JPH07124755A - 異種材の電気抵抗溶接方法 - Google Patents

異種材の電気抵抗溶接方法

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JPH07124755A
JPH07124755A JP5292490A JP29249093A JPH07124755A JP H07124755 A JPH07124755 A JP H07124755A JP 5292490 A JP5292490 A JP 5292490A JP 29249093 A JP29249093 A JP 29249093A JP H07124755 A JPH07124755 A JP H07124755A
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JP
Japan
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welding
steel sheet
rolled steel
cold rolled
clad
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JP5292490A
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English (en)
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Katsuya Nishiguchi
勝也 西口
Yoshihisa Miwa
能久 三輪
Yasuaki Ishida
恭聡 石田
Hiroshi Shinagawa
浩 品川
Kohei Amano
浩平 天野
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Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 導電率並びに熱伝導率が異なる2種の異種材
を、間にクラッド材を介在させて接合する溶接方法であ
って、消費電力の総量を抑制し、電極の発熱を抑えて電
極の耐久性を向上させることのできる異種材の電気抵抗
溶接方法を提供することである。 【構成】 先に導電率並びに熱伝導率が低いレインフォ
ースメント11の第2材料側11B(冷延鋼板)とサイドシ
ルインナ12(冷延鋼板)とを抵抗溶接で接合し、その後
導電率並びに熱伝導率が、上記第2材料11B(冷延鋼
板)及びサイドシルインナ12(冷延鋼板)より高いサイ
ドシルインナ12に接合されたレインフォースメント11の
第1材料側11A(1000系アルミニューム材)とサイドシ
ルアウタ100(5000系アルミニューム材)を抵抗溶接で
接合する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、導電率並びに熱伝導率
が異なる材料を電気抵抗溶接で接合する異種材の電気抵
抗溶接方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、車両重量の軽減を促進するために
は、軽金属特にアルミニュ−ムを車体を構成するパネル
材料として採用することが有効であることが知られてい
る。ところが、アルミニュームは通常用いられている鋼
材料に較べて強度が低いために、車体を全てアルミニュ
−ムで形成すると車体剛性を確保することが困難であ
り、大幅な車体構造の変更が必要であるという欠点があ
った。また、アルミニュームは鉄材と較べて素材が高価
であるとともに、加工しにくいことによる加工費が上昇
するという欠点があった。上記欠点を解決するために、
強度が要求される部位(例えば、シャシーフレーム、フ
ロアパネル等のアンダーボディ)に鋼材料を用い、比較
的強度が要求されない部位(例えば、サイドフレームパ
ネル、ルーフパネル等のアッパーボディ)にアルミニュ
ーム材料を用いることが考えられるが、鋼とアルミニュ
ームとでは電位差が異なるために、両者を接合すると接
合部に電蝕が発生する恐れがあり、また鋼とアルミニュ
ームとの溶接は極めて困難であった。そこで、異種材料
を溶接する技術として、例えば特開平3−294071号公報
に記載されたものは、高導電性材料と高抵抗材料との間
に両者の中間の導電率を有する中継材料を介在させて抵
抗溶接を行っているが、高導電性材料と中継材料の間の
電位差及び高抵抗材料と中継材料の間の電位差がそれぞ
れ異なるため、電蝕を生じやすいという問題があっ
た。。この問題を解決するため、出願人が先に出願した
特願平4−210243号に記載されされた発明は、電位差の
