JPH067953A - アルミニウム材の抵抗溶接法 - Google Patents

アルミニウム材の抵抗溶接法

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JPH067953A
JPH067953A JP4140610A JP14061092A JPH067953A JP H067953 A JPH067953 A JP H067953A JP 4140610 A JP4140610 A JP 4140610A JP 14061092 A JP14061092 A JP 14061092A JP H067953 A JPH067953 A JP H067953A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】アルミニウムまたはその合金からなる被溶接部
材(1)(1)を、その接合界面にインサート材(2)
を介在させて抵抗溶接する抵抗溶接法において、溶接電
流を小さくでき、かつナゲット径を大きくでき、接合強
度も増大し得るアルミニウム材の抵抗溶接法を提供す
る。 【構成】インサート材(2)が、Siとフッ化物系フラ
ックスを含み、さらにAl及び不可避不純物を含み、フ
ッ化物系フラックスを除く元素の合計含有量に対してS
i含有量が0.05〜15wt%であり、フラックスを除
く元素の合計とフッ化物系フラックスとが重量比で9
9:1〜70:30の割合で配合され、かつ密度が理論
値の90%以上であるフラックス含有Al合金からな
る。インサート材の厚さは接合すべきアルミニウム被溶
接部材よりも薄い。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、アルミニウム材のス
ポット溶接等に用いられるアルミニウム材の抵抗溶接法
に関する。
【0002】なおこの明細書において、「アルミニウム
材」の語はアルミニウム材とその合金材の両方を含む意
味で用いる。
【0003】
【従来の技術】周知のとおり、抵抗溶接法は、銅製その
他の電極を被溶接部材部材に接触状態に配置し、加圧下
で被溶接部材の接合予定箇所に電流を流し、その電流に
よる抵抗発熱で接合部の温度を上昇させ、溶接を行う方
法である。しかるに、アルミニウム材は、固有抵抗が小
さく熱伝導度が大であるため発熱量が小さい。このた
め、アルミニウム材の抵抗溶接法においては、発熱量を
大にするため大きな溶接電流を流しているが、溶接電流
が大きいと電極先端で銅とアルミニウムとの合金を作っ
てしまい、電極寿命が短くなるという欠点があった。ま
た、電気伝導度が大きいため、接合界面に形成される断
面碁石形の溶着部即ちナゲットの径を大きくすることが
できず、充分な接合強度を得ることができないというよ
うな欠点もあった。
【0004】そこで、かかる欠点を解消しうるアルミニ
ウム材の抵抗溶接法として、アルミニウムまたはその合
金からなる被溶接部材の接合界面にインサート材を介在
させるとともに、このインサート材として、電気伝導度
が低くかつ板厚の薄いアルミニウム材を用いて抵抗溶接
を行う方法が提案されている(例えば特開昭63−27
8679号)。
【0005】かかる抵抗溶接法によれば、インサート材
の電気伝導度が低くかつ肉厚が薄いため発熱効率が高
く、従って小さな溶接電流で大きな発熱を生じさせて、
主としてインサート材を溶融させることができ、大きな
ナゲット径を得ることができるとされている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような抵抗溶接法でさえ、ナゲット径を十分に大きくで
きない場合があるとか、接合強度に劣る場合があるとい
うような欠点があった。その原因について調べたとこ
ろ、次のようなことがわかった。即ち、アルミニウム材
は容易に酸化膜を生じることから、アルミニウム被溶接
部材の接合界面にも酸化膜を生じており、これがナゲッ
ト径の径大化、接合強度の増大を妨げているものと推測
されることがわかった。
【0007】この発明は、かかる技術的背景に鑑みてな
されたものであって、溶接電流を小さくでき、かつナゲ
