JPH07232223A - スポット溶接部のプレス成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、通常のスポット溶接により一体化
された連結状素材をプレス金型で曲げ加工しても、スポ
ット溶接部の強度の低下がほとんどなく且つ加工が容易
なスポット溶接部のプレス成形方法の提供を目的とす
る。 【構成】 本発明のスポット溶接部のプレス成形方法
は、スポット溶接にて長手方向に接合してなる連結状素
材を、横断面チャンネル状に曲げ加工する構造部材のプ
レス成形方法であって、前記スポット溶接により２枚の
鋼板が重ね合された部分に対応する、曲げ型のダイの両
外側面とパンチの両内側面間のクリアランスδを、２枚
の鋼板を重ね合わせた板厚２ｔの１１５〜１２０％の範
囲とし、このダイとパンチによりプレスにて曲げ加工す
ることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数の鋼板をスポット
溶接にて接合した後にプレスにより曲げ加工するスポッ
ト溶接による鋼板のプレス成形方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年自動車工業では、プレス成形用素材
として、薄板鋼板をレーザー光により突合わせ溶接した
結合素材が多く用いられている。例えば、特開平５−５
０２７４号公報には、一方の鋼板の端部と他方の鋼板の
端部とを突合せ、該突合せ部分に生じる隙間にフィラー
ワイヤを送給しつつ、該突合せ部分をレーザ光の照射に
よって突合せ溶接を行なう溶接方法が開示されている。
また、前記のレーザ溶接では、ビードの盛り上がり高さ
を鋼板の板厚の０．２倍以下となる条件で溶接しない
と、プレス成形時の曲げおよび曲げ戻し成形によって溶
接ビードが割れやすいと指摘している。また、応用機械
工学の１９９３年２月号の８７ページに記載された量産
ラインにおけるプレス加工部品のレーザ接合には、レー
ザ溶接の条件として溶接速度、レーザ出力、ディフォー
カス、アシストガスの４つが重要なパラメータであると
指摘している。このように、レーザー光による突合わせ
結合の場合は、前述の如くその結合部の品質管理が極め
て重要であり、また、ビード盛り上がり部分の削除とい
う後処理を必要とし、更に加工サイクルタイムが長くな
るばかりか高額な設備投資を必要としていた。従って、
例えば自動車の外装品補強部材のような横断面チャンネ
ル状に曲げ加工される板厚が１〜３ｍｍ程度の構造部材
のプレス成形方法にあっては、材料の歩留まりよりも加
工工数を少なくしたいという観点から、図９に示す如
く、一枚の素材を展開抜きして、図６のように板厚ｔだ
けのクリアランスδをもった曲げ型によりプレス加工す
るのが一般的であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記のレーザ
光を用いて溶接したものでは、材料の節約という点で大
きなメリットがあるものの、設備費が高価なため特別に
軽量化が要求されるもの以外では実施できないという問
題点があった。また、図９に示す如く、一枚の素材１を
展開抜きして、曲げ型によりプレス加工する方法では、
軽量化の面でメリットがあるものの材料の歩留りが悪
く、省資源という観点から問題点が大きくクローズアッ
プされてきている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述の問題点
を解決するためになされたもので、長手状の素材をスポ
ット溶接にて継ぎ合わせてなる連結状素材を図２に示す
如くスポット溶接した際、ナゲットによって生じる溶接
部の断面変形による板厚増加分２αに対応した型クリア
ランスδ（２ｔ＋２α）を設定することにより、通常の
スポット溶接により一体化された前記の連結状素材をプ
レス金型で曲げ加工しても、スポット溶接部の強度の低
下がほとんどなく且つ加工が容易なスポット溶接部のプ
レス成形方法の提供を目的とするものである。

【０００５】すなわち、本願に係る第１の発明は、２枚
の長手状の鋼板をスポット溶接にて長手方向に接合して
なる連結状素材を、横断面チャンネル状に曲げ加工する
構造部材のプレス成形方法であって、前記スポット溶接
により２枚の鋼板が重ね合された部分に対応する、曲げ
型のダイの両外側面とパンチの両内側面間のクリアラン
スδを、２枚の鋼板を重ね合わせた板厚２ｔの１１５〜
１２０％の範囲とし、このダイとパンチによりプレスに
て曲げ加工することを特徴とするスポット溶接部のプレ
ス成形方法である。また、第２の発明は、２枚の長手状
の鋼板をスポット溶接にて長手方向に接合してなる連結
状素材を、横断面チャンネル状に曲げ加工する構造部材
のプレス成形方法であって、曲げ加工の際外面側のコー
ナーに当たる位置に、曲げ加工時の際伸びる量を予め外
方にわん曲させておき、これをスポット溶接した後に該
わん曲部分に沿ってプレスにより曲げ加工することを特
徴とするスポット溶接による鋼板のプレス成形方法であ
る。

