JPH07266058A - チタン板と鋼板の接合方法 - Google Patents

チタン板と鋼板の接合方法

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JPH07266058A
JPH07266058A JP6061073A JP6107394A JPH07266058A JP H07266058 A JPH07266058 A JP H07266058A JP 6061073 A JP6061073 A JP 6061073A JP 6107394 A JP6107394 A JP 6107394A JP H07266058 A JPH07266058 A JP H07266058A
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JP
Japan
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plate
steel
titanium
titanium plate
welding
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JP6061073A
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English (en)
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Tadami Adachi
忠美 足立
Taiji Hase
泰治 長谷
Seiichi Soeda
精一 添田
Yasuo Takahashi
康雄 高橋
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Nippon Steel Corp
Nippon Steel Welding and Engineering Co Ltd
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Nippon Steel Welding and Engineering Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、薄板から厚板まで、かつ広幅で長
尺のチタン板と鋼板を重ね合わせて、簡便にかつ美観お
よび接合強度の優れた接合方法を提供することを目的と
する。 【要約】 チタン板と鋼板とを重ね合わせて接合する方法におい
て、鋼板側に低炭素のインサート鋼材、チタン板側に低
炭素のステンレス鋼網のインサート材を介挿し、チタン
板と電極との間に銅板を載置して抵抗溶接することを特
徴とする。また、抵抗溶接の溶接電流kAが電極の先端
幅または径dとの関係で(3d−5)〜3d(kA)で
あることも特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はチタン板と鋼板の接合方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】チタンまたはチタン合金板は、外観がき
れいで耐食性が優れ、軽量で比強度も高く、加工性も良
いことから幅広い分野で使用されるようになった。
【0003】しかし、チタンは高価であるため、その板
厚はますます薄くなり、強度を要求される部材では鋼板
に極薄(1.0mm以下)のチタンを接合したチタンクラ
ッド鋼が使用される。
【0004】このチタン板と鋼板の接合方法は、たとえ
ばJIS G3603に爆着クラッドが示されている
が、この方法は爆音や危険を防止するための特別な手段
が必要で、薄板チタンクラッド鋼の製造が困難であり、
寸法制約、製造コストが高いなど課題が多く簡易な接合
方法ではない。特開昭56−80381号公報には、チ
タンとステンレス鋼を銅を介して電子ビームあるいはレ
ーザービームで重ね溶接する方法の提案があるが、この
方法で大きい構造物の継手をうるには高価な溶接設備が
必要となる。
【0005】また、特開昭63−68280号公報に、
チタン材と鋼材の接合面に鋼網のインサート材を介挿し
て電気抵抗溶接により加圧接合する技術が開示されてい
るが、チタン材表面に電極の圧痕やスパークきずが生
じ、建築用のパネルなど美観を要求される場合は適用で
きない。ろう材を用いて抵抗溶接する方法は簡便で小ロ
ットの生産方法としては良いが、接合強度が低いという
問題がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】そこでこの発明は、薄
板から厚板まで、かつ広幅で長尺のチタン板と鋼板を重
ね合わせて、簡便にかつ美観および接合強度の優れた接
合方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題が解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは、チタン板と鋼板とを重ね合わせて接合する方法に
おいて、鋼板側に低炭素のインサート鋼材、チタン板側
に低炭素のステンレス鋼網のインサート材を介挿し、チ
タン板と電極との間に銅板を載置して抵抗溶接すること