ット径を大きくでき、接合強度も増大し得るアルミニウ
ム材の抵抗溶接法の提供を目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、アルミニウムまたはその合金からなる
被溶接部材を、その接合界面にインサート材を介在させ
て抵抗溶接するアルミニウム材の抵抗溶接法において、
前記インサート材が、Siとフッ化物系フラックスを含
み、さらにAl及び不可避不純物を含み、フッ化物系フ
ラックスを除く元素の合計含有量に対してSi含有量が
0.05〜15wt%であり、かつフラックスを除く元素
の合計とフッ化物系フラックスとが重量比で99:1〜
70:30の割合で配合され、かつ密度が理論値の90
%以上であることを特徴とするフラックス含有Al合金
からなり、かつインサート材の厚さが接合すべき被溶接
部材よりも薄いことを特徴とするアルミニウム材の抵抗
溶接法を要旨とするものである。
【0009】被溶接部材を構成するアルミニウム材とし
ては、その組成が特に限定されるものではなく、各種組
成のものを適宜用い得る。
【0010】インサート材は、被溶接部材の接合界面に
介在配置させるが、例えば抵抗スポット溶接の場合は、
図1に示すように、2枚の被溶接部材(1)(1)の接
合面を重ねるとともに、その中間に板状のインサート材
(2)をサンドイッチ状に挟んで配置する。
【0011】この発明では、インサート材(2)として
フラックス含有アルミニウム合金を用いるが、この理由
は、合金中のフラックスの作用により溶接時に被溶接部
材の接合部表面に形成されている酸化膜を除去して、イ
ンサート材と被溶接部材との界面に生じるナゲットの生
成を促進し、ひいてはナゲット径を大きくするととも
に、強固な溶融接合を実現するためである。
【0012】かかるフラックス含有アルミニウム合金に
ついて具体的に説明すると次のとおりである。まず、合
金中のSiは合金の融点を低下せしめて溶融を促進し、
ひいては小さな溶接電流で大きな溶融量を得て径大ナゲ
ットを形成させるのに有効な元素であるが、フッ化物系
フラックスを除く元素の合計含有量に対してSi含有量
が0.05wt%未満の場合、あるいは15wt%を越える
場合には液相線温度が高くなり溶融促進効果に乏しいも
のとなる。従って、Si含有量はフラックスを除く元素
の合計値に対して0.05〜15wt%の範囲に規定され
なければならない。特に好ましいSiの含有範囲は3〜
12wt%である。
【0013】また、Siのほかに合金の強度向上ひいて
は接合部の強度向上のために、Mg、Cu、Znの1種
または2種以上を含有せしめても良い。Mg、Cu、Z
nの含有量はフラックスを除く元素の合計値に対してM
g:0.05〜5wt%、Cu0.05〜5wt%、Zn:
0.05〜5wt%とするのが良い。
【0014】前記フッ化物系フラックスの種類は特に限
定されるものではなく、例えばフッ化カリウム(KF)
とフッ化アルミニウム(AlF3 )とを45.8〜5
4.2の共晶組成ないしはそれに近い組成範囲に含んで
実質的に錯体化された錯体混合物、KAlF4 、K2
lF5 、K3 AlF6 等の錯体化物を用いれば良い。
【0015】合金中のAl、Si等とフラックスの配合
比率は、フラックスを除く元素の合計量とフラックスと
が重量比で99:1〜70:30となるように設定され
なければならない。フラックス量が重量比で99:1よ
りも少なくなると、溶接時に被溶接部材表面の酸化膜を
十分に除去できず、ひいてはナゲットの広がりが妨げら
れナゲット径を大きくできないうえ、充分な接合強度が
得られないからである。一方、70:30よりもフラッ
クス量が多すぎると、両者を配合しての固形化が困難と
なり、インサート材そのものの製造が困難となる。フッ
化物系フラックスを除く元素の合計とフラックスとの好
ましい配合比率は、重量比で99:1〜75:25であ
り、特に好ましくは重量比で98:2〜80:20であ
る。
【0016】インサート材用の上記フラックス含有アル
ミニウム合金は、一般には、Al粉末とSi粉末等とフ
ラックス粉末とを混合し、熱間プレス等により圧粉固化
して製作されるが、内部空気の残留によりフラックス含
