるため、従来
のようにアルミニウム合金製ナットに予め突起を形成し
たり、アルミニウム合金板の板厚に応じて突起の形状を
変えることが不要となり、この結果、多品種少量生産に
対応することができると共に、コスト的にも有利とな
る。また、本第１実施例では、インサート材１３の断面
形状を円形としているため、ヒートバランス（熱的平
衡）を向上させることができる。

【００１７】（２）第２実施例。図３は本第２実施例の
抵抗スポット溶接を行う場合の概略図であり、図３
（イ）はアルミニウム合金板２１、アルミニウム合金製
ナット２２、インサート材２３の位置関係を示す断面
図、図３（ロ）はアルミニウム合金製ナット２２、イン
サート材２３の位置関係を示す下面図である。本第２実
施例では、アルミニウム合金板２１と、アルミニウム合
金製ナット２２との接合面に、例えば断面円形状のアル
ミニウム合金製のワイヤから成るロッド形状のインサー
ト材２３を２本平行に挿入し、三相整流式の抵抗スポッ
ト溶接機（図示略）で加圧及び通電を行うことにより、
抵抗スポット溶接を行うようにしたものである。この場
合、インサート材２３の線径はアルミニウム合金板２１
の板厚以内に設定されている。この理由としては、入熱
過剰によりアルミニウム合金板２１やアルミニウム合金
製ナット２２が溶け過ぎるのを防止するためである。

【００１８】次に、本第２実施例では、Ａ５１８２のア
ルミニウム合金板２１（板厚：１．８ｍｍ）と、Ａ５０
５６−Ｈ３４から鍛造加工したアルミニウム合金製ナッ
ト２２（Ｍ６ナット：１１×１１×９ｍｍ^h）との間
に、１．２ｍｍ径（断面積１．１３ｍｍ²）のＡ５３５
６の電極ワイヤから成るロッド形状のインサート材２３
を平行に２本挿入した場合と、１．６ｍｍ径（断面積
２．０１ｍｍ²）のＡ５３５６の電極ワイヤから成るロ
ッド形状のインサート材２３を平行に２本挿入した場合
と、上記第１実施例と同様に、１．２ｍｍ径（断面積
１．１３ｍｍ²）のＡ５３５６の電極ワイヤを加工した
リング形状のインサート材を挿入した場合と、１．６ｍ
ｍ径（断面積２．０１ｍｍ²）のＡ５３５６の電極ワイ
ヤを加工したリング形状のインサート材を挿入した場合
の各場合について、加圧力を３００Ｋｇｆ一定、且つ溶
接時間７サイクル一定とすると共に、溶接電流を４３Ｋ
Ａ（インサート材が１．２ｍｍ径の場合）、４６ＫＡ
（インサート材が１．６ｍｍ径の場合）として抵抗スポ
ット溶接を行うことにより、インサート材の線径（１．
２ｍｍ径、１．６ｍｍ径）及び形状（ロッド形状、リン
グ形状）がトルク強度に及ぼす影響について実験を行っ
た。

【００１９】図４は本実験によるインサート材２３の線
径（１．２ｍｍ径、１．６ｍｍ径）の違いに基づく強度
比、及びインサート材２３の形状（ロッド状、リング
状）の違いに基づく強度比の比較図である。本実験結果
から、インサート材２３の線径が１．２ｍｍの場合
（Ａ）と１．６ｍｍの場合（Ｂ）とにおける強度比（Ｂ
／Ａ）を比較すると、インサート材２３の形状がロッド
形状及びリング形状いずれの場合においても、線径１．
６ｍｍの方が線径１．２ｍｍよりも２０％以上、トルク
強度が向上することが判明した。

【００２０】また、本実験結果から、インサート材２３
の形状がロッド形状の場合（Ｃ）とリング形状の場合
（Ｄ）とにおける強度比（Ｄ／Ｃ）を比較すると、イン
サート材２３の線径が１．２ｍｍ及び１．６ｍｍいずれ
の場合においても、リング形状の方がロッド形状よりも
４０％以上トルク強度が向上することが判明したが、リ
ング形状及びロッド形状いずれの場合もトルク強度とし
ては充分なものが得られた。これらはいずれも、インサ
ート材２３のアルミニウム合金製ナット２２における接
合面積に対する溶融量の違いによるものである。

