JPH067950A - アルミ製袋ナットの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 強い酸化皮膜を持つアルミニウム合金からな
る帽体部材とナット部材とをプロジェクション溶接によ
って結合して袋ナットを製造すること。 【構成】 ねじ孔を設けたアルミニウム合金製のナット
部材と、そのねじ孔の一側を閉じるための帽体部材を準
備し、その帽体部材をアルミニウム板を塑性加工して半
球上に形成し、円形をなす帽体部材の端面をナット部材
の端面に同軸に位置決めして相互に接触させ、前記ナッ
ト部材を電源の正電極と帽体部材を負電極とに連結して
通電させ、両電極によって加圧し溶着させるもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はアルミニウム合金製の
ナットの一側に帽体を溶着して製造したアルミ製袋ナッ
トに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】袋ナットは周知のように、ボルト端部の
美観のため、或いは、液体や気体がボルト孔から洩れ出
さないための密封性向上のために使用され、且つ、航空
機や車両のように軽量が要求される用途に供される。

【０００３】袋ナットを製造する方法は大別すると二種
に分類される。すなわち、その一はナット部と帽体とを
削り出しによって作るものであり、その二はナットと帽
体とを各別に用意し、それらをプロジェクション溶接に
よって結合するものである。しかし、前者は生産性がす
こぶる低く、コストが極めて高くなるため、後者による
製法が困難な場合にのみ使用される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、後者に
おいても、表面に強力な酸化皮膜を形成するアルミニウ
ムやチタニウムなどの溶接は容易でなく、単に不活性ガ
ス雰囲気中で溶接するだけでは密着させにくい。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は上記した溶接
の困難なアルミニウムを素材とするナットと帽体とを溶
接して廉価な袋ナットを大量に生産できる製造方法を得
ることを目的とするもので、ねじ孔を設けたアルミニウ
ム合金製のナット部材と、そのねじ孔の一側を閉じるた
めの帽体部材を準備し、その帽体部材をアルミニウム板
を塑性加工して半球上に形成し、円形をなす帽体部材の
端面をナット部材の端面に同軸に位置決めして相互に接
触させ、前記ナット部材を電源の正電極と帽体部材を負
電極とに連結して通電させ、両電極によって加圧溶着さ
せた点に特徴がある。

【０００６】

【作用】ナット部材の上面に帽体部材を載せ、可動電極
を降下させると、帽体部材は可動電極によってナット部
材上を若干量だけ左右に移動し、両者の軸線が一致させ
られる。この押圧と左右への移動の過程で帽体部材とナ
ット部材との接触面が擦れて酸化皮膜が除去される。次
いで、両電極間に通電されると、ナット部材側から帽体
部材側へ大電流が流れ、両部材の接触部にはジュール熱
が発生すると同時に、正電極に接続されたナット部材側
には電子の衝突による大きな熱発生を生じる。よって、
前記した酸化皮膜の除去された部分に大電流が集中し、
特に熱容量の大きいナット部材側が強く加熱されるの
で、まず、局部的に溶融池を生じ、それが瞬時に拡大し
て、残された酸化皮膜があっても次々と排除され、ナッ
ト部材と帽体部材とが冶金的に接合される。

【０００７】

【実施例】以下、図示の実施例によってこの発明を説明
する。図１において、１はプロジェクション溶接装置で
ある。溶接装置１はインバータによって制御される直流
電源２を備えている。３は直流電源２の正電極に接続さ
れた支持電極３である。４は支持電極３に対して進退可
能に設けた可動電極であり、前記直流電源２の負電極に
接続されている。

【０００８】この実施例において、両電極３、４は共に
銅合金で作られており、支持電極３には後述するナット
部材の外形と相似形の位置決め孔３ａを設けてある。可
動電極４は支持電極３と対向した面に後述する帽体部材
を支持する半球状の凹部４ａを設けてあり、その凹部４
ａの底部には逃し孔４ｂがドリルによって穿孔してあっ
て電流が帽体部材の溶接部へ集中するように配慮してあ
る。

【０００９】５はこの溶接装置１によって製作される袋
ナットであり、ねじ孔６ａを備えた６角ナットからなる
ナット部材６と、そのねじ孔５ａの一側を閉じる帽体部
材７とで構成される。