有合金の密度は、Al、Si、フラックス等単体のそれ
ぞれの密度から計算される理論値よりも一般には小さく
なる。而してこの発明では、合金の密度が理論値に対し
て90%以上でなければならない。合金の密度が理論値
の90%未満では、Al、Si等とフラックスとが固化
しているものの内部までポアが連通して脆いものとなっ
ている危険が有り、その後の二次加工も困難で実際上イ
ンサート材としての機能にも劣るものとなる。特に好ま
しくは、合金の密度はこれを理論値の95%以上とする
のが良い。
【0017】フラックス含有アルミニウム合金の好まし
い具体的な製法を述べると次のとおりである。即ち、ま
ず出発材料としてAl粉末、Si粉末、フラックス粉末
或いはさらにMg粉末、Cu粉末、Zn粉末を用意す
る。これら粉末は、その均一混合を図るべくAl粉末は
平均粒径44μm以下に、Si粉末は平均粒径5μm以
下に、フラックス粉末は平均粒径30μm以下にそれぞ
れ微粉砕しておくのが好ましい。なお、出発材料として
必ずしもAlとSi等を単体で用いなければならないも
のではなく、Al−Si系合金の粉末を用いても良い。
【0018】次に、上記各粉末を、前述した所定の配合
比率になるように混合した後、Al缶等の容器に充填し
たのち、容器内を1mmHg以下に脱ガスし、次いで熱
間プレス等により加熱圧粉する。
【0019】次に、得られた熱圧成形体の外側の缶体を
切削除去した後、成形体に押出等の二次加工を施して所
期する厚さの板状インサート材を得る。
【0020】インサート材(2)の厚さは、接合される
べき被溶接部材(1)(1)のうちの厚さの薄いものよ
りもさらに薄くしなければならない。この理由は、接合
界面に形成されるナゲットを1つにして発熱効率を高く
し、ナゲット径を大きくするためである。つまり、イン
サート材の厚さが厚いと、インサート材の両面に存在す
る各被溶接部材との界面で別々のナゲットが形成され、
発熱効率が低くなり径小のナゲットしか得られないこと
から、これを防止するためである。
【0021】溶接に際しては、図1に示すように、被溶
接部材(1)(1)を加圧し、被溶接部材の外面に電極
(3)(3)を接触させて電流を流す。インサート材
(2)を構成するアルミニウム合金は、Siの添加によ
り溶融し易くなっているから、小さな溶接電流で大きな
溶融量を得ることができる。
【0022】インサート材(2)の溶融に伴い、インサ
ート材に含有されているフラックスが被溶接部材の表面
酸化膜除去作用を発揮し、インサート材(2)と被溶接
部材(1)(1)との接合界面に生じるナゲットの生成
が促進され、かつ強固な溶融接合が達成される。
【0023】
【実施例】
(実施例1)幅30mm×長さ100mm×厚さ1.4
mmのA5052Al合金からなる2枚の被溶接部材
と、幅30mm×長さ30mm×厚さ0.1mmのイン
サート材とを用意した。インサート材は以下の手順によ
り製作した。
【0024】即ち、まず純度99.5%のアルミニウム
粉末(平均粒径44μm)とSi粉末(平均粒径5μ
m)とフッ化物系フラックス粉末(平均粒径30μm)
を用意した。なお、フラックスとしてはKFとAlF
の共晶組成物を用いた。
【0025】次に、上記のAl粉末、Si粉末、フラッ
クス粉末を、AlとSiとの合計に対してSiが10wt
%となる比率で、またAlとSiの合計値とフラックス
とが重量比で80:20となる比率で混合した後、混合
物を直径3インチ×長さ200mmのAl缶にそれぞれ
大気中にて充填した。
【0026】次に、上気各Al缶を500℃の炉中に配
置してAl缶内を1mmHg以下に真空脱ガスした。
【0027】その後、上記Al缶を480℃に加熱した
のち、熱間プレスを用いて最大圧力400トンにて熱圧
成形したところ、成形体の長さは110mmとなった。
【0028】その後、成形体の外側に付着しているAl
缶体を切削で除去した後、熱間押出機により温度500
℃の温度で平板に押出し、その後圧延することによりイ
ンサート材に製作した。
【0029】そして、図1に示すように、被溶接部材の
端部どうしを、中間に上記インサート材をサンドイッチ
状に介在配置した状態に重ねて加圧し、抵抗溶接による