【００２１】上述したように、本第２実施例において
も、アルミニウム合金板２１とアルミニウム合金製ナッ
ト２２との間にロッド形状のインサート材２３を挿入し
て抵抗スポット溶接を行えば、両者を強固な融接組織を
以て接合することができるため、従来のようにアルミニ
ウム合金製ナットに予め突起を形成したり、アルミニウ
ム合金板の板厚に応じて突起の形状を変えることが不要
となり、この結果、多品種少量生産に対応することがで
きると共に、コスト的にも有利となる。また、本第２実
施例では、インサート材２３の断面形状を円形としてい
るため、ヒートバランス（熱的平衡）を向上させること
ができる。

【００２２】尚、第１実施例及び第２実施例では、イン
サート材の断面形状を円形状としたが、これに限定され
ず、例えば矩形状、三角形状、楕円形状等、任意の形状
とすることも可能であり、また、インサート材の外観形
状は棒状、リング状、板体状等、任意の形状とすること
が可能である。

【００２３】また、第１実施例及び第２実施例では、ア
ルミニウム合金板とアルミニウム合金製ナットとを抵抗
スポット溶接する場合を例に挙げたが、これに限定され
ず、アルミニウム合金以外の他の金属同士を抵抗スポッ
ト溶接する場合にも適用することが可能である。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の抵抗スポ
ット溶接方法によれば、接合対象とする二つの部材の接
合箇所に介装部材を介在させ、介装部材の部分に加圧力
と電流を集中させる抵抗スポット溶接を行うことにより
二つの部材同士を接合するため、介装部材と一方の部材
側との接触、及び介装部材と他方の部材側との接触が接
点接触となり、該接触点が従来のプロジェクション溶接
における突起と同様の機能を果たす結果、発熱効率が高
い抵抗スポット溶接を実現することが可能となり、これ
により、両部材同士を強固な融接組織を以て接合するこ
とができるため、従来のように接合対象部材の一方の部
材に予め突起を形成したり、他方の部材の板厚に応じて
突起の形状を変えたりすることが不要となり、多品種少
量生産に的確に対応することができると共にコスト的に
も有利となる等、種々の顕著な効果を奏することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の抵抗スポット溶接の概略
を示し、図１（イ）は断面図、図１（ロ）は下面図であ
る。

【図２】第１実施例の溶接時間を変化させた場合の溶接
電流とトルク強度との関係を示す特性図である。

【図３】第２実施例の抵抗スポット溶接の概略を示し、
図３（イ）は断面図、図３（ロ）は下面図である。

【図４】第２実施例のインサート材の線径及び形状を変
化させた場合の強度比の比較図である。

【図５】従来例のプロジェクション溶接の概略図であ
る。

【符号の説明】

１１アルミニウム合金板１２アルミニウム合金製ナット１３インサート材２１アルミニウム合金板２２アルミニウム合金製ナット２３インサート材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】接合対象とする二つの部材の接合箇所
に、前記両部材とは別体の介装部材を介在させて抵抗ス
ポット溶接を行うことを特徴とする抵抗スポット溶接方
法。
【請求項２】接合対象とする二つの部材の接合箇所
に、前記両部材とは別体で形状が環状，棒状又は板体状
の介装部材を介在させて抵抗スポット溶接を行うことを
特徴とする抵抗スポット溶接方法。
【請求項３】接合対象とする二つの部材の接合箇所
に、前記両部材とは別体で断面形状が円形状，楕円形状
又は多角形状の介装部材を介在させて抵抗スポット溶接
を行うことを特徴とする抵抗スポット溶接方法。
【請求項４】前記介装部材の線径または厚さを０．１
ｍｍ以上で且つ前記接合対象部材の板厚以下としてなる
ことを特徴とする請求項１、２又は３記載の抵抗スポッ
ト溶接方法。
【請求項５】前記接合対象部材をアルミニウム又はア
ルミニウム合金とすると共に、前記介装部材をアルミニ
ウム合金製ワイヤとしてなることを特徴とする請求項
１、２、３又は４記載の抵抗スポット溶接方法。