を特徴とする。また、抵抗溶接の溶接電流kAが電極の
先端幅または径dとの関係で(3d−5)〜3d(k
A)であることも特徴とする。
【0008】
【作用】図1に本発明のチタン板と鋼板の接合方法の例
を示す。図中1はチタン板、2は鋼板、3はチタン板1
側のインサート材であるステンレス鋼網、4は鋼板2側
のインサート鋼材、6,6′は電極、5は電極6とチタ
ン板の間に載置した銅板を示す。この状態で電極6,
6′により接合材を加圧、通電して抵抗溶接する。
【0009】図2に溶接後の接合部中央の断面図を示
す。ステンレス鋼網3はインサート鋼材4および鋼板2
と一体となって溶着し、チタン板1内に押し込まれてい
る。即ち、溶接の加熱温度でチタン板1がステンレス鋼
網3よりも軟質となるため、溶接時の加圧でステンレス
鋼網3がチタン板1に押し込まれて凹凸状に噛み合い突
起部7となって、実質的にボンド部が長く強固な接合部
を形成している。
【0010】図3に突起部7近傍の拡大模式図を示す。
それぞれの成分を、チタン板1をA、鋼板2をB、ステ
ンレス鋼網3をC、インサート鋼材4をDとすると、チ
タン板1に押し込まれたステンレス鋼網3とチタン板1
との中間層は、A+C成分で強度および延性に優れたF
e−Ti−Cr−Ni組成で、ステンレス鋼網3と鋼板
2との間はインサート鋼材4が介挿しているのでB+C
+Dで成分は強度および延性に優れたFe−Cr−Ni
の溶接金属組成となる。チタン板1と鋼板2との間にイ
ンサート鋼材4が介挿しており、溶接金属成分はFe−
Tiとなっているが、鋼材4が低炭素であるので脆い炭
化物であるTiCの生成量が少なく比較的延性がある。
【0011】ステンレス鋼網3を介挿しないで、チタン
板1と鋼板2の間にインサート鋼材4のみを介挿した接
合部は、接合部に強固な凹凸状の突起を生成できない。
また、図3に示したB+C+D域ができないので、強度
および延性が低くなる。
【0012】また、インサート鋼材4を介挿しないで、
チタン板1と鋼板2の間にステンレス鋼網のみを介挿し
た接合部の場合は、鋼板2が比較的高炭素であるのでス
テンレス鋼網3のない部分のチタン板1と鋼板2との接
合部に脆いTiCが、またステンレス鋼網3と鋼板2と
の間にも脆いCr炭化物が析出して延性を劣させる。
【0013】なお、介挿するステンレス鋼網3は、炭素
量が0.05%以下のSUS304系、SUS310系
およびSUS316系などオーステナイト系が高温で硬
質であるので好ましく、線径0.05〜0.15mm、網
目は150〜300μmであることが好ましい。また、
インサート鋼材4は炭素量0.05%以下で、板厚0.
1〜1.0mmのたとえばJIS G3141の冷間圧延
鋼板および帯鋼のSPCC,SPCD,SPCEなどが
好ましい。
【0014】チタン板1と電極6の間に銅板5を載置し
て抵抗溶接することによりチタン板1表面に電極6の圧
痕やスパークきずが付かず、外観の良好な接合部が得ら
れる。なお、銅板5の厚さは通電性および強度から1〜
5mmであることが好ましい。
【0015】次に、抵抗溶接の溶接電流は、図4
(a),(b)電極の先端幅または径dとの関係で(3
d−5)〜3d(kA)が好ましい。溶接電流が(3d
−5)kA未満であると、電極径に対する溶接電流が低
いので、つまり電流密度が低いのでチタン板1、ステン
レス鋼網3、インサート鋼材4および鋼板2を十分に溶
かすことができないので、図2のようなチタン板1にス
テンレス鋼網3が押し込まれた突起部7が生成せず接合
強度が低くなる。逆に、溶接電流が3dkAを超える
と、接合部の発熱量が高すぎてステンレス鋼網3および
鋼材4が飛散し、チタン板1にステンレス鋼網が押し込
まれた状態の突起部7が生成しない。またチタン板1、
ステンレス鋼網3、インサート鋼材4および鋼板2が均
一に溶融されて鋼板2の炭素が溶接金属に溶融し、延性
が低く脆い接合部となる。
【0016】なお、抵抗溶接方法としてはスポット溶
接、シーム溶接およびスタッド溶接の何れも適用可能で
ある。また、溶接点または溶接線のチタン板1および鋼
板2の片方または双方の接合面側に0.5〜2.0mm程
度の突起を設けると、溶接時に抵抗発熱発生箇所がこの
部分に集中するのでさらに強固な接合部が得られる。以
下実施例により本発明をさらに詳細に説明する。
【0017】
【実施例】幅500mm,長さ1000mmのJIS H4
600 TP28Cのチタン板と表1に示す鋼板とを、
幅30mm,長さ1000mmの表2に示すステンレス鋼網
および表3に示すインサート鋼材とを各種組み合わせ
て、表4に示す各条件でチタン板および鋼板の中央を抵
抗溶接した。なお、抵抗溶接の内シーム溶接は1000
mm全線、スポット溶接は約100mm間隔で10箇所溶接
した。また、チタン板と電極との間に載置した銅板は、
幅50mm,長さ1000mmを用いた。
【0018】
【表1】
【0019】
【表2】
【0020】
【表3】
【0021】溶接終了後、チタン板表面の外観調査と、
図5に示す方法(試験片幅10mm)で引張試験を行い接
合強度および破断位置を調べた。なお、強度はチタン板
で破断した場合はチタン板断面積で、接合部で破断した