【０００６】

【実施例１】図１は、本発明に係るプレス成形方法に用
いる素材の一部分の展開抜き形状を示す斜視図であり、
特に自動車の外装品補強部材に用いられる断面チャンネ
ル状に曲げ加工される構造部材のプレス成形に適用した
例を示している。なお、図中、２は、素材の中央部分２
ａと素材の左右の部分２ｂ，２ｃとに分割されて展開抜
きされた素材であり、前記素材２ｂ，２ｃの内側端部に
は重ね合わせのための段状に曲げ加工された背切り２ｄ
が設けられている。前記素材２は、図２に示す如く通常
のスポット溶接機の電極３，４に挟まれて３ケ所がスポ
ット溶接される。なお、図中、ｔは素材の板厚、αはナ
ゲットの膨らみ寸法である。図３は、スポット溶接後の
連結状素材の状態を示す斜視図である。図４は、曲げ加
工後の製品を示す拡大斜視図である。図５〜図６は、プ
レスによる曲げ加工の状態を示す図であり、図５はスポ
ット溶接部分の加工状態を示す縦断側面図である。この
断面図では、素材２の重なり部分に於いては、前記曲げ
ダイ５凸状部５ａの外側面と曲げパンチ６ａ・６ｂとの
間のクリアランスδが、両素材のナゲットの膨らみ２α
を見込んで重ね合わせた板厚２ｔの１１５〜１２０％の
範囲にて設けられている。すなわち、この実施例では板
厚を１ｍｍとした時、クリアランスδは２．３〜２．４
ｍｍとなっている。なお、図中、７はパットである。ま
た、図６はスポット溶接がされていない他の部分の加工
状態を示す断側面図であり、この位置においては従来の
曲げ型と同様に曲げダイ５と曲げパンチ６ａ，６ｂ間の
クリアランスδは全周にわたって素材の板厚ｔとなって
いる。

【０００７】次に、本発明における加工方法について説
明する。本発明では初めに素材２ａの両端部と素材２
ｂ，２ｃに形成された背切り２ｄが重ねられて図２に示
す如くスポット溶接機の電極３，４よってスポット溶接
される。次に、図５に示す如く、連結状素材２の結合部
分の曲げ部にクリアランスδを設けた金型（凸状部５ａ
を形成した曲げダイ５と曲げパンチ６ａ，６ｂによる）
にて通常のプレス曲げ加工を行なうものである。

【０００８】図７は、曲げ加工後の本体接合部を示す拡
大斜視図であり、この図に示すＸ方向およびＹ方向の母
材の接合強度を確認すべく下記の実験を行なっている。
供試品としては、曲げ加工前の状態ものを基準テストピ
ースとし、クリアランスδを各種変化させたもので曲げ
加工を行なった製品（板厚ｔ：１．０ｍｍ×曲げ高さ１
５ｍｍ×幅１５ｍｍ×曲げＲ１．５ｍｍ）の頂部と側面
部をカットしたものを用い、ＪＩＳＺ３１３６ スポッ
ト溶接断面引張せん断試験により引っ張り試験を行なっ
た。なお、溶接電流（Ａ）、通電時間（秒）、加圧力
（Ｋｇ／ｍｍ² ）等のスポット条件は、通常の普通鋼板
のスポット溶接となんら変えていない。

【０００９】本発明者の実験によると、重ね合わせ部分
における曲げ型のクリアランスδを素材の板厚２ｔの９
５〜１０５％としたものでは、曲げ加工時にスポット溶
接のナゲット部がしごかれ、ナゲット部の形状が楕円状
に大きく変形したり、あるいは亀裂が生じ、またスポッ
ト溶接部の接合強度が低下し実用に耐えるものでなかっ
た。また、重ね合わせ部分における曲げ型のクリアラン
スδを素材の板厚２ｔの１３０〜１５０％と大きくした
ものでは、スポット溶接部の引っ張り強度に低下がみら
れなかったが、製品の重ね合わせ部の表面にへこみが生
じ、外観不良で実用化できないものであった。

【００１０】しかし、本発明のクリアランスδを重ね合
わせ部の板厚（２ｔ）の１１５〜１２０％としたもので
は、ナゲット部が若干のびたものの、溶接強度は曲げ前
のものと遜色なく、又製品の外観も全く変形がなく十分
に実用にたえるものであった。また、両端自由指示によ
る接合部荷重による抗折試験（ＪＩＳＺ２２０３）にお
いては、一体素材によるプレス成形品以上の断面剛性強
度が得られることを確認している。

