JPH089104B2 - 鋼板の抵抗溶接法 - Google Patents

鋼板の抵抗溶接法

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JPH089104B2
JPH089104B2 JP62219498A JP21949887A JPH089104B2 JP H089104 B2 JPH089104 B2 JP H089104B2 JP 62219498 A JP62219498 A JP 62219498A JP 21949887 A JP21949887 A JP 21949887A JP H089104 B2 JPH089104 B2 JP H089104B2
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直 祖父江
芳昭 神谷
統市 渡辺
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株式会社豊田自動織機製作所
統市 渡辺
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は抵抗溶接、詳しくは点溶接等の重ネ抵抗溶接
に係り、とくに亜鉛めっき鋼板の溶接性を改善した抵抗
溶接法に関する。
[従来の技術] 鋼板の少なくとも一面に亜鉛を主体とするめっきが施
された亜鉛めっき鋼板は、自動車や洗濯機のボディ用材
料として広く使用されている。この亜鉛めっき鋼板は点
溶接、プロジェクション溶接、シーム溶接等の重ネ抵抗
溶接によって接合されるのが普通であるが、めっき層を
有しない裸鋼板に比較して亜鉛めっき鋼板は溶接性に難
がある。これは、亜鉛の電気抵抗が比較的小さく、しか
も軟弱であることから、互いに接合されるべき亜鉛めっ
き鋼板同士が押しつけられたときのなじみ性が良好なた
め、合せ面の接触電気抵抗が小さくなって十分な発熱が
得られないからである。そのため、例えば亜鉛めっき鋼
板の点溶接では通常の鋼板に比較して溶接電流を25〜50
%、溶接時間を50〜100%それぞれ大きく設定するのが
普通であり、必然的に電力の消費が増大する。しかも溶
接により形成されるナゲットの大きさが一定せず、溶接
強度が不安定となるとともに、電極と鋼板との接触面に
おける発熱が多くなって電極の損耗が激しく、また、電
極に付着した亜鉛の排除作業も頻繁に行わなければなら
ず、生産性の低下に加えてコストの増大が避け難い。
亜鉛めっき鋼板の耐食性は主として亜鉛の犠牲腐食作
用によるものであるため、耐食性を高める上ではめっき
層を厚くすることが望ましいのであるが、この場合に
は、上記の傾向が助長されて一層溶接性が劣化する。
そのため、自動車ボディ用材料について言えば、路面
に融雪剤が撒かれる北米や北欧向けを除いては、耐食性
を犠牲にしてでもできる限り亜鉛の被着量の少ない鋼板
に需要が傾いているのが実情であり、また、比較的薄い
めっき層で良好な耐食性が得られるように改善された、
合金化亜鉛めっき鋼板、亜鉛系合金めっき鋼板、多層亜
鉛めっき鋼板等も使用されている。
[発明が解決しようとする問題点] 上述したように、めっき層の比較的薄い亜鉛めっき鋼
板では、溶接性に幾分良化の傾向がみられるものの、め
っき層を有しない裸鋼板に比較すれば末だ十分でなく、
一層の改善が望まれているのが現状であり、とくに高度
の耐食性を要求される北米や北欧向けの自動車ボディに
用いられる亜鉛被着量の多い鋼板においては、溶接性の
改善が強く求められている。本発明は、簡潔な手段で接
合界域の電気抵抗を増大させることを解決すべき技術課
題とするものである。
[問題点を解決するための手段] 本発明は上記課題解決のため、継手の合せ面に亜鉛を
主体としためっき層を有する鋼板の抵抗溶接において、
上記合せ面の少なくとも一方の接合界域を、予め40〜50
0μmRzの表面粗さ(極粗面)に形成し、一対の電極によ
り接合界域を加圧して、合せ面を接触させると同時に該
界域に複雑な空隙を残留させたのち通電することを特徴
とする新規な構成を採用している。
上記極粗面の形成方法は生産量の多寡によっても異な
るが、例えば少量生産の場合は、ローレット状の突起を
備えたポンチなどによって軽く打刻するだけでもよく、
また、多量生産の場合は、鋼板の塑性加工すなわちプレ
ス成形時に、予め型面の必要箇所に設けられた上記突起
によって同時成形することも可能である。なお、該極粗
面の形成範囲は接合界域つまりナゲットの大きさと同等