【００１０】ナット部材６は市販のアルミニウム製ナッ
トであり、特に表面処理されておらず、通常は薄い酸化
皮膜に覆われている。帽体部材７はこの製造方法のため
特製されたもので、アルミニウム板をプレス成形して半
球状としたものである。

【００１１】次に、溶接工程を説明する。まず、前記支
持電極３の位置決め孔３ａにナット部材６を置き、その
上に帽体部材７を下向きに載せる。すなわち、円形の線
状をなす帽体部材７の端面がナット部材６の端面と当接
する。

【００１２】次いで、可動電極４を支持電極３へ接近さ
せる。可動電極４と帽体部材７とが接触すると、帽体部
材７は前記半球状の凹部４ａに倣ってナット部材６上を
左右に移動し、その軸線位置が修正されてナット部材６
と帽体部材７との軸線が一致する。この過程でナット部
材６と帽体部材７との接触面が擦れて酸化皮膜が除去さ
れる。

【００１３】この状態で支持電極３と可動電極４の間に
通電させると、直流電源２の正電極に接続されたナット
部材６側から帽体部材７側へと大電流が流れ、それが両
者の接触面、特に、前記した酸化皮膜の除去された部分
に大電流が集中する。このような場合、一般には熱容量
の小さい帽体部材７側の溶融が急速に進んでしまい、熱
容量の大きいナット部材６側の溶融が進まず溶接不良と
なることが多いが、この発明によれば、ジュール熱の発
熱によるのみならず、帽体部材７側からナット部材６側
へ流れる電子流がナット部材６を激しく加熱するので、
ナット部材６の溶融が進み、両部材とも溶けて両者間に
溶融池（ナゲット）を生じる。同時に可動電極４が若干
量だけ下降して帽体部材７をナット部材６へ押し付け、
それらの相乗効果によって接合面から酸化皮膜が完全に
排除され溶接が完了する。

【００１４】図２はこの溶接の際の電流特性を示す。こ
の溶接ではナット部材６と帽体部材７との熱容量が極度
に異なるので、特に電流の立ち上がり（図中、Ａ）が重
要であり、可及的に速やかに立ち上がらせることが重要
である。すなわち、立ち上がりが緩慢だと熱容量の小さ
い帽体部材７の溶け込みが大きくなって密着性が低下す
る。同様な理由により電流は最大状態（図中、Ｂ）を安
定に維持する必要があり、これが不安定であると、溶接
欠陥を生じ易くなる。なお、このＢの長さは製作される
袋ナット５のサイズによるが、この実施例ではＪＩＳに
よる６ｍｍのナットにおいて、約１／２０〜１／３０秒
であった。この値は実験的に求めるのが好ましい。

【００１５】なお、この実施例では溶接を大気中で行っ
ているが、不活性雰囲気、あるいは還元性雰囲気で行う
ものを排除する意味ではない。また、そのような雰囲気
で溶接を行えば、一層安定した効果が容易に得られるこ
とはもちろんである。

【００１６】

【発明の効果】この発明は以上のように、ナット部材６
と帽体部材７とを抵抗溶接させるに際して、単にジュー
ル熱による発熱のみならず、帽体部材７からナット部材
６へ向かう電子流の衝突による熱発生を利用したので、
熱容量が比較的大きいナット部材６側の加熱や溶融が進
み、両者を良好に溶着させる。しかも、溶接の過程で機
械的、或いは冶金的に酸化皮膜の除去が行われるので不
活性雰囲気あるいは還元雰囲気下でなくともアルミニウ
ム合金の溶接が可能となり、装置を廉価に提供できるな
ど著大な効果を生じるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】溶接装置を示す断面図である。

【図２】溶接電流特性を示す特性図である。

【符号の説明】

２・・・直流電源 ３・・・支持電極 ４・・・可動電極 ６・・・ナット部材 ７・・・帽体部材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ねじ孔を設けたアルミニウム合金製のナ
   ット部材と、そのねじ孔の一側を閉じるための帽体部材
   を準備し、その帽体部材をアルミニウム板を塑性加工し
   て半球上に形成し、円形をなす帽体部材の端面をナット
   部材の端面に同軸に位置決めして相互に接触させ、前記
   ナット部材を電源の正電極と帽体部材を負電極とに連結
   して通電させ、両電極によって加圧溶着させてなるアル
   ミ製袋ナットの製造方法。