異なる2つの異種材を溶接で接合する際に、前記2種の
異種材で形成されたクラッド材を同種材同士が当接する
ように異種材の間に介在させ、抵抗溶接を行うことによ
り、異種材の溶接を容易にするとともに、電蝕の発生を
防止している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の異種材の電気抵抗溶接方法においては、例えば、導
電率並びに熱伝導率が高い材料とクラッド材とを先に溶
接し、その後導電率並びに熱伝導率が高い材料とクラッ
ド材を溶接したものと導電率並びに熱伝導率が低い材料
とを溶接するという順序で行うことも考えられるが、必
要溶接電流が大きく、消費電力の総量が大きくなるとと
もに、電極の発熱が大きくなり、電極の寿命を短くする
という問題があった。また、電極発熱性、電極寿命に影
響を与える消費電力の総量の点についてみると、電位差
の異なる2つの異種材と該2種の異種材で形成されたク
ラッド材の3部材を一度に溶接する方法が最も好ましい
が、この方法は3部材を同時に位置決めして保持しなく
てはならず、部品取扱が困難であり、作業効率を低下さ
せるという問題があった。したがって、本発明において
は、部品取扱を容易にしながら、溶接性を向上させるた
めに、2部材ずつの溶接を行うことを前提としている。
【0004】本発明の目的は、導電率並びに熱伝導率が
異なる2種の異種材を、間にクラッド材を介在させて接
合する溶接方法であって、部品取扱性を維持しつつ、消
費電力の総量を抑制し、電極の発熱を抑えて電極の耐久
性を向上させることのできる異種材の電気抵抗溶接方法
を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の異種材の電気抵抗溶接方法は、導電率並びに
熱伝導率が高い第1材料と、導電率並びに熱伝導率が上
記第1材料より低い第2材料と、上記第1材料及び第2
材料と同種材料から成るクラッド材とを、同種材料同士
が対向するようにクラッド材を中間に配置して重合させ
たものを溶接する方法であって、上記第2材料とクラッ
ド材とを先に溶接し、第2材料とクラッド材とを溶接し
たものと上記第1材料とを溶接するものである。
【0006】
【作用】導電率並びに熱伝導率が第2材料とクラッド材
とを先に溶接することにより、第2材料とクラッド材の
同種材料との導電率が低いために小電流で発熱量が大き
くなり、通電個所から熱が放散されないから通電個所の
溶着が小さい溶接電流で行われる。次に、第2材料とク
ラッド材とを溶接したものと、導電率並びに熱伝導率が
上記第2材料より高い第1材料を溶接することにより、
第2材料とクラッド材の同種材料との熱伝導率が低いた
め、第1材料とクラッド材の同種材料との溶接時に発生
する熱の放散を抑制して高温を保ち、溶接電流を低減さ
せることができる。また、2部材毎に溶接を行うから部
品取扱性を良好に維持できる。
【0007】
【実施例】本発明を自動車の車体に適用したの実施例を
図に基づいて説明する。図3において、自動車の車体に
おいて、アンダーボディとアッパーボディとを電位差の
異なる材料でそれぞれ形成するものであり、図2におい
て、フロアパネル、シャシーフレーム等を含むサイドシ
ルより下方に位置するアンダーボディアッシー1及びフ
ロントボディより前に位置するカウルダッシュアッバー
2から成るアンダーボディAを鋼板で形成して車体剛性
を確保するとともに、アッパーボディが鋼製或いはアル
ミニューム製の何れに対しても対応できるようにして共
通化できる。また、サイドシルより上方で、フロントボ
ディより後方に位置する、サイドフレームアッシー3、
ルーフパネル4、フロントヘッダ5、リヤヘッダ6、パ
ッケージトレイ7、リヤエンドパネル8及びリヤスカー
ト9から成るアッパーボディBを5000系アルミニューム
材で形成して車体重量の軽減を図る。なお、5000系アル
ミニューム材は導電率並びに熱伝導率が高い第1材料
に、鋼板は導電率並びに熱伝導率が上記第1材料より低
い低い第2材料に対応する。
【0008】サイドシル部は、図2に示すように、サイ
ドフレームアッシー3を構成するサイドフレームアウタ
10の下端にサイドシルアウタ100 が形成され、該サイド
シルアウタ100 の下端にフランジ101 が設けられてい
る。アンダーボディAを構成するフロアパネルの端部に
接合され、上記サイドシルアウタ100 とともにサイドシ
ル閉断面を形成するサイドシルインナ12は鋼板(第2材
料)で形成され、該サイドシルインナ12の下端にフラン
ジ121 が、上端にフランジ122 が設けられている。サイ
ドシル閉断面を横切るように配設されるレインフォース
メント11が、サイドシルアウタ100 (5000系アルミニュ