場合はナゲット断面積当たりの強度を示す。それらの結
果を表4に併せて示す。
【0022】
【表4】
【0023】表4において、No.1〜5が本発明によ
るチタン板と鋼板の接合方法例、No.6〜11が比較
例である。本発明によるNo.1〜5は、チタン板と鋼
板の間の鋼板側に低炭素のインサート鋼材、チタン板側
に低炭素のステンレス鋼網が介挿してあり、チタン板と
電極との間に銅板を載置して、電極幅または径に対する
電流を適正な値で抵抗溶接してあるのでチタン板表面に
圧痕やスパークきずがなく、接合強度も優れており極め
て満足な結果であった。
【0024】比較例中、No.6は鋼板側にインサート
鋼材が介挿されてないので、ステンレス鋼網のない部分
のチタン板と鋼板との接合部、またステンレス鋼網と鋼
板との接合部に脆い炭化物が生成し、延性が低いので引
張試験において接合部で破断して接合強度も低い。N
o.7はチタン板側にステンレス鋼網が介挿されてない
ので、接合部に強固な凹凸状の突起を生成できず、引張
試験において接合部で破断して接合強度も低い。
【0025】No.8は抵抗シーム溶接の電極幅に対す
る溶接電流値が高すぎるので、介挿したステンレス鋼網
およびインサート鋼材が飛散し、強固な凹凸状の突起が
生成できないばかりか、チタン板、ステンレス鋼網、イ
ンサート鋼材および鋼板が均一に溶融して接合部が脆く
なり、延性が低いので引張試験において接合部で破断し
て接合強度も低い。No.9は抵抗スポット溶接の電極
径に対する電流値が低いので、チタン板、ステンレス鋼
網、インサート鋼材および鋼板が十分に溶けず、強固な
凹凸状の突起が生成できず、引張試験において接合部で
破断して接合強度も低い。
【0026】No.10はチタン板と電極との間に銅板
が載置されてないので、抵抗シーム溶接時の電極圧痕が
チタン板上に生じた。No.11はチタン板と鋼板との
間に介挿したステンレス鋼網およびインサート鋼材の炭
素量が高いので接合部に脆い炭化物が生成し、引張試験
において接合部で破断して接合強度も低い。
【0027】
【発明の効果】この発明のチタン板と鋼板の接合方法に
れば、低炭素のステンレス鋼網および低炭素のインサー
ト鋼材を介挿して、電極幅または径に対する溶接電流が
適性な溶接条件で抵抗溶接するので、接合部に脆い炭化
物を生成することがない。また、ステンレス鋼網がチタ
ン板に押し込まれて凹凸状の突起部を生成する。さら
に、チタン板と電極の間に銅板が載置してあるのでチタ
ン板表面に電極の圧痕やスパークきずが生じることがな
い。したがって薄板から厚板まで、かつ広幅で長尺のチ
タン板と鋼板を、簡便にかつ美観および接合強度の優れ
た接合をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の抵抗溶接例を示す断面図である。
【図2】抵抗溶接後の接合部中央の断面図を示す。
【図3】突起部の拡大模式図を示す。
【図4】(a),(b)は電極幅および径の位置を示す
断面図。
【図5】本発明の実施例に用いた引張試験の方法を示
す。
【符号の説明】
1 チタン板 2 鋼板 3 ステンレス鋼網 4 インサート鋼材 5 銅板 6,6′ 電極 7 突起 8 接合部 A チタン板成分 B 鋼板成分 C ステンレス鋼網成分 D インサート鋼材成分
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 添田 精一 東京都千代田区大手町2−6−3 新日本 製鐵株式会社内 (72)発明者 高橋 康雄 東京都千代田区大手町2−6−3 新日本 製鐵株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 チタン板と鋼板とを重ね合わせて接合す
    る方法において、鋼板側に低炭素のインサート鋼材、チ
    タン板側に低炭素のステンレス鋼網のインサート材を介
    挿し、チタン板と電極との間に銅板を載置して抵抗溶接
    することを特徴とするチタン板と鋼板の接合方法。
  2. 【請求項2】 抵抗溶接の溶接電流kAが電極の先端幅
    または径dとの関係で(3d−5)〜3d(kA)であ
    ることを特徴とする請求項1記載のチタン板と鋼板の接
    合方法。
JP6061073A 1994-03-30 1994-03-30 チタン板と鋼板の接合方法 Pending JPH07266058A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006167745A (ja) * 2004-12-15 2006-06-29 Horie Metal Co Ltd シーム溶接機の溶接制御装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006167745A (ja) * 2004-12-15 2006-06-29 Horie Metal Co Ltd シーム溶接機の溶接制御装置

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Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20001128