【００１１】

【実施例２】図８は、他の実施例を示すスポット溶接部
の縦断側面図（図３のＸ−Ｘ断面に相当）である。この
実施例は、板厚が比較的厚いとか、曲げアールが大きい
という場合に、プレス加工歪みを吸収しようとするもの
であり、スポット溶接部分の上側に位置する素材の曲げ
Ｒ部に当たる位置に、あらかじめプレス加工により素材
の曲げ方向と直交して余肉部２ｅを形成したものであ
る。そして、前記余肉部２ｅは、素材の伸びをあらかじ
め計算し設定するものである。また、第２の実施例に示
した素材での曲げ加工では、曲げ型のクリアランスは板
厚ｔに対して通常のクリアランス（９５〜１０５％）と
し、一般的な普通の曲げ型にて加工するものである。な
お、この第２の実施例に示す加工方法では、曲げ加工時
に余肉部が伸びるため、ナゲット部に変形等の影響を与
えることなくスムーズに曲げ加工されるから、実施例１
と同様に、溶接強度は曲げ前のものと遜色なく、又製品
の外観も全く変形がなく十分に実用にたえるものであっ
た。

【００１２】

【作用】本発明では、縦断面チャンネル状に曲げ加工さ
れる薄板鋼材を用い、あらかじめスポット溶接にて接合
された構造部材のプレス成形に際して、スポット溶接の
部位に対応する曲げ型のダイの外側面部と曲げパンチの
内側面とのクリアランスを、板厚２ｔの１１５〜１２０
％の範囲で設けることにより、スポット溶接部分が曲げ
加工時にしごかれることがなく、また、曲げ加工後の製
品の外観を全く損なうことがない。また、板厚が比較的
厚いとか、曲げアールが大きいという場合には、スポッ
ト溶接部分の上側に位置する素材の曲げＲ部に当たる位
置に余肉部２ｅを形成したものであるから通常の曲げ型
で容易に曲げ加工を行なえる。

【００１３】

【発明の効果】以上のように、本発明は、薄板鋼材をあ
らかじめスポット溶接にて接合し、この連結状素材を断
面チャンネル状に曲げ加工するようにした構造部材のプ
レス成形方法おいて、スポット溶接の部位に対応する曲
げ型のダイの外側面部と曲げパンチの内側面間に、板厚
２ｔの１１５〜１２０％の範囲でクリアランスδを設け
ることにより、溶接強度を殆ど低下させるさことなく、
且つ製品の外観も全く損なうことなくプレス曲げ加工を
行うものであるから、従来の安価なスポット溶接機が使
用できる。又素材の一体展開抜きのものに比べ製品コス
トが安価になるだけでなく、省資源の観点から極めて有
益な発明である。また、スポット溶接部分の上側に位置
する素材の曲げＲ部に当たる位置に余肉部２ｅを形成す
ることにより、通常の曲げ型でも容易に曲げ加工が行な
える。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るプレス成形方法に用いる素材の
展開抜き形状を示す斜視図

【図２】 スポット溶接の状態を示す拡大横断側面図

【図３】 スポット溶接後の素材２の状態を示す斜視図

【図４】 曲げ加工後の製品を示す拡大斜視図

【図５】 スポット溶接部分の加工状態を示す縦断側面
図図４のＡ−Ａ縦断面図

【図６】 スポット溶接がされていない他の部分の加工
状態を示す縦断側面図

【図７】 曲げ加工後の本体接合部を示す拡大斜視図

【図８】 第２の実施例における素材の溶接部の縦断側
面図

【図９】 従来の素材の展開抜き形状を示す斜視図

【符号の説明】

１ 一体のｅ素材 ２ 素材 ２ａ
素材の中央部分 ２ｂ，２ｃ 素材の左右の部分 ２ｄ
背切り ２ｅ 余肉部 ３，４ 電極 ５曲げ
ダイ ５ａ 凸状部 ６ａ，６ｂ 曲げパンチ ７ パット δ クリアランス ｔ
素材の板厚 α ナゲットの膨らみ寸法

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】２枚の長手状の鋼板をスポット溶接にて長
   手方向に接合してなる連結状素材を、横断面チャンネル
   状に曲げ加工する構造部材のプレス成形方法であって、
   前記スポット溶接により２枚の鋼板が重ね合された部分
   に対応する、曲げ型のダイの両外側面とパンチの両内側
   面間のクリアランスδを、２枚の鋼板を重ね合わせた板
   厚２ｔの１１５〜１２０％の範囲とし、このダイとパン
   チによりプレスにて曲げ加工することを特徴とするスポ
   ット溶接部のプレス成形方法。
2. 【請求項２】２枚の長手状の鋼板をスポット溶接にて長
   手方向に接合してなる連結状素材を、横断面チャンネル
   状に曲げ加工する構造部材のプレス成形方法であって、
   曲げ加工の際外面側のコーナーに当たる位置に、曲げ加
   工時の際伸びる量を予め外方にわん曲させておき、これ
   をスポット溶接した後に該わん曲部分に沿ってプレスに
   より曲げ加工することを特徴とするスポット溶接部のプ
   レス成形方法。