若しくはこれより僅かに広い範囲とすることが望まし
い。
また、好適な態様において、上記極粗面に形成された
接合界域に非導電性物質を介装させることもできる。
上記非導電性物質としては粘稠な液状物質例えば通常
のベイントなどが好適に使用され、塗布又は吹き付けに
よって上記接合界域に被着される。
本発明は、全ての亜鉛めっき鋼板に適用することが可
能である、即ち、通常の両面あるいは片面亜鉛めっき鋼
板はもとより、亜鉛めっき層をFe−Zn合金化処理して塗
料との密着性、抵抗溶接性を改善した合金亜鉛めっき鋼
板、亜鉛めっき鋼板の耐食性向上を目的として合金元素
を添加したZn−Ni,Zn−Co−Cr,Zn−Al−Sn系等の合金め
っき鋼板、耐食性の向上のみならず、溶接性やプレス成
形性などを改善したZn/Mn系、Zn/Ni系などの多層亜鉛め
っき鋼板等に本発明を適用することが可能である。
[発明の効果] 本発明に係る抵抗溶接法は継手の合せ面の少なくとも
一方の接合界域を極粗面に形成して行うものであり、継
手が加圧されて未だ通電されていない状態は、継手の合
せ面が乱立した突起の存在により亜鉛層を介して部分的
に接触されるので、通電の開始が容易となって不規則通
電の発生が防止され、ひいては安定した溶接結果を得る
ことができる。
また、加圧下における通電開始後は、いち早く溶融蒸
発した亜鉛層が合せ面間に形成された突起周辺の残留空
隙から排出され、これにより残留空隙はほぼ溶融排出さ
れた亜鉛層相当分容積が拡張されて、一層電気抵抗の大
きな空隙に変化するので、通電開始後の極めて初期段階
に接合界域の電気抵抗は急激に増大して、合せ面の表面
層は十分な発熱により溶融される結果、低電流及び短い
時間で溶接を完了することができる。
しかも加圧通電下における発熱は接合界域の限られた
部分に集中して起り、電極と鋼板との接触面での温度上
昇は極めて小さいので、電極の損耗の減少が溶接時間の
短縮化とも相まって、溶接作業の安定化と生産性の向上
に寄与することができる。同じ理由で点溶接部表面に生
ずる圧痕部における亜鉛層の消失が少なく、防錆性能の
低下をも回避し得る。
また、発熱は継手合せ面の限られた部分に集中して起
るためナゲット厚さが小さくなり、溶接に伴うへこみや
変形の発生が少なくなり、母材の熱影響部も小さくなる
ため、溶接部の強度が大きくなる。同じ理由で合せ面以
外の部位にナゲットが形成され難くなる。比較的薄い板
と厚い板とを点溶接する場合には、厚い板の厚さ方向の
中間部にナゲットが形成され、必要とする合せ面に形成
されないことがあるが、上記極粗面の形成によって合せ
面の電気抵抗が増大する結果、このような事態の発生は
巧みに回避し得る。
しかも上記電流の低減によって電力消費が少なくて済
む効果が得られることは勿論であるが、溶接時間も短縮
されて溶接作業の効率が向上し、さらにチリや爆飛の発
生を回避しつつ適正なナゲットを形成し得る適正電流値
範囲が広くなるので、溶接条件の管理も容易となって不
良率が低下するという効果も得られる。なお、上記極粗
面の接合界域に非導電物質を介装させた場合は電気抵抗
の増大に一層の効果がある。
[実施例] 板厚0.8mmの軟鋼板の両面にドブ漬法によってそれぞ
れ1m2当り60gの亜鉛めっき層が形成された溶融亜鉛めっ
き鋼板の継手を重ねて点溶接を行うに先立ち、両合せ面
の接合界域をローレット状の突起を備えたポンチにより
打刻して80μmRz程度の極粗面に形成したのち、下記の
条件で点溶接試験を行った。
使用電極直径:16mm(先端直径6mm) 加圧力:200kg 溶接電流設定値:10.0KA 通電時間:2サイクル 実験は、本発明を実施しない通常の継手の場合(試料
1、2)と、極粗面を形成した場合(試料3)と、極粗
面の形成に加えてこれにペイントを被着した場合(試料
4)について行った。実験結果を第1図に、実験条件は
表1に示す。
第1図において横軸は、通電時間を溶接電流のサイク
ル数で表したものであり、縦軸は上段においては溶接中
における電極間の電気抵抗値を、下段においては得られ
たナゲット(融合部)の直径を示した。
第1図の上段から観察できるように、試料3、4は試
料1、2と比較して溶接初期の抵抗値がきわめて高くな
っており、また、下段に見られるように、試料1、2で
は全くナゲットが形成されないのに対して、試料3では
直径2,2mmのナゲットが形成された。
さらに試料4では上記傾向が一層顕著となり、2サイ
クルの通電で直径2.9mmのナゲットの形成が確認され