スポット溶接を行った。
【0030】(比較例1)インサート材として、幅30
mm×長さ30mm×厚さ0.1mmのA4045Al
合金を用いた以外は、実施例と同様にして抵抗溶接によ
るスポット溶接を行った。
【0031】(比較例2)インサート材を介在させるこ
となく、被溶接部材を直接重ね合わせた以外は実施例と
同様にして抵抗溶接によるスポット溶接を行った。
【0032】以上の3種類の抵抗溶接における溶接電流
は表1のとおりであった。また、得られた3種類の溶接
品につき、ナゲット径および引張せん断荷重を調べたと
ころ、表1のとおりであった。
【0033】
【表1】 表1の結果からわかるように、本発明によれば、溶接電
流が小さいにもかかわらず、ナゲット径を大きくでき、
引張せん断荷重も大きくでき、優れた接合強度が得られ
ることを確認し得た。なお、比較例1の引張せん断力が
小さいのは、インサート材と被溶接部材の接合が不十分
なためと考えられる。
【0034】
【発明の効果】この発明は上述の次第で、インサート材
として、Siとフッ化物系フラックスを含み、さらにA
l及び不可避不純物を含み、フッ化物系フラックスを除
く元素の合計含有量に対してSi含有量が0.05〜1
5wt%であり、かつフラックスを除く元素の合計とフッ
化物系フラックスとが重量比で99:1〜70:30の
割合で配合され、かつ密度が理論値の90%以上である
フラックス含有アルミニウム合金を用いるものであるか
ら、小さな溶接電流で大きな溶融量が得られ、従って、
大きな溶接電流を流した場合に生じる電極先端でのCu
とAlとの合金化の危険を低減でき、電極寿命を長くで
きる。しかも、インサート材中のフラックスが溶融時に
被溶接部材表面の酸化膜の除去作用を発揮するから、イ
ンサート材と被溶接部材の接合界面のナゲットが広がる
ととも強固な溶融接合を実現でき、インサート材の厚さ
が被溶接部材の厚さよりも薄いため発熱効率が高いこと
とも相俟って、ナゲット径の大きな接合強度に優れた溶
接品を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施状態を模式的に示す断面図であ
る。
【符号の説明】
1…被溶接部材 2…インサート材 3…電極
フロントページの続き (72)発明者 佐藤 昭一 大阪府堺市海山町6丁224番地 昭和アル ミニウム株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルミニウムまたはその合金からなる被
    溶接部材を、その接合界面にインサート材を介在させて
    抵抗溶接するアルミニウム材の抵抗溶接法において、 前記インサート材が、Siとフッ化物系フラックスを含
    み、さらにAl及び不可避不純物を含み、フッ化物系フ
    ラックスを除く元素の合計含有量に対してSi含有量が
    0.05〜15wt%であり、かつフラックスを除く元素
    の合計とフッ化物系フラックスとが重量比で99:1〜
    70:30の割合で配合され、かつ密度が理論値の90
    %以上であることを特徴とするフラックス含有Al合金
    からなり、かつインサート材の厚さが被溶接部材よりも
    薄いことを特徴とするアルミニウム材の抵抗溶接法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08132252A (ja) * 1994-11-10 1996-05-28 Honda Motor Co Ltd アルミニウム材の抵抗溶接方法及びt字型アルミニウム構造体
JP2008188660A (ja) * 2007-02-07 2008-08-21 Tokyu Car Corp レーザ溶接方法
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CN106583900A (zh) * 2016-12-30 2017-04-26 深圳倍声声学技术有限公司 一种用于动铁受话器部件的电阻点焊方法

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