ーム材、即ち第1材料)と同種材料である第1材料側
(例えば、1000系アルミニューム材)11A、及びサイド
シルインナ12(冷延鋼板、即ち第2材料)と同種材料で
ある第2材料側(例えば、冷延鋼板)11Bとから成るク
ラッド材で形成されており、レインフォースメント11の
下端にフランジ111 が、上端にフランジ112 が形成され
る。上記レインフォースメント11(クラッド材)の第1
材料側11A(1000系アルミニューム材)をサイドシルア
ウタ100 (5000系アルミニューム材)に、第2材料側11
B(冷延鋼板)をサイドシルインナ12(冷延鋼板)に対
向させて接合している。
【0009】上記構成により、クラッド材が、パネル部
材と同種材同士が対向するように、閉断面部内を横切る
ように異種材パネルのフランジ部間にわたって介設され
て接合されるたことにより、クラッド材の端面が外部に
のみ位置して閉断面部内には存在しないから、クラッド
材の端面は完全に塗装で覆われることになり、クラッド
材の端面に電蝕が発生することなく、閉断面部内におけ
る異種材パネルの接触を完全に遮断して異種材パネル間
の電蝕の発生を確実に防止することができる。
【0010】本発明の溶接方法は、図1に示すように、
先にレインフォースメント11の第2材料側11B(冷延鋼
板)とサイドシルインナ12(冷延鋼板)とを抵抗溶接
(例えば、スポット溶接)で接合し、その後サイドシル
インナ12に接合されたレインフォースメント11の第1材
料側11A(1000系アルミニューム材)とサイドシルアウ
タ100 (5000系アルミニューム材)を抵抗溶接で接合す
るものである。
【0011】この構成により、導電率並びに熱伝導率が
低い第2材料(冷延鋼板)製のサイドシルインナ12とレ
インフォースメント11(クラッド材)の第2材料側11B
(冷延鋼板)とを先に溶接することにより、第2材料
(冷延鋼板)製のサイドシルインナ12とレインフォース
メント11(クラッド材)の第2材料側11B(冷延鋼板)
との導電率が低いために小電流で発熱量が大きくなると
ともに、通電個所から熱が放散されないから通電個所の
溶着が小さい溶接電流で行われる。その後、第2材料
(冷延鋼板)製のサイドシルインナ12と接合されたレイ
ンフォースメント11の第1材料側11A(1000系アルミニ
ューム材)と、導電率並びに熱伝導率が高い上記第2材
料(冷延鋼板)よりも高い第1材料(5000系アルミニュ
ーム材)製のサイドシルアウタ100 を溶接することによ
り、第2材料(冷延鋼板)製のサイドシルインナ12及び
レインフォースメント11(クラッド材)の第2材料側11
B(冷延鋼板)の熱伝導率が低いため、第1材料(5000
系アルミニューム材)製のサイドシルアウタ100 とレイ
ンフォースメント11の第1材料側11A(1000系アルミニ
ューム材)との溶接時に発生する熱の放散を抑制して高
温を保つとともに、第2材料同士の溶接による発熱があ
るため、小さな溶接電流で溶接を行うことができるか
ら、最終的に消費電力が小さく、電極の発熱が小さくて
済むために電極の耐久性を向上させることができる。な
お、上記実施例において用いられた5000系アルミニュー
ム材(第1材料)と冷延鋼板(第2材料)との導電率、
熱伝導率及び必要溶接電流の比較を冷延鋼板を基準とし
て次の表1に示す。 〔表1〕 導電率 熱伝導率 必要溶接電流 冷延鋼板 1 1 1 アルミニューム 4〜5 3〜5 3〜5
【0012】ここで、溶接実験結果について述べる。第
1材料として1.0 mm厚の5000系アルミニューム材(A
L)、第2材料として0.8 mm厚の冷延鋼板(ST)を用
い、クラッド材(CL)の第1材料側11Aを0.8 mm厚の10
00系アルミニューム材、第2材料側11Bを0.6 mm厚の冷
延鋼板で形成したものを用いる。上記5000系アルミニュ
ーム材(AL)とクラッド材(CL)、5000系アルミニュー
ム材(AL)とクラッド材(CL)及び冷延鋼板(ST)、ク
ラッド材(CL)と冷延鋼板(ST)の抵抗溶接を一点のみ
で行って得られた結果を次の表2に示す。 〔表2〕 適性溶接電流 溶接時間 溶接平均電圧 消費電力 (kA) (cyc) (V) (kW) AL/CL 19.0 9 0.64 12.2 AL/CL/ST 14.5 9 0.80 11.6 CL/ST 11.0 9 0.68 7.5 また、上記各組合せにおいて、溶接電流(kA)と溶着部
のナゲット径d(mm)との関係を図4に示す。
【0013】表2及び図4の結果から、電極発熱性、電
極寿命に影響を与える消費電力の総量の点についてみる
と、5000系アルミニューム材(AL)とクラッド材(CL)