た。なお、同試料の上段に示された2サイクル目の抵抗
の低下現象は、より良好なナゲットの形成に基づくもの
である。
次に本発明方法の特質をさらに詳しく説明すると、第
2図に示すように亜鉛めっき鋼板からなる継手10の合せ
面の接合界域が極粗面12に形成されているので、乱立し
た突起相互の衝合によって複雑な空隙14が形成され、継
手10を電極16で加圧して溶接する際にも、該空隙14の変
形残留によって継手相互の部分的な接触が保たれ、次い
で電流が流れる。このようにして通電が開始されると、
合せ面に存在する亜鉛層がいち早く溶融蒸発して残留空
隙14から外部へと排出され、これにより残留空隙14はほ
ぼ溶融排出された亜鉛層相当分容積が拡張されて一層電
気抵抗の大きな空隙14に変化する。したがって、この空
隙14により通電開始後の極めて初期段階に接合界域の電
気抵抗は急激に増大して、合せ面の表面層に十分な発熱
が誘起される結果、継手10は合せ面に沿って溶融して薄
いナゲットが形成される。ナゲットの形成が進むにつれ
て抵抗値は幾分低下する。
これに対し通常の継手の場合では、継手ね重ねたとき
の亜鉛同士のなじみ性が良好なために電気抵抗が小さ
く、従って通電初期は発熱量が少なくなってナゲットが
形成されない。通電時間が長くなると、いわゆる体積抵
抗によって継手の広い範囲にわたって温度が上昇する。
継手の温度が高くなれば付随的に抵抗値も高くなり、こ
れによる発熱量の増大も加わって、遂には継手の一部が
溶融しナゲットが形成される。なお、このようにしてナ
ゲットが形成されるとき、継手は広い範囲にわたって高
温となっているため、僅かな電流値の変動によってもチ
リが起り易い状態にあり、また、比較的厚いナゲットが
形成される。
上述したように、本発明方法によって形成されるナゲ
ットはこれとは対照的に薄く、従ってその総容積が小さ
いことは、それだけ接合に要する熱エネルギーが少なく
てすむことを示している。また、加熱範囲が狭いこと
は、溶接中の変形、残留応力並びに継手の変質部が小さ
くなり、この点からも優れた溶接部といえる。なお、第
3図に示すように、接合界域にペイント等非導電性物質
18を介装させた場合でも、溶接時の加圧により極粗面12
上の突起相互が該物質18を排除して確実に衝合するの
で、通電障害などの不具合を生ずる憂いはない。
一方、電極16と継手10との接触面における電気抵抗及
び熱伝導度は、通常の溶接方法による場合と本発明方法
による場合とでとくに変るところはないが、本発明方法
では少ない電流で、又は同じ電流でも短い時間に溶接が
完了するので、結果として電極16と接触するめっき層の
温度は通常の方法に比べて低くなる。従って電極16と接
触した部分の継手10の亜鉛消失量が少なく耐食性が向上
するうえ、電極16の損耗が低減する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明実施例の実験結果を示すグラフ、第2図
及び第3図は本発明実施例の接合部を模式的に示した説
明図である。 10……継手、12……極粗面 14……空隙、16……電極 18……非導電性物質
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭52−117848(JP,A) 特開 昭53−76930(JP,A) 特開 昭55−139190(JP,A) 特開 昭60−18282(JP,A)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】継手の合せ面に亜鉛を主体としためっき層
    を有する鋼板の抵抗溶接において、上記合せ面の少なく
    とも一方の接合界域を、予め40〜500μmRzの表面粗さに
    形成し、一対の電極により接合界域を加圧して、合せ面
    を接触させると同時に該界域に複雑な空隙を残留させた
    のち通電することを特徴とする鋼板の抵抗溶接法。
  2. 【請求項2】上記接合界域に非導電性物質を介装させて
    行うことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の抵抗
    溶接法。
  3. 【請求項3】上記表面粗さは鋼板のプレス成形時に同時
    形成するものである特許請求の範囲第1項又は第2項記
    載の抵抗溶接法。
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