及び冷延鋼板(ST)の3部材を一度に溶接する方法が最
も好ましいが、この方法は3部材を同時に位置決めして
保持しなくてはならず、部品取扱が困難であり、作業効
率を低下させる恐れがある。したがって、本発明におい
ては、部品取扱を容易にしながら、溶接性を向上させる
ために、2部材ずつの溶接を溶接していくものである。
【0014】次に表2及び図4を参照して本発明の溶接
方法を説明すると、導電率並びに熱伝導率が低いクラッ
ド材の第2材料(冷延鋼板)側と冷延鋼板(第2材料)
とを先に溶接し、その後導電率並びに熱伝導率が第2材
料(冷延鋼板)より高いクラッド材の1000系アルミニュ
ーム材(第1材料)側と5000系アルミニューム材(第1
材料)を溶接することにより、合計消費電力が、先にク
ラッド材の1000系アルミニューム材(第1材料)側と50
00系アルミニューム材(第1材料)を溶接し、次にクラ
ッド材の第2材料(冷延鋼板)側と冷延鋼板(第2材
料)を溶接する方法に較べて小さくなる。
【0015】
【発明の効果】本発明は上述のとおり構成されているか
ら、以下に述べるとおりの効果を奏する。導電率並びに
熱伝導率が低い第2材料とクラッド材とを先に溶接する
ことにより、第2材料とクラッド材の同種材料との導電
率が低いために小電流で発熱量が大きくなり、通電個所
から熱が放散されないから通電個所の溶着が小さい溶接
電流で行われる。次に、第2材料とクラッド材とを溶接
したものと、導電率並びに熱伝導率が上記第2材料より
高い第1材料を溶接することにより、第2材料とクラッ
ド材の同種材料との熱伝導率が低いため、第1材料とク
ラッド材の同種材料との溶接時に発生する熱の放散を抑
制して高温を保ち、溶接電流を低減させることができる
から、最終的に消費電力を小さく、電極の発熱が小さく
て済むために電極の耐久性を向上させることができる。
また、第2材料とクラッド材、第2材料とクラッド材と
を溶接したものと第1材料の順序で2部材毎に溶接を行
うから、溶接作業時の部品取扱が容易になり、部品取扱
性を良好に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例を示す説明図である。
【図2】 本発明を適用したサイドシル部の断面図であ
る。
【図3】 本発明を適用する自動車の車体の概略組立図
である。
【図4】 溶接電流とナゲット径との関係を示すグラフ
である。
【符号の説明】
10 サイドフレームアウタ(第1材料:5000系アルミニ
ューム材) 11 レインフォースメント(クラッド材) 11A 第1材料側(1000系アルミニューム材) 11B 第2材料側(冷延鋼板) 12 サイドシルインナ(第2材料:冷延鋼板)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 品川 浩 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツダ 株式会社内 (72)発明者 天野 浩平 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツダ 株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 導電率並びに熱伝導率が高い第1材料
    と、導電率並びに熱伝導率が上記第1材料より低い第2
    材料と、上記第1材料及び第2材料と同種材料から成る
    クラッド材とを、同種材料同士が対向するようにクラッ
    ド材を中間に配置して重合させたものを電気抵抗溶接す
    る方法であって、上記第2材料とクラッド材とを先に溶
    接し、第2材料とクラッド材とを溶接したものと上記第
    1材料とを溶接することを特徴とする異種材の電気抵抗
    溶接方法。
JP5292490A 1993-10-29 1993-10-29 異種材の電気抵抗溶接方法 Pending JPH07124755A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6554178B1 (en) 1999-04-08 2003-04-29 Quallion Llc Battery case feedthrough
US6716554B2 (en) 1999-04-08 2004-04-06 Quallion Llc Battery case, cover, and feedthrough
JP2021023945A (ja) * 2019-07-31 2021-02-22 マツダ株式会社 スポット溶接方法、溶接装置及び車両

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